“番茄醬號”潛水艇

段玉佩

看到潛水艇在水中下沉上浮，你是不是覺得很神奇呢？為什么潛水艇可以自由地在水下活動呢？

筆者要考考大家，還記不記得法國科幻小說家儒勒·凡爾納在《海底兩萬里》中描述的“鸚鵡螺號”呢？因其潛水能力超強(qiáng)，竟被小說中的人們誤認(rèn)為是某種神秘的海怪。其實，“鸚鵡螺號”潛水艇之所以可以在海下潛行，是因為艇上有特殊的水倉：當(dāng)水倉打開時，海水涌入，令其下潛;當(dāng)將水倉中的水排空，潛水艇就能夠上浮了。

那么讀者朋友們知道這艘潛水艇為什么叫“鸚鵡螺號”嗎？那是因為它的潛水本領(lǐng)都是從海洋動物鸚鵡螺那里“學(xué)”來的。既然這樣，我們能不能學(xué)習(xí)這種本領(lǐng)，來自己制作潛水艇呢？當(dāng)然可以！今天，我們就來做一艘屬于你自己的“番茄醬號”潛水艇吧！

實驗步驟

準(zhǔn)備潛水艇

找來一些小包裝的番茄醬，準(zhǔn)備一碗水，將番茄醬投入水中，看一看哪一包番茄醬能漂在水面上。那些能漂起來的番茄醬包，就可以拿來做我們的潛水艇了。那些沉下去的番茄醬呢？下次吃薯條的時候就干掉它……

準(zhǔn)備大海

潛水艇當(dāng)然要在大風(fēng)大浪中潛行才夠精彩！為此，我們可以找來大號的可樂瓶，將包裝紙去掉，注入多半瓶清水，這就是我們的“大?！绷?。如果想讓大海顯得更加逼真些，你還可以在瓶內(nèi)加入一些藍(lán)色的鋼筆墨水或食用色素，讓瓶內(nèi)的“大?！背尸F(xiàn)出碧?？駶男Ч?/p>

潛水艇入水

把剛才挑選好的番茄醬包縱向折疊一下，投入我們剛剛做好的“大海”之中?！皾撍胨钡淖罴褷顟B(tài)是一半在水下，一半在水上。這時，我們需要繼續(xù)向瓶內(nèi)加水，一直加滿，蓋好蓋，好了，所有的準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒，現(xiàn)在就等“船長“發(fā)令，我們的潛水艇就可以下潛了。誰是“船長”？就是你！

下潛上浮

這下，這艘“番茄醬號”潛水艇已經(jīng)聽你指揮了，你可以任意命令它下潛或者上浮。怎樣下命令呢？如果你想讓潛水艇下潛，那么就用手捏捏可樂瓶，潛水艇就會“聽命”沉下去;當(dāng)你想讓潛水艇上浮的時候，你只需將捏瓶子的力量減小，使可樂瓶恢復(fù)原狀，潛水艇就浮上來了。

科學(xué)原理

身為一船之長的你，是否了解使自己潛水艇下潛上浮的秘密呢？

物體能夠漂在水面之上，得益于自身的密度比水小。物體的密度是由質(zhì)量和體積共同決定的，當(dāng)質(zhì)量不變時，體積越小密度就越大，就越容易沉入水中;反之，體積越大，密度就越小，就越容易浮出水面。同樣是一塊鐵，展成片，彎成船，就能跨大海、越大洋，但若是一個大鐵塊或者大鐵球，那它就別想漂在水面上了。

第一位研究浮力的人是古希臘的阿基米德，他在洗澡的時候發(fā)現(xiàn)，自己將滿滿一浴盆的水?dāng)D出了很多，由此，他聯(lián)想到，這擠出去的水的體積，應(yīng)該和自己浸入水的體積相同，由此他發(fā)現(xiàn)了浮力的秘密。所以，要想增加自己的浮力，想辦法增加自己的體積是一種辦法。所以，你現(xiàn)在明白救生圈為什么要充氣了吧！

在小包番茄醬內(nèi)，也密封著一些氣體，當(dāng)我們擠壓水瓶的時候，瓶內(nèi)的水壓會增加，番茄醬包內(nèi)的氣體體積會被壓縮變小，這帶來的結(jié)果就是，番茄醬包整體的體積減少，浮力降低，開始下沉。而當(dāng)你松開手的時候，瓶內(nèi)的水壓減小，恢復(fù)到之前的狀態(tài)，番茄包內(nèi)的空氣體積開始變大，整個番茄醬包的體積都增加了，浮力也隨之增加，此時，你看到的現(xiàn)象就是潛水艇上浮了。

可樂瓶 ?碗

游戲拓展

那么，“鸚鵡螺號”潛水艇和你的“番茄醬號”潛水艇的潛水原理一樣嗎？你能用剛剛學(xué)到的知識進(jìn)行解釋嗎？如果用熱水做實驗，你的潛水艇會怎樣？如果用鹽水做呢？你能解釋可能看到的現(xiàn)象嗎？

知識鏈接

鸚鵡螺的潛水本領(lǐng)

鸚鵡螺為海洋軟體動物，現(xiàn)存于印度洋和太平洋海區(qū)，殼的表面呈白色或者乳白色。整個螺旋形外殼光滑如圓盤狀，樣子神似鸚鵡嘴，故此得名“鸚鵡螺”。鸚鵡螺在地球上經(jīng)歷了數(shù)億年的演變，但其外形、習(xí)性等變化卻很小，有海洋中的“活化石”之稱，其在研究生物進(jìn)化和古生物學(xué)等方面有很高的價值。

鸚鵡螺的殼被多個橫斷的隔板分隔成三十多個獨立的殼室，除動物體所在的最后一個大殼室外，其余殼室都充滿了氣體（多為氮氣）。當(dāng)動物體不斷成長，殼室也周期性向外側(cè)推進(jìn)，在外套膜后方則分泌碳酸鈣與有機(jī)物質(zhì)，建構(gòu)起一個嶄新的隔板。而各殼室之間有一個貫穿的細(xì)管，用以輸送氣體到各殼室之中，通過氣體的調(diào)節(jié)，鸚鵡螺就可以操縱身體的浮沉與移行。在現(xiàn)代仿生科學(xué)上，鸚鵡螺的名號也占有一席之地，1954年世界第一艘核潛水艇“鸚鵡螺號”誕生，許多國家的潛水艇也以“鸚鵡螺”命名。