【天宫课堂第二课】穿越120公里的奇妙科学课:我们在太空看见了什么?
2021年12月9日,中国空间站“天宫”第二堂课正式开讲,这次出镜的是执行神舟十三号任务的航天员翟志刚、王亚平和叶光富。坦白说,看着他们轻松地在太空中“漂浮”,我自己那颗想“上天”的心都跳快了几拍。这次授课的主要任务是面向全国青少年进行太空微重力环境下的物理实验演示。
首先必须提到的,就是那个让我看了三遍都不够的“水油分离”实验。在地球上,我们把油和水倒在一起,哪怕怎么搅拌,它们最后还是会分层,油总是浮在上面。但在太空中,神奇的事情发生了:王亚平老师摇晃混合了油水混合物的小瓶子,等静置后,油和水竟然奇迹般地合二为一了!这其实告诉了我们一个深刻的道理:在微重力环境下,液体不再受重力主导,界面张力成为了主导力量,这让液体分子排列得更加整齐。看到这里,我不禁感叹,原来大自然在无重力环境下,才是最高级的建筑师。
紧接着就是经典的“失重水”实验。王亚平老师将水注入杯子中,然后用板子盖上,倒置杯子。你以为水会洒一地吗?当然不会!水像胶水一样紧紧贴在板子上,随着杯子升起,整个杯子和水都悬浮在半空中。更绝的是,当她抽出板子时,水团竟然像魔术一样变成了一个完美的小球!这让我想起了科幻电影里的场景,原来科学是真的,且比电影更硬核。这个实验揭示了流体静压力消失的原理,简单说,就是因为在没有重力的情况下,水内部没有压力差,所以水团才敢“铁打不散”。
还有那个让无数网友惊呼“这球是充气了吗”的“太空抛物”实验。王亚平老师轻轻一抛,地面老师接住“乒乓球”后又扔回给王亚平,整个过程就像是在地球公园打乒乓球一样轻松。然而,这种看似随意的投掷,在物理上却极其严谨。在太空中,物体被抛出后,它将保持匀速直线运动,直到被另一个物体撞击。这就像我们在太空中懒洋洋地扔出一个零食包装袋,它就会一直飘下去,直到你醒悟过来追它。
最后压轴的是“球壳扩张”实验。叶光富老师手里拿了一个透明薄壁球壳,演示它在微重力环境下的弹性变形。球壳在被拉伸后迅速收缩,这一过程展示了材料的弹性势能如何转化为动能。看着那个球壳像呼吸一样膨胀又收缩,我仿佛看到了中国航天材料科学的脉搏在跳动。
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