眾所周知,物體從高空落下時(shí)會受空氣阻力的影響,不過在物體下落速度不大的情況下,空氣阻力較小可以忽略不計(jì)。如果讓物體從高空自由落下,物體基本處于失重狀態(tài),等效于物體受到微重力的作用。
本實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋闶怯^察物體在受到微重力作用時(shí),發(fā)生的一些平時(shí)我們不能看到的力學(xué)現(xiàn)象——類似于太空中的失重現(xiàn)象。
一、實(shí)驗(yàn)過程
把實(shí)驗(yàn)儀器放在一個(gè)自制木箱中(內(nèi)外做好充分的防震措施),同時(shí)把小型錄像機(jī)固定在木箱中(見圖1),讓它們一起在一定高度平穩(wěn)落下,做落體運(yùn)動(見圖2)。地面放一張大軟墊(向體育器材室借用),觀察三種物質(zhì)形態(tài)的失重現(xiàn)象。
1.蠟燭的火焰——?dú)怏w失重導(dǎo)致氣體對流受影響,蠟燭燃燒供氧不足,火焰縮短且成柱型。
2.液體壓強(qiáng)——U型管一端封閉,另一端注入紅色液體,兩端U型管液面產(chǎn)生高度差,封閉氣體的液體液面更低。在失重情況下,U型管液面產(chǎn)生的高度差會增大,即液體壓強(qiáng)不再起作用。
3.水滴實(shí)驗(yàn)——用氣球裝水模擬水滴,在失重情況下“水滴”由紡錘形變成球形。
4.彈簧秤的讀數(shù)——在失重情況下,彈簧秤的讀數(shù)幾乎為零。
二、實(shí)驗(yàn)效果
從錄像的慢放鏡頭中可以看到實(shí)驗(yàn)效果非常理想,很好地說明物理(力學(xué))中的一些失重現(xiàn)象。以下左圖均為物體在靜止?fàn)顟B(tài)下的狀況,而右圖均為物體在失重狀況下的情形。
1.蠟燭火焰變粗、變短
2. 液體壓強(qiáng)消失
3. 氣球模擬的水滴由紡錘形變成球形
4. 彈簧秤的讀數(shù)幾乎為零