華慶富

1晃動中上浮的乒乓球

將一個乒乓球埋進米?；蛘呱匙又?，乒乓球會乖乖的呆在里面，如果不是事先知道，你根本不會想到米中或者沙子中有一個乒乓球在睡大覺呢！可是如果你把裝米或者沙子的容器端起來輕輕的搖晃幾下，嘿！一個圓溜溜的乒乓球就會浮出來，那副呆呆的萌萌的面孔，似乎正在譴責你打擾了它的黃粱美夢呢！咦，乒乓球埋在米或者沙子里，不動它就永無出頭之日，可是只是輕輕地晃動幾下，乒乓球就會耐不住寂寞的探出頭來。

別急，讓我們慢慢來分析這個現(xiàn)象中的道理：米粒和沙子等這些細小的固體顆粒具有流動性，稱之為流體，它們具有和水、空氣等流體相同的性質(zhì)，能夠?qū)谄渲械奈矬w產(chǎn)生豎直向上的浮力。因此乒乓球埋在米或沙子中，就像將它浸沒在水中一樣，會受到豎直向上的浮力的作用。因為浮力比乒乓球的重力大得多，所以在水中乒乓球會上浮、直至漂浮在水面上。但是為什么埋在米或沙子中的乒乓球在同樣受到浮力大于重力的情況下，卻不會自動上浮，而要輕輕搖晃才能上浮呢？這是因為沙子或者米粒與乒乓球的接觸面非常粗糙，所以乒乓球表面受到的摩擦力很大，若乒乓球要向上運動，這種摩擦力的方向就是向下的，向下的摩擦力與重力之和等于浮力，所以乒乓球只能保持靜止狀態(tài)。而水對乒乓球表面的阻力比較小，所以在水中時，乒乓球受到的豎直向上的浮力大于向下的阻力與重力之和，因此它會自動向上運動。

現(xiàn)在回答為什么晃晃容器球就會浮上來的問題。因為在晃動前，乒乓球具有向上運動的趨勢，但是實際上并沒有運動起來，所以此時受到的是靜摩擦力，晃動過程中，沙子或者米粒與乒乓球之間的摩擦就變成了滾動摩擦，同樣條件下滾動摩擦力遠遠小于滑動摩擦力，更小于最大靜摩擦力，晃動過程中因為滾動摩擦力變得非常小，它與重力之和小于浮力，所以乒乓球就像獲得了解放一樣，輕輕松松地浮上來了。

2旋轉(zhuǎn)中上升的火焰

將一個金屬網(wǎng)眼狀的垃圾桶放在轉(zhuǎn)盤上，一個裝入少量酒精的小容器（比如剪掉大部分留下底部的易拉罐）放在垃圾桶的中央。為了安全起見，把酒精容器和垃圾桶都固定起來后再點火，可以看到點著的火焰高度燒到了垃圾桶高度1/3的位置，如圖1所示。然后開始轉(zhuǎn)動這個轉(zhuǎn)盤。隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，可以看到一團火焰也在搖擺，但很明顯它的高度已經(jīng)超過了垃圾桶，可見旋轉(zhuǎn)能使火焰升高。隨著它的轉(zhuǎn)速變小火焰慢慢開始變得穩(wěn)定，火焰出現(xiàn)了一個特別漂亮的形態(tài)，像龍尾巴一樣特別好看，感覺是火在跳舞。

為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？如圖1所示，因為火持續(xù)燃燒需要氧氣，通過金屬桶的網(wǎng)眼，氣流可以輕松穿透，而火焰在燃燒過程中一邊消耗氧氣，一邊將周邊的空氣加熱上升，導致貼近火焰的空氣溫度高且快速上升，壓強減小，火焰外圍的空氣溫度低且流動慢，壓強增大。壓強差使得在火焰中心形成向上的氣流，讓火焰有向上的力，旋轉(zhuǎn)升高。

3旋轉(zhuǎn)向下抽走污水的馬桶

現(xiàn)代家庭的生活離不開衛(wèi)生間里面的抽水馬桶，上完廁所輕輕按動按鈕，抽水馬桶里的水呼啦啦向下旋轉(zhuǎn)著就將污水抽走，馬桶里立刻光潔如新。當你在享受這種方便快捷的清潔生活方式的同時，有沒有思考過其中的道理呢？原來是這么回事：按動按鈕時就打開了抽水馬桶儲水箱的閥門，于是在重力的作用下，水開始向下流動，在地球自轉(zhuǎn)的影響下，水通過抽水馬桶特殊結(jié)構(gòu)的下水通道旋轉(zhuǎn)著向下快速流動。這就導致了相對比較狹窄的下水管道中水流中間壓強小，而管道上方的水由于水面相對很寬闊，水流很慢，壓強較大，于是向下的壓強差將污物和水一起壓進下水管道沖走了。

4旋轉(zhuǎn)著向上的龍卷風力大無窮

圖2所示為某草原出現(xiàn)的一場龍卷風照片。龍卷風的實質(zhì)是高速旋轉(zhuǎn)的氣流，把地面上的物體或人畜“吸”起卷入空中。龍卷風能“吸”起物體是因為內(nèi)部在高速旋轉(zhuǎn)，壓強小，外部空氣流動慢，壓強大，結(jié)果導致龍卷風內(nèi)部的壓強遠小于外部的壓強。向上的較大壓強差就將地面上的物體壓進漏斗狀龍卷風中心區(qū)域上升了。

龍卷風經(jīng)過的地方，房屋的屋頂基本都被掀掉，這又是什么原因呢？這是因為龍卷風造成了房頂上的空氣急速流動，使得房頂上的大氣壓強特別小，而房頂下面屋內(nèi)的空氣流動很慢，壓強很大。于是形成了巨大的向上的壓強差，很輕松就能將屋頂掀翻。