水滴懸停真實上演,背後疑點大揭秘!
(解讀內容作者:朱棣文,科普作者,科普中國微平台原創首發)
水滴懸停,甚至倒流,在電影《驚天魔盜團2》裡面有這個魔術,最近,《加油向未來》最後一期也出現了這個實驗,那麼實驗里是怎麼實現的?背後涉及到的原理是什麼?
《加油!向未來》節目是由中國科協特別支持,《知識就是力量》雜誌社傾力協助,明星與普通科學愛好者組隊,為你開啟科學之門的一檔實驗性節目。
《加油!向未來》收官夜中,小撒則上演了他主持生涯以來的首次魔術秀——水滴懸停。鋼製的支架下方,當水滴順著噴管不規則降落時,小撒舉手高喊「停」,水滴在嘉賓和全場觀眾的見證下竟然真的停了下來,而這一切沒有藉助任何的電腦特效。為什麼呢?快來聽聽專家怎麼說。
(圖片由央視《加油!向未來》提供)
水滴本身是在一刻不停地往下落
有過基礎的物理常識應該知道,要想克服地球重力,實現液體水的懸浮,必須使水的密度小於或者等於空氣的密度,而在標準大氣壓下,空氣的密度為1.293g/L,水的密度為1000g/L,,水的密度遠遠大於空氣的密度,所以,在空氣中實現液體水的懸浮是不可能的,只有在真空的失重環境下才能實現水的懸浮。
在地球環境下,水滴永遠都在地球的重力下一刻不停地下墜,但在特殊的光線和特殊音箱頻率的配合下,能夠看到水滴懸停在空中的視覺現象。
(圖片由央視《加油!向未來》提供)
特殊光線在「作祟」——頻閃燈作用下產生的錯覺
先解釋一下為什麼是特殊光線的作用,相對特殊光線的是普通光線,普通光線就比如我們平時使用的電燈,是持續不斷的常亮,所以我們能夠看到水滴的自由下落運動。
而在《加油向未來》撒貝南的實驗中,我們看到的是水滴的懸浮或者上升,而不是自由落體,正是因為節目中提到了一個特殊光線「頻閃燈」,頻閃燈屬於間歇性光源,是一亮一熄,在頻閃燈熄的時候我們看不到水滴,亮的時候才能看到水滴的位置。
(圖片由央視《加油!向未來》提供)
水滴「懸浮」和「倒流」是如何實現的
要想實現水滴在下落過程中的懸浮,就必須使光源的間隙時間與水滴下落到各個位置的時間間隔相等,或者是它的整數倍。
要想實現水滴在下落過程中的倒流,就必須使光源的間隙時間小於水滴下落到各個位置的時間間隔。
頻閃所隔的時間稱為周期,它的倒數稱為頻率,頻閃在日常生活中的應用有:檢驗電風扇的轉動速度,轉動穩定性,還可以用來測量水滴流的流速、方向以及飛彈的運動軌跡等。
(圖片由央視《加油!向未來》提供)
看了《加油!向未來》的節目,聽了專家的解讀,現在知道水滴懸停的神奇之處在哪裡了吧?!不過,在此,小編也提醒大家,專業實驗需在專業人士指導下完成,不可隨意模仿哦!
充實實用科學知識,敬請繼續觀看央視節目《加油!向未來》,同時關注科普中國精心的解讀。好玩、有趣、實用,您還不速度跟上?!
編輯:姚迪
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