在装满水的塑料瓶子里,可以让诸如装酱之类的小袋像潜水器那样行动。如何去做呢?
我们读到这个内容并为之感到惊奇,于是我们在办公室进行实验,看看是不是这么回事,结果它是真实的。用一个在酒店或快餐店常见的小塑料袋,你可以让它在一个装满水的塑料瓶子里,通过挤压瓶子而上升或下降。这是为什么?怎样才能做到?科学再一次提供了答案……
所需的材料
一个2升大小的塑料瓶子
水
尚未打开的小袋番茄酱、酸奶,或其他的酱类食品小袋
要做的事情
把瓶子完全装满水并投入小酱袋。先多用几个酱袋,进行一下挑选可能要好些,因为需要找到一个刚好贴在水面之下漂浮的酱袋。用力旋紧瓶盖,然后用力挤按。
会看到的现象
小酱袋将沉入瓶底。这令人感觉神奇。当你释放对瓶子的压力时,酱袋将会重新漂浮起来。
究竟发生了什么
挤压瓶子的时候,压力作用在水上。但是,因为液体一般抵抗压缩,所以压力转移到酱袋上。酱袋里除了液态的酱之外还有少量空气,空气则很容易被压缩,这样由于受到周围水的挤压,酱袋所占据的空间减小。随着其体积的减小其密度就会增大,当达到不能再让其漂浮起来的密度点时,酱袋便会沉入瓶底。只有在停止挤压瓶子使压力降低的时候,酱袋才会重新回到表面。
附注:
漂浮的物体在液体中上升或者下沉时,作用在其周围的力像物体的体积一样都发生着变化。和在液体深部相比,物体在液体表面受压缩的程度较小因而密度也较低。事实上,一个被适当压缩的物体可以在液体中处于一种平衡状态,也就是既不上升也不下降。这些奥秘大多是阿基米德早在公元前3世纪发现的。
试着改变挤压瓶子的力量,直到让小酱袋刚好位于瓶子顶和底的中间。如果觉得费力,不妨用一把“G”形的钳子,或者轻轻地用门和门轴挤压。这基本上就是潜水艇工作的方式。为了控制浮力,潜水艇有一个压力舱,可以充水或空气。浮在水面时,舱内充有空气,潜水艇的密度比周围海水的密度要低。为了潜入水下,潜水艇的压力舱要充水,把空气排走,直到潜水艇的总体密度大于周围海水的密度。被压缩的空气(正常大气压下的体积这时被大幅减小,类似我们的瓶子被挤压时酱袋中的空气)被储备保留在潜水艇上,可以重新充入压力舱,让潜艇随着水从压力舱中被排出而再次浮出水面。为了让潜水艇在海面和海床之间航行,潜水艇上还装备了一些特殊的压缩舱,舱中携带着一种精密的空气和水的平衡装置。这些压缩舱细致地调节潜艇的整体密度,让潜艇在舰长选定的某个深度上获得平衡的浮力。