再冷门的问题也有最热闹的答案

  我们都曾梦想过成为万事通,就像机器猫的口袋,能应付朋友提出的所有问题;我们也曾时不时冒出古怪的问题,它们之中绝大多数都未获解答便随着少年或成年的梦想慢慢熄灭。由于个体知识的局限,谁都不可能真正“包治所有疑难杂症”,然而,在互联网时代,当大家汇聚在一起,真有可能无所不能。科学松鼠会和它的朋友们一起打造了一位“问不倒先生”Dr.You。别小看它,它决不负责回答“人一共有几颗牙齿”这样的简单问题,也不回答“怎么样动心脏手术”这样的专业问题,更不会回答“打哈欠会传染吗”这样被解答过无数次的陈旧问题,它要解决的,是来自我们身处的这个时空中的所有让人头疼的问题。

  挤出来的沐浴露为何会打圈圈?

  “Ziplb”的热闹答案:

  其实这是一种低雷诺数流动的典型现象,雷诺数即流体惯性力与黏性力之比,雷诺数越小,流体中黏性力的作用也就越大。在倒洗发水等高黏性的流体时,由于黏性力的作用,每部分流体微团都会受到相邻流体微团的“拉扯”与“牵制”作用,在靠近地面堆积时,自然也会受到已堆积流体的“拉扯”作用,而惯性力无法抵消这种黏性力的作用,“拉扯”的合力形成了“旋转堆积”的现象。这样就容易理解,倒水的时候为什么不会出现这种现象了,因为此时为高雷诺数流动,流体惯性力的作用大于黏性力的作用,足够抵消已到达地面流体的“拉扯”,故此时流体流下时沿惯性力的方向垂直下落。

  为什么杯子里面的水总也倒不干净?

  “擦擦嘴”的热闹答案:

  水的黏附,有分子间相互作用(范德华力)的影响,还要看分子或者原子之间相互接触的电子云的“人际关系”。一个东西内部抱得紧紧的,遇上别的东西有可能排斥,也有可能“见色忘友”地抢着去黏人家。

  这个问题可以简化成两个相对独立的小问题:

  1.绝大部分杯子里的液体是否会流出来?

  2.残留的小液珠最终是否可以流下来?

  首先,让我们来考虑前面这个简单点的问题。先确定一个隔离对象——这里我们确定为“杯子里的绝大部分液体”,这个对象内部即使“大闹天宫”,也不会影响它和外界的关系。再来看外部:它受到重力作用和“杯子分子”的引力,对于蜂蜜、糨糊之类的黏稠液体,相当一部分会被杯子“挽留”下来,这样就不能完成液体“大逃亡”的任务了。

  其次,让我们来解决残留的顽固液珠的问题。把附着在杯子底面的液珠作为研究对象,我们可以发现液珠受到了重力、表面张力、杯子底部与液体分子之间的引力作用。假设液珠达到重力平衡,可以静止地附着在开口向下的杯子底部,这种状态下液珠内部没有流动,内部成分之间的互相黏糊程度(简称黏度)就不会参与力平衡。多说一句,向下的重力和液珠的体积成正比(与半径的立方成正比),向上的固体与液体之间的分子引力与接触表面积成正比(与半径的平方成正比),向上的表面张力的合力与液珠和杯底接触面的周长成正比(与半径本身成正比),所以当液珠增大的时候,向下的重力增长的速度远远快过向上的力(比如液珠的半径加倍,重力就会变为以前的8倍,而分子引力和表面张力变为以前的4倍和2倍)。因此,液珠上的力将不再平衡,最终被重力硬生生拖了出去。

  为什么汤圆可以边煮边翻跟头,而饺子却不行?

  “沐右”的热闹答案:

  中国有很多地区的习俗是新年吃水饺,正月十五煮汤圆。煮汤圆的时候,可以看到汤圆在水里不停地翻身打滚,但煮水饺时水饺却安静得多,基本上不动,只是偶尔会翻个个儿。这是为什么呢?

  对于一个漂浮在水上或者是悬浮在水中的物体来说,重心的位置越高,物体本身的重力势能就越大,因此,这类物体总是倾向于让重心的位置更低一些。水面上的篮球很容易就可以让它转动,但扁平的小船即使在一定的风浪条件下也不会翻。煮汤圆或者水饺的时候,锅里的开水咕嘟咕嘟沸腾,不断地给汤圆或水饺提供随机的力矩,只要它们的重心位置利于转动,很容易就会翻个儿。

  现在的问题就是,汤圆和水饺的重心位置究竟如何。让我们看看汤圆和饺子的结构,汤圆是一个球形结构,有着很高的对称性。这使得汤圆在转动的时候,重心没有任何变化,一个很小的力矩就会让它转动起来。

  饺子复杂的结构决定了它的物质分布不均匀,重心的位置也相对靠近有馅的一侧。单个水饺在锅里的时候,会自动选择重心最低的位置。这样,要让水饺翻转,势必要提升饺子的重心,但那样需要一个很大的力矩,即使转上去了也是一个不稳定的状态。并且水饺的形状使得它转动时需要排开一定的水,这使得它在水中翻滚就更加困难了。

  我们都曾梦想过成为万事通,就像机器猫的口袋,能应付朋友提出的所有问题;我们也曾时不时冒出古怪的问题,它们之中绝大多数都未获解答便随着少年或成年的梦想慢慢熄灭。由于个体知识的局限,谁都不可能真正“包治所有疑难杂症”,然而,在互联网时代,当大家汇聚在一起,真有可能无所不能。科学松鼠会和它的朋友们一起打造了一位“问不倒先生”Dr.You。别小看它,它决不负责回答“人一共有几颗牙齿”这样的简单问题,也不回答“怎么样动心脏手术”这样的专业问题,更不会回答“打哈欠会传染吗”这样被解答过无数次的陈旧问题,它要解决的,是来自我们身处的这个时空中的所有让人头疼的问题。

  挤出来的沐浴露为何会打圈圈?

  “Ziplb”的热闹答案:

  其实这是一种低雷诺数流动的典型现象,雷诺数即流体惯性力与黏性力之比,雷诺数越小,流体中黏性力的作用也就越大。在倒洗发水等高黏性的流体时,由于黏性力的作用,每部分流体微团都会受到相邻流体微团的“拉扯”与“牵制”作用,在靠近地面堆积时,自然也会受到已堆积流体的“拉扯”作用,而惯性力无法抵消这种黏性力的作用,“拉扯”的合力形成了“旋转堆积”的现象。这样就容易理解,倒水的时候为什么不会出现这种现象了,因为此时为高雷诺数流动,流体惯性力的作用大于黏性力的作用,足够抵消已到达地面流体的“拉扯”,故此时流体流下时沿惯性力的方向垂直下落。

  为什么杯子里面的水总也倒不干净?

  “擦擦嘴”的热闹答案:

  水的黏附,有分子间相互作用(范德华力)的影响,还要看分子或者原子之间相互接触的电子云的“人际关系”。一个东西内部抱得紧紧的,遇上别的东西有可能排斥,也有可能“见色忘友”地抢着去黏人家。

  这个问题可以简化成两个相对独立的小问题:

  1.绝大部分杯子里的液体是否会流出来?

  2.残留的小液珠最终是否可以流下来?

  首先,让我们来考虑前面这个简单点的问题。先确定一个隔离对象——这里我们确定为“杯子里的绝大部分液体”,这个对象内部即使“大闹天宫”,也不会影响它和外界的关系。再来看外部:它受到重力作用和“杯子分子”的引力,对于蜂蜜、糨糊之类的黏稠液体,相当一部分会被杯子“挽留”下来,这样就不能完成液体“大逃亡”的任务了。

  其次,让我们来解决残留的顽固液珠的问题。把附着在杯子底面的液珠作为研究对象,我们可以发现液珠受到了重力、表面张力、杯子底部与液体分子之间的引力作用。假设液珠达到重力平衡,可以静止地附着在开口向下的杯子底部,这种状态下液珠内部没有流动,内部成分之间的互相黏糊程度(简称黏度)就不会参与力平衡。多说一句,向下的重力和液珠的体积成正比(与半径的立方成正比),向上的固体与液体之间的分子引力与接触表面积成正比(与半径的平方成正比),向上的表面张力的合力与液珠和杯底接触面的周长成正比(与半径本身成正比),所以当液珠增大的时候,向下的重力增长的速度远远快过向上的力(比如液珠的半径加倍,重力就会变为以前的8倍,而分子引力和表面张力变为以前的4倍和2倍)。因此,液珠上的力将不再平衡,最终被重力硬生生拖了出去。

  为什么汤圆可以边煮边翻跟头,而饺子却不行?

  “沐右”的热闹答案:

  中国有很多地区的习俗是新年吃水饺,正月十五煮汤圆。煮汤圆的时候,可以看到汤圆在水里不停地翻身打滚,但煮水饺时水饺却安静得多,基本上不动,只是偶尔会翻个个儿。这是为什么呢?

  对于一个漂浮在水上或者是悬浮在水中的物体来说,重心的位置越高,物体本身的重力势能就越大,因此,这类物体总是倾向于让重心的位置更低一些。水面上的篮球很容易就可以让它转动,但扁平的小船即使在一定的风浪条件下也不会翻。煮汤圆或者水饺的时候,锅里的开水咕嘟咕嘟沸腾,不断地给汤圆或水饺提供随机的力矩,只要它们的重心位置利于转动,很容易就会翻个儿。

  现在的问题就是,汤圆和水饺的重心位置究竟如何。让我们看看汤圆和饺子的结构,汤圆是一个球形结构,有着很高的对称性。这使得汤圆在转动的时候,重心没有任何变化,一个很小的力矩就会让它转动起来。

  饺子复杂的结构决定了它的物质分布不均匀,重心的位置也相对靠近有馅的一侧。单个水饺在锅里的时候,会自动选择重心最低的位置。这样,要让水饺翻转,势必要提升饺子的重心,但那样需要一个很大的力矩,即使转上去了也是一个不稳定的状态。并且水饺的形状使得它转动时需要排开一定的水,这使得它在水中翻滚就更加困难了。


相关文章

  • 科普文读后感
  • 为生活插上想象的翅膀 一旦科学插上幻想的翅膀,它就能赢得胜利. -- 法拉第 人类自诞生之初,就没有停止过对未知事物的探索.从学会火的使用,到指南针的发明,再到如今高速发展的生物技术,无一不是人类在认知自然上所作出的努力.人类的本性,就是对 ...查看


  • 2013广东公务员考试常识部分冷门爆出
  • 2013广东公务员考试常识部分冷门爆出 广东省公务员考试常识题型题量方面,与2012年相同,中公教育专家本次解读主要从内容和考点的角度展开,总体特点为热点唯一,冷门爆出. 广东省公务员考试常识题只考察了一个热点时政题目,延续了2012年的趋 ...查看


  • 英国大学的什么专业虽冷门但好就业?
  • 英国大学的什么专业虽冷门但好就业? 想必有英国留学打算的人,对英国大学的热门专业已经有了很多了解.那么,英国留学的冷门专业你知道多少? 英国留学什么专业不仅冷门而且还好就业的有哪些呢? 冷门专业尤其特别的优势,包括竞争不激烈.申请难度小,奖 ...查看


  • 雪球访谈:集中精力买入失宠的公司
  • 12-07-19 09:25    作者:一只花蛤    相关股票: 雪球访谈:一只花蛤谈"我的投资理念"--集中精力买入失宠的公司 (对于访谈,我是第一次,由于在短时间内要回答的问题实在太多,像我这样打字速度慢.思维比 ...查看


  • 英国大学有哪些好就业的冷门专业
  • 英国大学有哪些好就业的冷门专业 想必有英国留学打算的人,对英国大学的热门专业已经有了很多了解.那么,英国留学的冷门专业你知道多少? 英国留学什么专业不仅冷门而且还好就业的有哪些呢? 冷门专业尤其特别的优势,包括竞争不激烈.申请难度小,奖学金 ...查看


  • 十大小投资冷门暴利行业
  • 1 2 3 4 5 6 7 分步阅读 十大小投资冷门暴利行业,对于暴利行业,多数人喜欢,只是投资较大,不适合多数人去做,有没有小投资的暴利行业呢,答案是有的. 工具/原料 取材来源于对生活的观察 十大小投资冷门暴利行业 玉饰品 市场情况:玉 ...查看


  • 很冷很冷的冷门知识
  • 很冷很冷的冷门知识:[身体扫除毒素六招]1清肺:多吃苹果,苹果皮中的果胶和抗氧化物能减轻肺部的炎症反应.2清肠:多吃香蕉等水果,多吃粗粮.3清胃:不熬夜:少 吃过甜咸辣酸冷烫食物.4清肝:每天运动10分钟.5清胆囊:多吃芹菜.谷物.红薯等高 ...查看


  • 学生会面试笔试技巧攻略
  • 关于申请学生会的建议和攻略 一.先啰嗦几句 上了大学,自然要加一些学生组织,只要不要影响了学习,对一个初入大学的新生来说无疑会使其受用终生,不论是因获取了许多为人处世的方法,或是学到了一技之长,甚至是看到了隐藏在学生组织背后的种种不为人知而 ...查看


  • 浙大在线生产运营管理作业答案
  • <生产运营管理>作业 一.选择题 详见课本每章后面选择题. 第一章选择题 1.在大多数企业中存在的三项主要职能是: B 运作.营销和财务 2.下列哪项不属于大量生产动作: A 飞机制造 3 .下列哪项不是生产运作管理的目标:E ...查看


热门内容