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究竟发生了什么
这是由水的表面张力作用造成的。在部分充水的茶杯里,水面向上弯起与聚苯乙烯塑料茶杯侧壁相接,这是由于和水分子之间的相互吸引比较,水分子会被更强劲地吸向聚苯乙烯塑料。
第二个茶杯的水面在杯顶形成向上的凸起,是由于表面张力总是要把液体表面尽可能限制在最小的区域。这个解释还大致解释了液滴总成圆形的原因。水面同样会向上弯起与塑料片在各个方向上相接。在水和小塑料片相接的位置,表面张力会在向下和向外的方向上作用于接触点,该方向由与水相接位置的角度决定。当圆片在茶杯中央时,水在所有点位上同样向上弯曲与塑料圆片相接,所以作用在圆片一侧的拉力与作用在其正相对的另一侧的拉力刚好平衡。这样,塑料圆片被留在茶杯里液体的中央。
但是在未充满水的茶杯中,当塑料片被移向茶杯侧壁时,随着塑料片靠近茶杯侧壁,与茶杯侧壁相接的向上弯曲的水面,会把水与塑料片相接的弯曲水面降低,这使得作用在塑料片靠近茶杯侧壁一侧上的向外拉力增加,结果产生了指向茶杯侧壁的净作用力。因此,如果茶杯里的水不满,塑料圆片将离开茶杯中心位置并停在杯子边上,这和盛满水的茶杯中的塑料圆片是不同的。
这个效应解释了碗中牛奶表面那些谷物片聚成堆的原因,以及水塘和湖水中树叶和树枝的类似状况。(后者应该主要是风吹动的结果。——译者)
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第19节:骗人的苹果
骗人的苹果
你可以愚弄自己,让自己相信自己正在吃的并不是嘴里的食物。的确可以这样吗?
感觉可以被欺骗,这当然是真实的。作者有着个人的经历,知道一种感觉是怎样被感知为另一种感觉的。当病毒暂时夺去人们的嗅觉时,把一种感觉和另一种感觉相互混淆是那么地容易,作者为此十分吃惊。“我会经常在某个寒冷的一天离开某间空调办公室,感受冰冷的空气,同时想道:‘啊!我的嗅觉回来了。’从某个角度讲,我的大脑当时正在把感受到寒冷的触觉和我回归的嗅觉相互混淆。”这个经历显示了人类的感觉多么容易就会被欺骗。在愚弄自己之后,你可以去读一下与“关联感觉”有关的内容……
所需的材料
一块苹果
一块梨
自己的鼻子
自己的嘴
要做的事情
拿着一块梨放在鼻子下面,同时吃一块苹果。
会尝到什么
尽管事实上你正在吃苹果,但你会认为自己是在吃梨。
究竟发生了什么
部分程度上,因为大多数人认为他们是使用味蕾进行品尝,所以产生了混淆。其实人们并不使用味蕾进行品尝,我们都是通过我们的嗅觉来感觉味道的。
的确,大多数称之为味觉的,实际上都是食物气味产生的味道。食物的气味通过口腔进入鼻窦,在鼻窦里通过嗅觉被感受到。真正的味觉只有苦、甜、咸、酸,以及鲜(umami)等通过味蕾感受的味道。咬一口草莓,舌头只会告诉你它是甜的,就像它是巧克力一样。恰恰是草莓的气味经由喉部升至鼻子,告诉你这种特别的甜香是草莓味道的。
如果没有气味的感觉,或者阻断那些气味,再或如上面我们的实验将其替换掉,便可以蒙混嗅觉和味觉。味蕾使用探测甜和酸的味觉细胞,感受嘴里的苹果,认为是甜酸的;触觉识别出食物的结构是一种树生水果。然而,因为和口腔背后的苹果味道相比,你会更强烈地感受到鼻子下面梨子的气味,所以你的大脑遭受蒙骗,认为你自己嘴里吃的是一块梨。
本实验以这种方式进行效果最好,因为梨子比苹果有着更强的气味。
附注:
具有关联感觉的人总是会产生奇怪的感觉联想。没有一种感觉是真正确定的,但是一般认为这种状态与大脑中交叉的神经有关。我们一出生时自己的大脑在不同区域之间就有着很多相连接的系统,但是随着我们发育成熟,大脑切断了那些不需要的连接。负责关联感觉的连接系统可能是那些在婴儿时期没有被斩断的部分连接系统。有些人认为一些字母、单词、数字或者一个星期中的每一天都具有鲜明的和不变的颜色。这是个不同寻常的结果,大约25个人中有一个人会这样。一小部分人甚至会把声音体会为具有颜色,或者是味道具有某种形状。据报道有一个这样的人,声称她可以知道奶液什么时候会变质,因为奶液的形状开始发抖了。
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第20节:形态漂移
形态漂移
用食用油和出的玉米粉,为什么会和气球有关?
在后面“和出来的疯狂”的实验里我们也会看到,玉米粉在一些科学演示过程中有很多用途。玉米粉具有出色的淀粉特性,可产生一些奇特的效果。本实验还和“不定性的水”中的实验效果有关,显示了很小的电负荷所具有的力量。
所需的材料
玉米粉
食用油
一个木勺(一定得是木勺,因为需要绝缘体)
一只充气气球
要做的事情
把食用油混入玉米粉,直到搅成浓糊状。在衣服上摩擦气球让其表面带电,就像在联欢会上摩擦气球将其粘在墙上的把戏一样,使用的都是摩擦产生静电的原理。取一些油玉米粉浆,抹在木勺上,如果在勺子上可形成缓慢向下滴淌的样子则效果最佳。慢慢地把滴淌着混合物的勺子拿到气球附近。
会看到的现象
当木勺距离气球足够近时,油玉米粉浆会变稠并且不再沿着木勺下淌,而是奔向气球。
究竟发生了什么
当摩擦气球时,其表面所产生的电荷为正电荷。在构成油玉米粉浆的微小淀粉颗粒靠近这种正电荷时,它们所带的负电子被拉向气球。正负电荷的作用类似磁极的作用,负电吸引正电,反之亦然。现在淀粉颗粒面向气球的一侧负电较强,结果使淀粉颗粒背向气球的另一侧正电更强。因为气球所带的正电荷与淀粉颗粒所带的负电间的相互吸引,所以油玉米浆会向木勺运动。淀粉颗粒偏正电的一侧由于没有气球或类似的带电负荷牵扯,因而不能阻止被拖着运动。
油玉米浆整体变稠的原因是,虽然由于油的绝缘作用,电荷不能在淀粉颗粒之间运动,但是却会依次相接聚集起来。而淀粉类颗粒接近气球的带负电的一面,被前面颗粒背离气球且带正电的一侧吸引,因而使所有的淀粉颗粒堆积得更加紧密。
附注:
玉米粉是一种有着许多用途的产品。顾名思义,玉米粉是用玉米制成的。它富含淀粉,因此在美国其名字是“玉米淀粉”。它被广泛用来为各种酱类制品增稠。不过它在烹调上的优势在于,只有在加热时它才会产生增稠作用。如果只是在少许凉水中加入玉米粉则不会有增稠作用发生。但是,把这样的混合物倒入加热的汤中或者是汤煲中,水和淀粉分子就开始互相黏结。淀粉分子不断扩大,并随着其扩大不断捕获水分子。在大约65℃,淀粉的这种结构裂解,形成筛状链接的淀粉和水分子,防止了水分子的自由运动,因而产生了稠稠的酱。
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第21节:对准了再倒
对准了再倒
如果倒奶的速度太慢,为什么奶会从奶盒底部滴流下来?
当然,不只是奶会发生这样的情况。像把橘子汁和汤等很多液体从容器中倒出时,如果倾倒太慢,都会洒在地板上或把鞋子弄脏。避免这种情况不是那么容易。在往玻璃杯里倾倒时,如果当时容器很满,则除了微微洒出一些之外几乎没有什么其他选择。
所需的材料
一盒奶或其他什么饮料
一个玻璃杯
一块抹布(随后进行清洁)
如果想进一步展示这个效果,还将需要:
一个直立的圆柱体(洗干净的酒瓶即可)
一支点燃的蜡烛
如果实验者非常有信心,还将需要:
一个头发吹干器
一个乒乓球
要做的事情
打开奶盒,往一些杯子里倒奶;改变倒奶的速度,这样便可以在盒底见到从奶的滴落到一股奶的细流。
会看到的现象
倒奶的速度较低时,奶会顺着盒子边缘滴淌而下,然后才落地。这个落地点应该是那块抹布及时跟进的地方。倒奶的速度较快时,奶会流得很自如,你会带着信心把玻璃杯倒满。
究竟发生了什么
当盛满液体的盒子倾斜时,其中的液面会抬高,向盒子的开口处运动。随着盒子更加倾斜,液体涌向开口,在开口处形成压力。除了这个压力之外,还有表面张力作用在液体之上,表面张力倾向于把液体拉向盒子表面。在较高的倾倒速度下,该压力要比表面张力大得多,液体将以一种顺畅的方式离开盒子,沿一条预先期望的抛物线流向玻璃杯。
然而,在低的倾倒速度之下,会达到一个状态点。此时表面张力足以使液体流动的路径改变方向,这样一来,液体流不会干净利索地离开盒子口,而是附着到盒子的上部表面。一旦实现附着,倒出的液流在表面张力的作用下会倾向于继续黏着在该表面,形成被称为“康达效应(Coanda effect)”的现象。当液体流过凸起的表面时,这种效应就会发生,这时在液流和凸表面之间会产生内向的压力,有效地把液体流吸向表面,就像水龙头流出的一股小水流会沿着一把勺子的弯曲背面流动一样。
表面张力和康达效应联合作用的结果,使一些奶液奇怪地跨过奶盒顶面乱淌,流到奶盒的侧面,并最终快速地流到地板或你的鞋子上。
康达效应俗称附壁效应,是以亨利?康达(Henri Coanda; 1886—1972)的名字命名的。亨利?康达发明了用两个燃烧室推动的喷气飞机。当时他把两个燃烧室置于飞机的前部附近,在机身的两侧各置一个向后喷射气流。让亨利意想不到的是,在引擎点火后,喷出的火焰紧贴着机身的两侧直喷到机尾,而不是沿直线喷向引擎出口的后方。康达对这一问题进行了深入地研究,并由于这个效应的发现而闻名于世。
我们还应该考虑另外一种作用,该作用也会造成从容器向外倾倒液体时产生有偏差的液体射流。这种作用就是“咕咚效应(glugging)”,它发生在空气被吸入容器较狭小的开口去取代容器里失去的液体的时候。这种作用使液体倒出的射流发生震动,即使在相对较高的倾倒速度的情况下,也会导致周期性的附壁效应。
附注:
因为液体具有围绕某个表面流动这种一般趋势,所以康达效应在许多场合都可以见到。这可用一个演示方法进行尝试。在桌子上放一个直立的圆柱体(洗�