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科学实验

重力分离法让乒乓球自动爬出瓶底

作者:萧山凌华华 来源:转载点击数: 发布时间:2018-01-02 12:23
【实验视频】

【实验材料】
塑料罐/玻璃罐1个、绿豆500g、玻璃球1个、乒乓球1个

【实验步骤】
1.将乒乓球放入塑料罐里,并往塑料罐里倒入大半罐清水。然后,将玻璃球放入塑料罐中,并观察玻璃球和乒乓球的浮沉情况。



2.将塑料罐中的水倒掉并晾干,将乒乓球放入塑料瓶,并往塑料罐倒入大半罐绿豆。

3.将玻璃球放入塑料罐,并留意玻璃球和乒乓球的位置。

4.将塑料罐盖子拧紧后,来回反复摇晃旋转塑料罐,再次观察玻璃球和乒乓球所在位置。



【实验原理】

通过上面的实验我们发现,往玻璃瓶倒入清水后,乒乓球从罐底浮上水面,而玻璃球则迅速沉入罐底。往塑料罐中倒入绿豆后,乒乓球被绿豆紧紧压在罐底,而玻璃球则稳稳的处于绿豆上方。当来回反复摇晃塑料罐后,玻璃球被埋入绿豆中,而乒乓球却露出在绿豆上方。

 

乒乓球浮在水面而玻璃球沉入水底,说明乒乓球所受浮力大于自身重力,玻璃球所受浮力小于自身重力。由于浮力只存在于流体中,在绿豆中不存在浮力,因此乒乓球和玻璃球在开始时不会改变位置。随着塑料瓶的快速晃动,绿豆之间出现空隙,并在彼此碰撞和摩擦中重新排列,使整个系统达到能量最低状态。密度大于绿豆的玻璃球因重力作用而下沉,而密度小于绿豆的乒乓球因下沉趋势小于绿豆而相对上升,最终乒乓球爬出绿豆。

【科学拓展】
十九世纪初,美国开始了势不可当的西进运动。一八四八年,前进到加利福尼亚的人们在这里发现了金矿,立刻引起世界的轰动,形成规模空前的淘金热。大批淘金者们打捞起河里或湖里的淤泥后,在淘盘将淤泥洗涤,以便找出淤泥里的天然金沙。简单的工具就能将掺杂在沙子里的金子筛选出来,究竟是怎么回事呢?

由于沙子密度小于金子,因此在晃动筛子时,密度大的金子沉入沙子下面,沙子露出表面,因此人们可以从掺杂在沙子里的金子挑选出来,这种方法也叫“重力分离法”。

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