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吹出来的彩虹——压强(下)(老少咸宜初中物理之三)

“昨晚我梦到彩虹了。可惜现在是冬天。”火松鼠托着下巴说。眼前的湖面已经冻上了一层薄薄的冰壳,反射着明亮的阳光。天空晴朗,北风得意地走来走去。

“现在想看彩虹吗?我给你把彩虹变出来。”冰镇熊说着,拿出两根吸管,一根插在一块海绵里,只露出一点点头,另一根平平地绑在海绵上,管口紧挨着那根微微露出来的吸管。然后又拿出一杯水,把海绵放在水面上,用嘴咬住平放的吸管,轻轻一吹。一团水雾出现在空中,在阳光下,映出一道彩虹!

“天哪!这是怎么做到的?”火松鼠惊喜地问。

“上次你问我液体和气体的压强,这道彩虹里就藏着答案。来,坐下听我给你讲。”冰镇熊笑着坐了下来,“还记得夏天在湖里游泳吗?把身体都泡在水里的时候是不是感觉有一点气闷?”

火松鼠回想着,“没错。到了岸边站起来就觉得好多了。”

冰镇熊点点头,“这就是水压造成的。液体内部是有压强的。说得准确一点,那就是液体里的压强和液体的密度以及所处的深度都成正比。比如说水里,越深的地方压强越大。昨天那个笑话里提到的物理学家帕斯卡曾经给人们演示过这个原理,给大家留下了深刻印象。”

“他是怎么演示的?”火松鼠很好奇。

“他先是往一个木桶里面灌满了水,然后在把盖子盖好,把桶密封起来。只在上面留了一个小洞,竖着插进去一根很长很长的管子。接下来,他来到高处,用水杯把水往管子里面倒。因为管子很细,所以每次倒进去一杯水,管子里的水面就会上升很多。他只倒进去几杯水,木桶就'嘭’地裂开了。”冰镇熊描述着当时的场景。

“只倒进去区区几杯水,水桶就爆裂了?”火松鼠觉得不可思议。

“是啊,当时在场围观的人们也纷纷表示'我看不懂,但是我大受震撼。’其实重点就在那根管子。因为管子很细,所以几杯水倒进去,管子里的水柱可就很高了。刚才咱们说了,液体里越深的地方压强越大,所以对于木桶来说,桶里的水压也就很大了。于是木桶就被压裂了。”冰镇熊解释了一番。

“那么,是不是不管上面的管子是什么形状,只要水面一样高,那底下的压强就一样大呢?”火松鼠喜欢举一反三。

“太对啦。连通器就是利用这个原理设计的。上端开口,下端连通的容器叫做连通器。连通器里装的是相同的液体,各部分的液面高度是相同的。一些大型水坝和运河上都有船闸,这个船闸就是用连通器的原理设计的。”冰镇熊回答道。

“气体呢?气体也有压强吗?”火松鼠又问。

“当然也有啦。这就要说到著名的马德堡半球实验。十七世纪的时候,马德堡市长奥托·冯·格里克听说很多人不相信大气压强,就把大家召集起来,做了一个公开演示。他把两个黄铜的半球壳合在一起,先是灌满了水,然后把里面的水都抽干,再把龙头拧紧密封好。一开始,他用八匹马分别从两边一起拉球壳,人们惊奇地发现,球壳竟然拉不开。八匹马不行,那就十匹马,十二匹马。最后,一直加到了十六匹马,才猛的一下把这两个黄铜球壳拉开。这就是因为球壳里面被抽成了接近真空,里面几乎没有气压,而外界的大气压就紧紧地把球壳压在了一起。”冰镇熊用熊掌模拟这两个球壳的样子。

“我听大雁说,在一些很高很高的山上呼吸很困难。是因为大气压强吗?”火松鼠想起了大雁阿卡讲的旅途见闻。

“是的。海拔越高的地方气压越低。而且,因为那里的气压低,水的沸点也会变低。烧开的水就不那么烫了。在那样的地方,饭就很难煮熟,最好用高压锅。”

火松鼠想起了彩虹的事儿,“对啦,那你刚才是怎么吹出彩虹来的呢?”

“这个就是流体压强的知识啦。流动的气体和液体都是流体。在流体中。流速越大的位置,压强越小。我向这根平管子里吹气,气从另一端飞快地流出去,经过了那根竖着插在水里的管子。那根竖管里一半是水,另一半是空气。上面管口空气流速大压强小,管子里的空气和水就被大气压给压到上面来。水到了管口,遇到了不断吹过来的空气,就被吹散形成了水雾,然后一散射太阳光,就形成了彩虹。”

“原来如此。我也要试试。”火松鼠拿过水杯和吸管,用力一吹,“哇,彩虹!”

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