王亞平把一個中國結貼到水膜的表面。
太空水球
在太空演示失重環境下的物理現象,這些內容想想就讓人神往,事實上今天太空授課的內容精彩紛呈,超出了人們的想像。 第一個實驗「太空質量測量」從指令長聶海勝的「懸空打坐」表演講起,主講人王亞平輕輕一推,聶海勝就飄到了實驗艙的另一頭。在質量測量儀上,聶海勝的體重顯示為74千克,那質量測量儀用的是什麼物理原理呢?王亞平自然地引出了「牛頓第二定律」的內容,「我們設計了一個『彈簧—凸輪』機構,能夠產生一個恆定的力,就是剛才把指令長拉回到初始位置的力,我們還設計了一個光柵測速系統,能夠測出剛才身體運動的加速度。然後根據牛頓第二定律,就可以算出身體的質量了。怎麼樣,很巧妙吧!」
王亞平首次當老師,講課之餘還不忘啟發同學們,在接過聶海勝遞過來的彈簧教具後,她將兩個彈簧拉到同一位置,再鬆手,看得出彈簧的振動頻率明顯不一樣,「同學們看到了吧,利用這個現象能否設計出一種測質量的方法呢,這個問題就留給你們來慢慢思考吧。」 太空單擺實驗中出現了讓人匪夷所思的現象,當王亞平推動小球時,小球並沒有像在地面上一樣做往復擺動,而是輕輕地飄蕩在空中,貌似無力地無規則移動,「這是為什麼呢?」王亞平讓同學們思考,答案很明顯,「因為在太空中小球處於失重狀態,沒有了回復力。」那推小球一下,小球又會如何運動呢,哈,這次小球竟然繞擺軸做圓周運動。
看到這一現象的同學們吃驚地睜大了眼睛,一個同學站起來提問,說很好奇航天員在太空裡是否有上和下的方位感。「這是一個非常有意思的問題」,王亞平通過雜技表演為同學們作解答,在聶海勝的幫助下,她旋轉了兩個90度,「太空中我們自身的感覺,在方位上無所謂上和下的區別,無論頭朝向哪個方向,我們自身的感覺都是一樣的。不過在天宮裡,為了便於工作和生活,我們也人為地定義了上和下,並且把朝向地球的一側作為下方,並鋪設了地板。」
一個彩色 「陀螺」的出現意味著第三個實驗開始了,「下面開始的演示在地面上可是很難做到的,你們要仔細地看哦!」王亞平賣起了關子,她向靜止的陀螺施加了一個幹擾力,陀螺竟然翻滾著向前運動,其軸向發生了很大的改變。再將其抓回並給一個使其旋轉的力量,本以為會翻滾的陀螺晃動著向前走。為了讓同學們看得更清楚,王亞平拿出兩個陀螺同時演示,原本靜止的陀螺翻滾著向前移動,而另一個旋轉的陀螺則晃動著向前「走」,真是太神奇了。
整個太空授課的最高潮出現在最後兩個實驗中:太空製作水膜和水球。王亞平先拿出一個在太空中喝水用的飲水袋並將其打開,水並沒有流下來,王亞平從水袋中擠出一個水滴,這顆晶瑩剔透的水滴懸浮在空中,「為了避免它到處亂飛,我要用獨特的方法來收集它。正好可以潤潤嗓子。」說著王亞平張嘴把飄浮在空中的水滴吃了進去,這個奇妙的畫面引起地面課堂上學生的一陣驚嘆。
接下來的一幕更是讓人驚嘆,王亞平用一個金屬圈伸進水袋裡,當金屬圈拉出來時,圈上套著一個漂亮的水膜。當她輕輕地晃動金屬圈時,水膜依然結實地黏附在圈上,看到這一幕,地面課堂響起了熱烈的掌聲。
最後的高潮時刻來臨了,王亞平將帶顏色的液體注入到她剛剛製作的水球中,當紅色的液體在水球中慢慢地散開,水球由透明變成紅色,在張曉光的鏡頭裡,這個漂亮的水球微微晃動,嬌嫩欲滴,不禁讓人感嘆物理世界的神奇。