只要有心,生活處處是科學:這個海邊的反直覺現象卻和晶體微觀結構...

2020-11-23 搜狐

原標題：只要有心，生活處處是科學：這個海邊的反直覺現象卻和晶體微觀結構有的一比 | 正經玩

1. 先睹為快

這次的實驗效果如下，具體步驟在下面。

腳踩沙灘時，沙灘上面的水反而消失了。

按壓裝滿溼沙子的塑料瓶的時候，筆芯管裡面的水位反而下降。

致大朋友和小朋友

正經玩每周六上午會推送一個好玩的科學實驗，可以由家長大朋友帶著小朋友在家裡動手操作。希望正經玩陪您度過每一個溫馨的親子周末，讓小朋友的童年充滿知識、愛和陪伴。

——正經玩

2. 所需材料

一根筆芯塑料管、沙子、水、塑料瓶（下面這種吹氣球也不錯）

3. 實驗步驟

踩沙子

吹氣球或者塑料瓶那個就相對簡單了

將沙子裝入容器中，

倒入適量的水，

蓋上蓋

然後將一根透明塑料管插入其中

用力擠壓

你會發現水位不僅不上升

反而下降了。

4. 原理解析

原理示意圖如下：

在2015年的時候物理所舉辦了第一屆科普比賽

（2016年舉辦了第二屆「三分鐘物理」）

在比賽中「無序密堆體系奇妙的剪脹效應」

這個比賽作品，給我留下了深刻印象。

我們這次實驗就是「剪脹效應」。

前些天我有事路過海邊，

突然想起了這件事，就拍了海邊「剪脹效應」的視頻

其實我很小的時候經常去沙灘玩

（這次出差沒帶所標杯，只能所門禁卡代替了）

很早就見過這個現象，

踩一下沙灘，上面的水就消失了

可從來沒覺得哪裡不對

或者覺得太習以為常了，

從未深入思考。

直到大神們給講了「無序密堆體系奇妙的剪脹效應」

才忽然發現，

這個現象其實是反直覺的。

跟著大神們混，漲知識啊……

-------------------割-----------------

無序密堆體系在受到一定的剪切應力條件下體系的體積會有一定的膨脹，

也就是剪切膨脹效應，

這在材料力學與地質運動中很常見。

所以會出現這麼一個現象：

當我們用力擠壓一個容器時，

一般條件下容器體積會縮小，

但當容器中裝滿沙子時，

我們再用力擠壓容器，

容器的體積反而會增大。

剪脹原理簡單說起來主要就是：

顆粒的無序密堆狀態已經達到了它總體顆粒的最密堆狀態，

也就是說給這個體系一定的外力與形變，

則它總體的體積會變大。

因為在這個實驗中顆粒是沙子，

也就是剛性顆粒，顆粒的體積不會變，

所以在總體體積增大時，

顆粒間的間隙會增大，

所以會產生吸水的效果。

-------------------再割-----------------

我們上面的實驗都是宏觀的現象

組成物體的基本元素的排列方式

對物體的特性有很大的影響。

其實在分子、原子的微觀結構中

不同的原子排列結構對物質特性也有很大影響

仔細思考生活中的現象，處處都會有收穫。

5. 上期回顧

01-玉霖的實驗的分享如下：

02-小蝸兒的分享如下：

03-無名的分享如下：（因為其微信暱稱都是圖片所以起名「無名」）

04-陳孝鏇的分享如下：

還記得上周六由於小編疏忽，

而沒有放部分粉絲分享的關於的作品，

下面小編將展示其作品。

01-原子（NO47）的分享如下：

01-陳孝鏇（NO47）的分享如下：

由於文章只能發起一次投票，

所以，NO48和NO47的視頻分別記票，

即這次發兩次獎品···

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6. 往期精彩

全部往期精彩，

7. 致謝

這裡要特別感謝Dr. C.R.CAO ，

他對本文的原理解釋給予了小編大力幫助。

「曹老闆」（他師弟師妹對他的尊稱）不僅科研做得好，

科普工作做的也好，

他在央視前段時間錄製的《腦洞大開》中

在幕後科學實驗中做出了大量工作。

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責任編輯：

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