女航天員太空授課演示水膜變水球 如變魔術(圖)

2020-11-24 搜狐網

王亞平張嘴把飄浮在空中的水滴吃進去。

王亞平把中國結貼到水膜的表面。

王亞平用注射器向水球中注入顏色。

航天員用吸水紙將水球回收。(新華社發)

    神十航天員太空授課如變魔術

  為我國載人航天史上首次,王亞平演示水膜變水球

  據新華社6月20日電 「大家好!我是王亞平,本次授課由我主講。」當神舟十號女航天員王亞平從距離地球300多公裡的太空中傳來熟悉的問候時,作為太空授課的「地面課堂」中國人大附中報告廳裡發出熱烈掌聲。中國首次太空授課活動20日上午成功舉行。

  在天宮一號實驗艙裡,指令長聶海勝當起了「助教」,負責配合「主講」管理教具,維護課堂秩序。航天員張曉光擔任攝像師,他先用束縛帶把自己固定在艙壁上,再用手持攝像機保持長時間穩定拍攝,才能把精彩圖像傳回地面課堂。

  在大約40分鐘的授課中,航天員通過質量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等基礎物理實驗,展示了失重環境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現象。

  在聶海勝演示失重環境下的「懸空打坐」、「大力神功」後,王亞平開始了第一個演示實驗太空中如何稱重。

  王老師的講解風趣也讓課堂笑聲不斷。「如果詩仙李白在天宮裡生活,大概就寫不出「飛流直下三千尺」的名句了,因為,在太空失重環境,水是不會自己流出來的。」

  當天,全國8萬餘所中學6000餘萬名師生通過電視直播同步收看。

  這也是全球第二次太空授課,美國航天員芭芭拉·摩根於2007年8月14日進行了全球首次太空授課。

  至此,神十航天員已在軌飛行接近9天。 

   1  10:17:36  太空稱重牛頓第二定律

  王亞平展示兩個完全一樣的彈簧,分別固定了兩個質量不同的物體。在太空失重環境下,兩個彈簧平衡在同一位置,無法測量物體的質量。據悉,目前只有美、俄擁有各自獨立研製的「稱重儀」。

  隨後,王亞平展示了太空中用於測量質量的「質量測量儀(太空秤)」。「太空秤」外觀看上去像飛船艙壁上的一個箱子,使用時拉開它,航天員坐在杆子上,利用四肢鉤住支架,然後機械產生外力拉動航天員,電子儀器測出加速度,最後直接計算體重。通過該方法,測出聶海勝的體重為74千克。

  地面解讀:王亞平用傳感器測量出自己對聶海勝的拉力,再用光柵測速器測量出加速度,然後用牛頓第二定律(物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比,跟物體的質量成反比),計算出聶海勝的體重。 

 2  10:22:33  單擺運動太空失重

  王亞平展示了一個支架,細繩將小球連接在支架上,形成了一個我們地面上常見的單擺。並將小球拉起,但小球並沒有像在地面上一樣做往復擺動,再把小球提高一點,鬆手,它還是沒有做往復擺動,因為在太空中小球處於失重狀態,沒有了回復力,所以不能像在地面上一樣做往復擺動。

  接下來王亞平推了小球一下,小球竟然在做圓周運動!再換個方向演示,小球仍然在做圓周運動!而在地面上的小球卻在施力後無節奏擺動,最終垂直靜止。

  地面解讀:地球上的單擺在擺到最高時需克服地球重力,因此施加一個很大的力量實現單擺轉一圈。太空中沒有重力,所以施加一個很小的初始力量,就可以實現單擺做圓周運動。當然,這樣的圓周運動會停下來,因為繩子和球之間也存在摩擦力。失重是空間與地面環境最重要的差別之一,它對航天員心血管系統和肌肉、骨骼系統有不利影響。 

 3  10:27:14  陀螺運動角動量守恆

  王亞平將靜止的陀螺輕放在空中,對它施幹擾力。這時,陀螺翻滾著向前運動,軸向發生改變。期間,聶海勝也對它進行幹擾。隨後,王亞平將陀螺收回,利用道具使其開始旋轉。當旋轉的陀螺被放在空中,並施力幹擾時,它並不翻滾,雖然晃動但軸向並未改變。

  地面解讀:轉動的陀螺具有定軸性,定軸性遵守角動量守恆原理在沒有外力矩作用下(失重),物體的角動量會保持恆定。利用此定律,可實現衛星定向控制。在地面,陀螺旋轉時保持動態平衡,受外力後,陀螺軸心不穩,碰到地面,地面給它一個反彈力,陀螺不久便停了。 

 4  10:30:15  製作水膜水球液體表面張力

  王亞平又展示了一個在太空中喝水用的飲水袋並打開,如在地面,水肯定是會流下來的。但在太空失重環境下,水是不會自己流出來的。王亞平拿出一個金屬圈,把水袋打開,把金屬圈慢慢放到水袋裡,輕輕拉出來,做成了一個漂亮的水膜。為了驗證這個水膜是否結實,王亞平先是輕輕地晃動它,它並沒有破裂。

  接著王亞平做了第二個個水膜,並一點點地往水膜上加水,水膜在一點點變厚,最終變成了一個大水球。隨後王亞平用注射器往水球中間注入了兩個氣泡。這兩個氣泡並沒有融合到一起,而是單獨地存在著。接下來,王亞平又把紅色的液體慢慢注入到水球中,紅色的液體在水球中慢慢地散開,透明的水球變成一個紅色水球。

  地面解讀:液體表面張力在地球上也可顯現,但受重力作用,表現不明顯。太空中沒有重力,水分子切面上只有一個液體表面張力的作用,切開水泡沒有重力,切口就不會擴張,大泡泡就不會破裂,於是就出現了在大泡泡裡面吹出小泡泡的現象。(據新華社6月20日電 )

news.sohu.com false http://www.xinjiangnet.com.cn/wlmqweb/wlmqdzb/a/page_14/201306/t20130620_3326749.shtml report 5373 王亞平張嘴把飄浮在空中的水滴吃進去。王亞平把中國結貼到水膜的表面。王亞平用注射器向水球中注入顏色。航天員用吸水紙將水球回收。(新華社發)  

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