π：我一般不轻易露面 | 正经玩

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众所周知

今天是个特殊的日子

 小编第一次遇到π这个数字

似乎是在小学

本以为只是圆周之类的几何问题

没想到

它竟伴我走过了十余年的求学之路

生活中有许多现象

表面上与π无关

实则发挥了巨大的作用

就像今天的正经玩

实验器材

 所标杯、铁环、牙签

实验过程

相信大家都有这样的经历

往注满水的杯子里加入硬币

水由于表面张力并不会逸出杯子

今天的实验与此类似

将杯子里注入适量水

注意不要超过杯沿

轻轻放入准备好的铁环

除了会漂在水面上

铁环还与杯壁相排斥

与浮在水面的牙签相排斥

但两个铁环之间会相互吸引

当将杯子加满水（水面凸起）后

铁环又变得与杯壁相互吸引了

原理解说

这次的实验展示了谷物圈效应(Cheerios effect)，它是指用牛奶泡麦片时，麦片会浮在牛奶表面，聚在一起的现象。生活中有许多现象与之类似，比如，牛奶表面的泡泡也会聚集在一起，硬币丢在水面上会形成聚团等等。

如下图所示（铁环与牙签在图中用圆形代替），铁环漂在水面上是因为受到表面张力，所以铁环处的液面是凹陷的，它“喜欢”向液面较低的地方运动。而牙签受到浮力浮在水面，其附近的液面是凸起的，它更“喜欢”向液面高的地方运动，根据这个思想，我们来分析实验中的各种现象。

当杯中的水比较少时，由于液体浸润，杯壁处的液面要高于其他位置的，因此，铁环会远离杯壁，表现为对杯壁排斥。当水漫过杯口时，情况倒了过来，杯壁处的液面低于其他位置的，所以，铁环会向杯壁运动，表现为被杯壁吸引。 

当放入两个铁环时，两个铁环对液面的作用相叠加。形成下图所示的液面，从图中可以看出，两环中间的液面要低于两侧的。因为两个铁环都非常喜欢向液面低的地方运动，所以两个铁环就像被对方吸引了一样，会越靠越近。

当放入两根牙签时，类似的，二者的共同作用使得它们中间的液面高于两侧，因此，由于两根牙签的“爱好”相同，所以它们能走到一起。

当放入一个铁环和一根牙签时，站在铁环的角度，牙签处的液面凸起较高，所以铁环要远离牙签。站在牙签的角度，铁环处的液面凹陷较低，所以，牙签也会远离铁环。牙签和铁环的“三观”不符，所以最终没法走到一起。因此二者之间表现出排斥。

以上只是实验现象的粗略理解，严谨的定量分析需要对二者之间的横向毛细力进行考虑，二者之间作用力的表达式为：

小编在实验过程中还发现了一个有趣的现象，如下图，当小编拿着一杯水靠近实验中的杯子时，铁环也像是被这杯水吸引了（铁环渣男本质暴露），朝着这杯水慢慢运动。关于这一现象的原因，小编有一个大胆的猜想，可惜这里空白太小，写不下了。所以，欢迎大家留言说说自己的想法~（提示：原理在某两期正经玩出现过哦）

参考资料

[1] 维基

[2] 知乎

上期回顾

01-乐哥的实验分享如下：

02-刹那的实验分享如下：

03-苏小轼的实验分享如下：

04-中二所永不翻车的实验分享如下：

05-Sunmoon的实验分享如下：

06-夏目漱石的实验分享如下：

07-Leo的实验分享如下：

08-一个响亮的名字คิดถึง的实验分享如下：

09-哈哈哈的实验分享如下：

10-我的世界666的实验分享如下：

11-汤姆的实验分享如下：

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