这个可爱的泡泡沙漏，你们能打几分？| 正经玩

Original 荔枝&荷塘&婷子中科院物理所 2023-07-28

收录于合集 #正经玩 348个

今天小编在思(jiu)考(shi)人(mo)生(yu)的时候

看到了桌面上的沙漏

突然灵机一动

打算做个反向沙漏玩玩

实验器材

所标杯、塑料瓶、乒乓球、注射器、剪刀、斜嘴钳

实验过程

敲黑板，实验要注意安全，千万不要伤到自己哦~

我们先来用塑料瓶做一个一头宽一头窄的圆筒

这里最好用瓶体曲线比较平滑的塑料瓶

将塑料瓶尾部剪下

用这个圆筒我们可以先做一些简单的实验

比如初中刚刚接触浮力时会接触到的一个实验：

将乒乓球放入筒中

从圆筒上方加水

我们会发现乒乓球并不会浮起来

不过如果我们将圆筒放在桌面上

或者用手盖住瓶嘴处

过个几秒钟，乒乓球便会突然弹起

瞬间漂浮到水面上

大家回想一下浮力的本质

即不同的流体压强作用在物体的各个表面上形成的压力差

在刚才的实验中两种状态之间的转变非常剧烈

不过我们可以用一些手段来调控这种变化

比如向乒乓球中注水：

先在乒乓球上开一个小口

再用注射器向乒乓球内注水

不过不要注太满哦

只要这个口开的不太大，

不仅球在空中时球中的水不会流出

球浸没在水中时球中的空气也不会逸出

那么现在我们将注入部分水的乒乓球放入瓶中

向上方灌入水后将瓶盖拧紧

然后静置观察：

我们可以看到乒乓球有节奏地弹跳起来然后落下

跳动的频率随着下方水面的上涨越来越高

并在瓶口处水灌满后的几秒内逐渐上浮

这里乒乓球弹跳的节奏以及上浮前能够弹跳的总时长

与乒乓球内的水量有关

大家可以多试试不同注水量对弹跳的影响

水量合适时得到的弹跳又明显又持久

如果注水量较大

整个装置也可以当成一种沙漏来使用

乒乓球上浮时就意味着沙漏时间到啦

原理解说

在瓶子下方敞开时（如上图左侧），乒乓球下方受到大气压强的作用，乒乓球与水接触的部分受到大气压与水压之和的压强。只有乒乓球的边缘（图中红线两侧）上下表面有向上的压强差，能提供少量浮力，而乒乓球的中心部分压强差向下，水压将乒乓球牢牢地“钉”在了瓶口处。

在瓶口用瓶盖、桌面或手封住时（如上图右侧），由于部分水会因为乒乓球表面的毛细作用渗入下方的空间，下方空气体积减小、压强增大。直到下方压强增至乒乓球受到的合力向上时，乒乓球便会上浮。而一旦乒乓球上浮、水迅速涌入下方空间，乒乓球被水包裹，受到完整的浮力，所以向上回弹的速度极大。

不过如果我们将乒乓球灌入部分水，乒乓球整体的质量增大，在乒乓球弹起时，向上的加速度很小，形成的空隙很小。下方的空气会水大量流下前率先以气泡形式逸出，此时乒乓球与瓶壁的界面处上下压强形成瞬时平衡，不过由于此刻水倾向于向下方空间流动，便会推动乒乓球向下运动，再次将空气堵住。不过此时由于空气体积减小了，下一次弹起所需的渗透水也会变少，所以乒乓球会越弹越快。直到下方的空气全部逸出，乒乓球便会升起了。

如果乒乓球的水过多，使整体的密度与水接近的时候，在乒乓球第一次“抬起”时，打开的通道很窄，会形成一个微妙的平衡，使下方空气与上方水的交换交替进行而不继续使乒乓球运动，整体的周期非常平稳，就好似沙漏一般。

上期回顾

No.316 除了拉环，还能怎么开可乐罐啊? | 正经玩

01.万元户的实验分享如下：

02.书山学海ᐕ)⁾⁾的实验分享如下：

03.碳纤维的实验分享如下：

04.冬江雪的实验分享如下：

05.Terry的实验分享如下：

06.꯭挚꯭爱꯭丶的实验分享如下：

07.xian参与.108罡煞的实验分享如下：

08.反童还老的实验分享如下：

9.GARY的实验分享如下：