拧不开的罐头,为什么拍一拍底部就开了?
The following article is from 上海科技馆 Author 危安然
大家爱吃这种玻璃瓶装的水果罐头吗?在以前物质并不丰富的时候,这种罐头是小朋友们难得的美味。到了现在,仍有许多人一直喜爱它,水果罐头的味道成为了某种共同的童年回忆和心灵慰藉。
江湖传说“黄桃罐头会保佑每一个小朋友”
你的记忆里有它的味道嘛?
图源:小红书
罐头好吃,但盖子难拧开,尤其对于力气小的孩子们来说,这时只能求大人帮忙。印象里,大人们碰到拧不开的罐头时,通常会把罐头倒过来,拍一下底部,然后“啵”的一声,瓶盖就松开了。
拍一拍罐头底部就更容易打开了
图源:sohu.com
在高速摄影机下,我们可以清晰地观察拍击的一瞬间到底发生了什么。这里,我们拿一个装了水玻璃瓶,然后击打瓶口,用来模拟拍罐头的场景。
高速摄影机下观察拍击的瞬间
图源:网络视频@ Beyond Slow Motion
在快速的击打下,瓶子会向下移动一小段距离。但是,由于物体的惯性,瓶子里的水一开始并不会跟随瓶子向下移动,而是停留在原来的位置。
这个时候,由于瓶底和水的分离,会在瓶底短暂地产生一个接近真空的低压区域。接着,水就会在上侧大气压的作用下,迅速向下流动,填补这个低压区。当快速流动的水撞击到瓶底时,瞬间的减速会产生巨大的冲击力,将瓶底击碎。
换个角度,能清晰地看到水向前撞击瓶底的过程
图源:网络视频@ Beyond Slow Motion
所以,真正打开罐头瓶盖的不是巴掌,而是靠水流。看起来柔弱的水,却能产生足以击碎厚玻璃的强大力量。这其实并不稀奇,在生活中的其他地方也经常能够看到。比如,如果快速关闭水管上的龙头,可以发现水管会猛烈摇晃一下,甚至发出沉闷的响声。
突然关闭阀门,管道会像被锤子敲了一样发生振动
图源:bilibili@科普记
和拍罐头、关龙头一样,如果快速的水流被某种外界原因突然截止,由于水的压缩性很差,光靠自身难以缓冲,所以会产生很大的压力作用到外界。我们把这一类现象叫做水锤效应。这就好比高速路上,前车突然刹车,后面的车来不及反应,只能狠狠撞上去发生追尾。
水锤效应就好比是急刹车导致的连环追尾
图源:bilibili@科普记
在输水管道中,突然关闭阀门,引发的强大压力能达到正常压力的数十至上百倍,可能引起管道的爆裂。这叫做正水锤。同时,冲击波还会在管道内来回传播,造成管道的激烈振动,并损坏阀门等其他管路装置,危害整个管路系统。
如果突然打开阀门,释放水流的同时也会让管道内的压力迅速下降,在外界大气压的作用下,可能会引起管道的瘪塌。这叫做负水锤。总之,无论是正水锤还是负水锤,都需要避免在管路使用时出现。
水锤消除器可以用来防止压力波动对管路的损坏
图源:bilibili@冷科普
水锤效应也不是一无是处,有时候人们反而需要利用它,比如水锤泵。它可以利用水锤产生的强大压力,把水从低处泵送至高处。相比于其他工作原理的泵,它具有结构简单、维护成本低、使用寿命长等优势。同时,还可以利用水锤效应产生喷射的高压水流,用于清洗、喷泉等场景。
水锤泵可以将水提升至高处使用
图源:baijiahao
经过今天的介绍,下次遇到拧不开的罐头瓶,你应该知道怎么优雅地打开了吧?不过切记,应该是拍瓶底,而不是拍瓶盖,不然底碎了但盖子没开,那就尴尬了......
搞错方向拍罐头的话,就是一个悲伤的故事
图源:微博@幽默君尧尧
来源:上海科技馆
编辑:悦悦
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