水竟然可以往高处流？牛顿的棺材板快压不住啦！| 正经玩

原创：中科院物理所

现在是北京时间13点00分

在快餐店吃完午饭的小编（手里拿着甜筒）迈着匆匆的步子赶往实验室

正当我思考着上午实验失败的原因时

背后突然出现的一只手拍了拍我的肩膀我转过身去只见一白衣禅师

于是便有了下面的对话

只见大师拿出一个神奇的装置水经过其中竟向上流去

我若有所思的点点头

......为大师解答完物理问题我如释重负手中的甜筒也更甜了

实验器材

所标杯、软管、烧杯、支架（两个）、矿泉水瓶、铜丝、胶带、人工色素

实验过程

既然是个取水装置

就该有装置的亚子

拿出一截铜丝

弯成图示的形状

和瓶子形状相符即可

拿铜丝将矿泉水瓶固定牢固

完成后是这个亚子

下面开始缠软管

将准备好的软管以螺旋状

缠在矿泉水瓶外围

每隔一段距离用胶带固定

缠绕完毕后的亚子

为了使实验现象更明显

我们在水中滴入红色的人工色素

将装置用一高一低的支架架起来

调整烧杯和软管入口的位置

下面就是见证奇迹的时刻~

大家在家可以简化处理，用手握住瓶子转动即可

水经过软管竟然“向上流”

最后从上面的出口流了出来

是不是很神奇？

但物理老师可不是这么教的！

原理解说

上面的实验装置可以看作是一个简易的阿基米德螺旋泵(Archimedes spiral pump)。

根据记载，阿基米德在埃及时，发明了一种螺旋水泵，能够很方便地将水从河中运到农田中，因而被埃及人广泛使用。现代工厂中传输水泥、粮食所用的螺旋输运机也是用的同样的原理。

螺旋输运机

想要理解实验中“水往高处流”的现象，需要对小液柱进行受力分析。

简化受力示意图首先，在管壁支持力的作用下，每一次旋转，液柱会被软管带动而升高。同时，上升到一定高度，液柱也会受重力的影响，有向下运动的趋势。在二者的共同作用下，液柱会先被向上抬高一段距离，然后向下流动一小段距离，但是整体的效果上，液柱是向上运动了一些螺距。我们可以从实验的慢放中清楚的看到这个过程。

实验慢放

另外可以从实验中看到，软管中是一段液柱一段空气柱，空气柱可以起到阻止回流的作用，尤其是在转速很快的时候。

如果我们将小弹珠放入软管中，旋转矿泉水瓶，小弹珠会被运输到顶端吗？