理科生的浪漫，洒个水都是...螺旋线的形状 | 正经玩

原创：中科院物理所

　　我们的浪漫

　　一般人不理解

　　实验器材

　　所标杯、吸管、筷子、记号笔、剪刀、热熔胶、水槽

　　实验过程

　　首先将筷子伸进所标杯

　　在稍高于杯口处做标记

　　用热熔胶将两根筷子交叉固定

　　剪开吸管

　　注意接口处不要完全剪断

　　将吸管固定在筷子上

　　只需固定红圈内的三处即可

　　所标杯装满水

　　旋转筷子尾部

　　水会被“吸”到吸管中

　　也可以使用水槽

　　防止水溅满整个桌面哦

　　（不要问小编为什么知道

　　）

　　当你掌握了旋转的技巧

　　就可以转出一个漂亮的螺线啦

　　原理解说

　　这个小“喷泉”的原理相信大家第一眼就能看出来了，那就是——离心力！首先因为内外联通的关系，在装置入水时水就进入到了吸管。随后在我们转动这个装置时，吸管便成为了一个坡道，水在惯性作用下就会克服重力向外流出。

　　以绕z轴以ω角速度旋转的吸管为非惯性参照系，距轴r处的水受到径向的、大小为

　　的离心力，同时吸管内壁提供了使合力垂直于吸管方向的分量为0的支持力。所以只要我们提供足够大的角速度，使合力朝向吸管外侧，水就可以顺着吸管喷洒出来。

　　而从实验中我们可以感受到这个角速度的要求很小。我们可以粗略地做一个估算：由于气压的存在吸管内部的水可以视为一个整体，因为靠外的、合力向外的液体会将靠内的、合力向内的液体“拽”出去。并且离心力对于r是线性的，所以可以平均考虑。

　　为了方便计算，我们假设吸管倾斜角度为45°，吸管长度为5cm。那么吸管内部液体的平均离轴半径就是1.77cm，需要克服9.8m/s2重力加速度，则需(23s)-1的角速度，换做频率就是3.8圈每秒。而由于作为轴的筷子半径不大，这个转速是很容易用手达到的~