怎样练成水上飘?给水“勾芡”试试看!

标签:
it动物水面行走蜥蜴 |
分类: 新刊推荐 |
本文摘自《科学世界》杂志2015年第1期。
在武侠片中,经常会出现在水面上奔跑的大侠,这是传说中的轻功。
15世纪的发明家达芬奇为我们留下了水上行走工具的素描图。
似乎从古代开始,人们就对水面行走抱有很大的兴趣。在生物界,有一些生物可以在水面行走,甚至能够在水面上奔跑。这些生物是如何实现水面行走的呢?有没有一种方法使人类也能够在水面奔跑呢?
皇冠鬣蜥能在水面纵情奔跑
在美洲中部的森林里生活着一种叫皇冠鬣蜥(Basiliscus sp.)的蜥蜴。这种蜥蜴体重大约为2~500克,但却能够在水面上迅速奔跑,的确非常罕见。
据了解,能在水面奔跑的蜥蜴还有其他几种,但一出生就能做到的只有皇冠鬣蜥。
简单来说,鬣蜥的奔跑方法就是在身体下沉之前脚向前再迈一步。
仔细研究皇冠鬣蜥的水面奔跑方法后发现,它使用后脚:1拍击水面,2 将脚向下放至水中,3向后划水,4 抬脚往前落,快速重复这四个步骤。在皇冠鬣蜥这样奔跑的过程中,有三种力作用于它的身体。
首先发挥作用的是脚从上方拍击水面的瞬间产生的“冲击力”。这种向上的力支撑着身体,在被拍击的水加速结束之前的一瞬间发挥作用。拍击的力量越大,水的加速度越大,而且,脚的面积越大,搅动的水越多。
比冲击力稍晚一会儿产生的力叫做“浮力”。高速旋转拍打的脚将水推开,水面以下会出现一个蜥蜴身体长度的柱状漩涡,像是将脚包围住。由于这个气柱的存在,浮力产生了。就像是按下水面的洗脸盆底,洗脸盆会感受到一种向上顶压的力,这种浮力的道理是一样的。但是,这个凹陷会立刻恢复,浮力也就随之消失。
最后,皇冠鬣蜥之所以不会沉水,是因为脚在后面不断划水,在迈出下一步之前身体要下沉的一瞬间,被脚拍击水面瞬间产生的“冲击力”和“浮力”及向上的“流体动力”支撑住。最重要的是,这种拍击水面的巨大力量能够快速并连续地产生。
人能否在水面上奔跑?
穿着大鞋子学皇冠鬣蜥奔跑?
从原理上来说,人若穿上大的木板鞋子,是可以实现水面行走的(假设使用半径约30厘米的圆板,脚离开水面时圆板可以收缩)。
在水中撒粉就能实现水面奔跑!
人在掺入淀粉的水上奔跑,你有没有在电视上看过这个实验呢?在实验中,如果人不断奔跑或者匀速移动脚步就不会下沉,而一旦停下就会立刻沉下去。
粉的粒子“堵塞”会变硬?
关于粉的高浓度液体在快速变形时会变硬的原因,有一种说法认为,高速变形时,液体中粒子的部署被打乱,其中一部分粒子变得非常拥挤,无法动弹。
粉的这种不可思议的特性,自己动手也可以实验。一定要尝试一下!
本文摘自《科学世界》2015年第1期“能在水面上行走吗?”。全文请点击:
http://tech.sina.com.cn/d/v/2015-01-08/doc-iavxeafr9748303.shtml?qq-pf-to=pcqq.c2c
(本刊授权新浪科技发布,严禁其他媒体转载。一经发现,将追究法律责任。)