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完美水瓶翻盖的秘密:谢谢,物理学家!

完美翻转的秘诀是什么?物理学。(图片版权所有)阿尔瓦罗·马林(Alvaro Marin)

是2016年充斥互联网的一股热潮。所有年龄段的人都在向空中投掷部分装满水的塑料瓶,目的很简单:把瓶子扔掉,这样它至少完成一次翻转,然后直立着降落。

这一壮举比看上去难多了。但是没有必要翻瓶子,因为荷兰特温特大学的一年级物理学生组成了一个小组,这些研究人员进行了一系列的观察和试验,提出一个公式,精确地规定了一个完美的水瓶翻转的条件。[扭曲的物理:7个令人震惊的发现]

的秘密在于部分装满的瓶子里的水。当液体在翻腾和翻转过程中晃动时,水重新分配瓶子的质量,学生们在9月19日的《美国物理杂志》上报道。研究表明,只要瓶子里有适量的水(随容器大小而变化),每次投掷都能达到完美的翻转效果。

为了理解这个实验背后的物理原理,可以想象花样滑冰运动员在原地旋转;当他们把手臂靠近身体时,它们旋转得更快。在翻动瓶子的过程中,当水在瓶子里散开(就像花样滑冰运动员伸出手臂一样),相反的情况发生了-旋转变慢,研究合著者Mees Flapper在一封电子邮件中告诉现场科学。

“在物理学中,这叫做角动量守恒,”Flapper说。

适当的液体量可以减缓瓶子的旋转,容器就会失去旋转速度,并在水平位置暂停。研究人员报告说,这个动作的 ... 是几乎垂直的下降,“然后是平稳的降落”,

液体(或网球)的再分配减慢了瓶子的旋转速度,使瓶子开始直立降落。(阿尔瓦罗·马林)

,但是液态水很难用一个方程式来量化。除了测试装满液体的瓶子外,学生们还用一个装有网球的圆柱体进行了试验。这些物体像水一样重新分配自己。Flapper说:

“让我们大吃一惊的是,理论网球模型能够非常准确地预测翻动水瓶的路径。”。学生们 ... 并在YouTube上分享的一段视频显示了翻动瓶子的表现;不管容器里装的是液体还是网球,结局都是一样的:完美的垂直降落。

学生们发现,最可靠的翻动来自装满20%到40%的瓶子。这一结论得到了来自互联网瓶子翻转者的轶事报告的支持,他们声称瓶子在四分之一到三分之一满的情况下达到了最高性能,根据这项研究,

虽然该项目的主要目标是实践物理理论在现实世界中的应用,但研究的作者们也认识到了这一点的重要性对于追求科学知识时的创造性思维,弗莱珀在邮件中说:

“你不应该害怕跳出框框思考,即使是在抽象的理论领域,比如物理学,”他说,

是关于活态科学的原始文章。

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