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小实验
《三体》中的曲率驱动实验

  一、材料:
  画纸、铅笔、直尺、剪刀、烧杯、滴管、瓷盆、洗洁精。 
  二、实验步骤
  1.用直尺和铅笔在画纸上画出“宇宙飞船”的形状,注意沟槽以及纸片尖角最好对称。
  2.用剪刀沿上图画好的铅笔线剪成所需纸片的形状。
  3.往烧杯中添加少量洗洁精。
  4.往烧杯中添加小半杯水后用滴管搅拌洗洁精和水的混合液
  5.往瓷盆里加入合适的水。 
  三、实验原理
  分子之间的距离大于平衡距离表现为引力,分子之间的距离小于平衡距离表现为排斥力。对于水来说,内部水分子因为球对称,水分子之间合力为零且为平衡距离。但是界面处水分子对称破缺没有上层水分子斥力约束,相比内部水分子更容易挥发而使表层水分子稀疏,致使表层水分子之间表现为引力而呈现表面张力现象,并且因为氢键的作用,表面张力相比一般液体更强。洗洁精等洗涤液体含有表面活性剂,它由亲水基(极性基团)和憎水基(非极性基团)组成,当表面活性剂滴入水里时,亲水基立马往里水结合,憎水基往外。从水的表面来看,活性剂亲水基和内层水结合,憎水基排斥表层水分子,让表层水分子靠拢而引力作用力减小(表面张力减小)。对于纸片来说,表面活性剂沿着沟槽迅速向后排斥表层水分子,根据牛三定律,表层水分子对纸片有相反的作用力,所以我们看到纸片向前冲。

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