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  • 1 # 科技公元

    其實,這泳池裡的液體,並不是一般的水,而是一種介於固體和液體之間的物質——非牛頓流體。它是一種剪應力與剪下應變率之間不是線性關係的流體,用人話來說就是,這種物質 「吃軟不吃硬」。當施加足夠的外部壓力時,它會表現出固體特性。人在這泳池上面,不僅可以奔跑、跳舞、翻跟頭,抱著女朋友走也毫無壓力。你還可以在這上面騎車,甚至來一場小型足球比賽。當然,可不能停留太長時間,否則,失去了壓力,它就會變得像液體一樣柔軟,人會深陷其中,無法自拔。

    這個泳池裡的非牛頓流體很好製作,就是水和玉米澱粉按照一定比例混合而成。美國Lamar大學的學生們也做了一個這樣的泳池,還加入了顏料,吸引了眾多學生來這神奇的泳池上一顯身手。據瞭解,踩在這非牛頓流體上,感覺像是在水上,但摔下來也會有點痛。不過,沉下去的時候,其實很好玩,一身粘稠,想掙扎著爬出來可不容易啊。

    非牛頓流體在其他很多方面都有應用。比如,用它製作的減速帶,慢速才可以透過,快速則會被攔下。而且,連子彈都沒法把它射穿,如果拿它來製作防彈衣,那效果肯定也是槓槓的吧。怎麼樣,這麼有趣的非牛頓流體,你想玩玩嗎?

  • 2 # 貓先生內涵科普

    火雲邪神表示,天下武功唯快不破!只要你足夠的快,又何愁不能水上漂。

    自然界中的水上漂人才

    義大利的科學家 Alberto Minetti、Nadia Dominici 和 Francesco Lacquaniti曾經研究過這個問題並且研究成果已經發表在plos one上面。

    其實根本不需要這麼麻煩,大自然中,就有這樣的生物存在,並且表示只是隨便走走就能做到,沒有多麼的神秘。這種生物就是雙冠蜥。

    雙冠蜥是如何輕鬆實現在水上奔跑而不沉下去的呢?這得歸功於它們相對較輕的體重(約90 g),以及強勁的後肢肌肉,最後是它們無與倫比的快速蹬水次數——每秒8次以上,另外它較大的腳掌面積也是加分項。

    那麼如果換成人來實現又如何呢?

    簡單的換算一下我們可以知道,對於一個普通重量的人來說,如果試圖在水面上使用雙冠蜥的方式奔跑,大約需要雙腿以30 m/s的速度蹬踏水面前行,達到這樣的速度也不太難,大家只需要將肌肉力量增長為現在的15倍就足夠了。

    換個思路如何

    看到上面的結論,有的同學難免有點失望,飯後散步也是奢侈運動的吃瓜群眾,增長15倍肌肉力量,那確實有很大的難度。

    大家也不用灰心,增加腳掌的面積也同樣可以達到相同的效果,如果同學們穿上面積1平方米的“蹼”,在水面上奔跑的速度就可以大大的降低,只要你百米能確保進入10秒,那麼你將實現水上漂之夢!不難啊,中國目前來看,蘇炳添是可以做到的。

    不行,咱換個地方玩

    只有蘇炳添能玩,那這項運動很難普及吧?同學們別擔心,我們還有辦法!

    那就是讓身體足夠輕,或者減小重力也行啊。

    義大利的科學家已經很貼心的進行了測試,如果一個人的體重在66 kg左右,以正常的速度2.504 m/s蹬水,只要重力加速度為地球1/6左右,就能保持不沉沒。換句話說,地球上不行,換到月球上,大家隨時隨地都可以水上漂!

    當然,稍微有點豐滿的同學也不要太盲目自信,如果你目前體重超過73kg,你在月球上也漂不起來的!

    我們把通常的水替換成一種介於固體和液體之間的物質——非牛頓流體。簡單的說,就是水和玉米澱粉按照一定比例混合而成就可以了。

    這種物質的性質和水不一樣,它“吃軟不吃硬”。當施加足夠的外部壓力時,比如人在上面奔跑、跳舞、翻跟頭時,它會表現出固體特性,你根本就不會沉下去。但是,如果你一動不動的停留在上面,失去了壓力,它就恢復為液體一樣柔軟,人便會深陷其中難以自拔。

    結語

    說了這麼多方法,總有一款適合你吧,還不去試試!

    我是貓先生,感謝閱讀。

  • 3 # 鍾銘聊科學

    “水上漂”在動物界並不稀奇

    “水上漂”經常出現在武俠小說當中,比如說:金庸武俠小說《射鵰英雄傳》中有個反派叫做裘千仞,是一個絕頂高手,他的絕技就是“鐵掌水上飄”。

    很多人以為“水上漂”只出現在武俠小說當中。但實際上,並非如此。在自然界,具有“水上漂”技能的動物不在少數。比如:壁虎雙冠蜥

    其中,就有生物學家對於壁虎的“水上漂”技能很感興趣,並且對其進行深入的研究,並把結果發表在了《Current Biology》上。

    他們發現,壁虎之所以可以做到“水上漂”,主要有3個原因:

    高水踩踏創造空腔,同時形成一種向上的力。善於利用水的表面張力尾巴搖動進行助力

    除了壁虎,自然界當中還存在著許許多多善於“水上漂”的動物,比如:水黽

    不過,水黽“水上漂”的原理和壁虎並不一樣,說到底,其實水黽要實現“水上漂”要比壁虎簡單的多,這是因為水黽的重量小。所以,水黽僅僅利用了水的表面張力就實現了“水上漂”。

    那問題來了,你可能要問:什麼是水的表面張力?

    簡單來說,我們可以從微觀的角度來理解,每個水分子之間都和周圍的水分子會有相互吸引的作用,正是因為如此,水才可以聚集起來形成液體。

    但是水面上的水分子的“周圍”並不完整,正是因為,水錶面的水分子和空氣中的分子的吸引力很弱,而和水下的水分子吸引力很強。

    因此,水和空氣的介面上就形成指向內部的合力,也就是表面張力。表面張力總是傾向於收縮液體,或者說減少液體的表面積。當水黽踩在水面上時,水錶面會向下凹,水的表面積就會增大,這正好和水的表面張力的作用是相反的,因此,水的表面張力就會支撐著水黽。

    那人有沒有可能實現“水上漂”?

    從上面的例子,我們不難發現,當體重較大時,僅僅利用水的表面張力是不夠的。當然,這裡說到的是我們日常生活的水。如果你對水進行一些處理,加點玉米澱粉之類的東西,這樣就可以在“水上漂”了。

    還有,我們熟悉的死海,其實也可以在上面“漂”,但是要“水上漂”還是不太做得到,這是因為,雖然死海的海水密度很大,但還是不足以支撐僅僅用腳踩上去所產生的壓強。

    不過,比較有意思的是2013年的搞笑諾貝爾物理學獎,科學家用各種方法去驗證如何才能實現“水上漂”。

    2013年搞笑諾貝爾物理學獎

    義大利的科學家Alberto Minetti、Yuri Ivanenko等人為了驗證:一個人踢腿的速度有多快才能做到“水上漂”?做了一個深入的相關研究。

    當然,這個實驗的靈感來自於上文說到的壁虎,上文提到了壁虎之所以可以“水上漂”很大的原因是蹬腿速度足夠快。

    科學家研究了雙冠蜥在水上的奔跑,發現它們之所以可以實現“水上漂”和自身體重有關(差不多平均只有90克),以及強大的肢肌肉保證了雙冠蜥可以快速蹬腿,當然還有超大面積的腳掌。

    基於這個認知,科學家開始進行比較深入的探究,很多科學家考慮過許多種情況,我們這裡就提三種:

    1,提高蹬腿速度

    2,增大腳掌面積

    3,降低重力加速度

    提高蹬腿速度

    在第一種情況中,科學家發現,如果要像雙冠蜥那樣實現“水上漂”,那雙腿蹬水的速度至少要保持在30m/s,同時腿部的肌肉要增強到原來的15倍以上。

    增大腳掌面積

    接近著,還有人思考另外的方式,那就是增大腳掌的面積。科學家透過計算得出,腳掌面積至少要達到一平方米,而雙腿蹬水的速度至少要在10m/s,才可以實現“水上漂”。當然,這裡其實已經忽略瞭如果帶上一對一平米的“腳掌”還能不能蹬水的問題。

    降低重力加速度

    科學家透過模擬實驗就發現,在重力加速度只有地球重力加速度的10%的時候,帶上一般性的“腳蹼”就不會沉下去,也就是說,可以“水上漂”。

    我們知道,月球的重力加速器是地球的1/6,也就是說,在月球上,如果一個坑,裡面水,你帶著一般的“腳蹼”就可以在上面“水上漂”了。

    所以,說到底,約束人類沒辦法水上漂的其實是重力,腳掌的面積,腿部的肌肉,水的表面張力。如果能克服這當中的某些因素,就夠能實現“水上漂”。

  • 4 # 力學Nerd王小胖

    想要學會裘千仞的絕學——鐵掌水上漂,還是需要下一番苦功夫的。人在水面上不沉下去,主要看的是水面對人體的支撐力。我就從力學的角度,來探討一下普通人如何作到“水上漂”。

    1、水面上人的受力分析

    靜止狀態下,水面上人體的受力應該說是非常簡單的,如下圖。有重力G,和水面支撐力F。這裡面,重力G是不可能改變的。所以,想要變成水上漂,就得想辦法提高F。

    2、浮力的影響因素

    透過受力分析,關鍵因素就是這個F,也就是浮力。對於學過初高中物理的同學,浮力問題應該不算問題。浮力計算式如下,它與水的密度,重力加速度,和水深有關。對於鐵掌水上漂,可以控制的引數只有水深h了。

    想要獲得足夠的浮力,必須有足夠的水深。按照這個邏輯,人體是永遠也不會“水上漂”的。因為重力太大,必須有足夠的深度,才可以。

    3、“水上漂”的力學原理

    上面的受力分析,針對的是靜止狀態。假如人體動起來,是否可以獲得額外的“力”呢?從打水漂的遊戲中,我們可以獲得靈感。當物體快速地從水面掠過時,物體並不會深入水下,為何會這樣呢?難道浮力公式對運動的物體就不起作用了嗎?

    為什麼對於快速運動的物體來講,水面的支撐力就顯得如此巨大了呢?要深究起來,內部的力學機理還是很複雜的。簡單來說,快速運動的物體與水體相互作用,水體來不及響應發生位移變形,從而直觀表現上水變得更加“硬”了。速度越快,水體就越硬。於式,就有足夠的支撐力來支撐物體了。

    4、普通人如何水上漂

    知道了”水上漂“的原理,普通人不借助外物是不可能實現的。人走的再快,跟機器比依舊是個小速度。即使人運動的速度能夠達到打水漂的速度,人體依然無法漂起來,因為人體太重了,需要的速度要遠大於石子的打水漂速度。想要實現水上漂,主要靠下面兩種工具:

    1)發動機,提供足夠的前進速度,從而讓水體變得更加”硬“,來不及響應。

    2)特製鞋,船型的鞋可以很好地增大一些浮力,特別是接觸水面的時候,不至於一頭扎進水裡出不來。

    5、總結

    普通人永遠無法作到”水上漂“,因為人體機能的限制,不可能實現更快的移動速度。所以只能藉助其他工具,來實現水上漂了。就像裘千仞的哥哥一樣,在水底下打好樁,站上去後,看起來就是水上漂了。

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