有实验证明,乌鸦确实会将石子放进未装满水的瓶子,从而够到里面的水。但是,乌鸦喝水一定能成功吗?有人曾做过实验,答案是不一定,而且要想让水面上升到接近瓶口,需要很严格的条件。那么这里面究竟深藏着什么样的物理原理呢?有学生就用初中学到的物理知识研究了一番。网友:一定是学物理学傻了!
一只乌鸦在水龙头下饮水解渴乌鸦要想喝到水,水面至少要上升到瓶口附近。有学生指出,如果瓶子里面水太少,水面是不可能上升到瓶口的,不过立马有学生反驳,如果石子颗粒足够小,石子之间缝隙足够小,再多装一些石子,水面是有可能上升到瓶口的。同学们均表示,瓶子的底面积,水量以及石子与石子之间缝隙的大小是成功的关键因素。
建立一个模型并且把这些关键因素都考虑在内是一个很好的办法,这也是物理学常用的办法!
乌鸦将石子投入瓶中,其本质是将物体放入容器中后液面升高的问题,我们不妨用薄壁圆柱形容器表示瓶子,用一个底面积小于容器底面积的实心圆柱体等效代替放入水中的所有石块,并且石块之间的空隙等效的用圆柱体和圆柱形容器之间的空隙表示。不难想象,如果石块越小,则石块之间的空隙越小,对应的就是圆柱体的底面积越大。
那么液面升高量等于物体排开液体的体积除以容器底面积。要想喝到水就要求液面升高量能够让水面升到瓶口。如果瓶子底面积一定,不难看出,只要我们让排开液体体积足够大就好了。
但问题就在这里,当圆柱体的底面积确定时(也就是石子之间的缝隙一定的情况下),液面升高量有一个最大值,排开液体的体积也有一个最大值,如果这个时候液面还没有升高到瓶口,那么就不可能喝到水了。
具体说其实就是当圆柱体已经足够高,但液面却没有超过圆柱体,这时即便圆柱体再增高(即再放更多的石子)液面也不会再增加了。
当然,如果我们将圆柱体底面积增大(用小颗粒石子,让石子间隙变小),则液面还能升,而且如果圆柱体底面积可以做到和容器很接近(也就是石子颗粒足够小的时候),那么液面升高可以无限高。
可以看出,如果瓶子和水的量一定的情况,乌鸦要想喝到瓶中的水,最关键的因素是石块之间的缝隙要小,要挑选颗粒比较小的石块。
那么,乌鸦智商真的有那么高吗?如果乌鸦遇到水不多的情况,它会尽量选择颗粒较小的石块吗?
亦或,这样的研究有意义吗?网友表示学物理学傻了吧?
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