太空里的趣味实验

苏奇名

“真正”的匀速直线运动

以大家耳熟能详的牛顿第一定律为例，牛顿通过这个定律向我们表明，一切物体都处于匀速直线运动状态或者静止状态，直到外力迫使它改变这个状态为止。可是在现实生活中，我们很难创造出不受外力影响的理想环境，也就不会出现像牛顿第一定律中所描述的那种匀速直线运动。因此，很多青少年朋友们一直都对此十分疑惑，包括我自己在上学的时候也是如此。

我们可以做一个实验，用一根拉直的细线作为导轨，把吸管套在细线上，并把吸管固定在冰墩墩上，将它用力推出，尽管它能够沿着细线做直线运动，但是要想匀速却不可能。因为在这个过程中，冰墩墩会受到细线与吸管之间摩擦力、空气阻力等各种外力的影响。

但在太空做这个实验，奇迹发生了！

在天宫课堂上，只见航天员随手抛出一个冰墩墩，它就能沿着一条直线做匀速运动。这是因为身处太空的空间站中没有重力，我们不需要拉起一根细线为它创造出做直线运动的导轨，因而摩擦力消失，冰墩墩看起来是在自由地做匀速直线运动。在天宫课堂上，我们真正对牛顿第一定律做到了眼见为实！

注意：此处的理想环境并不是绝对理想的，空间站里依然有空气阻力，但相对地面来说十分微小。

这就是太空实验的神奇之处，它能带你见所未见！

轻而易举“吸到”水

当我们用吸管喝水时，嘴巴对于吸管内部空气的吸力使得吸管内部空气减少，气压降低，外部大气压高于吸管内的气压，内外压力差为水提供了克服重力和沿程阻力的动力，我们也就喝到了水。

但是，如果我们用2米长的吸管去喝距离我们垂直距离有2米的水，这个过程所需要克服的水的重力和沿程阻力就大大增加了，所需要的压力差也随之而增加。具体的感受如何？你可以自己去尝试一下。

这个挑战的主要困难在于人的肺活量有限，一般的成年人肺活量在2500～3000毫升，所能制造的压力差是有限的，无法一口气喝到杯中水。如果换一口气接着喝，在换气的一瞬间吸管内的水会在重力的作用下回落，再喝还是只能将水吸到相同的高度，如此往复。

在地面上要想喝到杯中水，也不是没有办法。只要你在换气的时候，用手指捏紧吸管，以维持内外压差不变，保证吸管内的水不会回落，再接着吸，很快就能喝到了。

这个看似很简单的挑战，但若未掌握其中的科学奥秘，就很难获得成功。

如果实验要在太空来做，就会轻松很多。由于在太空处于失重状态，物体的重力为0，当航天员用吸管喝水的时候，一点微小压差就能像一只无形的大手，把水压进吸管，因此很容易就能喝到。

这个实验非常有趣，老少皆宜，实验的成本也很低，可参与程度高，因此特别受广大青少年的欢迎。

为了能让这个实验在太空顺利进行，并且具有教育意义，我提前做了上千次实验，要把所有有可能出现的问题都预料到，并且做好充分的预案，以保证航天员在太空做实验的时候能万无一失。

在太空中有趣的实验还有很多，例如，一滴水在地表附近呈水滴形，在太空则会呈现圆球形。我们通过所学的知识，在地面上做好充分准备，让预设的实验和操作在太空按部就班地实现，这就是我们利用科学征服自然和太空的典型案例。希望同学们从小学科学、爱科学，未来用科学让我们的生活更美好！

（責任编辑 / 张丽静    美术编辑 / 韦英章）