非常时期,非常课堂。
淀粉、酱油、洗洁精……
它们都来到了《流体力学实验》课堂。
在疫情防控期间,同学们因延期返校,无法到实验室进行实验课程。于是,《流体力学实验》课程负责人陈旭老师便因势而新,一改往日传统的授课方式,在线上指导学生利用身边的材料,自主设计完成流体力学小实验。
在发动寻找“身边的流体力学小科学”课程活动后,陈旭老师与学生一起,利用身边的食用油、白糖、酱油、洗洁精等生活常见材料开展小实验,使流体力学的基本性质通过演示实验展现出来。有的同学用淀粉调制非牛顿流体,有的同学用酒精溶液和油显示表面张力,有的同学用吹风机产生风力,有的同学用洗洁精改变表面张力驱动小船,有的同学将矿泉水瓶变成了实验水箱,还有同学把村边的小河沟变成了循环流水槽……同学们的想象力无限,在有限的时间做出了很多优秀的作品。
优秀实验作品展示
“物钻水管演示实验”
2017级海洋科学于兵
材料:碎泡沫、洗衣机排水管
过程:排水管一端放置在碎泡沫附件,甩动另外一端,碎泡沫会被吸入到排水管中,并从另外一端飞出。
原理:该实验是基于伯努利方程,当排水管一端甩动时,这端的空气流动速度加快,导致水管附近压力降低,而另外一端保持大气压,因此碎泡沫被吸进排水管。
“卡门涡街演示实验”
2017级海洋科学安旭
材料:洗衣液、自来水、墨水、筷子
过程:将洗衣液加入自来水中制成混合液,将蘸了墨水的筷子在混合液中缓慢匀速移动,可以看到漂亮的卡门涡街。
原理:卡门涡街是定常流体绕过某些物体时,在物体的两侧形成的旋转方向相反、排列规则的涡。将洗衣液加入水中,可以增加液体的黏性,使现象更明显。
“矿泉水瓶演示实验”
2017级海洋科学张纪龙
材料:三个矿泉水瓶、一根吸管、水
过程:在三个矿泉水瓶的同一位置上开洞,用吸管连接。开始时,中间的矿泉水瓶盖盖紧,两端的打开,向其中一个注水,发现没有盖盖儿的水瓶里面水位一致,盖了盖儿的水位达到一定位置后不再升高。把中间的水瓶盖打开,三个水瓶里面液面达到一致。
原理:该实验验证了伯努利原理,压能和位能的转化。
“非牛顿流体卷绳效应演示实验”
2017级海洋科学张卓
材料:量杯、盘子、洗洁精、黑色布料
过程:将洗洁精导入量杯,黑色布料放在盘子里面。将洗洁精缓慢导入盘子,开始的时候可以看到正常的卷绳现象,当速度加快时,洗洁精向外溅射。
原理:非牛顿流体的卷绳效应。而飞溅是由于洗洁精黏度较低,倾倒的速度较快导致。
“自制浮子小实验”
2017级海洋科学黄国强
材料:自制涡量浮子、流速较均匀的水道
过程:将几块纸板做成扇叶,可以随水流转动。在扇叶的顶端安置一个方向指针,可以看出扇叶的旋转。把这个自制的浮子放进家门口的小河道中,可以看到浮子随水流向下游运动,同时指针逆时针旋转。
原理:匀速流动的河道边缘处,由于粘性流体边界层区域流速降低,产生速度梯度,从而产生涡度,作用在十字叶片上发生旋转。
“液体表面张力实验”
2017级海洋科学刘希泉
材料:矿泉水、大小不同的的出水口
过程:在两个瓶盖上分别开边长为1.3cm和1.1cm的方形孔,矿泉水瓶中装满水,用大孔的瓶盖朝下倒水,水一直往外流。而使用小孔瓶盖朝下倒水,无论怎么晃,水都很难流出来。
原理:表面张力的作用。当出口半径小于临界半径时,表面张力起主要作用,水流很难流出。
“食用油演示表面张力的实验”
2017级海洋科学孙溪莹
材料:医用酒精、食用油、蒸馏水、注射器、一次性杯子
过程:将酒精和水按照体积比1:2.7配置,用注射器吸入食用油,缓慢地注射入混合液中,食用油变为球形,并静止的悬浮在混合液中。
原理:表面张力的作用。油滴在表面张力的作用下,收缩液面使液面有尽量减小的趋势。因为在同体积的几何体中,球表面的面积最小,呈球形;又由于食用油与水和酒精的混合液密度相同,故悬浮。
“口香糖模拟非牛顿流体性质的实验”
2017级海洋科学张金元
材料:苹果、口香糖
过程:嚼过的口香糖捏成锥形,用苹果快速击打锥形口香糖,口香糖钉在苹果中,把苹果钉出了一个洞。
原理:非牛顿流体的特性。非牛顿流体表面受到压力时,会开始变硬,具备一定的固体特性。
同学们将自己的实验视频上传到课程交流群,经过同学们的投票,孙溪莹、张金元、刘希泉三位同学的作品得票最高,获评优秀作品并获得了实验课的加分。陈旭老师在线上对同学们的作品做了点评,获奖学生也发表了感言,活跃的课堂气氛让云端的授课不再虚幻。
陈旭老师点评实验作品
QQ投票记录及获奖同学感言
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排版 :王欣宇
审核:海气新闻中心