玩具中的科学

来源 :科学大众·小诺贝尔 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaoliqiang
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  “嘀??”乐乐吹响了蓝色的哨子,桌子上的小狗“汪汪汪”地叫了几声。
  “嘟??”乐乐吹响了红色的哨子,桌子上的小狗开始摇头又晃脑。
  “嘘??”乐乐吹响了黄色的哨子,桌子上的小狗开始走起路来。
  好聪明的玩具狗啊!它是乐乐的好朋友。你是不是也有很多玩具呢?你知道吗,玩具里有很多有趣的科学呢。
  听话的玩具狗
  “玩具狗没有生命,它为什么会做出不同的动作呢?”乐乐一直很困惑。是因为哨子的颜色不同吗?当然不是!因为当乐乐把哨子捂住后,玩具狗看不到哨子,可它依然会完成规定的动作。
  重复指挥玩具狗运动了很多遍,乐乐终于发现了其中的秘密:原来这是一只声控玩具狗,3个哨子发出来的声音不一样。
  声音的3要素
  妈妈告诉乐乐,声音是由“音调、响度、音色”3个要素组成的。这3个要素又分别是什么呢?一起来了解一下吧。
  音调 音调取决于声源振动的频率。频率越大,音调越高;频率越小,音调越低。比如古筝,改变琴弦的长短、粗细、松紧,就可以改变其音调。弦越短、越细、越紧,振动越快,音调越高。
  响度 人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。把电视机的声音调高,响度就大;调低,响度就小。声音的响度还和远近有关系。比如隔着一个房间,听妈妈喊你的声音(响度)就小了很多。
  音色 声音的品质称为音色。音色主要与发声体的材料、结构、发声方式等因素有关。不同的发声体发出的声音音色一般不同。 胡琴、钢琴、吉他、笛子等乐器发出的声音,即使音调、响度都相同,我们也可以分辨出来,这就是由于它们的音色不同。人的声音的音色也因人而异,所以我们闭着眼也能听出是哪位熟人在讲话。
  上面的玩具狗能根据哨音做出不同的动作,是因为声音3要素中的哪种呢?最主要的是音调的不同。
  你还可以尝试:
  1.灌水壶的时候,仔细听水壶内发出的声音。水位不同,发出的声音也不同。
  2.找出相同的几个玻璃杯,玻璃杯中加入不同水位的水,轻轻敲击,仔细分辨它们的声音是否相同。
  饮水鸟可以一直喝水吗?
  饮水鸟是妈妈买给乐乐的新玩具,乐乐可喜欢呢。这只饮水鸟有着一个好玩的“本领”——不停喝水。
  当把饮水鸟用绒布包裹着的脑袋浸湿以后,可以看到饮水鸟下部玻璃泡内的红色液体开始慢慢往上升。当红色的液体升到一定程度之后,饮水鸟的身体就开始倾斜了,然后,就像小鸟低头喝水一般,嘴巴碰到前面杯子里的水。“喝完水”之后,饮水鸟的身体又恢复了竖直。仔细观察会发现,这时饮水鸟体内的红色液体重新汇集到身体的底部。接着,饮水鸟摇摇晃晃地开始重复之前的行动。
  饮水鸟为什么会不停喝水呢?一起来了解一下吧。
  饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球(以下简称“上球”和“下球”),中间以一根玻璃管连通,里面的红色液体是乙醚,这样就构成了一个密闭的容器。
  乙醚是一种非常容易挥发的液体,所以正常情况下,乙醚液体由于重力的作用聚集在下球内部,而液面上方则充满了乙醚饱和气体(即乙醚的气体状态)。
  鸟头四周包有一层易吸水的绒布。当鸟头上的绒布浸湿以后,布上的水在蒸发时大量吸热, 使上球内的乙醚饱和气在降温的同时降压(热胀冷缩原理)。上球内的压强降低了,下球中的乙醚液体就沿玻璃管往上移动,于是整个鸟的重心上移。鸟身随上升的乙醚液体逐渐前倾。
  当鸟嘴接触到液面时,上下球刚好通过玻璃管连通,下球中的部分气体进入上球,两部分气体混合。当上下球中压强一致时,乙醚又在自身重力的作用下倒流回下球,饮水鸟的重心再次下移,于是渐渐直立起来,回到初始状态。
  由于“喝水”时,鸟嘴接触水面,沾湿了裹鸟头的布,于是它可以一直持续“喝水”。
  请你思考:
  饮水鸟是永动机吗?它可以一直不停地运动下去吗?
  参考答案:
  饮水鸟不是永动机,它不可以一直不停地运动下去。当它的嘴巴够不到面前的水,其头部表面的水分也干了之后,饮水鸟就不会再继续动了。
  爱因斯坦也吃惊的玩具
  根据前苏联著名的科普作家别莱利曼编著的《趣味物理学续编》中提到,曾有人将涂了颜色、看不见内部奥秘的“饮水鸟”赠送给爱因斯坦博士,并对他说,科学家不是说永动机是不可能的吗,就让你瞧瞧这台永动机。
  当爱因斯坦看过并明白其原理时,对“饮水鸟”的设计巧妙十分惊叹。因此这个玩具也被人叫做“爱因斯坦也吃惊的玩具”。
  美丽的磁铁之花
  在众多的玩具中,有一种玩具乐乐总是爱不释手,那就是磁铁。
  一开始认识磁铁,是从家里的冰箱贴开始的。冰箱贴看起来就像漂亮的硬卡片一样,可是一靠近冰箱,啪嗒,就吸在冰箱上了。
  乐乐有很多冰箱贴,有数字的,有符号的,还有小动物的。乐乐通过冰箱贴的摆放不同,还可以编出一些小故事呢。
  冰箱贴为什么会被冰箱吸引呢?妈妈说,这是因为冰箱贴是用磁铁做的。磁铁可以产生磁场,并具有吸引铁等物质的特性。因为冰箱门里面含有铁,所以冰箱贴就被吸到冰箱上了。
  乐乐喜欢用磁铁去吸引一长串的回形针,还喜欢用磁铁来看看能吸起多少枚硬币。后来,乐乐知道了,地球也是一个大磁场,指南针其实是一根小磁铁,是根据磁铁同极相斥、异极相吸的原理制作成的。
  现在,乐乐又用自己的零花钱,在妈妈的帮助下买了好多形状各异的磁铁。用这些磁铁,可以玩出的花样更多了。
  请你思考:
  给你两根一模一样的棒状物体,并告知你这里面有一根是铁棒,一根是磁棒。你能在不借助外界任何器材的条件下,区分出哪根是铁棒,哪根是磁棒吗?
  原来就这么简单:
  对于棒状磁铁来说,磁力最强的是两端,中间磁力最弱,基本上没什么吸引力。将A棒的一端碰触B棒的中心部位,B棒被吸引,说明A棒是磁铁。反过来,将B棒的一端碰触A棒的中心部位,互相不吸引,则说明B棒是铁棒。
  磁力线之花
  在一般情况下,磁力线是看不见摸不着的,不过它又实实在在地存在着。乐乐的妈妈为了让乐乐能看出磁力线来,特别找来了一个铁屑板,这样磁力线就能一目了然了。
  铁屑板是用有机玻璃制作而成,里面黑色的物质是很细小的铁屑,液体是一种油。现在将不同的磁铁放在上面,看看是什么样子吧。
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