在水底发射火箭，是一种什么样的体验 | 正经玩

Original 荔枝&荷塘&婷子中科院物理所 2024-03-29

前两天问天实验舱的成功发射

有燃到小编的航天梦！

追本溯源，物体升空需要动力

那在水里能不能实现呢？

让我们来动手试一试

实验器材

所标杯、玻璃杯、吸管、液体胶

实验过程

如果我们将一截吸管放入水中，

我们知道由于吸管材料的密度稍小于水，

吸管会飘在水面上

不过我们可以给吸管注入一些配重，

比如液体胶

将填满胶水的吸管投入杯中，

（要避免胶水内有气泡，

如果存在气泡的话可以在水中挤出）

果然吸管会沉到杯底

由于吸管与液体胶的密度与水相差不大，

吸管在水中处于一个类似于“微重力”的状态，

轻轻搅动杯中的水，

吸管便会随之起舞

此时我们可以耐心地等待，

看看吸管会有什么动作，

或者也可以接着搅动吸管玩，

加速这个等待的过程，

过了一段时间，

我们发现吸管的一端逐渐抬起，

并在接下来的几分钟趋于垂直

这有几分像火箭发射前竖起准备的样子，

那么我们接着耐心地等待“火箭”的发射：

Ohhhhh，它升起来了！

此时火箭会垂直地“扎”在水的表面，

如果我们轻轻地拨动水体，

火箭也会在轻微地摆动后缓慢扶正：

不过随着“燃料”的耗尽，

吸管也会脱离稳定，

此时轻轻地拨动水面，

吸管便会浮在水面上了

原理解说

我们用的液体胶是低浓度的聚乙烯醇（PVA）胶体水溶液。PVA的相对密度为1.19，略重于水，所以吸管最开始会沉到烧杯底部。

PVA的羟基使得它溶于水，但高分子链使得它在水中的扩散较为缓慢，并且胶水与吸管壁的粘滞力进一步地减缓了这个过程。如果仔细观察吸管附近的液体，会发现丝状的条纹，就是浓度较高的PVA向外散的表现。由于吸管对胶水的约束，如果最开始吸管一端的PVA扩散较另一端更快，压强的作用会使扩散慢的那端受到额外的阻力。（可以看作缓慢流动的另一种液体，整体向吸管的一侧排出）

在胶水浓度低的这端，吸管及胶水的重力逐渐小于浮力，形成向上的力矩，将吸管竖过来，就如同火箭立起。而当整个吸管内的总重小于整体的排水量时，“火箭”便会“发射升空”了。

上期回顾

No.312 在铁片上拉“二胡”，我看见了二次元的声音 | 正经玩

01.种花兔的实验分享如下：

02.【姚】的实验分享如下：

03.Daisy-的实验分享如下：

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