玩具中的科学

泓轶

“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。