“水流星”与“离心机”

文／张军

当你在雨中转动雨伞时，会发现，伞上的水珠会被甩出去；洗衣机脱水时，转筒高速旋转能把衣服甩干——我们把这些现象称为离心现象。今天，我们利用这个原理，用吸管来制作“离心机”。

我们可以准备一个一次性塑料杯，在杯口处钻出三个间距相同的小孔，用三根较短的细绳分别穿过这三个小孔并系牢；三根绳子的另一端系在一起，并且再连接一根较长的绳子。如图1 所示，在杯子中加入适量染过色的水，然后抓紧绳子末端让杯子以手为中心快速旋转。大家猜一猜，杯中的水是否会洒出来呢？

结果可能出乎你的预料，杯子里的水一滴都不会洒出来哦（如图2）。当然，我们还可以让杯子在任一平面内做圆周运动，其结果都是一样的。

我们也可以在水中加入不同颜色的颜料，这样就可以做出多种颜色的“水流星”。但值得注意的是，绳子要尽量结实，旋转速度不要太快。如果绳子断开或者从手中滑走，那么，“水流星”可就变成“流星锤”了！

其实，当我们用手拉着绳子让杯子旋转时，会感觉杯子想要向外“挣脱”，旋转速度越大，这种挣脱的力就越大。这个使物体向外挣脱的力我们通常称为离心力。离心力是一种虚拟力，并没有施力物体，我们感到物体向外挣脱是因为物体具有惯性。

实际上，曲线可以看作圆周的一部分，物体在做曲线运动时，当外界提供的向心力（向心力是实际存在的，同学们高中时会学到相关知识，大家感兴趣可以搜索资料了解一下）小于离心力，或者向心力消失，就会发生离心现象。当我们骑自行车转弯时，速度过快会侧翻；洗衣机脱水时，转筒高速旋转把水甩出去等就是如此。洗衣机的转筒我们可以看作是一个“离心机”，实验室制备生物大分子、核工业进行铀原子压缩等都离不开离心技术。

我们只需要用吸管就可以制作出一个简单的“离心机”。首先，准备两根吸管，用剪刀在其中一根吸管上剪出两截长度相同的短吸管。然后，用两根牙签将一截长吸管与两截短吸管穿起来固定，离心机就做好了。注意，两截短吸管上端间距大，下端间距小，呈V 字形。将吸管的下端插入水中，双手快速搓动中间竖直放置的长吸管，水就会从两支短吸管的上端口甩出来（如图3）。如果是两支短吸管的上端间距小，下端间距大，水就甩不出来，你知道为什么吗？