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为什么栏目时间拉长了来信没有成比例增多呢?Dr.Who有些疑惑了,是不是我们上一期的题目太空想太困难了呢?那这一次就让我们回归实验流,带给大家一个生活中常见的小问题吧。不过,也别高兴的太早,小问题也并不小,一沙一世界,一花一天堂,从一滴水中我们或许能够看到整个海洋呢。

好了,现在请大家拿好工具,找水龙头去吧~~

本期的问题就是:为什么有时候水龙头滴下来的水珠不会立刻融入到水中,而是会在水面上漂浮零点几秒 (from 松下问答 SK.Priceless)

松下问答的讨论在这里:https://songshuhui.net/forum/viewthread.php?tid=2845&extra=page%3D2--

本期题目来信的截稿时间是两周后,也就是,也就是7月19日晚12点。让我们期待新的Dr.YOU~~

新来的同学,请继续阅读什么是Dr.YOU。查阅往期内容及优胜者,请点击群博右边栏的Dr.YOU栏目。

====================== 什么是Dr. YOU ==========================

我们都曾梦想过成为万事通,就像机器猫的口袋,能应付朋友提出的所有问题;我们也曾时不时冒出古怪问题,它们中的绝大多数都未获解答,随着少年(或成年)梦想慢慢灭掉。

事实上,由于个体知识的局限,谁都不可能真正包治所有疑难杂症。然而,在互联网时代,当我们汇聚在一起,真有可能无所不能。在这个栏目里,松鼠想和读者们一起来打造一位真正的问不倒先生,姑且叫他Dr. YOU吧,你们中的任何一位,都有机会成为他!

每两周,我们会在这里提一个问题,如果你觉得能够解答,就给我们来信吧,在这一刻,你就是所有人眼里最牛X的Dr. YOU。

规则说明:

1)别小看我们!这里绝不会出现“人一共有几颗牙齿”这样的简单知识型问题,不会有“怎么样动心脏手术”这样的专业问题, 也不会出现“打呵欠会传染吗”这样被解答过无数次的“陈词滥调”型问题,你也不要以为求助google或wiki甚至百度百科就可以获胜。我们严阵以待, 琢磨出最精怪最有趣的问题,来刁难Dr. YOU。

2)你可以在主贴下尽情讨论。但是,只有当答案超过500并发送至DrYou@songshuhui.net你才可能成为真正的优胜者。我们每两周的周一出题,下一周的周日晚十二点截 止。收到的回答会即时公布出来,优胜者将在被公布的读者中产生。 你有两周的时间充分思考、寻找资料。脑筋动得快的同学,赶快给我们寄信哦,相似思路的以先到者为胜。如果你有从人家答案中找到新主意的天赋,也不妨集思广 益之后一锤定音。总之,采取最适合自 己的策略来挑战大家吧!

松鼠小贴士: 如何把答案写得长?最好不要仅仅给出答案的核心部分,而应该将其中涉及的科学原理娓娓道来。你最好深入查找专业资料,将问题理解透,再用通俗有趣的语言表达出来(设想你面对的读者是完全的外行)。涉及原理之处可试试多用比喻。

3)我们将就每道问题评出一到两位优胜者,回答的顺序、文字的通畅以及长度都将被考虑到。他会被宣布成为本轮的Dr. YOU,松鼠会将对他进行一个简短的访问,在这两周的时间内,他是本博客的明星,这可是绝佳的宣传自己博客或网站的机会!

我们还将为他送上一份礼品,它可能是一件有趣的科学玩具,也可能是松鼠会制作的纪念品,也可能是科普杂志和书籍。除此之外,你还将获得直接进入论坛“橡树大厅”版块的机会。在申请成为正式松鼠时,这也会是一个强有力的帮助。

松鼠小贴士: 我们无比鼓励看到一个问题的多角度解答,例如,回答“人为什么有两个鼻孔”时,您可以考虑动用建筑学知识……你也可以结合自己的生活经验来解答。所以,不要觉得某个问题与你的专业领域无关,或许你能给出出人意料的漂亮解答,让所有人都吃一惊!

4)答案将由当期责任编辑整理修饰,发表在平面媒体上。该文字版权归科学松鼠会所有。

往期内容,请点击松鼠会主页右边栏的Dr.YOU项目查阅详情。

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29 Responses to “[Dr.YOU第三十七期]当一滴水融入大海”

  1. 小胡说道:

    竟然是这样?

  2. 小胡说道:

    第一感觉是跟水表面的张力什么的有关系,可能还有水里杂质的贡献。

  3. hbchendl说道:

    最近几期的题目真让人不感兴趣。再加上出题时限延长,让人怀疑Dr.who是不是江郎才尽了?

  4. qccsnow说道:

    水龙头刚滴出来的水中气体含量比较高的原故吧,
    养鱼的时候经常让水龙头直接滴水到浴缸里,以免鱼缺氧而死。

  5. 橙色波浪说道:

    看那题目没有兴趣而已,并不是时间长短的问题~有趣的题目且能让人展开想象,那么收到的回答自然多了,两个星期太长了,有爱的话,都是第一个星期写完的(要是我就在星期天晚上写~会有紧迫感的,第二星期就免了,搞不好忘了这事~)。
    没有立即融入水中,是水珠的表面张力和接触时水面和水珠之间的空气在排斥,记得以前看过某篇说到表面力时说分子间保持一定的平衡距离离太远会吸力离太近会有斥力的~不知道是不是这个~

  6. c2blog说道:

    统计一下,之前成功当选的 Dr.YOU 的“答题周期”吧。

    也许就是平均三四天而已,再拖延下去,热情必然衰减。

  7. lemontv说道:

    这个问题我也想知道,,,

  8. 潮汐说道:

    咱投了,就是没见贴出来........

  9. mirror说道:

    水龙头的水滴融不进的现象不曾看到过。但是作咖啡时这个现象常见。感觉是在咖啡滤纸距液面在某个高度时容易出现。当然底下的咖啡的液体也要有合适的厚度。

    • mary说道:

      恩!!隐性眼镜液也容易出现这种现象,可能跟成分有关

    • 可以不注册发言么说道:

      水面有油或者有其他与水不相融的液体的时候就会有出现的可能。

  10. 粘弹性说道:

    粘弹性吧

  11. tmcx2说道:

    水龙头出来的水珠和洗菜盆里水面的水一样,都是由水分子组成,由于水分子之间的微弱引力,水珠和盆里的水都分别聚合在一起,形成两个独立的整体,有各自的表面张力。水龙头滴下来的水珠当它们掉入盆内的水面,实际上是一个物体撞向另一个物体。我们都知道一个物体撞向另一个物体会发生什么,对,反弹。
    实际上但我们进一步观察会发现,当水珠从较高的高度滴入水面和从较低的高度滴入水面出现的效果是不同的,由于加速度的不同,由较高高度滴入水面的水珠会撞击成碎片,分成若干个较小的水珠,然后融入水面;而由较低高度滴入水面的水珠能保持原水珠形状的完整。

  12. suizui说道:

    界面层的物理课题又杀过来了....
    表面张力肯定很抢眼,hihi
    表面活性剂分子一边亲水一边疏水,在界面会有序排队的,一定和水珠的维持有关系,hihi....
    汤面上的油花也好玩哦,开始一团团的,后来融合了,有少数硬是不融合,凑近汤面看,有非常小的油花,圆圆的夹在中间....
    不停晃动汤,油花散得会久些,跑步的水珠会如何?有的可以坚持几乎10秒钟,记得实验时吹它一下,来场水珠维持时间大奖赛如何....

    说个水球故事

    我遇到最稀罕的是一个巨峰葡萄恁大的水球,而且是在水里面的,想了很久都不明白具体道理。

    当时有个水龙头不停漏水,水池不停溢出,水面应该很干净。我在做化学实验,方法非常独创,很能摔人的眼镜。

    背景:书上说二氧化硫被氧化会变成硫酸酐,与水反应得到硫酸。
    计划:生产硫酸铜。
    1.使蛮力把电线磨成铜粉,指甲也磨到肉了,铜粉用火烧啊烧,变黑了,推测得到氧化铜,装到墨水瓶里,加水。
    2.在瓶子口烧硫磺,产生二氧化硫,用纸板挡一挡,二氧化硫进入瓶子,推测会溶解,空气中有氧气,推测会氧化得到硫酸,然后得到硫酸铜。烧啊烧,气味真是刺激,嗓子一会儿就变哑了,灌烟很花时间,前后合计3天左右,每天1小时,后来一听到别人哑哑地说话,总是怀疑他刚烧过硫磺。
    3.后来看书,推测其实得到亚硫酸,或者是亚硫酸铜,但是水变成类似稀硫酸铜溶液的颜色,不知道含量有多少,用在灌烟上的硫磺可能有100g,真正灌进去的无法计算。
    这就是描述非常仔细的初始条件。

    后来看见水池下面有红虫很得意得摇啊摇啊,推测墨水瓶中很可能有硫酸,就拿来实验红虫。
    怕冲得太快散开太多,在正上方瞄准,把瓶口几乎贴着水面不快不慢地倾倒,倒出小半瓶溶液,但是没有看见流出来的迹象。
    我觉得奇怪,保持继续倾倒的动作抬起瓶子,正好看见紧贴水面的下方有一个圆溜溜的水球,内部就是墨水瓶中的溶液,外部是清澈的水,互相没有混合,水球的边缘有点像白发灰的肥皂泡,不很亮,只是可以清楚分辨界面,水球还是很透明的,淡蓝色。
    水球刚被看见就垂直下沉,水深估计有30厘米,下沉时间估计3—4s,接近匀速,显得比重很大。
    水球下沉过程中始终保持圆溜溜的状态,不和清水发生混和,直到接触下面的落叶,立刻破碎,情况象充满烟的肥皂泡的破裂,飞快地冲卷混和,但是没有太远的喷射,就象原来被弹性十足的薄膜包裹着。
    这个水球破裂后,没有产生任何气泡,所以令人摸不着头脑,实在没听说过有这样的现象。
    我又试倒了几次,尽量模仿第一次的所有情节,但是不能复现水球,情况变得象常见的倒墨水,溶液一接触水就发生混和,毫无新奇之处。

    我到现在也不能确定是什么原因,只推测出一个假说——
    墨水瓶口较圆厚,形状很利于产生局部漩涡。
    ..口缘很圆钝的容器经常这样,比如脸盆,造成液体受表面张力影响,在口缘下方回旋,有些时候漩涡大到接触外壁,被拉向外壁流淌,俗话说就是“漏”了,液体没有干干脆脆地沿着抛物线运动,反而向后下方泄漏,宴会上倒汤倒酒经常如此,搞得桌面很湿,最后滴到裤子鞋子上,扯餐巾纸擦来擦去,心里很难过。

    于是,瓶口正好很近水面,冲击扰动比较小,漩涡能够凭借快速旋转保持外形圆滑,摩擦阻力小,不会明显减速溃散。
    然后是倒出的液体快速流动,性状很接近球形,以恰好合适的速度压在水面,清水的界面因为表面物理学的什么原因形成完整的薄膜,没有被相对快速流动的光滑液体破坏,就只是变形,被压陷了。
    倒出的液体继续快速旋转,就不断增大,而且外形还是接近球形,继续不破坏清水的界面。
    我狐疑地抬起瓶子结束“灌水球”的时机恰好适当,倒出的液体还保持高速回旋,形成力学上近似封闭的球形结构,清水的界面继续完整,被压出一个相同形状的凹坑,开始向闭合状态发展。
    这时候可能很危险,清水必须在最高点完成界面的破坏和重建,可能和倒出的液体发生破坏界面构造的互相干扰。但是这次可能因为被几乎完全包裹的液体还在快速旋转,实际结果是清水界面罕见地保持而且完成闭合的过度,形成一个密封倒出液体的薄膜....
    (不知道有多厚,没有产生彩色的干涉现象,但不一定大于可见光波长,最好玩的肥皂泡是蒸发快干了的,薄膜厚度小到不能发生干涉,肥皂泡看上去像破了洞的鸡蛋壳,这个情况不难复现,最好的时候只有下边一点点膜还看得见。不过也有一些肥皂泡薄到又看得了,只是很暗,要仔细分辨,感觉有点发灰。)
    ....然后这个水球保持快速旋转下沉,像生产鱼肝油得到的一颗滴丸,或者在力学上类同于一个烟圈,清水的界面在相对移动中得以不破坏(但是不知道构成界面的物质是保留还是不断替换,我无实证地先推测是保留的,凭借分子间作用力被禁锢在水球表面,随着水球在清水中的移动而轮换可能有工作交接失误的危险,换防换得出现漏洞,不如坚持留守安全。)。
    最后水球接触不是流体的障碍物了,内部的液体应该还是很小摩擦地快速旋转的,但是清水界面受到尖锐物体的局部压迫,变形太大,应力超过极限,很可能也有内部液体产生局部乱流的干扰,或者有些位置相对速度太小影响界面稳定,总之清水界面的完整结构终于破坏了,这种表面才容易产生和维持的界面结构就迅速瓦解,没有表面这个薄膜,内外的流体立刻发生力学相互作用,混和了。

    真想再做出水球来研究,但是我推测可能条件非常苛刻,反正我只是无意之中做成功一次。
    不知道这个现象怎么称呼,暂时叫“液-液界面薄膜滴丸”吧。现象报告指天保证真实,原因的假说纯属参考。

  13. topig说道:

    俗话说得好,农妇山泉有点田

    含有钙镁离子的水表面张力比较大

    再然后,张力大到可以在水面上托起五分钱硬币

    所以,水珠的成分也是水嘛~

    双倍的表面张力支撑起小水珠零点几秒浮在水上貌似不是不可能

  14. fxdzhfxj说道:

    貌似我在滴一种沐浴露时严重地观察到了这样的现象,在手上先涂满沐浴露,然后滴下,若有一定倾斜角度,沐浴露会直接像不受任何阻力一样直接在手上的沐浴露上滑下。。但是沐浴露和沐浴露直接肯定是融合了的。。

    是不是和这个问题有些等价?

  15. hbchendl说道:

    这个问题恐怕跟界面的张力关系较小了。也许我的思维简单了点。
    我觉得能在水面的滚动的水珠所具备的条件只是其飞行的方向与速度。当水珠向四面八方飞溅的时候,只有哪些以较大速度沿水平方向射出的水珠才能在水面上飞行或者滑行一小段距离。

  16. JS说道:

    这个现象从来没看到过,谁有高速摄像的视频分享一下?

  17. frank01说道:

    从分子尺度看,一团被膜包住的水分子(水滴)投入一大团水分子里,总要有个物理流切的时间吧。

  18. 沐右说道:

    这个说实话是有一定的限制条件的吧,比如水滴离水面的高度不能太高,最好能有比较大的表面张力(比如哪位提的咖啡)。用水龙头试验了一下,貌似很难看到。水滴落入水面的过程可以类比小石子落下的样子,或者高台跳水的结果,溅起一些水花。

    听过一个关于这方面的报告,有兴趣的可以看看
    http://boulder.research.yale.edu/Boulder-2006/Lectures/boulder2006_public_lecture_zhang.pdf
    还是比较有意思的
    觉得这和32页上两个水珠融合的例子很像(Thoroddsen, Takehara & Etoh,J. Fluid Mech. 527, 85-114 (2005).)这期Dr.You的问题可以看作这个的一个特例:小水珠和无限半径大水珠的融合。也可以用类似的东西解释,即要先形成两个水珠之间的联通,然后再融合在一起。
    另外还google到一篇文章
    http://www.springerlink.com/content/5lahklht11kfdgrp/
    有兴趣的可以看看

  19. askbear说道:

    似乎一味用科学原理来解释会很头晕.反过来问大海里水面上跳跃的水滴又是如何脱离水的整体呢?用社会现象解释可能更直接点:个人是如何融入社会群体的?万物相通,深究何必?

    顺便提个意见:看了前面一篇金钱抚慰心灵的文章,觉得写文章的那位表达水平实在有待提高.

  20. 沐右说道:

    在我们尚未有科学家研究的领域,甚至不能用现有的科学原理理解的地方,用所谓"天人合一","万物相通",或者"神造万物"来臆测,对于非科技专业的人未尝不可.对于松鼠而言,或者对于其他从事研究的人来说,用哪怕是一种并不成熟也未必正确的科学推断来解释,也比归结于并不了解的神秘存在强.
    askbear提到大海里水面上跳跃的水滴,是指的“无风三尺浪”,还是指的什么其他的,可否详细说说?

  21. 引擎制造商说道:

    用什么样的水龙头?我只看到了水滴滴在水中产生的气泡……

  22. hman说道:

    其实我觉得水龙头滴出来的水,在空气中形成一层空气膜,进入水中后空气膜会受到排挤,而排挤的初期,水滴的形状被空气膜包住,进入水中后,由于水对空气的溶解有限,故空气不能被完全的溶解而被排解,所以会有那么零点几秒的漂浮,待到空气被排除,水滴和 水完全的溶解到了一起。

  23. [...] 第三十七期问题:当一滴水融入大海?(查看详情,请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑) [...]

  24. 6149说道:

    看过一个节目,其中拍摄了许多水滴落入水中的场面。用慢镜头回放,可以看到水滴落入水中后,会激起十分精美的皇冠状的水花。皇冠的中央会有一滴水升起,高度从微观来看是挺高的,时间也很长(比水滴落水的时间长)。猜想所看到的水滴漂浮,是不是就是皇冠中央溅出的水滴?

  25. [...] 第三十八期问题:重力变化下的生物(查看详情,请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑) [...]

  26. 说道:

    我上课的时候经常用笔敲打矿泉水瓶,溅起来的水珠可以在水面上漂浮一会,最长记录是11s
    我同桌和我还特不解 琢磨了半天不了了之
    过了不久 我们那一块都开始敲矿泉水瓶了

  27. [...] 这回要宣布的是水滴问题的获奖者,这是一个我们很熟悉的名字:瞭望星云!她步步为营的解说着实征服了不少评委,这回又是全票通过。她的回答在这里。需要八卦的同学请参看她上次的采访资料。 [...]

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