Haxardouz
2021-07-01T00:29:55+00:00
1克的虫子在100克的瓶内悬空飞行这时总重量是多少?
2011-10-10 06:22:02 杭州网
观众何先生请《快报时间·好奇实验室》做这样一个实验:一只1克重的虫子停在100克的密封瓶子里,总重是101克;如果虫子在瓶子里四不着边、悬空飞行时,总重又会是多少?
在街头随机采访,观众大致两种观点:一方认为,力需要接触才能产生,虫子悬空飞行,不与瓶子接触,那只有瓶子的重量;另一方则认为,在密封的瓶子里,无论虫子怎么运动,总重都是瓶子加虫子的重量。
口说无凭,实验为证。《好奇实验室》从浙大昆虫研究中心莫建初教授的实验室里,讨来了一些蚊子和苍蝇;从市红会医院针灸科副主任张金禄那里要来了一些蜜蜂;实验貌似很简单,找一台足够精准的秤,分别称出瓶子和虫子的净重以及虫子在瓶里悬空飞行时的总重即可。
这台“秤”来自浙大生命科学学院实验室,价值20多万元的一台十万分之一电子天平。现场拔了一根头发称,一根8厘米长的头发重量是0.00075克。
实验用的瓶子重量是34.36057克,放进一只苍蝇,当它静止瓶底时,总重为34.40725g,减去瓶重,这只苍蝇重0.04668克。
之后问题来了,不管用光照、拍手惊吓,苍蝇怎么都不肯飞;换成蚊子,还是一样。
再换成蜜蜂,当它静止停瓶底时,总重34.49571克,减去瓶重,蜜蜂重0.13514克。
蜜蜂比较活跃,但飞行依然不多,虽然它从瓶顶掉下瓶底时,有一段完全悬空的瞬间,但电子天平对活动物体重量的及时数据变化的读取却是滞后的,我们没能准确读取到蜜蜂悬空坠落瞬间的重量数据。
把蜜蜂在瓶内的所有活动视频,用剪辑软件一帧一帧看,发现电子天平的最高读数是34.50541克,最低读数是34.48426克,一个高于蜜蜂和瓶子的总重量,一个低于蜜蜂和瓶子的总重量,但都高于瓶子的单独重量。
浙大学航空航天学院工程力学系余钊圣副教授说,蜜蜂能飞起来,是通过扑翅引起空气产生升力,克服自身的重力,空气一流动会对瓶壁产生额外压力,所以当虫子在瓶中悬空飞行时,电子天平称出来的肯定不是只有瓶子的重量。
这个压力大小取决于蜜蜂的飞行情况,但如从流体力学的角度,计算会非常恐怖,我们用经典力学来做简单分析。
假设蜜蜂处于悬停或匀速飞行,翅膀扇动产生的向上升力(大小等同对瓶子的压力),与蜜蜂自重相同,这时总重是瓶子、蜜蜂、空气之和;
当蜜蜂在空中做向上的加速或向下减速运动,那总重会大于瓶子、蜜蜂、空气总和;当蜜蜂在空中做向下的加速或向上减速运动,那总重会小于瓶子、蜜蜂、空气总和。
假设蜜蜂不扇翅膀、自由坠落,不考虑瓶内空气阻力,这一瞬间处于失重状态,总重是瓶子和空气的重量之和。
特别感谢浙江大学昆虫研究中心、航空航天学院、生命科学学院、市红会医院等对本次实验提供帮助。
2011-10-10 06:22:02 杭州网
观众何先生请《快报时间·好奇实验室》做这样一个实验:一只1克重的虫子停在100克的密封瓶子里,总重是101克;如果虫子在瓶子里四不着边、悬空飞行时,总重又会是多少?
在街头随机采访,观众大致两种观点:一方认为,力需要接触才能产生,虫子悬空飞行,不与瓶子接触,那只有瓶子的重量;另一方则认为,在密封的瓶子里,无论虫子怎么运动,总重都是瓶子加虫子的重量。
口说无凭,实验为证。《好奇实验室》从浙大昆虫研究中心莫建初教授的实验室里,讨来了一些蚊子和苍蝇;从市红会医院针灸科副主任张金禄那里要来了一些蜜蜂;实验貌似很简单,找一台足够精准的秤,分别称出瓶子和虫子的净重以及虫子在瓶里悬空飞行时的总重即可。
这台“秤”来自浙大生命科学学院实验室,价值20多万元的一台十万分之一电子天平。现场拔了一根头发称,一根8厘米长的头发重量是0.00075克。
实验用的瓶子重量是34.36057克,放进一只苍蝇,当它静止瓶底时,总重为34.40725g,减去瓶重,这只苍蝇重0.04668克。
之后问题来了,不管用光照、拍手惊吓,苍蝇怎么都不肯飞;换成蚊子,还是一样。
再换成蜜蜂,当它静止停瓶底时,总重34.49571克,减去瓶重,蜜蜂重0.13514克。
蜜蜂比较活跃,但飞行依然不多,虽然它从瓶顶掉下瓶底时,有一段完全悬空的瞬间,但电子天平对活动物体重量的及时数据变化的读取却是滞后的,我们没能准确读取到蜜蜂悬空坠落瞬间的重量数据。
把蜜蜂在瓶内的所有活动视频,用剪辑软件一帧一帧看,发现电子天平的最高读数是34.50541克,最低读数是34.48426克,一个高于蜜蜂和瓶子的总重量,一个低于蜜蜂和瓶子的总重量,但都高于瓶子的单独重量。
浙大学航空航天学院工程力学系余钊圣副教授说,蜜蜂能飞起来,是通过扑翅引起空气产生升力,克服自身的重力,空气一流动会对瓶壁产生额外压力,所以当虫子在瓶中悬空飞行时,电子天平称出来的肯定不是只有瓶子的重量。
这个压力大小取决于蜜蜂的飞行情况,但如从流体力学的角度,计算会非常恐怖,我们用经典力学来做简单分析。
假设蜜蜂处于悬停或匀速飞行,翅膀扇动产生的向上升力(大小等同对瓶子的压力),与蜜蜂自重相同,这时总重是瓶子、蜜蜂、空气之和;
当蜜蜂在空中做向上的加速或向下减速运动,那总重会大于瓶子、蜜蜂、空气总和;当蜜蜂在空中做向下的加速或向上减速运动,那总重会小于瓶子、蜜蜂、空气总和。
假设蜜蜂不扇翅膀、自由坠落,不考虑瓶内空气阻力,这一瞬间处于失重状态,总重是瓶子和空气的重量之和。
特别感谢浙江大学昆虫研究中心、航空航天学院、生命科学学院、市红会医院等对本次实验提供帮助。