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2022/10/13 | |||||
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天宫课堂连线山东
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菏泽设了地面分课堂 |
航天员用扳手演示“贾尼别科夫效应”。视频截图 
航天员用2米长吸管喝果汁。视频截图 
航天员“吹”水球。视频截图 
10月12日,学生在山东省菏泽第一中学收看“天宫课堂”第三课。 参观新教室 详解问天实验舱 这是中国航天员首次在问天实验舱内进行授课。在问天实验舱里的工作生活都是什么样子的?新的各种实验柜又都有什么作用? 据航天员陈冬介绍,问天舱是中国空间站第一个实验舱段,具有完整的环控生保系统和基本生活设施。问天实验舱的睡眠区为航天员将来乘组在轨轮换提供保障。 问天实验舱带来了更多新的科学实验柜。其中,科学手套箱提供了一个密闭洁净的操作空间,让实验更加便捷可控。低温存储装置相当于实验样品的太空冰箱,它可以提供零下80℃、零下20℃和4℃的存储温度,满足不同样品的存储需求。生物技术实验柜主要是以细胞组织、蛋白质等生物样品为对象进行研究的科研设备,相当于一个小型的太空生物实验室。 航天员刘洋说,生命生态实验柜是以生物个体为研究对象的实验平台,实验柜由一个个像小房间一样的模块组成,每个房间对应不同的研究对象,就仿佛是动植物的太空旅馆,这个实验柜的研究成果可以帮助航天员未来在月球乃至火星实现长期生活。变重力实验柜能够为科学实验提供高精度模拟重力环境,利用这个实验柜可以开展包括生命、流体、燃烧等多项科学实验。 太空实验展示空间站微重力环境 实验1:毛细效应 航天员陈冬把三根粗细不同的塑料管同时放在水中。最细的管子,液面上升很快,旁边两个管子液面上升比较慢。 这个秘密就在于——毛细作用。简单地说就是浸入液体中的毛细管,管内的液体会自发向上移动,液体表面张力的能量转变为势能,这样液滴就可以吸附在塑料管的表面了。 实验2:水球变“懒” 航天员刘洋做了一个水球,并用注射器去“吹”这个水球。受到了空气压力,这个水球立刻发生了剧烈形变。 而当刘洋在这个水球里放入一个小钢球时,小球就好像变“懒”了一样,只是轻轻动了两下。 在空间站的微重力环境下,物体的惯性依然存在。钢球因为质量大,惯性也大。在水球被空气吹动时,它里面的小钢球因为惯性会产生一个反作用力,从而起到减振的作用,让水球仍保持稳定。 根据这个原理,人们制作了风阻尼器,也就是在高楼内部悬挂一个很重的铁球,这样可以极大提升高楼的抗风和抗震性能。 实验3: 用2米长吸管喝果汁 在空间站里,航天员刘洋用了一根长达2米的吸管去喝果汁,竟然能喝到。 而且,在空间站的微重力环境下,喝水还只能通过吸管进行。就算将杯子倒过来,水也不会出来,如果直接用嘴去喝,容易让水进入鼻子里。 而在地面上,因为重力作用,吸管越长会越费劲,当吸管超过1米时,站着喝水就显得非常吃力了。当然,一般人也不会用这么长的吸管去喝水,不过,如果我们将吸管尽量保持水平,也是可以在很长距离内喝到水的。 实验4:会调头的扳手 假如在地球上,我们往空中扔一个扳手,扳手会在空中旋转,然后落到地面上。如果是在空间站旋转扳手,会发生什么呢? 航天员陈冬拿出两个扳手旋转起来。按理说,空间站处于微重力环境,这个扳手应该是在悬浮状态下一直旋转才对。不料,这两个扳手突然旋转了180度,在空中“调了个头”,然后继续旋转,没过一会儿,又转回来了,如此反复。 这个现象最开始是由苏联宇航员贾尼别科夫在1985年发现的。一个物体一般有三条旋转轴,和旋转惯量(物体旋转时的惯性)有关。旋转惯量最大的旋转轴称为第一主轴,旋转惯量最小的轴称为第三主轴,物体的中间轴的则是第二主轴。物体在绕着自身的中间轴进行旋转时非常不稳定,会发生180度的周期性翻转,因此这个现象也被称为“贾尼别科夫效应”。
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