1
趣味物理学
1.1.1.5.3 墨水旋风
墨水旋风


在一张表面光滑的白纸板上剪下一个圆片,然后在圆片中心穿入一根削尖的火柴棍,这样我们就做出了一个图42所示的陀螺(图上画的陀螺尺寸大约只有实际尺寸的二分之一)。要使这个陀螺在削尖的火柴棍上旋转,并不需要特别的技巧,只要用手指扭动火柴棍,再迅速地把它放在一个光滑的平面上就可以了。

27

图42 在旋转的圆纸板上,墨滴是如何流动的

利用这个纸陀螺,可以做一个非常有代表性的实验。在转动这个陀螺之前,请您先在圆纸板的上面滴几小滴墨水,不要等墨水干掉,就开始转动陀螺。在陀螺停下来以后,看看那些墨滴都发生了什么变化:每一滴墨水都流成了螺旋线形状,所有这些螺旋线合在一起,看起来就像旋风的缩影一样。

墨滴与旋风相似并不是偶然的。这些圆纸板上的螺旋线是什么呢?这就是墨滴的运动轨迹。圆纸板上墨滴的经历,与人在疯狂魔盘上的经历是一样的。在离心效应的作用下,墨滴会远离纸板重心,流向比其旋转速度更快的地方。在这些地方,圆纸板好像从墨滴底下溜过,跑到了墨滴的前面。情况看起来就像是墨滴总是跟不上圆纸板,落在这个半径后面似的。正是由于这个原因,墨滴的流动路径是弯曲的,我们也就看到了曲线运动的轨迹。

从气压较高地方流出的气流(反气旋),或者流向气压较低地方的气流(气旋)会遇到同墨滴一样的情况,所以我们可以说,墨滴形成的螺旋线正是强大旋风的缩影。