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中国航天员首次在梦天实验舱内进行太空科普授课

更新时间:2024-02-25 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

9月21日下午,“天工课堂”第四课正式开始。 神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海超在轨为全国青少年教授太空科普知识。 这是空间站任务以来,中国航天员第四次开展面向青少年的“天宫课堂”太空教学活动。 这也是中国航天员首次在梦天实验舱授课。JDG物理好资源网(原物理ok网)

在本次航天教学活动实验中,景海鹏指挥员担任“摄像头”,航天员朱阳柱、桂海超分工。 三人共同展示了球形火焰、神奇“乒乓球”、动量守恒和重见天日。 四个陀螺实验。JDG物理好资源网(原物理ok网)

这四个实验反映了什么物理原理? 这背后有哪些知识呢? 本次航天教学活动取得圆满成功后,新京报记者采访了北京大学物理学院党委副书记、教授穆良洙,解读本次航天教学活动。JDG物理好资源网(原物理ok网)

与地面不同,空间站中的蜡烛火焰近似球形JDG物理好资源网(原物理ok网)

蒙天实验舱内,朱阳柱拿出蜡烛,用火柴点燃。 与地面上课堂老师点燃的蜡烛相比,空间站中燃烧的蜡烛火焰呈蓝色,形状近似球形。 在微重力环境中,蜡烛燃烧产生球形火焰。JDG物理好资源网(原物理ok网)

穆良洙告诉新京报记者,在地球表面附近,如果点燃蜡烛,就能看到明亮的、泪滴状的火焰,在持续燃烧。 它之所以能燃烧,是因为石蜡受热时气化,与空气中的氧气混合而燃烧。JDG物理好资源网(原物理ok网)

之所以能够持续,是因为在地表重力环境下,燃烧的火焰与周围受热的空气一起热膨胀,密度变小,形成上升气流,就像热气球上升一样,使周围的空气从火焰中流出。火焰底部。 补充流入,整体形成对流,于是氧气不断输入,形成连续燃烧。JDG物理好资源网(原物理ok网)

燃烧产生火焰。 由于对流中上升气流的影响,火焰会被向上拉,形成泪滴形状。 当对流快时,火焰会被拉伸、拉长。 由于氧气充足流入,石蜡蒸气得以充分燃烧。 根据燃烧程度的不同,火焰分为焰芯、内焰、外焰。 火焰中心燃烧程度最低,温度也较低,呈深蓝色,内火焰燃烧程度最低。 越高,温度也越高,呈深红色,外焰燃烧最充分,温度最高,看上去呈鲜黄色。JDG物理好资源网(原物理ok网)

他进一步解释说,在微重力环境下,蜡烛燃烧时无法形成空气对流,因此燃烧的火焰只能向四周扩散,形成球形火焰,就像吹气球一样。 在这种情况下,氧气只能通过扩散从火焰外部进入内部,无法充分补充到石蜡蒸气中,因此燃烧程度低,燃烧过程变慢,燃烧产物也会发生变化,火焰温度低,看起来暗淡。 ,颜色为蓝色。 这正是我们在空间站实验中看到的。JDG物理好资源网(原物理ok网)

“微重力环境下燃烧的研究为我们提供了控制燃烧过程的新方法,对于我们全面了解燃烧机理具有重要意义。” 穆良洙说道。JDG物理好资源网(原物理ok网)

在实验舱里,水球被毛巾包裹的球拍弹起。JDG物理好资源网(原物理ok网)

课堂上,朱阳柱用水袋做了一个水气球。 桂海潮拿出一个普通的乒乓球拍。 水球击中球拍后,水球粘在球拍表面。 水球击中了裹着毛巾的球拍,弹开了。JDG物理好资源网(原物理ok网)

9月21日,天宫课堂第四节课开始,航天员桂海超在太空打水球“乒乓球”。 (视频截图)中国载人航天工程办公室供图JDG物理好资源网(原物理ok网)

穆良洙认为,水球的形成是因为水的表面和内部性质不同。 表面的水分子数密度小于内部的水分子数密度。 水分子之间有明显的相互吸引力,就像一层紧密的薄膜。 由于这种膜的收缩会导致水的表面积在固定体积下尽可能小。 当没有重力影响时,它会形成球形,就像一个充满水的气球。 当有重力时,水气球会受到挤压,形成圆饼形状。 类似荷叶表面的水滴。JDG物理好资源网(原物理ok网)

毛巾的疏水表面类似于荷叶的表面。 当水接触到它时,它很容易滑落而不会粘在上面。 疏水表面一般是仿荷叶表面的微纳结构制备的。 这样我们就可以理解,当疏水性表面轻轻撞击水气球时,就像撞击一个装满水的气球一样。 水气球会变形并弹开,然后恢复到球形。JDG物理好资源网(原物理ok网)

钢球的碰撞体现了牛顿第二定律JDG物理好资源网(原物理ok网)

孟气象锁舱的门上贴了标准的网布。 网布前,桂海潮将手中的钢球对准了一颗静止不动的钢球,扔了出去。 碰撞后,钢球的运动轨迹发生变化。JDG物理好资源网(原物理ok网)

穆良洙表示,在微重力环境下,两个不同质量的钢球在碰撞前后动量发生变化,但碰撞前的总动量和碰撞后的总动量保持不变。JDG物理好资源网(原物理ok网)

钢球的动量通常定义为质量乘以速度。 这是用来描述钢球的平动状态的物理量。 要改变其动量,需要施加力。 这就是牛顿第二定律所描述的定律。JDG物理好资源网(原物理ok网)

9月21日,在北航碰撞时角动量守恒,学生们观看“天宫课堂”第四课。新华社记者 鞠焕宗 摄JDG物理好资源网(原物理ok网)

对于两个钢球,如果将它们视为一个整体,则总动量描述了整体的平动状态。 如果要改变总动量,两个小球所受的总力就不能为零。JDG物理好资源网(原物理ok网)

他告诉记者,在微重力环境下,碰撞前,两个钢球所受的力几乎为零,因此它们都保持动量不变,即平移状态不变。 当它们相互碰撞时,每个钢球在被另一个钢球撞击后,各自的动量发生了变化,即平移状态发生了变化。 碰撞后,每个钢球所受的力几乎为零,因此碰撞后的动量保持不变,即保持碰撞后的平移状态。JDG物理好资源网(原物理ok网)

由于钢球碰撞时,各自的力是一对相互作用力,相加结果为零,不会改变两个钢球的整体动量。 因此,碰撞前的整体平动状态和碰撞后的整体平动状态保持不变。JDG物理好资源网(原物理ok网)

桂海超用陀螺仪再现“空间转向”JDG物理好资源网(原物理ok网)

在本次空间讲座中,桂海潮用金属陀螺仪演示了静止和旋转时的角动量守恒,再现了“空间的转动”。JDG物理好资源网(原物理ok网)

记者注意到,这个陀螺可以垂直旋转。 漂浮在空中的桂海潮先是握住了固定陀螺两侧的把手。 一系列的动作之后,他的身体姿势却没有任何变化。 当朱阳柱快速做出上旋的时候,桂海潮做出同样的动作时,身体也明显发生了旋转。JDG物理好资源网(原物理ok网)

穆良洙解释说碰撞时角动量守恒,物体的运动除了平移之外,还可以旋转。 由于旋转与角度有关,因此一般用角动量来描述物体的旋转状态。 角动量的变化需要扭矩。 当没有扭矩时,角动量仍然存在。 守恒,即旋转状态保持不变。JDG物理好资源网(原物理ok网)

当静止的潮汐波抓住静止陀螺的侧面时,人和陀螺都不旋转,总角动量为零。 在微重力环境下,桂海潮做出各种动作时,人和陀螺仪整体所经历的力矩为零,因此总角动量不变,保持为零,从而使陀螺仪和人体在微重力环境下不发生旋转。结尾。JDG物理好资源网(原物理ok网)

当陀螺快速旋转时,就有角动量。 虽然人没有旋转,但人和陀螺的总角动量不为零。 在微重力环境下,当桂海潮进行各种运动时,人和陀螺仪整体上的力矩仍然为零,因此总角动量保持不变。 陀螺仪上的扭矩不为零,因此陀螺仪的角动量发生变化,即旋转状态发生变化。 但由于整体角动量保持不变,所以人的角动量一定会改变,即人一定会旋转。JDG物理好资源网(原物理ok网)

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