昨日上午，神州十號航天員王亞平作為我國第一位“太空教師”成功地完成了時長近一小時的太空授課。王亞平老師通過質(zhì)量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜實驗和太空水球制作等五個物理實驗，生動而形象地展示了失重環(huán)境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象，并通過視頻通話與地面課堂師生進行互動交流。

　　這些美妙的實驗反映了什么樣的物理原理?天地物理特性的差別給航天飛行帶來什么影響，在航天活動中有什么樣的應(yīng)用 高中物理?清華大學(xué)航天學(xué)院副教授王兆魁對這些問題進行了解讀。

天宮一號太空授課：太空制作水膜

天宮一號太空授課：太空制作水球

制作水膜和水球——液體表面張力

　　實驗過程：王亞平把一個金屬圈插入飲用水袋中，慢慢抽出金屬圈，形成了一個水膜�；蝿咏饘偃�，水膜也沒有破裂;往水膜表面貼上一片畫有中國結(jié)圖案的塑料片，水膜依然完好。她接著做了第二個水膜，用飲水袋慢慢往水膜上注水，水膜很快變成一個亮晶晶的大水球。再向水球內(nèi)注入空氣，水球內(nèi)形成兩個球形氣泡，既沒有被擠出水球，也沒有融合到一起。最后，王亞平注入紅色液體，紅色慢慢擴散開來，把水球變成了一枚美麗的“紅燈籠”。

　　專家解讀：這兩個實驗均展示了液體表面張力的作用。受到內(nèi)部分子的吸引，液體表面分子有被拉入內(nèi)部的趨勢，導(dǎo)致表面就像一張繃緊的橡皮膜，這種促使液體表面收縮的繃緊的力，就是表面張力。

　　表面張力現(xiàn)象在日常生活中非常普遍，比如草葉上的露珠、空氣中吹出的肥皂泡等。地球引力使得肥皂泡上方變薄破裂而無法長久存在，而太空中的液體處于失重狀態(tài)，表面張力不僅大顯身手，還決定了液體表面的形狀。水膜實驗中，表面張力使水膜像橡皮膜一樣搭在金屬環(huán)里，并且比地面上形成的水膜面積更大、存在時間更長。同樣，由于沒有重力影響，航天員向水膜上不斷注入水時，這些水就能夠均勻分布在水膜周圍，逐漸形成水球。

　　液體表面張力在航天活動中有重要應(yīng)用。失重環(huán)境下，航天器推進劑貯箱中的液體燃料界面和氣體界面不再是穩(wěn)定的，可能產(chǎn)生液體遷移、氣液混合等現(xiàn)象，導(dǎo)致推進劑無法正常供應(yīng)。因此，科學(xué)家們制造了表面張力貯箱，利用表面張力推動液體推進劑流動，為動力系統(tǒng)提供滿足要求的推進劑。

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