打水漂时,为什么石头不会立刻落进水里?

因为有水的作用力。

就像冲浪一样,石头片向前快速运动的过程中,水给它一个向上的分力,让它暂时不会下沉。打水漂,核心是漂,说到底,就是石头在水面一跳一跳地“冲浪”。其中主要的几个因素,一是形状,二是角度,三是速度,四是稳定性。

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首先,打水漂用的石头都是扁平的,就像冲浪板一样,这保证它与水面有足够大的接触面积,以便充分接受水的托力。

其次,抛出去的扁平石头片还需要与水面呈一定的倾角,称为“攻角”,就像冲浪板前端轻微翘起形成的角度,这样它向前运动时,水面就会给它一个向上的分力。攻角在20°左右为宜。攻角太小时,竖直方向上的分力不够,难以起跳;攻角太大时,水平方向上阻力太大,失速严重;攻角为负数时,石头会像刀片一样直接插入水中。需要注意的是,攻角与抛射角有关,但二者是不同的,不可混淆。

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再次,石头片速度越大,与水面接触时所受到的冲力也越大,这样向上的分力才足以让它弹跳起来,速度越大动能越大,这样它才承受得起多次跳跃中的能量损耗。

最后,石头片要在连续跳跃中保持稳定,需要其攻角相对固定,从而要求石头片整体方位角保持稳定。这也就是打水漂时让石头片高速旋转的目的了——给它一个较大的角动量,让它像陀螺一样保持相对稳定的姿态。

正是以上四个条件,让石头片充分借助水的力量,在水面连续跳跃,不至于立刻下沉。

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为什么冷水冲不开咖啡?

冷水能冲开咖啡,只不过需要你持续不断地努力折腾,比如充分搅拌、大力摇晃。

我们要知道,冲泡咖啡的过程是咖啡溶解于水的过程。影响溶解的因素有很多,温度就是其中之一。一般来说,温度越高,溶解越快。这是因为温度升高,分子热运动加剧,咖啡分子更容易跑到水分子之间的空隙中,宏观上就是咖啡比较快地溶解了。冷水中的低温环境会减缓这个过程,但它并不是不能完成。你可以买一包咖啡泡在矿泉水瓶里,盖上瓶盖,大力摇晃,仔细观察,细细品味。

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热水冲开咖啡之后不会沉淀,这个涉及溶解度的问题。溶解度是一定温度下每100克水能溶解溶质(咖啡)的克数。要想溶解后出现沉淀,则需要在溶剂达到饱和(最大溶解度)之后再加入溶质(咖啡),这样才能析出溶质(咖啡)。

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为什么手机拍电视中的图像会出现黑色条纹?

这就是传说中的莫尔条纹(Moiré Pattern)。一言以蔽之,就是空间频率相近的两组图案相互干涉,会有更低频率(更宽间距)的图案显示出来。其中空间频率是指特征条纹间距的倒数。

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说得这么玄乎,其实道理很简单。比如,在两张透明塑料纸上分别画一排竖线,上面那张每隔1毫米画一条,下面那张每隔1.1毫米画一条,你很容易发现,竖线每隔11毫米就会重叠一次。细线重叠位置附近,露出的间隙较大,显得明亮;而细线不重叠的位置附近,露出的间隙较小,显得灰暗。这样就形成了周期为11毫米的明暗分布,整体看上去就是一排间距更大的粗条纹。

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以上只是一维周期图案对应的情况。那么二维情况如何呢?我想你在生活中一定盯着两层重叠的窗纱看过吧?细心的你一定会发现,在原有细密条纹的基础上隐隐约约有间距更宽的粗条纹出现。当两层窗纱不完全平行或者自身有所起伏时,这些条纹还会变得弯弯曲曲的。用摄像头拍电视屏幕时也有类似的情形:电视屏幕上纵横的像素网格相当于第一层窗纱,手机摄像头里的CCD传感器阵列相当于第二层窗纱,手机显示屏相当于第三层窗纱,于是拍摄得到的图案也就有莫尔条纹。再加上角度偏离时的透视、镜头成像时的畸变,以及屏幕本身的微小形变,这样拍摄到的莫尔条纹同样是弯弯曲曲的。也是因为如此,主播或其他相关从业人员皆会注意,避免穿着造成莫尔条纹效应的服装;将手机对电视做30度倾斜拍照可避免莫尔效应。

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透过笼子观察动物

莫尔条纹在生活中的应用也很广泛。纸币广泛应用了莫尔条纹技术,主要设计就是为了防伪。它的应用主要包括两个方面:动态莫尔技术和莫尔图像编码技术。此外,莫尔条纹在视觉设计中也有广泛应用。

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莫尔条纹在纸币防伪中的应用

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同一位置不同视角字母的变形和位移

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同一位置不同视角字母的变形和位移

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莫尔条纹在服装设计中的应用

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莫尔条纹森在建筑设计中的应用

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莫尔条纹在包装设计中的应用

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莫尔条纹动画

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