越拍

越鼓真奇妙

让我们用普通的打印纸折成一个小壶,小壶开始是瘪的,对着它的开孔吹气,它就会膨胀起来,像个小壶了。对于像小壶这样的有一个开孔的纸球,如果我们用手拍打它,不要太用力,你肯定会认为纸球随着拍打,会越来越瘪,可出乎意料的是,越拍打它,它越鼓!好像是典型的受虐狂。

三角形纸球(越拍越鼓的纸球)(1)

这是为什么?让人想不通:我们拍打它,空气肯定会从开孔跑出来,应该是越拍越瘪才对。即使纸球的纸较硬,不受拍打的影响,再怎么说也不应该越拍越鼓啊。其实这个问题牵扯了许多物理道理呢,也许下面的情况能让我们明白一些。

让我们在纸球开孔内侧贴上一小片纸片,纸片的大小可以在内侧把开孔刚好堵住。然后拍打纸球的时候,就可以观察到:拍打一下,纸片就会随之紧贴开孔,把开孔堵住,防止空气从纸球流出来。而手放开之后,纸片会离开开孔,之后,纸球就会稍微鼓起来一点。这时的纸球,每拍打一下,膨胀的效果更明显。为什么?因为内侧的纸片就像阀门一样,堵住了开孔,防止纸球内的空气外流。不过,我们还是不明白,纸球内的空气不外流就可以让纸球膨胀了吗?

为了更直观地说清楚,不妨在纸球开孔外侧也贴上一张小纸片,纸片大小也是刚好能盖住开孔。这时拍打纸球,你就会发现,拍打时,内侧纸片会堵住开孔,而手拿开后,外侧纸片竟然也会堵住开孔。这说明手拿开后,纸球外侧空气竟然会从外向纸球内流动。这就是纸球为什么会膨胀的原因了,原来纸球被拍打之后,不久,空气会从外向内流动。

纸球

的“逆反心理”

我们又不明白了,为什么纸球被拍打反而会促使空气从外向内流动呢?

拍打纸球时,用力虽不猛,但也是突然压缩纸球。纸球内的空气突然被压缩,就会压力骤增,急于想从开孔流出去,但开孔太小,绝大部分空气都是碰到了纸壁后又被反射回去,这种碰壁效应就让纸球上手拍打处之外的部位膨胀,而压缩空气波的反射又会对手拍打处的部位进行碰撞,促使其向外膨胀,紧接着,纸球的膨胀导致内部的压强降低,需要空气从外流入内部补充。这就是纸球为什么被拍打后反而会促使空气流入了。

那么拍打纸球时,流出的空气与流入的空气不就抵消了吗?奥妙就在这里,拍打时突然压缩空气,空气急于流出,就像许多人突然拥挤到很小的出口处一样,空气流出的阻力很大,空气流出的量少。而之后,纸球因压缩波的反射而稍微膨胀,纸球内压强缓慢降低,于是纸球外的空气流入补充,由于空气的流入速度比较舒缓,在开口处遇到的阻力小,空气流入的量反而较多。

所以这一系列的情况导致纸球越拍打越鼓,不过不能用力太大了,否则就像拍蚊子一样,一下就拍扁了。

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