魔力科学小实验，餐桌上的“谷物圈效应”究竟是什么梗？哈佛大学的解释来了

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家长朋友们，大家好！今天给大家分享第401个家庭科学小实验。

你观察过水池中、汽水表面的泡沫吗？

无论开始状态如何，静置一段时间之后，泡泡们总是会倾向于变成两种状态：要么聚在一起，要么贴在边上，很少有零星的小泡泡独自游荡。

其实，不止是泡泡，很多漂在水面上的小尺寸物体，都会出现聚集在一起的倾向。

这种现象，最早是由一名物理学家在吃谷物圈早餐时发现的，也因此拥有一个专属的名称：“ 谷物圈效应”（Cheerios Effect）。

你可能从没有想过早餐桌上，就能发现很酷的物理知识，牛奶上的谷物圈要么挤在碗的中央要么堆在碗边，尽管这让我们吃起来很方便，但这是为什么呢？

为此我设计了如下的实验，供家长朋友给娃普及知识点时做参考。

01

给孩子提问：泡在牛奶里的谷物圈为何会聚成一团？

接着，让孩子提出自己的观点假设。

然后，顺着孩子的假设，通过设计下面这组实验来进行检验。

实验材料：

纯牛奶，谷物圈，瓷碗。

实验步骤：

01· 首先，将纯牛奶倒入瓷碗中。

02· 将谷物圈撒到碗里后，会发现它们要么挤在碗的中央，要么堆在碗边。

03· 仔细观察谷物圈，会发现它犹如一座“小山包”漂浮在液面上，并使周围的液面呈凸起状。

04· 就算试图用镊子将其分离，不久，谷物圈还是会自行聚拢。

通过分析实验，我们得出这样的结论：谷物圈让牛奶液面产生了形变，周围和杯壁附近的液面凸起，两个“小山包”靠近时就会合并，谷物圈就会聚在一起或是贴近杯壁。

实验具体的操作步骤，请参考下方的实验视频↓

02

通过这个实验，娃就能明白为什么谷物圈要么挤在碗的中央要么堆在碗边了。

不过在实验中，家长有必要给孩子做如下知识铺垫，有助于加深理解。

比如，小物体漂浮在液体表面有两种情况：一种像谷物圈这样，浸没在水中被浮力托起；

而第二种是像曲别针、硬币这样，它们是被表面张力托住了。

由于它们都造成了附近的液面的弯曲，从而有聚拢的趋势，但其中却有着细微差别。

如果靠浮力漂浮的物体，遇到靠表面张力漂浮的物体，则它们不会聚集在一起，反而会彼此远离。

03

比如，靠表面张力漂浮的图钉，遇到靠浮力漂浮的塑料片，贴近时就是一个凹陷和一个凸起相邻，此时表面能反而会增大，因此它们会相互排斥。

类似的现象还有之前带大家做过的第392期的科学实验（点击蓝字查看），靠表面张力漂浮的回形针在水面会自动聚拢，而与靠浮力漂浮的小木块就会相互排斥。

好了，今天要分享的实验就告一段落了！

将固体放在液体表面会产生谷物圈效应，那么反过来又会如何呢？欢迎底部留言区探讨交流~

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