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看过TBBT的朋友们也许都对S2E3中的那个在音响上“跳舞的小人”有印象吧，尤其是Leonard关掉音响时，小人无助的变成一滩冒泡液体的那个微妙瞬间。今天果壳DIY就来对这个实验进行喜感重现，并且初步解释其中的原理，希望能满足你珍贵的好奇心。& w, E6 D* A; H0 H9 {
实验党:Camel制作时间:10分钟~∞制作难度:★★☆☆☆GEEK指数:★★★★☆双向电梯5 }# E5 S* l1 [! A* P/ `$ j: h
1 舞蹈装备2 热身运动3 尽情舞蹈4 科普时间4.1 闻“机”起舞的动力4.2 舞者的必备属性4.3 若不跳舞，还能做啥？
% K! N. B- w/ |* o1 舞蹈装备
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● 带有喇叭形扬声器的音响，功率要大一点● 一段带感的音乐○ 足够大的保鲜膜○ 玉米淀粉○ 水
! S; x! k. _: f# @0 e, M& K8 I# h2 热身运动
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把玉米淀粉和水以3:1的比例在碗里混合均匀。混合的时候请用各种速度的搅动筷子感受一下混合物的特性，你会发现这种流体有吃软不吃硬的性质，如果你用力过大，就会被拦住，而轻柔的动作却可以搅动这些流体。用这个特性可以玩很多花样出来，比如：用力打液面打不进去，但是轻轻挠就可以摸到碗底；把碗用淀粉浆迅速提起来，诸如此类各种把手糊满淀粉的自得其乐。好在淀粉拿冷水一冲就掉，清理起来不费什么力气。淀粉提碗实验- ^% A7 M5 [1 I n
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玩够了以后，找到你音响上的碗状结构，在上面铺上保鲜膜。确保你的保鲜膜没有铺歪，没有破洞。然后把玉米淀粉和水混合的流体倒在铺好保鲜膜的碗状结构里。虽然经过亲身试验觉得不铺效果会更好，但是为了防止不必要的损失还是铺上吧。也可以自己花点钱买个大喇叭随便糟蹋嘛。
+ h4 }& w, O4 Q3 尽情舞蹈
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打开音乐，拿小棍子掀一下，看淀粉小人扭大秧歌吧！3 V6 O$ W. b' R5 C: J- d
4 科普时间4.1 闻“机”起舞的动力伴着音乐，让我们从随便复习一下音响的知识开始，讲述这个关于淀粉小人刻苦练习舞蹈的动人故事。发出咚擦擦的声音时，音响正在把包含音乐信息的电信号(来自你的CD机、MP3、等等)放大，用喇叭把电能转化为机械能，然后这些有序变化的机械能使空气振动发出悦耳或恼人的声响。% F: r, Q! y7 J+ q! ?3 s
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横波2 O0 Q/ b2 s/ m3 u8 X5 X* |8 ]
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纵波
3 M: z' [' `' R) d. d4 ~4 q) D这个过程中，声源（喇叭）周围的传导介质被横波和纵波无情的穿透，介质中微小单元之间的相对位置不断被一次次的错开（横波干的，不过对气体液体这类剪切应力小的东西无效。PS：液体用表面张力传播的表面波算个例外。）、各个单元本身也一直被压缩体积又恢复原状（纵波干的）。这些对介质中微小单元的蹂躏会让它们之间产生一定流速差，也就是剪切速率。( u% Y3 A) L; ~5 U h( g1 u6 g1 \
4.2 舞者的必备属性玉米淀粉浓浆（估计也是女娲造人的材料）恰好对剪切速率有反应，反应还不小。因为恰当配制的玉米淀粉浆是一种胀塑性流体，其粘度随着剪切速率的增加而增加，属于非牛顿流体（还有一类假塑性流体，粘度与剪切速率的变化与胀塑性流体正好相反，刀切到哪里，粘性纷纷躲开XD）。
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亲亲热热挤在一起的微粒遇到能填满这些微粒之间细小缝隙的液体时，产生了他们爱的结晶：胀塑性流体。当被慢慢搅动（剪切速率低）时，液体起到润滑剂的作用，使混合物像普通流体一样轻松的流动；
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而当流体被猛烈搅动时（剪切速率高），液体来不及填满微粒之间的缝隙，微粒之间的摩擦力急剧增加，继而胀塑性流体的粘性也急剧增加，瞬间变得很固执。在振动中，固执的微粒们就层层互相拧巴着让淀粉小人在蹦跶的时候不散架。（又因为同频率的波经过质点时，振幅越大则质点振动的速率越大，所以声音开的越大，淀粉小人站的越久，可惜的是往往也很快就被剧烈的震动轰飞啦。）! o: J0 \9 {7 H' S; L z/ ~
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其实在海边玩的时候，胀塑性流体也无处不在。被海水浸湿的沙粒也有胀塑性，当我们走在海边时，脚下踩的那点沙子往往感觉是硬邦邦干巴巴的，拔脚时拔快了也拔不出来。
0 O% `- H' I+ k; m4 O/ R* Z5 a4.3 若不跳舞，还能做啥？
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胀塑性流体也有实际的工业应用，比如四驱车辆用于前后轮之间的传动的粘性耦合器，也叫黏性联轴节。粘性耦合器简单的说就是用填充的胀塑性材料作为传动介质的两组齿片，两组齿片的相对转速与主动轮和从动轮之间的相对转速有关。在良好的路面上行车时，前后轮（一对主动、一对从动）之间的相对转速相近、耦合器中两组齿片的相对运动小，对填充的胀塑性材料的剪切速率就小，剪切速率小则粘性低，最后耦合器传输的能量就比较少，两个从动轮就不用使什么劲。当路面环境差时，前后轮的转速差增大（比如某轮打滑了），齿片疯狂的剪切胀塑性材料，粘性急剧增大，从主动轮往从动轮传输的能量就增加了，然后四个轮子决定一起用力。下次看到斯巴鲁翼豹什么的，如果买不起，至少可以和MM讲一下，这个车子的中央差速器是用黏性耦合的和那个淀粉果壳音响什么的其实有关系。%>_胀塑性材料还被用在防弹衣上，一方面是利用液体的性质迅速分解动能，一方面用胀塑性材料固执的特性来给子弹减速。不过这类防弹衣基本只能防弹，万一遇到缓慢而沉重的击打，比如南瓜大锤老迈却矢志不渝的抡到身上，也不能提供什么额外的防护，基本还是和裸体挨揍一样的效果，因为你的身体也和水一样嘛，你再套个水袋……好了，讲了这么多，你的淀粉小人是不是已经有了意识，正在复制自己了？快去看看吧~
, b; t* e2 W; C/ d" p编辑:Greeny果壳DIY站QQ群: 1326479234 T' a& S' m/ T; v* t9 D( a4 H
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发表于 2015-10-7 22:48
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