怎样可以做到真的“水上漂”?

哈哈,「轻功水上漂」是武侠片里才有的场景,怎知,在马来西亚一个商场,一群人在一个奇怪的泳池上面奔跑,又蹦又跳,这是「神功再世」了吗?

其实,这泳池里的液体,并不是一般的水,而是一种介于固体和液体之间的物质——非牛顿流体。它是一种剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体,用人话来说就是,这种物质 「吃软不吃硬」。当施加足够的外部压力时,它会表现出固体特性。人在这泳池上面,不仅可以奔跑、跳舞、翻跟头,抱着女朋友走也毫无压力。你还可以在这上面骑车,甚至来一场小型足球比赛。当然,可不能停留太长时间,否则,失去了压力,它就会变得像液体一样柔软,人会深陷其中,无法自拔。

这个泳池里的非牛顿流体很好制作,就是水和玉米淀粉按照一定比例混合而成。美国Lamar大学的学生们也做了一个这样的泳池,还加入了颜料,吸引了众多学生来这神奇的泳池上一显身手。据了解,踩在这非牛顿流体上,感觉像是在水上,但摔下来也会有点痛。不过,沉下去的时候,其实很好玩,一身粘稠,想挣扎着爬出来可不容易啊。

非牛顿流体在其他很多方面都有应用。比如,用它制作的减速带,慢速才可以通过,快速则会被拦下。而且,连子弹都没法把它射穿,如果拿它来制作防弹衣,那效果肯定也是杠杠的吧。怎么样,这么有趣的非牛顿流体,你想玩玩吗?

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想要学会裘千仞的绝学——铁掌水上漂,还是需要下一番苦功夫的。人在水面上不沉下去,主要看的是水面对人体的支撑力。我就从力学的角度,来探讨一下普通人如何作到“水上漂”。

1、水面上人的受力分析

静止状态下,水面上人体的受力应该说是非常简单的,如下图。有重力G,和水面支撑力F。这里面,重力G是不可能改变的。所以,想要变成水上漂,就得想办法提高F。

2、浮力的影响因素

通过受力分析,关键因素就是这个F,也就是浮力。对于学过初高中物理的同学,浮力问题应该不算问题。浮力计算式如下,它与水的密度,重力加速度,和水深有关。对于铁掌水上漂,可以控制的参数只有水深h了。

想要获得足够的浮力,必须有足够的水深。按照这个逻辑,人体是永远也不会“水上漂”的。因为重力太大,必须有足够的深度,才可以。

3、“水上漂”的力学原理

上面的受力分析,针对的是静止状态。假如人体动起来,是否可以获得额外的“力”呢?从打水漂的游戏中,我们可以获得灵感。当物体快速地从水面掠过时,物体并不会深入水下,为何会这样呢?难道浮力公式对运动的物体就不起作用了吗?

实际上,浮力依然对运动物体起作用。但是,这时候浮力并不是主要的向上的力的来源,而是存在另一个额外的向上的力,这个力就是水面作为一个整体的支撑力。

为什么对于快速运动的物体来讲,水面的支撑力就显得如此巨大了呢?要深究起来,内部的力学机理还是很复杂的。简单来说,快速运动的物体与水体相互作用,水体来不及响应发生位移变形,从而直观表现上水变得更加“硬”了。速度越快,水体就越硬。于式,就有足够的支撑力来支撑物体了。

4、普通人如何水上漂

知道了”水上漂“的原理,普通人不借助外物是不可能实现的。人走的再快,跟机器比依旧是个小速度。即使人运动的速度能够达到打水漂的速度,人体依然无法漂起来,因为人体太重了,需要的速度要远大于石子的打水漂速度。想要实现水上漂,主要靠下面两种工具:

1)发动机,提供足够的前进速度,从而让水体变得更加”硬“,来不及响应。

2)特制鞋,船型的鞋可以很好地增大一些浮力,特别是接触水面的时候,不至于一头扎进水里出不来。

5、总结

普通人永远无法作到”水上漂“,因为人体机能的限制,不可能实现更快的移动速度。所以只能借助其他工具,来实现水上漂了。就像裘千仞的哥哥一样,在水底下打好桩,站上去后,看起来就是水上漂了。

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