餐桌物理學—喜瑞爾效應

餐桌物理學—喜瑞爾效應

目的

利用生活常用的器皿及隨處可得的材料做簡易物理實驗。

 

實驗

 實驗裝置:喜瑞爾(Cheerios, 玉米片、多穀片)、牛奶、可樂、紅酒。

 

原理思考

 倒可樂、紅酒、牛奶到杯子裡時,觀察泡泡怎麼移動?早餐常吃的玉米片、加在牛奶裡,如果放置一段時間,會有什麼現象?

 

 

觀察杯中的可樂、牛奶、紅酒,會發現泡泡往杯子內壁移動、最後集中在邊緣。想一想為什麼?氣泡是沉體還是浮體?它受到那些作用力?這些作用力會把它帶到哪裡去?既然是浮體、顯然受到浮力作用,大小和方向應該是?其它的作用力呢?浮在液體表面,表面抗張(surface tension)的影響是?除此以外,液體和杯子接觸的地方,因為接觸而有什麼作用力? 綜合以上,浮力、表面抗張、附著力扮演了主要的角色,這三種作用力和乘的效果,使得氣泡最終平衡在杯子的邊緣。早餐的喜瑞爾玉米片也會有類似的結果喔!

 

討論

 1.如果液體的黏性增加,效果如何?

 2.另有一類似效應在此介紹:馬克杯裡裝半滿的水,丟一個軟木塞到水裡,再慢慢加水到杯中,加水的過程裡軟木塞會往杯子的邊邊靠;當水面快滿出來但還未溢出時,此時水面因為表面抗張呈現下凹的圓弧形,而軟木塞則會由邊邊移到液面中央。這個現象又是為什麼呢?看起來軟木塞似乎總是朝著液面「高」的地方靠攏,WHY?

 

參考資料

Vella, D., & Mahadevan, L. (2005). The “cheerios effect”. American journal of physics, 73(9), 817-825.
“Riddles in Your Teacup-Fun with Everyday Scientific Puzzles”, by Partha Ghose and Dipankar Home. Taylor & Francis Group, 1994

 

製作

朱慶琪

 

 撰稿 

朱慶琪