回旋镖是如何飞行和折回的？| No.94

小时候大家都玩过《冒险岛》这个游戏，主人公在某一关可以获得一个回旋镖的武器，这种武器发出去之后又飞回来，可以说是非常强大了。但是为什么回旋镖飞出去还能飞回来呢？

1 Q

石头会融化吗？

by 淡然

A

融化啊，还是熔化啊？

熔化，是一种从固态到液态的物质变化过程。一般的石头是会熔化的，为什么说是一般呢，因为还有大理石这种石头啊，主要成分是碳酸钙，加热后会分解为氧化钙和二氧化碳。而石头大多是混合物，各种物质的熔点不同，所以，可能就在温度达到1000℃时熔化一种成分，随着温度继续升高，其余成分相继熔化。所以这是一个黏糊糊的过程啊。

by Fi

2 Q

同样是由水分子构成的，为什么雪是白色的，而冰是透明的?

by yjfengHIT

A

一束光进入物体时，它会发生吸收、反射、散射等过程。而物质之所以有不同的颜色，是由于它对不同频率的光选择性吸收并将表现出来的颜色反射到我们的眼睛中。举个例子，绿植会呈现绿色是由于它不吸收绿色光（或者说吸收少）并将绿色反射回来。因此，冰是透明的在于它几乎不吸收可见光也不会把光反射回来，从而看起来就是透明的。但是同样是水分子构成的雪为什么是白色的呢？这是因为雪花是由各种随机取向的冰晶构成的，而各种冰晶之间就会存在晶界，光在这些界面上就会发生散射最终返回我们的眼睛中，因此看到的雪就是白色的。事实上，若是用力敲击一块透明的冰，也能看到白色的裂纹。

by dj

3 Q

什么是电流，什么是电子，什么是电荷，分子和电子什么关系，电子和电流什么关系，电荷和电子什么关系？

by 原质

A

电子是一种粒子；电荷是描述物体带电性质的一种属性，就像质量是物体的一个属性一样；电荷的移动形成电流；电子和原子核一起组成原子，原子和原子一起组成分子；电子带负电，用电荷来描述电子带电的性质；电子移动的同时也是电荷在移动，所以电子的移动可以形成电流，但是电流不都是电子移动形成的，其他的带电粒子的移动也可以形成电流。

by 螳吉呵呵

4 Q

为什么星星会闪烁？

by 帝江

A

这个问题似曾相识啊。要回答这个问题，你可以想想，为什么咱们在地球上看事物没有一闪一闪的呢，地球的环境和太空中有什么不一样呢？首先，天空中的星星大多是距离我们很远的恒星，夜晚时要想投射到地球上则必须穿过大气层。大气层密度不均匀，光在这里会发生折射，并且由于大气层不断流动，密度不断改变，光在大气里发生多次折射，我们肉眼看到的光就忽而向前，忽而向后，忽左忽右，一闪一闪亮晶晶了。

by Fi

5 Q

为什么用水打湿的纸张比干纸张透光性好？

by 心境

A

首先我们需要明确纸的成分，我们平时用的纸是经过复杂的程序造出来以后，主要由纤维素和填充料构成，有的纸会加一些钛白粉来让纸看起来更白一些。那为什么纸被打湿以后看起来更“透明”一些呢？当纸没有被打湿的时候纤维素跟填充料错综复杂的纵横交错在一起

因为纤维素的折射率约为1.466-1.485，跟空气折射率(非常接近1)相差较大，所以经过折射以后光线传播路径会发生较大改变，加上错综复杂的界面分布，光线就被折射到四面八方去了，所以人眼看起来是不透明的。但是当纸被水或油浸湿以后，因为水的折射率1.33或者油(1.4-1.5)跟纤维素比较接近，这样，纸就变成了比较均匀的结构，光线在纸-水界面上传播路径变化并不大，同时水(油)还把“高低不平”的表面填平了，使得整个纸变得像玻璃一样的结构，透光率就大大提升了。有的衬衫汗湿了以后透光原理与之类似。

by 望江楼

6 Q

回旋镖是如何飞行和折回的？

by 安于

A

说起回旋镖，从形状上来说，有没有觉得和飞机有异曲同工之妙，假如把飞机的机身去掉，只留下两个机翼，拼起来是不是就像一个回旋镖！

假如我把回旋镖看成一个简单的倾斜面，那么根据牛顿第三定律，所以当你推动它时，它会使空气向下偏转，从而使飞镖向上偏转。而飞机的话，与螺旋镖类似的推力来源于其发动机。

而我们知道空气速度的增加会导致静态压力的减小（流体系统中的伯努利定律），如图所示，回旋镖受力向图中左侧飞行，而此时为逆时针方向，当空气穿过回旋镖时， 空气需要在另一侧同时相遇，所以它的速度会加快。由于它在顶部(A)移动速度比在底部(B)移动得快，从而产生了一个力矩，这个力矩会改变回旋镖旋转的角动量的方向（也就是回旋方向的轴向），这一机制称为陀螺式的进动过程，直接导致了飞镖回归的现象。

by Aaron Chen

7 Q

鱼连蚯蚓都没见过，为啥以蚯蚓作饵料能钓到鱼呢？

by 杨浩

A

首先，我不是鱼，我也不知道鱼具体是怎么想的。不过，通过观察鱼的捕食习惯可以大概推测出鱼是怎么判断一个东西是不是可以吃的。鱼之所以要捕食一个物体并不是因为鱼已经知道这个物体可以吃而是它看起来貌似能吃，有可能是因为物体形状和食物形状相似，也有可能这块物体会动而让鱼误认为这是一个昆虫或者小鱼。到底能不能吃，只有在它尝到之后才知道，所以经常有鱼吞食石块或者树枝的情况，不过它会把不能吃的东西吐出来。当然，鱼也有判断失误的时候，比如海里有些鱼就会误食塑料袋等杂物造成死亡，在这里奉劝大家爱护环境，不要往水体中乱扔杂物。利用鱼类这种捕食特点，发展出一种不用真实鱼饵的钓鱼方法：飞蝇钓法。这种方法是在鱼钩上缀上絮状物，使用时把鱼钩在水面拖动，一些掠食性鱼类会认为这是猎物在游动而咬钩。显然，鱼在之前是不可能见过这种假饵的。所以，这也可以作为鱼在不是之前并不一定知道它要捕捉的是什么的一个例证。

by 螳吉呵呵

8 Q

自旋是什么？

By 3.141592653589793238462632795028

A

20世纪20年代，斯特恩和盖拉赫利用一系列实验证实了原子的磁矩在磁场中只能有几个分立的不连续的取值。在解释氢原子光谱的精细结构时，索末菲引入相对论修正，但是这个做法并不适用于碱金属。1925年乌伦贝克和哥德斯密脱为解释这些现象提出电子自旋假设：每一个电子都具有内禀角动量（自旋spin）S，它在空间任何方向上的投影只能取两个值；每个电子具有自旋磁矩μs= - e/meS,其中e是电子电荷，m是电子质量。之后大量的实验表明了电子自旋假设的正确性。虽然自旋假设行之有效，但毕竟是人为引入的假设。之后，狄拉克提出相对论性量子力学并发现方程中自然出现了一个新的自由度，它的表现和之前假设的自旋相同。所以，自旋也被看做是量子力学和狭义相对论结合时自然出现的新的自由度。

by 螳吉呵呵

本期答题团队：

物理所 Fi、dj、Aaron Chen、 螳吉呵呵、 望江楼

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编辑：X.B.Liu

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