间隔8年,回顾中国航天员两次“太空授课”的实验和知识点( 二 )


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转身 , 这个在地面上难度系数为零的普通动作 , 在太空中却隐藏着物理知识 。
在太空中要实现转身 , 一侧手臂需要画圈 。身体旋转时 , 手臂收回旋转速度会变快 。这个转身实验的核心是角动量 。角动量是描述物体转动的物理量 。这个试验所展现的是在微重力的环境中 , 航天员在不接触空间站的情况下 , 类似于理想状态下验证“没有外力矩 , 物体会处于角动量守恒” 。航天员上半身向左转动时 , 按照角动量守衡的原则 , 下半身就会向右转 。
当航天员伸展身体的时候 , 因为质量分布得离旋转轴比较远 , 转动惯性比较大 , 所以角速度就减慢 , 通俗地说就是转得慢了 。而当把四肢收回时 , 转动惯性小 , 角速度就会增加 , 直观感受就是转动速度变快了 。
浮力消失实验 知识点:浮力与重力伴生

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在太空中 , 乒乓球放进水里不会浮在水面上 , 而是停留在水中 。这是因为浮力是随重力产生的 , 在太空失重环境下 , 液体内部压强处处相等 , 不再有上下表面压强差 , 浮力几乎消失 。
这项实验所展现的是浮力和重力伴生的现象 。浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压强差 。当重力消失时 , 液体内部压强相同 , 浮力也就消失了 。不过地球表面难以让浮力消失 , 这个试验很难直观地展示出来 。在空间站的微重力条件下 , 浮力和重力之间的伴生关系就可以非常清楚地显现 。
水球光学实验 知识点:凸透镜成像原理

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水球中可以看到倒立的像 , 是凸透镜成像原理 。水球中注入一个气泡 , 可以看到一正一反两个像 。
这个实验同时展示了三个物理原理 。一是 , 在失重环境下 , 水滴会在表面张力的作用下收缩成一个接近完美球体的水球 , 而在地面上 , 因为受重力影响 , 水滴呈现为水滴形 , 几乎不可能获得一个完美的水球 。二是 , 水球可以被看成是一个凸透镜 , 如果你站在这个凸透镜的两倍焦距以外 , 就看到的就是一个倒立的实像 。三是 , 在水球中打入一个气泡 , 因为太空中浮力消失 , 这个气泡不会飘出来 , 它就老老实实的待在里边 。
泡腾片实验知识点:微重力环境

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航天员所进行的泡腾片实验 , 是本次太空授课中的一项趣味性实验 。泡腾片放入水中产生大量的气泡 , 气泡不会从水球中冒出 。实验中的水球像一个蓝色地球 。
这是因为空间站处于微重力环境 , 通过实验大家就能知道微重力环境下 , 许多物理现象和地面环境是有所不同的 。
太空科普教育将作为空间站的重要职能之一
随着中国空间站长期在轨运行 , 中国首个太空科普教育品牌“天宫课堂”将系列化推出 , 将由中国航天员担任“太空教师” , 采取天地协同互动方式开展 。未来中国系列化开展太空科普教育活动 。
国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光表示 , 未来教学内容范围更广泛 , 不仅限于微重力条件下的物理化学现象 , 也可以介绍太空科学研究和工程研究 。其次 , 将开展更多有深度、有影响力的活动 , 中国已经有学生制作的立方星 , 随着航天发射任务搭载进入太空 , 未来也可以有学生设计的空间科学实验进入太空 。