清华师生成功实验“手机吊冰箱” 网友质疑借外力

2010-11-24 10:18 来源: 新京报
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一名学生控制马达持续震动,直到将冰箱吊起,同时另一名学生撤出冰箱下面的地秤。

  “手机吊冰箱”遭网友质疑

  用手机吊起冰箱总共分几步?清华大学的两名学生给出了答案。

  近日,一个名为《清华怪才实现手机吊冰箱 国人版“生活大爆炸”》的视频短片红遍网络,画面中两名学生在一部小小手机中寻找动力之源,通过减速装置让动力功率放大10万倍,成功吊起重达60公斤的家用冰箱。这让众多网友想到了美剧《生活大爆炸》,赞叹,“中国也有科学怪才”;但也有网友质疑实验可能借助外力,是山寨版《生活大爆炸》。

  小手机吊起大冰箱

  近日,“手机吊冰箱”的视频短片在网上蹿红,点击量累计飙升至百万次。

  短片中,两名学生首先在一部普通手机中寻找动力源,再在手机里安装第三方智能程序(application program),以支持动力源连续工作,然后通过装配减速器、定滑轮等相关配件的步骤,为实验做好准备。

  实验进行阶段,在动力源的带动下,实验配件共同做功,承载冰箱的地秤重量标数逐渐减小,直至归零,冰箱被缓缓吊起。

  视频仅有2分15秒,但在网上引起了热烈讨论,很多网友对此表示惊奇和赞叹,但也有网友认为“不可能”。

  实验所花费用500元

  11月23日,该实验原创者、清华大学航天航空学院高云峰教授介绍,从最初设计到实验成功用了两周的时间,所花的费用不到500元,其中二三百元用于买二手冰箱,地秤也是借来的,实验进行也在一个半小时内完成。高教授认为,实验成功并不出乎意料,“始终都是在科学理论及技术支持下完成的。”

  对于实验目的,高教授说,他喜欢用创新的方式教学,帮学生摆脱枯燥的理论,感受到科学的乐趣。他希望这个短片能给网友带去启发,让大家知道运用知识可以挑战现实难题,使用简单的工具和材料,可以完成看似不可能完成的任务。

  此前只吊起20公斤水

  参与实验的学生梁斌说,实验的最初,自己还比较平静,但随着时间的推移,看着地秤上的读数逐渐变小,他开始有些紧张,实验成功后非常兴奋。

  梁斌说,设计实验时曾有三种方案,但在保留“偏心转子”的情况下制作配件,对于制作精度有严格要求,效果均不理想。最终,他们选择了视频中的方案。而在“手机吊冰箱”实验开始前,几人从未真正尝试吊起重约60公斤的冰箱,只成功吊起过一桶约20公斤重的桶装水。

   步骤

  1 寻找手机中的牵引力  

  实验开始时先拆开手机,找到内置的震动马达,作为动力输出部件,马达的边长大约4毫米,将马达上的偏心转子去掉。实验时用买来的连接件将这个马达和一个底座固定。实验时,由于马达持续高速做功,为了避免产生的热量烧坏部件,还要不时地添加温度大概在零下72℃的固体干冰,给马达降温。

  2 用APP让马达持续震动

  梁斌介绍,随后在手机内部安置一个第三方智能应用程序(APP),点击显示在手机屏幕上的图标控制马达,使它能够持续震动。梁斌说,APP能控制电路一直处于连通状态,为了测验马达的牵引力,在装入APP后,尝试吊起一根1克重的吸管,检验马达能否持续运动。

  3 超级减速器增加摩擦力

  将一个1000倍的减速器用连接件与安装了齿轮的马达相连,再用一根轴将一个100倍的减速器和1000倍的减速器相连,以达到将手机马达的扭矩放大10万倍的效果。在马达转速降低10万倍的同时,增大摩擦力。梁斌说,根据“功率=摩擦力×速度”的公式,当输出功率固定时,速度减慢可使摩擦力增大。最终便可实现手机马达吊起冰箱的效果。这个原理相当于在汽车爬坡时,挂低挡降低齿轮转速,以增大动力。

  4 安装定滑轮吊冰箱

  制作一个用于绕钢丝线的轴,轴的一侧与100倍的减速器固定,另一侧与底座固定。在实验室屋顶固定一个定滑轮,通过定滑轮将钢丝线与放在地秤上的冰箱相连。

  电机开始运转后,将带动全部设备开始工作,钢丝绳缓慢地将冰箱吊起。1.5小时左右以后,地秤上的重量读数为零,将地秤搬走后,冰箱悬空,成功被吊起。

   质疑

  1 实验成功应借用外力?

  有网友提出质疑,认为手机这么小,怎么能吊起冰箱?并怀疑吊起冰箱的力,不完全是手机马达提供的支持。

  回应:高云峰教授表示,该实验的原理非常简单,是大家在中学时曾学过的原理P=FV(功率=摩擦力×速度),但将这个算式应用于实际生活,则需要基于理论基础之上的想象力,并将这个想象力运用于实际,因而很多人觉得这个实验不可能。

  高教授说,实验的成功恰恰展示了科学的力量,而使用手机当实验主角的原因,是手机相对于冰箱来说,大小差异悬殊,用手机吊起冰箱的实验,让人感到惊讶的同时,可在心中留下深刻的印象。

  2 该实验是山寨版《生活大爆炸》?  

  有网友称,美剧《生活大爆炸》风靡于网络,实验应该是借鉴了剧中创作的灵感,或者类似奇思妙想才完成的。

  回应:高教授说,他从未看过《生活大爆炸》这部电视剧,而梁斌也表示仅看过一点点,在这部电视剧中丝毫没有透露“手机吊冰箱”的实验和理论,这个实验是完全原创的,尽管实验环境、使用配件相对简单,但该实验的确是师生在科学理论的指导下,共同设计完成的,毫无参照。

   同理小贴士

  小力量大作用

  冬天窗子附近有风,可是窗子的确关得很严。这是为什么呢?

  只要室内外温度不一样,室内就会有微弱的空气流动。例如,冬天房屋朝南的一面有太阳照射温度高些,朝北的一面温度低些,这样室内空气就自然流动起来了。如果不想有这种飕飕的凉风,在北面窗子那里挂个窗帘,利用布料比空气的传热性差,就可以减缓空气的对流。

  同理,有人巧妙地利用了这种空气的微弱流动,让自己能生活在酷热的环境中。阿拉伯人总是穿着宽大的长袍,是因为在阿拉伯地区高温而干燥,如果穿短衣,一是出汗多人受不了,二是日光照射太强。穿上宽大的服装,既抵挡了阳光,又使长袍内的空气有对流的空间,就好像房屋内空气的对流一样,这样身体在长袍里并不闷热。

  运用到实际生活中,在地球表面,由于太阳光的照射,热空气上升,周围的冷空气就会补充过来,这样就形成了风。人们可以利用风让帆船在海上航行、或进行风力发电。