孩子离不开玩具，
，好的玩具，
，不但可以让孩子开心，
，还能引起孩子对天下的好奇和思索，
，而这些品质，
，对孩子日后的生长大有裨益。。。。。。并且，
，别看儿童玩具相对较量简朴，
，许多玩具用到的原理着实可以一直用到太空中去！

今天，
，又到了儿童节，
，就让咱们盘货一下，
，看看这些各人耳熟能详的小玩具背后的原理吧。。。。。。

铁皮田鸡/回力车/八音盒

我们小时间都玩过发条铁皮田鸡……什么？？你没玩过？？那一定是你履历了铁皮田鸡已经由时而某宝尚未兴起的代沟期，
，现在快去走走某宝，
，还能找回丧失的童年。。。。。。除了小田鸡，
，回力车、八音盒也都要用到发条。。。。。。

上发条的时间，
，我们手上的动能转达给发条，
，以弹性势能的方法存储在发条里。。。。。。当松开手时，
，发条就徐徐舒展，
，把弹性势能重新转化为动能，
，让铁皮田鸡呱呱叫着往前跳，
，让回力车冲向终点线，
，让八音盒的滚筒拨动琴弦，
，奏响美妙的音乐。。。。。。

在大人的天下里，
，弹性势能与动能的转换还能用来做其他事情。。。。。。好比从远古时代起，
，天下各地的人们就发明了弓箭，
，使用弹性势能来捕猎接触。。。。。。现在，
，人们把发条放到机械内外，
，让它驱动指针转动，
，或是放进卷尺或吸尘器，
，让它帮着快速收起卷尺或线缆。。。。。。老式的沙发内里装的是弹簧，
，汽车和许多大型细密装备使用弹簧或者液压装置来吸收运动能量，
，抵达减震的效果。。。。。。而弹簧秤是中学物理课必备的实验装备，
，甚至在菜市场上，
，也经常见到手拿弹簧秤的老先生老太太们。。。。。。

那这和太空又有什么关系呢？？咱们虽然不可能用弓箭或者弹弓子把航天器直接崩上太空，
，这个原理在太空中的用途之一，
，是帮航天员称体重。。。。。。

你可能会说：差池。。。。。？？空间站是微重力情形，
，弹簧秤也没法称。。。。。？？这时就要牛顿第二定律来资助了：航天员把自己牢靠在已拉伸弹簧的一端，
，当弹簧恢回复位时，
，同时丈量航天员的回弹加速率，
，就能求出航天员的体重。。。。。。

陀螺/空竹

陀螺这个玩具，
，天下各地的叫法不太一样，
，有的地方叫“冰尜(ga)”，
，有的叫“打老牛”“懒懒婆”“geluo”“dielou”(都不知道详细的字是啥)，
，笔者印象较深的名字是“抽汉奸”，
，一鞭又一鞭，
，打得汉奸转圈圈。。。。。。

陀螺的个头经常较量小，
，大个子弓着身子玩一会儿，
，腰就直不起来了。。。。。。大孩子和老儿童们适合玩抖空竹，
，两根棍一条绳，
，就能抖出许多名堂。。。。。。笔者曾听过一位高人说：“你给我一个锅盖，
，我也能给你抖起来。。。。。。”

岂论陀螺照旧空竹，
，配合的特点是转得稳。。。。。。为什么它们能转稳？？背后的原理是角动量守恒。。。。。。角动量是权衡物体旋转的一个物理量，
，它的偏向和巨细不会容易改变。。。。。。玩过指尖陀螺的小同伴们都知道，
，陀螺转起来之后，
，给它改个偏向，
，就能感受到它强烈的“挣扎对抗”。。。。。。

使用角动量守恒的纪律，
，人们在枪炮的管壁上刻出膛线(也叫来复线)，
，使子弹绕着轴线旋转起来，
，这样它飞往目的时，
，就一直弹头朝前，
，不会在空中翻腾，
，这样可以飞得只管远。。。。。。

抖过单轮空竹(包括上面老先生说的锅盖)的玩家还知道，
，单轮空竹落到绳上之后，
，会一边自转，
，一边围着玩家转。。。。。。这个征象叫“进动”，
，是守恒的角动量被地球重力“扭转”后“倾倒”的效果，
，只是它的“倾倒”是朝着侧向进动，
，而不是直挺挺地一头扎到地上去。。。。。。

感知这个“进动”，
，装有陀螺的装备就可以知道自己的运动偏向爆发了扭转。。。。。。这种装备叫做“陀螺仪”，
，是飞机、卫星、太空望远镜、空间站上必备的主要姿态控制装置。。。。。。

另外顺便说一句，
，抛开那些高峻上的细密仪器不谈，
，人家陀螺本螺自己就上过太空……

竹蜻蜓/水火箭

竹蜻蜓是中国古板的儿童玩具，
，它的制作也很简朴，
，一个竹片两头各自削成迎风斜面，
，中心插根小木棍，
，两手一搓就能飞上天。。。。。。

支持竹蜻蜓的物理原理，
，是牛顿第三定律。。。。。。当竹蜻蜓转动起来时，
，叶片的斜面推动空气向下运动，
，凭证牛顿第三定律，
，作用力必有反作用力，
，巨细相等偏向相反，
，作用在统一直线上，
，于是空气推动竹蜻蜓向上飞。。。。。。

来到大人天下里，
，竹蜻蜓就成了飞机，
，包括直升机和牢靠翼飞机。。。。。。背后的最终支持原理，
，都是要把空气更有用地推向/丢向下方，
，从而对机翼/旋翼爆发强盛的抬升力。。。。。。

同样是牛顿第三定律，
，还作育了另一个高级玩具，
，就是水火箭，
，很多多少小同伴上物理课时都亲手制作过。。。。。。往密闭的可乐瓶体里打气，
，蓦然推开喷口时，
，压缩空气推动瓶里的水向下喷出，
，在反作用力的推动下，
，水火箭就青云直上了(水火箭也有一定危险性，
，各人万万注重清静)。。。。。。

水火箭和正经的航天火箭原理上已经相差未几，
，只是推进剂差别罢了。。。。。。而在其他方面，
，就连“推进剂自己也是肩负，
，需要仔细盘算”，
，都是一样的。。。。。。

胰子泡

我们小时间玩吹泡泡的时间，
，一建都对泡泡上的颜色痴迷过。。。。。。它是怎么形成的？？是胰子水的颜色吗？？为什么颜色一消逝，
，泡泡很快就会破碎呢？？

藏在胰子泡颜色背后的神秘，
，是光的波动性子。。。。。。我们虽然通常说太阳光是白光，
，但现实上并不保存“白光”，
，阳光是由许多种颜色(频率)的光组成，
，差别颜色的光有差别的波长。。。。。。当统一束光波划分从胰子泡的内外两壁反射的时间，
，就会爆发两束光波，
，若是这两束光波正好是波峰叠波峰，
，波谷叠波谷，
，颜色就会增强，
，若是正好是波峰对波谷，
，波谷对波峰，
，颜色就会抵消。。。。。。这样一来，
，哪种颜色会增强，
，哪种颜色会抵消，
，是由泡泡的水膜厚度与壹定发视察角度决议的。。。。。。这种征象叫做“干预”，
，爆发的条纹叫做干预条纹。。。。。。

在重力的作用下，
，胰子泡的水会逐步顺着周边往下游。。。。。。当泡泡的水膜足够薄的时间，
，它的内外两壁对任何颜色都无法造成显著的干预效应。。。。。。以是，
，看到胰子泡褪色的时间，
，我们就知道它离瓦解不远了。。。。。。

使用干预效应，
，科学家造出了许多科学视察装备，
，其中许多是为了资助我们探索宇宙的神秘。。。。。。有些装备在物理生长史上“战功赫赫”，
，例如迈克尔逊-莫雷干预实验，
，直接否掉了以太——之前设想的光的传输介质。。。。。。有些装备大而无形，
，我们身处其间，
，都感受不到它的保存。。。。。。例如著名的事务视界望远镜，
，由散落在天下各处的若干座射电望远镜组成，
，它使用“甚长基线干预”手艺，
，拍摄到了两座特大黑洞的影像。。。。。。

噗噗船

在《悬崖上的金鱼公主》影戏里，
，我们看到一个有趣的玩具船，
，宗介和波妞乘坐的“噗噗船”。。。。。。点着一支蜡烛(被魔力放大了)，
，放在小锅炉下面，
，小船就噗噗噗地前进了。。。。。。

在现实天下里，
，这样的船是真能造出来的！把易拉罐的铝箔剪贴成一个小扁包，
，插入两根吸管(两根是为了在后续办法里注水利便)，
，用滴胶封好铝包和吸管连系部位的误差，
，从吸管注入一些水，
，准备一艘插有一节蜡烛的小纸船，
，把铝包架到蜡烛火苗上方，
，把吸管置于水中，
，就能看到小船噗噗前行了！

驱动噗噗船的发念头，
，在热机原理里称为“斯特林引擎”，
，它通过让密闭空间里的气体/液体一直在热区和冷区之间振荡流动，
，推动引擎做功。。。。。。斯特林引擎是一种外燃机，
，是从外部加热的，
，比起我们更熟悉的内燃机来(好比汽车发念头就是在气缸里烧汽油的内燃机)，
，它的最大特色就是不限热源，
，岂论你是摩擦生热也好，
，烧柴也好，
，用电也好，
，太阳能也好，
，核反应也好，
，只要能产热，
，都能充当热区的热源。。。。。。这样的话，
，在太空中都可以用斯特林引擎了！

虽然，
，在太空中使用斯特林引擎的话，
，尚有一些细节难关需要战胜，
，例如润滑油问题。。。。。。这里说一个低调的好新闻，
，神舟十五号完成的在轨试验中，
，有一项就是“空间高效自由活塞斯特林热电转换试验”，
，它在未来载人月球及深空探测使命中，
，具有辽阔的应用远景。。。。。。

最后，
，也要跟小同伴们强调一下，
，虽然咱们这篇文章是凭证“玩具-理论-上太空”的顺序来组织，
，但并不料味着用来造各人伙的理论都是从玩具里悟出来的，
，相反，
，很多多少时间，
，是人们先把火箭送上了太空，
，然后童心未泯的工程师们就最先琢磨，
，使用这个原理能做个什么工具玩玩呢……

策划制作

作者丨曲炯 通讯手艺工程师

审核丨刘勇 中国科学院国家空间科学中心研究员

策划丨丁崝

责编丨丁崝 王梦如

作者：曲炯

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