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          [趣味物理]“爬山虎”爬墻的物理趣談

          來源:網絡資源 2009-08-28 14:51:54

          [標簽:物理]

            [趣味物理]“爬山虎”爬墻的物理趣談

            1問題的提出

            爬山虎是一種莖干細長,攀附生長的藤木植物,每當春暖花開之際,爬山虎的枝條開始返青。不幾天,茂密的莖葉爬滿墻頭,一眼望去,真是美極了!

            爬山虎為什么能爬墻而不掉下來呢?帶著這個問題,我對爬山虎進行了仔細觀察,并作了拉力的測定和吸附作用的實驗。

            2實驗方法

            用統計分析法和均值法。

            3觀察、實驗

            觀察中發現,在爬山虎的葉腋中能伸出五根枝狀的細絲,每根細絲都像蝸牛的觸角,當這些細絲觸附著墻的時候,每根細絲的頂端變成了一個個小圓片,能牢牢地粘附在墻上,那么一株爬山虎有多少這樣的“觸角”呢?我在爬山虎莖干的四個不同部位,各量出一米長的莖干,測算了“觸角”的數量。四次測量的結果是:

            次數

            第一次

            第二次

            第三次

            第四次

            平均值

            觸角數目

            25個

            22個

            23個

            27個

            24.3個

            上面的數據告訴我們,平均每一米長的爬山虎莖干就有近25個吸附在墻上的“觸角”,爬山虎就是靠這眾多的“觸角”把茂密的枝葉牢牢地攀附在高墻上的。

            爬山虎這么多的“觸角”,究竟能承受多大的拉力呢?請看下面的拉力測定:方法是任意確定四個測點,每個測點用絲線拴好一只“觸角”,再用刀片將它與莖部切割開,用彈簧秤勾住線環,慢慢地均衡地向外拉。四個點測定的結果是:

            次數

            第一處

            第二處

            第三處

            第四處

            平均值

            承受拉力

            1.3N

            1.4N

            1.2N

            1.1N

            1.25N

            從上述的測定可知,每個“觸角”平均承受的拉力高達1.25N,如果用水泥做成直徑為2毫米(比“觸角”的小圓片大4倍)的小圓片粘貼在水泥墻上,它的附著力居然還不到1.2N呢!再根據每一米莖干有24.3個“觸角”計算,可推算出每米爬山虎莖干能承受的拉力在30N左右。

            4實驗分析

            為什么爬山虎能承受如此強的拉力呢?我又查閱了許多有關爬山虎的資料,隨后了解到:原來爬山虎分泌出一種偏酸性的粘液,它是靠化學的力量與石灰結合,相互粘合在墻上的。

            爬山虎分泌出的偏酸性粘液,能與石灰結合,能不能與其他的物質相粘合呢?

            于是我找來了塊紅、綠、黃三色的塑料薄板,貼在將要攀附墻壁的嫩“觸角”上,看看它們是否與塑料板相互粘合,連續觀察了三天,有趣地發現“觸角”似乎不愿意與塑料板粘合,總是力圖繞過塑料板粘在水泥墻上,到底爬山虎是靠什么“認識”水泥墻和塑料板,還不清楚,我一定要努力學習,繼續研究,立志揭開這個奧秘。

           

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