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[趣味物理]“爬山虎”爬墻的物理趣談

來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2009-08-28 14:51:54

[標(biāo)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(xì)長,攀附生長的藤木植物,每當(dāng)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(jìn)行了仔細(xì)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(tǒng)計分析法和均值法。

  3觀察、實驗

  觀察中發(fā)現(xiàn),在爬山虎的葉腋中能伸出五根枝狀的細(xì)絲,每根細(xì)絲都像蝸牛的觸角,當(dāng)這些細(xì)絲觸附著墻的時候,每根細(xì)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(shù)量。四次測量的結(jié)果是:

  次數(shù)

  第一次

  第二次

  第三次

  第四次

  平均值

  觸角數(shù)目

  25個

  22個

  23個

  27個

  24.3個

  上面的數(shù)據(jù)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(huán),慢慢地均衡地向外拉。四個點測定的結(jié)果是:

  次數(shù)

  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(dá)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(jù)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(guān)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(xué)的力量與石灰結(jié)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(jié)合,能不能與其他的物質(zhì)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(xù)觀察了三天,有趣地發(fā)現(xiàn)“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(rèn)識”水泥墻和塑料板,還不清楚,我一定要努力學(xué)習(xí),繼續(xù)研究,立志揭開這個奧秘。

 

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