2013年06月21日 08:45
來源:東方今報
王亞平的倒影出現在水球中。新華社發（視頻截圖）
6月20日上午，神舟十號航天員聶海勝、張曉光、王亞平在遠離地面300多千米的天宮一號為全國青少年帶來神奇的太空一課。
飄浮亮相
10時11分，神舟十號航天員的身影清晰出現在央視直播畫面上。
王亞平魚兒一般向艙內攝像機游來，她是本次授課的主講。指令長聶海勝則當起了“助教”，負責配合“主講”管理教具，維護課堂秩序。航天員張曉光是這次授課任務的攝像師，在失重環境下不易保持自身平衡，他先用束縛帶把自己固定在艙壁上，再用手持攝像機保持長時間穩定拍攝。
為了更好展示太空失重狀態，指令長聶海勝盤起腿，玩起了“懸空打坐”。王亞平用手指輕輕一推，聶海勝搖搖晃晃向遠處飄去。
掌聲和歡笑聲在人大附中的地面課堂響起。
太空稱重
航天員的表演給同學們帶來了疑問：在地面上，人們一般用天平、臺秤、托盤秤、桿秤、彈簧秤測量物體的質量。那么，失重環境下，太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了，該怎么辦呢？
“質量測量儀”派上了用場，這是從天宮一號艙壁上打開的一個支架形狀裝置。聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復原位。測量結果表明，聶海勝的質量是74千克。
王亞平解釋說，天宮中的質量測量儀，應用的是牛頓第二運動定律：物體受到的力等于它的質量×加速度。實驗中設計了一個彈簧能夠產生一個恒定的力，還設計了一個系統測出加速度，然后根據牛頓第二定律就可以算出身體的質量了。
【原理解讀】清華大學航天學院副教授王兆魁：這個實驗生動地說明了牛頓第二定律的基本原理——“物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質量成反比。”這是一個在一切慣性空間內普遍適用的基本物理定律，不因物體的引力環境、運動速度而改變，因此在太空和地面都是成立的。
神奇單擺
T形支架上，用細繩拴著一顆明黃色的小鋼球。王亞平把小球輕輕拉升到一定位置放手，小球并沒有出現地面上常見的往復擺動，而是停在了半空中。王亞平用手指沿切線方向輕推小球，奇妙的現象出現了：小球開始繞著T形支架的軸心做圓周運動——而在地面對比試驗中，需要施加足夠的力，給小球一個較大的初速度，才能使它繞軸旋轉。
【原理解讀】北京航天中學物理老師張俊松：地球上的單擺在擺到最高時需要克服地球重力，因此施加一個很大的力量，轉化成動能，則能夠實現單擺轉一圈。而在太空中，因為沒有重力，所以施加一個很小的初始力量，就可以實現單擺做圓周運動。當然，這樣的圓周運動會停下來，因為繩子和球之間也存在摩擦力。
旋轉陀螺
地面上常見的玩具陀螺，在太空中成了好教具。王亞平取出一個紅黃相間的陀螺懸在空中，用手輕推陀螺頂部，陀螺翻滾著向前移動。緊接著，她拿出一個相同的陀螺，先旋轉起來再懸浮在半空中，這一次用手輕輕一推，旋轉的陀螺則不再翻滾，而是搖晃著向前奔去。
王亞平介紹說，高速旋轉陀螺的定軸特性在航天領域用途廣泛。在天宮一號目標飛行器上，就裝有各式各樣的陀螺定向儀，正是有了它們，才能精準地測量航天器的飛行姿態。
魔幻水球
王亞平拿起一個航天員飲用水袋，打開止水夾，水并沒有傾瀉而出。輕擠水袋，在飲水管端口形成了一顆晶瑩剔透的水珠，略微抖動水袋，水珠便懸浮在半空中。
王亞平笑著說：“如果詩仙李白在天宮里生活，大概就寫不出‘飛流直下三千尺’的名句了，因為，失重環境下水不可能飛流直下。”
接下來，王亞平擠出幾個水滴，沾到金屬圈中，“這是我們喝的普通水，那么我能用它做出什么來呢？大家睜大眼睛注意看哦。首先把水袋打開，把金屬圈慢慢地放到水袋里，輕輕地拉出來。同學們，見證奇跡的時刻就要到了。”
王亞平試著把一個塑料中國結貼到水膜的表面，看它能不能承受住。“好，現在把中國結輕輕地貼到水膜的表面。哎，貼上了！現在中國結已經被貼附到了水膜的表面，看來這個水膜還是足夠結實的。”
王亞平說：“你們看，這個水球像不像是一個透鏡，透過它，你們還可以看到我的倒影呢。”
王亞平介紹，在地面上有重力的影響，水膜一出水就容易破裂，而在太空中，由于處于失重狀態，表面張力會大顯神威，所以就能輕松地形成水膜。
綜合新華社、法制晚報
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