对象│材料

　　面向对象：小学高年级和初中低年级

　　所需材料：

　　●一个大玻璃广口瓶；

　　●一个可以放进广口瓶口的小塑料容器——小塑料杯就很适合此项实验；

　　●一个大头针或图钉；

　　●自来水；

　　●盐；

　　●食用色素；

　　●一把勺子或串肉扦，用来将盐和食用色素搅拌在一起。

你需要的实验材料

　　活动步骤

　　（1）将广口瓶中灌满自来水，然后将瓶子放在桌子上静置10分钟，直到瓶中的水完全静止。

　　（2）用大头针或图钉在塑料容器底戳3个分布均匀的洞。

在塑料杯底戳几个分布均匀的洞

　　（3）在塑料容器中倒入约1cm厚的盐。

　　（4）向盐中加入约10滴食用色素，然后搅拌至颜色均匀。

　　（5）将塑料容器放入广口瓶中，使塑料容器底接触到瓶中的水。要确保在水和塑料容器底之间没有空气气泡。

塑料杯放在广口瓶瓶口

　　（6）仔细观察盐和食用色素从塑料容器底的小孔中慢慢滴下进入水中（就像水母的触须一样慢慢伸展）。可能要用1分钟左右的时间才能开始这个过程。你能看到盐水形成的线吗？看到有小小的色环围绕在盐水线的周围吗？

观察盐水从塑料杯中一滴滴落下形成一条线

你能指出色环在哪里吗？

　　活动概述

　　你在实验中观察到的是运动中的流体。流体动力学是研究运动液体的科学。液体就是一种可以流动的物体，它可以根据所处容器的形状而改变自身的形状。例如水、洗发香波和火山熔岩都是液体。甚至气体也是一种液体，虽然我们不能总是看到气体四处流动。此项实验中滴落下的盐水比广口瓶中的自来水密度要高一些。密度高意味着某种物体中有更多的物质存在；在我们的实验中就是盐溶解于水中。当一种高密度的液体滴落入一种低密度的液体中时，就会发生有趣的现象。

　　移动中的液体可以运动得很流畅，这种现象被称为层流或片流。流体也可能运动运动得不流畅，并混合在一起，这种现象则被称为湍流或紊流。当一种流体是湍流时，移动液体间的摩擦力就会产生不稳定的湍流模式。在此项实验中你就可以观察到一些湍流，这是在一种被称为瑞利泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylorinstability）的情况下产生的，也就是当两种不同密度的流体接触时会产生的情形。

　　这种类型的湍流可以形成涡环，你可以在滴落的盐水形成的水线周围看到这些小小的环状圈。当水在滴落时，向下运动的水就会在身后留下一小部分低压力的空间，这样就形成了我们看到的这些环形圈。下落水滴上部和下部压力的差异使这些圆环不断旋转形成涡环。我们可以在很多情况下看到这种类型的湍流，例如太空中的星云或者火山群上方的蘑菇云。

　　活动应用

　　流体动力学在很多工业中都有广泛应用，例如航空业、制造业、矿业和食品加工业等。我们身体中的血液也是一种流体。澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）已经通过流体动力学的研究找到了一种在病理学实验中将血液与血样混合在一起的更简便更快捷的方法。当研究人员对我们的血液做病理检查时，他们需要将大量血液样品与某些化合物相混合，从而观察血液的一些反应情况。通常，这些样品是通过手工混合和摇动的，这就需要花费一定时间。而CSIRO的研究人员将一些微小的气泡放置在血液样本周围，然后利用声音的振动使其运动。这些运动的气泡可以使血液样本快速混合，节省大量时间，并且通过这种方法，研究人员可以使用较少的血液样本进行同样的病理实验。