据说第一次世界大战过程中,一位飞行员坐在飞机上,余光瞥到自己旁边有个小东西,他本以为是一只飞虫,于是用手一抓,竟然发现是一颗子弹。
这个故事我是在中学时代的课外读物上读到的,用来描述速度与相对速度的关系。
从物理学理论上说,在一定条件下,两个物体的移动速度相同,那么这两个移动物体的相对速度就为零(即可没有速度差)。
不过,在飞机上徒手抓子弹只是理论上可行。
(注:图文无关)今天咱们不探讨飞机和子弹,毕竟,用手抓子弹这种事科学家也只是假设而已。咱们今天抓纸币。
对!没看错,抓钱!而且也是徒手抓!
两个人配合,一人捏住纸币,一人张开两指。纸币下落后,张开两指的人试图夹住纸币。看起来很容易,可是绝大部分的人是抓不住的!这是为什么呢?今天的小实验《抓不住的钞票》揭晓其中科学原理。
实验目的
认识反射弧及反射活动
实验材料
不同面值的纸币若干
操作步骤
1. 捏住纸币,准备松手下落;
2. 另一个人在纸币下缘张开双指,准备夹住下落的纸币;
3. 松开纸币,观察纸币是否被抓住(可多次实验,并更换不同面值的纸币)。
现象及原理
通过上面的实验发现:两人配合,一人捏住纸币垂直落下,一人伸手去接住下落的纸币。不管是哪种面值的纸币,松手后,另一个人总是很难抓到下落的纸币。
这是为什么呢?
原来,人从眼睛看到钞票下落,再传到大脑皮层的视觉中枢,最后再由大脑将指令传递给手指产生动作,这个过程的反应时间大约需要0.2-0.4秒。而纸币在该时间内自由落体的距离已经远超过了纸币的自身长度。所以,很难将下落的纸币抓住!
实验示范视频
BGM: Alexander Nakarada - Reaching The Sky
拍摄/剪辑:科学奶爸
钞票在0.2秒内下落的距离其实可以用自由落体的公式算出来:
下落距离= 1/2 重力加速度常数X 时间的平方,重力加速度常数是9.8米/每秒平方,然后把人的反应时间0.2秒带入公式,得到下落距离大约是19.6厘米。而10元面值的钞票只有14厘米长,就算是现版的百元大钞也不过16厘米长,所以当然是抓不到啦,这还是以反应速度极快的0.2秒计算出来的结果。
这就是抓钞票游戏兴盛百年的秘密。
反射是指在中枢神经系统参与下,人和动物对内外环境刺激的规律性应答,是神经系统调节机体各种功能活动的基本方式。
反射弧是反射活动的前提,是指执行反射活动的神经结构。换言之,只有在反射弧完整的情况下,反射才能完成。
而一个典型的反射弧包括感受器、传入神经、中间神经元、传出神经和效应器五部分。在今天抓钱的实验中:
我们的眼睛相当于感受器,看到的现象经传入神经到达中间神经元(中枢神经),大脑分析后发出指令属于传出神经,手指及其配合运动的肌肉属于效应器。
反应快的人在0.2秒内可以完成这一系列动作,反应慢的人则需要0.4秒甚至更长时间。
反射分为非条件反射和条件反射。前者属于比较低级的反射活动,是生来就有的,不需要后天学习获得。而条件反射活动是需要通过后天的学习才能获得的。原来不能引起某一反应的刺激,通过学习之后,将这个刺激与另一个能引起反应的刺激同时给予,从而在条件刺激和条件反应之间建立起了联系。这种反射活动需要大脑皮层的处理才能完成。
曹操望梅止渴的故事大家都听过,在军队又饥又渴的时候,曹操说前方有梅子,将士们就不由自主地分泌出了口水,这属于条件反射还是非条件反射?欢迎留言区探讨。
咱们下期见~~
风险提示:儿童请在家长或老师监护下开展科学实验探究活动。
文中配图源于pixabay