中国科学院2025年公众科学日5月17日正式启动,中国科学院所属135家单位组织近400场科普活动。举办“空天专场”科普报告、开放钱学森生前工作过的办公室、揭开实验室“神秘面纱”……在中国科学院力学研究所,多个活动展示力学在日常生活和科技发展中的重要作用,普及力学知识,让公众感受科学家科学报国的担当和情怀。
小朋友“猜灯谜”,了解诗词中的力学
礼堂内,力学所所长黄河激研究员作了题为《用力托起星辰》的特邀报告,带公众纵览从牛顿定律到钱学森弹道的科学传奇,了解从火箭发射的力学智慧到星际航行的未来挑战,激发现场观众对空天探索的热情。
主打“万物皆有力”的互动体验区童声鼎沸,多种互动体验好玩又有料。“体育中的力学”展区展示了力学在运动项目中的应用,趣味射箭、羽毛球制作、单车发电等游戏吸引众多运动爱好者参与。小朋友奋力蹬动感单车,就能启动棉花糖机,获得一个棉花糖。工作人员告诉大家,当奋力骑行时,车轮转动带动发电机运转,从而产生电能。这背后隐藏着能量守恒定律和电磁感应原理——机械能通过线圈与磁场的相互作用转化为电能。这一过程正是现代水力、风力发电站工作的基本原理。最终,电流驱动加热设备与旋转喷嘴,让糖浆变成丝滑绵密的棉花糖。
在“诗词中的力学”展区,不少家长带着小朋友“猜灯谜”。李煜写出了“问君能有几多愁,恰似一江春水向东流”经典诗句,为什么江水总是向东流?孩子们翻开题板背面,就能获取答案——与阶梯地势以及科里奥利力有关。李白吟咏“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”的壮丽景象,其中瀑布飞流直下,实则是重力势能向动能的转化过程。
在“机械中的力学”展区,一条智能机器鱼和一条真鱼同池竞技。“这是一款集柔性推进、自主导航与智能识别于一体的水下仿生机器鱼,具备高效率、低噪声等优势。”力学所博士黄顺说,在对珊瑚礁或者冷泉等进行探测时,常规潜水器的螺旋桨转动可能对环境造成影响,而这款机器鱼身体和尾鳍的摆动和真鱼一样,可以在水中进行自适应巡航,适用于海域探测、敏感区域监控等场景。
“生活中的力学”展区则通过实验表演、相声、趣味问答等形式,将复杂的力学原理以通俗易懂的方式呈现给观众。
多个实验室揭开神秘面纱,向公众开放
当天,材料力学实验室、爆轰管实验室、复杂流体实验室、引力波实验中心、氢氧爆轰激波风洞、微重力落塔等揭开神秘面纱,面向公众开放。
海洋流固土耦合实验室中有一个长达52米的大水槽,水深约有半米,通过推、拉一块竖直的板不断制造规则水波。水槽下方铺了一层厚沙,一个圆柱体插在沙子中。“这是做什么用的?”小朋友们趴在玻璃上问。
小朋友在了解海洋流固土耦合实验室的科研内容。新京报记者 张璐 摄力学所高级工程师汪宁介绍,实验室可以模拟海中波浪和海流的环境。搭建桥梁、钻井平台或者海上风电设施时,需要在浅海区域打桩进行固定,水槽中的圆柱体可以看做桩基础,水流绕过桩体时会带走砂土,导致桩体周围的砂土越来越少,影响桩基础的承载能力。“还有一种现象叫地基液化,即平时呈现固态的粉土或砂土在波浪的作用下呈现液态的性质。如果土完全失去承载能力,对于工程来说是非常危险的。另外,一定流速的海流还可能将油气管道正下方的土冲走、掏空,并使悬跨的管道发生大幅振动,最终导致管道发生金属疲劳断裂。”
他说,实验室可以研究多大的水流会产生冲刷砂土现象,从而助力工程安全。
新京报记者 张璐