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第3章 物理小魔术(3)

原理:保温杯的下半部分可近似地看成是抛物面,而入射的手电筒光线也近似地看成平行于抛物面旋转轴的光线。平行入射的光线经抛物面反射之后,会聚于保温杯的焦点。因此焦点特别亮,观众看来就如太阳一样。

坠落还是上升

现象:小球听话,让走就走,让停就停。

做法:摩擦所产生的阻力,在魔术中也能发生奇效。

在木球上钻一个洞,把一根线绳穿过木球,右手提着绳的上端,右脚踩着绳的下端,左手拿着这个木球。这时如果手一松,小球就会沿着绳自然地滑落到表演者的脚前。

可是奇怪,演者在试验几次之后,有一次突然手一松,那小球竟然停留在线绳当中,并不坠落。更有趣的是演者喊一声“走一步”,那小球就像听话地沿绳下滑一段,仍然停在绳上不再下滑。

原理:说穿了道理很简单,这只小球的孔穿得有些特殊,它不是笔直的,而是略带弯曲。当线绳绷紧时,线绳与孔道之间产生超过木球自身重量的摩擦力,木球就能停在线绳上不动,当执绳的手稍稍放松,摩擦力大大减少,球因自身的重量而向下坠落。

这套小魔术固然有趣,可是木球只能做停留和下坠两个动作,木球能不能沿线往上爬呢?也能做到的。利用物理学中力臂的原则,木球由两个半球合拢,在球的内部安放一个小小的滑轮,将两个半球形内部在车床上车空,钻好穿线的小孔,滑轮是双层的,轴心一个大一个小,拿两根同样的线绳分别在轴心上系牢,然后两根线各自反方向缠绕在滑轮轴心上,剩余约60厘米长的一段线绳,分别从半球的大孔中穿出。

合上另外半个球,注意两个半球的孔道对准,滑轮的轴心必须靠牢在球壁的槽中,使之仅能转动,不能滑出。两个半球用胶粘合,再画上图案花纹,掩盖胶合处的痕迹,因此,外表看来完全是一个球体。

安装完毕后,它的内部结构如所示。

现在可以同前面那个小节目一样表演。手执线绳的一头,另一头用脚踩住,球在当中,当线绳处于不松不紧的状态时,小球就停在绳上不动,手略松弛,球因自重而下滑。下滑时绳的拉力带动球内的滑轮转动,收卷下部的线绳进入球中,缠绕在较粗的一层轮轴上,放出上面一段,即滑轮另一层较细的轮轴上线绳。如果拉线的手向上用力,拉动球内滑轮,则由于粗轮轴的力臂大于细轴(尽管它们受到的拉力是相等的),收卷上部线绳放出下面一段线绳,那么,小球就上升。

涌泉

现象:放在水中的小瓶冒出一股红色的液体,在水面上形成几毫米高的涌泉。

做法:表演前,表演者取一只烧杯,在杯中倒入半杯多清水。再找一个带橡皮塞的小药瓶,取下橡皮塞,在其中心钻一个几毫米的小孔,在瓶中装满染上红色的酒精,盖上橡皮塞。表演时,表演者把烧杯和小药瓶拿到桌上,先把它们向观众展示,然后将小瓶沉入烧杯里的水中。观众惊奇地看到,一股红色的液体从瓶口的小孔中冒出,在水面上形成了高约几毫米的涌泉。

原理:液体和固体一样,浸在另一种液体中也会受到浮力的作用,密度小的液体就会上浮。因为酒精的密度比水小,所以它在水中会加速上升,从而在水面上形成高约几毫米的涌泉。

提示:在往小药瓶中倒酒精时,酒精必须没过瓶口小孔,不能留有气泡。

空中悬盆

现象:手伸入盆中抓住盆底,连盆带水悬了起来。

做法:手持一个普通脸盆,用毛巾把盆子里里外外都擦了擦,证明脸盆是空的,没有秘密。然后往盆里倒入一壶凉水,伸出右手做几下“运气”的动作,再将右手伸入盆中抓住盆底,连盆带水悬了起来。

原理:表演前,先找一个皮碗(也叫皮嘬子,修理汽车或柴油机用过的旧的即可),把皮碗往水中用力一按,因为盆子里有水,大气对任何物体都有压力,所以皮碗下面的空气被排出,皮碗下面没有空气的压强,外面的大气压强就把水中的皮碗与盆底紧压在一起,这时用手指捏住皮碗上边的小皮头,盆子当然也就悬起来了。表演前把这个皮碗藏在毛巾里,当把盆子交代完毕,用毛巾擦盆的时候,乘机把皮碗放在盆子里,助手往盆里倒上水以后,手捏皮碗的胶皮头,盆子就悬起来了。做几下“运气”的姿势,是为了转移观众的注意力。

会旋转的铝壳

现象:磁铁旋转时,放在它下面的铝壳也会旋转,并且两者的转向相同。

做法:表演前,表演者找一块马蹄形磁铁,用一根线绳拴在马蹄形磁铁的中间,再找一个日光灯启辉器的铝壳、一枚较长的缝衣针和一块硬纸板,把缝衣针从硬纸板中穿过后顶起铝壳,使铝壳可以自由转动。表演时,表演者先将这些准备好的东西向观众展示,然后一只手拿着拴磁铁的线绳,将磁铁吊起,另一只手旋转磁铁把线绞紧。接着表演者把可以自由转动的启辉器铝壳放在马蹄形磁铁的两个磁极中间,松开线绳使磁铁旋转。观众惊奇地发现,随着磁铁的旋转,铝壳也跟着旋转起来,并且转动方向和磁铁的转动方向相同。如让磁铁反向转动时,铝壳也跟着反转。

原理:铝壳可以看成由许多的短路导线框组成,当磁铁转动时,线框就切割磁力线,从而产生感生电流。这个电流在磁场中又受到力的作用,因此产生力矩,使铝壳也转动起来。

奇怪的喷泉

现象:一根玻璃管或塑料管通过软木塞或橡皮塞插入玻璃瓶中,瓶外的一端插入冷水中,瓶内便出现喷泉。

做法:表演前,表演者准备一杯滴有红墨水的冷水。然后把一根废圆珠笔芯的铜头在细砂纸上磨几下,把尖端的小铜珠取掉,再找一个带有软木塞或橡皮塞的玻璃瓶,在软木塞或橡皮塞上钻一个小孔,把圆珠笔芯插进去(注意要插紧)。最后表演者在玻璃瓶里装上半瓶温度较高的热水。表演时,表演者把这些东西拿到观众面前,向观众介绍一下这些东西,并说:“我可以通过魔法使杯中的红墨水向上喷到这个瓶子里。”说完,表演者倒掉玻璃瓶中的热水,立即把插有圆珠笔芯的塞子塞在瓶口上(注意塞紧),然后把玻璃瓶倒过来,使笔芯的尾部浸入准备好的滴有红墨水的冷水中。此时,观众惊喜地看到,玻璃瓶里立即产生了美丽的喷泉。

原理:玻璃瓶受热以后,瓶内的空气发生膨胀,倒掉热水之后,瓶内的空气便逐渐冷却收缩,致使瓶内的压力低于瓶外的大气压,因而冷水被吸到瓶内,形成了喷泉。

奇怪的鸡蛋

现象:放在清水中的鸡蛋可随人的意愿而沉浮。

做法:表演前,表演者找两只玻璃杯,在一只杯子里装满自来水,而在另一只杯子里装满饱和的食盐水,然后表演者再找两枚新鲜的鸡蛋。表演时,表演者把这些东西放到桌上,走到桌子的后面,面对观众,笑着对观众说:“桌上放有两杯清水和两枚鸡蛋,下面我只需要在鸡蛋上吹几口气,就可让它们听我指挥。”说完,表演者拿起一枚鸡蛋,很神秘地吹一口气,把它放在一只杯子里,并说:“请浮上来,对,浮上来。”观众看见鸡蛋真的听指挥,果然乖乖浮了上来。然后,表演者又拿起另外那枚鸡蛋,又很神秘地吹口气后,把它放在另外一只杯子里,说:“请沉下去,沉下去,不许再浮上来。”这时,观众又看见鸡蛋真的沉了下去,再也没有浮上来。最后,表演者为了免去观众对鸡蛋的怀疑,把两杯水倒掉,再把鸡蛋分别打在两个杯子里,观众看到的确实是两个货真价实的鲜鸡蛋。

原理:虽然杯中盛放的看上去全是清水,可实际上在第一次放鸡蛋的杯子里盛的是浓盐水,由于浓盐水的密度比鸡蛋大,所以,当鸡蛋放入浓盐水中时,鸡蛋在浓盐水的浮力作用下浮上水面来,而第二次放鸡蛋的杯子里是淡水,淡水的密度比鸡蛋小,所以鸡蛋会沉入水底。

悬杯不坠

现象:用一块硬纸板可以提起一只盛满水的杯子。

做法:表演前,表演者找一块非常平的硬纸板和一只玻璃杯,把硬纸板剪成比杯口稍大的圆板,并在中间穿一根线,下面打一个结,再用石蜡封住线孔,不使它漏气。表演时,表演者把玻璃杯和硬纸板拿到观众面前,先向观众介绍一下,再请一位观众上来,仔细检验这两样东西。然后表演者在玻璃杯中倒满水,盖上纸板,把手按在纸板上,同时口念咒语,随后提起线的一端。杯子便悬而不坠。

原理:盛满水的杯里没有空气,因而纸板和杯外的大气压力会把二者紧紧地压在一起,所以悬空的杯子不会落下。

隔瓶吹蜡烛

现象:隔着瓶子就可把蜡烛吹灭。

做法:表演前,表演者准备一只直径较大的瓶子、一根蜡烛和一盒火柴。表演时,表演者把这些东西放在桌子上,并对观众说:“我可以把放在瓶子后面的蜡烛吹灭。”说完,表演者点燃蜡烛,把它放在瓶子后面,并让瓶子和蜡烛稍离开一点。然后隔着瓶子,用嘴一吹,蜡烛果然被吹灭了。

原理:流体速度快的地方压力小,反之压力就大。吹向瓶子的空气速度很快,所以气流的压力小,气流之外的空气压力大,当气流接触瓶子的时候,被分成两股,气流外面强大的气压使气流沿着瓶子向靠近瓶子的方向运动,气流到瓶子另一边的时候,就会继续向蜡烛方向运动,烛芯上的火焰就被吹灭了。

吹瓶塞

现象:用嘴吹放在瓶口且比瓶口略小的软木塞,木塞不但不会被吹进瓶子,反而会跳出来。

做法:表演前,表演者准备一只瓶口稍大些的玻璃瓶和一只略小于瓶口的软木塞子。表演时,表演者把瓶子和瓶塞向观众展示,然后把瓶子横放在桌子上,让瓶口稍高一点,再把塞子的一半放进瓶口,同时往瓶里使劲地吹气(嘴不要碰到瓶口)。观众马上看到一种奇怪的现象,塞子非但不会被吹进瓶子里,反而会跳出来。

原理:表演者在吹气时,会把一部分空气吹进瓶里,使瓶内空气压强增大。一旦停止吹气,瓶里的空气就立刻膨胀,把塞子顶了出来。

吹烛火

现象:通过纸筒吹两支并排点燃的蜡烛,火焰不但不灭,而且会互相靠拢。

做法:表演前,表演者准备两支同样长短的蜡烛,再用一张纸做一个直径约2厘米的纸筒,然后准备一盒火柴。表演时,表演者把两支蜡烛放在桌上,用火柴点燃,再把纸筒对准两根蜡烛火焰中间,轻轻吹气。观众看到,两支蜡烛火焰不但不灭,而且还相互靠拢。

原理:通过纸筒吹出来的气流流速较快,从而使两烛间的气压降低,在周围较高气压的作用下,蜡烛火焰相互靠近。

吹不灭的蜡烛

现象:通过喇叭筒用力吹点燃的蜡烛,蜡烛不灭。

做法:表演前,表演者准备一个喇叭筒、一支蜡烛和一盒火柴。表演时,表演者用火柴点燃蜡烛,并对观众说:“我用嘴直接把蜡烛吹灭是一件很容易的事,不过换一个方式去吹就不那么容易了。”说完,表演者拿起喇叭,对准蜡烛火焰吹气(吹气时使喇叭口中央对着火焰)。观众发现,尽管表演者很用力,蜡烛就是不灭。

原理:气流通过喇叭管到达喇叭口时,顺着喇叭口四壁向外围散开了,气不能直接到达蜡烛火焰处,所以蜡烛不会被吹灭。

能跳高的硬币

现象:硬币可以跳过一本200~300页厚的书。

做法:表演前,表演者准备一枚硬币(一分或二分都可)和一本200~300页厚的书。表演时,表演者先把硬币和书向观众展示,再把硬币放在离桌边3~4厘米的地方,在硬币的前方放上书。然后用两只手按住书的两个角,对准硬币正上方1~2厘米的地方突然用力吹气,使气流与桌面平行。这时观众就会发现硬币突然跳起越过这本书。

原理:表演者对着硬币的正上方吹气时,产生了一股气流,这股气流的流速较大。根据流速越大,压强越小的原理,硬币上表面的压力会小于其下表面的压力。在这个压力差的作用下,硬币一下子就会跳起来。跳起后,硬币会被吸入气流,在气流的作用下,它就会越过这本书。

提示:表演者可以对着硬币吹气,这时无论怎样用力,硬币也不能跳过这本书,只能跳到书的上面。

会游的纸鱼

现象:放在水中的纸鱼会快速地向前游去。

做法:表演前,表演者找一张硬纸,用剪刀把这张硬纸剪成一条纸鱼,在鱼身上剪一圆孔,并从圆孔剪一条狭缝至鱼尾。然后再准备一盆水和一滴管油。表演时,表演者把这些准备好的东西放到桌上,再把它们向观众做一个简单的介绍,然后把纸鱼小心地放在水面上(不要弄湿上面的部分),用滴管小心地在鱼身上的圆孔里滴一滴油。观众马上看到,这条鱼向前游去。

原理:油比水轻,并会扩散到整个水面上,当小孔里的油滴通过鱼尾的狭缝向外扩散时,鱼就会被反作用力推向前去。

声音灭烛

现象:把圆柱形纸盒对着点燃的蜡烛,用手指敲击盒底,就可熄灭蜡烛。

做法:表演前,表演者找一个直径为10厘米的圆柱形纸盒,并在盒盖上剪一个直径为15厘米的圆孔,把盒盖粘在纸盒上。然后再准备一支蜡烛和一盒火柴。表演时,表演者把这些准备好的东西放在桌子上,用火柴点燃蜡烛,再把纸盒拿到离蜡烛60厘米左右的地方,并使盒盖上的洞对准蜡烛的火焰,然后用手指弹盒底。不一会儿,观众发现,蜡烛熄灭了。

原理:当表演者用力敲击盒底的时候,就产生了声音,声音实质上是一种波,这样波具有压力,在这个压力的作用下,蜡烛的火焰就被扑灭了。

拉线梆子

现象:两条没有连接的绳子,拉一头另一头也动。

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