核心概念
物理学
材料
混合物
浮力
引言
你有没有注意到，早餐麦片盒里的干果或坚果并没有均匀分布在盒子内部，或者在混合坚果的容器中，巴西坚果会聚集在顶部？这种现象通常被称为“巴西坚果效应”，其背后的科学原理出奇地复杂且影响深远。当你想用不同类型的材料填充筒仓、袋子或箱子时，这种情况可能很麻烦。[重复上述内容]它也可以为我们所用：雪崩安全气囊利用巴西坚果效应来保持滑雪者在雪崩时漂浮在雪面上。在这个活动中，你将挑战自己来混合不同种类的颗粒材料。这并不像听起来那么容易！
背景
我们遇到三种物质状态：固态、液态和气态。我们知道岩石是固态的，海洋中的水是液态的，我们呼吸的空气是气态的。但是，当涉及到某些材料的行为方式时，分类并不总是那么明确。你可以像固体一样堆积沙子，但你也可以倾倒沙子，使其更像液体一样流动。这是因为它是一种颗粒材料，由许多单独的颗粒组成，每个颗粒都是一个沙粒。
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颗粒材料的大小范围可以从小沙粒到像巨石一样非常大的物体。要使颗粒材料表现出液体的特性，必须有许多颗粒紧密聚集在一起。几块滚下山坡的巨石不像液体那样运动，但数千块巨石在山体滑坡期间一起滚下山坡就像液体一样运动。同样，单独的一粒沙子不像液体一样运动，但是当你从桶里倒出一堆沙子时，它会更像液体一样流动。
如果你将不同的颗粒材料放入一个容器中，你可以摇晃或旋转容器来混合它们。[我以为我们需要一个过渡来谈论我们的实验]。摇晃或旋转的动作使颗粒向上跳跃或相互滚动。当较小的颗粒落在较大的颗粒之间的空隙中时，较大的颗粒往往会向上移动，这一过程称为渗滤。浮力也起作用：浮力使密度较大的颗粒下沉，密度较小的颗粒漂浮到顶部。另一个促成因素是颗粒对流，即振动的颗粒材料以对流状循环模式移动。较大、密度较大的颗粒遵循向上循环的模式，而不向下移动。甚至颗粒之间的空气和容器的形状也被认为会产生影响。
材料
带盖子的透明小圆柱形容器。（小型食品容器效果很好，培养皿也是如此。）
单色甜点洒料——足够填满容器的1/3
细颗粒材料，如特细砂糖或过筛的干沙（你也可以使用工艺品商店的彩色沙子）——足够填满容器的1/3
量勺
用于搅拌的小勺子
胶带（如果需要固定容器盖子）
至少四种不同大小的混合小吃配料（如花生、葡萄干、葵花籽和干草莓）（可选）
一个更大的带盖容器，用于制作（和摇晃）混合小吃（可选）
准备工作
将所有材料收集在一个容易清理的区域，以防颗粒材料溢出。
在容器中加入一汤匙洒料，然后加入大约相同量的其他颗粒材料。继续添加，直到容器大约半满。如果需要，在任何开口周围或固定盖子周围添加胶带。
容器中的糖（或其他颗粒材料）和洒料是否充分混合？你认为如果上下或左右摇晃容器会发生什么？
步骤
上下移动容器：先慢后逐渐加快。观察发生了什么。糖和洒料何时开始在容器内移动？当你摇晃容器时，糖和洒料是混合还是分离？
打开容器，用小勺子将洒料混合到糖中。关闭容器，如果需要，重新粘贴胶带。
左右移动容器，先慢后逐渐加快。观察发生了什么。糖和洒料在何时开始在盒子内移动？当你缓慢摇晃容器时，糖和洒料是否分离？当你剧烈摇晃容器时，它们是否分离？你认为为什么会发生这种情况？
打开容器，用小勺子将洒料混合到糖中。关闭容器，如果需要，重新粘贴胶带。
接下来，你将旋转容器。你认为混合物会保持充分混合，还是通过这种运动混合得更好？
试试看！你观察到什么？你认为为什么会发生这种情况？
以你喜欢的任何方式移动容器。你能以一种将洒料混合到糖中的方式移动容器吗？
额外：制作混合小吃。从两种配料开始，如花生和葡萄干，摇晃容器。它们混合得如何？ 添加第三种和第四种配料，如葵花籽和冻干草莓。摇晃时所有配料混合得如何？滚动或倾倒又如何？ 尝试不同的配料。哪些组合混合良好？更多的配料会使混合小吃混合得更好吗？
观察和结果
无论你如何移动容器，只要你足够剧烈地移动它，洒料和糖很可能会分离。
细砂糖颗粒比洒料小得多，而且它们的密度也可能更大。如果你足够剧烈地摇晃盒子，里面的颗粒很可能会开始跳跃或彼此滑动。细小的糖粒落入洒料之间的小缝隙中，因此较大的洒料聚集在容器的顶部和侧面。移动容器无助于混合里面的颗粒。
分离和图案很漂亮，但是当你希望混合小吃或坚果保持混合状态时，这种分离可能会令人烦恼！
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