犯罪现场科学:通过调查液滴解开谜团

来自科学伙伴的万圣节主题活动

关键概念
法医学
液体
物理学
模型
 
介绍
你喜欢看犯罪谜案或阅读调查报告吗?每个罪犯都会在犯罪现场留下证据。抓住罪犯的诀窍是收集所有证据并理解其含义。这就是法医专家所做的事情。在这个万圣节主题的科学活动中,你将把血迹的大小与传播距离联系起来——但别太恶心;你将使用假血来完成这一切。如果你喜欢解开谜团,并且不介意一点血腥,那就卷起袖子,准备破案吧!
 
背景知识
法医学是任何在法庭或司法系统中使用的科学,它极其重要。法医科学家的目标是保持公正,并研究所有可用的证据,以确定真相——这通常可以确定犯罪案件中发生了什么。法医学包括许多研究领域,如工程学、病理学和生物学。例如,如果一名运动员在比赛中突然死亡,将请一位专攻病理学和生物学的法医科学家来查明原因。
 
在有人受伤的犯罪现场,调查人员应用液体分析的原理,通过测量(例如血溅(液滴)的直径)来弄清发生了什么。你认为当液体传播不同距离时,飞溅的直径会如何变化?在这个活动中使用一些假血来找出答案,并尝试收集证据!
 
材料

  • 量勺

  • 玉米淀粉

  • 玉米糖浆

  • 红色食用色素(或您选择的其他颜色)

  • 用于搅拌的叉子或勺子

  • 保鲜膜(可选)

  • 纸板(您需要总共至少四平方英尺的表面积。您可以使用多张较小的纸板代替一张大的纸板。纸板应能够平放,并且没有太多折叠或皱褶。)

  • 铅笔或钢笔

  • 滴管

  • 卷尺

  • 带有毫米刻度的尺子

  • 肉铺纸或报纸(可选)

  • 助手

  • 进行活动的地点(该地点应为地面易于清洁的地方,以防假血溢出。例如,水泥地或亚麻油毡可能效果良好。)

  准备工作


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  • 准备假血。首先量出两汤匙(tbsp.)玉米淀粉,放入碗中。

  • 将两汤匙水充分混入玉米淀粉中。

  • 向碗中加入四汤匙玉米糖浆并充分混合。混合物应光滑。

  • 混合一茶匙红色(或其他颜色)食用色素。搅拌至混合物颜色均匀。

  • 现在您应该有一小碗假血(或如果您不太喜欢血腥,也可以用其他液体!)。如果您不打算立即使用,请盖住碗(例如用保鲜膜),并暂时放在一边。

  • 注意不要将假血洒在家具或地毯上——它可能会染色!如果确实洒了,请务必立即清理液体。(在铺设纸板之前,您可能还想用肉铺纸或大量报纸覆盖您将要进行活动的地面,以帮助防止染色。)

  步骤

  • 将纸板平放在您将要进行活动的地面上(如果需要,可在下方和周围放置额外的纸张)。

  • 用一些假血或液体填充滴管,并将滴管垂直握在纸板上方一英尺处。让助手使用卷尺确保滴管末端在纸板上方一英尺处。

  • 将一滴假血滴到纸板上。

  • 重复此过程至少四次,同时将滴管保持在略微不同的区域上方,以便您总共在纸板上滴了至少五滴。(如果任何一滴落在另一滴上或纸板上的折痕或褶皱中,请不要将其计入您的五滴总数中。)使用铅笔或钢笔在纸板上每滴成功的液滴旁边标记“一英尺”。所有液滴看起来大小相似吗?

  • 现在让助手使用卷尺确保滴管末端在纸板上方三英尺处。从这个新的高度(纸板上方三英尺)滴下至少五滴,滴在不同的位置,只计算没有落在其他液滴上或折痕中的液滴。在纸板上将这些液滴标记为“三英尺”。这些液滴看起来比从一英尺高度滴下的液滴更大还是更小?

  • 最后,让助手使用卷尺确保滴管末端在纸板上方五英尺处。(如果需要更高的高度,请让个子较高的助手将滴管举到那么高——或者使用带安全员的稳固梯子。)从这个高度滴下至少五滴,只计算没有落在其他液滴上或折痕中的液滴。在纸板上将这些液滴标记为“五英尺”。这些液滴看起来比从较低高度滴下的液滴更大还是更小?

  • 让所有液滴干燥,注意不要干扰它们。请注意,即使液滴干燥后,它们看起来也可能仍然有光泽和潮湿。您可能想在纸板上的某个位置额外滴一滴,以便您可以通过触摸它来测试液滴何时完全干燥。

  • 在所有液滴干燥后,测量每个液滴的直径,以毫米为单位。非常仔细地进行测量,液滴之间可能只有很小但可测量的差异。将直径写在纸板上液滴旁边。

  • 当假血(或液体)从不同高度滴落时,液滴的直径如何变化?您认为您的结果如何帮助法医科学家弄清犯罪现场发生了什么?

  • 额外尝试: 不要将假血直接向下滴,尝试以一定角度向地面滴落,或者在朝特定方向移动滴管的同时滴落。务必在可能会意外沾染假血的地方进行此操作!这会如何改变液滴撞击的大小和形状以及飞溅最终落在哪里的?

  • 额外尝试: 在其他表面上重复此活动,例如报纸、打印纸、羊皮纸、纸巾、肉铺纸或木材,注意避免不应染色的表面。当使用不同的表面时,您的结果会如何变化?

  • 额外尝试: 在此活动中,您尝试从一英尺、三英尺和五英尺的高度滴落假血。尝试重复此活动,但使用不同的高度(例如两英尺、四英尺、六英尺和七英尺),然后绘制结果图表。数据会形成什么样的图表?液滴滴落的高度与其在撞击表面上的直径之间存在什么样的数学相关性?

 [换行]
观察与结果
随着滴落高度的增加,假血滴的直径是否增加?
 
您应该已经看到,从五英尺高度滴落的假血滴直径最大,而从一英尺高度滴落的假血滴直径最小。然而,直径的差异可能很小,五英尺的液滴直径可能约为 12 毫米 (mm),一英尺的液滴直径约为 10 毫米,三英尺的液滴直径介于两者之间,接近 11 毫米。通过了解血溅直径如何随着滴落高度的增加而增加,法医科学家可以更好地弄清某些犯罪现场发生了什么。研究这种液体行为还能帮助解决哪些其他类型的科学问题?
 
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本活动由科学伙伴合作呈现

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