关键概念
物理学
流体
流动
过程
介绍
你有没有想过我们为什么以特定的方式执行任务？很多时候，我们通过模仿别人来学习，却从未停下来质疑是否有更有效或更简单的方法来做某事。这项活动是关于从装满的容器中倒出液体的棘手任务。有没有更简单的方法来做到这一点呢？
背景
我们周围几乎所有的东西要么是固体（如木块），要么是液体（如你喝的水），要么是气体（如你呼吸的空气）。它们都由微小的粒子组成，但它们相互连接的强度不同。在固体中，这些粒子紧密地结合在一起。对于液体和气体，这些粒子可以互相流动或并排流动。这就是为什么液体和气体也被称为流体：因为它们可以流动。这种流动可以是平稳的、混乱的或介于两者之间的任何状态。平稳的流动称为层流，与其相反的流动称为湍流。
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当你从容器中倒出流体时，你会从容器中移除粒子，留下空间。结果可能发生两种情况之一：容器可能会塌陷并变小，或者另一种流体可能会涌入并填补空虚。这种情况发生的原因是，构成流体的微小粒子会压在周围的一切物体上。只要容器内部的粒子压力与外部的粒子压力大致相同，容器就能保持其形状。如果流体流出，容器内部的粒子压力突然减少了很多，而外部的压力保持不变。结果，容器可能会塌陷。
在其他情况下，另一种流体将涌入，填补空间并帮助压在内壁上，从而使内外压力再次平衡。这项活动探讨了当您倒水时流体可能流入的不同方式——以及这如何影响流动。
材料
带顶嘴的空长方形汤或牛奶盒（如货架稳定的豆奶）
水
记号笔
玻璃杯或杯子（用于倒入）
纸巾或抹布（用于擦干溢出物）
可以容忍水溢出的工作空间
纸和笔（可选）
准备
盒子有六个面：顶部带嘴的一个面，底部的一个面，以及连接顶部和底部的四个侧面板。在离嘴最远的侧面板上写字母 A。绕着盒子走，将下一个侧面板标记为 B，然后是 C，最后是 D。
步骤
将盒子装满水。水位应距顶部约半英寸。
以您通常的方式，相当快地将盒子中的一些水倒入玻璃杯中。注意。倒水时你抓住哪个侧面板？水流是快还是慢？水流流畅吗？您认为还有其他倒水的方式吗？如果是这样，那些方法会更好、一样好还是更差？
如果您倒得相当慢，请重复之前的步骤，但倒快一点，看看这如何改变水流的方式。
倒空玻璃杯，并在盒子中加入更多的水，使其填充到与之前相同的水位。
相当快地将一些水倒入玻璃杯中，但这次抓住盒子的不同侧面板。与您通常的做法相比，这更容易还是更难？当您以这种方式操作时，水流如何？
再重复两次，每次抓住盒子的不同侧面板。对您倒水的方式进行从最喜欢到最不喜欢的排名，并从层流（或流畅）水流到湍流（或混乱）水流进行排名。如果您有纸和笔，请写下您的排名。
再重复整个活动两次。注意在水倒出之前您倾斜盒子的程度，以及嘴是否完全被水覆盖。每次的排名都一样吗？
您能解释一下为什么根据您握住盒子的哪一侧来倒水，水流会不同吗？
额外内容：您认为如果盒子半满或几乎空了，您的发现仍然成立吗？为什么？ 试试看，看看您的预测是否正确！
额外内容： 测试一下，如果您倒得非常慢，您的发现是否相同。
额外内容： 在盒子的顶面板上打一个孔后，重复此活动。继续使用嘴倒水。这如何改变您的排名？这让倒水更容易了吗？为什么？
额外内容： 测试不同的水瓶。当快速倒水时，有些水瓶会显示湍流吗？有些水瓶在盖子的嘴附近有一个小孔——这是为什么？为什么液体不从小孔中流出？
观察和结果
当您握住侧面板 C 上的盒子时，水流是否最顺畅？当您的手覆盖侧面板 A 的一部分时，水流是否最湍急？也许您甚至产生了新的偏好。偏好是个人选择，并且因人而异。相比之下，物理定律决定了水流的方式。
您可能认为当您倒出所有水时，盒子是空的，但事实并非如此。有其他东西填充了盒子——您看不到的东西：空气。如果液体倒出，另一种流体（如空气）将取代它的位置，或者容器将塌陷。除非您采取非常特殊的措施，否则倒水产生的空隙不会长时间保持空着！在您的情况下，容器可能保持了其形状，并且空气涌入了。
有时空气可以流入，水可以同时倒出。两者并排流动，产生流畅或层流。当您握住侧面板 C 倒水时，您可能看到了这一点。握住盒子的这一侧可以让您在水位到达嘴之前将盒子倾斜得很远。这使得更容易形成良好的水流，而不会完全填满嘴的开口，从而在水倒出时留出空间让空气流入。
当您握住侧面板 A 倒水时，只需稍微倾斜盒子就能使水倒出，但几乎立即完全覆盖了嘴，没有留下让空气流入的空间。当水倒出而没有任何东西可以取代它时，就会产生压力不平衡。如果这种不平衡足够大，水流可能会停止片刻以吸入空气，从而导致水咕噜咕噜地倒出。每次咕噜声都伴随着空气流入的间歇。这是混乱或湍流水流的一个例子，这种水流更难控制。
清理
擦干您的工作空间，清洁玻璃杯，如果可以，请回收您的盒子。
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