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科普摄影展

“科学与美”

“科技摄影与物理影像”、“科学摄影”课程师生作品 - 科普摄影展

沃辛顿射流·马劭桐、王彦睿
2025-07-18 11:09  

这组照片由四幅连续画面组成,生动地记录了一个看似简单却充满物理奥秘的瞬间:一块黄色橡皮从空中落下,砸入水面,随后激起一圈圈涟漪,并在水中央形成一道向上喷射的细长水流——这就是著名的“沃辛顿射流”(Worthington Jet)。

整个过程如同一场微型的水之舞蹈:第一帧中,物体悬停在空中;第二帧,它接触水面,溅起水花;第三帧,水面塌陷成一个凹坑,周围形成环形波纹;第四帧,水柱从中心猛烈反弹,直冲而上,仿佛要挣脱重力的束缚。

这背后的科学原理源于液体的表面张力、惯性与重力之间的复杂平衡

当物体撞击水面时,其动能迅速传递给周围的水,使水面下陷,形成一个暂时的“空腔”。由于水具有表面张力和弹性,这个空腔会像被压扁的气球一样迅速回弹。与此同时,周围的水在惯性作用下向中心汇聚,推动底部的水向上喷射,形成一条细长的水柱——这就是沃辛顿射流。

有趣的是,这种现象不仅发生在水里,任何具有足够粘性和表面张力的液体都可能出现类似效果。它在自然界中也广泛存在,比如雨滴落在池塘、鱼跃出水面溅起的水花,甚至在宇宙中,液态金属的碰撞也可能产生类似的结构。

此外,这一现象还被用于研究流体力学、冲击波传播以及微尺度工程中的液体操控技术。科学家们通过高速摄影捕捉这些瞬态过程,深入理解液体行为的基本规律。

《沃辛顿射流》不仅是一场视觉盛宴,更是一堂生动的物理课。它告诉我们:最平凡的日常场景中,往往隐藏着深刻的自然法则。只需一颗小石子、一池清水,就能演绎出宇宙级的动态之美。


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