本期立意
橡皮筋拉长以后会收回去,橡皮泥压成饼,却把扁扁的样子留下了。赫小妹有点不服:橡皮泥明明更软,难道不该更会弹?还是一个记性好,一个忘了自己原来长什么样?
爸爸和赫小妹从桌边这对小东西出发,分清“容易变形”和“松开后能恢复”这两件事。橡皮筋里面,弯弯绕绕的分子链被连接成网络;橡皮泥里面,施力可以让组分发生能留下来的重排。同样是改变形状,内部发生的事情并不一样。
不过,给它们贴上“百分之百回来”和“百分之百不回来”的标签,也会被当场撕掉。比给材料分阵营更有意思的,是看看手不使劲以后,究竟恢复了多少,又留下了什么。
主播
赫小妹:先猜“越软越会弹”,再用充电线、橡皮泥耳朵和重新揉圆的球追问爸爸,坚决不让解释少掉关键一步。
爸爸:简短解释链状网络与内部重排,接受反例,也和赫小妹一起撕掉过于绝对的标签。
收听亮点
1. 软,为什么不等于会恢复? 按下去费不费劲,与手移开后的形状,是两个问题。
2. 橡皮筋里面是谁在往回带? 不只是“有长链”,还要理解链段为什么趋向弯绕,以及连接为什么不能少。
3. 橡皮泥的耳朵为什么留得住? 捏压让内部换了安排;能在手的作用下流动,不等于放下就会流成一滩。
4. 揉回球,算自己恢复吗? 分清再次加工和自发恢复,也给少量回弹、缓慢变形与材料差异留下位置。
对话摘句
> “真正该看的,是我不按以后。”——赫小妹
> “刚才光说“里面有长链”,我家充电线差一点就要报名当橡皮筋了。”——赫小妹
> “自己恢复,和我重新加工,不是一回事。”——赫小妹
> “软不软是一问,撤掉外力会怎样,是另一问。”——爸爸
家庭观察:松手后,留下了什么?
准备一根完好、没有老化或裂纹的普通橡皮筋,以及一小块适龄造型泥。由家长陪同,在桌边轻轻观察,不比谁能拉得更长。
先作预测:轻轻改变形状以后,哪一个会明显恢复?哪一个会留住新形状?
看橡皮筋自己的前后:先放在纸边看看原长,再轻轻拉长一点。保持握持,双手缓缓靠近,让它收回,不要突然放飞。放回纸边比较。
看造型泥自己的前后:将小球轻轻压扁,或捏出小耳朵,然后把手移开。观察原来的球形是否回来,新捏的部分是否留下。
留两栏记录:“松手后回来多少”和“还留下什么”。刚松开时看看,稍等一会儿再看看。不确定的就写“没看出明显变化”,不必写成“完全没有变化”。
一起聊聊:如果把扁饼重新揉成球,是它自己恢复,还是手又改变了它?如果耳朵稍微塌了一点,是否就等于它没有保形能力?
参考资料
1. University of Cambridge, DoITPoMS:Theory of rubber conformation
介绍橡胶的链构象、交联、拉伸展开与断裂,帮助理解“内部网络”如何联系到外部形变。
2. Marc R. Roussel,University of Lethbridge:Rubber elasticity
从随机线团、交联与可及构象数量解释橡胶的恢复力;包含适合家长进一步阅读的统计物理推导。
3. Janet Zulauf & Gernold Zulauf:Rheology of plasticine used as rock analogue: the impact of temperature, composition and strain
Journal of Structural Geology, 26(4), 725–737, 2004.
