烏鴉喝水故事為什麼只有一種特定形狀的瓶子才能讓水上漲?
現代快報實驗【小學課本原來都是騙人的,烏鴉扔石子根本喝不到水!】只要你小學畢業就一定讀過烏鴉喝水的故事。烏鴉好聰明啊瓶子太高只要扔幾顆石子進去可以讓水位上漲喝到水啦!現在告訴你,這個故事,全國各地的教材都有。課本的插圖裡,烏鴉倒是沒啥區別,但瓶子都是不一樣的。只有一個版本的烏鴉才能喝到水...
先放結論:
烏鴉能不能喝到水,與瓶子形狀關係不大,主要取決於裡面有多少水、石子形狀、石子級配。1.石子在瓶子里形成顆粒材料堆積體。堆積體中孔隙體積(液體體積+氣體體積)與總體積(固體體積+孔隙體積)之比稱為孔隙率n。石子比較小,粒徑大小和形狀單一時,n可以看作常數。
設想烏鴉用的是大小完全相同的圓球,那麼圓球堆積體的孔隙率n一般介於0.2595(最密堆積)~0.4764(簡單立方堆積)之間。補充:實際上,在圓球隨機堆積中,n一般在0.36~0.44之間。感謝陳浩指正,詳見 Random close pack。
這意味著什麼?只要瓶子里水的體積超過總體積的47.64%,烏鴉投入很多等大圓球,最終它能喝到水。若瓶子里的水體積少於總體積的25.95%,那麼投入等大圓球水是不會漫出來的。如果水體積介於兩者之間,烏鴉在投入一定圓球後,瓶子滿了,水沒出來。它可以把瓶子搖一搖,讓圓球堆積地更緊密,說不定能喝到水。2.如果它扔的都是一模一樣的圓球,球是否越小越好?
球的大小對結果影響不大。球小了,孔隙體積與固體體積的比例並不會變。這句話並不絕對,如果石子直徑比較大,邊界影響不能忽略,大小對結果有一定影響。3.用大小不同的石子,效果會更好。
相信大家都聽過一個故事,一個桶里裝滿石子,還能繼續裝小鋼球,然後繼續裝沙子,最後還可以裝水。這其實說明了,選擇多種尺寸的材料,可以讓我們在相同的體積內放下更多固體。假設烏鴉有一堆大圓球(2cm直徑)和一堆小圓球(2mm直徑),它完全可以先用大圓球將瓶子裝滿,再投入小圓球。或者投一點大的投一點小的,混著來,但千萬不能先放小的再放大的。如此一來,瓶子裝滿石子時,瓶子里的孔隙率大約是0.067(0.2595^2,很難達到這麼密)~0.227(0.4764^2),把範圍限定地更小,則是0.130(0.36^2)~0.194(0.44^2)。即使瓶子里只有25%的水,它還是能喝到的。4.最後,投入的顆粒形狀也是有影響的。
這很好理解,考慮到烏鴉用的都是圓形石子,我們可以用球來近似。
所以,烏鴉喝不著水不能賴瓶子,瓶子形狀其實沒有太大影響。
水很少的時候,烏鴉也通過控制投入的顆粒的級配,來讓自己喝到水。原創,請勿轉載~做工程的表示一個誤導性的實驗比十個不做實驗夸夸其談的還糟糕,不僅僅掩蓋問題,而且會讓前面所有的實驗結論都只能推翻。與其讓別人自以為明白了,還不如讓他們清醒的不懂著。
各個瓶子里原有的水量多少,是一個非常重要的因素。
設計實驗如下:- 取四個形狀不一、容積相仿的空瓶子,各自裝滿小石子;
- 向瓶子中注水,直到水溢出;
- 將瓶中水倒出,並測量;
- 取出石子,並將上一步中的水倒回各自的杯子里。
水位超過瓶中水面,烏鴉就能喝到水。所以,題主引用的圖片中結論根本不成立。
所有不談瓶中原有水量就討論烏鴉是否能喝到的行為都是耍流氓!
如果考慮烏鴉嘴和舌頭有一定長度,如果是以下形狀的瓶子,不用放石子就喝到了呢~(假設水的體積相同)
因為這個實驗者很雞賊的在不同瓶子里倒了不同比例的水,有的直接就是容積的一半還多,有的都不夠填半瓶石頭的縫隙。其實標準嚴一些,實驗更嚴謹一些,會是一個很有趣的考眼力題目,可惜了這些瓶子,只為了黑而黑的實驗。最後,強烈要求烏鴉學慣用吸管。
那嘴直接鑿個洞,暢飲
鵝卵石不錯,占空大,浪費空間小,光滑不臟,小河邊一堆一堆的,小烏鴉,快去小河邊叼鵝卵石吧
做個實驗也得按照基本法來吧 不要老想搞個大新聞 再把伊索寓言批判一番 你們還要學習一個 自己連基本的科學素質都沒有 會控制變數嗎?這幾個瓶子容積都不一樣比個毛 大北師大版裡面水真特么多
請原諒咱數學和物理學得不好,計算型分析看不懂,純粹從感覺角度說話:
一、用石子的體積擠得水位上升的原理對的。
二、瓶口和瓶的上半部較細的話,水位比較容易上升。
三、水量太少的話,什麼形狀的瓶都夠嗆。
四、真正影響效果的貌似是石子之間的空隙。我剛剛才注意到,原來這組實驗是那個好奇實驗室做的,怪不得這麼粗糙。看來我這個回答還是很有必要的。科普本身是個很專業的事情,搞不好就適得其反。唉,慢慢來吧。
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對於實驗結果,我不想討論。因為這個實驗最初來自寓言,而所謂寓言在很多時候並不那麼精確地求真,比如你不能用地球是圓的來推翻南轅北轍這個故事。
我想從實驗設計的角度來談一下這個話題。為什麼呢?我最近三個月看了比以前好幾年都多的電視節目,我發現一個可喜的現象,那就是科普類的節目多了起來。中央二台有一檔,還有個就是在知乎挺有名的那組人也搞了一檔。科普宣傳當然非常好,但很多時候這些人並不那麼專業,拍出來的一些東西有誤導的嫌疑。比如這類節目裡面做實驗的人極少使用護目鏡,再比如央視二套的女主持有次使用滴管的時候把液體弄到了膠頭裡,因為她沒有保持滴管口的水平高度低於膠頭。
在做實驗之前,要設計一個實驗。這部分工作實際上是最精髓的,可目前的電視製作,包括題目中的一系列圖片都把精力放在如何展示實驗結果,而不是設計一個嚴謹的實驗來證明最初的觀點。
下面具體談談如何設計一個嚴謹的實驗。
題目中要考察的是瓶子形狀對水面上升的影響。為了明確顯示這兩者關係,應該首先保證其他控制量的一致。比如瓶子的容積都應該相同,比如石子的大小應該一致(這一點很難做到,所以應該用其他物品代替石子),比如水的體積也應該一致(也就是說每次實驗瓶子要一樣「滿」)。而這些還只是最基本的。作為一個嚴謹的實驗,還必須考慮,最終目的不是讓瓶子的水滿出,而是只要求烏鴉的喙能夠進入到一定的水深就可以,考慮到這點,就要限制瓶口的大小必須一致。石子(或替代品)的大小應該在一個範圍內,不能太小,烏鴉不能叼著沙子來灌水瓶;也不會能太大,否則烏鴉叼不起來。考慮到烏鴉的身高以及總的工作量,瓶子還不能太大。同時要忽略掉石子上可能沾上的粘土等物質的吸水量。
其實以上具體到每一條都是有很多設計的。比如瓶子的形狀到底要哪幾種?水到底要裝多「滿」?石子(或替代物)到底要多大?「足夠的水深」到底有多深(這就要先研究烏鴉怎麼喝水了)?
這些還僅僅是我一時之間能想到的。如果多思考幾天或者多找人聊聊,大概能想到更多。想明白以上問題之後,就是做實驗了。
如果按照我的理解,每個瓶子形狀下應該要測試非常多組,以了解不同的「滿」度,不同的石子(或替代物)大小對水面抬升的影響。在每次實驗中,如果水面不能達到預期(這個「預期」通過對烏鴉喝水的研究得到),那就要記錄到底加了多少石子(或替代物)。如果水面能達到預期,也要記錄到底加了多少石子(或替代物)。每種形狀的瓶子,每種大小的石子(或替代物),每種「滿」度,這三個變數(可能存在更多變數)的組合都要做過,並且同樣的一組變數還不能只做一次,需要多次取平均值。
以上的一切完成之後,會得到很多數據。分析數據看看哪些烏鴉能喝到,哪些喝不到,這樣得到一個初步的結論。嚴謹的結論則需要數學處理。得到一個公式,這個公式中應該包括以上所有變數,甚至可能包括錐形瓶的錐角。有了這個公式,才能知道所謂的邊界值,我們就能明確何時烏鴉能喝到水;這個公式的最優解則會告訴我們烏鴉如何最容易地喝到水。
隨手一答,恐怕仍然不嚴謹。以後想到再繼續補充。這說明中國目前的兩個悲劇,不過這兩個悲劇其實相當於是一個。
第一:啥都不懂的人瞎J8晃蕩。第二:想出來說點什麼的人啥都不懂。
很多人都落了這兩個悲劇,包括某些名人。
我也想過為什麼會有這種問題,後來得出結論,因為真正懂的人覺得這沒什麼好說的。就像題主提這個問題到知乎里來,我是覺得基本沒人會中招。又像那個重水澆水稻的微博,稍微懂點的人都知道不可能。我只知道當烏鴉高興的給瓶子填滿石頭的時候,發現這些小石頭都是從河邊叼過來的,會心一笑的感嘆了一句:「教科書編寫者這個機靈抖的……」
直接反證法:先放石頭再放水直到能喝到水不就行啦!石頭不變的話不就是水量的多少的問題啊
你tm就往裡面放一毫升水就說喝不到,是你智商低還是我智商低。
教科書還說兔子眼睛都是紅的,害的我看到黑眼睛兔子覺得特別漂亮,那年我23.
我記得我小學的時候,老師講完這個故事我就馬上問了老師...為什麼烏鴉不直接把頭伸進去喝水?或是說直接把瓶子弄倒也能喝到的呀?結果被老師罰站.....看了各位大神的回答我終於知道被罰站的原因了我真的是屬於那種很笨的人
個人覺得和瓶子形狀沒有關係,而是原有水量決定烏鴉是否能喝到水。
用石子把瓶子裝滿,再往瓶子里倒滿水,這時瓶子里的水就是讓「烏鴉能喝到水」這個目的達到的原水量最小值。
一個烏鴉想喝瓶子裡面的水,但是水太少,瓶子太高,最後烏鴉想到了一個好辦法,往瓶子里投擲小石子,經過一陣忙活後,烏鴉終於能喝到瓶子裡面的水了,可是正準備喝時,一個老太太走過來,把瓶子裡面的水和小石子倒出來,把瓶子撿走了!
書上說烏鴉發現一個瓶子里有少部分的水,機智的烏鴉就去河邊銜石子來添瓶子。烏鴉銜啊銜,終於讓水漲起來了!烏鴉終於喝到了水!
怎麼沒聽過有個西安師大呢?
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