无法拧开的罐头，为什么拍一拍底部就开了？

下面的文章来自上海科技馆 ，作者危安然

你喜欢这个装在玻璃瓶里的水果罐头吗？以前物质不丰富的时候，这种罐头对孩子来说是难得的美味。到目前为止，仍然有很多人喜欢它，水果罐头的味道已经成为一种常见的童年记忆和精神慰藉。

江湖传说“黄桃罐头会庇佑每一个小朋友”

你们的记忆里有它的味道吗？

罐头很好吃，但是盖子很难扭开，尤其是对于力量小的孩子。这时，他们只能向成年人寻求帮助。在我的印象中，当成年人遇到无法拧开的罐头时，他们通常会把罐头倒过来，拍拍底部，然后瓶盖就会松开。

拍一拍罐头底部就更容易打开了。

在享受罐头美食的同时，小时候有没有想过为什么不能拧罐头就能轻松打开底部？让我们揭示这个秘密。

水的力量不可低估

在高速摄像头下，我们可以清楚地观察拍摄瞬间发生了什么。在这里，我们拿一个装满水的玻璃瓶，然后敲击瓶口模拟拍摄罐头的场景。

在高速摄像机下观察拍摄瞬间

在快速敲击下，瓶子会向下移动一小段距离。然而，由于物体的惯性，瓶子里的水一开始不会跟着瓶子向下移动，而是停留在原来的位置。

这时，由于瓶底与水的分离，瓶底会短时间产生一个接近真空的低压区域。然后，在上方大气压的作用下，水会迅速向下流动，填充这个低压区域。当快速流动的水撞到瓶底时，瞬间降速会产生很大的冲击，使瓶底破裂。

从另一个角度，可以清楚地看到水向前碰撞瓶底的过程。

因此，罐头瓶盖真正打开的不是巴掌，而是靠水流。看起来柔弱的水可以产生强大的力量，足以打碎厚玻璃。其实这并不少见，在生活的其他地方也经常可以看到。比如水管上的水龙头快速关闭，可以发现水管会强烈晃动，甚至会发出沉闷的声音。

突然间关闭阀门，管道就会像被锤子敲击一样振动。

就像连环追尾的锤子效应一样

就像拍摄罐头和关闭水龙头一样，如果快速的水流由于某种外部原因突然截止，由于水膨胀性差，光靠自身很难缓冲，会对外界产生很大的压力。我们称这种现象为水锤效应。就像在高速公路上，前面的车突然刹车，后面的车来不及反应，只能狠狠地撞上追尾。

锤子效应就像是突然刹车造成的连环追尾。

输水管道中，阀门突然关闭，引起的强力压力可以达到正常压力的几十倍到几百倍，可能导致管道爆裂。这个叫做正水锤。与此同时，冲击波也会在管道中来回传播，造成管道剧烈振动，损坏阀门等其它管道设备，危害整个管道系统。

如果闸阀突然打开，在释放水流的同时，管道内的压力也会迅速下降。在外界大气压力的作用下，管道可能会塌陷。这叫负锤。总之，管道使用时需要避免正锤和负锤。

现在，许多地方将一个管道连接起来。水锤消除器，它的主体由一个活塞和一个气腔组成。在这个活塞上，水锤效应导致管道内压力变化，从而导致其在气腔内上下运动，稳定平衡地平衡气腔内的气压和管道内的压力，从而削弱对管道本体的冲击和振动。

水锤式消除器可以用来避免压力波动对管道的损坏

锤子的效果也不是一无是处，有时人们反而需要使用它，比如，水锤泵。它可以利用锤子产生的强大压力，将水从低处泵送到高处。与其他工作原理的泵相比，它具有结构简单、维护成本低、使用寿命长的优点。同时，喷射也可以通过水锤效应产生。髙压水流，用于清洁、喷泉等场景。

水锤泵能把水提升到高处使用

经过今天的介绍，下次遇到拧不开的罐头瓶，你应该知道如何优雅地打开。但是，请记住，你应该拍瓶底，而不是瓶盖。否则，如果底部破了，但盖子没有打开，那就尴尬了。 ...

如果把罐头拍错了方向，那就是一个悲伤的故事。

作者：危安然，应用工程师，上海交通大学力学博士学位

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