徒手拍碎啤酒瓶技巧及原理探秘

一、引子

近日在网上逡巡，看到一个徒手拍碎啤酒瓶的视频，很有意思，就详细地分析了一下，发现其中隐藏很多科学原理，网络上不少人对徒手拍碎啤酒瓶的原理认识是错误的。

这里虽然说的是啤酒瓶，但是瓶子里不能装啤酒、可乐、雪碧等富含二氧化碳的饮品，必须是水。

二、实验演示

视频演示及分析

三、理论分析

在做徒手拍碎啤酒瓶实验的时候，啤酒瓶内应装入一部分水，但不宜装满，装三分之二即可。

用手掌（或橡胶锤）迅速地击打啤酒瓶口，啤酒瓶在击打力作用下迅速向下运动，水由于惯性保持静止，啤酒瓶底部产生空泡，空泡内部是真空。随后在外界大气压力的作用下，空泡迅速消失，瓶子内的水柱高速撞击啤酒瓶底部，由于水柱倍封闭在啤酒瓶中，运动突然停止，引发水锤效应。

水锤效应中，水柱作用在啤酒瓶底部的压强等于水的密度、机械波在水中传播速度和水柱撞击啤酒瓶速度三者的乘积。水锤效应产生的压强远远大于啤酒瓶所能承受的压强，啤酒瓶底因此断裂。

如果瓶内装有碳酸型饮品，在空泡形成的瞬间，二氧化碳气体会迅速逸出并填充到空泡中，当空泡回缩水流撞击啤酒瓶底部的时候，逸出的二氧化碳气体恰好形成气垫，起到缓冲作用，啤酒瓶底就很难破裂了。

可见，只要击打的力度和速度合适，啤酒瓶内装的水量合适，就能击碎啤酒瓶。

其实，空泡现象并不神奇，只要水跟不上物体的运动，就会产生真空空泡。

用玻璃注射器吸入一部分水，并排净内部的空气，然后用力向外拔活塞，就能看到水中有空泡产生；此时如果推回活塞，空泡就会马上消失；此时如果突然放开活塞，空泡消失的时候就会产生水锤效应，将注射器击碎。

安全起见，尝试时要做好防护。

四、全真模拟

微主在二维动力学仿真软件WM中建模分析，参数设置取常见值，以2000帧/秒的速度进行全真模拟，结果如下。

1.初始条件

2.手掌击打啤酒瓶

3.啤酒瓶和水柱之间形成空泡

4.空泡回缩 水柱撞击啤酒瓶底部

5.空泡闭合 水锤效应消失

在水柱撞击啤酒瓶底部的瞬间，作用力为32000N，这相当于3.2吨物体的重力，啤酒瓶底不破才怪。

实验演示结论、理论分析结论与全真模拟结论完全吻合，说明本文的分析是符合实际的。

| 创客焦作 | 

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