大家愛吃這種玻璃瓶裝的水果罐頭嗎？在以前物質并不豐富的時候，這種罐頭是小朋友們難得的美味。到了現在，仍有許多人一直喜愛它，水果罐頭的味道成為了某種共同的童年回憶和心靈慰藉。

　　罐頭好吃，但蓋子難擰開，尤其對于力氣小的孩子們來說，這時只能求大人幫忙。印象里，大人們碰到擰不開的罐頭時，通常會把罐頭倒過來，拍一下底部，然后“啵”的一聲，瓶蓋就松開了。

　　在享受罐頭美味的同時，小時候的你有沒有琢磨過，擰不開的罐頭，為什么拍一拍底部就能輕松打開了？今天我們就來揭秘一下。

　　不可低估的水的力量

　　在高速攝影機下，我們可以清晰地觀察拍擊的一瞬間到底發生了什么。這里，我們拿一個裝了水玻璃瓶，然后擊打瓶口，用來模擬拍罐頭的場景。

　　在快速的擊打下，瓶子會向下移動一小段距離。但是，由于物體的慣性，瓶子里的水一開始并不會跟隨瓶子向下移動，而是停留在原來的位置。

　　這個時候，由于瓶底和水的分離，會在瓶底短暫地產生一個接近真空的低壓區域。接著，水就會在上側大氣壓的作用下，迅速向下流動，填補這個低壓區。當快速流動的水撞擊到瓶底時，瞬間的減速會產生巨大的沖擊力，將瓶底擊碎。

　　所以，真正打開罐頭瓶蓋的不是巴掌，而是靠水流。看起來柔弱的水，卻能產生足以擊碎厚玻璃的強大力量。這其實并不稀奇，在生活中的其他地方也經常能夠看到。比如，如果快速關閉水管上的龍頭，可以發現水管會猛烈搖晃一下，甚至發出沉悶的響聲。

　　如同連環追尾的水錘效應

　　和拍罐頭、關龍頭一樣，如果快速的水流被某種外界原因突然截止，由于水的壓縮性很差，光靠自身難以緩沖，所以會產生很大的壓力作用到外界。我們把這一類現象叫做水錘效應。這就好比高速路上，前車突然剎車，后面的車來不及反應，只能狠狠撞上去發生追尾。

　　在輸水管道中，突然關閉閥門，引發的強大壓力能達到正常壓力的數十至上百倍，可能引起管道的爆裂。這叫做正水錘。同時，沖擊波還會在管道內來回傳播，造成管道的激烈振動，并損壞閥門等其他管路裝置，危害整個管路系統。

　　如果突然打開閥門，釋放水流的同時也會讓管道內的壓力迅速下降，在外界大氣壓的作用下，可能會引起管道的癟塌。這叫做負水錘。總之，無論是正水錘還是負水錘，都需要避免在管路使用時出現。

　　現在，很多地方都會在管路中連接一個水錘消除器，它的主體由一個活塞和一個氣腔組成。水錘效應引發管道內壓力的變化會作用在這個活塞上，引起它在氣腔內的上下運動，使氣腔內的氣壓和管道內的壓力形成動態平衡，從而減弱對管路本體的沖擊和振動。

　　水錘效應也不是一無是處，有時候人們反而需要利用它，比如水錘泵。它可以利用水錘產生的強大壓力，把水從低處泵送至高處。相比于其他工作原理的泵，它具有結構簡單、維護成本低、使用壽命長等優勢。同時，還可以利用水錘效應產生噴射的高壓水流，用于清洗、噴泉等場景。

　　經過今天的介紹，下次遇到擰不開的罐頭瓶，你應該知道怎么優雅地打開了吧？不過切記，應該是拍瓶底，而不是拍瓶蓋，不然底碎了但蓋子沒開，那就尷尬了……

　　策劃制作

　　來源丨上海科技館(ID：sstm01)

　　作者丨危安然 應用工程師 上海交通大學力學博士

　　責編丨王夢如

　　審校丨徐來、林林