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《老爸全知道》 20170818

来源:央视网2017年08月18日 23:39

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【为什么马能站着睡觉?】

爱提问的“问问”又提出了让“老爸”头疼的问题,而“老爸”是怎么回答“问问”的呢?

睡眠是动物界广泛存在的一种行为。虽然不同动物的睡眠状态各有不同,但在记忆中,小动物睡觉一般是放松身体,或卧或躺着睡,就像我们人类一样,会找一个支撑物。

在生活中如果有人能够站着睡觉,那堪称是在表演杂技。但是在动物界,还真有小伙伴能够站着睡觉,今天的主人翁就是我们熟悉的---马。

虽然大家对马很熟悉,但是听说它能站着睡觉,小朋友们是不是会有点不相信呢?没关系,那就去马场看一看吧。

在马术俱乐部的一间马场里,有许多英俊非凡的高头大马。那么,这些庞大的家伙真的是站着睡觉吗,他们细细的腿部真的能够支撑自己的身体吗?

训练了一个上午后,驯马师表示马匹每天中午都会有2小时的午休习惯,此时可以观察马儿睡觉的状况。

听到这一消息“老爸”和“问问”非常高兴,但是由于马是一种警觉性很高的动物,他们能顺利观察到马儿站着睡觉到景象吗?看来想观察到马睡觉的情况并不容易,可不甘心的“老爸”和“问问”又来到了第三件马房。

这次好像没有被发现,“老爸”和“问问”认真观察起来。只见马儿一动不动的站在原地,好似正在培养睡意。渐渐的它的头低了下来,眼睛也陷于迷离,“老爸”和“问问”甚至发现马儿的腿部也放松开来,一动不动的它看起来好像正逐渐进入梦乡。

而在监控设备中也发现,在长达两小时的午休时间里,监控中的马儿要么站在那里一动不动,好似睡着了一样,要么悠闲的在马厩中踱着步子,吃着草。没有一匹马有躺下来睡觉的情况出现。

看来马的确能够站着睡觉,那么为什么马儿会选择这么特别的方式睡觉呢?

北京野生动物园 总工程师 刘昕晨:“马的祖先是野生马,野生马是靠奔跑来摆脱它天敌的捕捉,所以说马群是一直保持一种警惕,甚至是完全的戒备状态。”

中国纯血马登记管理委员会 秘书长 王振山:“站着睡觉的好处,就是它可以不浪费一分一秒,可以随时逃跑。”

可是站立着睡觉对于一般动物来说很难做到,但为什么马儿却能做到呢?

中国纯血马登记管理委员会 秘书长 王振山:“这与马的四肢结构是有关系的,它两条前腿特别直,并且在前肢的腕关节,也就是前膝的下边全是肌腱和韧带,没有肌肉,所以它能量消耗特别少。另外它这个结构,由于它的韧带和肌腱能够使马的关节能够锁住,那么前后肢配合,两个前肢始终是着地的,那么有一个后肢是轮换着地的。那么三点成一个平面,这样马就不会倒。”

看来马能够站立睡觉与它们的腿部构造有着密切的关系。并且专家还告诉“老爸”和“问问”,马一天的睡觉时长约为5个小时,其中半睡半醒状态约2小时,完全睡眠状态约为3小时。但与人类的连续性睡眠不同的是,马睡觉的方式是间断累计性的,即每次的睡觉时长短则打三五分钟的小盹,长则进入梦乡半小时。

回忆平时人们很少见到马匹卧倒,它们多处于站立的姿势。可是马儿除了站着睡觉以外,真的不会像其它动物那样躺下来睡觉吗?带着疑问“老爸”和“问问”决定观察马儿在夜晚睡觉的情况。为了减小对马匹睡眠状态的干预,采用了夜间监控设备进行纪录。

直到天黑,视频显示将近夜间9点,马匹们依旧悠闲的吃着饲料,保持着站立的姿势。而随着时间的推移,它们有的安静的低下头看似睡着了,有的继续吃着饲料,均并没有要躺下来的意思,难道它们真的要保持站立的姿势一整晚吗?

视频显示在夜间9点57分,右侧的马儿卧倒了下来。这可是我们在白天的观察中没有出现的现象。马儿卧下来后便一动不动了。8分钟过去了,只见马儿又开始活动了起来,随后一骨碌爬了起来。而在随机所选择的4匹观测马中观察发现,均出现了卧下来睡觉的现象,其中保持卧姿时间最长的为1小时43分钟,时间最短的为7分钟。

那么这些马儿卧倒时究竟是不是在睡觉呢?马到底有几种睡觉的方式呢?

中国纯血马登记管理委员会 秘书长 王振山:“马的睡眠方式有两种,一种是站式的,一种是卧式的。有时候马卧着,当人来的时候,一有动静马自己就站起来了。所以人们始终看不见马卧着睡觉。就误以为马始终是站立睡眠的。”

马儿虽然会卧倒睡觉,但是时间一般不会太长,这又是为什么呢?

中国纯血马登记管理委员会 秘书长 王振山:“长时间卧着比如说压迫心脏,压迫呼吸系统,还有就是如果地面比较硬,或者马蹄子硌到身体上,这都容易使马受伤。”

那么除了马,还有什么动物也有着无人能及的有趣睡觉方式呢?

北京野生动物园 总工程师 刘昕晨:“比如说狮子,一天睡的很多,一天18 到20个小时,甚至它一天能睡到22个小时。马同属的一些动物,像驴、斑马这样的动物,甚至很多草食性动物,它们也是多数保持站着睡觉的状态。有个别的情况,你比如说像猫头鹰,它是怎么睡觉,它是睁一只眼闭一只眼在睡觉,因为它是白天睡觉也是睁一只眼闭一只眼。还有一种动物睡觉干脆是不闭眼睛睡觉,这就像海豚类的,它两个大脑分别休息,这个半球休息,再换一个半球休息,所以你看海豚天天都睁着眼,你看不着它在闭眼睡觉。”

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【铅笔芯也能发光?】

“问问”带着疑问来到了“蓓蓓仙”的魔法世界。为了解答“问问”的问题,“蓓蓓仙”决定用实验来告诉“问问”真正的答案。

“蓓蓓仙”先让“问问”准备好了实验道具:8节串联的一号电池组、玻璃灯罩、两根导线、纸巾筒、胶布和0.5mm的铅笔芯。还有要特别注意的是,做这个实验的时候一定要戴上绝缘手套哦!

首先,用胶布将两根导线固定在纸巾筒两侧,用两根导线上的夹子分别夹住铅笔芯两头。

然后,用玻璃灯罩扣在夹住铅笔芯的纸巾筒上,再将灯罩外的两根导线分别连接电池组的正极和负极。

结果,铅笔芯先是冒出了一些烟,然后真的亮了起来,而且是越来越亮,过了一会儿才烧断熄灭了。

其实,这个实验的原理和爱迪生发明电灯的原理是一样的。他在研究电灯时试过了1600多种材质,最后才慢慢演变成钨丝。铅笔芯主要成分是石墨,具有导电性。当把电池和导线连接上铅笔芯,就构成了一个完整的电路。当强大的电流通过铅笔芯时,铅笔芯温度急速升高,并且可以发热发光。

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【触摸屏为什么可以感应到手指的动作?】

爱提问的“问问”又提出了让“老爸”头疼的问题,而“老爸”是怎么回答“问问”的呢?

手机、平板电脑、手表、ATM机、车站或者电影院里的售票机……作为已经成为了我们生活中,无处不在的日常科技,触摸屏,这个庞大的“家族”,承包了那么多领域,已经和我们天天见面了!打电话、看动画片、上网、玩游戏、购票,只要我们手指轻轻一划、一点,它便可以把我们想要的信息呈现在面前。

那么,触摸屏这样的概念,最早出现在什么时候呢?在上世纪60年代,《星际迷航》电视系列剧中,曾多次出现一款名叫 PADD 的设备,飞船的船员们在飞行中用 PADD 来记录内容,其中就出现了可以用手滑动屏幕来操作的仪器。它几乎与今天的平板电脑类似。

虽然科幻作家的想象力非常超前,但更让人佩服的是现实生活中科学家的动手能力。在1967年,英国马文镇皇家雷达研究所的研究员,约翰逊(E.A. Johnson)就发明了人类历史上第一块触摸屏!他设计的这块虽然笨重但有着魔术般的效果:无论手指头点到哪里,屏幕就会在该处发出亮光。这就是触摸屏的最初雏形。也就是他,开启了人类关于触摸屏的想象力大门!

随后的几十年,科学家们,想象力和科研能力都飞速的发展,让触摸屏拥有越来越精密的技术。然而,最为神秘的地方,触摸屏到底是怎么可以感应到手指动作的呢?

北京邮电大学信息光子学与光通信研究院 教授 俞重远:“触摸屏用的是绝对坐标的输入方式,所谓绝对坐标就是点哪儿是哪儿。常用的触摸屏,基本上有四种方式,电阻式触摸屏、电容式触摸屏,红外屏和声波屏,这四种。那么我们现在最常用的智能手机,大部分都是电容屏。投射式电容屏的导电玻璃层内部,蚀刻有一系列的水平和垂直的电极,那么形成交叉的网络,当手指触摸到不同的点的时候,电容值发生改变。相应的水平和垂直的振荡曲线的周期发生变化。通过这两个参数的改变,使得系统感知到你的触摸位置。”

专家告诉“老爸”和“问问”,平时常用的智能手机、平板电脑,大都采用的是电容式触摸屏。而一些公共设施里看到的大型触摸屏,都是红外线屏。

北京邮电大学信息光子学与光通信研究院 教授 俞重远:“红外屏在公共场所是比较常见的,比如atm自动取款机,机场、车站的自助取票机,基本上都使用的是红外屏。红外屏的特点,就是它的使用频次和使用的人次比较高。它的基本原理,就是在相邻的两端是红外发射器,在相反的对面,是红外接收器。红外发射器可形成网格,在触碰过程中,阻止了某一条红外线的通路。这就是计算机所要接收到的参数,通过这个原理,来感知到你所触碰的位置。”

通过专家的讲解,“老爸”和“问问”了解到触摸屏为什么可以感受到手指的动作。但是,平时当手指在屏幕上滑动浏览文章,需要放大一张图片的时候,手机是怎么做到实时感应到几个手指同时在屏幕上操作的呢?

北京邮电大学信息光子学与光通信研究院 教授 俞重远:“现在的智能手机,常用的是投射式电容屏,和红外屏与声波屏。那么多点同时触碰的时候,是多个感应器同时作用,在滑动过程中,是一系列的感应作用。”

其实多点触控,简单一点讲就是,比单点触控增加了一个或多个的感应线路。通过多点触控的技术,人们使用双手对触摸屏进行操作的潜能得到了更多释放。触摸屏诞生以来的短短几十年,就颠覆了过去人类对未来的想象。或许有一天,我们能将触摸屏替换成可折叠的新材料,将它轻松地放进口袋;甚至有可能,触摸屏再次超越了我们的预想,进化出更加不可思议的功能。就让现在的我们,拭目以待吧!

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【计步器是怎么知道我们走了多少步的?】

爱提问的“问问”又提出了让“老爸”头疼的问题,而“老爸”是怎么回答“问问”的呢?

如今,每个人都非常关注健康。而运动正是健康最重要的手段。不管是出门佩戴手环、计步器,还是拿手机,记录自己行走的步数,已经是很多人的生活习惯了。可是,计步器到底是怎么工作的呢?是怎么知道我们每天走了多少步的呢?

中国电子科学研究院工程师廖勇:“最开始的计步器是机械式的,原理其实很简单,就跟摆锤一样的。因为人在走路的时候是会把那个摆锤带着在动,它动一下基本上就是人在走一步,然后摆锤动一下,和金属接触通电,就记了一步。”

原来,计步器是依靠摆锤与金属的接触,才能记录我们的步数,可是现在流行的智能手环和手机里的计步软件也是这个原理吗?

中国电子科学研究院工程师廖勇:“现在的手机手环里面,它一般是用一个非常小的芯片,叫三轴加速度传感器,通过这个传感器可以测量手机或者是手环在三个不同的方向上的加速度,然后通过这个加速度的值进行一些算法的运算,然后统计就可以知道大概可以测出来走路的步数。”

那么这种传感器是怎么知道我们走路的步数的呢?

中国电子科学研究院工程师廖勇:“有一种特殊的材料,叫压电陶瓷材料,根据作用在上面的力的大小产生不同的形变,就可以产生不同的电压的变化,就可以通过作用在上面的力来测量出加速度,然后通过加速度能够判断出这个人是走路的时候,他是在哪个方向进行运动,或者说频率大概是多少。”

可是,如果用手摇晃手机,也会产生加速度,这个传感器是怎么分辨手晃和走路的区别的呢?

中国电子科学研究院工程师廖勇:“人走路的时候,频率一定是在某一个范围之内的,比方说一秒钟跨出多少步,或者说一分钟只能走出多远。如果人的手拿着手机在晃的话,第一个晃的频率会非常的快,第二个拿着手机晃的时候,加速度变化是比人在走路的加速度变化要大的多的,基本上通过这两个方面,能够判断出来到底是人拿着手机在晃,还是真正的一个人在走。”

专家还表示,其实计步功能只是加速度传感器的一部分应用。在车辆安全、桥梁健康等方面,加速度传感器都有着非常重要的作用。

中国电子科学研究院工程师廖勇:“车上的安全气囊为什么会弹起来,车开到一定的速度之上然后突然停下来,安全气囊就会弹出来,实际上是有一个加速度传感器在测量车在前进的方向负加速度,或者说从很快的速度突然变得停下来,一个量的变化,来判断说现在应不应该把安全气囊弹出来。加速度传感器另外一个可以应用的地方是桥梁的一些健康的监测,因为桥梁虽然看起来是硬的,实际上是会有一些形变的,可以有些变化,但是每个桥梁的变化它不能以某一个频率来发生这种振动,因为它如果是产生跟这个桥梁的固有频率产生共振,会对桥梁的结构健康产生影响。所以就可以在桥梁地面上,设置一些加速度传感器来测量桥梁的振动,然后能够判断出振动是不是在可以允许的范围之内的。”

传感器技术与计算机技术,通信技术并称为现代信息技术的三大支柱。航天运载火箭上,采用的传感器达2000多个;一架民航客机所用的传感器也有上千个。可以说,任何自动控制装置和系统都离不开传感器技术。

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【坐旋转秋千为什么不容易晕?】

“问问”带着疑问来到了“蓓蓓仙”的魔法世界。为了解答“问问”的问题,“蓓蓓仙”决定用实验来告诉“问问”真正的答案。

“蓓蓓仙”先是挥动魔棒变出了一个道具,一个直径2米的大转盘,转盘一侧有一个儿童秋千,上面放置了一个托盘。在秋千对面一侧,是另一个固定在转盘上的托盘。两个托盘里面都装满了材质完全一致、但颜色不同的彩色海洋球,每个托盘里都有50个。

当转盘慢慢加速并转动到一定速度时,甩起的秋千上的托盘中的球一个都没有掉落,而另一侧托盘中的球则陆续都被甩飞了。

而“问问”觉得会不会是因为海洋球太轻了才会被甩飞的呢?在接下来的实验中,秋千对面的海洋球被换成了25千克的重物。但当转盘慢慢加速转动到一定速度时,甩起的秋千上的托盘中的球还是一个都没有掉落,另一侧的25千克的重物竟然也被甩出了转盘。

其实,这是因为小球在旋转时受到水平向外的离心力,当小球受到的摩擦力不足以平衡掉离心力时,就会被甩飞出去。而对于秋千而言,秋千绳始终会沿着重力和离心力合力的方向荡起,所以秋千上的小球感受到的合外力始终是垂直于转盘的,这个合力和盘子的支持力相互平衡,因此秋千上的红色小球就很难被甩出去。

可是,这个实验和坐旋转秋千时不会感觉晕有什么关系呢?

“蓓蓓仙”告诉“问问”,如果只坐在转盘上,就会比较容易晕,这是因为在离心力的作用下,我们感受到的合外力方向是偏向一边的。所以,这时我们两只耳朵里负责感受平衡的半规管,就会觉得不平衡,不断向大脑报告,也就是频繁刺激大脑,人就容易感觉到晕。转速越快这种感知的刺激越强。

而对于坐在旋转秋千上的人而言,受到的合外力方向始终是垂直于人体向下的,两耳内的半规管不会觉得不平衡,也就不会频繁报告,对大脑的刺激就没那么强,自然也就不容易晕了。

“蓓蓓仙”在这里要提醒所有的小朋友们,在去游乐场玩那些速度快的游乐设施时,为了保证安全一定要系好安全带哦!

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来源:央视网

更新时间:2017年08月18日 23:39

视频简介:本期节目主要内容:1、为什么马能站着睡觉?2、铅笔芯也能发光?3、触摸屏为什么可以感应到手指的动作?4、记步设备是怎么知道我走了多少步的?5、坐旋转秋千为什么不容易晕?(《老爸全知道》 20170818)

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