一杯水中的木块和硬币
将一枚一角硬币放入一杯水中,硬币奇迹般地漂浮在水面上,并凭借自身重力创造出一个斜坡。然后放一块木头,木头也浮在水面上。这时硬币位于玻璃中间,木块位于两边。如果你把硬币推到一边,它会回到中间。如果你把这块木头推到中间,它会回到两边。然后,加水,直到水满了,两个物体的位置对调。由此,我可以引出几个问题。
?为什么木块和硬币会躺在水面上?木块躺在水面上,也就是说因为密度太小,所以含有空气,质地较轻。当它放在水面上时,空气的浮力上升,支撑着木块,使其无法沉入水中。那么硬币也有浮力吗?不对!如果所有的硬币都有气泡,就能产生浮力。为什么一元五角的硬币放入水中会下沉?哦,每枚硬币的材质都不一样,有轻的,有重的,颜色有黄的或者银的,一角硬币的重量比五角硬币和一元硬币的重量要低很多。
但是,还是解决不了问题。为什么硬币能轻飘到水面?这让我想起了上学期学过的水分子。水分子被推到一起形成水。因为水是由分子组成的,所以它们之间有引力和斥力。水的表面由分子组成。还记得水滴吗?为什么水滴是圆的而不是平的?因为水分子通过重力在水滴的外围相互吸引,所以被困在里面。这个水冷壁暂且称之为水膜吧。
水膜能抵抗那么多水分子挤出来的力,为什么不能抵抗外物入水的力呢?一毛钱硬币的重力刚好可以被水分子的水膜拦截,所以浮在水面上。水膜在被内部水分子挤压的同时,外物如果太重就无法抵抗,比如重物?1币,可以顺利进入当地水域(所以不要想着轻功浮在水面上)。水磨挡住一毛钱硬币的这个力叫做表面张力(表面张力是可以被破坏的,肥皂可以达到这个目的。如果肥皂泡在那个水杯里,只有木头会浮起来,但是没有硬币,木头比较轻。刚才它不是靠浮力浮在水面上,而是像硬币一样利用表面张力。如果
解决第二个问题,为什么一开始硬币在中间,木块在旁边,后来木块飘到中间,硬币到了旁边?这实在令人费解。或许,与两个物体的重量和表面张力有关,木块比硬币轻很多。所以硬币决定了木块的方向。单个杯子放在木块里,会找到平衡点,硬币独占中间位置。木块太轻了,不得不用力往边上来。加水后,水面其实是鼓起来了。这时候平衡点就向周边转移了。
分析这个实验中存在的各种力。把木块和硬币往下压的力是重力,让木块和硬币不往下压的表面张力就靠重力。当重力和表面张力达到平衡时,硬币和木块就会浮在水面上。
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