成分
一杯水 | 漂浮的乒乓球或类似大小的物体 |
指令
把杯子装满水,然后试着把球浮在水的中央,尽量让它保持在那里10秒钟以上。
现在试着把杯子倒满,这样就快溢出来了,看看这样是否容易些。
结果
你会发现,从一开始就把球浮在中心几乎是不可能的,似乎有一股力量把它拉到一边。但是如果你把杯子倒满了,球就很容易浮在中间。
漂浮的乒乓球视频 |
解释
水有一种叫做表面张力的特性,这意味着水的表面总是试图收缩,并且会以每毫米的恒定力拉住物体的边缘,试图实现这种收缩。
玻璃球和乒乓球都是亲水的(喜水的),所以水会被吸引到它们身上,沿着它们的侧面往上爬,形成轻微的半月板。这意味着表面张力是对角线向下作用于球。
水从球和玻璃的两侧上升,形成半月板,因为它们相互吸引。 水的表面张力总是拉着球的边缘,但在中心是平衡的,所以球不会移动。 |
如果球靠近一侧,两个半月线就会合并,中间的水就会变平。所以这一边的表面张力几乎是水平作用的,但另一边的力仍然是对角线向下作用的。总的来说,力会把球拉到一边。
当靠近一侧时,水比另一侧平坦,所以整体力朝向一侧。 | 在这种情况下,当球靠近一侧时,表面几乎是垂直的,所以总的水平力远离一侧。 |
然而,如果杯子里满了,半月板会向另一个方向弯曲,这意味着当球靠近杯子的一侧时,表面张力会变得更垂直,所以整体的力会把球拉回中心。
这也是为什么如果你把小物体(比如早餐麦片)洒在水(或牛奶)的表面上,它们往往会被两边和彼此吸引的原因。
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评论
接触角没有
接触角不会随着球的移动而改变。这是压力的不同,这是由不同的水位,导致球的运动。如果你把一个物体和垂直的墙壁放在一起,它仍然会移动。接触角不会改变,除非发生化学转变,因为接触角是由分子“粘”在一起的程度决定的。
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