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為什么小昆蟲能站在水面上?

作者:佚名 2015-11-10 瀏覽: 9,305 評論:0

摘要: 有些小蟲子是能夠在水面上站立和行走的,比如題圖中的那樣。 金屬曲別針放在水里會沉底,而如果把它小心翼翼地放在水面上,也可以讓它們漂浮在水面上: 這是為什么呢?主要的原因其實就是它們的個頭夠小。當物體的尺寸小到一定程度之后,表面張力就會產(chǎn)生(相對而言)相當強大...

為什么小昆蟲能站在水面上?

有些小蟲子是能夠在水面上站立和行走的,比如題圖中的那樣。

金屬曲別針放在水里會沉底,而如果把它小心翼翼地放在水面上,也可以讓它們漂浮在水面上:

這是為什么呢?主要的原因其實就是它們的個頭夠小。當物體的尺寸小到一定程度之后,表面張力就會產(chǎn)生(相對而言)相當強大的效果。

表面張力是什么?在一種均一的物質(zhì)內(nèi)部,分子在各個方向的受力也是比較平均的,但是在表面情況卻不同。就拿水和空氣的界面來說,處在最表面的水分子受力就不平均,內(nèi)部水分子對它們的作用力大,而空氣中分子的作用力卻小得多,這樣一來,在表面上就產(chǎn)生了趨向于拉著表面回縮的力。

一個大個兒的物體可以在水和空氣的交界面上穿梭自如,但是一個個頭足夠小的物體卻比較容易被擋住,這其實是彎曲液面搗的鬼。無論是從哪一面穿過,當物體想要穿過水和空氣的交界面時,液面都會產(chǎn)生一定程度的彎曲,而表面張力會拉著液面回縮,并產(chǎn)生一個阻止物體穿過的阻力。

為什么小昆蟲能站在水面上?

這個圖中畫的是從水中到水面的過程,反過來也是類似的。在液面彎曲時,表面張力所產(chǎn)生的這個附加阻力的大小與液面的彎曲程度有關(guān)。對于大個的物體來說,液面彎曲程度低,所以對應(yīng)的力比較小,而小個頭的物體則要面對更彎曲的液面和相對自己個頭而言更大的阻力。對于水來說,一個物體的直徑小到3毫米左右時,水面對它產(chǎn)生的阻礙作用就已經(jīng)很明顯了。

對于上面說到的小昆蟲和曲別針而言,表面張力產(chǎn)生的這個力也是阻止它們穿過水面的關(guān)鍵。

對于一些水中的浮游生物而言,如果不是速度足夠快的話,也很難沖破這道阻礙,反過來從水中到達空氣中。

彎曲液面的這種特性還和許多常見的現(xiàn)象有關(guān)系,比如毛細現(xiàn)象,其實就是被下凹的彎曲液面“拉”著走的。這樣的作用力被稱為彎曲液面的附加壓力。