硬币漂浮水面原理,硬币可以浮在水面上,你知道是怎么做到的吗?

硬币漂浮水面原理

1、硬币浮水的原理:水有表面张力。

2、表面张力是一种物理效应,它使得液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积,就好像它是一层弹性的薄膜一样。其原因是液体的表面总是试图达到能量最低的状态。

3、广义地所有两种不同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力。表面张力的符号是σ或γ,单位是牛顿/米。

硬币可以浮在水面上,你知道是怎么做到的吗?

硬币能浮在水面上主要是水的浮力和张力支撑的结果。因为硬币表面凸凹不平,给空气留在硬币上创造了条件,致使硬币的重力败给浮力和张力,所以硬币浮在水面上,水面有一定的张力,但是这个硬币一定要小而且轻才可以。

硬币漂浮水面原理,硬币可以浮在水面上,你知道是怎么做到的吗?图1

东西浮在水面上的原理

第一个原因是因为浮力,浮力是指物体在流体包括液体和气体中,各表面受流体液体和气体压力的差,公元前245年,阿基米德发现了浮力原理,浮力的定义式为F浮等于G排,即物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力。

第二个原因是水的表面张力,每个水分子都以种种作用力与周围的水分子相互吸引,这使水凝聚起来,成为液体,但是水面上的水分子没有完整的周围,它们只能和水面下的水分子强烈吸引,而与空气吸引很弱,结果在水与空气的交界上形成了一股指向内部的合力就是表面张力。

表面张力指向内部,总是倾向于收缩液体,更准确地说,是减小液体的表面积,荷叶上的露珠因此总是聚成球形,不同液体分子间的作用力强度不同,所以表面张力也不同,水分子之间有强大的氢键,所以表面张力格外强,正是因为水的表面张力铁针可以在水面漂浮。

硬币为什么能浮在水上

液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时,因为外部空气和蒸气分子对它的斥力很小。不起显著作用。它只受到内部分子的吸引力,因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大,使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大,一些动能大的分予就可能冲出吸力范围,成为蒸气分子,结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏,分子之间的距离就比较大(r>r0)、正是由于液面分子分布较内部稀疏,分子间距r>r0,分子间引力占优势而产生了液体表面张力,由此可知,液体表面的张力实质是分子间相互作用的合力,它指向液体内部,可见托起硬币的力不可能是液体表面张力。那么让我们再来看看浮力吧。

先让我们先做一个实验:在一盛有水的烧杯的水面平放一张滤纸,把一枚面值一角的硬币平放在滤纸上,待滤纸被浸湿而下沉后,发现硬币仍漂在水面上。注意观察硬币周围会发现水面向下凹陷,而硬币并未浸入水中,只是漂在水表面上。由此可见,此时硬币并未受到浮力作用。那是什么力与重力相平衡而使硬币漂在水面上呢?

由上一实验现象可知,水面向下凹陷,发生了形变,从而产生了一个与形变方向相反的弹力——支持力,这就如在一个吹气的气球上放上一个物体,由于物体的重力而使气球形变(向下凹陷),而产生了竖直向上的支持力一样。是这个与重力大小相等、方向相反的支持力使硬币漂在水表面上。( 上面几个实验中的塑料尺子、缝衣针漂在水面上与此相同 )

为什么侧放或竖放尺子、缝衣针以及硬币时,它们都将沉到水底呢?我们还是以硬币为例,当它侧放或竖放时,液面的受力面积很小,压强很大,压力作用效果显著;这与穿高跟鞋踩在沙地,鞋跟将陷入沙中一样,硬币陷入了水中,从而打破了水面的弹性形变,使水表面对它的支持力不复存在。此时硬币只受浮力和重力作用,而由于重力大于浮力,所以硬币很快就下沉到水底了。而平放时,对水面压强很小,就不会发生上述现象,而使硬币浮在水表面上保持平衡。在自然界中,也有许多相类似的现象。有些小昆虫可以在水面上跑来跑去或停留在水面上,不致于陷入水里,也是同样的道理。

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