靠表面张力推动的小船
实验1:演示表面张力。
取香烟盒里的“锡纸”(即铝箔)少许,把它抹平,用剪刀剪成半厘米长的如图1.60-4所示的楔形“小船”。
舀一大碗清水,把小船轻轻放在碗中水面上。用牙膏少许,加一点点水调稀,滴一点在船尾(或船侧)与水面的交界处,立即可以看到小船由静止突然向前(或向船的另一侧)运动。若将火柴头蘸一点稀牙膏,接触船尾或船侧的水面,也可以看到小船迅速逃离(如图1.60-5)。
这是因为牙膏水溶液的表面张力小于清水的表面张力,小船运动状态的变化就是由船两边液体对船的表面张力之差引起的。随着溶解在水中牙膏量的增加和牙膏的扩散,使船两边水的表面张力之差减小,“逃离”的现象也随之减弱;更换清水后可再实验观察上述现象。还可以切一小条肥皂放在木片制的小船尾部,然后把小船放到平静池塘里,小船能航行很长时间。
实验2:演示附着力。
把实验1中的小船放在碗里靠近碗边的水面上,也可用细针把它拨到接近碗边的边界区域,可以看到小船自己会由慢到快,最后迅速地向边界游去,终止在碗边上。这是什么原因呢?这是因为:对船和碗而言,水是浸润液,由于与船、碗接触处的附着层的作用和表面张力的作用,随着碗边与船之间的靠近,两者中间出现显著的向上弯曲的液面(图1.60-5),从而产生向上的附加压强P′,由于液面的曲率半径在减小,附加压强便在增大。因此液体内部的压强P1=P0-P′在减小,而碗中间液面的压强P2未变,小船就在两边的压强差推动下由慢到快地游向碗边去了。
若用一根火柴棒插入水中,水浸润了棒,移棒接近小船,小船也会自动向棒靠拢,棒离船越近,船靠拢棒越迅速。若此时棒迅速“逃离”,船也会立即“追踪”,棒到那里,船追到那里。这种反映液体表面由于附着力而产生压强,使小船游动的现象确实十分有趣。要是你手里有支铅笔,拿铅笔尖代替火柴棒来做这个实验,效果也一样明显。
选自:《高中物理课外实验》
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