Может ли иголка плавать на поверхности воды?
Известно, что тела, чья плотность больше плотности воды, начинают в ней тонуть. Однако еще со школьной скамьи помнится опыт, в котором видно, что и обычная швейная иголка может спокойно плавать на поверхности, несмотря на то, что ее плотность в разы больше плотности воды. Попробуем повторить этот опыт в домашних условиях.
Для проведения опыта нам потребуется емкость, иголка, бумажная салфетка, вода, карандаш и любая жидкость для мытья посуды. Заполняем нашу емкость водой и погружаем в воду салфетку с иголкой, как на фото ниже. Сразу оговоримся, что салфетка больше подходит для опыта, нежели бумажный листок, так как она быстрее и лучше промокает. С бумагой же пришлось повозиться и в целом ничего не получилось.
После того, как салфетка вся промокла (достаточно 5 секунд), мы стараемся погрузить ее на дно емкости. В итоге, после аккуратных действий карандашом, иголка осталась плавать на поверхности воды (видно по тени от светильника). Почему же иголка не стала тонуть?
Закон Архимеда гласит: "На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу объема жидкости, вытесненного этим телом". Например, благодаря этой силе огромные корабли устойчиво находятся на воде, да и еще вмещают в себя различные грузы. Однако небольшие предметы, типа иголки, тоже способны плавать из-за сил поверхностного натяжения.
Молекулы жидкости в объеме находятся на достаточно близком расстоянии и притягивают друг друга. Если это расстояние сокращается до определенного значения, начинают действовать силы отталкивания, поэтому система уравновешивает себя (при статическом положении). Иными словами, со всех сторон молекулы взаимодействуют одинаково. Молекулы жидкости на поверхности со стороны воздуха такой "компенсации" не имеют, поэтому возникает сила, действующая на молекулу и позволяющая привести систему к равновесию. Иголка на поверхности воды начинает погружаться за счет сил гравитации, поэтому уравновешивающая сила (см. схему ниже) начинает менять знак, с целью "компенсации" внешнего воздействия.
При добавлении в воду жидкости для мытья посуды, которая содержит в себе поверхностно-активные вещества (ПАВ), наша иголка сразу же погрузилась на дно емкости. ПАВ позволяет уменьшить силы поверхностного натяжения, поэтому компенсирующей силы в достаточной мере не возникло.
Проводили ли вы подобные эксперименты? Будем рады услышать о них в комментариях.
⚡ Подписывайтесь на наш канал, ставьте лайки, пишите комментарии! Вас ждет много интересных и полезных статей на самые разные темы.