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为什么小昆虫能站在水面上?

2015-11-10 浏览: 556 评论:0

摘要: 有些小虫子是能够在水面上站立和行走的,比如题图中的那样。 金属曲别针放在水里会沉底,而如果把它小心翼翼地放在水面上,也可以让它们漂浮在水面上: 这是为什么呢?主要的原因其实就是它们的个头够小。当物体的尺寸小到一定程度之后,表面张力就会产生(相对而言)相当强大...

为什么小昆虫能站在水面上?

有些小虫子是能够在水面上站立和行走的,比如题图中的那样。

金属曲别针放在水里会沉底,而如果把它小心翼翼地放在水面上,也可以让它们漂浮在水面上:

这是为什么呢?主要的原因其实就是它们的个头够小。当物体的尺寸小到一定程度之后,表面张力就会产生(相对而言)相当强大的效果。

表面张力是什么?在一种均一的物质内部,分子在各个方向的受力也是比较平均的,但是在表面情况却不同。就拿水和空气的界面来说,处在最表面的水分子受力就不平均,内部水分子对它们的作用力大,而空气中分子的作用力却小得多,这样一来,在表面上就产生了趋向于拉着表面回缩的力。

一个大个儿的物体可以在水和空气的交界面上穿梭自如,但是一个个头足够小的物体却比较容易被挡住,这其实是弯曲液面捣的鬼。无论是从哪一面穿过,当物体想要穿过水和空气的交界面时,液面都会产生一定程度的弯曲,而表面张力会拉着液面回缩,并产生一个阻止物体穿过的阻力。

为什么小昆虫能站在水面上?

这个图中画的是从水中到水面的过程,反过来也是类似的。在液面弯曲时,表面张力所产生的这个附加阻力的大小与液面的弯曲程度有关。对于大个的物体来说,液面弯曲程度低,所以对应的力比较小,而小个头的物体则要面对更弯曲的液面和相对自己个头而言更大的阻力。对于水来说,一个物体的直径小到3毫米左右时,水面对它产生的阻碍作用就已经很明显了。

对于上面说到的小昆虫和曲别针而言,表面张力产生的这个力也是阻止它们穿过水面的关键。

对于一些水中的浮游生物而言,如果不是速度足够快的话,也很难冲破这道阻碍,反过来从水中到达空气中。

弯曲液面的这种特性还和许多常见的现象有关系,比如毛细现象,其实就是被下凹的弯曲液面“拉”着走的。这样的作用力被称为弯曲液面的附加压力。

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