生活中的物理现象:水上漂——水珠漂浮在水面上

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生活中的物理现象:水上漂——水珠漂浮在水面上插图

水上漂——水珠漂浮在水面上

小区物业为了改善小区环境,为居民提供了一处赏心悦目的景观——喷泉,这乐坏了浩浩。只要有时间,浩浩都会去喷泉边和小朋友们玩耍。

水从高处向上喷出,再四面散开落入水池中,有的时候工作人员会在水中加一些溶剂,还会变成彩色喷泉,非常漂亮。

这天,浩浩在小区的喷泉池边玩耍的时候,爸爸想训练浩浩的思维,就对浩浩说:“浩浩,你注意到了吗?从高处落下的小水珠,有的时候并不会立即溶于水池的水中,而是保持球形或椭圆球形状漂浮在水面上,到处游动,要过上几秒钟才消失,你知道这是为什么吗?”

浩浩玩得正高兴,听爸爸说完之后,仔细地观察了一下,发现果然是这样。从高处落下的小水珠,重新落到水面上之后,并没有立即溶于水池的水中,而是保持一个椭圆球形状浮动在水面之上,晃动了一圈之后才重新溶于水中。

浩浩想了想,回答说:“是不是和水面的压力有关系?”

浩浩的回答正确吗?

其实,关于这个问题,大约在一百多年前,人们就已经注意到这种奇怪的现象。在当时,科学家经过认真的研究,提出一种较为合理的解释:这跟空气有很大的关系,水滴刚刚到达水面时,会在水滴的下方遗留一个厚度大约为10~1000 毫微米的空气层,这个空气层中的压力足以使水滴底部产生波纹,就好像是水滴从高处滴落到水面之时,会引起水面的波纹。

至于水滴存在的时间长短,当时的科学家认为,这取决于空气从环绕波纹的区域里较狭窄间隙中泄出的快慢。当空气层薄到50 毫微米以下时,就会被水滴压裂,水珠不是并入水面内,就是重新形成较小的水珠。

随着近代物理学和化学的发展和进步,关于空气从环绕波纹的区域里狭窄空隙中泄出的速度快慢的问题,科学家们认为,可能和以下几个因素有关:

1.水面与水珠表面的黏度,黏度大,泄出的速度就会慢。反过来,黏度小,泄出的速度就会加快。

2.水面可能存在的不平衡的表面张力。

3.截留在水珠下的空气黏度。当空气泄出时,它试图把水面的表层一块儿拖走。如果水面的黏度高,水与空气的流动就要受到阻碍,水滴就要持续较长时间。

为了验证这种推测,研究人员在水中加入去除水垢的清洁剂,这直接导致水和空气的阻力增加,水珠浮动时间增长,达到几分钟,甚至达到20分钟。

当然,去除水垢的清洁剂虽然增加了水的表面张力,但它也增加了水的表面黏度,最终延长了水珠浮动时间。如果用黏度较大的气体,如二氧化碳,或黏性液体代替空气,则它泄出的速率降低,水滴寿命延长。

听完了爸爸的讲解之后,浩浩说:“想不到这个喷泉还藏有这么多的科学小知识呢。”

生活中的物理现象

经过研究发现,每天围绕着喷泉慢走,当然,不要靠太近,以免水汽大而着凉,每天都步行20分钟左右,伴着深呼吸,对身体健康有很大帮助,尤其适合高血压、百日咳、上呼吸道疾病、支气管哮喘等患者。这是因为喷泉在运行过程中,利用水泵的作用力,通过水的相互撞击产生负离子,对人体的健康有很好的作用。

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