水黾为什么浮在水面上
就是液体的表面张力造成的。
水黾体重很轻,脚细长,向两侧弯曲,使得它们的重量可以被有效地分散开,能较好地得到水的表面张力的支撑。
更主要的是,水黾具有腿部的特殊结构。水黾的腿有数千根按同一方向排列的多层刚毛,能将空气吸附在刚毛缝隙内,在刚毛表面形成一层稳定的气膜,阻碍了水滴的浸润。足的附节上一排排不沾水的毛,使与足接触的那部分水面下凹,其足尖又不会冲破水的表面张力膜,这样,他们的身体得以完全处于水面之上,就可以几乎毫无阻力地快跑如飞了。
水黾有4个腿,我们取其中一腿做研究对象,腿按压在水面上,水面必定下凹。对于腿而言,腿有自身重力(向下),还有水面给腿的支撑力(垂直于液面)。
针对本问题,我们考虑的是液体的表面张力,所以必须对液面进行分析,接触部分,受到腿的压力,其合力向下,大小就是重力G,以及液体的表面张力T,根据平衡关系,就可以得到张力T=G/2sinα。显然,水黾的自重没有达到能破坏表面张力的程度。
水黾腿的结构绝不是光秃秃的一根杆,上面有很多很多毛,阻止了液体水的侵入,从而不破坏表面张力。
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