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趣味物理学
1.7.9 5.9 浮在水面上的铜币
5.9 浮在水面上的铜币

图5-11 上图为浮在水面上的针的切面图和水面凹陷的情形。下图为利用纸片使针浮在水面的方法

人们普遍认为,将铜币放在水里,它会很快沉下去,如果不沉,那肯定是童话故事的情形,其实在现实生活中,铜币完全可以在水里不沉。如果你做过下面几个简单的实验,你就对此深信不疑了。

我们先拿最常见的、最细小的物体——缝衣针试一试。不锈钢做成的缝衣针会漂浮在水面上而不下沉,怎么可能呢?告诉你,完全可能,而且这件事很容易办到。取一张薄纸(一般的书纸就行)平铺在水面上,把一枚很干燥的针放在纸中央。用另外一枚针或细金属丝往下压薄纸,先压纸的四边,逐渐往中心压,让纸最后完全浸润在水里。不久,完全被水润湿的纸就会沉下去,可是缝衣针并没受影响,竟然浮在了水面上(图5-11)。如果你手头恰好有一块磁石的话,你还可以把磁石放在杯子外壁,随意移动浮在水面上的针呢。

当然,只要多加练习,你完全可以不用纸来辅助,直接把针放在水面上。方法是:用两根手指夹住缝衣针的中心,让缝衣针保持水平,在离水面比较近的地方轻轻放下就行了。多练几次,你就会成功。

成功之后,你可以尝试用大头针(不要粗于2毫米)、纽扣或者其他细小的金属片来做实验。等你能成功地、很熟练地完成这些实验后,你就可以拿一枚铜币做这个实验了,相信试了几次,你也会成功。

为什么这些密度比水大得多的金属物品能够浮在水面上呢?其实原因很简单,那就是沾了我们手上的油之故。我们的手上总会分泌一些油脂,这些东西经过手后就会蒙上一层薄油膜,从而使它们不容易沾水。因为有薄油膜保护,我们可以看到,在针浮在水面时,它周围的水面会往下凹。而水的表面也有一层薄膜,它想恢复原本水平的平面,于是那些下凹的水面就会对针施加一种向上的压力,从而阻止针下沉。当然,针还会受到液体浮力的作用,根据浮力定律:针所受的从下向上的浮力,它的大小等于它所排开的水的重量。

为了使缝衣针漂浮在水面上,还有一个最简单、最便捷的方法,就是先给它涂上一层油。这种针任你怎样放置,它们都会浮在水面上。