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?為什么快速拍擊水面還是會(huì)感到水面很硬?

來(lái)源: Frions 中科院物理所、機(jī)靈班 瀏覽 229 次 發(fā)布時(shí)間:2024-09-02

為什么快速拍擊水面還是會(huì)感到水面很硬?


首先,水是有慣性的。當(dāng)手掌快速拍擊水面時(shí),相當(dāng)于要給水一個(gè)瞬時(shí)加速度,我們知道,加速度很大時(shí),速度可以是零,那么就相當(dāng)于手去撞擊一個(gè)速度為零的墻面,給水墻一個(gè)大的沖量,而力的作用是相互的,水也給手這樣的相反的沖擊力,我們感受到的水很硬,其實(shí)是我們的手很疼。

水的表面張力示意圖

其次,水可以認(rèn)為是不可壓縮流體,當(dāng)手掌垂直拍擊水面時(shí),相當(dāng)于在豎直方向壓縮水,而水是不可壓縮流體,豎直方向水下沒(méi)有多余的空間去移動(dòng),且拍擊的速度太快,以至于水還來(lái)不及向四周擴(kuò)散,那么就好像水很硬一般。


再次,水的表面張力在這里起到了一定的作用。液相與氣相接觸時(shí)會(huì)形成一個(gè)表面層,在這個(gè)表面層上的液體分子受到內(nèi)部液體的吸引力大于外面氣體分子給的吸引力,這些分子就有向液體內(nèi)部聚攏的趨勢(shì),這種趨勢(shì)形成了表面張力。在表面張力的作用下,水面像是一個(gè)緊繃的橡膠膜,如果用手掌去拍沒(méi)有破除表面張力的水面自然就覺(jué)得疼。


外國(guó)博主Mythbusters曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn),在假人下面墜加一個(gè)錘子,先后測(cè)試加錘子和不加錘子在同一高度假人落水時(shí)受到的沖擊力,結(jié)果不加錘子人體拍到水面上受到的加速度是287g,加錘子是239g,測(cè)試者的結(jié)論是他認(rèn)為錘子可能有影響,他并不認(rèn)為加上錘子的影響大到足以拯救你的生命。表面張力約為每米72毫牛每米,這個(gè)數(shù)值比較小。加錘子后減緩人體受到的加速度的原因主要來(lái)自于錘子先入水時(shí)候砸出了向上噴涌的氣泡水(水花),但是也不可否認(rèn)有破壞表面張力的因素。


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魚尾巴涂洗潔精,放在大水盆里,可以游泳?

原理:魚游泳是因?yàn)楸砻鎻埩ΑK哂斜砻鎻埩?,?dāng)在魚的尾巴一端涂上洗潔精時(shí),會(huì)降低此處的水的表面張力,魚就會(huì)因水的表面張力差異向著沒(méi)有洗潔精的那個(gè)方向游走!不能用同一盆水重復(fù)此實(shí)驗(yàn)的原因是,當(dāng)做過(guò)一次魚游走的實(shí)驗(yàn)后,洗潔精會(huì)擴(kuò)散于整個(gè)水中,盆里各處的水的表面張力都降低了,就不再能產(chǎn)生推動(dòng)魚移動(dòng)的表面張力差異。