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1 # 帶著遺憾而結束
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2 # 水繞山環2
水黽體重很輕,腳細長,向兩側彎曲,使得它們的重量可以被有效地分散開,能較好地得到水的表面張力的支撐。
更主要的是,水黽具有腿部的特殊結構。水黽的腿有數千根按同一方向排列的多層剛毛,能將空氣吸附在剛毛縫隙內,在剛毛表面形成一層穩定的氣膜,阻礙了水滴的浸潤。足的附節上一排排不沾水的毛,使與足接觸的那部分水面下凹,其足尖又不會衝破水的表面張力膜,這樣,他們的身體得以完全處於水面之上,就可以幾乎毫無阻力地快跑如飛了。
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3 # 力學Nerd王小胖
答案就是液體的表面張力。
1、表面張力
直接看圖。液體表面薄薄的一層,我們認為的把它分成兩部分,那麼在這兩部分中間,就存在著這樣的力(紅色箭頭),這就是表面張力。這個力的存在,把液體表面連成了一個整體。
2、表面張力的度量
表面張力用單位長度的力來度量,其單位N/m,不過常見的是另一個單位達因/釐米,單位換算關係,可自行搜尋。
水的表面張力大概是72達因/釐米,即:72e-3N/m。這個資料在液體中算大的,當然也有更大的,比如水銀,比如液態金屬。
3、受力分析的過程
水黽有4個腿,我們取其中一腿做研究物件,如下圖,腿取橫截面。腿按壓在水面上,水面必定下凹。對於腿而言,腿有自身重力(向下),還有水面給腿的支撐力(垂直於液麵)。
針對本問題,我們考慮的是液體的表面張力,所以必須對液麵進行分析。受力分析如上圖。接觸部分,受到腿的壓力,其合力向下,大小就是重力G。以及液體的表面張力T。這圖是簡略版,實際取液麵做分析物件,考慮的情況較多。
根據平衡關係,就可以得到張力T=G/2sinα。
顯然,水黽的自重沒有達到能破壞表面張力的程度。
4、腿的結構
水黽腿的結構絕不是光禿禿的一根杆。上面有很多很多毛,阻止了液體水的侵入,從而不破壞表面張力。下圖為研究人員利用掃描電鏡拍攝的腿毛結構。這麼多毛,讓受力點大大分散開來。
5、總結
道理就是這麼個道理。從力學角度,是水黽自重不足以破壞液體表面張力。從生物學角度,是其腿毛結構能阻止水的侵入,分散壓力。
水黽是一種可以在水面上行走如飛的生物,細細的腳,長得像蜘蛛一樣,不但不落水,反而跑的飛快,簡直就是水上漂,為什麼不掉到水裡面呢?其中蘊含著什麼科學道理呢?誰知道?
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答案一個字 輕 , 比如樹葉在水上可以待一陣子,在想想,那個水呅一看就知道比樹葉都輕,而且他那腳保持這平衡,從而已之身的輕和平衡來保持這不掉下去,而且水是有一定的重量才會沉下去,水呅明顯沒超出了水承受的重量。