浮在水面上的硬币及其运动

浮在水面上的硬币及其运动

其实从中学到大学我们已经学了好多年的物理了，有同学说学习物理没有什么用处，我完全不赞同。物理是研究物之本性的，学好物理学自然也能对世界万物有所理解，对于想追求人生道义，天地至理的人来说，学习研究物理学自然也是大有裨益的。物理使我们更加了解这个社会，并且明白事理，明白实物的一些客观规律并能很好得利用这些规律来使我们的生活变得更美好。

在中学的物理实验中我们可能做过这样一个实验，就是学生用棉纸把硬币垫起放在水面上，当棉纸被水浸湿下沉后，观察现象并说明原因，很多同学提前预习了实验，认为缝衣针浮在水面是由于液体表面张力作用的原因，针受重力、浮力和液体表面张力三者相平衡而使针能漂在水表面上。但是水盆稍有摇晃，硬币就会落到水中。盆里漂浮着一个硬币，在水面稳定不动的时候，拿一小块肥皂，轻轻地从硬币旁边插入水中，你会看到硬币迅速移动，远离肥皂而去。看上去，表面张力会被肥皂水破坏。

在大学学习了《物理化学简明教程》以后才更好地了解了什么是表面张力。

在《物理化学》中是这样解释表面张力的：任何一个相，其表面分子和内部分子所具有的能量是不相同的。再也体内部的分子A，因为四面八方均有同类分子围着，所受周围分子的引力是对称的，可以相互抵消而总和为零，因此它在液体内部移动时并不受外界对它做功。但是靠近表面的分子B及表面上的分子C，由于下面密集的液体分子对它的引力远大于上方稀疏的分子对它的引力，所以不能相互抵消。这些力的总和垂直于液面而指向液体内部，即液体表面受到向内的拉力。因此，在没有其他作用力存在时，所有的液体均有缩小其表面积的自发趋势。因此，表面上的分子具有更高的能量。

由上一实验现象可知，水面向下凹陷，发生了形变，从而产生了一个与形变方向相反的弹力——支持力，这就如在一个吹气的气球上放上一个物体，由于物体的重力而使气球形变(向下凹陷)，而产生了竖直向上的支持力一样。是这个与重力大小相等、方向相反的支持力使硬币漂在水表面上。

但是当斜放缝衣针以及侧放硬币时，为什么它们都将沉到水底呢?我们还是以硬币为例，当它侧放或竖放时，液面的受力面积很小，压强很大，压力作用效果显著；这与用针扎气球一样，硬币陷入了水中，从而打破了水面的弹性形变，使水表面对它的支持力不复存在。此时硬币只受浮力和重力作用，而由于重力大于浮力，所以硬币很快就下沉到水底了。而平放时，对水面压强很小，就不会发生上述现象，而使硬币浮在水表面上保持平衡。在自然界中，也有许多相类似的现象。有些小昆虫可以在水面上跑来跑去

或停留在水面上，不致于陷入水里，也是同样的道理。

当然，在本节中我们不仅要说为什么硬币会浮在表面上，还要说的是硬币浮在水面上以后会发生怎样的运动。

当我们在水面上放两到三枚硬币时，我们认真观察它们的运动状况，我们会惊奇地发现当两枚硬币的距离小于1CM时会相互吸引。聚集在一起的硬币会向着盆的边缘移动。它们为什么会发生这样的移动啊？

通俗的解释一下是，把一个硬币放在水面上，水面会发生变形发生扭曲，然后因为重力作用，另一个硬币就会向低的地方运动然后在二维空间上就表现为：浮在水面上的硬币会相互吸引。同理，硬币也会向着盆的边缘移动。

好了，通过我以上的解释希望大家已经明白了为什么硬币会浮在水的表面上了吧，大家也明白了为什么硬币会在水面上相互吸引了吧，这都是表面张力在生活中的体现。希望大家多多观察生活中的现象，并有打破沙锅问到底的决心，学以致用。