【問題】表面張力，鐵針浮在水上沒浮力?

[垃圾 10]

如題:p???

[ck3300503 10]

還是有浮力

針在水面上是表面張力與浮力的共同作用

表面張力是水分子之間的作用力 使表面形成"薄膜"

讓水分子間不分開

但浮力還是有的

只要水有被排開

就會有浮力

[垃圾 10]

我原本也是這樣想的，排開水就有浮力，但是物理老師卻說鐵針還未到水裡，只是讓水的表面變型而已，所以只有表面張力，沒有浮力???

[ck3300503 10]

但是表面張力並沒有支撐的力量

浮力或許是作用在水表面形成的"薄膜"變形造成的壓力

[孤城 10]

但是表面張力並沒有支撐的力量

浮力或許是作用在水表面形成的"薄膜"變形造成的壓力

那麼......毛細管中上升的水是受什麼力所支撐的呢0_o???

[垃圾 10]

謝謝提供想法

但我有個想法

把水面想成彈簧床(只有一個平面的網子沒有支撐的那一種)

彈簧床下面並沒有支撐力，但是可以向上支撐東西，我把網子的收縮力想成水的內聚力

由這個現象應該可以解釋成內聚力可以提供向上的分力 (for 上上樓)

有錯請糾正 謝啦~

我還是不太清楚浮力的部份

[D2 11]

謝謝提供想法

但我有個想法

把水面想成彈簧床(只有一個平面的網子沒有支撐的那一種)

彈簧床下面並沒有支撐力，但是可以向上支撐東西，我把網子的收縮力想成水的內聚力

由這個現象應該可以解釋成內聚力可以提供向上的分力 (for 上上樓)

有錯請糾正 謝啦~

我還是不太清楚浮力的部份

我是這麼想的

只要物體的重量尚未大於水的表面張力時

物體都是靠表面張力支撐 所以不會進到水裡 也就沒有浮力的問題

如果物體的重量超過表面張力的負荷 那物體就會破壞水的膜 進入水裡面

既然物體進入水裡面就不構成膜支撐物體的條件 也就無所謂的表面張力

此時就可以用浮力來計算

[垃圾 10]

我是這麼想的

只要物體的重量尚未大於水的表面張力時

物體都是靠表面張力支撐 所以不會進到水裡 也就沒有浮力的問題

如果物體的重量超過表面張力的負荷 那物體就會破壞水的膜 進入水裡面

既然物體進入水裡面就不構成膜支撐物體的條件 也就無所謂的表面張力

此時就可以用浮力來計算

xd意思是說在水面上的鐵針不受浮力引響(鐵密度大於水浮力不夠飄在水上)

當然在進入水的膜時是有浮力的

不過我的疑問是 在水膜還沒破的時候不受浮力引響的? 原因?

[howard91 10]

沒錯

鐵針浮在水面上時是沒有浮力作用的

因為鐵針並沒有進到水的裡面

而鐵針把水往下壓時

水會行成半圓的形狀

因為表面張力是分子間互相拉所產生的力量

所以半圓的兩邊會有個拉力往切線方向

而剛好兩邊水平方向的力會互相抵消

而垂直方向的合力卻沒有別的力量來作用

只有靠鐵針的重力把它往下壓來形成平衡狀態

所以當時支撐鐵針的重量是表面張力而不是浮力

你們老師好像跟我們不一樣

不過應該也有解釋吧

[rm2slg 10]

應該是有浮力

但是...

就好像電磁力與萬有引力同時作用時

所考慮的重點一樣

當兩個帶電粒子有一點距離時（置於平滑面上）

所受的作用力主要是靜電力

而萬有引力所造成的影響很小

允以忽略

同理，

一個重達m的鐵針（大概是克等級或稍輕，不考證）

如果要以浮力

至少要排開mdg的水（d是水密度）

而針本身的體積非常少

排開的水也不多

顯然不是主要因素

應該主要是表面張力在支撐

所以才說要考慮表面張力

[Esther Chang 10]

推上面的

我覺得阿 有形變的話 就代表著有壓力

而壓力和浮力是一體兩面的事...

所以是有浮力的...

(以上應該要寫出外在條件啦 但是想像最基本的就好了^^)

應該是相較於表面張力 浮力太微小了

[垃圾 10]

原本想到這個問題，是因為想到表面張力是與物體的邊緣長度成正比

那麼 假如有ㄧ支長方體的鐵針可以飄在水面上，當我在施加力在鐵針上時

並不會馬上沉下去，而是在凹下去一點

因為邊緣長度不變，而鐵針向下的力增加，還不會沉到水裡，所以想說應該是浮力所提共的

[Esther Chang 10]

原本想到這個問題，是因為想到表面張力是與物體的邊緣長度成正比

那麼 假如有ㄧ支長方體的鐵針可以飄在水面上，當我在施加力在鐵針上時

並不會馬上沉下去，而是在凹下去一點

因為邊緣長度不變，而鐵針向下的力增加，還不會沉到水裡，所以想說應該是浮力所提共的

我在想...應該還有角度問題吧!!

成正比沒錯 但是...角度問題也會有差吧!

[垃圾 10]

對喔。那表面張力與水平面成90度時，還能再施力嗎?

[Esther Chang 10]

我覺得不會有90度的情況耶

因為回到最基本的 他發生在兩物質界面上

還有 有表面張力的原因 是因為兩物質間有吸引力

如果是90度 那是指鐵針跟什麼?(空氣?! 應該是要跟水吧!! 這樣不符合吧!)

我猜想的

[． 10]

浮力是由源於高度的上下壓力差造成的

鐵針只要有部分低於液面，跟液面接觸的表面必須要有一力來抵銷液面高低不平的壓力差，這個力就是浮力。

表面張力提供了另外一個向上的力量，靜力平衡

(表面張力在垂直方向分量) + (液面高低造成之浮力) = (鐵針重)

若鐵針剖面浸入液中的軸角為θ (沒浸入為0，完全浸入則為180)

( S 2L sinθ ) + ρ0 ( θ R^2 - sinθ cosθ R^2 )L g = ρ(πR^2)Lg

L為縫衣針長，R為縫衣針剖面半徑，ρ為針之密度，ρ0為水之密度

如果是一根半徑0.7mm的鐵製縫衣針(密度7860，MKS制)

取25度C水的表面張力0.072N/m

可計算得浸入角θ約為102度

若不考慮浮力，則只能得到55度左右

[垃圾 10]

浮力是由源於高度的上下壓力差造成的

鐵針只要有部分低於液面，跟液面接觸的表面必須要有一力來抵銷液面高低不平的壓力差。

認同，我想我懂了xd