§ Опыт Плавающая стальная иголка
Возьмите стальные иголки разной толщины и аккуратно положите их на поверхность воды. Объясните, почему некоторые иголки не тонут, хотя плотность стали больше плотности воды.
Решение
Нальём чистую воду в широкую чашку. Сухие иголки разной толщины положим горизонтально на поверхность, не прорывая её; удобно сначала уложить иголку на маленький кусочек бумаги и дать бумаге намокнуть и опуститься. Запишем, какие иголки удерживаются.
Пример измерений: тонкая иголка диаметром около , мм осталась на поверхности, а более тяжёлая иголка диаметром около , мм после неудачной укладки погрузилась. Повторим опыт несколько раз: результат зависит и от толщины, и от того, была ли повреждена водяная поверхность.
По § поверхность воды подобна натянутой плёнке. Вдоль линии контакта с иголкой действует сила поверхностного натяжения; её вертикальная составляющая вместе с выталкивающей силой может уравновесить вес лёгкой иголки. Плотность стали сама по себе не решает исход опыта: важно, что иголка лежит на поверхности, не прорывая её. Если поверхность нарушить или утяжелить иголку, она тонет.
Ответ
Тонкую иголку может удерживать поверхностное натяжение воды вместе с выталкивающей силой; тяжёлая или погружённая иголка тонет.
