Эксперимент с иголкой водой

Давайте с вами ответим на простой вопрос: может ли иголка плавать в воде? Речь идёт об обычной стальной игле для шитья. Иголка утонет, скажете вы. Но, мы всё таки можем заставить её плавать.

Необходимо просто слегка обмазать её маслом или жиром. Если аккуратно, при помощи пинцета положить её на поверхность воды. (Как вариант — положить иглу на кусочек папиросной бумаги, поместить всё это на поверхность воды. Бумага намокнет и утонет.) Иголка останется плавать на поверхности воды. Невероятно. Попробуйте сами!

Почему же, однако, она не тонет? Ведь сталь все-таки плотнее воды, а следовательно, иголка должна утонуть. Чтобы найти причину, рассмотрим внимательно поверхность воды возле плавающей иглы. Близ неё вода образует вогнутость, на дне которой и лежит игла.

Изгибается водная поверхность возле нашей иглы потому, что игла, покрытая тонким слоем жира, не смачивается водой. Поэтому она оказывается на дне водяной лощинки, поддерживаемой водяной пленкой, которая стремится расправиться под действием сил поверхностного натяжения.. Вот это-то стремление воды расправить свою вдавленную иглой поверхность выталкивает иглу из воды, не давая ей затонуть.

Кстати, если подержать иглу в сильном магнитном поле перед опытом, то она сохранит намагниченность в течение некоторого времени. Тогда, попав на поверхность воды она сориентируется в магнитном поле Земли вдоль силовых линий. То есть, мы получим компас.

Это же самое явление мы можем пронаблюдать и в другом опыте. Для начала вопрос: можем ли мы носить воду в решете? Нет, скажете вы, это же нелепо! Однако, мы при знании дела можем это осуществить. Возьмём проволочное решето диаметром около 15 см, ячейками размером около 1 мм и окунём его в расплавленный парафин, вытащим его оттуда и подождём, пока парафин, оставшийся на решете застынет. Убедимся при помощи иголки, что решето осталось решетом, а отверстия решета — отверстиями: игла свободно проходит сквозь них. Но если налить в него воду, она не выльется. В решете можно носить воду! Невероятно? Очевидно!

Почему вода не проливается? Потому, что она не смачивает парафин, при этом в ячейках решета образуется тонкая плёнка, обращённая выпуклостью вниз, которая и удерживает воду. Такое решето можно положить на поверхность воды и оно не утонет, а будет плавать. То есть, тут всё происходит аналогично опыту с плавающей иголкой.

Источник

Утонет ли иголка?

Если вы когда-нибудь мыли посуду, то знаете, что средство для ее мытья может значительно облегчить грязную работу. Вы когда-нибудь задумывались над тем, почему оно очищает посуду гораздо эффективнее, чем просто вода?

Как и многие бытовые чистящие средства, средство для мытья посуды – это поверхностно-активное вещество, оно помогает очистить остатки пищи с тарелок, облегчая растворение их частиц в воде. Это средство также разбивает и молекулы воды, что приводит к довольно интересной кухонной науке. В этом опыте вы увидите некоторые удивительные свойства средства для мытья посуды в воде.

Гигантские корабли, люди и резиновые утки могут плавать на поверхности воды благодаря одной очень важной особенности молекул воды: водородным связям. Молекулы воды крепко цепляются друг за друга, образуя эти связи. Они позволяют молекулам воды на поверхности вести себя как мембрана, которая может выдерживать вес небольших объектов, к примеру, насекомых.

Это свойство воды известно, как поверхностное натяжение. Вы его наблюдали много раз. Например, вы когда-нибудь замечали каплю воды на лобовом стекле автомобиля? Вместо того, чтобы расплющиваться или разбрызгиваться, эти капли имеют сферическую форму, потому что молекулы воды, составляющие их, больше притягиваются друг к другу, чем к ветровому стеклу. Поверхностно-активные вещества, такие как мыло или средство для мытья посуды, разрушают поверхностное натяжение воды. В результате объекты, плавающие в воде, будут тонуть или менять форму.

В этом опыте вы узнаете, как поверхностное натяжение влияет на поведение объектов в воде и почему это так важно.

Для опыта понадобится:

Чаша
Вода
Жидкое средство для мытья посуды
Резинка
Металлическая швейная игла

Подготовка и проведение опыта:

Наполните чашу водой наполовину.
Положите резинку на стол или другую плоскую поверхность. Обратите внимание на ее форму.
Поместите резинку в чашу с водой. Посмотрите, какой она стала. Выглядит ли это иначе, чем на столе? Если так, то что в этом особенного?
Аккуратно поместите иголку в воду в центр резинки. Игла тонет или плавает?
Добавьте несколько капель жидкости для мытья посуды в воду, окруженную резинкой. Обратите внимание на форму резинки. Что-то изменилось, когда вы добавили жидкое мыло?
Наблюдайте за иглой. Если она все еще плавает, добавьте несколько капель жидкого мыла. Продолжает игла плавать или тонет? Как вы думаете, почему?

Наблюдения и результаты:

В этом эксперименте вы использовали средство для мытья посуды, чтобы изучить, как поверхностное натяжение влияет на поведение объектов, плавающих на поверхности воды.

В начале опыта резинка и иголка плавали на поверхности воды, потому что молекулы воды держатся друг за друга, и это создает поверхностное натяжение. Это свойство позволяет многим вещам плавать на воде, в том числе вашей резинке и игле.

Вы также должны были заметить, что резинка в воде не приобрела форму идеального круга, а плавала в таком же виде, что и лежала на столе. Однако когда вы добавили средство для мытья посуды, вы увидели, как изменилось поведении резинки и иголки: резинка внезапно приобрела форму круга. Кроме того, вы наверняка заметили, что добавление мыла для посуды приводило к тому, что игла опускалась на дно чаши, а не плавала.

Все это происходило по одной и той же причине, и вы, вероятно, уже догадались, что это связано каким-то образом со средством для мытья посуды, которое, будучи поверхностно-активным веществом, предназначено для разрушения поверхностного натяжения воды. После того, как вы добавили жидкость для мытья посуды в центр резинки, поверхностное натяжение на внутренней стороне ослабло. Однако вода на внешней стороне резинки не соприкасалась с мылом для мытья посуды. В результате вода на внешней стороне все еще имела сильное поверхностное натяжение, которое заставило резинку изменить форму. Вы также должны были увидеть, как иголка опускается на дно чаши, поскольку мыло разрушило поверхностное натяжение и вода больше не могла выдерживать вес иглы.

Источник

Пловучая игла

Можно ли заставить иголку плавать на воде, как соломинку?

Казалось бы, невозможно: сплошной кусочек железа, хотя бы и маленький, должен в воде непременно потонуть.

Так думают многие, и если вы находитесь в их числе, то следующий опыт заставит вас переменить свое мнение.

Возьмите не слишком толстую швейную иголку, обмажьте ее слегка маслом или жиром и положите аккуратно на поверхность воды в блюдце или стакане. К вашему изумлению, игла не пойдет ко дну. Она будет держаться на поверхности, наглядно опровергая всеобщую уверенность в том, что игла не может плавать на воде.

Почему же она не тонет? Ведь сталь тяжелее воды! Безусловно, она в 8 раз тяжелее, и, очутись игла под водою, она не всплыла бы сама собою, как всплывает спичка. Но наша игла под воду не погружается. Чтобы найти причину, поддерживающую ее на воде, рассмотрите внимательно поверхность воды возле нашей плавающей иглы. Вы увидите, что близ нее вода образует вогнутость, небольшую долину, на дне которой и лежит игла.

Рис. 46. Опыты с плаванием иглы на воде

Изгибается водная поверхность в этом случае потому, что игла, покрытая тонким слоем жира, не смачивается водой. Вы заметили, вероятно, что когда у вас руки жирные, то вода, налитая на них, оставляет кожу сухой, вовсе не смачивает ее поверхности. Перья гуся и всех вообще плавающих птиц всегда покрыты жиром, выделяемым особой железой; поэтому-то вода и не пристает к ним («что с гуся вода»). Вот почему без мыла, которое растворяет слой жира и удаляет его с кожи, нельзя вымыть жирных рук даже и горячей водой. Жирная иголка тоже не смачивается водой и потому оказывается на дне водяной лощинки, поддерживаемая водяной пленкой, которая стремится расправиться. Это-то стремление воды расправить свою вдавленную иглою поверхность выталкивает иглу из воды, не давая ей затонуть.

Так как руки наши всегда немного жирны, то и без намеренного обмазывания жиром игла в наших руках уже покрыта тонким слоем его. Можно поэтому заставить плавать иглу, не покрывая ее нарочно жиром. Надо сделать так: положить иглу на лоскуток папиросной бумаги, а затем, постепенно сгибая вниз края листочка другой иглой, погрузить всю бумажку под воду. Лоскуток упадет на дно, а игла останется на поверхности.

При некоторой ловкости можно обойтись и без бумажки: положите иглу на согнутую шпильку для волос, как показано на рис. 46 внизу, или на две нитяные петли и осторожно опустите иглу на поверхность воды. Иные изловчаются даже и прямо класть иглу на воду пальцами.

Рис. 47. Насекомое водомерка

В летние дни вам случалось, вероятно, видеть на пруде насекомых, шагающих по поверхности воды:

Проворные и тощие,

Вприпрыжку, словно по суху,

Это водомерки – насекомые из семейства клопов (рис. 47). Теперь, видя, как проворно бегают они по поверхности воды, вы не станете в тупик. Вы сообразите, что лапки их благодаря особому устройству кожицы не смачиваются водой и оттого образуют под собою вдавленности; стремясь расправиться, вдавленности эти подталкивают легкое насекомое снизу. Поймайте водомерку и заставьте ее бегать по поверхности воды в прозрачной банке; заглядывая снизу, вы ясно увидите вдавленности под лапками насекомого.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Превратим иголку в магнит и научим плавать?:)

Удивительно, но обычные иголки умеют плавать в воде. Да еще и стороны света определять. А говорят, что чудес не бывает 🙂

Эффектный эксперимент от нашего эксперта Анны Бороздиной.

Миска с водой
Швейные булавки или иголки
Магнит
Компас
Пинцет

Для начала намагнитим наши иголки. Потрите их магнитом и соберите на магнит пару раз
Уберите магнит и положите компас рядом с миской, наполненной водой. С помощью компаса мы проверим, правильно ли «работает» наша намагниченная иголка.
Возьмите иголку пинцетом и осторожно опустите ее на воду (удивительно, но она будет держаться на поверхности!)

В каком бы направлении мы не опустили иголку на воду, она развернется параллельно оси север – юг. Так же поступят остальные иголки, которые можно опустить вслед за первой.

Намагничивание: Оказывается, иголки, побывав в контакте с магнитом, начинают притягивать к себе другие иголки. Они намагничиваются, и это свойство может сохраняться до нескольких дней!
Поверхностное натяжение: Почему иголка способна плыть? Поверхность воды – это тончайшая пленка. Даже мелкие предметы, брошенные в воду, прорывают ее и погружаются вглубь. Но если игла достаточно тонкая, и мы опустим ее на воду всей поверхностью одновременно, то она не прорвет пленку и останется лежать на воде, словно клоп-водомерка.

Магнит: Магниты «чувствуют» направление полюсов земли и, если их подвесить или опустить на воду, поворачиваются вдоль оси север-юг. Так сделала и наша «дрессированная игла».

Попробуйте установить рекорд по количеству плавучих иголок на воде одновременно
Попробуйте намагнитить другие предметы: скрепки, спицы, монетки
Исчезнет ли намагниченность, если иголку помыть / протереть / заморозить?

А вы знаете какой-нибудь интересный опыт или эксперимент, который можно легко провести с малышами? Поделитесь!

Источник

Плавающая иголка, физика на практике

Может ли иголка плавать на поверхности воды?

Известно, что тела, чья плотность больше плотности воды, начинают в ней тонуть. Однако еще со школьной скамьи помнится опыт, в котором видно, что и обычная швейная иголка может спокойно плавать на поверхности, несмотря на то, что ее плотность в разы больше плотности воды. Попробуем повторить этот опыт в домашних условиях.

Для проведения опыта нам потребуется емкость, иголка, бумажная салфетка, вода, карандаш и любая жидкость для мытья посуды. Заполняем нашу емкость водой и погружаем в воду салфетку с иголкой, как на фото ниже. Сразу оговоримся, что салфетка больше подходит для опыта, нежели бумажный листок, так как она быстрее и лучше промокает. С бумагой же пришлось повозиться и в целом ничего не получилось.

После того, как салфетка вся промокла (достаточно 5 секунд), мы стараемся погрузить ее на дно емкости. В итоге, после аккуратных действий карандашом, иголка осталась плавать на поверхности воды (видно по тени от светильника). Почему же иголка не стала тонуть?

Закон Архимеда гласит: «На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу объема жидкости, вытесненного этим телом». Например, благодаря этой силе огромные корабли устойчиво находятся на воде, да и еще вмещают в себя различные грузы. Однако небольшие предметы, типа иголки, тоже способны плавать из-за сил поверхностного натяжения.

Молекулы жидкости в объеме находятся на достаточно близком расстоянии и притягивают друг друга. Если это расстояние сокращается до определенного значения, начинают действовать силы отталкивания, поэтому система уравновешивает себя (при статическом положении). Иными словами, со всех сторон молекулы взаимодействуют одинаково. Молекулы жидкости на поверхности со стороны воздуха такой «компенсации» не имеют, поэтому возникает сила, действующая на молекулу и позволяющая привести систему к равновесию. Иголка на поверхности воды начинает погружаться за счет сил гравитации, поэтому уравновешивающая сила (см. схему ниже) начинает менять знак, с целью «компенсации» внешнего воздействия.

При добавлении в воду жидкости для мытья посуды, которая содержит в себе поверхностно-активные вещества (ПАВ), наша иголка сразу же погрузилась на дно емкости. ПАВ позволяет уменьшить силы поверхностного натяжения, поэтому компенсирующей силы в достаточной мере не возникло.

Проводили ли вы подобные эксперименты? Будем рады услышать о них в комментариях.

⚡ Подписывайтесь на наш канал, ставьте лайки, пишите комментарии! Вас ждет много интересных и полезных статей на самые разные темы.

Источник

Эксперимент с иголкой водой