Kodėl maži vabzdžiai gali vaikščioti vandeniu?
Trumpas atsakymas: Maži vabzdžiai vaikšto vandeniu, nes vandens paviršius veikia kaip tampri oda, vadinama paviršiaus įtempimu. Jų kojos atstumia vandenį ir paskirsto svorį, todėl jie tos odos nepažeidžia.
Kas iš tikrųjų vyksta?
Vandens molekulės sukimba viena su kita. Dėl to viršutinis sluoksnis veikia kaip plona oda. Maži vabzdžiai yra pakankamai lengvi, kad ši oda galėtų juos išlaikyti.
Kai kurie vabzdžiai, pavyzdžiui, vandens žingsniuotojai, turi kojas, padengtas mažais plaukeliais, padengtais vašku. Plaukuotos, vaškinės kojos atstumia vandenį (jos yra hidrofobinės). Tai neleidžia kojoms sušlapti ir leidžia paviršiui jas lenktis, o ne lūžti.
Kai paviršius lenkiasi, vanduo kyla aukštyn ir palaiko vabzdį. Jei vabzdys ar paviršius tampa sunkesni arba oda plyšta, vabzdys nuskęsta. Štai kodėl tik labai maži, lengvi gyvūnai gali vaikščioti vandeniu.
Už to slypintis mokslas
Įvardyti dėsniai / principai: Paviršiaus įtempimas (plius hidrofobiškumas ir tai, kaip išlenkti paviršiai keičia slėgį).
Molekuliniu lygmeniu vandens molekulės traukia viena kitą. Ši trauka, vadinama kohezija, traukia viršutinį vandens sluoksnį ir sukuria paviršių, kuris atsparus tempimui ar lūžimui. Paviršiaus įtempimas yra šio tempimo elgesio pavadinimas.
Kai mažas objektas atsiduria ant paviršiaus, vanduo šiek tiek pasilenkia žemyn ir sukuria išlenktą įdubimą. Išlinkis pakeičia slėgį sąlyčio taške ir stumia objektą aukštyn. Ši pakėlimo jėga gali subalansuoti objekto svorį neleisdama jam pralaužti paviršiaus.
Daugelis vandeniu vaikščiojančių vabzdžių turi dvi naudingas savybes. Jų kojos yra padengtos mažais plaukeliais, kurie sulaiko orą, ir vaškine danga, kuri atstumia vandenį (hidrofobinė). Šios savybės paskirsto vabzdžio svorį didesniame plote ir neleidžia kojoms sušlapti, todėl paviršius lieka nepažeistas.
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai matavo mažas jėgas ir užfiksavo vabzdžius greitaeigėmis kameromis ir mikroskopais, kad pamatytų įdubimus ir kojų plaukelius veikiant . Jie taip pat išbandė, kaip muilas (kuris mažina paviršiaus įtempimą) priverčia vabzdžius ir plaukiojančius objektus nuskęsti.
Pamatyk tai gyvenime
- Vandens čiuožėjas (čiuožėjas čiuoždamas tvenkiniu)
- Žvejybiniai vorai, kurie trumpai bėgioja arba stovi ant vandens
- Kai kurie maži vabalai ir blakės, kurie ilsisi ant vandens paviršiaus
- Muilo burbulai ir lašeliai, kurie dėl paviršiaus įtempimo išlaiko apvalią formą
Išbandyk pats
Sąvaržėlės formos plūdurys
Sauga: Įprastas, saugus naudoti namuose. Būkite atsargūs su mažais metaliniais daiktais šalia mažų vaikų.
Priemonės
- dubuo arba puodelis vandens
- sąvaržėlė
- servetėlė arba mažas popieriaus gabalėlis
- pincetas (nebūtina)
- indų ploviklis (nebūtina)
Žingsniai
- Pripildykite dubenį ramaus vandens.
- Švelniai uždėkite mažą plokščią sąvaržėlę ant servetėlės, tada nuleiskite servetėlę, kad ji liestų vandenį ir sąvaržėlė būtų ant paviršiaus. Atsargiai nuimkite servetėlę, palikdami sąvaržėlę plūduriuoti.
- Stebėkite, kaip vandens paviršius linksta aplink sąvaržėlę.
- (Nebūtina) Užlašinkite lašą indų ploviklio šalia ir stebėkite, kaip sąvaržėlė skęsta, nes muilas nutraukia paviršiaus įtempimą. Ką tai rodo: Dėl paviršiaus įtempimo vandens paviršius gali išlaikyti lengvus daiktus, o muilas silpnina šį poveikį.
Žodynėlis
- Paviršiaus įtempimas: „Odos“ tipo trauka viršutiniam vandens sluoksniui, kurią sukelia molekulių sulipimas.
- Kohezija: Jėga, dėl kurios vandens molekulės prilimpa viena prie kitos.
- Hidrofobiškumas: Žodis, reiškiantis medžiagas, kurios atstumia vandenį (jos lengvai nesušlapsta).
- Sąlyčio kampas: Kampas, kuriuo skystis susiduria su kieta medžiaga; jis padeda parodyti, kaip gerai skystis drėkina paviršių.
DUK
Ar koks nors vabzdys gali vaikščioti vandeniu?
Ne. Tai gali padaryti tik maži, lengvi vabzdžiai su vandenį atstumiančiomis kojomis.
Kas nutinka, jei vabzdys sušlapsta?
Jei kojos sušlapsta, paviršius greičiausiai įtrūks ir vabzdys gali nuskęsti.
Ar žmonės gali vaikščioti vandeniu, jei juda greitai?
Ne. Žmonės yra per sunkūs, kad jaustų paviršiaus įtempimą; mums reikia valčių arba specialių triukų, tokių kaip plonos slidės, kad išsilaikytume vandenyje.
Ar muilas veikia vaikščiojimą vandeniu?
Taip. Muilas sumažina paviršiaus įtempimą ir gali priversti plaukiojančius vabzdžius ar daiktus nuskęsti.