平时喝东西的时候,你有观察过水杯里的水、牛奶或者是咖啡里的泡泡吗?如果你仔细观察的话,会发现一个奇怪的现象,无论泡泡开始时的状态如何,放置一段时间以后,泡泡最后都会变成两种状态:要么聚在一起,要么贴在边上,这是为什么呢?下面让长歌君来给你们解答下吧!

其实,很多小尺寸的物体,漂在水面上的时候,都会出现聚集在一起的情况,而这种现象,通常被叫做“谷物圈效应”(cheerios effect)

这种现象,源于弯曲的液体表面,以及漂浮小物体们在垂直方向的受力造成的。具体来说,需要分两种情况讨论:

、像小气泡一样,浸没在水中被浮力托起

先来看小气泡的情况,受到浮力的作用,小气泡总是会倾向于到液面最高的地方去,而正是这种特性,使得小气泡们看起来会互相吸引——因为其他小气泡附近的液面总是会比基线高一点。

同样的理由,这也可以解释泡沫为什么在咖啡杯里贴着边。杯子很多都是玻璃或者陶瓷材质的,这些材料的表面和水的亲和力好,因此在贴着边的位置,液面也会比其他地方高一点。因此,想要尽量上浮的小气泡也会聚集在这里。

、类似硬币,曲别针一样,被表面张力托住

而曲别针、硬币之类依靠表面张力漂浮的小物体,它们的情况是相反的。这些小物体把局部的液面压低了一些,并且在重力的作用下,它们会倾向于滑向液面最低的地方。因此,当两个水面上的硬币相遇时,它们也会彼此靠近:因为物体附近的液面更低一些,聚在一起能帮助它们呆在液面最低的地方。

由此可见,两种情况下漂浮的小物体都会倾向于彼此聚集,不过它们聚集的原因不太相同。而如果小气泡这类靠浮力漂浮的物体遇到硬币这类靠表面张力漂浮的物体,则它们不会聚集在一起,反而会彼此远离。

至于漂浮的小物体是否会贴边,也取决于贴近容器的地方液面弯曲方向与小物体是否相合。比如说亲水的玻璃容器里小气泡会贴边,而硬币不会,而如果用超疏水材料处理容器,则情况会整个反过来。

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