一個厚度無限接近于0,長度無限大的鐵片可不可以飄在水面上?
想說,這個問題本身就是不嚴謹的。理由如下:如果你說是無限長的鐵絲,那么只要一厘米長的能夠漂浮,那么無限長的也都可以。但無論再怎么薄...
想說,這個問題本身就是不嚴謹的。理由如下:
如果你說是無限長的鐵絲,那么只要一厘米長的能夠漂浮,那么無限長的也都可以。但無論再怎么薄,只要是鐵片,它的密度都是比水大的。只要不向上彎曲形成超過自身體積的排水量,都無法靠浮力漂浮在水面上。在單位長度上,如果浮力+張力不能夠大于鐵片的重力,則一定會沉。因為我們知道,鐵片厚度無限接近于0也不能少于一個原子的直徑。所以,到底是什么樣的鐵片,寬度多少,這個前提不說清楚,這個問題就是無解的。即便我們假設鐵片寬度也無限接近于零,那么,厚度寬度無限接近于零應該理解為無限接近于一個鐵原子直徑就需要長度無限大的水平面,實踐中根本不存在這樣的水平面,因此此題無解。
假設的確存在無限長的水平面,那么我們先來考察浮力。由于該鐵片厚度、寬度無限接近于零,實際上,故其體積和質量均無限接近于無數鐵原子體積之和質量之和,受到的浮力不足以抵抗重力,鐵片會沉入水底。
再來看表面張力。很多網友的回答中用針來舉例,說自己做過回形針的實驗。想提醒大家的是,針之所以能浮在水上,是因為表面張力的作用。只要是作用于液體表面,使液體表面積縮小的力,稱為液體的表面張力。它產生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層,稱為表面層,表面層里的分子比液體內部稀疏,分子間的距離比液體內部大一些,分子間的相互作用表現為引力。表面張力起作用能使物體浮在水面的條件之一是物體的體積或者與水的接觸面足夠小,之二是物體質量較小。但厚度無限接近于鐵原子直徑的鐵片,如果寬度不是無限接近于鐵原子,估計在寬度有限例如僅為一兩毫米情況下,可以浮在水面,更寬則估計不大會。不過,由于表面張力起作用需要物體在水平的縱橫兩個方向都具有一定尺度,重新考察厚度寬度無限接近于鐵原子直徑的情況,由于在寬度方向已經遠遠小于水分子間距離,表面張力不會起作用,這張鐵片也會沉下去。
綜上所述,嚴格來說,該題無解。理論假設存在無限長的水平面來放置這個長度無限大的鐵片,那么鐵片飄在水面上的可能性幾乎沒有。
最后,記得關注微信公眾號:鎂客網(im2maker),更多干貨在等你!
硬科技產業媒體
關注技術驅動創新
