Quả bóng sáp nổi

16

M. Gravovsky

Quả bóng sáp nổi

Làm một quả bóng bằng sáp và đặt nó vào nước. Vì mật độ của sáp nhỏ hơn mật độ của nước nên quả bóng sẽ nổi trên mặt nước. Bây giờ hãy bóp một miếng kim loại nhỏ bên trong quả bóng sao cho mật độ trung bình của quả bóng thu được cao hơn một chút so với mật độ của nước. Nếu quả bóng bị hạ xuống đột ngột hoặc bị ném xuống nước, nó sẽ chìm. Nếu bạn đặt nó thật cẩn thận trên mặt nước, nó có thể ở yên đó và không chìm xuống đáy.

Kiểu bơi đặc biệt này có thể được giải thích như sau. Nước không làm ướt sáp, do đó bề mặt tự do của nước bị biến dạng (Hình 1), và xuất hiện những giấc mơ tác động lên quả bóng từ phía bề mặt bị biến dạng của nước. Những giấc mơ này là do sức căng bề mặt gây ra và trong trường hợp của chúng ta hướng lên trên theo phương thẳng đứng (chúng ta có thể cho rằng nước hoàn toàn không làm ướt sáp). Cùng với lực Archimedes, chúng cân bằng lực hấp dẫn của quả bóng, ngăn không cho nó chìm xuống đáy.

Một số lời giải thích khác có thể được đưa ra. Độ cong của mặt nước gây ra thêm một thể tích nước bị quả bóng chiếm chỗ - lực Archimedes quay trở lại và cân bằng lực hấp dẫn của quả bóng.

Trải nghiệm này cho phép tạo ra một biến thể thú vị. Đặt một quả bóng sáp có trọng lượng bằng kim loại vào đáy bình thủy tinh lớn hơn chứa đầy nước. Sau đó chất một chiếc ly vào bình, lật ngược ngôi nhà và đậy quả bóng bằng chiếc ly để nó nổi trên mặt nước bên trong ly (Hình 2). Bây giờ hãy từ từ nâng chiếc ly lên - quả bóng nổi cũng bay theo nó. (Bằng cách này, bạn có thể nhấc quả bóng lên khỏi đáy hộp mà không cần chạm vào quả bóng.) Khi quả bóng nổi lên ngang mặt nước trong hộp, hãy cẩn thận tháo kính ra. Để thực hiện, bạn từ từ nhấc mép kính sang một bên, cẩn thận không tạo bọt và không làm khuấy động bề mặt lớp nước trong bình.

Tóm lại, một số gợi ý để tiến hành thí nghiệm. Đường kính khuyến nghị của quả bóng sáp là 2-3 cm và đường kính của kính lớn gấp đôi. Để đảm bảo sự ổn định khi quả bóng nổi, tốt hơn hết bạn không nên đặt một miếng kim loại vào giữa quả bóng mà di chuyển nó sang một bên. Trước khi thí nghiệm, quả bóng phải được sấy khô.

Thay vì một quả bóng, bạn có thể sử dụng một miếng nến parafin có đường kính khoảng 2 cm và dài 4-5 cm. Để nến nặng hơn, bạn có thể đóng vài chiếc đinh sắt vào nến hoặc gắn một đoạn dây đồng vào. Sau đó, thí nghiệm được thực hiện tương tự như với một quả bóng.