Иголка на воде может плавать

Может ли металлическая иголка плавать на поверхности воды? На первый взгляд — нет: металл тяжелее воды, а значит должен тонуть. Но если положить иголку аккуратно, она действительно может держаться на поверхности. Этот эффект выглядит почти как маленькое чудо, но объясняется вполне понятными законами физики.

Почему иголка держится на воде

1. Поверхностное натяжение воды

Вода обладает свойством, которое называется поверхностным натяжением.
Молекулы жидкости у поверхности притягиваются друг к другу сильнее, чем внутри объёма. В результате образуется как бы тонкая «плёнка», способная выдержать небольшие лёгкие предметы — даже если они тяжелее воды.

Иголка, уложенная аккуратно и горизонтально, опирается именно на эту «плёнку». Она не погружает поверхность достаточно глубоко, чтобы разорвать молекулярные связи.

2. Смачиваемость и форма предмета

Если поверхность иголки сухая и чистая, вода смачивает её недостаточно хорошо, и плёнка остаётся целой.
А вытянутая форма иглы распределяет вес по большей длине — плёнка прогибается, но не рвётся.

3. Баланс сил

На иглу действуют две силы:

• сила тяжести, тянущая вниз;
• сила поверхностного натяжения, действующая вдоль поверхности и «натягивающая» плёнку вокруг иглы.

Пока сила поверхностного натяжения сильнее — иголка остаётся плавать.

Что произойдёт, если…

…добавить мыло или моющее средство?

Плёнка поверхностного натяжения разрушается, молекулы воды перестают держаться так тесно друг за друга — и иголка моментально тонет. Именно так работают моющие средства: они уменьшают поверхностное натяжение.

…ронять иголку вертикально?

Вода не успеет удержать предмет, он пробьёт поверхность и утонет.

…взять более тяжёлый предмет?

Если предмет слишком массивный или имеет широкую площадь, плёнка не выдержит — он утонет независимо от аккуратности.

Физический эксперимент, который легко повторить

1. Налейте воду в чашку или глубокую тарелку.
2. Обычной ложкой положите на поверхность маленький кусочек бумаги.
3. Положите иголку горизонтально на бумагу.
4. Когда бумага намокнет и уйдёт под воду, иголка останется на поверхности.

Этот трюк часто используют на школьных уроках физики — эффект выглядит наглядно и впечатляюще.

Итог

Да, иголка может плавать на поверхности воды, но не потому, что она лёгкая.
Её удерживает поверхностное натяжение воды — одно из самых красивых проявлений взаимодействия молекул.

Это же сила позволяет бегать по воде водомеркам, удерживает капли в форме шариков и объясняет многие природные явления.