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十人七錯——鹽水、菜油、乒乓球謎題揭秘!

在昨天的文章中,我們提出了菜油倒入鹽水後,漂浮在鹽水上的乒乓球位置將如何變化的問題【點此查看】,結果有一百多人做了回答,大家選擇的答案分布情況如下:

正確的答案是A , 兵乓球會上升一點距離。

先請看實驗演示,注意倒入菜油前藍色鹽水的液面高度和乒乓球的最低點,以及倒入後的變化:

靜置後再對比,更加明顯,乒乓球差不多有一半都浮在了藍色鹽水上,同時鹽水液面高度降低:

為什麼會這樣呢?

這是因為倒入的菜油對乒乓球也產生了浮力,這部分浮力讓乒乓球又上浮了一點:

在倒入菜油前,空氣對暴露在鹽水液面上的乒乓球也是有浮力的(空氣和菜油對球的浮力通過鹽水傳遞),只是空氣密度比菜油密度小得多(約為1:700),所以當倒入菜油後,乒乓球上升明顯。

對浮力產生的原理記憶還比較清晰的朋友可以對乒乓球做受力分析,從上下兩個投影表面的壓強差入手分析浮力變化,也會得出同樣的結論。

還可以用極值法進行更簡單的定性思考——假設能人為調節上圖中黃色部分的液體密度,那麼在從「空氣的密度」一直增大到「鹽水的密度」的過程中,乒乓球會從原來的位置一直「浮起」到黃色液面頂端的位置,是一個上升的趨勢,而菜油的密度介於空氣和鹽水之間,所以在倒入菜油後,乒乓球的位置肯定會高於原來的位置:

怎麼樣?昨天你選對沒有?

題外話,每天生活在空氣中的我們,也時刻被空氣「托舉著」。平均來說,每個人會受到0.8N左右來自空氣的浮力,大概相當於80克的重量。

所以下次再稱體重時,別忘了空氣對你「減重」做出的貢獻。

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