一個(gè)厚度無(wú)限接近于0,長(zhǎng)度無(wú)限大的鐵片可不可以飄在水面上?

韓平 8年前 (2018-03-20)

想說(shuō),這個(gè)問(wèn)題本身就是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。理由如下:如果你說(shuō)是無(wú)限長(zhǎng)的鐵絲,那么只要一厘米長(zhǎng)的能夠漂浮,那么無(wú)限長(zhǎng)的也都可以。但無(wú)論再怎么薄...

想說(shuō),這個(gè)問(wèn)題本身就是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。理由如下?/p>

如果你說(shuō)是無(wú)限長(zhǎng)的鐵絲,那么只要一厘米長(zhǎng)的能夠漂浮,那么無(wú)限長(zhǎng)的也都可以。但無(wú)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(guò)自身體積的排水量,都無(wú)法靠浮力漂浮在水面上。在單位長(zhǎng)度上,如果浮力+張力不能夠大于鐵片的重力,則一定會(huì)沉。因?yàn)槲覀冎溃F片厚度無(wú)限接近于0也不能少于一個(gè)原子的直徑。所以,到底是什么樣的鐵片,寬度多少,這個(gè)前提不說(shuō)清楚,這個(gè)問(wèn)題就是無(wú)解的。即便我們假設(shè)鐵片寬度也無(wú)限接近于零,那么,厚度寬度無(wú)限接近于零應(yīng)該理解為無(wú)限接近于一個(gè)鐵原子直徑就需要長(zhǎng)度無(wú)限大的水平面,實(shí)踐中根本不存在這樣的水平面,因此此題無(wú)解。

假設(shè)的確存在無(wú)限長(zhǎng)的水平面,那么我們先來(lái)考察浮力。由于該鐵片厚度、寬度無(wú)限接近于零,實(shí)際上,故其體積和質(zhì)量均無(wú)限接近于無(wú)數(shù)鐵原子體積之和質(zhì)量之和,受到的浮力不足以抵抗重力,鐵片會(huì)沉入水底。

再來(lái)看表面張力。很多網(wǎng)友的回答中用針來(lái)舉例,說(shuō)自己做過(guò)回形針的實(shí)驗(yàn)。想提醒大家的是,針之所以能浮在水上,是因?yàn)楸砻鎻埩Φ淖饔?。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(chǎn)生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層,稱為表面層,表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏,分子間的距離比液體內(nèi)部大一些,分子間的相互作用表現(xiàn)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(zhì)量較小。但厚度無(wú)限接近于鐵原子直徑的鐵片,如果寬度不是無(wú)限接近于鐵原子,估計(jì)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(jì)不大會(huì)。不過(guò),由于表面張力起作用需要物體在水平的縱橫兩個(gè)方向都具有一定尺度,重新考察厚度寬度無(wú)限接近于鐵原子直徑的情況,由于在寬度方向已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水分子間距離,表面張力不會(huì)起作用,這張鐵片也會(huì)沉下去。

一個(gè)厚度無(wú)限接近于0,長(zhǎng)度無(wú)限大的鐵片可不可以飄在水面上?

綜上所述,嚴(yán)格來(lái)說(shuō),該題無(wú)解。理論假設(shè)存在無(wú)限長(zhǎng)的水平面來(lái)放置這個(gè)長(zhǎng)度無(wú)限大的鐵片,那么鐵片飄在水面上的可能性幾乎沒(méi)有。

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