早餐谷物中漂浮著的谷片為什么會(huì)互相粘在一起并且貼近碗邊？

雖然有觀點(diǎn)認(rèn)為，Rice Krispies牌的谷片和Cheerios牌的谷片摻在一起，是一個(gè)防止其被吃掉的防御性策略，但顯然這不是成功的策略。一些其他力量在起作用……

所需的材料

一碗牛奶

一些以小麥或稻米為主的早餐谷片

自來水

三個(gè)聚苯乙烯塑料茶杯

要做的事情

首先是準(zhǔn)備好問題的基本條件。倒一碗牛奶并加入你所選擇的谷物麥片。不要讓碗太滿，而且只加入蓋住牛奶表面三分之一的谷片即可。做完這些之后，要解決使用塑料杯子所涉及的物理學(xué)問題。

向第一個(gè)杯子里倒水，水面距杯口1厘米；向第二個(gè)杯子里倒?jié)M水，然后小心地再加一些水，使水的微凸表面繃在茶杯頂上，但不要讓水漫出，即在表面張力的作用下水會(huì)在茶杯頂上保持一個(gè)凸起的弧形。

現(xiàn)在從第三個(gè)茶杯上剪下4個(gè)直徑1厘米的塑料圓片，并在上面兩個(gè)茶杯的中央各放兩個(gè)。

會(huì)看到的現(xiàn)象

第一步實(shí)驗(yàn)中，放進(jìn)碗中的早餐谷物片會(huì)成堆地聚在一起，并偏向碗邊的位置而不是碗中心的位置?，F(xiàn)在，你可以享用這些早餐谷物片了。

第二步實(shí)驗(yàn)中，在水不滿的茶杯里漂浮的塑料片，只需一點(diǎn)點(diǎn)的觸動(dòng)就可移向茶杯的邊緣并被留在那里。相比之下，漂浮在水面凸起的茶杯里的塑料片會(huì)留在中央位置；而且如果用一個(gè)尖銳的東西如鉛筆尖，把小塑料片推向茶杯口邊緣，小塑料片會(huì)受到茶杯邊沿相當(dāng)大的、指向茶杯中心的排斥力。

究竟發(fā)生了什么

這是由水的表面張力作用造成的。在部分充水的茶杯里，水面向上彎起與聚苯乙烯塑料茶杯側(cè)壁相接，這是由于和水分子之間的相互吸引比較，水分子會(huì)被更強(qiáng)勁地吸向聚苯乙烯塑料。

第二個(gè)茶杯的水面在杯頂形成向上的凸起，是由于表面張力總是要把液體表面盡可能限制在最小的區(qū)域。這個(gè)解釋還大致解釋了液滴總成圓形的原因。水面同樣會(huì)向上彎起與塑料片在各個(gè)方向上相接。在水和小塑料片相接的位置，表面張力會(huì)在向下和向外的方向上作用于接觸點(diǎn)，該方向由與水相接位置的角度決定。當(dāng)圓片在茶杯中央時(shí)，水在所有點(diǎn)位上同樣向上彎曲與塑料圓片相接，所以作用在圓片一側(cè)的拉力與作用在其正相對(duì)的另一側(cè)的拉力剛好平衡。這樣，塑料圓片被留在茶杯里液體的中央。

但是在未充滿水的茶杯中，當(dāng)塑料片被移向茶杯側(cè)壁時(shí)，隨著塑料片靠近茶杯側(cè)壁，與茶杯側(cè)壁相接的向上彎曲的水面，會(huì)把水與塑料片相接的彎曲水面降低，這使得作用在塑料片靠近茶杯側(cè)壁一側(cè)上的向外拉力增加，結(jié)果產(chǎn)生了指向茶杯側(cè)壁的凈作用力。因此，如果茶杯里的水不滿，塑料圓片將離開茶杯中心位置并停在杯子邊上，這和盛滿水的茶杯中的塑料圓片是不同的。

這個(gè)效應(yīng)解釋了碗中牛奶表面那些谷物片聚成堆的原因，以及水塘和湖水中樹葉和樹枝的類似狀況。（后者應(yīng)該主要是風(fēng)吹動(dòng)的結(jié)果。——譯者）