水黽在水面漂浮而不下沉會不會是因為表面張力?
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A2:水黽的一條長腿就能在水面上支撐起15倍於身體的重量而不會沈沒,而水表面的張力效果卻沒有如此大,純水表面張力約只有70達因/公分,因此表面張力也並非水黽漂浮的 ...
Q1:水黽在水面漂浮而不下沉會不會是它們的腿分泌油脂?
A1:對於水黽如何漂浮於水面上的這個問題,在一般教科書上都是以水黽腿表面分泌油脂,因此產生的漂浮的作用,這樣的解釋看似合理,但顯然這理論是錯誤的,一般人都認為,油脂可以浮在水面上,如果水黽的腿腳能分泌油脂,再加上水表面的張力,水黽不就浮在了水面上了嗎?為了證明油脂層不是水黽在水面上行走的主要原素,研究人員做了一個人工的水黽腿,並在上面塗了一層蠟。
經實驗結果發現,這條腿能夠讓水黽在水面上靜止一會兒,但卻不能經得起水的波動。
由此證明,光是靠表面的油脂所造成的浮力是不夠的,因為水黽能長時間的停留於水上,並且能承受水的波動而不受引響。
Q2:水黽在水面漂浮而不下沉會不會是因為表面張力?
A2:水黽的一條長腿就能在水面上支撐起15倍於身體的重量而不會沈沒,而水表面的張力效果卻沒有如此大,純水表面張力約只有70達因/公分,因此表面張力也並非水黽漂浮的主因。
Q3:水黽在水面漂浮不下沉的真正原因?
A3:研究人員在高倍顯微鏡下發現,水黽腿部上有數千根按同一方向排列的多層微米尺寸的剛毛。
人的頭髮的直徑大約在80-100微米之間,而這些像針一樣的微米剛毛的直徑不足3微米,表面上形成螺旋狀納米架構的構槽,吸附在構槽中的氣泡形成氣膜,從而讓水黽能夠在水面上自由地穿梭滑行,卻不會將腿弄濕。
水黽的多毛腿一次能夠在上面劃出4毫米長的波紋。
研究人員將水黽毛腿的這種性質稱為超疏水性。
即使在狂風豪雨和急速流動的水流中也不會沈沒。
Q4:水黽在水中的移動速度?
A4:科學家表示,水黽移動的速度大約每秒1.2公尺,乍看之下似乎不怎麼樣,但水黽平均身長2公分,如果換算成人類的比例,水黽的移動速度將高達每小時345公里。
Q5:水黽在水中運動的方式為何?
A5:研究人員日前利用高速攝影機,拍攝水黽前進的連續畫面,意外發現其實水黽前進的時候,只有中間2隻腳在動作,而且不是先靠踩水激起波紋,再像衝浪一樣向前滑行,而是像划船一樣,把雙腳當作船槳划動,藉以前進。
Q6:水黽在水上行走主要是藉由製造波動來轉移動力?
A6:水的表面波速度=
(4gσ/ρ)¼=23cm/s,水黽必須滑動它的腿超過這個速度。
對成年水黽沒問題,但是量測顯示幼蟲水黽無法迅速的滑動比這速度快。
不能使用波在任何地方推進自己。
因此水黽在水上行走不是靠波動來轉移動量。
Q7:水黽在水中行走所需的動力來源為何?
A7:水黽利用其三對多毛的長足,在水中制造出螺旋狀的旋渦,借助旋渦的推動力,從而以每秒60英寸以上的速度向前行
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