表面张力与重力的平衡关系
表面张力的作用说起水的表面张力,有些人自然就想起武侠电影里水上漂的轻功绝技。
轻功水上漂
明白的人都知道,那些不过是电影的蒙太奇,从科学的角度,人是不可能光脚踩着水面健步如飞的。
不过迄今为止,包括昆虫、蜘蛛等小型生物到爬行动物、鸟类甚至某些哺乳动物在内,有超过1200种动物已经进化出水上行走的能力。
有一种叫水黾的昆虫,它就依靠长长的腿在水面行走如飞。
水黾
水黾的长腿表面有许多极微小的绒毛,它一方面为水黾腿提供了更大的表面积,同时它又有疏水性,就像荷叶表面一样,它不会被水打湿。这样,当水黾站在水面时,它的几条长腿下压水面,表面张力使得水有将曲率最小化的趋势,水面就像一张弹性薄膜一样将水黾支撑起来。
壁虎也可以利用水的表面张力踩水疾行,这项技能往往使它能轻松摆脱捕食者的追击。
平尾屋壁虎踩水疾行的连拍镜头
这种壁虎有大约6克重,相比于水黾来说它确实重多了,这似乎不具备利用水表面张力的能力。但壁虎有办法,它有一身超级防水的皮肤和带蹼的脚掌,通过四条腿大力拍击水面,壁虎在它身体下方制造一个空气的空腔,这时候水的表面张力会因为有恢复曲率最小化的趋势,从而将壁虎的身体向上方推。与此同时,壁虎扭动他的身体和尾巴,尾巴像一支船橹一样驱动壁虎以1米/秒的速度在水面飞奔。