Veepinnal ujuv metall

Vahendid:

  1. Nõel või žiletitera
  2. Kolb
  3. Küünal

Protseduur:

1. Vala kolvi vett.

2. Võta nõel ja näita, et metall on tihedam kui vesi, lastes sellel vertikaalselt vette kukkuda. Nõel upub (vt joonis A).

3. Võta nõel veest välja ja kuivata see või kasuta teist nõela.

4. Hoia nõela horisontaalselt veele nii lähedal kui võimalik ilma seda märjaks tegemata ja lase sellel veepinnale kukkuda (vt joonis B).

5. Kui see ei õnnestu, hõõru nõela enne veepinnale asetamist küünla vastu.

Miks ei ole võimalik nõela ujuma panna, kui ta lasta vette vertikaalselt?
Miks peab nõel olema kuiv, kui tahta seda veepinnale ujuma panna?
Kuidas aitab kaasa nõela küünla vastu hõõrumine?
Missugune vee omadus hoiab nõela veepinnal?
Kuidas saaks veepinnal ujuva nõela uputada ilma seda katsumata?

Selgitus Kui lasta nõel vette vertikaalselt, läbistab see veepinna, sest pindpinevus ei ole piisavalt tugev, et sellise väikese pindala abil tervet nõela veepinnal hoida. Kuna nõel on tihedam kui vesi, vajub see põhja. Kui asetada nõel aga horisontaalselt ehk veepinnaga paralleelselt, on nõela ja vee kokkupuutepindala maksimaalne ning veemolekulide kohesioonijõud on piisav, et nõela pinnal hoida. Oluline on täheldada, et nõel ei uju mitte tavapärases mõistes (ujuva keha tihedus on vedeliku tihedusest väiksem), vaid seda hoitakse veepinnal, sest nõel ei läbista veepinda. Seega on kogu nõel vee peal, ujudes aga asuks osa nõelast vee all ning see veealune osa tekitaks üleslükkejõu. Küünla vastu hõõrumine katab nõela  pinna küünlavahaga, vaha aga tõrjub vett ja vähendab seega nõela ja veepinna vahelist külgetõmbejõudu. Kokkuvõttes parandab see võimalust, et nõel jääb pinnale püsima. Ujuva nõela saab uputada sellele vett peale valades (siis ei asu nõel enam mitte pinnal, vaid vee all, ja upub). Samal põhjusel tuleb kasutada kuiva nõela, sest õhuke veekiht nõela peal on piisav, et nõel veepinda läbistaks. Teise võimalusena saab nõela uputada, kui vette nõudepesuvahendit lisada, sest see vähendab oluliselt pindpinevusjõu tugevust.