液面托起微小的金屬物品時，排開的水的重力在數值上是否等於物體的重力？即，表面張力和浮力是否等效？

01-13

這件事引起我和 @金晨羽激烈的爭論，源頭是這個問題：回形針為什麼可以飄浮在水面上回形針為什麼可以飄浮在水面上？
既然她去答了，就拿出來大家一起討論一下。
浮力的本質是壓力差，是分子斥力。表面張力本質是界面上的分子引力。
他們本質不同，所以我認為回形針的事應該用表面張力來解釋。

她是表面科學博士生，非常清楚這些。
之所以引起爭論是因為這樣的現象：
回形針沉下去時，排開的水的體積等於回形針的體積，不涉及表面張力，完全用浮力計算。
但是回形針飄在水面時，一個現象是液面下陷嚴重，可以認為排開了遠超回形針體積的水。
如果把浮力的效果表述為「物體受力等於物體排開水的重力」，那麼回形針飄在表面時，排開的水的確遠超自身體積，完全有可能抵消重力。上面這個表述是否仍然適用呢？
也就是說，浮力和表面張力本質不同，效果是否相同呢？
我們用一塊金屬薄片托住硬幣做了實驗。可以看到液面下陷很深，硬幣上表面幾乎和液面平齊。

薄片好像一條只有平底（還有大洞）的船，沒有側邊擋水。但是由於表面張力，水不會漫上來。
下陷體積比薄片加硬幣的體積大得多，這些被排開的水的重量，是否等於薄片加硬幣的重量呢？

判斷浮在液體表面的物體有沒有受到浮力作用，看液面的完整性有沒有被破壞。比如1kg的水可以浮起10kg的木頭，這個木頭是浸入水中的，水面的完整性已經被破壞，是水的浮力支撐著木頭。回形針沒有破壞液面的完整性，因此談不上「上下壓力差」，它沒有受到浮力作用，也談不上排開的水，它受到的只是水面的支撐力，好比一個人站在席夢思上。這個支撐力為什麼存在，因為表面張力形成了這麼一個水面。

圖中凹面處的水壓並不等於水的重量，也就是P=ρgh不成立（比如一顆水珠內水壓的計算），而是要減去表面張力。表面張力將水拎起來從而形成凹面，就像吸管把水吸上去，水本身的密度沒有變化。簡單類比：拎起一個箱子但未脫離地面，箱子對地面的壓力不等於箱子的重力，而要減去手拉的力。表面張力就是手拉的力。

簡而言之，浮力是生活語言，其本質是物體浸沒在水中受到水壓的作用。液面的水壓為0（當然指表壓，也就是不考慮大氣壓），水壓為0的水又如果對其上的物體施加浮力的作用呢？能施加的只能是支撐力。當然如果說這個支撐力也是浮力，那另當回事。只是我們說的浮力是水壓造成的。可以這樣說，浮力與水壓機的「效果」是一樣的，依靠的都是水壓的作用，但與表面張力的效果是不一樣的。表面張力的大小取決於材質，與「排開水的體積」無關。"排開水的體積「這個概念只對計算浮力大小有用。

「浮力的本質是壓力差，是分子斥力。表面張力本質是界面上的分子引力。」

不是已經明確了定義了么？問從和來？

還是不明真相的我哪裡秀逗了。。？如果出醜了的話，求說。。

不知道這個實驗是不是能夠說明這一點——液體表面張力係數測試（用脫拉法測量的那個）：

假設浮力與表面張力等效，即可以用浮力概括表面張力，那麼對於物體A有：

桿秤提供的拉力F = A的重力G + 浮力F1

而浮力與重力方向相反，換言之，FG不符

所以，可以得到浮力與表面張力一定不等效。

至於是否有從屬關係，我覺得兩個力在一開始的定義上就已經完全沒有半點關係了吧？

而且，下圖中所示浮體所受到的作用力就有重力、浮力和液體表面張力三個嘛。

（此情況下，浮力F1與液體表面張力F2的方向是反向的）

另外，參考提問人所示圖片的情況，應是浮力與液體表面張力的協同托舉重物驗證方法的話，我腦子裡能想到的之後這個：

用一個長方形鐵片（那樣的話面積s比較好求）承載硬幣置於水面上，計算該鐵片下表面所承受的壓強p（測量鐵片下表面所處深度來計算），s、p相乘得到浮力，與（鐵片+硬幣）的重力比較，若有差值，則液體表面張力與浮力一定不等效，反之可能等效。

ps：感覺精度神馬的要求好高呀。。

「液面托起微小的金屬物品時，液面下陷，此時排開的水的重力是否等於物體的重力？即，表面張力和浮力是否等效？」你問的這個問題，有邏輯上的錯誤，首先前半句的答案是不等於，微小金屬屑浮在水面上，靠的可不是浮力，而主要是水的表面張力；然後，即？前半句和後半句話哪裡有共同之處？表面張力和浮力完全是兩碼事，怎麼算等效？

就算是有了造成金屬物品浮在水面上的現象也不能倒推出表面張力就是浮力吧。

浮力可不是這麼定義的。

不等於！還要計算分子力