跳舞的葡萄干：浮力
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你需要一罐汽水和一把葡萄干。
现在，请你打开汽水，倒入玻璃杯，然后把葡萄干撒入汽水里。接下来请睁大眼睛仔细观察。
我并不是在教你做什么创意饮品。因为要不了几分钟，你就能看到葡萄干浑身吸满了气泡，向上浮了起来，可是刚浮上去就又掉了下来。如此反复的上上下下的运动，看起来就像在汽水里乐此不疲地跳舞。
葡萄干没有马达，更没有人碰它，为什么会这么活跃地跳舞呢？答案都在汽水里。夏日午后，你一定很想来一瓶冰镇汽水，就是因为汽水里藏着很多二氧化碳，这些气体进入口腔后会带给你爽快而清凉的口感（因为它离开口腔会带走热量）。而当这些包含二氧化碳的气泡遇到了皱巴巴的葡萄干，就会纷纷被吸引到葡萄干的表面。这样一来，原本沉在水底的葡萄干就像被穿上了充气救生衣，轻盈地浮了起来。而浮上去以后，气泡破裂，被迫脱下救生衣的葡萄干便只能再次沉入水底。
发现了吗？这个神奇小实验的奥秘就是汽水里的气泡，当气泡附着在葡萄干上时，大大拓展了葡萄干在水中的体积，所以改变了葡萄干在水中的状态。这场重力和浮力的擂台赛，为我们带来了一场神奇的视觉盛宴。
浸入液体中的物体都会受到来自液体的托举力，这便是浮力。物体受到的浮力与它受到的重力方向相反，浮力与重力的相对大小，决定了物体在水中的状态。重力更大时物体沉底，浮力更大时物体上浮。吸满了气泡的葡萄干，正是因为获得了更大的浮力，才能浮向水面。
我们都知道，物体受到重力的大小与本身的质量有关。那么浮力的大小呢？来自古希腊的科学家阿基米德发现，物体所受浮力的大小，恰好等于它所排开液体的重力。这个定律被称为浮力定律，又叫阿基米德定律。有了这样的规律，一切就解释得通了。轻盈的气泡体积膨大，但是重量却很小，包裹在葡萄干上后，使葡萄干排开水的体积大大增加，所受的浮力也就更大，当这个力大于重力时，便能轻快地浮起来。
当然，伟大的阿基米德定律可不只是为了让葡萄干跳舞的，海面上那些大大小小的船只，都是在这个原理的指导下扬帆远航。其中就包括号称“永不沉没”的“泰坦尼克号”。想让这艘载重量近5万吨的豪华巨轮漂浮于大海，同样需要给它穿上“救生衣”。在泰坦尼克号的底舱，有16个密闭防水隔舱，它们就相当于葡萄干表面的气泡。其中大量的空气大大增加了轮船的排水量，为它带来更大的浮力。
不过，浮力的大小不单单与排开液体的体积有关，还受到液体密度的影响。液体的密度越大，物体受到的浮力就越大。比如，有很多盐分的海水密度就要比纯水的密度大，所以，同一个物体，如果完全沉浸在水中，那么它在海水中所受的浮力比在纯水中更大。
哦对了，据说浮力定律是阿基米德在洗澡的时候发现的，他看着溢出的洗澡水灵感乍现，才有了经典的阿基米德定律！
参考资料：
1.「英」海伦 · 切尔斯基 《茶杯里的风暴》 北京联合出版公司
2. TED 《阿基米德的真实的尤里卡故事》
作者：比邻星
审稿： 张轩中（中国科普作家协会会员，中国物理学会会员）
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