【明報專訊】一根小鐵釘尚且會沉入水底，為何載重幾萬噸的貨船，卻可以在茫茫大海中航行而不下沉？什麼形狀的船，擁有最大的載重量呢？探究船的題目，由黃埔宣道小學的學生為我們講解就最好不過，皆因他們校內的英語圖書館正好是以輪船為設計主題，非常適合在那裏做有關船的實驗呢！（註：受訪者因拍攝需要而暫除口罩）
■實驗1：紙船形狀與載重量關係（圖）
◆所需材料：（圖）
．相同重量的膠片數十塊
．3張不同顏色的卡紙
．清水1盆
小貼士：不宜選用太薄、太軟的紙張
◆步驟1：
用3張不同顏色的卡紙，分別摺出尺寸為20×10×1厘米（綠色）、20×5×2厘米（紅色）、10×5×4厘米（藍色）3款形狀及底面積不同、但體積同為200立方厘米的紙船
小貼士：黏合紙船時切口位不要入水，最好用防水的膠紙黏合船邊（圖）
◆步驟2：
把紙船逐一放在水上。然後把膠片一塊接一塊的放在船上，觀察放置多少塊後，紙船才會沉下水中（圖）
小貼士：擺放膠片時不宜偏重於某點，而是要平均、相等的逐塊放置於船上
◆步驟3：
每隻紙船均會重複測試3次，把3次結果加起來除3以取得平均數，使數據更準確
結果 - 紙船盛載膠片的平均數：（圖）
◆解說：底面積愈大 載重量愈高
黃埔宣道小學常識科統籌主任莫銘基解說，實驗證明紙船的底面積對載重量有一定影響，底面積愈大，可以盛載愈多膠片。為什麼呢？
液體有一種特性，稱為表面張力，即是使表面積收縮的力量。水由水分子組成，而水分子之間有一種內聚力，讓它們緊緊連在一起，生動一點來說，就好像有一種力量叫它們的「身體」向內縮，變成最小的表面積。這種力將水的表面拉緊，使其表面好像產生了一層「薄膜」來承托東西。當表面張力大於水面上物體的重量，物體便可以浮在水上。
實驗中，我們用到的立體圖形（紙船）雖然體積相同，但底面積不同。底面積愈大，跟水的接觸面積也愈大，形成更大的表面張力，浮力因而也愈大，讓載重量增加。實驗中的3隻紙船，以綠色船的底面積最大，所以載得最多膠片。
．表面張力示意圖（圖）
■實驗2：為何船浮水面？（圖）
探究過船的載重量後，我們回到基本，認識船浮起的原因。為什麼一塊小小的鐵釘放在水中會向下沉，同樣由鐵製造、體積那麼巨大的輪船卻可以浮起？原來與水的密度有關，密度比水高的東西會沉，反之，密度比水低的就會浮起來。我們可以透過簡單的實驗理解到這個情况。
所需材料（圖）
．步驟1：
在其中1個杯口放置1塊卡片，然後小心倒轉，將兩個杯子杯口疊起來
．步驟2：
慢慢拿開卡片，看看顏色變化
．步驟3：
重複實驗，看看鹽水與清水分別放在上面，會出現什麼分別
．結果1：當鹽水放上面（圖）
- 如果鹽水放在上面，有顏色的鹽水會慢慢流進清水內，變成一杯混合了的顏色水
．結果2：當清水放上面
- 如果清水放在上面，兩杯水的顏色卻不會混合起來
◆解說：密度高於水會沉
鹽水含有鹽分子和水分子，密度比清水高。在這個實驗中，我們發現當密度高的鹽水放在清水上面，鹽水會慢慢向下沉往密度低的清水，即是說，密度低的東西會浮在密度高的東西之上。同樣道理，由於船的形狀可以讓它的船艙充滿空氣，即使它載滿人和貨物，其密度一般都約在0.3克/立方厘米，相反水的密度約為1克/立方厘米（每立方厘米的水重1克），船的密度比水低，所以可以浮起來。
■有片睇，紙船實驗：bit.ly/3tIkbV5
文：顏燕雯
編輯：林曉慧
美術：謝偉豪
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