2014/12/17

Поверхностное натяжение: что оно натягивает и к чему это приводит?

Photo by Chris Gladis
Эксперимент: Парящая монетка
Тебе понадобится:
  • стакан с водой
  • обычная монетка
  1. Возьми стакан и наполни его доверху водой.
  2. Положи аккуратно на поверхность воды монетку. (Можно положить сначала небольшой кусочек бумаги, а на него монетку. Затем бумагу необходимо утопить.
  3. Что происходит?
Твоя монетка не тонет, а лежит на поверхности. Хочешь узнать, как так получилось? Ведь любому волшебству есть свое объяснение.

А происходит это благодаря поверхностному натяжению. Все вещества на планете состоят из микрочастиц, называемых молекулами. Вот и жидкость тоже состоит из молекул. Молекулы жидкости постоянно испытывают силу взаимного притяжения, т.е. притягиваются друг к другу. Благодаря этому вода не улетучивается моментально.



© SmartOwl
Если ты посмотришь на рисунок, то увидишь, что в середине емкости сила притяжения действует на молекулы со всех сторон, а на поверхности воды сила притяжения сверху отсутствует, так как там не к кому притягиваться. 

Но сила то в верхних молекулах осталась та же и, следовательно, ее надо куда-то направить. Куда? Конечно на соседние молекулы, т.е. вниз. Под воздействием этой силы, силы поверхностного натяжения, вся поверхность воды стремится стянуться, что приводит к образованию подобия невидимой, тонкой и упругой пленки. Именно благодаря этому твоя монетка спокойно лежит на воде.

Попробуй повторить опыт с монеткой с другими предметами: металлическая скрепка, иголка.

Photo by Broo_am (Andy B)
При идеальном стечении обстоятельств, при поверхностном натяжении, когда все молекулы стремятся к центру жидкости, должен получаться шарик. Этот шарик ты можешь увидеть летом на траве, если рано утром выйдешь на улицу (роса).


А как ты думаешь, можно ли нарушить верхний слой воды и прорвать эту невидимую пленку?

Эксперимент: Разбегающиеся зубочистки
Тебе понадобится:
  • миска с водой
  • 4 зубочистки
  • капля жидкого мыла
  1. Возьми миску или глубокую тарелку и наполни ее водой.
  2. Возьми 4 деревянные зубочистки и расположи их на поверхности воды в виде квадрата. Ты можешь подталкивать зубочистки, чтобы они все соединились в фигуру.
  3. Капни жидким мылом себе на палец и аккуратно дотронься им до воды в центре твоей фигуры.
  4. Что произошло?
Твои зубочистки разбежались в разные стороны. Как думаешь, почему так произошло?
Когда мыло соприкасается с поверхностью воды, оно нарушает поверхностное натяжение и верхний слой воды «разбегается» в разные стороны, как лопнувший мыльный пузырь. И, соответственно, тянет за собой зубочистки.

Задания:
  1. Вспомни насекомое, способное удерживаться на поверхности воды и не тонуть (благодаря силе поверхностного натяжения).
  2. Налей в стакан воду до самых краев. Опускай на дно потихоньку монетки, одну за другой. (Вода не выльется, но зато станет выпуклой над поверхностью стакана.)