Ці неймовірні краплини!

завдання з фізики на тему поверхневий натяг

Здавалося б, що може бути простіше від краплі? А виявляється, цей фізичний об’єкт теж має масу секретів.

Яка форма у краплини?

Дуже часто краплини, які падають, зображують наступним чином:

kakaya forma u kapli

Це зображення не відповідає дійсності . Насправді, під час падіння, крапля перебуває в стані невагомості, і сили поверхневого натягу надають їй сферичну форму. Не варто забувати, що вода має достатній коефіцієнт поверхневого натягу:

σ = 72,86 · 10 -3 Н/м

Уявлення, нібито краплина має витягнутий загострений кінчик пов’язано з тим, що людина здатна розрізняти її форму лише в процесі утворення. Падає ж крапля швидко, і людина не в змозі визначити її форму:

процес формування краплини води

Проте, крім сил поверхневого натягу, можуть діяти й інші сили, які теж впливають на форму краплини. Ось, що про це написано в Вікіпедії (переклад з російської):

Форма краплини визначається сукупною дією поверхневого натягу та інших зовнішніх сил (у першу чергу сили тяжіння, а при високих швидкостях – аеродинамічними силами). Мікроскопічні краплини, для яких сила тяжіння не грає визначальної ролі, мають форму кулі – тіла з мінімальною для даного обсягу поверхнею. Великі ж краплі в земних умовах мають кулясту форму тільки при рівності густин рідини краплі і навколишнього її середовища.
Дощові краплини під дією сили тяжіння, тиску зустрічного потоку повітря і поверхневого натягу приймають витягнуту форму. На незмочуваних поверхнях краплі набувають форму приплюснутих куль.

kaplya rosy

Не варто забувати, що у краплі можуть відбуватися коливання, в результаті яких по її поверхні будуть поширяться хвилі. Детальніше про це і не тільки пропоную подивитися ролик знятий в МКС, в умовах повної невагомості астронавт Дон Петтіт експериментує з краплею 130 мм в діаметрі! (російською):

Завдання

  1. Чому в стані невагомості і за відсутності зовнішніх подразників крапля стає кулястої?
  2. Чому мікроскопічної крапельці (малюнок вище, крапля ліворуч на червоному тлі) вдалося зберегти свою кулясту форму, в той час, як звичайна крапля на листочку праворуч, пріплюснулась?
  3. Яку форму має крапля, що падає з крану?
  4. Яка форма у краплі дощу?
  5. Визначте тиск, що створюється всередині водяної краплини з ролика з МКС силами поверхневого натягу.
  6. Творче.На фотографії крапля що повисла на крані. Вона сфотографована за мить до свого падіння. Визначте масу цієї краплі. Складне творче завдання з фізики, дивіться відповідь

Відповіді та підказки: Красиві яскраві фотографії крапель фарби:

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Можна використовувати XHTML теґи та атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>