Номер 5, страница 158 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

5. Какую форму принимает жидкость в условиях невесомости?

В условиях земного притяжения форма жидкости определяется в основном силой тяжести. Эта сила заставляет жидкость растекаться и принимать форму той части сосуда, которую она занимает, образуя при этом горизонтальную поверхность. Силы поверхностного натяжения тоже действуют, но их влияние заметно только для очень малых объемов жидкости (например, маленьких капель).

В условиях невесомости, когда сила тяжести отсутствует или пренебрежимо мала, главной силой, определяющей форму жидкости, становится сила поверхностного натяжения. Она возникает из-за того, что молекулы на поверхности жидкости притягиваются молекулами внутри жидкости сильнее, чем молекулами газа или вакуума снаружи. В результате возникает результирующая сила, направленная внутрь жидкости, которая стремится сократить площадь ее поверхности.

Любая физическая система стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией. Для жидкости поверхностная энергия прямо пропорциональна площади ее поверхности: $E_{пов} = \sigma S$, где $\sigma$ — коэффициент поверхностного натяжения, а $\text{S}$ — площадь поверхности.

Чтобы минимизировать свою энергию, жидкость должна принять форму с наименьшей возможной площадью поверхности при заданном объеме. Из всех трехмерных фигур именно шар обладает наименьшей площадью поверхности для данного объема.

Таким образом, под действием сил поверхностного натяжения свободный объем жидкости в невесомости собирается в каплю идеальной сферической формы.

Ответ: В условиях невесомости жидкость принимает форму шара.