Номер 4, страница 309 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 65. Поверхностное натяжение. 11. Жидкость и пар. Молекулярная физика - номер 4, страница 309.

Условие.

4. Почему молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, не движутся ускоренно вниз под действием сил притяжения соседних молекул?

Решение.

4. Молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, действительно испытывают результирующую силу, направленную вглубь жидкости. Это происходит потому, что силы притяжения со стороны соседних молекул, которые окружают данную молекулу снизу и сбоков, не скомпенсированы силами притяжения со стороны молекул сверху, так как над поверхностью их практически нет (там находится газ или пар, плотность которого намного меньше). Эта нескомпенсированная сила, направленная внутрь, и создает явление поверхностного натяжения.
Однако ускоренного движения вниз не происходит, потому что эта сила притяжения уравновешивается силами отталкивания со стороны молекул, находящихся в более глубоких слоях. Жидкости, подобно твердым телам, практически несжимаемы. Это означает, что при попытке молекулы с поверхности «протиснуться» вглубь, она наталкивается на сильное сопротивление со стороны других молекул. На малых расстояниях между молекулами начинают действовать мощные силы отталкивания, которые препятствуют их дальнейшему сближению. В результате результирующая сила притяжения, действующая на поверхностную молекулу, оказывается скомпенсированной силами отталкивания. Суммарная сила становится равной нулю, и поэтому, согласно первому закону Ньютона, ускорение отсутствует. Поверхность жидкости находится в состоянии устойчивого равновесия.

Ответ: Молекулы на поверхности жидкости не движутся ускоренно вниз, потому что результирующая сила притяжения, направленная вглубь жидкости, уравновешивается силами отталкивания со стороны молекул из нижележащих слоев. Из-за очень низкой сжимаемости жидкости эти силы отталкивания не позволяют поверхностным молекулам «провалиться» внутрь.