Номер 3, страница 249, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. На поверхность воды, налитой в три широкие неглубокие тарелки, поместите мелкие куски пенопласта, спичку, кусок картона. Прикоснитесь к центру тарелки: а) в первой тарелке — мылом; б) во второй — сахаром рафинадом; в) в третью насыпьте немного перца. Объясните поведение тел, находящихся на поверхности воды.

Все описанные явления объясняются изменением силы поверхностного натяжения воды. Поверхностный слой воды ведет себя как упругая пленка, которая стремится сократить свою площадь. Плавающие на поверхности предметы удерживаются и перемещаются этой пленкой.

а) в первой тарелке — мылом

Мыло является поверхностно-активным веществом (ПАВ), которое значительно уменьшает силу поверхностного натяжения воды. Когда мыло соприкасается с водой в центре тарелки, поверхностное натяжение в этом месте резко падает. В то же время у краев тарелки поверхностное натяжение остается высоким. Возникает градиент натяжения: более сильная «пленка» у краев тянет на себя более слабую «пленку» из центра. Этот поток воды на поверхности увлекает за собой плавающие легкие предметы (куски пенопласта, спичку, картон). В результате они начинают двигаться от центра к краям тарелки.

Ответ: Тела, находящиеся на поверхности, начнут двигаться от центра к краям тарелки.

б) во второй — сахаром рафинадом

Растворение сахара в воде, в отличие от мыла, приводит к незначительному увеличению поверхностного натяжения. Молекулы сахара, взаимодействуя с молекулами воды, усиливают межмолекулярные связи в поверхностном слое. Когда кусок сахара помещается в центр, он начинает растворяться, и поверхностное натяжение в центре становится выше, чем у краев тарелки. Область с более высоким натяжением в центре начинает стягивать к себе поверхностный слой воды от краев. Этот направленный к центру поток воды увлекает за собой плавающие предметы.

Ответ: Тела, находящиеся на поверхности, начнут двигаться от краев к центру тарелки.

в) в третью насыпьте немного перца

Частицы молотого перца легкие и обладают гидрофобными свойствами (плохо смачиваются водой), поэтому они не тонут, а плавают на поверхности, удерживаемые силой поверхностного натяжения. В данном случае сами частицы перца являются телами, поведение которых нужно объяснить. Если просто насыпать перец, он распределится по поверхности и будет плавать. Однако, данный опыт чаще всего является демонстрацией эффекта, описанного в пункте (а). Если после того, как перец насыпан, коснуться центра поверхности воды каплей мыла или моющего средства, то произойдет то же самое, что и в первом опыте. Поверхностное натяжение в центре резко упадет, и вода у краев тарелки утянет поверхностный слой вместе с плавающими на нем частицами перца. Визуально это будет выглядеть, как будто перец «разбегается» от центра к краям.

Ответ: Частицы перца будут плавать на поверхности воды. Если добавить в центр каплю мыла, перец быстро переместится от центра к краям тарелки.