Номер 1, страница 244 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 7. Поверхностное натяжение в жидкостях. Параграф 7.1. Поверхностное натяжение - номер 1, страница 244.

Условие.

? Опишите опыты, доказывающие стремление поверхности жидкости к сокращению.

Решение.

Стремление поверхности жидкости к сокращению, известное как поверхностное натяжение, можно продемонстрировать с помощью нескольких наглядных опытов.

Опыт 1: Проволочная рамка с подвижной перекладиной

Для этого опыта понадобится прямоугольная проволочная рамка, одна из сторон которой представляет собой легкую, свободно скользящую перекладину. Рамку погружают в мыльный раствор так, чтобы между её сторонами и подвижной перекладиной образовалась мыльная плёнка. Как только рамку вынимают из раствора, можно наблюдать, как мыльная плёнка начинает сокращаться. Силы поверхностного натяжения, действующие на перекладину со стороны плёнки, тянут её внутрь рамки, уменьшая площадь поверхности плёнки. Чтобы удержать перекладину в равновесии, необходимо приложить внешнюю силу, направленную в противоположную сторону.

Ответ: Этот опыт напрямую доказывает существование сил поверхностного натяжения, которые действуют подобно растянутой упругой плёнке и стремятся сократить площадь поверхности жидкости до минимума.

Опыт 2: Петля из нити на мыльной плёнке

Берут проволочное кольцо и привязывают к нему петлю из тонкой нитки так, чтобы она свободно провисала. Кольцо опускают в мыльный раствор, чтобы вся его площадь, включая внутреннюю область петли, затянулась плёнкой. В этом состоянии нить имеет произвольную форму, так как силы поверхностного натяжения, действующие на неё с обеих сторон (внутри петли и снаружи), уравновешивают друг друга. Затем, если аккуратно проткнуть плёнку внутри нитяной петли (например, нагретой иглой), оставшаяся снаружи плёнка мгновенно натянет нить. Петля из нити примет форму идеальной окружности.

Ответ: Опыт показывает, что поверхность жидкости стремится к минимальной площади. Когда плёнка остаётся только с одной стороны нити, она сокращается и тянет за собой нить, придавая ей форму окружности, так как круг ограничивает максимальную площадь (которую заняла дырка) при минимальной длине периметра (длине нити). Это демонстрирует стремление оставшейся плёнки минимизировать свою собственную площадь.

Опыт 3: Сферическая форма капель

Этот эффект можно наблюдать в повседневной жизни. Маленькие капли воды на несмачиваемой поверхности (например, на жирной бумаге или листе лотоса), капли росы, а также капли жидкости в состоянии невесомости всегда принимают форму, близкую к сферической. Это происходит потому, что при заданном объёме именно сфера имеет наименьшую площадь поверхности. Силы межмолекулярного притяжения внутри жидкости стягивают её поверхность, минимизируя её площадь и, как следствие, потенциальную энергию поверхностного слоя.

Ответ: Естественное принятие каплями жидкости сферической формы является прямым следствием действия сил поверхностного натяжения, которые стремятся сократить поверхность жидкости до минимально возможной площади.