Номер 68, страница 13 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Первоначальные сведения о строении вещества. Взаимное притяжение и отталкивание молекул - номер 68, страница 13.

Условие.

68. Между двумя сложенными вместе полированными стеклянными пластинками попала вода. Почему их трудно оторвать друг от друга?

Решение.

Решение

Две полированные стеклянные пластинки трудно оторвать друг от друга, когда между ними находится тонкий слой воды, из-за совокупного действия сил молекулярного притяжения и атмосферного давления, которое усиливается эффектом поверхностного натяжения.

Основная причина заключается в следующем:

1. Молекулярное притяжение. Молекулы воды притягиваются к молекулам стекла (явление смачивания или адгезии), а также друг к другу (когезия). Эти силы создают прочную связь между двумя поверхностями через водную прослойку, как бы "склеивая" их.

2. Поверхностное натяжение и капиллярный эффект. Из-за смачивания на краях зазора между пластинками вода образует вогнутую поверхность (мениск). Силы поверхностного натяжения стремятся сократить площадь этой искривленной поверхности. Это приводит к тому, что давление в тонком слое воды становится ниже, чем атмосферное давление снаружи. Эта разность давлений (лапласовское давление) тем больше, чем тоньше зазор между пластинами.

3. Действие атмосферного давления. Поскольку давление в воде между пластинками понижено, внешнее атмосферное давление, действующее на большие наружные поверхности пластинок, создает значительную силу, прижимающую их друг к другу. Сила прижатия $\text{F}$ может быть оценена как произведение разности давлений $ \Delta P $ на площадь смоченной поверхности $\text{S}$: $ F = \Delta P \cdot S $. Так как площадь пластинок велика, а зазор между ними мал (что создает большую разность давлений), результирующая сила оказывается очень большой. Именно эту силу и необходимо преодолеть, чтобы оторвать пластинки друг от друга.

Таким образом, хотя пластинки легко сдвинуть друг относительно друга параллельно их поверхностям, для их отрыва перпендикулярно поверхности требуется приложить значительное усилие.

Ответ:

Стеклянные пластинки трудно оторвать друг от друга, так как тонкий слой воды между ними, благодаря силам поверхностного натяжения, создаёт область пониженного давления. В результате внешнее атмосферное давление с большой силой прижимает пластинки друг к другу. Также этому способствует молекулярное притяжение между молекулами воды и стекла.