Класс!ная физика



Поверхностное натяжение. Опыты

06.2012

ПРИТЯЖЕНИЕ ПРОБОК


На поверхность чистой воды положите два одинаковых кусочка пробки. Кончиком спички направьте их к середине чашки. Как только расстояние между пробками уменьшится до половины сантиметра, этот водяной промежуток между пробками сам сократится, и пробки быстро притянутся друг к другу. Но не только друг к другу стремятся пробки. Они охотно притягиваются и к краю чашки, стоит только их приблизить к нему на небольшое расстояние.

Отчего это происходит? Вода хорошо смачивает пробки или стенку чашки и постепенно поднимается по ним вверх. Поверхность воды сокращается. В узком промежутке это сокращение происходит заметнее, оно и стягивает пробки друг к другу или к стенке чашки.

ПРИЛИПАНИЕ К ВОДЕ


Возьмите деревянную палочку, проткните ею пробку. На этой же палочке на расстоянии полутора сантиметров от пробки укрепите кружок из плотной рисовальной бумаги. На другом конце палочки прикрепите небольшой грузик. Если опустить обработанную таким образом палочку в стакан с водой, то она должна погрузиться в воду так, чтобы уровень воды находился у верхнего края пробки.

Этого легко добиться, изменяя вес грузика. Теперь нажмите на палочку, чтобы бумажный кружок коснулся поверхности воды. Если отнять руку, кружок так и останется прилипшим к воде. Вода смочила нижнюю поверхность кружка, а силы сцепления между бумагой и водой не дают возможности кружку подняться, хотя пробка, стремясь всплыть, и старается оторвать его от  воды.

Он стремится снова всплыть, но не тут-то было!
Его удерживает поверхностная пленка воды. Посмотрев сбоку, вы заметите, что поверхность воды у колечка выгнулась вверх, как натянутая резиновая пленка.


МИНИАТЮРНЫЙ   ОПЫТ   ПЛАТО


Опыт физика Плато наглядно показывает, как под действием сил поверхностного натяжения жидкость превращается в шар. Для этого опыта смешивают спирт с водой в таком соотношении, чтобы смесь имела плотность масла. Наливают эту смесь в стеклянный сосуд и вводят в нее постное масло. Масло сразу располагается в середине сосуда, образуя красивый, прозрачный желтый шар. Для шара созданы такие условия, как будто он в невесомости.

Мы с вами проделаем этот опыт в миниатюре. И размеры шара будут маленькие, и наблюдать его можно будет только около десяти секунд.

Найдите небольшой плоский флакон из-под духов или одеколона. Круглый флакон не годится, так как, если посмотреть сквозь него на шарик, шарообразная форма будет искажена. Флакон должен быть чистым и сухим. Заполните его постным маслом. Затем налейте в какую-нибудь маленькую чистую баночку воду и разведите в ней марганцовку, чтобы вода стала фиолетовой.

Наберите пипеткой раствор марганцовки и, проткнув поверхность масла в флаконе, выпустите одну небольшую каплю. Капля, войдя в масло, сразу превратится в фиолетовый шарик и начнет медленно опускаться на дно флакона. Вода немного плотнее масла, поэтому шарик тонет, но во время своего путешествия на дно он находится почти в состоянии невесомости, так что его форма близка к шарообразной. Чем меньше шарик, тем медленнее он опускается и тем ближе его форма к шарообразной. Ведь на его форму влияет не только сила тяжести, но и трение о масло.

Продолжим наш опыт. Добавьте в флакон  с   маслом   немного  чистой воды, она сразу опустится на дно и образует небольшой слой, ну, скажем, в один сантиметр. Между маслом и водой получилась четкая граница. Начните опять выпускать в масло водяные капли из пипетки. Они, как и раньше, превратясь в шарики, опустятся на дно. Но, подходя к границе масла и воды, еще на некотором расстоянии от нее, шарики так сильно давят на масло, что это давление делает в границе с водой выемку, и уж потом они в нее погружаются. Посмотрите, как будет выглядеть этот опыт с глицериновыми каплями. Глицерин плотнее воды. Глицериновые шарики и опускаются быстрее, и давят на границу масла и воды гораздо сильнее.

Опыт Плато в миниатюрном виде можно еще проделать и по-другому. Но для этого опыта надо взять очень маленький плоский пузырек, чтобы в нем поместилось совсем немного масла — примерно две столовые ложки. Теперь надо приготовить смесь воды и одеколона. Возьмите в качестве посуды наперсток. Капните в него несколько капель воды и столько же одеколона. Размешайте смесь, наберите ее в пипетку и выпустите одну каплю в масло. Если капля, став шариком, пойдет на дно, значит, смесь получилась тяжелее масла, ее надо облегчить. Для этого добавьте в наперсток одну или две капли одеколона. Одеколон состоит из спирта, он легче воды и масла. Если шарик из новой смеси начнет не опускаться, а, наоборот, подниматься, значит, смесь стала легче масла и в нее надо добавить каплю воды. Так, чередуя добавление воды и одеколона маленькими, капельными дозами, можно добиться, что шарик из воды и одеколона будет «висеть» в масле на любом уровне. Классический опыт Плато в нашем случае выглядит наоборот: масло и смесь спирта с водой поменялись местами.


МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ


Вы, наверное, не раз занимались этим увлекательным делом — пусканием мыльных пузырей. Это не только забава. На мыльных пузырях ученые изучали строение и поведение тонких пленок, изучали силы поверхностного натяжения. Тонкая пленка мыльного пузыря, переливающаяся всеми цветами радуги, была предметом исследования и размышлений великого  физика  Исаака  Ньютона.

При выдувании мыльного пузыря силы поверхностного натяжения раствора мыла образуют форму шара.

Пленка пузыря очень тонкая, и все-таки, несмотря на это, она состоит из трех слоев: два слоя мыльной воды, а между ними слой почти чистой воды.

Для выдувания мыльных пузырей годится любое мыло, но прочность пузырей зависит от содержания в мыле различных веществ. Особенно хорошо влияет на прочность содержание в мыльной воде глицерина. Воду рекомендуется брать дистиллированную, можно пользоваться чистой дождевой водой, растаявшим снегом или водой, которая образуется при оттаивании холодильника.

Из сортов мыла лучший результат дает простое хозяйственное мыло. В качестве трубочки рекомендуется длинная соломинка, но можно взять отработанные стержни шариковых ручек, предварительно очистив их от остатков пасты, другие пластмассовые тонкие трубки. Концы трубок надо немного расщепить. А для выдувания пузыря в пузыре нужно использовать еще одну трубку, но с целым концом. Перед протыканием первого пузыря обязательно смочите трубку мыльной водой. Вот здесь и имеет особенное значение прочность мыльной пленки.

Кроме выдувания пузырей, интересно наблюдать мыльные пленки, натянутые на рамочки из проволоки, на каркасы, состоящие из таких рамочек. Каркасы можно изготовить из проволоки в виде различных геометрических фигур. Они должны быть небольшого размера, чтобы их легче можно было окунуть в чашку с мыльным раствором. Предварительно каркас надо хорошо вымыть с мылом, чтобы на проволоке не остались частички жира. Когда вы вынимаете каркас из мыльной воды, все его рамочки затягиваются мыльной пленкой. Попробуйте проколоть одну из поверхностей — и вы увидите, что пленка примет совершенно другой вид, но так, что площадь ее поверхности будет опять наименьшей из возможных.
Интересно наблюдать мыльную пленку в виде винта. Для этого изготавливается специальный каркас. Вокруг кусочка проволоки винтообразно располагается другая проволочка. Ее концы закрепляются на первой проволочке, которую она обвивает. При опускании такого каркаса в мыльную воду на нем образуется   красивая   винтовая   пленка.

Источники: журн. “Юный техник” 62г.; журн. "Мастерок"; "Здравствуй, физика" Л. Гальперштейн; "Опыты без приборов" Ф. Рабиза





Устали? - Отдыхаем!

Вверх