Решение: Форма жидкости в невесомости
Документ к заданиюФизика: «Поверхностное натяжение»
Прочитайте текст и выполните задания.
Поверхностное натяжение
Согласно условиям плавания тело тонет в жидкости, если средняя плотность этого тела больше плотности жидкости. Так, металлическая скрепка должна утонуть в воде (плотность металла больше плотности воды). Однако если скрепку осторожно поместить на водную поверхность (см. рисунок 1), то она не тонет. Поверхность воды работает как некая упругая плёнка.
Рисунок 1
Объясняется этот опыт следующим образом. Молекулы воды на глубине окружены соседними молекулами со всех сторон. На поверхности же молекулы воды притягиваются к соседним только сбоку и снизу. В результате возникают силы, заставляющие поверхность воды сжиматься до минимально возможных значений площади.
Поверхностное натяжение в жидкости характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения (сила поверхностного натяжения пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения). Коэффициент зависит от природы жидкости, а также от её температуры.
Значения коэффициента поверхностного натяжения для некоторых жидкостей представлены в таблице.
| Жидкость | Температура, °С | Коэффициент поверхностного натяжения, мН/м |
| Вода | 0 | 76 |
| Вода | 20 | 73 |
| Вода | 50 | 68 |
| Вода | 100 | 59 |
| Керосин | 0 | 29 |
| Керосин | 20 | 24 |
Используя материал о поверхностном натяжении, ответьте на вопрос. Космонавт, находящийся в невесомости на космическом корабле, выдавил из тюбика жидкость. Какую форму приняла жидкость? Ответ поясните.
Решение по шагам
3 шагаВ условиях невесомости сила тяжести практически не влияет на форму свободной жидкости.
Поверхностное натяжение стремится уменьшить площадь поверхности жидкости.
При заданном объёме минимальную площадь поверхности имеет шар, поэтому выдавленная жидкость примет шарообразную форму.
Жидкость примет шарообразную форму, поскольку в невесомости сила тяжести не деформирует её, а поверхностное натяжение стремится уменьшить площадь поверхности; при данном объёме минимальную площадь имеет шар.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать форму капли или вытянутую форму без объяснения.
Считать, что жидкость примет форму тюбика.
Не учитывать отсутствие заметного действия силы тяжести.
Связывать шарообразную форму с плаванием тела, а не с поверхностным натяжением.