Почему капля круглая

загрузка...

Почему капля круглая?

Наверняка вы обращали внимание, что хаотично разбросанные капли всегда имеют круглую форму. Почему капля круглая?

Проявление силы притяжения

Если внимательно присмотреться, то увидим, что форма капли вовсе не идеально круглая. Например, если смотреть снизу на капли дождя, то они кажутся почти плоскими. Идеальный шар возможен лишь в условиях невесомости. А поскольку мы находимся на Земле, капля (как и все тела на нашей планете) подвергается воздействию силы притяжения. Это делает её слегка сплюснутой. Поэтому по форме капля скорее не шар, а эллипсоид, хотя и с очень малым межфокальным расстоянием.

Какая ещё сила, кроме силы притяжения, действует на каплю? Сила поверхностного натяжения. Чтобы объяснить, как она действует, обратимся к курсу молекулярной физики.

Воздействие поверхностного натяжения

Поверхность капли можно рассматривать как плёнку, состоящую из молекул. Причём молекулы её внешних слоёв находятся не в равных условиях с молекулами внутренних. Молекулы внешнего слоя плёнки обладают большей свободной энергией. Стремясь сбросить избыток энергии и пытаясь проникнуть во внутренние слои капли, они создают давление. Вектор силы давления всегда направлен к центру капли. А та сила, с которой молекулы внешних слоёв капли давят на молекулы внутренних слоёв, называется силой поверхностного натяжения.

Таким образом, чем меньше капли, тем они более круглые. Их собирает в шар сила поверхностного натяжения. А вот капли побольше имеют вытянутую форму, потому что они слишком тяжёлые и этой силы уже недостаточно для того, чтобы удержать их в форме шара.

Шар как самая компактная форма в природе

Но вопрос остаётся открытым: почему же все-таки шаровидная форма? Вышеизложенная теория не вполне это объясняет. Дело в том, что на шаровой поверхности все молекулы, находящиеся на ней, находятся в равном энергетическом состоянии. Другими словами, шаровая поверхность наиболее энергетически стабильна, поскольку системе именно такое положение наиболее выгодно. Вообще, шар — самая компактная форма в природе.

Если каплю растянуть, то молекулы, находящиеся на растянутых областях, приобретают более высокую избыточную энергию. Стремясь сбросить излишек энергии, молекулы снова возвращают каплю в исходное состояние, что в итоге приводит систему в равновесие.

Как следует из вышесказанного, поверхностное натяжение как бы держит воду в упругой «кожице» — оболочке. Эта оболочка заставляет висеть каплю на конце водопроводного крана. Если же капля становится слишком большой, оболочка не выдерживает, рвётся, и капля падает.

Именно благодаря силе поверхностного натяжения крошечное насекомое водомерка может ходить по поверхности воды, не погружаясь в неё. А ящерица василиск прямо по поверхности воды может спокойно перебежать речку или маленькое озерцо. Подробнее об этом можно почитать в статье «Удивительные способности животных».

Капля не круглая, а эллипсоидная

Можно ли сделать каплю воды плоской? Да, и очень просто. Надо аккуратно прикоснуться к ней кончиком намыленной соломинки. Капля становится плоской потому, что мыло ослабляет поверхностное натяжение воды. Его силы уже не хватает на то, чтобы удерживать капельку в форме шара.

Как получаются мыльные пузыри? Когда мы добавляем в воду мыло, сила поверхностного натяжения уменьшается, а поверхность воды как бы растягивается и становится более эластичной. Настолько эластичной, что в неё можно вдуть воздух и при этом она растянется в пузырь. Это немного похоже на то, как если бы мы набрали воду в воздушный шарик.

Таким образом, капля воды не круглая, а эллипсоидная. Оболочки различных жидкостей имеют разную степень прочности. Например, спирт имеет меньшее поверхностное натяжение, чем вода, поэтому образует более мелкие капли. А ртуть, наоборот, имеет поверхностное натяжение в 6 раз больше, чем у воды. Поэтому когда разбивается термометр, она распадается на множество мелких шариков.

Читайте также:

Почему лёд не тонет в воде, а плавает на её поверхности?

Почему в горах не тает снег?

4 Комментария “Почему капля круглая

  1. Валентина Юрченко сказал:

    Кстати, кроме того, что в капле воды действует сила поверхностного натяжения, она еще и испаряется. Это увеличивает влажность окружающего воздуха.

  2. Вячеслав сказал:

    Почему то «плоскоземельцы», округлостью капли, пытаются доказать свою теорию. Странный народ)))

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>