--> Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ íà òåìó «Ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå â æèäêîñòÿõ». Ôèçèêà 10 êë.
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 7. Ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå â æèäêîñòÿõ

 


Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷

Çàäà÷è íà ìàòåðèàë äàííîé ãëàâû îòëè÷àþòñÿ îò îáû÷íûõ çàäà÷ íà ãèäðîñòàòèêó ëèøü òåì, ÷òî â íèõ ïðèíèìàåòñÿ âî âíèìàíèå åùå îäíà ñèëà — ñèëà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ, îïðåäåëÿåìàÿ ôîðìóëîé (7.4.3).

Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ èñïîëüçóþòñÿ òàêæå ôîðìóëû äëÿ ïîâåðõíîñòíîé ýíåðãèè (7.3.2), äàâëåíèÿ ïîä èçîãíóòîé ïîâåðõíîñòüþ (7.6.6) è âûñîòû ïîäíÿòèÿ æèäêîñòè â êàïèëëÿðå (7.7.3).

Çàäà÷à 1

Îïðåäåëèòå ýíåðãèþ, îñâîáîäèâøóþñÿ ïðè ñëèÿíèè ìåëêèõ êàïåëü âîäû ðàäèóñîì r = 2 • 10-3 ìì â îäíó áîëüøóþ êàïëþ ðàäèóñîì R = 2 ìì. Ñ÷èòàòü, ÷òî ïðè ñëèÿíèè ìåëêèõ êàïåëü òåìïåðàòóðà íå èçìåíÿåòñÿ. Ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå âîäû ðàâíî σ = 7,4 • 10-2 Í/ì.

Ðåøåíèå. Îáîçíà÷èì ÷èñëî ìåëêèõ êàïåëü ÷åðåç ï. Òîãäà îáùàÿ ïîâåðõíîñòü âñåõ ìåëêèõ êàïåëü

S1 = 4πr2n.

Ïîâåðõíîñòü îäíîé áîëüøîé êàïëè

S2 = 4πR2.

Ïîâåðõíîñòíàÿ ýíåðãèÿ âñåõ ìåëêèõ êàïåëü

Uï1 = σ • 4πr2n,

à îäíîé êðóïíîé êàïëè

Uï2 = σ • 4πR2.

Òàê êàê òåìïåðàòóðà íå èçìåíÿëàñü, òî êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóë âîäû òîæå íå èçìåíèëàñü. Ñëåäîâàòåëüíî, âûäåëåíèå ýíåðãèè ïðîèçîøëî çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ïîòåíöèàëüíîé (ïîâåðõíîñòíîé)ýíåðãèè:

Q = Uï1 - Uï2 = 4πσ(r2n - R2).                     (7.8.1)

×òîáû íàéòè ÷èñëî êàïåëü n, ó÷òåì, ÷òî îáúåì âîäû íå èçìåíèëñÿ. Ñóììà îáúåìîâ ìåëêèõ êàïåëü

Ïîäñòàâëÿÿ ýòî çíà÷åíèå n â âûðàæåíèå (7.8.1), ïîëó÷èì

Çàäà÷à 2

Ñìà÷èâàåìûé âîäîé êóáèê ìàññîé m = 0,02 êã ïëàâàåò íà ïîâåðõíîñòè âîäû. Ðåáðî êóáèêà èìååò äëèíó à = 0,03 ì. Íà êàêîì ðàññòîÿíèè õ îò ïîâåðõíîñòè âîäû íàõîäèòñÿ íèæíÿÿ ãðàíü êóáèêà?

Ðåøåíèå. Àðõèìåäîâà ñèëà óðàâíîâåøèâàåò ñèëó òÿæåñòè êóáèêà è ñèëó ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî,

Ñèëû ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ âíîñÿò ïîïðàâêó îêîëî 1 ìì.

Çàäà÷à 3

Äâà ìûëüíûõ ïóçûðÿ

Äâà ìûëüíûõ ïóçûðÿ ðàäèóñàìè R è r «ñðîñëèñü», êàê ïîêàçàíî íà ðèñóíêå 7.29. Êàêóþ ôîðìó ïðèìåò ïëåíêà, ðàçäåëÿþùàÿ îáà ïóçûðÿ? Êàêèå óãëû îáðàçóþòñÿ ìåæäó ïëåíêàìè â ìåñòàõ èõ ñîïðèêîñíîâåíèÿ?

Ðåøåíèå. Äàâëåíèå âíóòðè ìûëüíîãî ïóçûðÿ ðàäèóñîì R áîëüøå àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ íà âåëè÷èíó à âíóòðè ìåíüøåãî ïóçûðÿ — íà âåëè÷èíó  ýòèõ âûðàæåíèÿõ ó÷òåíî, ÷òî ó ìûëüíîãî ïóçûðÿ äâå ïîâåðõíîñòè. Äàâëåíèå âíóòðè ïóçûðÿ ðàäèóñîì R âìåñòå ñ äàâëåíèåì ó÷àñòêà ïëåíêè ìåæäó ïóçûðÿìè äîëæíî óðàâíîâåñèòü äàâëåíèå âíóòðè ìåíüøåãî ïóçûðÿ. Ñëåäîâàòåëüíî,

ãäå Rx — ðàäèóñ êðèâèçíû ó÷àñòêà ïëåíêè ÀÂ. Îòñþäà

Ñèëû ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ â ëþáîé òî÷êå ïîâåðõíîñòè ñîïðèêîñíîâåíèÿ ïóçûðåé óðàâíîâåøèâàþò äðóã äðóãà è ðàâíû ìåæäó ñîáîé. À ýòî âîçìîæíî òîëüêî â òîì ñëó÷àå, êîãäà óãëû ìåæäó âåêòîðàìè ñèë ðàâíû 120°.

Îêîí÷àíèå >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->