| Feladat: | 2289. fizika feladat | Korcsoport: 16-17 | Nehézségi fok: nehéz |
| Megoldó(k): | Benczúr Péter , Török János , Varjú Katalin | ||
| Füzet: | 1989/február, 88 - 89. oldal |  PDF | MathML |
|
| Témakör(ök): | Felületi feszültségből származó erő, Feladat | ||
| Hivatkozás(ok): | Feladatok: 1988/február: 2289. fizika feladat | ||
|
A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Egy folyadék molekulái között elektromágneses természetű kölcsönhatás működik. A folyadék felszínén levő molekula ezen kölcsönhatásból származó potenciális energiája nagyobb, mint a folyadék belsejében, ezért rá a folyadék belseje felé mutató erő hat. Ennek makroszkopikus megnyilvánulása az, hogy a felszín menti keskeny réteg külső erő hiányában is mechanikai feszültségi állapotban van (felületi feszültség) és így a felszínét határoló testre húzóerőt fejt ki. Az erő nagysága a határoló vonal hosszával egyenesen arányos, a határoló vonalra merőleges és a folyadékfelszínhez viszonyítva érintő irányú.  A vízen úszó zsilettpengére is ezen erő hat, és a penge a felszínt annyira "nyomja be'', hogy a széleinél ható erő függőleges komponense kiegyenlítse a felhajtóerővel könnyített súlyát, azaz (1. ábra) A kísérletet elvégezve azt tapasztaljuk, hogy a penge a mosószer becseppentési helyétől igen gyorsan eltávolodik. Mi ennek a magyarázata? A mosószer csökkenti a felületi feszültséget, és ez a csökkenés a mosószer oldódásával együtt terjed. A penge‐víz határoló vonal becseppentéshez közelebb eső részén a felületi feszültség hamarabb lecsökken, mint a távolabbi részén. A penge a határoló vonal közelebbi részén jobban "benyomja a hártyát'', hogy a ható erő függőleges komponense újra az eredeti értékét vegye fel, a vízszintes komponens azonban csökken (2. ábra):  A pengére a becsöppentés helyétől kifelé mutató erő fog hatni, ezért elmozdul. A csepegtetést folytatva a penge elmozdulása lassúbb lesz, majd megszűnik. A felületi feszültség a mosószer koncentrációjának függvényében tehát először gyorsan, később lassabban csökken. Előfordulhat (a mosószertől, hőmérséklettől, a penge jellemzőitől függően), hogy a felületi feszültség annyira lecsökken, hogy a penge elsüllyed. Ez azonban a penge kis súlya és nagy felülete miatt az esetek többségében nem következik be. Varjú Katalin (Szeged, Zrínyi I. Ált. Isk., 8. o. t.) |