Физик в гостях у биолога

Поговорим о поверхностном натяжении

2006 год 19 школьников ростом не ниже 150 сантиметров в одном мыльном пузыре.

Несмачиванием твердых тел жидкостями объясняются многие явления. Приведем лишь некоторые из них. Если на поверхность воды осторожно положить небольшой тонкий лист алюминия, он не тонет даже с находящимся на нем грузом. Стальная иголка, покрытая тонким слоем парафина, также не тонет, если ее осторожно положить на поверхность воды

Силы поверхностного натяжения препятствуют увеличению площади поверхности жидкости, поэтому жидкость стремится принять шарообразную форму, так как из всех тел заданного объема шар имеет наименьшую поверхность. Эти силы определяют форму мыльного пузыря и капель росы.

Воскообразный налет на листьях препятствует заливанию устьиц, которое могло бы привести к нарушению правильного дыхания растений. Наличием воскового налета объясняется водонепроницаемость соломенной кровли, сена в стогах

Убегая от хищников, эта рептилия может пробегать по поверхности воды. Таким образом, ящерица набирает скорость 8 км/ч. Она удерживается за счёт частых ударов перепончатых задних ног (контакт с водой длится 0,068 с) и тому, что опускает лапы вертикально на воду; поверхностная плёнка воды не успевает прорваться под весом тела. Но чудо исчезает, когда ящерица становится слишком тяжелой.

В поверхностном слое воды обитают личинки комаров и мух, снуют водяные жуки и водяные клещи. Для многих живых организмов поверхностная пленка воды опора при движении.

Благодаря поверхностному натяжению, некоторые насекомые могут скользить по воде;

Водомерки способны не только скользить по воде, но и делать прыжки, не прорывая поверхностного слоя.

Исследования водомерок могут помочь в создании миниатюрных плавающих роботов, которые могут следить за качеством воды. Кроме того, добавление невидимого слоя из микроволосков может привести к появлению новых водоотталкивающих тканей и красок. Водомерки способны преодолевать за одну секунду расстояние, в сто раз превышающее длину их собственного тела. Если увеличить эту скорость до наших масштабов, это равносильно тому, как если бы человек передвигался со скоростью 640 км/ч.

Здесь –вес тела в жидкости, равный разности силы тяжести и выталкивающей силы ( ведь тело частично находится в жидкости ). На рисунке показано, каким образом сила поверхносного натяжения не даёт телу погрузиться под воду.

Если тело имеет сферическую форму, например, кончик лапки насекомого (рисунок ), то сила поверхностного натяжения действует во всех точках по окружности радиусом r.

ЗАДАЧА Кончик лапки насекомого имеет близкую к сферической форму радиусом. Масса насекомого равна 0,0030 г, и его вес равномерно распределён между шестью лапками. Необходимо найти угол, если температура воды 20.

Найти, если : r =2,0 м – радиус кончика лапки ; m =0,0030г= 3 кг- масса насекомого; n= 6 - количество лапок; t=t= -температура воды; -для воды. И так :

Решение: Поскольку : 2 = то: 2 = mg; = ; F=F= = -вес тела насекомого с шестью лапками.

Заметим,что если бы оказался больше единицы,то это значило бы, что поверхностное натяжение недостаточно для того, чтобы удержать насекомое на поверхности воды. = = 0,54. =

Точность подобных расчётов не высока, поскольку радиус r лунки на поверхности не равен в точности радиусу тела. Однако этот метод позволяет получить приближённую оценку того, будет ли тело удерживаться на поверхности жидкости.

Существуют вещества (например, мыло, соль, сахар и др.), добавление которых в воду повышает или понижает ее поверхностное натяжение. Такие вещества называют поверхностно-активными. Существуют материалы, слабо смачиваемые водой. Однако если в нее добавить моющие средства, то вода будет смачивать поверхность и впитываться в материал. Это явление используется при стирке многих тканей.

Перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желез. Этим объясняется их непромокаемость. Толстый слой воздуха, заключенный между перьями (например, утки) и не вытесняемый водой, чрезвычайно увеличивает «запас плавучести», действуя подобно спасательному поясу.

МИР МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Эффект поверхностного натяжения. Тайлер Клари (Tyler Clary) борется за олимпийское золото

В Канаде мастер по мыльным пузырям Фэн Янь установил новый мировой рекорд: во время представления в Ванкувере «,завернув" 181 человека в огромный мыльный пузырь. В шоу участвовали дочь мастера Мелоди Янь и сын Дени Янь. Больше читайте здесь: zavernul-v-mylnyy-puzyr-181-cheloveka.htmlhttp://ru.tsn.ua/foto/kanadec- zavernul-v-mylnyy-puzyr-181-cheloveka.html

Мастер мыльных пузырей Мелоди Янь смотрит через пузыри во время выступления «на разогреве» в Ванкувере.

Фотограф из Англии Ричард Хикс (Richard Heeks), снимает мир в отражении мыльных пузырей. Он не использует графических редакторов. Как рассказывает Ричард, один удачный кадр приходится на несколько сотен неудачных.