Plavou mince na vodě?

7. červen 2008 | 08.00 |

mince2

Položte na hladinu vody v misce padesátník. Aby šly drobné předměty snadno pokládat na hladinu, je vhodné vyrobit si například ze zahnuté kancelářské sponky jednoduchou "naběračku", kterou budeme s drobnými předměty manipulovat.

Proč se mince nepotopí?
Povrch kapaliny chová jako pružná blána, proto nás zajímá jak velká síla je potřeba k protržení této vrstvy a na čem tato síla závisí. Všimněme si ještě jednou padesátníku položeného na vodě. Tíha padesátníku směřuje dolů a povrchová vrstva ho táhne za okraj směrem nahoru silou Fp, které se říká povrchová. Je to síla, kterou působí povrch kapaliny na tělesa, se kterými je ve styku, podobně jako napnutá síť trampolíny tahá za okrajový rám. Povrchová síla je tím větší, čím delší je okraj, na který působí.

napětí

Délka okraje povrchové vrstvy, kterou působí voda na padesátník, je rovna délce jeho obvodu, což je přibližně 60 mm. Hodnota povrchového napětí vody při pokojové teplotě jes= 0,073 N.m-1. Dosazením do vztahu pro velikost povrchové sílyFp = l . sdostaneme přibližně Fp= 4,4 mN.Hmotnost padesátníku je přibližně 1 g a působí na něj tak tíhová síla přibližně 10 mN. To je dvakrát více, než maximální velikost povrchové síly, která ho může držet na hladině.

mince1

Proč tedy mince plave, když by měla klesnout ke dnu?
Povrchová vrstva vody se pod padesátníkem prohýbá, takže je ponořen pod úroveň okolní hladiny. (Můžeme to dobře vidět například při sledování padesátníku na vodě ve sklenici.) To ale znamená, že na padesátník kromě povrchové síly působí také vztlaková síla, stejně jako na tělesa ponořená ve vodě, ta jej pomáhá nadnášet.

Zpět na hlavní stranu blogu

Komentáře