Естественные науки

О поверхностном натяжении

Имеется большой набор (по диаметру) трубочек длиной, скажем, 20 см. Берём их последовательно, начиная с самого тонкого (узкого), погружаем полностью в ведро с водой, верхний конец заглушаем пальцем - или ладонью, при больших диаметрах - и в вертикальном положении осторожно вытаскиваем из ведра. Начиная с некоторого диаметра вода уже не удержится в трубке, а выльется. С какого диаметра? Есть ли у вас на это какие-то соображения? Или есть информация в источниках? Может, существует какой-то расчёт, формула?
АС
Андрей Селищев
81 490
И как эта задача не встретилась раньше - ведь так очевидно. Мне кажется простого решения тут нет. Т. к. сила поверхностного натяжения тупо пропорциональна диаметру трубки, то надо искать косвенную причину. Ведь вода может начать выливаться, если только наверх "прорвётся" пузырёк воздуха. Может причина в том, что поверхность капли на конце будет образовывать тупой угол с поверхностью трубки...
ЕС
Елена Сухарукова
86 191
Лучший ответ
Андрей Селищев Пр. см. дополн. Для простоты примем, что тупого угла нет, поверхн. натяжение действует строго вверх.
Около сантиметра. Сил поверхностного натяжения не хватает для прорыва воздуха в трубку... Воздух входит - вода выходит...
Маматов Азизхожа
Маматов Азизхожа
83 275
Андрей Селищев Пр. см. дополн.
В "Кванте" оценивали диаметр, исходя из поверхностного натяжения и устойчивости; тоже получили около сантиметра.
Андрей Гвоздь
Андрей Гвоздь
71 460
Андрей Селищев Не знаю как на самом деле, не проверял. Но интуиция мне говорит, что если 20 мм-овую трубку длиной, скажем, 20 см окунуть, заглушить с одного конца и вытащить. не выльется.
Это зависит и от воды тоже.
Добавь в неё мыла или просто нагрей.
И данные изменятся.
Саулет Te Amo Асемгул
Саулет Te Amo Асемгул
86 941
Елена Сухарукова В задаче можно поставить некие идеальные условия: дистиллированная вода, нормальные условия (н. у.), никто ничего не трясёт и т. д.
Андрей Селищев Не справляемся с самым простым случаем, а тут...
Пр. см. дополн.
Если вспомнить детство,
... самый большой мыльный пузырь, то а идеальном случае, и из десятиметровой трубки не вытечет.

А вытекает из-за "турбулентности" движения воды в зоне отрыва.
Как только локальный dp турбулентности > локальной силы натяжения, так и потекло.
И ещё есть неоднородность смачивания на краях.
АП
Александр Перескоков
79 613
Елена Сухарукова Вот и я почти о том же - с какого-то краешка должен прорваться пузырёк воздуха...
Андрей Селищев Пр. см. дополн.
Нужно, предварительно, найти зависимость высоты капиллярного подъема жидкости от радиуса капилляра.
Данная процедура зависит от вязкости жидкости. В идеальном эксперименте жидкость должна быть твёрдым льдом
Когда трубку отрывают от ведра с водой, то, на нижнем конце трубки вода пытается вытекать, образую не оторвавшуюся каплю, поверхностное натяжение которой так же будет стремиться затолкать столб воды обратно в трубку
Формула Жюрена - https://ru.wikipedia.org/wiki/Формула_Жюрена
Aidana Dnisheva
Aidana Dnisheva
40 970
Андрей Селищев Спасибо за ссылку. Пр. см. дополн.
Силу поверхностного натяжения следует приравнять к силе тяжести.
Ксюшик Суздаль
Ксюшик Суздаль
39 431
Андрей Селищев Пр. см. дополн. Там я тоже подошёл так. Но есть и атмосферное давление снизу...

Похожие вопросы