Почему металлическая игла может плавать на поверхности воды?

Савенко Дмитрий, 4 класс
Научный руководитель: А.И. Песин

  Известно, что Галилей одним из первых обратил внимание на то, что смазанная жиром иголка может плавать на воде, а водяной клоп - скользить по поверхности воды. Оба отмеченных наблюдения противоречат закону Архимеда. Однако в большинстве случаев иголка тонет в воде в полном соответствии с этим законом. Как объяснить такое необычное «поведение» иголки? Оказывается, что поверхностный слой молекул жидкости подобен упругой пленке, натянутой на жидкость.

 Это явление называется поверхностным натяжением. Если, скажем, проволочную рамку погрузить в мыльный раствор, то на рамке образуется жидкая пленка. Положив на нее петельку из тонкой нити и прорвав внутри петельки пленку, обнаружим, что петелька будет растянута в круг окружающей ее жидкостью. Это свидетельствует о натяжении мыльной пленки и указывает на то, что сила натяжения во всех направлениях одинакова. Когда иголка «плавает» на воде, то можно заметить небольшой прогиб поверхности воды, который как бы стремится распрямиться. Силы сцепления между молекулами поверхности воды стремятся распрямить этот прогиб, оказывая тем самым «сопротивление погружению иголки в воду.

Простое приспособление для изучения межмолекулярного взаимодействия

Тарасенко Юлия, 4 класс
Научный руководитель: В.Ф. Коршак

  При соприкосновении двух разнородных физических тел на границе их раздела наблюдается ряд интересных физических явлений. Тела могут прилипать или не прилипать друг к другу. Твердые тела могут смачиваться или не смачиваться жидкостью. Если, к примеру, стеклянную палочку, совершенно чистую, погрузить в воду и затем вынуть, то на ней останется капля жидкости. И, наоборот, к стеклянной палочке, покрытой жиром, вода не пристает. Подобным образом можно убедиться в том, что ртуть прилипает к цинку и не прилипает к стеклу или железу.

 Если твердое тело способно поднять из жидкости каплю, то говорят, что оно смачивается жидкостью, в противном же случае - не смачивается. Эти явления обусловлены силами взаимодействия между частицами, из которых состоят тела. Можно легко убедиться в наличии сил взаимодействия между молекулами воды и молекулами картона и даже оценить величину этих сил. Приспособление представляет собой коромысло специальной формы, к концам которого прикреплены две горизонтальные площадки. Коромысло помещается на стенку стеклянного сосуда так, чтобы одна площадка была снаружи, а вторая внутри стакана. Уравновешивают конструкцию.

 Если на наружную площадку поместить небольшой груз, то равновесие нарушается, и коромысло слетает со стенки стакана. Нальем теперь в стакан воды так, чтобы ее уровень соприкоснулся с нижней поверхностью внутренней площадки, коромысла. Поместим тот же груз на наружную площадку. Наблюдаем, что коромысло продолжает оставаться неподвижным. Более того, помещение на эту площадку дополнительного груза также не нарушает равновесия. Это означает, что действие груза компенсирует действие сил межмолекулярного взаимодействия исследуемых веществ.