액체의 표면 장력 현상에 기초한 추진력. 그림, 설명

액체의 표면장력 현상을 이용한 추진. 모델러를 위한 팁

모델링

액체 표면 장력 현상은 오랫동안 알려져 왔으며 새로운 물질인 나노셀룰로오스의 발명으로 장난감 보트 모형을 위한 흥미로운 추진 장치를 만드는 것이 가능해졌습니다.

"Chemical Science" 저널 24년 2012호에는 계면활성제의 증발로 추진되는 보트 모델을 설명하는 기사가 실렸습니다. 알코올은 화학 에너지가 기계 에너지로 변환되는 이 물질로 사용되며, 이 에너지는 보트 모델을 움직이게 합니다. 증발하면 알코올이 막(나노셀룰로오스로 만든 액밀 보트 선체)에 침투하여 선미에서 물의 표면 장력을 감소시킵니다. 배는 앞과 뒤의 물 표면 장력의 차이로 인해 앞으로 나아갑니다.

물의 표면 장력을 변경하면 보트가 움직입니다(확대하려면 클릭).

유사한 이동자가 "물리학의 재미있는 실험"(L.A. Gorev, 1985)이라는 책에 설명되어 있다는 점은 흥미 롭습니다.

모양이 그림에 표시된 골판지에서 판을 잘라 충분히 큰 치수, 예를 들어 직경 35cm, 높이 10cm의 유리 욕조에 부은 물 표면에 놓습니다. 골판지 컷아웃 중앙에 있는 물 위의 크리스탈. 접시가 오랫동안 움직입니다. 왜?

액체 표면 장력 현상에 의한 추진력
장뇌 엔진 보트

유사한 이동자에 대한 유사한 설명이 물리학 교과서(물리 일반 과정. 열역학 및 분자 물리학. vol. II. D.V. Sivukhin. M., Nauka, 1990)에 있습니다.

많은 현상은 서로 다른 액체의 표면 장력이 동일하지 않다는 사실로 설명됩니다. 예를 들어 선미에 작은 구멍이 뚫린 주석으로 만든 작은 모델 보트를 생각해보십시오. 에테르의 자유 표면의 높이가 구멍보다 약간 높도록 배에 약간의 에테르를 부어 봅시다. 그런 다음 보트를 수면에 띄우십시오. 그런 다음 그는 앞으로 움직이기 시작할 것입니다. 선미에서 활 방향으로. 이 현상은 에테르의 표면 장력이 물의 표면 장력보다 작다는 사실로 설명됩니다. 선미의 구멍을 통해 스며드는 에테르는 배 뒤의 수면을 얇은 층으로 덮습니다. 에테르의 표면 장력이 배를 뒤로 당깁니다. 그러나이 힘은 물을 앞으로 당기는 물의 표면 장력보다 작습니다. 이 두 힘의 결과는 앞으로 향하고 보트를 움직이게 합니다.

작은 장뇌 조각을 순수한 물 표면에 던질 때도 같은 현상이 관찰됩니다. 장뇌는 천천히 물에 용해되어 표면 장력을 감소시킵니다. 장뇌 조각의 다른 위치에서의 용해 속도는 동일하지 않으며 모양에 따라 다릅니다. 조각의 튀어 나온 날카로운 끝 부분에 더 가깝습니다. 그 결과 표면 장력의 차이가 생겨 장뇌 조각이 무작위적이고 강렬한 회전 및 병진 운동을 하게 됩니다. 이 현상은 수면이 충분히 깨끗한 경우에만 관찰됩니다. 얇은 지방층은 장뇌의 용해가 더 이상 그것을 감소시킬 수 없을 정도로 물의 표면 장력을 감소시킵니다. Rayleigh에 따르면 장뇌의 움직임은 수면의 기름층 두께가 2 * 10-7 cm에 이르면 정지하며, 이 경우 물의 표면 장력은 깨끗한 수면보다 28% 작습니다. Rayleigh에 따르면 두께가 1 * 10-7cm 이하인 오일 층은 물의 표면 장력에 거의 영향을 미치지 않습니다.

그리고 액체의 표면 장력에 기초한 이동자에 대한 또 다른 설명은 저널 "Kvant", 1982, No. 11에 게재되었습니다.

움직이는 "로켓"과 발산하는 고리.

그림 1에 표시된 모양의 종이 "로켓"을 잘라냅니다. A 지점에 농축 비누 용액 한 방울이나 작은 비누 막대를 놓습니다. 이제 잔잔한 수면에서 로켓을 내리면 로켓이 움직이기 시작합니다.

액체 표면 장력 현상에 의한 추진력
로켓과 스피너

"로켓" 대신 문자 S 모양의 바람개비를 만들고 지점 A와 A'에 비누 조각을 놓을 수 있습니다(그림 1, b). 스피너가 회전하는 방향을 관찰합니다.

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