Вода в решете: различия между версиями

Перейти к навигации Перейти к поиску
76 байт убрано ,  6 лет назад
Оформление; где возможно — исключены <br />, <math /> заменены на <var />; →‎Темы: − Физика в журнале «Потенциал».
({{Темы|Физика в журнале «Потенциал»|Физика}} {{В журнале «Потенциал»|Физика}} {{Готовность|75%}})
(Оформление; где возможно — исключены <br />, <math /> заменены на <var />; →‎Темы: − Физика в журнале «Потенциал».)
<small> >Исходный текст статьи "«Вода в решете"» опубликован в журнале «Потенциал» №8, 2005. Автор исходного текста - Козырева Надежда Анатольевна.</small>
 
При изучении физики Вам доводится решать премного задач разной сложности. Часто учителя советуют: мол, внимательное прочтение условия задачи — залог успеха решения. Решение подразделяется на осмысление и анализ условия задачи, вычисление и анализ результата.
 
На самом же деле, всё вокруг, сама природа — ''φύσις'' — насыщена физическими задачами всех степеней сложности. Человек, сведущий в физических понятиях и законах, может легко найти проявления тех везде, куда посмотрит. Надо «всего лишь» научиться смотреть и видеть, слушать и слышать, читать и понимать!
 
== Задача ==
 
Предлагаем решить задачу, условие которой будете формулировать самостоятельно. Обратимся к известному с детских лет стихотворению С. Маршака «Не так». О герое автор пишет:
{{Начало цитаты}}
С потолка он строит дом,<br /><br />
Воду носит решетом…
{{Конец цитаты}}
Следующая ступень любопытства — вопрос «каков предел количества воды, удерживаемого данным решетом?» Безусловно, эти вопросы ещё не представляют собой условие задачи. Необходимо ещё построить физическую модель, определив закономерности, которые лежат в основе явления.
 
Геометрические параметры решета — цилиндрический сосуд. Радиус дна <mathvar >R</mathvar> = 0,1  м. Отверстия в решете круглые, диаметра <math>\,\! d \sim 10^{-3}</math> м.<br />
 
Материал, из которого сделана сетка, не смачивается водой. <br />
 
Табличные данные:
<mathvar >\gammaγ</mathvar><sub >воды</sub> = <math>7,3\cdot  ⋅ 10^{-<sup 2}>−2</mathsup>  Н/м,<br />
 
<mathvar >\rhoρ</mathvar><sub >воды</sub> = 10<mathsup >10^3</mathsup>  кг/м<sup >3</sup>, <br />
 
<mathvar >g \approx 10</mathvar> ≈ 10 м/с<sup>2</sup>.<br />
 
Сформулируем '''условие задачи.'''<br />
Сформулируем '''условие задачи.'''<br />
 
''Решето представляет собой цилиндрический сосуд. Радиус дна сосуда <var >R</var> = 10  см. Дно решета, в котором проделаны круглые отверстия диаметром <var >d</var> = 1  мм, сделано из материала, не смачиваемого водой. Коэффициент поверхностного натяжения воды при комнатной температуре ''
<mathvar >\gammaγ</mathvar><sub >воды</sub> = <math>7,3\cdot  ⋅ 10^{-<sup 2}>−2</mathsup>  Н/м, плотность воды
<mathvar >\rhoρ</mathvar><sub >воды</sub> = 10<mathsup >10^3</mathsup>  кг/м<sup>3</sup>, g = 10 м/с<sup>2</sup>. ''Какую максимальную порцию воды можно носить в таком решете?''
 
=== Решение. ===
 
[[Файл:wat2.jpg]]
Рис.2
 
Вода не смачивает материал, из которого сделано решето. Возникающее за счёт выпуклости мениска лапласовское давление (рис. 2) компенсирует гидростатическое давление слоя воды высотой <mathvar >h</var><sub >h_{max}</mathsub>:
<math>\Delta P = \frac{{4\gamma }}{d} = \rho gh_{\max };</math>
Интересным примером использования этого явления является работа топливного фильтра автомобиля.
 
<mathvar >\gammaγ</mathvar><sub >воды</sub> = <math>7,3\cdot  ⋅ 10^{-<sup 2}>−2</mathsup>  Н/м, <mathvar >\gammaγ</mathvar><sub >бензина</sub> = <math>2,4\cdot  ⋅ 10^{-<sup 2}>−2</mathsup>  Н/м.
 
<mathvar >\rhoρ</mathvar><sub >воды</sub> = 10<mathsup >10^3</mathsup>  кг/м<sup>3</sup>,
<mathvar >\rhoρ</mathvar><sub >бензина</sub> = <math>0,8 \cdot  ⋅ 10^<sup >3</mathsup>  кг/м<sup>3</sup>.
 
Различие в плотностях и коэффициентах поверхностного натяжения позволяет создать фильтр с такими параметрами, что бензин проходит через него, а вода – нет.
Будьте внимательны к окружающему вас миру, ищите и решайте физические задачи, которых так много вокруг!
 
{{Темы|Физика в журнале «Потенциал»|Физика}}
{{В журнале «Потенциал»|Физика}}
{{Готовность|75%}}
3894

правки

Навигация