Вода в решете: различия между версиями
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Karagota (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Содержимое страницы заменено на «=ИЗРАИЛЬСКАЯ АРМИЯ - ДЕРЬМО!!!=» |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
=ИЗРАИЛЬСКАЯ АРМИЯ - ДЕРЬМО!!!= |
|||
<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! |
|||
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}} |
|||
Естественно возникает вопрос: «Возможно ли носить воду решетом?» [[Изображение:wat1.gif|frame|right|Вода в решете]] Проведём испытание. Пипеткой поместим несколько капель воды на металлическую сетку. По наклонённой сетке капли катятся, не просачиваясь. Следовательно, на поставленный вопрос ответ утвердительный. |
|||
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 <math>R</math> = 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: |
|||
<math>\sigma</math><sub>воды</sub>= <math>7,3\cdot 10^{- 2}</math> Н/м,<br> |
|||
<math>\rho</math><sub>воды</sub> = <math>10^3</math> кг/м<sup>3</sup>, <br> |
|||
<math>g \approx 10</math> м/с<sup>2</sup>.<br> |
|||
Сформулируем '''условие задачи.'''<br> |
|||
''Решето представляет собой цилиндрический сосуд. Радиус дна сосуда R = 10 см. Дно решета, в котором проделаны круглые отверстия диаметром d = 1 мм, сделано из материала, не смачиваемого водой. Коэффициент поверхностного натяжения воды при комнатной температуре '' |
|||
<math>\sigma</math><sub>воды</sub>= <math>7,3\cdot 10^{- 2}</math> Н/м, плотность воды |
|||
<math>\rho</math><sub>воды</sub> = <math>10^3</math> кг/м<sup>3</sup>, g = 10 м/с<sup>2</sup>. ''Какую максимальную порцию воды можно носить в таком решете?'' |
|||
===Решение.=== |
|||
[[Изображение: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 <math>h_{max}</math>: |
|||
<math>\Delta P = \frac{{4\sigma }}{d} = \rho gh_{\max };</math> |
|||
отсюда: |
|||
<math>h_{\max } = \frac{{4\sigma }}{{\rho gd}} = \frac{{4 \cdot 7,3 \cdot 10^{ - 2} }}{{1,10 \cdot 10^3 \cdot 10 \cdot 1,0 \cdot 10^{ - 3} }} = 29 \cdot 10^{ - 3}</math>(м) |
|||
Максимальный объём воды, который можно носить в таком решете, |
|||
<math>V = \pi R^2 h_{\max } = 9,1 \cdot 10^2</math>см<sup>3</sup><math>\approx 1</math> л |
|||
Интересным примером использования этого явления является работа топливного фильтра автомобиля. |
|||
<math>\sigma</math><sub>воды</sub>= <math>7,3\cdot 10^{- 2}</math> Н/м, <math>\sigma</math><sub>бензина</sub>= <math>2,4\cdot 10^{- 2}</math> Н/м. |
|||
<math>\rho</math><sub>воды</sub> = <math>10^3</math> кг/м<sup>3</sup>, |
|||
<math>\rho</math><sub>бензина</sub> = <math>0,8 \cdot 10^3</math> 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. |
|||
Посмотрите внимательно на капли росы, висящие на стебельках травы или на капли, лежащие на лепестке цветка. Попробуйте сформулировать и решить задачу! |
|||
Будьте внимательны к окружающему вас миру, ищите и решайте физические задачи, которых так много вокруг! |
|||
[[Категория:журнал «Потенциал»]] |
|||
[[Категория:Физика в журнале «Потенциал»]] |