Номер 254, страница 52 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

254. Почему в космическом корабле, находящемся в невесомости, вода, выплеснутая из стакана, принимает форму шара?

В условиях невесомости, которые существуют на борту космического корабля, сила тяжести, определяющая на Земле поведение жидкости, практически не оказывает влияния на ее форму. В этом случае главной силой, действующей на воду, становится сила поверхностного натяжения.

Эта сила возникает из-за взаимного притяжения (когезии) молекул воды. Молекулы, находящиеся на поверхности, испытывают результирующую силу, направленную внутрь объема жидкости. Это заставляет поверхность вести себя как упругая пленка, стремящаяся сократить свою площадь до минимума.

Согласно фундаментальному принципу физики, любая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией. Потенциальная энергия поверхностного слоя жидкости прямо пропорциональна площади ее поверхности. Следовательно, для достижения энергетически стабильного состояния вода должна принять форму с минимально возможной площадью поверхности при заданном объеме. Из всех геометрических тел именно шар обладает наименьшей площадью поверхности при одинаковом объеме.

Ответ: В космическом корабле в условиях невесомости доминирующей силой является сила поверхностного натяжения. Она заставляет жидкость минимизировать свою поверхностную энергию, принимая форму с наименьшей площадью поверхности, которой является шар.