Номер 679, страница 126 - гдз по физике 9-11 класс сборник задач Капельян, Аксенович

Решение

Почему это происходит?

Это явление объясняется свойством поверхностного натяжения жидкостей. Когда нитка лежит на поверхности воды, на нее с обеих сторон действуют силы поверхностного натяжения. В начальном состоянии эти силы равны по модулю и противоположны по направлению, поэтому нитка находится в равновесии. Сила поверхностного натяжения $F$ зависит от коэффициента поверхностного натяжения жидкости $\sigma$ и длины границы $l$, вдоль которой она действует: $F = \sigma \cdot l$.

У воды коэффициент поверхностного натяжения ($\sigma_{воды}$) относительно высокий. У эфира же он значительно ниже ($\sigma_{эфира} < \sigma_{воды}$). Когда на поверхность воды с одной стороны от нитки капают эфир, он растекается и смешивается с водой, что приводит к резкому уменьшению коэффициента поверхностного натяжения на этом участке.

В результате равновесие сил нарушается. Сила натяжения со стороны чистой воды ($F_{воды}$) становится больше, чем сила со стороны, где находится эфир ($F_{эфира}$). Возникает результирующая сила, которая и приводит нитку в движение.

Ответ: Движение нитки происходит из-за разности сил поверхностного натяжения, возникающей после добавления эфира. Эфир уменьшает поверхностное натяжение воды с одной стороны от нитки, в то время как с другой стороны (где осталась чистая вода) оно остается высоким. Несбалансированная сила со стороны чистой воды заставляет нитку двигаться.

В какую сторону перемещается нитка?

Нитка будет перемещаться под действием результирующей силы. Как было установлено, сила поверхностного натяжения со стороны чистой воды $F_{воды}$ больше, чем сила со стороны, где был добавлен эфир, $F_{эфира}$.

Результирующая сила $F_{рез} = F_{воды} - F_{эфира}$ направлена в сторону большей силы, то есть в сторону чистой воды. Таким образом, нитка будет двигаться от области с меньшим поверхностным натяжением (где эфир) к области с большим поверхностным натяжением (где чистая вода).

Ответ: Нитка перемещается в сторону, противоположную той, куда капнули эфир, то есть в сторону чистой воды.