Сегодня мы предлагаем вашему вниманию большой ролик, который получился в результате объединения и существенной переработки несколько давних роликов, посвящённых поверхностному натяжению. Речь пойдёт о самых разнообразных явлениях: водяных каплях, мыльных пузырях, плавании тел, смачивании поверхностей, подъёме воды в тонких капиллярах, лапласовом давлении и поверхностной энергии. И здесь мы ограничиваемся классическими понятиями силы и энергии, поскольку все известные нам попытки объяснить поверхностное натяжение с помощью молекулярно-кинетических моделей выглядят произвольными и неубедительными.

Для начала посмотрим с помощью скоростной съёмки на процесс формирования и отрыва капли: она как будто окружена упругой плёнкой, вот только эта «плёнка» тоже состоит из воды. Очередная капля появляется из тонкой трубочки и постепенно увеличивается в размерах, при этом вес капли удерживается поверхностным натяжением в том месте, где капля соприкасается с трубочкой.

Измерив массу оторвавшейся капли, мы рассчитали коэффициент поверхностного натяжения воды. Он оказался несколько меньше табличного значения 72 миллиньютона на метр, и мы измерили его другим способом, наблюдая капиллярные волны. Новое значение получилось ещё меньше, даже когда обычную водопроводную воду заменили на дистиллированную! Любые загрязнения немедленно уменьшают коэффициент поверхностного натяжения до 50-60 мН/м, поэтому в опытах без особой лабораторной техники надо брать именно такие значения.

Положим на поверхность воды лезвие бритвы, и оно не тонет, хотя плотность стали в 8 раз больше плотности воды. Расчёт показывает, что в этом случае величина силы поверхностного натяжения больше веса бритвы, и её с избытком хватает для поддержания лезвия на плаву. Теперь запустим в плавание тонкий дюралевый диск, и он тоже не тонет и держится на воде, хотя его вес гораздо больше силы поверхностного натяжения! В чём же тут дело?