L. P. Ivanova,
. MOU Bolshekykivska SOSH, șeful Votkinsky RMS de profesori de fizică, districtul Votkinsky, Republica Udmurt
Obiectivul educațional al lecției: cunoașterea studenților despre manifestarea și originea forțelor de tensiune superficială.
I. Stadiul organizațional
II. Învățarea materialului nou
Profesor. În jurul lumii fenomenelor de zi cu zi care ne înconjoară, există o forță pe care, de obicei, nu o acordăm nici o atenție. Forța este relativ mică, acțiunile sale nu produc niciodată efecte puternice. Cu toate acestea, nu putem turna apa intr-un pahar, nu putem face nimic cu nici un lichid, fara activarea fortelor care vor fi discutate astazi. Acestea sunt forțe de suprafață.
Pentru efectele cauzate de tensiunea superficială, suntem atât de obișnuiți încât nu le observăm. Cu toate acestea, în natură și în viața noastră, ele joacă un rol semnificativ. Fără ei, nu am putut scrie cu pixuri cu cerneală automată, cartușele din imprimante ar pune imediat un blot mare, golind întregul lor rezervor. Nu puteai sapa pe maini - spuma nu se va forma. O ploaie slabă s-ar fi îmbibat prin noi și un curcubeu nu ar putea fi văzut în orice vreme. Regimul de apă al solului ar fi tulburat, ceea ce ar fi dezastruos pentru plante. Funcții importante ale corpului nostru ar suferi. Cea mai simplă modalitate de a înțelege natura forțelor de tensiune superficială, observând formarea unei picături.
Uită-te atent la modul în care picatura crește treptat, constricția se formează - gâtul, - și căderea iese. Nu aveți nevoie de prea multă imaginație pentru a vă imagina că apa este învelită într-o pungă elastică și acest sac este rupt când greutatea depășește forța sa. De fapt, desigur, în picătură nu este nimic altceva decât apă, dar stratul de suprafață al apei se comportă ca un film elastic întins.
Aceeași impresie este produsă de un film de bule de săpun. Este ca o cochilie de cauciuc subțire, întinsă dintr-o minge pentru bebeluși. Dacă vă scoateți paiele din gură, balonul va împinge aerul și se va micșora.
Puneți cu atenție acul pe suprafața apei. Filmul de suprafață se va îndoi și va împiedica acul să se înece. Din același motiv, apa ușoară poate să alunece rapid pe suprafața apei, ca și patinatorii de gheață.
Deformarea filmului nu permite ca apa să se toarne, turnată ușor într-o sită suficient de frecventă. Fabric - aceasta este aceeași sită, formată prin intercalarea firelor. Tensiunea de suprafață împiedică foarte mult penetrarea apei prin ea, astfel încât să nu se ude instantaneu.
Să ne gândim cum se dezvoltă forța de suprafață. Moleculele de lichid atrase unul de altul de forțele de atracție intermoleculară tind să se apropie. Fiecare moleculă de pe suprafață este atrasă de restul moleculelor din interiorul lichidului și, prin urmare, tinde să dispară. Din moment ce fluidul curge, este nevoie de o formă în care numărul moleculelor de pe suprafață este minim. Suprafața de suprafață scade, iar efectul este perceput ca fiind acțiunea forțelor de tensionare de suprafață.
Forța care acționează de-a lungul suprafeței lichidului perpendicular pe linia care limitează această suprafață și tinde să o reducă la minimum, se numește forța de tensionare superficială.
Numeroase observații și experimente arată că lichidul are o formă în care suprafața liberă are cea mai mică suprafață. În dorința de a reduce filmul de suprafață ar da lichidului o formă sferică, dacă nu pentru gravitate, pe Pământ. Cu cât este mai mică scăderea, cu atât este mai mare rolul forțelor de tensionare de suprafață. Prin urmare, picături mici de roua sunt aproape de forma mingii, cu o cădere liberă, picăturile de ploaie sunt aproape strict sferice
Demonstrație: experiența Platoului.
Densitățile soluției de ulei și alcool sunt aceleași, astfel încât petrolul plutește în alcool. Sub influența tensiunii de suprafață, uleiul formează cea mai mică suprafață - suprafața mingii. Dacă schimbați forma mingii, va lua forma din nou în câteva secunde.
1. Fântâna. Am observat mișcarea unui curent de apă, lansat la un unghi la orizont. Jetul, care se mișcă în aer sub influența gravitației, ia forma unei parabole. Aproape până la cel mai înalt punct de urcare, apa se mișcă într-un curent continuu, apoi începe să se prăbușească în picături separate. Luați în considerare două picături de apă, dintre care una a atins punctul cel mai înalt al traiectoriei, iar cealaltă a coborât deja o anumită distanță, trecând rapid sub influența atracției terestre. Viteza căderii inferioare este mai mare decât cea superioară. Aceasta înseamnă că distanța dintre picături va crește cu timpul. Jetul de apă va deveni mai subțire până când forțele de tensionare de suprafață vor crea un jeton în el și apoi vor rupe în picături separate. Adică, forțele de tensiune superficială sunt responsabile pentru ruperea jetului de apă care se încadrează în câmpul de gravitație.
2. Bubura de săpun. Bubul de suflare este foarte distractiv vechi. Deci, în timpul săpăturilor din Pompei, termenul arheologic a fost descoperit de arheologi neobișnuit. Ei au reprezentat tinerii locuitori ai Pompei pentru această ocupație.
Ce este un bule de săpun? Pereții bulei de săpun constau din trei straturi. Două molecule de săpun exterioare - strâns presate între ele. Între ele este un strat de apă în care înoată. Fiecare moleculă are două capete. Una "iubește" apa, cealaltă nu-i pasă. Mergând la suprafață, molecula dă o parte din energia sa și intră într-o stare mai stabilă. Prin urmare, chiar și oamenii plutitori tind să ajungă la suprafață la cea mai mică oportunitate, pentru a scăpa de energia "extra". Prin urmare, pelicula de săpun nu se rupe, iar mici fisuri din acesta sunt imediat închise de moleculele care ies din apă.
Se estimează că dintr-o picătură de apă cu un diametru de 1 mm, un balon cu un diametru de 20 cm poate fi aruncat afară, iar o picătură de centimetru ar fi suficientă pentru o minge de șase metri! Filmul de săpun elastic, încercând să reducă suprafața acestuia la cea mai mică dimensiune posibilă, stoarce aerul din interiorul bulei. Pentru un volum de gaz dat, cea mai mică suprafață a sferei. Atunci când bulele plutesc liber, forma lor este aproape de sfera ideală. Calculele teoretice au arătat că, cu cât raza bulelor este mai mică, cu atât este mai mare presiunea excesivă din interiorul acesteia. Nu vom repeta calculele matematice, ci vom efectua o teorie care să confirme teoria.
Se toarnă într-un castron la marginile apei și se lasă să explodeze bule de pe suprafața sa. Ajungând la apă, balonul din sferic este transformat în două emisfere, cu cel inferior care se apropie de avion.
Urmăriți cu atenție comportamentul bulelor de pe suprafața apei - se pare că ne uităm la creaturile vii. Se deplasează unul spre altul, la început lent, apoi se accelerează. Cu care se confruntă, bulele se întâlnesc, ca și cum ar fi presate una în cealaltă, cu formarea unui sept. În cazul bulelor de dimensiuni egale, partiția este un plan. În cazul bulelor, diferite în volum, segmentul sferei, înfipt într-un balon mai mare. Acest lucru ne convine încă o dată: presiunea din bulele cu volum mic este mai mare decât în bulele cu volum mare.
Concluzie. Presiunea peliculei de săpun, precum și presiunea aerului din interiorul bulei, cu atât este mai mare raza sferei formate de bulele de săpun.
III. Lucrare experimentală
• Lucrarea de laborator "Observarea filmelor de săpun".
Scopul lucrării: verificarea existenței unei tensiuni superficiale a lichidului.
Dispozitive și materiale: un cadru de două fire conectate prin fire, o farfurie cu o soluție de săpun.
Puneți un cadru în farfurie cu o soluție de săpun, observați ce formă are cadrul, explicați fenomenele observate.
• Lucrarea de laborator "Schimbarea tensiunii de suprafață".
Instrumente și materiale: două farfurioare; un vas cu apă distilată; soluție de săpun, soluție de zahăr în apă; două pipete curate; un tub cu miez de plută (spumă).
1. Apă distilată turnată într-o farfurie. Pe suprafața sa, turnați frigele plută frecat astfel încât să acopere uniform suprafața. Utilizând o pipetă curată, introduceți o mică picătură de soluție de săpun în mijlocul apei. Trageți ceea ce observați. Folosind date tabulare, explicați motivul pentru mișcarea rapidă a particulelor de plută.
2. Se toarnă apă distilată în cea de-a doua farfurie. Pe suprafața sa, turnați frigele plută frecat astfel încât să acopere uniform suprafața. Folosind o pipetă curată, puneți o picătură mică de soluție de zahăr în mijlocul apei. Trageți ceea ce observați. Folosind date tabulare, explicați motivul pentru mișcarea rapidă a particulelor de plută.
Rezultatele observațiilor sub forma unui tabel.
Trimiteți-le prietenilor: