Одной из основных причин, почему вода не вытекает из перевернутого стакана, являются силы поверхностного натяжения. Именно так выливается вода из узкого горлышка – вода выливается маленькой порцией, потом “булькает” пузырек воздуха, заходя в бутылку, потом выливается еще порция воды. Одной из основных причин, почему вода выливается при переворачивании стакана, является поверхностное натяжение. Одной из основных причин, почему вода не выливается из перевернутого стакана, является сила поверхностного натяжения. Основная причина, по которой вода не выливается из перевернутого стакана, связана с давлением воздуха.
Почему не выливается вода из перевёрнутого стакана?
За счет действия силы сцепления молекул воды между собой и с поверхностью стакана, находящаяся внутри перевернутого стакана вода сохраняет свою форму и не выливается. Вода не выливается из перевернутого стакана, потому что воздушное давление играет важную роль в этом процессе. Теперь уберём ладонь: вода из стакана не выливается.
Решение на Номер 438 из ГДЗ по Физике за 7-9 класс: Пёрышкин А.В. (сборник задач)
Если на стакан, наполненный водой, не действуют никакие внешние силы, то вода будет оставаться внутри стакана. Это связано с противодействием гравитации и поверхностным натяжением воды. Динамическое равновесие, в отличие от статического, характеризуется движением объекта с постоянной скоростью. Вода в стакане может находиться в динамическом равновесии, если стакан поддерживается таким образом, чтобы его положение не изменялось. В этом случае сила тяжести равновесит силу противодействия поверхностного натяжения, и вода остается внутри стакана. Однако, если стакан наклоняется, на воду начинает действовать наклонная сила, которая может превысить противодействие поверхностного натяжения.
В результате вода начинает выливаться из стакана. Статическое равновесие На стакан не действуют внешние силы Стакан поддерживается так, чтобы его положение не изменялось Сумма всех сил равна нулю Сила тяжести равновесит силу противодействия поверхностного натяжения Вода остается внутри стакана Вода остается внутри стакана только при условии отсутствия наклонных сил Свойства поверхностного натяжения Поверхностное натяжение представляет собой явление, когда молекулы на поверхности жидкости тяготеют друг к другу и образуют тонкую пленку. Эта пленка создает силу, которая старается удержать воду внутри стакана, даже если он находится перевернутым. Поверхностное натяжение способствует образованию выпуклого эффекта на поверхности воды, что позволяет стакану быть «прилипшим» к обратной стороне. Это свойство позволяет слоям воды в стакане создать определенное давление, которое препятствует их выливанию.
Таким образом, свойство поверхностного натяжения играет важную роль в том, почему вода остается внутри перевернутого стакана. Это свойство также находит применение в других аспектах, таких как образование капель, поведение насекомых на воде и многих других явлениях, связанных с поверхностью жидкости. Капиллярное действие и помощь сцеплению Когда стакан перевернут набором наполненной водой, вода в нем не выливается благодаря капиллярному действию и сцеплению между молекулами воды и поверхностью стакана. Капиллярное действие — это способность воды проникать в узкие щели и подниматься по ним, преодолевая гравитационную силу. Поверхность стакана и вода образуют капиллярные каналы, которые сохраняют воду внутри стакана даже при переворачивании его вниз горлышком.
Кроме того, сцепление между молекулами воды и поверхностью стакана помогает удерживать воду внутри. Молекулы воды образуют подобие клеточной сетки, которая удерживает другие молекулы воды в стакане. Таким образом, капиллярное действие и помощь сцеплению позволяют воде оставаться внутри перевернутого стакана и не выплескиваться. Взаимодействие молекул и межмолекулярные силы Межмолекулярные силы — это силы притяжения и отталкивания между молекулами. В случае воды, главными межмолекулярными силами являются водородные связи.
Водородные связи возникают из-за электростатического взаимодействия между атомами водорода и атомами кислорода. Это приводит к сильному притяжению между молекулами воды и создает структуру, известную как «водный сетчатый кластер».
На вопросы могут отвечать также любые пользователи, в том числе и педагоги. Консультацию по вопросам и домашним заданиям может получить любой школьник или студент. Почему не выливается вода из перевернутого стакана Почему не выливается вода из перевернутого стакана.
Это демонстрируется примером с перевернутым стаканом с марлей, где вода не выливается благодаря адгезионным силам между ее молекулами и поверхностью марли. Поверхностное натяжение Поверхностное натяжение обусловлено силами межмолекулярного взаимодействия, которые происходят на поверхности жидкости. Внутри жидкости молекулы взаимодействуют друг с другом, образуя сильные связи. Но на поверхности молекулы не имеют соседей с обеих сторон, поэтому они создают связи с молекулами только с одной стороны. Это создает плотную сетку, которая делает поверхность жидкости «натянутой». Поверхностное натяжение проявляется в том, что жидкость стремится минимизировать свою поверхностную площадь, образуя такую форму, которая имеет наименьшую поверхность. Когда стакан переворачивается с марлей, вода не выливается благодаря поверхностному натяжению. Вода в стакане образует границу с марлей, и эта граница создает сильное напряжение, которое препятствует выливанию воды. Таким образом, марля действует как своеобразная «пробка», которая удерживает воду внутри стакана. Поверхностное натяжение имеет важное значение не только в объяснении этого физического явления, но и во многих других аспектах нашей жизни. Например, благодаря поверхностному натяжению капли дождя могут сохранять свою форму, позволяя им падать на землю в виде капель, а не в виде тонкой пленки. Также поверхностное натяжение играет важную роль в растениях, позволяя им транспортировать воду через стебли и листья. Гравитация Гравитация является притяжением массы одного тела к массе другого тела. Сила этого притяжения зависит от массы тела и расстояния между ними.
Марля, будучи пористым материалом, способна впитывать некоторое количество воды. Когда вода выливается из стакана, некоторая ее часть проникает через поры марли и задерживается ею. Такое задержание воды связано с силой поверхностного натяжения жидкости. Действие поверхностного натяжения предотвращает дальнейшее вытекание воды через поры марли. Таким образом, механизм задержания воды заключается в создании силы поверхностного натяжения, которая препятствует вытеканию воды из перевернутого стакана с марлей. Капиллярность марли Марля — это материал, который обладает способностью притягивать жидкость и пропускать ее через свою структуру благодаря своей губчатой структуре и наличию пористых отверстий. Когда стакан с марлей переворачивается, жидкость начинает проникать через марлю и заполнять ее поры. Этот процесс возможен благодаря капиллярным силам — силам взаимодействия между молекулами жидкости и поверхностью материала. Капиллярные силы проявляются в марле благодаря действию когезии и адгезии. Когезия — это сила притяжения молекул жидкости друг к другу, а адгезия — сила притяжения молекул жидкости и поверхности материала. Когда молекулы жидкости притягиваются к поверхности марли, они начинают подниматься вверх по порам материала, преодолевая гравитационную силу. Таким образом, капиллярность марли позволяет ей удерживать воду внутри стакана даже при переворачивании. Марля используется в различных сферах — в медицине, косметологии, а также в экспериментах, которые демонстрируют свойства капиллярных материалов. Эта особенность делает марлю полезной научной и практической материей.
Почему не выливается?
Силы, удерживающие воду в стакане При переворачивании стакана вода не выливается благодаря силам поверхностного натяжения и адгезии. Сила поверхностного натяжения возникает на границе раздела воды и воздуха. Молекулы воды в контакте с воздухом оказываются окружены другими молекулами воды, создавая некую пленку. Эта пленка, обладая поверхностным натяжением, действует как «эластичная» оболочка, которая предотвращает выливание воды из стакана. Адгезия — это сила, которая действует между молекулами разных веществ. В случае с водой и стеклом стакана, адгезия обеспечивает прочное сцепление между этими двумя поверхностями. Благодаря этой силе, вода «прилипает» к стенкам стакана и не выливается даже при опрокидывании.
Именно совместное действие сил поверхностного натяжения и адгезии позволяет воде оставаться в стакане при его переворачивании. Этот феномен интересует ученых и применяется в различных технологиях, например, при создании самонабирающихся кружек и прочих устройств. Наука о поверхностном натяжении Когда стакан переворачивается, вода не выливается из-за высокого поверхностного натяжения, которое отражает стремление молекул жидкости удерживаться вместе. Это свойство позволяет жидкости сформировать выпуклую поверхность, создавая некий «купол» внутри стакана, который удерживает воду. Это самое явление также объясняет почему некоторые насекомые могут ходить по воде, так как они распоряжаются поверхностным натяжением. Роль адгезии и когезии в удержании воды Адгезия — это способность вещества притягиваться к поверхности другого вещества.
В случае со стаканом, молекулы воды адгезируют к его стенкам, образуя тонкий слой, который позволяет воде удерживаться внутри стакана даже при переворачивании. С другой стороны, когезия — это способность молекул одного вещества притягиваться друг к другу. Молекулы воды образуют положительный и отрицательный заряды, которые притягиваются и удерживаются друг у друга силой когезии. Это приводит к образованию капли воды и позволяет ей сохранять форму, даже когда стакан переворачивается. Таким образом, благодаря взаимодействию адгезии и когезии, вода успешно удерживается внутри стакана и не выливается при переворачивании. Эти свойства являются одними из основных причин удивительного поведения воды и имеют большое значение не только для нас, но и для многих других процессов в биологии и физике.
Благодаря этому свойству, вода плотно прилегает к стенкам стакана и не выливается из него даже при переворачивании. Гравитация: Сила притяжения Земли гравитация также играет роль в том, что вода не выливается из стакана. Гравитация тянет воду вниз, но благодаря воздействию других физических принципов вакуума и сцепления , она остается вверху стакана и не стекает по его стенкам. Комбинация этих трех физических принципов объясняет, почему вода не выливается из перевернутого стакана. При переворачивании стакана создается вакуум, который поддерживает уровень воды вверху стакана благодаря сцеплению воды с его стенками. Гравитация тянет воду вниз, но другие силы преобладают и не позволяют ей выливаться. Коэффициент поверхностного натяжения Коэффициент поверхностного натяжения зависит от межмолекулярных сил вещества и определяется силой притяжения молекул внутри жидкости и силой упругости поверхностной пленки. Именно благодаря коэффициенту поверхностного натяжения вода не выливается из перевернутого стакана.
Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу, образуя тонкую поверхностную пленку. Эта пленка действует как пробка, не позволяя воде вытекать из стакана. При этом, если на поверхность воды будет оказано давление, превышающее коэффициент поверхностного натяжения, то пленка может разорваться и вода начнет вытекать. Таким образом, научное объяснение заключается в том, что коэффициент поверхностного натяжения создает силу, которая препятствует выливанию воды из перевернутого стакана. Роль молекулярных сил при падении столбика воды Когда мы переворачиваем стакан с водой, главное, что помогает воде оставаться в стакане, это сильные силы притяжения между молекулами воды. Эти силы, называемые молекулярными силами, действуют между молекулами вещества и постоянно притягивают их друг к другу. Молекулярные силы играют особенно важную роль при падении столбика воды. Когда стакан переворачивается, вода начинает двигаться под воздействием силы тяжести.
Но молекулярные силы притяжения настолько сильны, что они помогают молекулам воды держаться вместе и образовывать столбик, несмотря на гравитацию. Важным фактором, поддерживающим столбик воды, является поверхностное натяжение. Обусловлено это тем, что молекулы воды в столбике находятся под влиянием молекулярных сил всех окружающих их молекул. Эти силы притяжения ведут к тому, что молекулы воды на поверхности воды сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам воздуха. Поверхностное натяжение действует как некая оболочка, удерживающая воду вместе и позволяющая столбику оставаться стабильным. Таким образом, благодаря молекулярным силам притяжения и поверхностному натяжению, вода может оставаться в стакане, даже когда он перевернут. Этот феномен объясняет, почему вода не выливается при падении столбика воды. Значение угла смачивания у стенок стакана Угол смачивания зависит от свойств жидкости и поверхности твердого вещества.
Благодаря взаимодействию центра масс стакана и центра масс воды, создается равновесие и предотвращается проливание воды из перевернутого стакана. Это объясняется физическими принципами и коэффициентом поверхностного натяжения, которые обеспечивают устойчивость системы и сохранение ее потенциальной энергии. Скачать Потенциальная энергия Когда стакан переворачивается, вода начинает двигаться вниз под воздействием силы тяжести. Эта движущаяся вода обладает кинетической энергией, которая может быть использована для выполнения работы. Однако, чтобы вода не пролилась, необходимо обеспечить сохранение энергии системы, то есть потенциальная энергия должна быть равной сумме кинетической энергии и работы, выполненной силой сопротивления. Когда стакан перевернут, центр масс системы стакана и воды перемещается вниз. Уровень воды становится ниже и появляется потенциальная энергия.
Потенциальная энергия обусловлена разностью высоты, на которой находится центр масс системы стакана и воды, в начальном и конечном состоянии. Эта энергия компенсирует кинетическую энергию движущейся воды и позволяет сохранить равновесие. Величина потенциальной энергии в данной системе зависит от массы воды, высоты, на которой находится центр масс системы стакана и воды, и ускорения свободного падения. Чем выше стакан и больше масса воды, тем больше потенциальная энергия. Таким образом, потенциальная энергия играет важную роль в сохранении равновесия системы перевернутого стакана с водой, позволяя компенсировать кинетическую энергию движущейся воды и предотвращая ее проливание. Перевернутый стакан с водой Скачать опыт3 вода не выливается из перевернутого стакана Скачать Почему лист бумаги удерживает воду в перевернутом стакане. Школьный опыт по физике.
Скачать Просто магия. Вода не выливается из перевернутого стакана. Скачать Атмосферное давление. Почему вода не выливается из стакана. Физический фокус Скачать Вода не выливается из стакана - Человек в маске - Тайны великих магов - Разоблачение фокусов Скачать Вода не вытекает из перевернутой бутылки Опыт с давлением воздуха и поверхностным натяжением воды Скачать Перевернутый стакан с водой Физический опыт для детей shorts Скачать Крутой трюк с водой в бутылке Вода не вытекает из перевернутой бутылки Скачать Как перевернуть стакан с водой так, чтобы вода не вылилась?
Она делает поверхность воды более сопротивляемой повреждениям и позволяет ей образовывать выпуклую форму. Благодаря этой силе, вода образует выпуклую поверхность, не выливаясь из стакана при его переворачивании. Таким образом, воздушное давление и сила поверхностного натяжения в совокупности предотвращают выливание воды при переворачивании стакана. Физические принципы, стоящие за этим явлением Почему вода не выливается при переворачивании стакана? Эта загадка имеет свое научное объяснение, которое базируется на нескольких физических принципах. Первый принцип, который играет важную роль в этом явлении — это адгезия. Адгезия описывает притяжение между молекулами различных веществ. Вода имеет высокую адгезию к стеклу, поэтому молекулы воды прилипают к внутренней поверхности стекла и не позволяют ей вытечь из стакана. Кроме того, второй принцип, называемый когезией, также играет свою роль. Когезия — это сила притяжения между молекулами одного и того же вещества. Вода обладает высокой когезией, что позволяет молекулам воды прилипать друг к другу и формировать поверхностное напряжение. Поверхностное напряжение создает пленку на поверхности воды, что дополнительно помогает удерживать ее внутри стакана при его переворачивании. Также, следует упомянуть о третьем принципе — гравитации. Гравитация — это сила, которая притягивает все объекты с массой. Гравитационная сила действует на молекулы воды, направляя их вниз и помогая им оставаться внутри стакана даже при переворачивании. Это происходит потому, что гравитация превышает силу адгезии и когезии, позволяя воде оставаться внутри стакана. Итак, физические принципы адгезии, когезии и гравитации объясняют, почему вода не выливается при переворачивании стакана. Надежное сцепление воды с внутренней поверхностью стекла, формирование поверхностного напряжения и действие гравитации помогают сохранить воду внутри стакана даже при его переворачивании. Силы, удерживающие воду в стакане При переворачивании стакана вода не выливается благодаря силам поверхностного натяжения и адгезии.
Секрет перевернутого стакана с марлей и сохраняющейся воды
- Почему вода не выливается из перевёрнутого стакана?
- Решение на Номер 438 из ГДЗ по Физике за 7-9 класс: Пёрышкин А.В. (сборник задач)
- Почему вода не выливается из перевернутого стакана в физике 7 класс
- Почему вода не выливается из перевёрнутого стакана?
Архимедов принцип и сила давления
- Популярные решебники
- Физические принципы, стоящие за этим явлением
- Почему не выливается?
- почему, пока края стакана находятся под водой, вода остается в стакане (не выливается)
- Как перевернуть полный стакан не разлив воду
Почему не выливается вода из перевернутого
Одной из основных причин, почему вода выливается при переворачивании стакана, является поверхностное натяжение. Простите за дремучесть, а почему вода не выливается сквозь марлю? 6: Эксперименты: Почему Вода Не Выливается Из Перевернутой Бутылки. Одной из основных причин, почему вода не выливается из перевернутого стакана, является сила поверхностного натяжения. Теперь уберём ладонь: вода из стакана не выливается. Почему вода растворяет (почти) всё?
Почему при наклоне самолета во время полета вода из стакана не выливается?
Это происходит, если наклон стакана угадывает определенный угол, при котором капиллярные силы оказывают большее влияние, чем гравитация. Если стакан наклонен под углом 10 градусов, вода останется внутри, несмотря на действие гравитации. Если стакан наклонен под углом более 30 градусов, вода вытечет из него. Перевернутый стакан может выдержать довольно большую нагрузку Вода, находящаяся внутри перевернутого стакана, создает капиллярное давление, которое может выдерживать довольно большую нагрузку. Например, если на стакан положить книгу, то вода не вытечет. Угол наклона.
Это приводит к тому, что молекулы на поверхности стремятся сжаться и занять наименьшую возможную площадь. Когда мы переворачиваем стакан с водой, затекающая вода формирует выпуклую поверхность. Молекулы на верхней части этой поверхности испытывают наибольшую силу когезии, и они стремятся сжаться и занять наименьшую возможную площадь.
Вследствие этого эффекта, поверхностное натяжение создает дополнительное сопротивление для выливания воды. Сила сцепления молекул воды с поверхностью стакана помогает сохранить воду внутри, несмотря на гравитацию и ориентацию стакана. Таким образом, эффект поверхностного натяжения играет важную роль в объяснении того, почему вода не выливается из перевернутого стакана. Это интересное явление, которое хорошо иллюстрирует взаимодействие сил в природе. Физика принципа перемещения жидкости Силы поверхностного натяжения играют важную роль в перемещении жидкости. Эти силы возникают из-за взаимодействия молекул жидкости между собой. Вода, будучи полярной молекулой, обладает силой притяжения между молекулами. Когда жидкость находится в стакане, силы поверхностного натяжения действуют внутри стакана, создавая заливы на стенках, которые удерживают воду внутри.
Однако, когда стакан переворачивается, силы поверхностного натяжения перестают действовать на воду в стакане. Вместо этого, давление начинает играть решающую роль в перемещении жидкости. Давление — это сила, действующая на определенную площадь. При переворачивании стакана, вода начинает перемещаться вниз, потому что давление на ее верхнюю поверхность становится меньше, чем на нижнюю. Это происходит из-за изменения геометрии системы: когда стакан переворачивается, вода перемещается к нижней части стакана, где площадь воздействия давления больше.
Что вам для этого понадобится: стакан, наполненный водой до краев; лист картона или плотной бумаги например, альбомный лист ; ножницы. Порядок действий: 1. Вырежьте из листа картона прямоугольник, размеры которого будут немного превышать размеры верхнего диаметра стакана.
Предложите ребенку в одну руку взять стакан, наполненный водой до краев, а другой рукой накрыть его вырезанным картоном. Ребенку необходимо убедиться, что внутрь стакана не попали пузырьки воздуха, и плотно прижать картон. Затем, подержав его немного в таком положении, путь ребенок перевернет стакан, аккуратно придерживая картон рукой, не меняя его расположение. Рука при этом должна быть сухой, чтобы при последующем движении картон не прилип к ладони. Теперь попросите ребенка убрать руку и отпустить картон. Порой для удачного завершения эксперимента необходимо немного потренироваться над раковиной. Но это не страшно, так как результат не заставит себя ждать. Ну как?
Попросите ребенка описать происходящее? Почему, на его взгляд, вода осталась в стакане? Предоставьте ему возможность свободно высказать свои предположения. Вместе с ребенком вы можете продолжить эксперимент и попробовать изменить количество воды в стакане например, налить половину , а также использовать другие материалы, которыми вы будете накрывать стакан вместо картона. Обсудите полученные результаты. Что происходит? Если все идет по плану, то картон и вода должны остаться на месте. Даже несмотря на то, что стакан с водой перевернут, вода не выливается, бросая вызов гравитации!
Так почему же это происходит? Когда в стакане отсутствует воздух, давление воды, находящейся внутри него, оказывается меньше, чем давление воздуха снаружи стакана. Большее давление воздуха оно же атмосферное давление настолько сильнее, что удерживает картон давит на него , а также воду внутри стакана. Нужно добавить, что помимо атмосферного давления, в данном эксперименте определенную роль играет и поверхностное натяжение воды. Так как на поверхности любой жидкости расположены молекулы, которые стремятся связаться вместе и образовать тоненькую пленку.
С такой нагрузкой человеку помогает справиться давление внутри организма.
Давление воздуха можно выявить простыми опытами. В частности, легко провести эксперимент со стаканом и емкостью с водой. Если стакан перевернуть вверх дном и опустить в таз с водой, он останется пустым. То есть жидкость в посуду не затечет. Воздух, который находится в стакане, давит на воду, не позволяя ей попасть внутрь.
Интересные факты о не выливающейся воде
- Вода не выливается из перевернутого стакана
- Почему вода выливается из перевёрнутой чашки?
- Смотрите также
- Опыт для детей «Почему вода не выливается из перевернутого стакана?»: watch Video online | VK
Почему не выливается вода из перевернутого стакана
Однако, чтобы вода не выливалась из перевернутого стакана, должны выполняться определенные условия. Условие Объяснение Плотность воды Вода имеет большую плотность по сравнению с воздухом, поэтому воздушное давление на поверхность воды внутри стакана сдерживает ее выливание. Форма стакана Форма стакана должна быть такой, чтобы поверхность воды была полностью закрыта и не было никаких протечек воздуха. Это помогает сохранить разность давлений на поверхности воды и снаружи стакана, что предотвращает ее выливание. Сила сцепления Молекулы воды обладают силой сцепления, которая позволяет им образовывать капилляры и подниматься по поверхности стенок стакана. Это позволяет воде оставаться внутри стакана, несмотря на силу тяготения. Именно эти физические принципы позволяют воде оставаться внутри стакана, даже если он перевернут. Однако, при изменении условий, например, при проливании воды или изменении формы стакана, вода может выливаться из него из-за действия силы тяготения.
Теперь поместим сверху кусок картона и перевернем стакан на 180 градусов. Теперь можем отпустить картон. Вода не выльется, а картон будет держаться. Давление снаружи больше, так что картон прижимается к стакану и предотвращает вытекание воды.
Кулинария Почему в перевернутый стакан не попадает вода Воздушный слой, который окружает планету Земля, давит на все объекты, находящиеся на ней. Сила давления воздуха аналогична силе гири, весом в 1 кг, которая давит на 1 см2 поверхности. Если поверхность равна 1 м2 сила, давящая на нее, возрастает до 10т. С такой нагрузкой человеку помогает справиться давление внутри организма. Давление воздуха можно выявить простыми опытами. В частности, легко провести эксперимент со стаканом и емкостью с водой.
Такие модификации могут быть полезными в различных областях, включая науку и технику. Видео:Объяснение опыта с переворачиванием бокала Скачать Центр масс и равновесие Понимание понятия центра масс является ключевым для объяснения того, почему вода не выливается из перевернутого стакана. В перевернутом стакане, центр масс тела, в данном случае — центр масс стакана, находится выше точки контакта стакана с поверхностью, на которой он находится. Когда мы переворачиваем стакан с водой, центр масс стакана продолжает двигаться по инерции и падать под влиянием силы тяжести, но данные движения не приводят к резким перемещениям воды внутри стакана. В то же время, вода внутри стакана стремится сохранить свою форму и остаться в таком положении, в котором силы напряжения и коэффициент поверхностного натяжения будут иметь наименьший эффект. Форма поверхности воды над стаканом образует выпуклость, что помогает удерживать воду, не позволяя ей выливаться. Таким образом, благодаря различным физическим и молекулярным принципам, перевернутый стакан с водой может оставаться в равновесии, несмотря на воздействие силы тяжести и нарушение естественного положения стакана. Связь между центром масс и равновесием При переворачивании стакана с водой центр масс стакана смещается, при этом возникает момент сил, препятствующий ее выливанию. Это обеспечивает устойчивость стекла в перевернутом положении. Для лучшего понимания связи между центром масс и равновесием, можно привести аналогию с весами на двух концах весовой чашки. Когда на одну сторону весов добавляют вес, центр масс смещается, создавая неравновесие и вызывая движение стрелки. Однако, для достижения равновесия, нужно добавить такой же вес на другую сторону, чтобы центр масс снова сместился и установился в правильное положение. Таким образом, вода в перевернутом стакане остается внутри благодаря связи между центром масс стакана и центром масс воды, что обеспечивает равновесие системы. При достижении равновесия, потенциальная энергия системы минимизируется, что является энергетически выгодным состоянием. Рисунок: Иллюстрация связи между центром масс и равновесием 8. Взаимодействие центра масс стакана и центра масс воды При падении столбика воды из перевернутого стакана, возникает взаимодействие между центром масс стакана и центром масс воды. В результате этого взаимодействия происходит перемещение центра масс системы вниз под действием силы тяжести. Центр масс системы, представленной стаканом с водой, определяется геометрическим центром объема, занимаемым стаканом с водой. В то же время, центр масс воды находится чуть ниже центра масс системы, так как плотность воды выше плотности воздуха.
331. Объясните, почему не выливается вода из стакана (рис. 42)?
Наверное, все помнят опыт на школьных занятиях по физике, а именно: если доверху наполненный водой стакан накрыть листом бумаги, картона или фанеры и осторожно перевернуть, то вода из стакана не выливается. Таким образом, объяснение того, почему вода не выливается из перевернутого стакана, заключается в силе поверхностного натяжения и эффекте адгезии. Причина, по которой вода не выливается, связана с тем, что атмосферное давление воздуха на внешнюю сторону стакана превышает давление вакуума внутри.
Задание 1.
Вы и ваши зрители увидите, что воды не пролилось ни капли, и она продолжает находиться в стакане. Вы также можете не подкладывать картон на миску, а просто убрать руку от листа, придерживая стакан сверху другой рукой. Результат всегда будет одинаковым, и вода из стакана не прольется. Также свою роль играет тот научный факт, что молекулы на поверхности любой жидкости связываются вместе и создают при этом невидимую глазу пленку. В данном случае пленка образуется на поверхности воды, когда она граничит с бумагой. По сути, вода в данном случае практически «приклеивается» к листу картона.
Форма поверхности воды над стаканом образует выпуклость, что помогает удерживать воду, не позволяя ей выливаться. Таким образом, благодаря различным физическим и молекулярным принципам, перевернутый стакан с водой может оставаться в равновесии, несмотря на воздействие силы тяжести и нарушение естественного положения стакана. Связь между центром масс и равновесием При переворачивании стакана с водой центр масс стакана смещается, при этом возникает момент сил, препятствующий ее выливанию. Это обеспечивает устойчивость стекла в перевернутом положении. Для лучшего понимания связи между центром масс и равновесием, можно привести аналогию с весами на двух концах весовой чашки.
Когда на одну сторону весов добавляют вес, центр масс смещается, создавая неравновесие и вызывая движение стрелки. Однако, для достижения равновесия, нужно добавить такой же вес на другую сторону, чтобы центр масс снова сместился и установился в правильное положение. Таким образом, вода в перевернутом стакане остается внутри благодаря связи между центром масс стакана и центром масс воды, что обеспечивает равновесие системы. При достижении равновесия, потенциальная энергия системы минимизируется, что является энергетически выгодным состоянием. Рисунок: Иллюстрация связи между центром масс и равновесием 8.
Взаимодействие центра масс стакана и центра масс воды При падении столбика воды из перевернутого стакана, возникает взаимодействие между центром масс стакана и центром масс воды. В результате этого взаимодействия происходит перемещение центра масс системы вниз под действием силы тяжести. Центр масс системы, представленной стаканом с водой, определяется геометрическим центром объема, занимаемым стаканом с водой. В то же время, центр масс воды находится чуть ниже центра масс системы, так как плотность воды выше плотности воздуха. При падении столбика воды, центр масс стакана смещается вниз, что создает момент силы вокруг оси, проходящей через точку опоры стакана.
Этот момент силы приводит к увеличению угла смачивания у стенок стакана и увеличению силы поверхностного натяжения, которая сопротивляется проливанию воды. В то же время, центр масс воды также перемещается вниз под действием силы тяжести. При этом происходит взаимодействие между центром масс воды и стенками стакана. Плотность воды создает силу давления, которая направлена вверх и уравновешивает силу тяжести воды.
Наполните стакан водой, покройте его почтовой карточкой или бумажкой и, слегка придерживая картонку пальцами, переверните стакан вверх дном. Теперь можете руку убрать: бумажка не отпадет, вода не выльется, если только бумажка совершенно горизонтальна. В таком виде вы можете смело переносить стакан с места на место — даже, пожалуй, с большим удобством, чем при обычных условиях: вода не расплескивается.
Раскрываю ребятам секрет, как правильно проводить этот опыт. Наливаю в стеклянный стакан обычной водопроводной воды. Накрываю стакан листочком бумаги. Плотно поддерживая лист бумаги рукой, переворачиваю стакан с водой вверх дном. Осторожно убираю руку от листа бумаги. Вода из стакана не выливается! Бумага остаётся как бы приклеенной к краю стакана. Почему это происходит? Предлагаю ребятам попробовать самим провести опыт!
Почему вода не выливается из перевернутого стакана научно обоснованное объяснение
Теперь уберём ладонь: вода из стакана не выливается. После перевертывания стакана между дном и водой образуется разреженное пространство, поэтому вода удерживается в стакане силой атмосферного давления снаружи. Когда столб воды "пытается опуститься вниз, между слоем воды и дном стакана образуется "пустота".