Как можно определить поверхностное натяжение воды, если масса 200 капель составляет 9,2 г, а диаметр шейки капли во время отрыва равен 2,0 мм?
Физика 11 класс Поверхностное натяжение жидкости поверхностное натяжение воды масса капель диаметр шейки капли физика 11 класс расчет поверхностного натяжения
Для определения поверхностного натяжения воды, используя данные о массе капель и диаметре шейки капли, мы можем воспользоваться следующими шагами:
Сначала найдем массу одной капли. У нас есть масса 200 капель, равная 9,2 г. Чтобы найти массу одной капли, разделим общую массу на количество капель:
M_капли = 9,2 г / 200 = 0,046 г.
Для дальнейших расчетов нам нужно перевести массу капли в килограммы, так как в формуле для поверхностного натяжения используются СИ-единицы:
M_капли = 0,046 г = 0,046 / 1000 = 0,000046 кг.
Теперь нужно найти радиус шейки капли. У нас есть диаметр шейки, равный 2,0 мм. Переведем его в метры:
d = 2,0 мм = 2,0 / 1000 = 0,002 м.
Теперь найдем радиус:
r = d / 2 = 0,002 м / 2 = 0,001 м.
Поверхностное натяжение (σ) можно определить по формуле:
σ = F / L,
где F – сила, действующая на каплю, а L – длина линии, по которой эта сила действует. В нашем случае сила F равна весу капли:
F = m * g,
где g – ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).
Подставим значение массы капли:
F = 0,000046 кг * 9,81 м/с² ≈ 0,00045186 Н.
Длина линии L равна окружности шейки капли:
L = 2 * π * r.
Подставим значение радиуса:
L = 2 * π * 0,001 м ≈ 0,006283 м.
Теперь можем подставить значения в формулу для поверхностного натяжения:
σ = F / L = 0,00045186 Н / 0,006283 м ≈ 71,91 Н/м.
Таким образом, поверхностное натяжение воды, рассчитанное по данным, составляет примерно 71,91 Н/м.