с решением
Капля ртути массой m=0,5 г помещена между двумя горизонтальными пластинами. Какую силу F надо приложить к верхней пластине, чтобы эта капля приняла форму круглой лепешки радиусом R=2,5 см? Краевой угол равен 130°. Физика

Добрый день! Для решения этой задачи нам понадобятся знания о поверхностном натяжении и давлении.

В данной задаче присутствует поверхностное натяжение, которое приводит к тому, что капля ртути принимает форму круглой лепешки. Поверхностное натяжение, обозначим его через T, действует на границе раздела между каплей и воздухом.

Сила натяжения поверхности в данном случае создает круглую форму капли. Для решения задачи найдем поверхностное натяжение.

Поверхностное натяжение равно силе T, которую создает каждая единичная длина границы раздела между каплей и воздухом. Эта сила равна разности давлений Pвнутри и Pснаружи раздела на единицу длины границы раздела.

T = ΔP/Δl

Если капля находится в равновесии, то сумма сил, действующих на каплю, должна быть равна нулю. Силы, действующие на каплю, в данном случае это сила тяжести и сила натяжения поверхности. Найдем эти силы.

Сила тяжести Fт, действующая на каплю, равна произведению массы капли на ускорение свободного падения:

Fт = m * g

Сила натяжения Fн, действующая на каплю, равна произведению поверхностного натяжения на длину границы раздела:

Fн = T * l

Граница раздела представляет собой окружность радиусом R, длина которой равна:

l = 2 * π * R

Таким образом, сумма сил, действующих на каплю, равна нулю:

Fт - Fн = 0

m * g - T * l = 0

Теперь мы можем выразить поверхностное натяжение T:

T = m * g / l

T = m * g / (2 * π * R)

Подставим известные значения в формулу и рассчитаем поверхностное натяжение:

m = 0,5 г = 0,5 * 10^-3 кг (так как 1 г = 10^-3 кг)
g ≈ 9,8 м/с^2 (ускорение свободного падения)
R = 2,5 см = 2,5 * 10^-2 м (так как 1 см = 10^-2 м)

T = (0,5 * 10^-3 кг * 9,8 м/с^2) / (2 * π * 2,5 * 10^-2 м) ≈ 1,963 Н/м

Теперь можем рассчитать силу F, которую нужно приложить к верхней пластине.

Сила натяжения поверхности равна Fн, мы можем приравнять ее значению F:

F = Fн

F = T * l

F = (1,963 Н/м) * (2 * π * 2,5 * 10^-2 м)

F ≈ 0,309 Н

Таким образом, чтобы капля ртути приняла форму круглой лепешки радиусом 2,5 см и краевым углом 130°, нужно приложить силу примерно равную 0,309 Н к верхней пластине.