Propulsión basada en el fenómeno de la tensión superficial del líquido. dibujo, descripción

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Propulsión basada en el fenómeno de la tensión superficial del líquido. Consejos para un modelador

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El fenómeno de la tensión superficial líquida se conoce desde hace mucho tiempo, y con la invención de un nuevo material, la nanocelulosa, fue posible crear un dispositivo de propulsión interesante para un modelo de barco de juguete.

En el número 24 de 2012 de la revista "Chemical Science" se publicó un artículo en el que se describe un modelo de barco propulsado por la evaporación de un tensioactivo. El alcohol se utiliza como esta sustancia, cuya energía química se convierte en energía mecánica, esta energía pone en movimiento el modelo del barco. Al evaporarse, el alcohol penetra en la membrana (casco de barco estanco a los líquidos hecho de nanocelulosa), lo que conduce a una disminución de la tensión superficial del agua en la popa. Debido a la diferencia de tensión superficial del agua delante y detrás del barco, este se mueve hacia adelante.

Cambiar la tensión superficial del agua pone el barco en movimiento (haga clic para ampliar)

Es interesante notar que un motor similar se describió en el libro "Experimentos entretenidos en física" (L.A. Gorev, 1985).

Recorte un plato de cartón, cuya forma se muestra en la figura, y bájelo sobre la superficie del agua vertida en un baño de vidrio de dimensiones suficientemente grandes, por ejemplo, 35 cm de diámetro y 10 cm de alto. cristal en el agua en el centro del recorte de cartón. La placa se mueve durante mucho tiempo. ¿Por qué?

Propulsión basada en el fenómeno de la tensión superficial del líquido
Barco con motor de alcanfor

Una descripción similar de un motor similar se encuentra en el libro de texto de física (Curso general de física. Termodinámica y física molecular. Vol. II. D.V. Sivukhin. M., Nauka, 1990):

Muchos fenómenos se explican por el hecho de que la tensión superficial de diferentes líquidos no es la misma. Tomemos, por ejemplo, un pequeño modelo de bote hecho de hojalata, en cuya popa se hace un pequeño agujero. Vertemos un poco de éter en el bote para que el nivel de la superficie libre del éter esté ligeramente más alto que el agujero. Luego deje que el bote flote en la superficie del agua. Luego comenzará a moverse hacia adelante, es decir, en la dirección de popa a proa. El fenómeno se explica por el hecho de que la tensión superficial del éter es menor que la tensión superficial del agua. El éter que se filtra por el agujero en la popa cubre la superficie del agua detrás del barco con una capa delgada. La tensión superficial del éter hace retroceder el barco. Sin embargo, esta fuerza es menor que la tensión superficial del agua, que la empuja hacia adelante. La resultante de estas dos fuerzas se dirige hacia delante y pone el barco en movimiento.

El mismo fenómeno se observa cuando se arrojan pequeños trozos de alcanfor sobre la superficie del agua pura. El alcanfor se disuelve lentamente en agua y reduce su tensión superficial. La velocidad de disolución en diferentes lugares de una pieza de alcanfor no es la misma y depende de su forma. Está más cerca de los extremos afilados que sobresalen de la pieza. Como resultado, se forma una diferencia en la tensión superficial, lo que lleva a una pieza de alcanfor a un movimiento de rotación y traslación aleatorio e intenso. El fenómeno se observa solo cuando la superficie del agua está suficientemente limpia. Una fina capa de grasa reduce la tensión superficial del agua hasta tal punto que la disolución del alcanfor ya no puede reducirla más. Según Rayleigh, el movimiento del alcanfor se detiene cuando el espesor de la capa de aceite en la superficie del agua alcanza los 2 * 10-7 cm. En este caso, la tensión superficial del agua es un 28 % menor que en una superficie de agua limpia. Una capa de aceite con un espesor de 1 * 10-7 cm o menos, según Rayleigh, prácticamente no tiene efecto sobre la tensión superficial del agua.

Y otra descripción del motor basada en la tensión superficial del líquido se publicó en la revista "Kvant", 1982, No. 11.

Un "cohete" en movimiento y anillos divergentes.

Recorta un "cohete" de papel con la forma que se muestra en la Figura 1, a. En el punto A, coloque una gota de solución jabonosa concentrada o una pequeña pastilla de jabón. Si ahora bajas el cohete sobre una superficie tranquila del agua, entonces comenzará a moverse.

Propulsión basada en el fenómeno de la tensión superficial del líquido
Cohete y spinner

En lugar de un "cohete", puede hacer un molinete con la forma de la letra S y colocar trozos de jabón en los puntos A y A' (Fig. 1, b). Observa en qué dirección girará la ruleta.

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