2019-05-12
Оцените размер водяных капель, имеющих круглую форму.
Решение:
Пусть капля имеет радиус $r$ и лежит на несмачиваемой поверхности. Поверхностное натяжение стремится придать ей сферическую форму, а сила притяжения к Земле - "сплющить". Поверхностное натяжение создает давление, которое можно оценить как $\sigma/r$. Аналогичная оценка для силы тяжести - $\rho gr$. Ясно, что поверхностное натяжение будет доминировать при условии
$\rho gr \ll \frac{ \sigma}{r}$.
Отсюда получаем, что радиус капли сферической формы удовлетворяет неравенству
$r \ll \sqrt{ \frac{ \sigma }{ \rho g} }$.
Используя табличные данные, получаем для воды $r \ll 2,7 см$. Таким образом, сферические капли воды имеют размер около 3 мм и менее, что согласуется с нашим жизненным опытом.