Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 3991
2017-08-04 
Куда будет двигаться в горизонтальном коническом капилляре капля смачивающей жидкости? Капля несмачивающей жидкости?
Решение:
Для случая смачивания форма капли показана на рис. a. Очевидно, радиус кривизны сферического мениска 1 меньше радиуса кривизны мениска 2, т. е. $r_{1} < r_{2}$. Давление в жидкости у менисков соответственно: $p_{1} = p_{a} - \frac{2 \sigma}{r_{1}}, p_{2} = p_{a} - \frac{2 \sigma }{r_{2}}$ (см. задачу 3989; здесь $p_{a}$ — атмосферное давление). Очевидно, $p_{1} < p_{2}$. Жидкость будет перетекать в сторону более низкого давления; значит, капля втягивается в более узкую часть капилляра. С «энергетической» точки зрения такое поведение жидкости обусловлено тем, что она «стремится» увеличить площадь соприкосновения со смачиваемой поверхностью. В случае несмачивания (см. рис. б) $p_{1} = p_{a} + \frac{2 \sigma}{r_{1}}, p_{2} = p_{a} + \frac{2 \sigma}{r_{2}}$. Капля будет перемещаться в более широкую часть капилляра, поскольку $p_{1} > p_{2}$.
Заметим, что рассмотрение сил, действующих вдоль окружностей с радиусами $r_{1}$ и $r_{2}$, привело бы к противоположному (неправильному!) ответу. Дело в том, что стенки капилляра действуют и на боковую поверхность жидкости: «тянут» ее в случае смачивания и «отталкивают» в случае несмачивания.
Ответ: в сторону сужения капилляра; в сторону расширения капилляра.
Куда будет двигаться в горизонтальном коническом капилляре капля смачивающей жидкости? Капля несмачивающей жидкости?
Решение:
Для случая смачивания форма капли показана на рис. a. Очевидно, радиус кривизны сферического мениска 1 меньше радиуса кривизны мениска 2, т. е. $r_{1} < r_{2}$. Давление в жидкости у менисков соответственно: $p_{1} = p_{a} - \frac{2 \sigma}{r_{1}}, p_{2} = p_{a} - \frac{2 \sigma }{r_{2}}$ (см. задачу 3989; здесь $p_{a}$ — атмосферное давление). Очевидно, $p_{1} < p_{2}$. Жидкость будет перетекать в сторону более низкого давления; значит, капля втягивается в более узкую часть капилляра. С «энергетической» точки зрения такое поведение жидкости обусловлено тем, что она «стремится» увеличить площадь соприкосновения со смачиваемой поверхностью. В случае несмачивания (см. рис. б) $p_{1} = p_{a} + \frac{2 \sigma}{r_{1}}, p_{2} = p_{a} + \frac{2 \sigma}{r_{2}}$. Капля будет перемещаться в более широкую часть капилляра, поскольку $p_{1} > p_{2}$.
Заметим, что рассмотрение сил, действующих вдоль окружностей с радиусами $r_{1}$ и $r_{2}$, привело бы к противоположному (неправильному!) ответу. Дело в том, что стенки капилляра действуют и на боковую поверхность жидкости: «тянут» ее в случае смачивания и «отталкивают» в случае несмачивания.
Ответ: в сторону сужения капилляра; в сторону расширения капилляра.
