Co je povrchová síla?

Povrchová síla, běžně označovaná jako povrchové napětí, je jedinečný tlak směrem nahoru, který může povrch kapaliny vyvíjet na předmět. Tato síla je důvodem, proč se zdálo, že drobní hmyz, jako jsou vodní stridery, chodí po vodě. Umožňuje také sporty, jako je surfování a vodní lyžování. K povrchové síle dochází, protože molekuly nebo malé částice, které tvoří kapalinu, mají tendenci se vzájemně zablokovat na povrchu, čímž vytvářejí tenkou vrstvu, která je o něco vyšší v hustotě než zbytek kapaliny.

Povrchové napětí nebo povrchová síla vody je dostatečně silná, aby vytlačila předměty nahoru a umožnila jim vznášet se. To lze pozorovat opatrným umístěním malé kovové sponky na povrch sklenice vody, naplněné na vrchol. Protože hustota sponky na papír je větší než hustota vody, lze očekávat, že klesne. S trochou péče o umístění a určitou znalostí povrchové síly se to však nestane. Pokud spona na papír spadne na povrch, aby konec praskl skrz neviditelnou bariéru, bude klesat, proto při vkládání sponky buďte opatrní.

Množství faktorů může snížit povrchovou sílu vody, jako je zvýšení teploty. Jak se teplota vody zvyšuje, povrchová síla klesá. Přidání mýdla do vody může také snížit povrchové napětí. Mýdlo narušuje držení molekul vody na sobě, což umožňuje vodě snadněji přijít do styku s předměty, jako jsou špinavé nádobí. Přidání jedné kapky mýdla do sklenice vody pomocí plovoucí sponky způsobí okamžité ponoření objektu a je to kladný konec výše uvedeného experimentu.

Důvod, proč lze povrchové napětí nazvat povrchovou silou, je vysvětlen fyzikální definicí slovní síly. Ve fyzice je síla definována jako nátlak nebo tah na předmět. Když je kancelářská sponka umístěna na vodě, gravitační svorka ji stáhne dolů. Když je povrchové napětí vody dostatečně silné, voda však může tlačit sponku na papír se stejnou silou, jakou gravitační síla tlačí dolů, což umožňuje plavat předmět. Toto je příklad vyvážených sil - kancelářská sponka se ani nepotopuje ani nestřílí z povrchu, ale jednoduše tam spočívá.