表面力とは

より一般的に表面張力と呼ばれる表面力は、液体の表面が物体に及ぼすことができる独特の上方への押し出しです。 この力が、アメンボなどの小さな昆虫が水の上を歩くように見える理由です。 また、サーフィンや水上スキーなどのスポーツも可能になります。 表面の力が生じるのは、液体を構成する分子または小さな粒子が表面で互いにくっついて、残りの液体よりも密度がわずかに高い薄層を形成する傾向があるためです。

水の表面張力または表面力は、オブジェクトを押し上げるのに十分な強さであり、オブジェクトを浮遊させることができます。 これは、水の入ったコップの表面に小さな金属製のクリップを慎重に置くことで確認できます。 クリップの密度は水の密度よりも大きいため、沈むことが予想されます。 ただし、配置に少し注意を払うと、表面力に関するある程度の知識があれば、これは起こりません。 ペーパークリップを表面に落として、端が見えない障壁を突き抜けると、ペーパークリップが沈むので、ペーパークリップを置くときは注意してください。

温度の上昇など、多くの要因が水の表面力を低下させる可能性があります。 水の温度が上昇すると、表面の力は減少します。 水に石鹸を追加すると、表面張力も低下する場合があります。 石鹸は、水分子が互いに持っているホールドを破り、水が汚れた皿などの物体とより簡単に接触できるようにします。 浮遊しているペーパークリップを使って1滴の石鹸を水に追加すると、オブジェクトがすぐに沈み、前述の実験の肯定的な結果になります。

表面張力が表面力と呼ばれる理由は、力という言葉の物理的な定義によって説明されます。 物理学では、力はオブジェクトに作用するプッシュまたはプルとして定義されます。 クリップを水の上に置くと、重力がクリップを引き下げます。 ただし、水の表面張力が十分に強い場合、水は、重力が引き下げるのと同じ力でペーパークリップを押し上げ、オブジェクトを浮かせます。 これは、バランスのとれた力の例です。ペーパークリップは、表面から沈んだり飛び散ったりすることはなく、単にそこに置かれます。