Wat is Surface Force?
Oppervlaktekracht, meestal oppervlaktespanning genoemd, is de unieke opwaartse duw die het oppervlak van een vloeistof op een object kan uitoefenen. Deze kracht is de reden dat kleine insecten, zoals waterstriders, op water lijken te lopen. Het maakt ook sporten zoals surfen en waterskiën mogelijk. Oppervlaktekracht treedt op omdat de moleculen of kleine deeltjes waaruit een vloeistof bestaat de neiging hebben om aan elkaar vast te zitten aan het oppervlak, waardoor een dunne laag ontstaat die een iets hogere dichtheid heeft dan de rest van de vloeistof.
De oppervlaktespanning of oppervlaktekracht van water is sterk genoeg om objecten omhoog te duwen, zodat ze kunnen drijven. Dit kan worden waargenomen door voorzichtig een kleine metalen paperclip op het oppervlak van een glas water te plaatsen, tot de bovenkant gevuld. Omdat de dichtheid van de paperclip groter is dan de dichtheid van water, kan worden verwacht dat deze zinkt. Met een beetje zorg voor plaatsing en enige kennis van oppervlaktekracht zal dit echter niet gebeuren. Als de paperclip op het oppervlak valt, zodat het uiteinde door de onzichtbare barrière stoot, zinkt deze, dus wees voorzichtig bij het plaatsen van de paperclip.
Een aantal factoren kan de oppervlaktekracht van water verminderen, zoals een toename van de temperatuur. Naarmate de temperatuur van water stijgt, neemt de oppervlaktekracht af. Het toevoegen van zeep aan het water kan ook de oppervlaktespanning verminderen. Zeep breekt het houvast dat watermoleculen op elkaar hebben, waardoor het water gemakkelijker in contact kan komen met objecten zoals vuile vaat. Het toevoegen van een enkele druppel zeep aan een glas water met een zwevende paperclip zal het object onmiddellijk doen zinken en is een bevestigend einde van het eerder genoemde experiment.
De reden dat oppervlaktespanning oppervlaktekracht kan worden genoemd, wordt verklaard door de fysieke definitie van het woord kracht. In de natuurkunde wordt een kracht gedefinieerd als een duw of trek op een object. Wanneer een paperclip op water wordt geplaatst, trekt de zwaartekracht de paperclip naar beneden. Wanneer de oppervlaktespanning van water sterk genoeg is, kan het water de paperclip echter omhoog duwen met dezelfde hoeveelheid kracht die de zwaartekracht hem naar beneden trekt, waardoor het object kan drijven. Dit is een voorbeeld van gebalanceerde krachten - de paperclip zinkt niet en schiet niet van het oppervlak af, maar rust gewoon daar.