Vad är ytkraft?

Ytkraft, oftare kallad ytspänning, är den unika tryck uppåt som ytan av en vätska kan utöva på ett föremål. Denna kraft är orsaken till att små insekter, till exempel vattenstigare, verkar gå på vatten. Det gör också sport som surfing och vattenskidåkning möjligt. Ytkraft inträffar eftersom molekylerna eller små partiklar som utgör en vätska tenderar att låsa fast varandra vid ytan, vilket gör ett tunt lager som är något högre i densitet än resten av vätskan.

Ytspänningen eller ytkraften hos vattnet är tillräckligt stark för att skjuta upp föremål, så att de kan flyta. Detta kan observeras genom att försiktigt placera en liten metallpapper på ytan av ett glas vatten, fylld till toppen. Eftersom tätheten för pappersklämman är större än tätheten för vatten, kan det förväntas sjunka. Med lite omsorg i placering och viss kunskap om ytkraft kommer detta dock inte att ske. Om pappersklämman tappas på ytan så att änden stansar genom den osynliga barriären kommer den att sjunka, så var försiktig när du placerar pappersklämman.

Ett antal faktorer kan minska vattenkraften hos vatten, till exempel en temperaturökning. När temperaturen på vattnet ökar minskar ytkraften. Att lägga tvål i vattnet kan också minska ytspänningen. Tvål bryter greppet som vattenmolekyler har på varandra, vilket gör att vattnet lättare kan komma i kontakt med föremål som smutsiga diskar. Att lägga till en enda droppe tvål i ett glas vatten med ett flytande pappersklämma får omedelbart objektet att sjunka och är ett bekräftande slut på det tidigare nämnda experimentet.

Anledningen till ytspänning kan kallas ytkraft förklaras av den fysiska definitionen av ordkraften. I fysiken definieras en kraft som ett tryck eller drag utövas på ett föremål. När en pappersklämma placeras på vatten drar tyngdkraften pappersklämman ner. När vattens ytspänning är tillräckligt stark kan vattnet dock skjuta pappersklämman upp med samma mängd kraft som tyngdkraften drar ner det och låter föremålet flyta. Detta är ett exempel på balanserade krafter - gemet varken sjunker eller skjuter av ytan utan vilar helt enkelt där.