name='105pt1pt1'>.
А так как работа равна произведению силы
2
на путь
х
,
то
2
=
Δα
Может возникнуть вопрос: почему учитывается затрата энергии на отрыв тыльной части капли от поверхности твердого тела и не учитывается выигрыш энергии вследствие «набегания» лобовой части капли на эту поверхность? Дело в том, что энергия, выигранная при «набегании», не используется для облегчения отрыва. Она просто рассеивается, быть может, чуть-чуть нагревая каплю. Идущему по болоту не легче вытаскивать правую ногу из трясины из-за того, что левая в это время легко туда проваливается.
Чтобы капля поползла по наклонной поверхности, необходимо выполнение условия:
>
F2
,
или
sin
φ
>
2
Δα
. Учтя, что оконное стекло наклонено по отношению к линии горизонта под углом
φ
= 90°, а это означает, что
sin
φ
= 1
, легко придем к заключению, что по стеклу поползут лишь те капли, масса которых удовлетворяет условию:
>
2
Δα
/
g
Для простоты предположим, что на поверхности горизонтально расположенного стекла капля имеет форму полусферы. В этом случае ее масса
= 2/3.πR3ρ ≈ 23ρ
(
ρ
— плотность жидкости капель). Имея это в виду, из предыдущего соотношения легко получим следующий результат: по поверхности оконного стекла поползут капли, радиус которых удовлетворяет условию:
> (
Δα / ρ
1/2
Изложенные соображения и простые формулы дают возможность понять многое из того, что происходит во время дождя на оконном стекле. Во-первых, становится ясно, что движущаяся капля будет за собой оставлять след при условии, если величина
Δα
>
2
α
ж
. В этом случае капле выгоднее смещаться по оставляемому на стекле жидкому слою, чем оголять твердую поверхность. Величину
Δα
мы сравниваем с величиной
2
α
ж
потому, что при отрыве жидкой капли от жидкого слоя образуются две поверхности жидкости. Если же величина
Δα
окажется меньшей, чем
2
α
ж
, капли будут скатываться по стеклу, не оставляя за собой влажного следа.
На сухом, точнее, на почти сухом стекле окна капли оставляют след. Это означает, что в последней формуле вместо
Δα
мы можем писать
2
α
ж
. Для воды
α
ж
= 70 эрг/см2, и потому по оконному стеклу будут скатываться капли, радиус которых больше 2 мм. Посмотрите во время дождя на окно и вы убедитесь, что дело именно так и обстоит.
Жидкая дорожка, остающаяся за движущейся каплей, долго не живет и пре вращается в цепочку мелких капель. Этот процесс абсолютно аналогичен распаду струи на капли. Мы с ним уже встречались, когда обсуждали появление капель-сателлитов из тонкой перемычки, соединяющей падающую каплю с тающей сосулькой, на конце которой она родилась.
Очень много любопытного в поведении дождинок на
оконном стекле связано с тем, что все время на нем появляются новые капли. Некоторые из них — новые дождевые капли, а некоторые — маленькие капельки, возникшие из распадающегося следа, оставляемого движущимися большими каплями.
Описать словами, что происходит на оконном стекле с дождинками, затея невероятно трудная: никакими словами не передать огромного разнообразия происходящих событий. В лаборатории мы сняли об этом фильм. И назвали его так же, как называется этот очерк,— «Дождь на оконном стекле». Чтобы отчетливее запечатлеть все происходящее, устроили «чернильных!» дождь: воду слегка подкрасили чернилами и направили капли на вертикально стоящее стекло.
Глицериновые дожди и глицериновые капели
Рассуждения по схеме «что было бы, если бы» иногда приводят к любопытным выводам. Попробуем по такой схеме обсудить вопрос, что было бы, если бы дожди были глицериновыми. И капели были бы глицериновыми. И реки были бы глицериновыми. Чтобы фантазия о глицериновых дождях и капелях не была беспочвенной, мы в лаборатории сняли два фильма: один — о глицериновом дожде над глицериновой рекой, другой — о глицериновой капели.
Вы читаете Капля
×