Giải bài 2 trang 262 – Bài 53 - SGK môn Vật lý lớp 10 Nâng cao
Để xác định hệ số căng bề mặt của nước, người ta dùng một ống nhỏ giọt mà đầu dưới của ống có đường kính trong 2 mm. Khối lượng của 40 giọt nước ngỏ xuống là 1,9 g. Hãy tính hệ số căng bề mặt của nước nếu coi trọng lượng của mỗi giọt nước rơi xuống vừa đúng bằng lực căng bề mặt đặt lên vòng tròn trong ở đầu dưới của ống nhỏ giọt.
Khối lượng n = 40 giọt là m = 1,9 (g)
Trọng lượng của một giọt nước khi rơi : P=m1g=mgn
Chiều dài đường giới hạn : l=πd
Độ lớn của lực căng bề mặt : F=σl=σπd
Điều kiện cân bằng lực tác dụng lên giọt nước ngay trước khi rơi là :
F=P⇔σπd=mgn⇒σ=mgnπd=1,9.10−3.9,840.3,14.2.10−3=0,074 (N/m)
Ghi nhớ :
- Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó:
f=σl
ở đây hệ số σ tỉ lệ gọi là hệ số căng bề mặt và đo bằng đơn vị niutơn trên mét (N/m). Giá trị của σ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng: σ giảm khi nhiệt độ tăng.
- Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có dạng mặt khum lõm khi thành bình bị dính ướt và có dạng mặt khum lồi khi thành bình bị dính ướt.
- Hiện tượng mực chất lỏng bên trong các ống có đường kính nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn. Các ống trong đó xảy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn.