Мыльные пузыри | страница 9

Рассмотрим теперь явления, которые происходят с двумя частично погруженными в воду пластинками, если вы поместите их очень близко одну к другой. Как я уже говорил, вода между ними поднимается. Те части обеих пластинок, которые с внешней и с внутренней стороны граничат с воздухом (обозначенные на рис. 11 буквой а), испытывают давление воздуха в двух противоположных направлениях, и поэтому они не стремятся приближаться друг к другу или удаляться друг от друга. Не испытывают такого стремления также и те части пластинок, которые с обеих сторон граничат с водой (е на рис. 11), так как на каждую из них давление воды действует с одинаковой силой в противоположные стороны. Иначе дело обстоит с давлением на те части (b), между которыми находится вода, но которые с наружной стороны соприкасаются с воздухом.

Рис. 11.

Вода между пластинками в этой части находится под меньшим давлением, чем на окружающем уровне, так как она поднята над этим уровнем. Гидростатическое давление, как известно, увеличивается с глубиной; следовательно, вблизи поверхности жидкости между пластинками оно должно иметь меньшую величину, чем в более глубоких местах. Поэтому давление в массе воды, поднятой между пластинками, меньше внешнего атмосферного давления, вследствие чего пластинки приближаются друг к другу[3].

Правильность этого рассуждения можно показать на следующем опыте. Возьмем два пустых стеклянных шарика, настолько легких, что они плавают на воде. Они смачиваются водой, и потому вода между ними слегка приподнимается; поэтому они действуют друг на друга так же, как и пластинки, хотя и не так сильно. Можно заметить, что такие шарики, плавая по воде и будучи предоставлены самим себе, устремляются друг к другу со значительной силой. На рис. 11 изображена также пара пластинок, которые не смачиваются водой; рассматривая этот рисунок, можно легко понять, что и в этом случае пластинки приближаются одна к другой.

Это можно доказать на опыте с двумя стеклянными пустыми шариками, предварительно погруженными в расплавленный парафин; плавая по воде отдельно друг от друга, они притягиваются так же, как и шарики из чистого стекла.

Теперь мы доказали, что смачиваемая пластинка обнаруживает стремление двигаться в сторону более высокого уровня жидкости, а несмачиваемая — в сторону более низкого уровня, если по обе стороны пластинки разность уровней вызвана действием капиллярных сил. Поместим теперь рядом друг с другом одну смачиваемую пластинку, а другую несмачиваемую; тогда уровень жидкости между пластинками стоит по отношению к несмачиваемой выше, а относительно смачиваемой ниже, чем снаружи (см. также рис. 11); вследствие этого пластинки стремятся удалиться одна от другой. Поэтому, если в воде плавают два стеклянных шарика, один из которых покрыт парафином, а другой — нет, то между ними происходит отталкивание.