Câu hỏi thực hành phần b trang 221 SGK Vật lý 10

Đề bài

b) Lực căng bề mặt là gì ? Nêu phương pháp dùng lực kế xác định lực căng bề mặt và xác định hệ số căng bề mặt ? Viết công thức thực nghiệm xác định hệ sốcăng bề mặt theo phương pháp này ?

Lời giải chi tiết

- Lực căng bề mặt: là lực 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: \(f = \sigma l\)

\(\sigma \) là hệ số căng bề mặt (suất căng bề mặt), đơn vị N/m.

Giá trị của \(\sigma \) phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của chất lỏng: \(\sigma \) giảm khi nhiệt độ tăng.

- Phương pháp xác định:

Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng. Khi đáy vòng vừa được nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng: một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh hướng kéo vòng vào chất lỏng. Lực F_c do màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng.

Do vòng bị chất lỏng dính ướt hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi mặt thoáng và có một màng chất lỏng căng giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lực căng F_c có cùng phương chiều với trọng lực P của vòng. Giá trị lực F đo được trên lực kế bằng tổng của hai lực này:

         F = F_c + P

Đo P và F ta xác định được lực căng bề mặt F_c tác dụng lên vòng.

- Công thức thực nghiệm xác định hệ số căng bề mặt:

\(\sigma  = \dfrac{{{F_c}}}{{{L_1} + {L_2}}} = \dfrac{{F - P}}{{\pi \left( {D + d} \right)}}\)