18 День

 Сьогодні справжня зимова неділя, а у нашому експерименті ми спробуємо погратися із легким м'ячиком для пінг-понгу. Дуже несподіваний результат (на перший погляд). Отже з нами

М’ячик на водяному пагорбі

Сьогодні Санта втомився й хоче пити. Він бере широку склянку й наповнює її доверху. Як індикатор рівня води, Санта кладе м’ячик для пінг-понгу на поверхню. Далі він продовжує дуже обережно доливати воду, крапля за краплею, слідкуючи за тим, щоб вода не виливалася. Коли з'явиться водяний пагорб, він дуже обережно штовхає м'ячик у різних напрямках.

Куди при цьому буде рухатися м'ячик від пінг-понгу?

А) М’яч для пінг-понгу завжди рухається до краю склянки.

B) М’яч для пінг-понгу завжди рухається до центру випуклої поверхні води.

C) М’ячик занурюється глибше у воду.

D) М’яч для пінг-понгу буде обертатися по колу біля країв склянки.

Вірною є відповідь B

(Це пояснення надано проф. др. Арнульфом Квадтом)

М’яч для пінг-понгу завжди рухається до центру випуклої поверхні води. Поверхневий натяг води призводить до того, що поверхня води завжди має тенденцію зайняти якомога меншу площу , або стиснутися до мінімуму. Відомо, що як м’ячик, так і ємність з водою водолюбні. Таку властивість називають «гідрофільністю». Це означає, що вода притягується як до стінки чаші, так і до м’яча для пінг-понгу та піднімається вгору утворюючи меніск, а саме утворюючи поверхні у формі півмісяця. Завдяки цього поверхневий натяг завжди тягне м’яч в обох напрямках паралельно поверхні води. Якщо м’яч перебуває точно посередині чаші, сили діють однаково в усіх напрямках і компенсують одна одну. Якщо чаша не заповнена і кулька наближається до краю чаші, дві поверхні у формі півмісяця на кульці та ободі з’єднуються, в результаті чого вода стає дрібнішою. У результаті поверхневий натяг у цій точці діє майже горизонтально до краю, а з іншого боку – по діагоналі вниз. Загалом м’яч притягується до краю чаші.

Коли чаша переповнюється і кулька наближається до краю чаші, поверхня у формі півмісяця вигинається у протилежному напрямку. Поверхневий натяг на краю діє майже вертикально, тоді як на іншому боці діє по діагоналі вниз. Загалом м’яч притягується до центру чаші. Ось чому кукурудзяні пластівці на воді або молоці мають тенденцію притягуватися один до одного та до краю миски.