Một cọng rơm dài 8cm nổi trên mặt nước. Người ta nhỏ dung dịch xà phòng xuống

Bài 53: Chất lỏng. Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

Bài 1 (trang 262 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một cọng rơm dài 8cm nổi trên mặt nước. Người ta nhỏ dung dịch xà phòng xuống một bên mặt nước của cọng rơm và giả sử nước xà phòng chỉ lan ra ở một bên thôi. Hỏi cọng rơm chuyển động về phía nào? Tại sao? Lực tác dụng vào cọng rơm là bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có: F = σ.l ⇒ F ∼ σ với l không đổi.

Hệ số căng bề mặt của nước (ở 20^oC) là σ₁ = 72,8.10^-3 N/m.

Hệ số căng bề mặt của dung dịch xà phòng σ₂ = 40,0.10^-3 N/m

Khi thả nổi cọng rơm trên mặt nước rồi nhỏ dung dịch xà phòng vào một bên thì cọng rơm chịu tác dụng của hai lực căng bề mặt cùng phương, ngược chiều nhau có độ lớn F_nc = σ₁.l và F_xp = σ₂.l.

Vì hệ số căng bề mặt của nước lớn hơn nên cọng rơm được kéo về phía nước (F_nc > F_xp).

Độ lớn của hợp lực tác dụng lên cọng rơm là: F = F_nc - F_xp

F = F_nc - F_xp = σ₁.l - σ₂.l

= (72,8.10^-3 - 40,0.10^-3).8.10² = 2,624.10^-3 N.