Бесплатная техническая библиотека

Движитель на основе явления поверхностного натяжения жидкости. Советы моделисту

Справочник / Аппаратура радиоуправления

 Комментарии к статье

Явление поверхностного натяжения жидкости известно давно, и с изобретением нового материала - наноцеллюлозы появилась возможность создать интересный движитель для игрушечной модели лодки.

В №24 от 2012 г. журнала "Chemical Science" была опубликована статья, описывающая модель лодки, движущейся за счет испарения поверхностно-активного вещества. В качестве этого вещества используется спирт, химическая энергия которого преобразуется в механическую, эта энергия и приводит модель лодки в движение. Испаряясь, спирт проникает через мембрану (непроницаемый для жидкости корпус лодки, изготовленный из наноцеллюлозы), что приводит к снижению поверхностного натяжения воды в кормовой части. Из-за разницы поверхностных натяжений воды спереди и сзади лодки происходит ее движение вперед.

Изменение величины поверхностного натяжения воды приводит лодку в движение (нажмите для увеличения)

Интересно отметить, что аналогичный движитель описывался в книге "Занимательные опыты по физике" (Л.А Горев, 1985 год).

Из картона вырежьте пластинку, форма которой показана на рисунке, и опустите ее на поверхность воды, налитой в стеклянную ванну достаточно больших размеров, например диаметром 35 см и высотой 10 см. В центр выреза картона положите на воду кристаллик камфары. Пластинка на длительное время приходит в движение. Почему?

Лодка с двигателем на основе камфоры

Аналогичное описание похожего движителя есть в учебнике физики (Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. т. II. Д.В. Сивухин. М., Наука, 1990):

Многие явления объясняются тем, что поверхностное натяжение у разных жидкостей не одинаково. Возьмем, например, маленькую модель кораблика из жести, в корме которой сделано небольшое отверстие. Нальем в кораблик немного эфира, чтобы уровень свободной поверхности эфира был несколько выше отверстия. Затем пустим кораблик плавать на поверхности воды. Тогда он начнет двигаться вперед, т. е. в направлении от кормы к носу. Явление объясняется тем, что поверхностное натяжение эфира меньше поверхностного натяжения воды. Эфир, просачивающийся через отверстие в корме, покрывает поверхность воды сзади кораблика тонким слоем. Поверхностное натяжение эфира тянет кораблик назад. Однако эта сила меньше силы поверхностного натяжения воды, которая тянет его вперед. Результирующая этих двух сил направлена вперед и приводит кораблик в движение.

То же явление наблюдается, когда маленькие кусочки камфоры бросают на поверхность чистой воды. Камфора медленно растворяется в воде и уменьшает ее поверхностное натяжение. Скорость растворения в различных местах кусочка камфоры не одинакова и зависит от его формы. Она больше вблизи выступающих острых концов кусочка. В результате образуется разность поверхностных натяжений, приводящая кусочек камфоры в беспорядочное и интенсивное вращательное и поступательное движение. Явление наблюдается только тогда, когда поверхность воды достаточно чистая. Тонкий слой жира уменьшает поверхностное натяжение воды настолько, что растворение камфоры не может уже произвести его дальнейшего уменьшения. Согласно Релею, движение камфоры прекращается, когда толщина слоя масла на поверхности воды достигает 2*10-7 см. В этом случае поверхностное натяжение воды на 28% меньше, чем для чистой поверхности воды. Слой масла толщиной 1*10-7 см и ниже, согласно Релею, практически не оказывает никакого влияния на поверхностное натяжение воды.

И еще одно описание движителя на основе поверхностного натяжения жидкости было опубликовано в журнале "Квант", 1982 год, №11.

Движущаяся "ракета" и расходящиеся кольца.

Вырежьте из бумаги "ракету" такой формы, как показано на рисунке 1, а. В точку А поместите капельку концентрированного мыльного раствора или маленький кусочек мыла. Если теперь опустить ракету на спокойную поверхность воды, то она начнет двигаться.

Ракета и вертушка

Вместо "ракеты" можно сделать вертушку в форме буквы S и поместить кусочки мыла в точки А и А' (рис. 1, б). Понаблюдайте, в какую сторону будет вращаться вертушка.

 Рекомендуем интересные статьи раздела Моделирование:

▪ Модели - копии ракет

▪ Воздушно-гидравлический ракетоплан

▪ Ракета класса S3А

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Спортивная одежда по технологии NASA 13.08.2018 Компания Reebok представила спортивный бюстгальтер PureMove, который ослабляет или усиливает натяжение в соответствии с нагрузкой за счет технологии, которую в свое время использовали в скафандрах астронавтов NASA. Разработку "умного" геля Shear Thickening Fluid, который обеспечивает динамику натяжения, начали в 2005 году инженеры из Делавэрского университета; согласно информации издания Fast Company, инженеры опирались на предыдущие разработки, использованные в скафандрах NASA. При медленном движении субстанция проявляет свойства жидкости, а когда движется с ускорением, затвердевает. На разработку обратили внимание в Reebok, и создали на основе геля ткань Motion Sense Technology. Когда человека в одежде из такой ткани быстро двигается, ткань становится плотнее и обеспечивает поддержку и компрессию; при медленных движениях ткань не так плотно прилегает к телу и дает свободно двигаться. Подобную разработку чуть раньше представила компания Nike: пеннополимерный материал, использованный для создания спортивного бюстгальтера Motion Adapt Bra, тоже эластичен, когда находится в покое, и становится менее растяжимым и плотным при резком движении.

Другие интересные новости:

▪ Новый способ управления умными часами

▪ Антирадиационный костюм для лунной миссии NASA

▪ Глаз-алмаз

▪ E-skin - дисплей на коже

▪ Осы могут узнавать друг друга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Прошивки. Подборка статей

▪ статья Плиний Старший. Знаменитые афоризмы

▪ статья С каких пор стали прокалывать уши? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по ремонту технологических холодильных установок. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Двухканальный усилитель мощности на микросхеме MAX9751. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сквозь целые веревки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026