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:

▪ Автодром для ходовых испытаний моделей

▪ Модели бумажных самолетиков

▪ Как модель стала самолетом

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Линейная оптика Vossloh-Schwabe с равномерным освещением без бликов 04.09.2026

Плоские светильники должны одновременно обеспечивать высокую яркость, равномерное освещение и компактные размеры. При этом одна из главных технических проблем заключается в необходимости распределить свет от множества светодиодов так, чтобы на поверхности не появлялись яркие пятна и участки с недостаточной освещенностью. Компания Vossloh-Schwabe предлагает решить эту задачу с помощью специальной линейной оптики, предназначенной для светодиодов SMD W2. Оптика 1R разработана таким образом, чтобы формировать однородную яркость без бликов и одновременно уменьшать необходимую высоту светильника. Ее конструкция позволяет эффективнее использовать световой поток светодиодов, что особенно важно при создании тонких плоских осветительных систем. Оптическая эффективность достигает 96%, поэтому большая часть излучения направляется на рабочую поверхность, а потери света остаются минимальными. Главная особенность 1R - широкая фотометрическая диаграмма в форме так называемого "крыла летучей мыши ...>>

Теплицы будущего: ранняя диагностика растений и роботизация производства 03.09.2026

Современная теплица постепенно превращается из обычного сооружения для выращивания растений в высокотехнологичную производственную систему. Камеры, сенсоры и роботизированные платформы позволяют получать значительно больше информации о состоянии культуры и использовать ее для принятия решений. Однако само наличие большого количества датчиков еще не гарантирует практической пользы: важно понимать, насколько точны их показания, удобно ли устанавливать оборудование и действительно ли собранные данные помогают производителю. Именно эти вопросы специалисты Harvestis в Хоогстратене, Бельгия, ранее известного как Proefcentrum Hoogstraten, изучали в ходе испытаний современных сенсорных технологий и роботизированных решений. Особое внимание исследователи уделили автоматическому сбору информации о растениях. На демонстрациях в теплицах были представлены системы IUNU и Hortiworld, причем IUNU Luna предназначена для постоянного мониторинга культуры, прогнозирования урожая и оценки качества выпо ...>>

Случайная новость из Архива Прародина индейцев - Алтай 10.02.2012 Алтай является прародиной коренных жителей Америки - индейцев. К таким выводам пришла группа антропологов из Университета Пенсильвании совместно с Людмилой Осиповой из Института Цитологии и Генетики, Новосибирск. "Алтай - это ключевой регион, поскольку сюда прибывали и отсюда выходили различные народы в течение тысяч лет", - говорит профессор Теодор Шурр, возглавлявший американскую часть группы. Среди народов, которые вышли из Алтая, находятся и предки первых американских индейцев. По-видимому, около 20 - 25 тысяч лет назад эти доисторические люди азиатского происхождения пересекли Берингов перешеек, соединявший Чукотку и Аляску, и заселили Америку. Целью исследования, по словам Шурра, было "определить являются ли населяющие Урал популяции "сестринскими" или "родительскими" по отношению к популяциям индейцев". Для этого ученые проанализировали генетические маркеры митохондрий, наследуемых по материнской линии, и Y хромосом, которые передаются от отцов к сыновьям. Они также сравнили ДНК индейцев с генетическим материалом, собранным в Сибири, Центральной и Восточной Азии, Монголии. В итоге оказалось, что ближе всего к коренному населению Америки находятся жители южной части Алтая. Так, например, и у тех и у других в Y хромосоме присутствует редкая мутация, известная как гаплогруппа Q. Схожие результаты дал и анализ митохондрий. Зная примерную скорость мутаций, ученые оценили, что генетическое расхождение между жителями Алтая и индейцами произошло примерно 13-14 тысяч лет назад. Удалось узнать им кое-что и о самих жителях Алтая. Жители южного Алтая имеют большое генетическое сходство с монголами, а жители северного - с жителями Урала и самодийцами (ненцы и др.). В то же время, митохондриальный анализ показал значительное сходство между "южанами" и "северянами". Вероятно, женщины с большей легкостью переходили от одной популяции к другой.

Другие интересные новости:

▪ Изоляционный эксперимент по имитации жизни на Марсе

▪ Солнечная мегаэлектростанция

▪ Ветроэнергетика полностью обеспечит Бразилию электроэнергией

▪ Гены и любовь к кофе

▪ Электрический ток против сорняков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Понедельник начинается в субботу. Крылатое выражение

▪ статья Как русский князь Мстислав Владимирович стал правителем касогов? Подробный ответ

▪ статья Измерение расстояний до недоступных предметов. Советы туристу

▪ статья Целлулоидные лаки (цапонлаки). Простые рецепты и советы

▪ статья Независимое включение и отключение нагрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026