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:

▪ Строим модели ракет

▪ Штамповка тонкостенных оболочек кузовов

▪ Модель катамарана

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Выращены томаты без косточек 19.07.2025

Современное сельское хозяйство все чаще обращается к молекулярной биологии, чтобы преодолеть вызовы, связанные с климатом, сроками хранения и требованиями рынка. Один из таких прорывов связан с выращиванием плодов без семян - давно востребованных как в пищевой промышленности, так и среди потребителей. Пока обезкосточенные бананы и виноград стали привычными, новое внимание ученых сосредоточено на других культурах. Индийские исследователи уверенно двигаются в этом направлении, предложив инновационный подход к созданию томатов без косточек. Исследование было проведено на кафедре ботаники факультета естественных наук Университета Маунтин-Си в индийском городе Вадодара. Руководство проектом осуществлял профессор Сунил Сингх, а финансирование обеспечивал Совет по научным и инженерным исследованиям. Ученые сосредоточились на изучении так называемых каспазоподобных генов, которые играют ключевую роль в развитии растений, в частности - в вегетативных и репродуктивных функциях. По словам п ...>>

Сахар из углекислого газа 19.07.2025

Новая разработка китайских исследователей в этой области может радикально изменить подход к производству сахара и других органических соединений. В условиях, когда Китай, несмотря на подходящий климат, ежегодно вынужден импортировать до пяти миллионов тонн сахара - около трети от общего объема потребления - поиск альтернативных способов получения этого ресурса становится особенно актуальным. Расширение посевных площадей под сахарную свеклу и тростник приводит к деградации почв и нарушению экосистем, а значит, необходимо искать более экологически безопасные решения. Ответ на этот вызов предложили ученые Тяньцзинского института промышленной биотехнологии при Китайской академии наук. Им удалось разработать метод, позволяющий превращать углекислый газ в сложные углеводы - такие как фруктоза, глюкоза, амилоза и другие сахара, пригодные для пищевой и химической промышленности. Как подчеркивает издание South China Morning Post, эта технология может одновременно снизить выбросы парниковы ...>>

Умные очки для плаванья Form Smart Swim 2 18.07.2025

Новое поколение умных очков от компании Form обещает превратить каждую тренировку в интеллектуальный и высокоточный процесс, совмещая комфорт, аналитику и навигацию в одном устройстве. На рынок поступили обновленные умные очки для плавания Smart Swim 2. Очки Smart Swim 2 стали развитием предыдущей модели, получив целый ряд усовершенствований. Устройство не только стало на 15% компактнее и легче, но и обзавелось новыми функциями, среди которых - встроенный пульсометр и цифровой компас. Миниатюрный электронный блок с аккумулятором, оптическим датчиком и прочими компонентами теперь можно закрепить как с левой, так и с правой стороны, что добавляет гибкости в использовании. Одной из наиболее примечательных функций стала возможность измерения частоты сердечных сокращений в режиме реального времени. Для профессионалов это дает возможность максимально точно контролировать нагрузку, не выходя из воды. А те, кто предпочитает плавание в открытых водоемах, смогут оценить встроенный компас, ...>>

Случайная новость из Архива Протез, ощущающий прикосновения 25.01.2019 Передовую хирургическую операцию провели в больнице Гетеборгского университета. Пациентке из Швеции вживили в лучевую и локтевую кости титановые импланты и соединили изготовленный в Италии протез с живыми мышцами и нервами шестнадцатью электродами. Так протез получил возможность принимать команды мозга и транслировать тактильные ощущения. Технология была разработана командой доктора Макса Ортица Каталана в рамках более масштабного европейского проекта DeTOP, в который входят инженеры и ортопеды из Италии, Великобритании, Швеции и Швейцарии. Современные протезы рук обычно получают сигналы от мышц через размещенные на коже культи электроды. Эта информация часто ограничена и ненадежна. Как правило, так можно выполнять лишь несколько грубых действий - сжимать и разжимать ладонь, например. Вживив электроды в оставшиеся мышцы, можно получить более точные и разнообразные сигналы. В частности, британская группа занималась разработкой алгоритма, который декодирует сигналы мозга и посылает их в искусственную руку. Другой плюс этой технологии в том, что вживленные в нервы электроды передают в мозг ощущения прикосновения. Такой протез пригоден для использования в повседневной жизни, а не только в лабораторных условиях.

Другие интересные новости:

▪ Мышь-невидимка

▪ Запах человека: от младенцев до подростков

▪ Солнечная ферма в открытом океане

▪ Расшифрован язык орангутангов

▪ Оптические вихри вокруг лазерных лучей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья О доблестях, о подвигах, о славе. Крылатое выражение

▪ статья Какой формы дождевые капли? Подробный ответ

▪ статья Орех обманчивый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Самодельная ветросиловая установка. Пружины. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Тостер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025