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:

▪ Выбор и проверка микроэлектродвигателя

▪ Авиамодельное многоборье

▪ Кордовая пилотажно-тренировочная модель самолета

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Квантовые законы могут определять глобальные свойства Вселенной 07.02.2026 Международная команда физиков из Института ядерной физики имени Генрика Неводничанского (IFJ PAN) в Кракове и Института теоретической и прикладной информатики (IITiS PAN) в Гливице обнаружила, что сама идентичность частиц может быть источником квантовой нелокальности. Исследование открывает новый подход к пониманию фундаментальных свойств квантовой физики. Квантовая нелокальность - это фундаментальная особенность квантовой механики, при которой запутанные частицы ведут себя как единая система, мгновенно влияя на друг друга состояние независимо от расстояния. Этот эффект нарушает принципы локального реализма, поскольку измерение одной частицы мгновенно определяет состояние другой. Явление подтверждено экспериментально, несмотря на то, что Айнштайн называл его "жутким действием на расстоянии". В квантовой механике все частицы одного типа - например фотоны или электроны - считаются абсолютно одинаковыми. Это неотличие приводит к специфическим правилам описания, таким как симметризация или антисимметризация волновых функций, и создает новый тип запутанности, не укладывающийся в классические тесты Белла. Польские исследователи проверили, возможно ли выявить нелокальные корреляции в системах с идентичными частицами, используя только пассивные оптические элементы - зеркала, лучи расщеплятели и детекторы. Их анализ показал, что даже без прямого взаимодействия между частицами можно создать конфигурацию, в которой нарушаются неравенства Белла - классический индикатор квантовой нелокальности. Результаты свидетельствуют, что все фермионные состояния и почти все бозонные состояния (кроме сводимых к одному модовому) обладают свойством квантовой нелокальности. Авторы предложили алгоритм построения оптического эксперимента для каждого типа состояния, что делает открытие практически применимым. "Наша работа показывает, что самое неотличие частиц скрывает доступный источник запутанности. Выходит, что квантовая нелокальность может быть встроенным свойством самой Вселенной", - отметил соавтор исследования доктор Павел Бласьак, стипендиат программы Fulbright в Калифорнийском университете Чапмана. Это открытие подчеркивает, что фундаментальные вопросы квантовой физики остаются открытыми и требуют дальнейших исследований, а сама природа идентичности частиц может стать ключом к пониманию глубинных законов Вселенной.

Другие интересные новости:

▪ Сыты одним лишь запахом

▪ Измерение загрязнения воздуха

▪ Карьерные самосвалы Vale на этаноле

▪ 20-ядерный процессор Apple M1 Ultra

▪ Интернету - нобелевскую премию мира

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоэлектроника и электротехника. Подборка статей

▪ статья Незаменимых у нас нет. Крылатое выражение

▪ статья В какой части света больше всего государств? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров разных. Справочник

▪ статья Антенный усилитель для радиопередатчика. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Смесители на полевых транзисторах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026