ВИМІРЮВАННЯ СИЛИ ВІДРИВУ ДИСКА ВІД РІДИНИ В УМОВАХ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.31110/2413-1571-2022-033-1-001

Ключові слова:

лабораторна робота, поверхневий натяг, сила відриву, дистанційне навчання

Анотація

Розглянуто методику проведення дистанційної лабораторної роботи з фізики, яка використовує саморобну дослідницьку установку для визначення функціональної залежності сили відриву диску, який дотикається до рідини плоскою поверхнею, від величини площі диску та його периметру.

Формулювання проблеми. Рівняння Юнга зв'язує кут змочування  і коефіцієнти поверхневого натягу  на межі середовищ. З цього рівняння випливає, що макроскопічний параметр  не залежать від властивостей молекул, а уявлення про силове поле між молекулами враховується тільки на лінії їх розмежування. Тому студенти роблять помилковий висновок, що сили міжмолекулярної взаємодії діють тільки на лінії розмежування середовищ. Отже, виконання лабораторної роботи за вищенаведеною тематикою вирішує цю проблему.

Матеріали і методи. Поставлена мета: визначення функціональної залежності сили відриву диску, який доторкається до рідини плоскою поверхнею, від величини площі диску, наявності в ньому отворів та його периметру – вирішувалася за допомогою розробленої дослідницької установки. Для вимірювання величини сили відриву використовувався метод важеля.

Результати. Залежність сили відриву від периметра диска (лінії розмежування рідини і твердого тіла) виявилася нелінійною і прямо пропорційною змоченої площі. Коефіцієнт пропорційності склав величину  ≈ 40 Н /  м2.

Висновки. 1) Сила відриву диска від поверхні води непропорційна периметру диску. Це доводить той факт, що поверхневий натяг рідини як особлива реально діюча сила себе у цьому досліді не проявляє. 2) Незмінність величини сили відриву одного і того ж диска при збільшенні кількості виконаних в ньому отворів і залежність сили відриву тільки від площі поверхні цільного диска доводить той факт, що в утриманні диска беруть участь всі молекули, що знаходяться в контактному шарі диска і рідини.

Посилання

REFERENCES (TRANSLATED AND TRANSLITERATED)

Bikerman, J. J. (1958). Surface Chemistry. New York. Academic Press.

Eid, K. F., Panth, M., & Sommers, A. D. (2018). The physics of water droplets on surfaces: exploring the effects of roughness and surface chemistry. Eur. J. Phys, 39. https://doi.org/10.1088/1361-6404/aa9cba

Fabio, L. et al. (2012). Theoretical Models for Surface Forces and Adhesion and Their Measurement Using Atomic Force Microscopy. International Journal of Molecular Sciences, 13, 12773-12856. https://doi.org/10.3390/ijms131012773

Jonson, R. E., & Dettre, R. H. (1969). Surface and Colloid Science: Ed. by E. Matievic. New York, 2.

Gorjunov, Ju. V., & Summ, B. D. (1976). Fiziko-himicheskie osnovy smachivanija i rastekanija [Physical and chemical bases of wetting and spreading]. Moscow: Chemistry. (in Russian).

Grigorieva, I. S., & Meilikhova, E. Z. (ed.). (1991). Physical Quantities. M.: Energoatomizdat. (in Russian).

Zdeshchyts, V.M., Zdeshchyts, A.V., & Prikhozha, Yu.O. (2020). Vykorystannia tekhnolohii BYOD pid chas vykonannia laboratornykh robit z fizyky [Use of BYOD technology during frontal laboratory work in physics]. Fizyko-matematychna osvita – Physical and Mathematical Education, 3(25), 2, 43-49. https://doi.org/10.31110/2413-1571-2020-025-3-024 (in Ukrainian).

Igolkin, S.I. (2007). Kriticheskij analiz opytov po izmereniju uglov smachivanija i sil poverhnostnogo natjazhenija [Critical analysis of experiments on measuring contact angles and surface tension forces]. Prikladnaya fizika – Applied Physics, 4, 43-51. (in Russian).

Landau, L. D., & Lifshic, E. M. (1964). Statisticheskaja fizika [Statistical physics]. M.: Nauka. (in Russian).

Prokhorova, A. M. (ed.). (1984). Fizicheskij jenciklopedicheskij slovar [Physical Encyclopedic Dictionary]. M.: Sov. Encyclopedia. (in Russian).

Yakibchuk, P.M., & Klim, M.M. (2013). Molekuliarna fizyka [Molecular physics]. Lviv: LNU named after Ivan Franko. (in Ukrainian).

Downloads

Опубліковано

02.04.2022

Як цитувати

Здещиц, В., Здещиц, А., & Черних , А. . (2022). ВИМІРЮВАННЯ СИЛИ ВІДРИВУ ДИСКА ВІД РІДИНИ В УМОВАХ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ. Фізико-математична освіта, 33(1), 7–13. https://doi.org/10.31110/2413-1571-2022-033-1-001