Mokrý deštník slouží jako nepostradatelný zachránce před deštěm, ale někdy může jeho použití vést k nepříjemnému účinku: kapky vody shromážděné na jeho povrchu začnou při otřesu slétat. Ale proč se to děje?
Jde o fyzické vlastnosti vody a povrchové napětí. Na povrchu mokrého deštníku vzniká film z vody, který je způsoben zvýšenou vlhkostí prostředí nebo deštěm. Voda má povrchové napětí, tedy schopnost snažit se minimalizovat svou povrchovou energii. Když je kapka vody na povrchu deštníku, spojí se s jinými kapkami, vytvoří společný film a tím zvětší jeho plochu.
Tento účinek je pozorován, protože povrchové napětí působí na všechny kapky, které jsou spojeny do filmu, a umožňuje jim zachovat si svůj tvar.
Když protřepeme mokrým deštníkem, aplikujeme na něj energii, která způsobuje kolísání filmu. V důsledku toho se mnoho malých kapek začíná oddělovat od velké kapky a šíří se různými směry. To je důvod, proč z mokrého deštníku padají kapky, když se třepe.
Proč mokrý deštník ztrácí kapky při třesu: fyzika pro 7. třídu
Když protřepeme mokrým deštníkem, vidíme, že se z něj uvolňují kapky vody. Proč se to děje?
Hlavní příčinou tohoto jevu je fyzická vlastnost vody nazývaná povrchové napětí. Povrchové napětí vzniká v důsledku sil mezimolekulární interakce vodních molekul. Přitahují se k sobě a vytvářejí tenký film na povrchu kapaliny, díky kterému se trochu podobá elastickému plášti.
Když je deštník mokrý, povrchy jeho tkaniny jsou pokryty vrstvou vody. Kapky vody na povrchu deštníku tíhnou ke spodní části kvůli gravitaci. Povrchové napětí však neumožňuje kapkám jen volně stékat dolů. Zůstávají na povrchu deštníku navzdory působení gravitace.
Když protřepeme deštníkem, dodáme mu pohybovou energii. Tento pohyb způsobuje sekání povrchového filmu vody na povrchu deštníku. V tomto případě se kapky vody, které jsou na povrchu, od něj začnou oddělovat a shazovat na zem. Je to proto, že pohybová energie deštníku překonává sílu povrchového napětí a narušuje spojení mezi kapkami a povrchem deštníku.
| Fyzikální vlastnosti | Popis |
|---|---|
| Povrchové napětí | Vlastnost kapalin, při které se jejich povrch snaží snížit svou plochu a má tvar, který poskytuje minimální povrchovou energii |
| Gravitace | Síla, která přitahuje tělesa dolů, směrem k zemi |
Protřepání mokrého deštníku tedy vede k přerušení vazby mezi povrchem deštníku a kapkami vody v důsledku překonání síly pohybu povrchového napětí. To je důvod, proč se kapky vody při třesu vypouštějí z deštníku.
Principy fungování deštníku
Princip fungování deštníku je založen na několika fyzikálních jevech. Hlavní funkcí deštníku je chránit před deštěm. Dešťové kapky, které se dostanou na povrch deštníku, neprocházejí materiálem, protože je nepromokavý. Kapky se hromadí na povrchu deštníku a shromažďují se do velkých kapek, které pak stékají dolů, aniž by dopadly na člověka.
Další princip fungování deštníku je způsoben tím, proč kapky při třesu padají z mokrého deštníku. Když je deštník mokrý, na jeho povrchu se vytváří vlhkost ve formě malých kapek. Když deštník protřepe, dochází k vibracím, které způsobují další nárazy kapek na povrch deštníku. To vede k jejich odletu a odrazu do různých stran a nakonec k prasknutí kapek z deštníku.
Deštník tak funguje na základě zásad odvádění a stékání vody a ochrany před vlhkostí a slunečním zářením. Použití deštníku vám umožní udržet suché oblečení a vyhnout se nepříjemným následkům deště.
Proč deštník uniká z vody
Všichni víme, že deštník je určen k ochraně před deštěm. Ale proč, když zatřásáme mokrým
deštník, začnou z něj padat kapky?
Jednou z příčin tohoto jevu je povrchové napětí vody. Při kontaktu deštníku s vodou, mezi
tvoří tenkou vrstvu vody, která se drží na povrchu deštníku díky zvýšené síle
spojky vody s povrchem. Když protřepeme deštníkem, vytvoříme velikost, která dokáže překonat sílu
povrchové napětí, které vede k destrukci této vrstvy a v důsledku toho kapky začnou létat
Další příčinou je gravitace. Voda na deštníku se shromažďuje v kapkách, působením síly
závaží se začnou hromadit a nakonec se zvětší na takovou velikost, že již nemohou
držte se na povrchu a padejte dolů.
Gravitace v akci
Gravitační síla je přitažlivost, kterou země působí na všechny objekty kolem ní. Voda, která tvoří kapky na deštníku, je také náchylná k této přitažlivosti. Když se tedy deštník třese nebo třese, gravitační síla působí na kapky a způsobí, že se odtrhnou od povrchu deštníku a spadnou dolů.
Kromě gravitační síly ovlivňují i další faktory, jak rychle a jaká část vody se při otřesu odtrhne od deštníku. Pokud se například deštník velmi silně protřepe, voda může odletět dále a rychleji kvůli dodatečné třecí síle se vzduchem. Také, pokud je deštník mokrý, ale již suchý, pak kapky vody mohou držet kapky na povrchu silnější než na velmi mokrém deštníku a je obtížnější se odtrhnout.
| Faktory ovlivňující odtržení kapek od deštníku | Vliv na proces odtržení kapek |
|---|---|
| Síla třesu nebo třesu | Čím silnější je třes, tím silnější je odtržení kapek a dále odlétají |
| Stupeň vlhkosti deštníku | Velmi mokrý deštník usnadňuje odtržení kapek, zatímco suchý deštník je může udržet déle |
| Třecí síla se vzduchem | Silné tření přispívá k rychlejšímu odtržení kapek od deštníku |
Tímto způsobem, když třesete mokrým deštníkem, sledujte, jak gravitace působí na kapky vody a způsobuje jejich pád. Je to jednoduchý, ale zajímavý příklad gravitace v každodenním životě.
Směr pohybu kapek
Když protřepeme mokrým deštníkem, kapky, které jsou na jeho povrchu, se začnou srážet z povrchu deštníku. Směr pohybu kapek je dán interakcí mezi vodou a povrchem deštníku a silami setrvačnosti a odporu vzduchu.
Při protřepávání deštníku se kapky vody srazí s jinými kapkami na povrchu deštníku a mohou se spojit do větších kapek nebo stékat dolů. To je způsobeno silami vzájemné přitažlivosti mezi molekulami vody, které vytvářejí povrchové napětí. V důsledku pohybu deštníku se kapky vody začnou pohybovat od středu k okrajům deštníku nebo se shromažďují v oblastech s nejmenším odporem k pohybu.
Setrvačné síly a odpor vzduchu také ovlivňují směr pohybu kapek. Když protřepeme deštníkem, kapky dostanou počáteční impuls a začnou se pohybovat pod vlivem setrvačnosti. Zároveň odpor vzduchu působí na kapky a vytváří sílu směřující na opačnou stranu pohybu. To může vést k náhodnému rozložení směrů pohybu kapek.
Směr pohybu kapek při protřepávání mokrého deštníku tedy závisí na kombinaci sil interakce mezi vodou a povrchem deštníku, setrvačných sil a odporu vzduchu. Kapky se mohou pohybovat od středu k okrajům deštníku nebo se shromažďovat v oblastech s nejmenším odporem k pohybu, v závislosti na podmínkách prostředí a vlastnostech samotné vody.
Třecí síla vzduchu
Když mokrý deštník protřepeme, kapky vody z něj začnou odtékat a klesat působením třecí síly vzduchu. Třecí síla vzniká pohybem kapek vzdušným prostorem.
Vzduch vytváří odpor proti pohybu kapek, přičemž tento odpor závisí na jejich rychlosti a velikosti. Čím větší je kapka a rychlost jejího pohybu ve vzduchu, tím větší je tato třecí síla.
Když deštník s mokrým plátnem protřepete, kapky vody jsou v pohybu. Když prudce změníme směr pohybu deštníku, vzduch kolem kapek také změní svůj pohyb. To vede ke vzniku třecí síly mezi kapkami a vzduchem.
Vlivem třecí síly vzduchu začnou kapky ztrácet rychlost pohybu a postupně se zastaví. Když se jejich rychlost sníží na určitou hodnotu, třecí síla přestane působit a kapky začnou padat dolů gravitací.
Tímto způsobem, když mokrý deštník zatřese, kapky vody se vypouštějí v důsledku působení třecí síly vzduchu, která brzdí jejich pohyb a způsobuje jejich pád na zem.
Zimní problém: uzavřené kapky
Když je venku zima a padá sníh nebo déšť, používáme deštník, abychom se chránili před nepříjemným počasím. Ale někdy, když se pokusíme zatřást mokrým deštníkem, kapky vody se nevypustí, ale zůstanou zavřené. Proč se tak děje?
Kapky na deštníku tvoří tenký film vody. Vodní film má povrchové napětí, díky kterému je stabilnější. Při třepání deštníku se proto kapky neshazují.
Povrchové napětí je přitažlivá síla mezi molekulami vody, které jsou na povrchu filmu. Tyto síly jsou silnější než gravitace, takže kapky zůstávají na deštníku i přes pohyb deštníku.
Když protřepeme deštníkem, vytvoříme vibrace, které působí na vodní film. Vibrace přispívají k prasknutí filmu a gravitací se kapky začnou vypouštět z deštníku.
Chcete-li tedy shodit kapky z mokrého deštníku, musíte provést několik intenzivních a ostrých otřesů, abyste roztrhali film vody a překonali povrchové napětí.
| Venku zima | Použijeme deštník | Kapky na deštníku tvoří vodní film |
| Povrchové napětí | Přitažlivé síly mezi molekulami vody na povrchu filmu | Silné přitažlivé síly brání kapkám v klesání |
| Protřepeme deštník | Vibrace působí na vodní film | Film praskne a kapky se začnou sypat |
Jak udržet kapky na deštníku
Při třepání můžete kapky uložit na deštník pomocí několika jednoduchých způsobů:
- Deštník příliš netřepejte. Pokud se deštník příliš aktivně třese, malé kapky vody se mohou nastříkat do různých stran a časem zaschnout.
- Použijte jemnou a plynulou techniku třepání. Abyste se vyhnuli stříkání kapek, můžete provádět plynulé pohyby deštníkem nahoru a dolů, aniž byste je nechali létat.
- Deštník po použití vložte do plastového nebo textilového pouzdra. Pouzdro pomůže udržet zbývající kapky na povrchu deštníku a zabránit jejich přechodu na oblečení nebo jiné předměty.
- Deštník nechte odkrytý a nechte sám zaschnout. Pokud jsou kapky na deštníku již poněkud velké a nelze je zcela odstranit, můžete deštník nechat otevřený na vzduchu, aby se vlhkost odpařila.
Při dodržování těchto jednoduchých opatření lze kapky snadno uložit na deštník a vyhnout se nepříjemným situacím s rozlévající se vodou při třesu.