Ce este Forța de suprafață?

Forța de suprafață, denumită mai frecvent tensiune superficială, este împingerea unică în sus pe care o poate exercita suprafața unui lichid asupra unui obiect. Această forță este motivul pentru care insectele minuscule, cum ar fi călcătorii de apă, par să meargă pe apă. De asemenea, face posibile sporturi precum surfing și schi nautic. Forța de suprafață apare deoarece moleculele sau particulele minuscule care alcătuiesc un lichid tind să se blocheze una pe cealaltă la suprafață, formând un strat subțire cu densitate puțin mai mare decât restul lichidului.

Tensiunea superficială sau forța de suprafață a apei este suficient de puternică pentru a împinge obiectele în sus, permițându-le să plutească. Acest lucru poate fi observat punând cu grijă o agrafă de metal mică pe suprafața unui pahar cu apă, umplută până sus. Deoarece densitatea agrafei este mai mare decât densitatea apei, este de așteptat să se scufunde. Cu puțină grijă în plasare și oarecare cunoștințe despre forța de suprafață, totuși, acest lucru nu se va întâmpla. Dacă clema de hârtie este scăpată pe suprafață, astfel încât capătul să pătrundă prin bariera invizibilă, se va scufunda, așa că aveți grijă când puneți clema.

O serie de factori pot scădea forța de suprafață a apei, cum ar fi creșterea temperaturii. Pe măsură ce temperatura apei crește, forța de suprafață scade. Adăugarea de săpun în apă poate scădea și tensiunea superficială. Săpunul rupe stăpânirea pe care moleculele de apă o au unele pe altele, permițând apei să intre mai ușor în contact cu obiecte precum vasele murdare. Adăugarea unei singure picături de săpun într-un pahar cu apă cu o agrafă plutitoare va provoca instantaneu scufundarea obiectului și este un final afirmativ al experimentului menționat mai devreme.

Motivul pentru care tensiunea superficială poate fi numită forță de suprafață este explicat prin definiția fizică a cuvântului forță. În fizică, o forță este definită ca o împingere sau tragere exercitată asupra unui obiect. Când o agrafă este plasată pe apă, gravitația trage agrafa în jos. Când tensiunea superficială a apei este suficient de puternică, apa poate împinge agrafa în sus cu aceeași forță cu care gravitația o trage în jos, permițând obiectului să plutească. Acesta este un exemplu de forțe echilibrate – agrafa nici nu se scufundă și nici nu scapă de pe suprafață, ci pur și simplu se odihnește acolo.