Τι είναι το Surface Force;

Η επιφανειακή δύναμη, που συνήθως αναφέρεται ως επιφανειακή τάση, είναι η μοναδική ώθηση προς τα πάνω που μπορεί να ασκήσει η επιφάνεια ενός υγρού σε ένα αντικείμενο. Αυτή η δύναμη είναι ο λόγος για τον οποίο τα μικροσκοπικά έντομα, όπως οι υδατοδρομείς, φαίνεται να περπατούν πάνω στο νερό. Κάνει επίσης δυνατά αθλήματα όπως το σέρφινγκ και το θαλάσσιο σκι. Η επιφανειακή δύναμη εμφανίζεται επειδή τα μόρια ή τα μικροσκοπικά σωματίδια που συνθέτουν ένα υγρό τείνουν να κλειδώνουν το ένα πάνω στο άλλο στην επιφάνεια, δημιουργώντας ένα λεπτό στρώμα που είναι ελαφρώς υψηλότερη σε πυκνότητα από το υπόλοιπο υγρό.

Η επιφανειακή τάση ή η επιφανειακή δύναμη του νερού είναι αρκετά ισχυρή ώστε να σπρώχνει αντικείμενα προς τα πάνω, επιτρέποντάς τους να επιπλέουν. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί τοποθετώντας προσεκτικά ένα μικρό μεταλλικό συνδετήρα στην επιφάνεια ενός ποτηριού με νερό, γεμάτο μέχρι την κορυφή. Επειδή η πυκνότητα του συνδετήρα είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού, μπορεί να αναμένεται να βυθιστεί. Με λίγη προσοχή στην τοποθέτηση και λίγη γνώση της επιφανειακής δύναμης, όμως, αυτό δεν θα συμβεί. Εάν ο συνδετήρας πέσει στην επιφάνεια και το άκρο τρυπήσει μέσα από το αόρατο φράγμα, θα βυθιστεί, επομένως προσέξτε όταν τοποθετείτε τον συνδετήρα.

Ένας αριθμός παραγόντων μπορεί να μειώσει την επιφανειακή δύναμη του νερού, όπως η αύξηση της θερμοκρασίας. Καθώς η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται, η επιφανειακή δύναμη μειώνεται. Η προσθήκη σαπουνιού στο νερό μπορεί επίσης να μειώσει την επιφανειακή τάση. Το σαπούνι σπάει το κράτημα που έχουν τα μόρια του νερού το ένα πάνω στο άλλο, επιτρέποντας στο νερό να έρθει πιο εύκολα σε επαφή με αντικείμενα όπως βρώμικα πιάτα. Η προσθήκη μιας μόνο σταγόνας σαπουνιού σε ένα ποτήρι νερό με έναν επιπλέον συνδετήρα θα προκαλέσει αμέσως το αντικείμενο να βυθιστεί και είναι ένα θετικό τέλος στο πείραμα που αναφέρθηκε προηγουμένως.

Ο λόγος που η επιφανειακή τάση μπορεί να ονομαστεί επιφανειακή δύναμη εξηγείται από τον φυσικό ορισμό της λέξης δύναμη. Στη φυσική, ως δύναμη ορίζεται η ώθηση ή το τράβηγμα που ασκείται σε ένα αντικείμενο. Όταν ένας συνδετήρας τοποθετείται σε νερό, η βαρύτητα τραβάει τον συνδετήρα προς τα κάτω. Ωστόσο, όταν η επιφανειακή τάση του νερού είναι αρκετά ισχυρή, το νερό μπορεί να σπρώξει τον συνδετήρα προς τα πάνω με την ίδια δύναμη που τον τραβάει η βαρύτητα προς τα κάτω, επιτρέποντας στο αντικείμενο να επιπλέει. Αυτό είναι ένα παράδειγμα ισορροπημένων δυνάμεων — ο συνδετήρας ούτε βυθίζεται ούτε εκτοξεύεται από την επιφάνεια, αλλά απλώς στηρίζεται εκεί.