دلیل جذب و یا دفع دو جسم سبک روی آب در حالات مختلف
اجسام سبکی که به وسیلهی آب تَر میشوند (برای مثال دو عدد کبریت) و روی آن شناور میمانند، یکدیگر را جذب میکنند. این اتفاق وقتی که اجسام تَر نمیشوند نیز به وقوع میپیوندد (مثل کبریتهایی که با لایهی نازکی از پارافین پوشیده شده باشند). اگر یکی از اجسام تَر شود و دیگری تَر نشود، آنگاه یکدیگر را دفع میکنند.
این پدیده از نظر علمی چگونه توضیح داده میشود؟
# فیزیک # فیزیک مولکولی
اگر اجسام به وسیلهی آب تَر شوند، سطح آب به صورتی در خواهد آمد که در شکل زیر نشان داده شده است.
بین کبریتها، بالاتر از تراز MN، آب به وسیلهی نیروهای مویینگی کشیده میشود و فشار درون آب کمتر از فشار جوّ است. در این حالت کبریتها یکدیگر را جذب میکنند زیرا از اطراف تحت تأثیر فشار جوّ قرار دارند.
برای کبریتهای تَر نشده، سطح آب به صورتی است که در شکل زیر نشان داده شده است.
فشار بین کبریتها برابر با فشار جوّ است و در پهلوهایی که زیر تراز MN واقعاند، بزرگتر از فشار جوّ است.
در این حالت، زمانی که کبریتها به یکدیگر نزدیک میشوند، بر حسب زاویهی تَر شدن، سطح آب به دو صورت درمیآید. البته یکی از دو حالت (حالت زیر) در عمل به وجود نمیآید.
فشار در سطح KL، باید در همه جا یکسان باشد. به خصوص، فشار ستونهای AB و CD با ارتفاعهای متفاوت، باید یکی باشد ولی این امر غیرممکن است زیرا موضع ستون را میتوان به گونهای انتخاب کرد که سطوح آنها شکل یکسانی داشته باشند. در اسن حالت فشار اضافی نیروهای سطحی یکسانند ولی فشار هیدروستاتیک آنها متفاوت است. در نتیجه، وقتی که کبریتها به هم نزدیک میشوند، سطح آب بین آنها تمایل به قرار گرفتن به صورت افقی خواهد داشت (مانند شکل زیر).
در این حالت، همانطور که در شکل دیده میشود، فشار بین کبریتها در تراز MN، مساوی با فشار جوّ است. فشاری که از طرف چپ به اولین کبریت اعمال میشود نیز در زیر تراز MN، برابر با فشار جوّ است.فشاری هم که از طرف راست به کبریت دوم اعمال میشود در بالای تراز MN، کمتر از فشار جوّ است. در نتیجه کبریتها یکدیگر را دفع میکنند.