Propulsion basée sur le phénomène de tension superficielle du liquide. Dessin, description

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Propulsion basée sur le phénomène de tension superficielle du liquide. Conseils pour un modéliste

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Le phénomène de tension superficielle des liquides est connu depuis longtemps, et avec l'invention d'un nouveau matériau - la nanocellulose, il est devenu possible de créer un dispositif de propulsion intéressant pour un modèle de bateau jouet.

Le numéro 24 de 2012 de la revue "Chemical Science" a publié un article décrivant un modèle de bateau propulsé par l'évaporation d'un tensioactif. L'alcool est utilisé comme cette substance dont l'énergie chimique est convertie en énergie mécanique, cette énergie met en mouvement le modèle du bateau. En s'évaporant, l'alcool pénètre dans la membrane (coque de bateau étanche en nanocellulose), ce qui entraîne une diminution de la tension superficielle de l'eau dans la poupe. En raison de la différence de tension superficielle de l'eau devant et derrière le bateau, celui-ci avance.

Changer la tension superficielle de l'eau met le bateau en mouvement (cliquez pour agrandir)

Il est intéressant de noter qu'un moteur similaire a été décrit dans le livre "Entertaining experiences in physics" (L.A. Gorev, 1985).

Découpez une assiette en carton dont la forme est représentée sur la figure et abaissez-la sur la surface de l'eau versée dans un bain de verre de dimensions suffisamment grandes, par exemple 35 cm de diamètre et 10 cm de hauteur. cristal sur l'eau au centre de la découpe en carton. La plaque bouge longtemps. Pourquoi?

Propulsion basée sur le phénomène de tension superficielle liquide
Bateau à moteur camphrier

Une description similaire d'un moteur similaire se trouve dans le manuel de physique (Cours général de physique. Thermodynamique et physique moléculaire. vol. II. D.V. Sivukhin. M., Nauka, 1990):

De nombreux phénomènes s'expliquent par le fait que la tension superficielle de différents liquides n'est pas la même. Prenons, par exemple, un petit modèle de bateau en étain, à l'arrière duquel est percé un petit trou. Versons de l'éther dans la barque pour que le niveau de la surface libre de l'éther soit légèrement plus haut que le trou. Laissez ensuite le bateau flotter à la surface de l'eau. Ensuite, il commencera à avancer, c'est-à-dire dans le sens de la poupe à la proue. Le phénomène s'explique par le fait que la tension superficielle de l'éther est inférieure à la tension superficielle de l'eau. L'éther qui s'infiltre par le trou de la poupe recouvre la surface de l'eau derrière le bateau d'une fine couche. La tension superficielle de l'éther fait reculer le bateau. Cependant, cette force est inférieure à la tension superficielle de l'eau, qui la tire vers l'avant. La résultante de ces deux forces est dirigée vers l'avant et met le bateau en mouvement.

Le même phénomène s'observe lorsque de petits morceaux de camphre sont jetés à la surface de l'eau pure. Le camphre se dissout lentement dans l'eau et réduit sa tension superficielle. La vitesse de dissolution à différents endroits d'un morceau de camphre n'est pas la même et dépend de sa forme. Il est plus proche des extrémités pointues saillantes de la pièce. En conséquence, une différence de tension superficielle se forme, entraînant un morceau de camphre dans un mouvement de rotation et de translation aléatoire et intense. Le phénomène n'est observé que lorsque la surface de l'eau est suffisamment propre. Une fine couche de graisse réduit la tension superficielle de l'eau à tel point que la dissolution du camphre ne peut plus la réduire davantage. Selon Rayleigh, le mouvement du camphre s'arrête lorsque l'épaisseur de la couche d'huile à la surface de l'eau atteint 2 * 10-7 cm.Dans ce cas, la tension superficielle de l'eau est inférieure de 28% à celle d'une surface d'eau propre. Une couche d'huile d'une épaisseur de 1 * 10-7 cm et moins, selon Rayleigh, n'a pratiquement aucun effet sur la tension superficielle de l'eau.

Et une autre description du moteur basée sur la tension superficielle du liquide a été publiée dans la revue "Kvant", 1982, n° 11.

Une "fusée" en mouvement et des anneaux divergents.

Découpez une "fusée" en papier de la forme illustrée à la figure 1, a. Au point A, placez une goutte de solution savonneuse concentrée ou un petit pain de savon. Si vous abaissez maintenant la fusée sur une surface calme de l'eau, elle commencera à bouger.

Propulsion basée sur le phénomène de tension superficielle liquide
Fusée et toupie

Au lieu d'une "fusée", vous pouvez faire un moulinet en forme de lettre S et placer des morceaux de savon aux points A et A' (Fig. 1, b). Observez dans quelle direction la roulette tournera.

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