11. Olejová guľa

Pomôcky :

Sklenená nádoba, lieh, olej, injekčná striekačka,

Realizácia:

Do nádobky dáme asi 50% lieh. Do injekčnej striekačky bez ihly naberieme olej, najlepšie čím tmavší, a pomaly ho vypustíme tesne pod hladinu roztoku, najlepšie do stredu nádobky. Pri povrchu kvapaliny sa nám vytvorí sploštená guľa oleja. Pridávame čistý lieh (nad 90%, napr. technický lieh) dovtedy, kým sa olej nezačne v roztoku vznášať'. Vznášajúci sa olej zaujme útvar s minimálnym povrchom - tvar gule.

Fyzikálna interpretácia:

Povrchové napätie na oleji spôsobuje, že tento olej má snahu zaujať' tvar s minimálnym povrchom - tvar gule. Kvapku do tvaru tenkého povrchu olejovej gule spôsobuje, že gulička má snahu zaujať' tvar s minimálnym povrchom - tvar gule. Okrem povrchových síl však na ňu pôsobia dve sily, a to tiaž a hydrostatická vztlaková sila. Na začiatku pokusu keď' sploštená gulička pláva, je hustota oleja menšia ako hustota roztoku, v dôsledku čoho vztlaková sila je väčšia ako tiaž, čoho dôsledkom je sploštenie guličky. Dolievaním liehu znižujeme hustotu roztoku, t.j. približujeme ju k hustote oleja, kvôli čomu sa z oleja stáva čoraz dokonalejšia gulička. V momente, keď' sa hustoty vyrovnajú, hydrostatická vztlaková sila sa vyrovná s tiažou a olej sa bude nachádzať' v beztiažovom stave. Teraz budú kvapku oleja modelovať' už len povrchové sily, ktoré ju vymodelujú do tvaru s minimálnym povrchom - do tvaru gule.

Realizačná poznámka:

Ak použijeme nádobku okrúhleho tvaru, napríklad skúmavku, tak my budeme vidieť' guličku sploštenú aj napriek tomu, že sa bude v roztoku vznášať', a to v dôsledku toho, že stena skúmavky sa správa ako šošovka. Navyše v skúmavke možno vyrobiť' len malú olejovú guličku. V kadičke už môžeme vyrobiť' veľkú olejovú guľu, avšak dokonalú ju budeme vidieť' len zhora. Cez stenu kadičky sa nám bude zdať' trochu sploštená. Ak by sme naliali do nádobky najprv čistú vodu, do nej kvapli olej, a potom doladili roztok liehom, mohlo by sa stať', olej sa povrchu vody veľmi rozleje a niekedy sa prilepí ku okraji nádobky od ktorej sa potom hotová guľa neoddeľuje ľahko.

Otázky :

1.    Môžeme tvrdiť, že olejová guľa v liehu sa nachádza v stave beztiaže ?