Фокус вода поднимается вверх

Этот простой опыт хорошо иллюстрирует, как происходит процесс впитывания жидкости твердым телом, а именно бумажной салфеткой и х/б веревочкой.

Суть опыта:

Салфетка имеет пористую структуру и состоит преимущественно из целлюлозы, которая, в свою очередь, имеет волокнистое строение. Таким образом, воде не составляет труда найти себе пути-капилляры для движения вверх.

Для опыта вам понадобится:

бумажная салфетка
два больших пластиковых прозрачных стаканчика
вода
обрезанная бутылка
бечевка
фломастеры
ножницы

Вырезаем из бумажной салфетки полоску. Наносим по ее ширине разноцветными фломастерами точки в один ряд. На бечевке также наносим несколько отметок фломастерами разных цветов, но не в ряд, а вдоль и на равном расстоянии друг от друга. Для опыта лучше брать прозрачные стаканы, в прозрачной посуде ребенку интересней будет наблюдать за происходящим. Наливаем в стаканы воду. В первый стакан опускаем полоску из бумажной салфетки так, чтобы она немного касалась поверхности воды. Во второй стакан помещаем бечевку таким же образом, как и салфетку. При этом обрезанная бутылка поможет вам закрепить верхний конец бечевки. Всё. Наблюдаем с ребенком, как вода сама поднимается вверх.

Вода – уникальное вещество. При всей распространенности и простоте своего состава ее физические и химические свойства зачастую являются исключениями. Так, например, при 4 о С плотность воды максимальна, а при переходе в твердое состояние (лед) она уменьшается! Никакое другое вещество себя так не ведет.

Что же касается данного опыта, на первый взгляд, все очевидно и просто. Вода смачивает бумагу и бечевку, и материалы намокают. А вот объяснить почему так происходит, затруднительно.

Для начала разберемся в самом термине «смачивание». Оно представляет собой явление взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела. Вариантов развития событий, как всегда, два:

притяжение между молекулами жидкости сильнее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится сократить контакт с поверхностью и, в результате, собирается в капли.
притяжение между молекулами жидкости слабее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится увеличить площадь соприкосновения и, в результате, прижимается к поверхности тела, растекаясь по ней.

Тут, очевидно, второй вариант. Растекание происходит до тех пор, пока жидкость не покроет всю поверхность, или пока слой жидкости не станет мономолекулярным.

Но как вода преодолевает силы гравитации?

Собственно, так же, как и в растениях. Вода поднимается вверх по капиллярным сосудам растения и доставляет ее от корней к листьям и плодам.

Происходит это за счет разницы давлений и сил поверхностного натяжения воды. Поверхность воды, попадающей в узкий капилляр, принимает вогнутую форму (мениск). При таком положении давление жидкости под этим мениском становится меньше атмосферного, и вода стремится вверх. И чем тоньше капилляр, тем выше поднимается вода, стремясь уравновесить отрицательное давление. Если жидкость не смачивает поверхность, то мениск будет выпуклый, и она не станет подниматься вверх по капилляру.

В бечевке процессы протекают аналогичным образом, с той лишь разницей, что в ней не нарушаются механические свойства, так как состоит она из цельных нитей.

Источник

Имитация левитации воды на Ардуино

Добрый вечер! В этой публикации я расскажу о своей самоделке, задумал которую я достаточно давно. Но реализовал только сейчас.

Впервые увидел этот эффект еще в детстве. Меня попросили помочь, подержать и посветить автомобильным стробоскопом на маховик двигателя автомобиля. Мотор запустили и после чего я увидел на вращающемся маховике, почти не подвижную насечку, которая стояла на одном месте, а маховик при этом вращался. После чего родилась идея сделать вентилятор и стробоскопом остановить его. Идею спустя какое то время реализовал, на лампе ИФК-120, тиристоре КУ202 с обвязкой, поигрался и закинул в дальний угол, но вот лет 6 тому назад увидел японское видео с левитацией воды. Так и родилась идея повторить этот трюк с левитацией капель. Долго не доходили до реализации руки и вот наконец то, сбылась мечта…

Посмотрите видеоролик того, что у меня получилось:

Как это работает

В ютубе есть несколько видео, в которых пытаются рассекать воду на капли, текущую из силиконового шланга, при помощи аудио колонки или динамической головки. Но в этом способе есть несколько недостатков.

1 — громоздкость конструкции(колонка, усилитель, генератор частот, стробоскоп)
2 — низкочастотный динамик не может воспроизводить меандр, из — за своей механической конструкции и на выходе у него получается что то вроде синусоиды. В итоге вода не рассекается на капли, а извивается как змея.
3 — Генератор частот каждый раз придется подстраиваться под частоту стробоскопа. Частота будет уплывать.

В моей конструкции все просто и дешево. Эту конструкцию может повторить каждый желающий, в домашних условиях.

Стробоскоп и электромагнит от автомобильного реле, работают на одной частоте. Электромагнит разбивает поток воды на капли, а стробоскоп засвечивает эти капли, в определенный момент. Так как капли падают с частотой равной стробоскопу, то получается эффект висящих в воздухе капель.

Схема

Транзисторы КТ972 у меня были под рукой, вот я их и поставил. Вы можете поставить любые другие транзисторы рассчитанные на напряжение не менее 30В и ток не менее 2А. Резисторы в базах транзисторов ограничивают ток до 40мА, что бы не повредить выход контроллера. Светодиодный элемент я использовал из старой неисправной светодиодной лампы. Что бы уменьшить напряжение питания элемента до 24 В. Я поделил элемент на две части, разрезав одну дорожку и запараллелил эти два массива светодиодов. Так как питание светодиодного элемента осуществляется короткими импульсами, а напряжение питания равно напряжению падения на светодиодах, то ограничивать ток я не стал. Диод стоящий параллельно электромагниту, защищает от отрицательных выбросов электромагнитной катушки. Можно поставить диод из той же, разобранной LED лампы. Электромагнит сделан из автомобильного реле. Реле у меня уже было раскурочено, по этому мне пришлось использовать его таким какое оно есть. Если бы у меня было исправное реле, я бы сначала попробовал подключить китайскую палочку на якорь реле. Для обеспечения зазора между постоянным магнитом и электромагнитом, можно вложить между ними кусочек поролона, или сдвинуть палочку с магнитом в бок. Как я и сделал.

Используемые в схеме компоненты:

Arduino nano — 1 шт.
Энкодер — 1 шт.
Макетная плата — 1 шт.
Старая LED лампа — 1 шт.
Транзистор КТ972 — 2 шт.
Реле автомобильное — 1шт.
Резистор 120 Ом — 2шт.

Подробности по коду для ардуино

Я использую Arduino Nano, потому что у меня их много и они прекрасно устанавливаются на макетной плате. Но Вы можете использовать абсолютно любой контроллер Ардуино и даже Digispark. Энкодер использует прерывание INT1. Если вращать энкодер без нажатия, то тогда регулируется частота вспышек стробоскопа и частота электромагнита, с шагом 0,1Гц. Если вращать с нажатием, то регулируется длительность вспышек светодиода, у фотографов это называется время выдержки. При этом частота не изменяется. Управление светодиодным элементом, для удобства отладки я подключил на D13, но Вы можете поменять все пины подключения, на любые другие. Только нельзя менять пин D3(INT1) энкодера.

Настройка левитрона

Основная настройка сводится к регулировке потока воды. Нужно настроить скорость потока воды таким образом, чтобы электромагнит мог стабильно разбивать поток воды на капли. Я думаю что это очень просто и Вы визуально сразу поймете где золотая середина. Также настройте частоту вспышек стробоскопа, на более комфортную для Ваших глаз. Частота вспышек влияет
на расстояние между каплями, а если капли начнут рваться без синхронизации, то перестройте поток воды. Если хотите снять видео на камеру, то нужно подстроить стробоскоп под частоту камеры, что бы на камере не было мерцаний

Что дальше?
Планирую купить импульсный насос и на его основе сделать левитирующий дождь из душевой лейки. Так что будет еще одна небольшая статья и видео на тему «Левитация воды»
Подписывайтесь что бы не пропустить новую статью и видео.

Будут вопросы спрашивайте, не стесняйтесь.
Я с удовольствием отвечу на них

Источник

Вода течет вверх по салфетке

Описание
Что понадобится
Ход опыта

Разберемся, для начала, в самом термине «смачивание». Оно представляет собой явление взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела. Вариантов развития событий, как всегда, два:

притяжение между молекулами жидкости сильнее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится сократить контакт с поверхностью и, в результате, собирается в капли.
притяжение между молекулами жидкости слабее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится увеличить площадь соприкосновения и, в результате, прижимается к поверхности тела, растекаясь по ней.

Но как вода преодолевает силы гравитации?

Источник

Фокус вода поднимается вверх

Магия физики или как заставить воду подниматься вверх (видео)