Как мы знаем из физики, поверхность воды покрывает пленка. У нее особые свойства, которые и используют клопы-водомерки. Из поколения в поколение перемещались эти насекомые с берега на плавающие листья, а затем и просто на воду. Лапки их обросли волосками-щетинками, особые железы вырабатывают для них смазку, которая отталкивает частицы воды. Благодаря этому лапки остаются сухими, и легкое насекомое не тонет, слегка продавливая пленку. Вот почему водомерка легко бегает по воде. Но стоит лапкам намокнуть, и они будут погружаться в воду; ловкая водомерка превратится в беспомощное существо, поспешит на берег, чтобы обсушить лапки и смазать их жиром.
Более того, большое значение играют размеры водомерки. Как известно, с уменьшением линейных размеров объектов, значительным образом меняются и силы, которые на них действуют. В частности, при уменьшении водомерки в 10 раз, капиллярные силы, удерживающие её на поверхности воды, уменьшаются также в 10 раз (т.к. они пропорциональны линейному размеру водомерки). В то же время, сила тяжести уменьшается в 1000 раз (т.к. она пропорциональна уже не линейному размеру, а объему водомерки). Таким образом, в микромире капиллярные силы оказывают значительно большее влияние, чем силы тяжести, и не позволяют водомерке утонуть.
Определите, при каком размере лапки (диаметре l, см. рис.) водомерка начнет тонуть (5 баллов)?
Для простоты принять, что водомерка опирается только на одну лапку (конечно, у нее их больше). Считать, что поверхностное натяжение воды на границе с воздухом 70*10-3 Н/м, плотность воды 1000 кг/м3, угол смачивания 30°.
Что произойдет с водомеркой, если на поверхности воды разлита нефть (1 балл), вода стала соленой (1 балл) или в нее попали детергенты (1 балл)?
