Почему бегает водомерка по воде?

Гурина Анастасия
5 класс
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Петуховская средняя общеобразовательная школа» Томского района
Руководитель: Кукушкина Надежда Геннадьевна.
Почему водомерка бегает по воде?
e – mail: nadja.kuku@mail.ru
Летом, купаясь в озере, я не раз наблюдала, как маленькое насекомое водомерка быстро скользит по воде. Мне стало интересно, почему я так не могу.
Цель: выяснить, что за явление помогает водомерке скользить по поверхности
воды.
В стоячих или медленно текущих водоемах можно часто наблюдать, как
стремительно скользят по поверхности удивительные насекомые на длинных
тонких ногах. Это представители семейства водомерок, из отряда наземных клопов,
они очень хорошо приспособлены к передвижению по воде. Движения их
напоминают работу конькобежцев: раскинув широко свои длинные ноги, они также
ловко скользят по водной поверхности, вот только, встретив полоску ряски или
другое препятствие, мгновенно превращаются в ловких прыгунов. Преодолев
преграду мощными скачками, снова красиво продолжают скользить по зеркальной
глади воды, успевая осматривать все вокруг своими шарообразными глазами. Самое
главное участие в передвижении водомерок играют ноги, смазанные воскообразным
веществом, не позволяющим смачивать их водой, именно поэтому они так свободно
передвигаются по поверхности. Кроме того, широко расставляя ноги, вес своего
тела водомерка равномерно распределяет на значительной поверхности – это тоже
помогает ей держаться на воде и не тонуть. Брюшко насекомого тоже покрыто
волосками, смазанными жировым веществом и вода не смачивает тело, как и
длинные ноги.
Смачивание – это поверхностное явление, которое заключается в
взаимодействии поверхности твёрдого тела (другой жидкости) с жидкостью.
Явления смачивания и несмачивания хорошо
известны
из
жизни.
Смачиваются водой бумага, асфальт, кирпич. Не смачиваются водой жирные
поверхности, листья некоторых растений. Капельки ртути на стекле, по той же
причине, имеют форму шариков.
Одна и та же жидкость может быть смачивающей и несмачивающей по
отношению к разным телам. Так, вода смачивает стекло и не смачивает жирную
поверхность.
Когда происходит контакт жидкости с твёрдым телом, то тогда существует
такие возможности:
1. Сильное притяжение друг к другу молекулы жидкости, чем к молекулам
твёрдого тела. Тогда получается, что силы притяжения между молекулами жидкости
собирают её в капельку. Например: вода «жирной» поверхности. Это случай, когда
жидкость не смачивает поверхность;
2. Когда молекулы жидкости слабее притягиваются друг к другу чем к
молекулам твёрдого тела. Тогда жидкость пытается прижаться к поверхности и
расплывается по ней. Например: вода на чистом стекле или дереве. Это случай
смачивания поверхности.
Но не только одно явление смачивания и несмачивания помогает водомерке
стремительно скользить по воде. Это ей помогает и свойство воды такое как
«поверхностное натяжение»
Молекулы, находящиеся на поверхности жидкости стремятся вернутся внутрь
так, что при этом на поверхности жидкости остается маленькое количество молекул.
Это явление в физике получило название поверхностного натяжения жидкости.
Поверхностное натяжение является одним из важных параметров воды. Оно
определяет силу сцепления между молекулами воды, а также форму поверхности
жидкости. Так формируется капля.
Если бы вода имела низкое поверхностное натяжение, она бы улетучилась
или испарилась. При выливании воды из сосуда с широким горлом на поверхности
воды на мгновение образуется выпуклость и определенное время она удерживается
силами межмолекулярного сцепления. Потом происходит разрыв «верхней пленки»
и жидкость выливается. Зрительно поверхностное натяжение можно представить
следующим образом: если медленно наливать в чашку чай до краев, то какое-то
время он не будет выливаться через край и в проходящем свете можно увидеть, что
над поверхностью жидкости образовалась тончайшая пленка, которая не дает чаю
выливаться. Она набухает по мере доливания, и только при, как говорится,
«последней капле» жидкость выливается через край.
После изученного, я решила провести ряд опытов по исследованию
смачивания и поверхностного натяжение воды.
Опыт № 1 «Плавающие иголка и скрепка».
Цель: пронаблюдать поверхностное натяжение воды
Оборудование: стакан с чистой водой, скрепка, иголка, салфетка
Возьмем стакан с водой, скрепку, иголку и салфетка. На салфетку положите
сначала скрепку, а затем иголку. Опустите салфетку на воду. После этого аккуратно
опустите листок вниз в воду, не дотрагиваясь до скрепки и иголки. Бумага утонет,
а скрепка и иголка останется плавать на поверхности.
Вывод: Скрепка, иголка тяжелее воды, но поверхностное натяжение не дает
им утонуть.
Повторив этот опыт, но иголку смочить растительным маслом, на много
проще оставить иголку на воде.
Опыт №2 «Сухой пальчик».
Оборудование: стакан с водой, присыпка.
Цель: пронаблюдать явление несмачивания.
Возьмем стакан с чистой водой, и насыпаем на ее поверхность тонкий слой
присыпки. Аккуратно погрузим в воду указательный палец и вынем его обратно.
Палец остается сухим.
Вывод: одна поверхность получившегося тела смачивается жидкостью, а
другая поверхность того же самого тела – нет.
Опыт №3: парафин на воде.
Цель: пронаблюдать явление смачивания и несмачивания.
На поверхность горячей воды накрошить парафин, он расплавится и образует
тонкую жировую пленку на поверхности воды. По мере остывания воды, пленка
застывает и превращается в пластину.
Вывод: одна сторона пластины, которая обращена к воздуху, не смачиваться
водой, а другая сторона пластины, которая во время застывания была обращена к
воде, - смачиваться.
Опыт № 4 «Пленка на воде»
Цель: пронаблюдать поверхностное натяжение воды
Оборудование: стакан с чистой водой, тальк или присыпка.
В чистую стеклянную тарелочку наливает чистую воду. Потихоньку
аккуратно сыпем присыпку. Видно как молекулы присыпки удерживаются на воде.
Моющие средства относятся к поверхностно-активным добавкам. Они собираются
на поверхности жидкости и уменьшают ее поверхностное натяжение.
Опыт № 5 «Разрывание пленки »
Цель: выяснить, как моющее средство влияет на поверхностное натяжение
воды.
Оборудование: стакан с чистой водой, тальк или присыпка, капля моющегося
средства.
В чистую стеклянную тарелочку наливает чистую воду. Потихоньку
аккуратно сыпем присыпку. Видно как молекулы присыпки удерживаются на воде.
Капнуть каплю моющегося средства на край. Весь тальк сразу отплывает к другому
краю.
Вывод: мыло уменьшает поверхностное натяжение воды вокруг того места
куда упала капелька. Натяжение с другого края сильнее и тальк перетягивается туда.
Опыт № 6 «Вода без «пленки»»
Цель: пронаблюдать поверхностное натяжение в мыльной воде
Оборудование: стакан с мыльной водой, скрепка, иголка, салфетка
Возьмем стакан с мыльной водой, скрепку, иголку и салфетка. На салфетку
положите сначала скрепку, а затем иголку. Опустите салфетку на воду. После этого
аккуратно опустите листок вниз в воду, не дотрагиваясь до скрепки и иголки.
Бумага тонет вместе со скрепкой и иголкой.
Вывод: мыльный раствор уменьшает поверхностное натяжение воды.
Смачивание и поверхностное натяжение воды имеет важное значение для
передвижения водомерки. Без этих свойств воды водомерка бы не смогла быстро
«бегать» по воде.
Также смачивание имеет важное значение, как в быту, так и в
промышленности. Хорошее смачивание необходимо при крашении, стирке,
нанесении лакокрасочных покрытий, при склеивании материалов, при пайке.
И наоборот, при сооружении гидроизоляционных устройств необходимы
материалы, не смачиваемые водой.
Список используемых интернет ссылок:
http://ourinterestingworld.ru/13/09/2011/pochemu-ne-tonet-vodomerka/
http://theoryandpractice.ru/posts/1012-chto-takoe-poverkhnostnoe-natyazhenie-ipochemu-vodomerki-ne-tonut
Смачивание и несмачивание
http://physbook.ru/index.php/%D0%A2._%D0%A1%D0%BC%D0%B0%D1%87%
D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/a3395bce-896c-b81e-eac3e3951738162c/00149790220997622.htm