Kas yra paviršiaus jėga?

Paviršiaus jėga, dažniau vadinama paviršiaus įtempimu, yra unikalus stūmimas aukštyn, kurį skysčio paviršius gali paveikti objektą. Dėl šios jėgos atrodo, kad maži vabzdžiai, tokie kaip vandens paukščiai, vaikšto vandeniu. Tai taip pat leidžia sportuoti, pavyzdžiui, banglenčių sportą ir vandens slides. Paviršiaus jėga atsiranda dėl to, kad skystį sudarančios molekulės arba mažytės dalelės paviršiuje linkusios užsifiksuoti viena ant kitos, sudarydamos ploną sluoksnį, kurio tankis yra šiek tiek didesnis nei likusio skysčio.

Vandens paviršiaus įtempimas arba paviršiaus jėga yra pakankamai stipri, kad stumtų objektus aukštyn ir leistų jiems plūduriuoti. Tai galima pastebėti atsargiai uždėjus mažą metalinę sąvaržėlę ant stiklinės vandens paviršiaus, pripildyto iki viršaus. Kadangi sąvaržėlės tankis yra didesnis nei vandens tankis, galima tikėtis, kad jis nuskęs. Tačiau šiek tiek atsargiai įdėjus ir šiek tiek žinant apie paviršiaus jėgą, tai neįvyks. Jei sąvaržėlę numesite ant paviršiaus, kad galas prasiskverbtų pro nematomą barjerą, jis nuskandins, todėl būkite atsargūs dėdami sąvaržėlę.

Vandens paviršiaus jėgą gali sumažinti daugybė veiksnių, pavyzdžiui, temperatūros padidėjimas. Kylant vandens temperatūrai, paviršiaus jėga mažėja. Muilo pridėjimas į vandenį taip pat gali sumažinti paviršiaus įtempimą. Muilas suardo vandens molekulių viena kitos sukibimą, todėl vanduo gali lengviau liestis su daiktais, pavyzdžiui, nešvariais indais. Įlašinus vieną lašą muilo į stiklinę vandens plaukiojančiu sąvarželiu, objektas akimirksniu nuskandins, o tai yra teigiama anksčiau minėto eksperimento pabaiga.

Priežastis, kodėl paviršiaus įtempimas gali būti vadinamas paviršiaus jėga, paaiškinama fiziniu žodžio jėga apibrėžimu. Fizikoje jėga apibrėžiama kaip objekto stūmimas arba traukimas. Kai sąvaržėlė uždedama ant vandens, gravitacija traukia sąvaržėlę žemyn. Tačiau kai vandens paviršiaus įtempimas yra pakankamai stiprus, vanduo gali stumti sąvaržėlę aukštyn ta pačia jėga, kuria jį traukia gravitacija, leisdamas objektui plūduriuoti. Tai subalansuotų jėgų pavyzdys – sąvaržėlė nei skęsta, nei nusileidžia nuo paviršiaus, o tiesiog laikosi.