הסבר התלמידים

בעת שמירת חומר במצב צבירה נוזלי, הנוזל יתפוס את צורת הכלי בו הוא נמצא. אור מהרקע פוגע בבלון בכל רגע ומוחזר לעיני הצופה וכך הצופה חוזה בתופעה זו. בעת החזקת הבלון לגומי יש מתיחות שפועלת עליו לתחתית הבלון והגומי מפעיל על המים כוח נורמל מכל הכיוונים. בעת החזקת הבלון הוא נדקר בסיכה שגורמת לבלון להיקרע ברגע זה הגומי מאבד צורתו ואינו מפעיל כוח על המים, הגומי נע בכיוון כוח המתיחות שלו לכיוון תחתית ספירת המים שכעת פועל עליהם רק כוח הכובד, הם נופלים נפילה חופשית לקרקע. כיוון שלפי החוק הראשון של ניוטון גופים שואפים להתמיד במצבם המים שעד רגע הקריעה הם ספירה, ממשיכים להיות כדוריים רגע אחרי הקריעה, לכן מתקבל כדור מים באוויר. פיצוץ הבלון משלח גלים בספירת המים ומתקבלים עליה אזורים קעורים וקמורים האזורים השונים מרכזים את האור בצורה שונה -אזור קמור מחליש את האור על ידי פיזורו ואזור קעור מחזק אותו על ידי ריכוזו וכך מתקבל דפוס של אזורים כהים ובהירים. צורת הבלון היא כדורית כמו גם המים בתוכו, כיוון שכל גוף שואף לשטח פנים מינימאלי , כיוון שלכדור יש את שטח הפנים הקטן ביותר יחסית לנפחו המים והבלון מקבלים צורה זו.

הרחבה

כדור המים המופיע בתצלום מהווה לרגע מעין טיפת ענק. התכדרות הטיפה נובעת מכוחות משיכה בין מולקולות המים. מולקולה שנמצאת בתוך הטיפה נמשכת באופן שווה לכל הכיוונים על ידי המולקולות שמקיפות אותה ואילו המולקולות על שפת הטיפה נמשכות פנימה אל שכנותיהן - זהו המקור למתח פנים.

מתח פנים- הוא גודל פיזיקלי שנמדד ביח' כוח ליח' אורך, או ביח' של אנרגיה ליח' שטח. זאת אומרת שמתח הפנים מבטא את כמות האנרגיה הדרושה כדי להגדיל את שטח הפּנים ביחידת שטח אחת.

בגלל שהמבנה הכדורי הוא בעל שטח פנים נמוך לנפח נתון-ניתן להבין כי זהו גם המצב בעל אנרגיית הפנים הנמוכה ביותר.

הפיזיקאי הבריטי תומס יאנג ערך כמה ניסויים והגיע למשוואה האומרת שככל שמתח הפנים בין הנוזל לאוויר גבוה יותר כך יראה הנוזל מכודרר יותר (בהרטבה מועטה-הנוזל יתכדרר יותר מאשר בהרטבה רבה).

הסבר מלא של התופעה אפשר למצוא ב "תהודה" 

עוד על מתח פנים

בכל נוזל כוחות בין מולקולאריים יגרמו למולקולות הנוזל להמשך זו לזו. כוחות אלה ידועים בשם "כוחות מלכדים" ( cohesive forces). בתוך הנוזל מולקולה מוקפת מכל הכיוונים במולקולות אחרות ולכן כוחות המשיכה מבטלים זה את זה והכוח השקול על מולקולה כזו הוא אפס. לעומת זאת, על מולקולה הנמצאת על פני המשטח המפריד בין הנוזל לבין תווך אחר, כמו אוויר למשל, פועלים כוחות המשיכה רק כלפי מולקולות הנוזל ולכן שקול הכוחות הפועלים עליה יהיה כלפי פנים הנוזל (ראו איור).

כתוצאה מכך מתנהגת השכבה החיצונית של הנוזל כמו קרום מתוח, בדומה להתנהגות של בלון מלא, הנוטה לצמצם את שטח הפנים שלו. שינוי במתח הפנים, בדומה לניפוח או התכווצות של בלון, משנה את האנרגיה האלסטית של פני הנוזל.

אפשר אם כן להגדיר את מתח הפנים על ידי תוספת האנרגיה (בג'אולים) הדרושה כדי להגדיל את שטח פני הנוזל ביחידה אחת (מטר רבוע).

תוצאת ההתנגשות בין טיפת נוזל הנופלת ופוגעת במשטח של נוזל תלויה במהירות הפגיעה ובמאפייני מתח הפנים של הטיפה ושל הנוזל. ההתנגשות של טיפת נוזל עם משטח של נוזל יכולה להסתיים בכך שהטיפה תצוף על פני הנוזל, תקפץ מפני הנוזל, תיטמע בפני הנוזל או תתנפץ על פניו.