אנחנו צילמנו בלון מלא מים ברגע שמפוצצים אותו. רצינו להמחיש ולהראות את השנייה בה הבלון נקרע ואיך צורת המים לא משתנה ומקבלת את צורת הבלון. שעצרנו את סרטון הווידאו בשנייה שבה הסיכה חודרת לבלון ראינו איך גומי הבלון נעלם לפני שהבלון נופל בעקבות כוח המשיכה למטה ומתפזר . התגובה של הגומי הייתה יותר מהירה מהתגובה המים.

הסבר התלמידים:

המים שמרו על הצורה העגולה הודות לכוח "מתח הפנים"- הנטייה של מולקולות המים להיצמד זו לזו על ידי קשרי מימן מולקולה פנימית נמשכת בכוח שווה על ידי המולקולות שסביבה כך שמאזן הכוחות הפועלים עליה הוא אפס. לעומת זאת אם נבחן מולקולה הנמצאת על פני השטח של טיפת המים, המולקולות הפנימיות מפעילות עליה כוחות כלפי פנים-מתח הפנים אבל גודלו של כוח הכובד גדול יותר , לכן בסופו של דבר המים נופלים כלפי מטה.

בשניה 2.56 רואים את הסיכה מתקרבת לבלון המים השלם.

בשנייה 2.64 הסיכה חדרה לבלון, הגומי נעלם והמצלמה לא הצליחה לתפוס אותו וצורת המים קיבלה את צורת הבלון. (זוהי השנייה בה נמצאת התמונה שהגשנו).

בשנייה 2.72 המים שבבלון מתחילים להתפזר ולרדת לכיוון הרצפה.

בשנייה 2.80 לא רואים בקושי צורה של משהו חוץ מטיפות מים באוויר. כל התהליך הזה קרה בפחות משנייה.

כל התהליך הזה קרה בפחות משנייה.

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.