Кусок мыла сильно прижмите к тарелке, смоченной водой, и проверните несколько раз. Поднимите мыло вверх. Вместе с мылом поднимается и тарелка. Объясните, почему это произошло.

Для объяснения данного явления необходимо рассмотреть несколько физических принципов и понятий, которые играют роль в процессе, описанном в задаче.

1. Адгезия и когезия:

   • Адгезия — это сила притяжения между молекулами различных веществ. В данной ситуации это силы, возникающие между молекулами воды и поверхностями мыла и тарелки.
   • Когезия — это сила притяжения между молекулами одного и того же вещества. В данном случае это сила притяжения между молекулами воды.

2. Молекулярные силы:

   • Когда кусок мыла прижимается к мокрой тарелке, молекулы воды, находящиеся между ними, образуют прочные связи как с мылом, так и с тарелкой. Эти связи обусловлены адгезионными и когезионными силами.

3. Давление и изменение площади контакта:

   • При вращении мыла на тарелке площадь контакта между поверхностью мыла и тарелкой увеличивается, что способствует большему количеству молекул воды быть "запертой" между этими поверхностями. Это увеличивает общую силу адгезии между мылом и тарелкой.

4. Гидростатическое давление и капиллярные эффекты:

   • При наличии тонкого слоя воды между мылом и тарелкой возникает капиллярное притяжение, которое также способствует удержанию поверхностей вместе. Гидростатическое давление, действующее на молекулы воды в тонком слое, также может способствовать удержанию мыла и тарелки вместе.

5. Влажность и испарение:

   • Важно учитывать, что влажность и испарение воды из промежутка между мылом и тарелкой могут влиять на адгезионные свойства. Однако, в короткий промежуток времени, когда эксперимент проводится, испарение не играет значительной роли.

6. Сила трения:

   • Образовавшаяся вода между поверхностями может создавать эффект вакуума из−за непрерывности жидкости, что также приводит к увеличению силы трения, удерживающей тарелку на мыле.

В итоге, совокупность адгезионных и когезионных сил, а также физико−химических процессов, происходящих на поверхности контакта, приводит к тому, что при подъеме мыла вверх, вместе с ним поднимается и тарелка. Это обусловлено тем, что силы, удерживающие мыло и тарелку вместе, превышают вес тарелки, что позволяет системе вести себя как единое целое.