Problema 3.4.14
Un telaietto metallico di peso trascurabile a forma di U è attaccato mediante un filo al piatto di una bilancia di precisione (vedi fig.3.53).
fig.3.53
La larghezza del telaietto è l=2,0cm. Inizialmente si tiene il telaietto tutto immerso in un liquido di tensione superficiale τ=60.10-3N/m. Quando la bilancia è in equilibrio il telaietto è parzialmente immerso e una membrana liquida è sottesa dal telaietto e dalla superficie libera del liquido.
1) Qual è il peso P che dobbiamo mettere sul piatto B per fare equilibrio?
2) Qual è il lavoro delle forze di tensione quando si solleva di h=1,0cm il telaietto?
Vedi Cap.2.9 Tensione superficiale.
P=2lτ
P=2,2.10-2 . 60.10-3=2,4.10-3N
L=Fs=2lτh=2τΔS
L=2τΔs=2τhl
L=2,4.10-5J
Per aumentare la superficie della lamina occorre compiere un lavoro.
Avevamo definito la tensione superficiale mediante la τ=F/l.
Dalla L=τΔS possiamo definire, con considerazioni di carattere energetico, che τ=L/ΔS dove L rappresenta il lavoro (o anche la variazione di energia potenziale della lamina) e ΔS la variazione di superficie della lamina ΔS.