Как найти поверхностное натяжение жидкости?

Тонкое кольцо, средний диаметр которого d = 80 мм, подвешено на пружине с коэффициентом жесткости k = 20 H/м и соприкасается с поверхностью жидкости. При медленном опускании поверхности жидкости кольцо оторвалось от нее при растяжении пружины на x = 16 мм. Определите поверхностное натяжение жидкости.

Решение.

Перед отрывом кольца от жидкости ее свободная поверхность у границы с кольцом располагается приблизительно вертикально. Вдоль каждой единицы длины внутренней и наружной окружностей кольца действуют сила поверхностного натяжения, равная коэффициенту s. Векторы этих сил касательно к свободной поверхности жидкости и направлены вертикально вниз. Поэтому результирующая сила поверхностного натяжения, действующая на кольцо, также направлена вертикально вниз и равна сумме сил, действующих на отдельные элементы контура, т.е. F_н = 2pds .

Для отрыва кольца от жидкости необходимо приложить силу F, направленную вертикально вверх, которая уравновесила бы силу поверхностного натяжения. Следовательно, 2pds = kx. Отсюда найдем поверхностное натяжение s.

Ответ: s = 0,64 H/м.

Источник: Физика. Полный курс подготовки к ЦТ.  Под общей редакцией проф. В.А. Яковенко.