Da im dreidimensionale Raum eine Kugel die geringste Oberfläche hat, bilden sich kugelförmige Tropfen. Die genaue physikalische Erklärung findest du weiter unten. Oberflächenspannung Folgen und Bedeutung Dank der Oberflächenspannung können sich bestimmte Insekten auf der Wasseroberfläche bewegen, wie zum Beispiel die Wasserläufer. Durchstoßen sie jedoch die Oberfläche, und zerstören dadurch die Oberflächenspannung, können sie auch untergehen. Außerdem kann man andere leichte Gegenstände, wie zum Beispiel eine Rasierklinge auf Wasser legen, ohne dass sie untergeht. Welt der Physik: Roboter-Rochen schwimmt dank lichtaktiver Muskelzellen. Die Folge der Oberflächenspannung äußert sich darin, dass Flüssigkeiten versuchen ihre Oberfläche und somit die Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und einem Gas so klein wie möglich zu halten. Da eine Kugel die geringste Oberfläche hat, bildet sich bei Vernachlässigung anderer Kräfte, wie zum Beispiel der Gewichtskraft ein kugelförmiger Tropfen. In diesem Tropfen ist der Druck im Vergleich zur Umgebung erhöht. Physikalische Erklärung der Oberflächenspannung im Video zur Stelle im Video springen (00:51) Auf die Moleküle innerhalb einer Flüssigkeit wirken anziehende und abstoßende Kräfte.
Schon heute schwirren Schwärme von Roboterfliegen durch die Labore und künstliche Fische tauchen durch Wasserbecken. Angetrieben werden sie von winzigen Motoren und speziellen Kunststoffen, die sich durch Lichtpulse oder elektrische Spannungen in Bewegung versetzen lassen. Mit einer Kultur aus lebenden Muskelzellen verfolgt eine Forschergruppe nun einen völlig neuen Ansatz. In der Fachzeitschrift "Science" berichten sie über einen kleinen Roboter-Rochen, in dem eine Kultur aus lebenden Muskelzellen die Aufgabe des Antriebs übernimmt. Mit blauen Lichtsignalen lässt sich dieser biomimetische Prototyp sogar kontrolliert steuern. Oberflächenspannung - Physikalische Grundlagen einfach erklärt!. "Für unseren Biohybrid nutzten wir das Wissen aus vielen Bereichen: Genetik, Materialforschung und Hydrodynamik", sagt Kevin Kit Parker von der Harvard University in Cambridge. Für die Entwicklung des Roboter-Rochens arbeitete er daher mit Biologen, Physikern und Ingenieuren zusammen. Diese interdisziplinäre Gruppe konzipierte den kleinen, nur knapp drei Zentimeter langen Roboter aus zwei Schichten aus flexiblen Kunststoffen.
Dieses Verhalten der Moleküle kann durch das Lennard-Jones Potential beschrieben werden. Bei kurzen Distanzen stoßen sich die Moleküle ab und bei größeren Distanzen wirkt eine anziehende Kraft. Hierbei ist wichtig darauf hinzuweisen, dass die abstoßende Kräfte als Kontaktkräfte aufgefasst werden können und deshalb richtungsunabhängig, also isotrop sind. Dahingegen sind die anziehenden Kräfte richtungsabhängig also anisotrop verteilt. Befindet sich die Flüssigkeit im Gleichgewicht, so heben sich die Kräfte auf ein Flüssigkeitsmolekül im Inneren der Flüssigkeit im zeitlichen Mittel gerade auf. direkt ins Video springen Oberflächenspannung abstoßende Kräfte An der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Gas ist die Symmetrie nicht mehr gegeben, denn die Flüssigkeitsmoleküle haben in vertikale Richtung keine benachbarten Moleküle mehr. Wasserläufer physik aufgabe in french. Dies führt dazu, dass auf die Moleküle an der Grenzfläche nur eine resultierende Kraft ins Innere der Flüssigkeit gegeben ist. Oberflächenspannung anziehende Kräfte Möchte man aus dem Inneren der Flüssigkeit ein Flüssigkeitsmolekül an die Oberfläche bewegen, so muss man gegen diese Kraft eine Arbeit verrichten.
Der Faktor kommt daher, da man die Vorder- und Rückseite des Flüssigkeitsfilms berücksichtigen muss. Bei der Vergrößerung der Oberfläche muss man dabei die Arbeit verrichten. Welt der Physik: Dünne Schichten und Oberflächen. Wir haben dir ein extra Video zu der Arbeit hier verlinkt. Damit lässt sich nun die Oberflächenspannung berechnen. Sie ist gerade definiert durch das Verhältnis der aufgewendeten Arbeit zur vergrößerten Oberfläche. Im Folgenden wird die thermodynamische Version vorgestellt. Geht man von konstanter Temperatur und konstantem Druck aus, so kann die Oberflächenspannung über das Verhältnis der Änderung der freien Enthalpie und der Änderung der Oberfläche berechnet werden In unserem extra Beitrag zur freien Enthalpie bekommst du diese genau erklärt!
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