н рідини і газу в бульбашці. Вона визначається відомою формулою:
.
У записаній формулою враховано, що.
Обговоримо, як під дією сили Архімеда спливає пухирець, який, рухаючись повільно, зберігає сферичну форму.
В
Рисунок 1 Схеми ламінарного (а) і турбулентного обтікання рідиною рухомого в ній міхура
Навколо бульбашки виникають потоки, які переміщують рідину від лобової поверхні бульбашки до його тильній поверхні. Чим далі від бульбашки, тим з меншою швидкістю протікає рідина, тим менш вона В«обізнанаВ», що в ній рухається бульбашка. У дійсності, тече рідина, а ми бачимо результат цієї течії - спливання бульбашки. Тому швидкість його спливання повинна залежати і від того, як рухається рідина, і від його фізичних властивостей.
В«ПовільнимВ» будемо називати такий рух бульбашки, при якому перетікання води від його лобовій до тильної поверхні не супроводжується появою завихрень, вода тече спокійно, як би пошарово і шари не перемішуються між собою. Фізики кажуть В«ламінарноВ». Шлях, по якому рухаються шари рідини можна зобразити лініями (див рис 1. а). При ламінарному перебігу вони ламаються, взаємно не перетинаються і не перетинають самі себе. У потоці не з'являються вихори. Дотичні шари рідини отримують інформацію один про одного внаслідок їх взаємного тертя. При такому обтіканні бульбашки рідиною стала швидкість його ламінарного спливання повинна залежати від в'язкості рідини, від радіуса бульбашки R і від сили F , діючої на бульбашку.
З'ясуємо зв'язок між величинами,, R і F .
Природно припустити, що швидкість пропорційна виштовхує силі F , і тим менше, чим більше радіус бульбашки R і в'язкість води:.
Так як тут обговорюється випадок дуже повільного спливання бульбашки в в'язкої рідини, то природно припускати, що енергія, що передається спливаючим бульбашкою оточуючої його рідини, головним чином витрачається на подолання в'язкого тертя, а не додання рідини кінетичної енергії, яка повинна залежати від маси рідини, а значить, і від її щільності.
Перепишемо нашу формулу в вигляді, врахуємо що,,,, і вимагатимемо, щоб розмірність лівої і правої частин нашої формули збігалися. Ми переконаємося, що,,, тобто те, що й записано в нашій формулі.
Точна формула, яку фізики отримують суворо, від нашої відрізняється лише множником. Отже:
.
У літературі цю формулу іменують В«формулою СтоксаВ», встановленої Джорджем Габріелем Стоксом (1819 - 1903) в 1851г. Нею користуються і метеорологи, вивчаючи рух крапель туману, і хіміки, вивчаючи осадження дрібних частинок в рідинах, і гідробіологи, що вивчають осадження мулу. Формула Стокса була використана Р. Міллікеном в його класичних дослідах з визначення заряду електрона.
Записану формулу корисно прочитати не тільки зліва направо (), а й справа наліво:
.
...
