Номер 287, страница 75 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Решение

Мыльный пузырь представляет собой объем воздуха, окруженный тонкой пленкой жидкости (мыльной воды). Основной причиной, определяющей форму мыльного пузыря, является действие сил поверхностного натяжения.

Молекулы жидкости притягиваются друг к другу. Молекулы, находящиеся на поверхности пленки, испытывают притяжение со стороны молекул, находящихся внутри слоя жидкости, но не испытывают уравновешивающего притяжения со стороны воздуха. В результате возникает сила, направленная внутрь и по касательной к поверхности, которая стремится сократить площадь свободной поверхности жидкости до минимума. Это свойство делает поверхность жидкости похожей на натянутую упругую пленку.

С геометрической точки зрения, среди всех тел с заданным фиксированным объемом (в данном случае объемом воздуха внутри пузыря) наименьшую площадь поверхности имеет сфера (шар).

Потенциальная энергия $\text{E}$ поверхностного слоя жидкости прямо пропорциональна площади ее поверхности $\text{S}$ и определяется формулой:

$$E = \sigma S$$

где $\sigma$ — коэффициент поверхностного натяжения. Любая физическая система стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией. Следовательно, под действием сил поверхностного натяжения мыльная пленка сокращается до тех пор, пока ее площадь не станет минимально возможной для данного объема воздуха. Именно поэтому пузырь принимает сферическую форму.

Ответ: мыльные пузыри имеют сферическую форму, так как под действием сил поверхностного натяжения поверхность жидкости стремится принять минимальную площадь при заданном объеме, а такой поверхностью является сфера.