Решение на момент правки #13800 от , автор emixter. Это не текущая версия.

Условие

4.5.22∗. Маленькая капля жира плавает на поверхности жидкости, поверхностное натяжение которой . Поверхностное натяжение жира на границе воздух–жир , на границе жир–жидкость . Определите толщину капли, если ее радиус равен .

К задаче $4.5.22$
К задаче

Решение

Рис.1.
Рис.1.
Рис.2.
Рис.2.

Силы поверхностного натяжения показаные на рис.1. действуют на единицу длины раздела всех трёх сред. Эти силы направлены по касательной к каждой паре поверхностей раздела сред и численно равны коэффициентам поверхностного натяжения. Мы пренебрегаем действием силы тяжести, поэтому считаем, что каждая из искривлённых границ раздела является частью сферы. Из рис.2. видно, что:



Аналогично получим, что:

На рис.1. показаны координатные оси, запишем в проекциях на них условие равновесия капли:


Для уменьшения числа параметров поделим каждое уравнение на и введём обозначения: , , получим:


Далее проводим математические выкладки:



Подставим в формулу для :

Аналогично находим , но можем воспользоваться тем фактом, что наша система уравнений равновесия капли симметрична относительно перестановок индексов . Поэтому сразу можем записать:

Толщина капли будет:


Ответ