Povrchová síla

Vytvoříme-li z mýdlového nebo saponátového roztoku kapalinovou blánu v drátěném rámečku, jehož jedna strana je pohyblivá, pozorujeme stahování blány, která s sebou táhne i pohyblivou část rámečku AB. Toto stahování blány je dáno tím, že se snaží zaujmout co nejmenší povrch z jedné i druhé strany (blána má dva povrchy) a tím i minimální povrchovou energii. Blána se stahuje proto, že to pohyblivá příčka AB umožňuje. Na příčku AB proto působí v každém povrchu síla , kterou nazýváme povrchová síla. Je kolmá na příčku AB a leží v povrchu kapalinové vrstvy (v případě zakřiveného povrchu kapaliny má směr tečny v daném bodě kapaliny). Popsaný experiment lze sledovat na obr. 59.

Obr. 59

Velikost této síly lze určit experimentálně: Rámeček s blánou zavěsíme do svislé polohy a příčku AB zatížíme tak, aby byla celá soustava (rámeček s příčkou a blánou a závaží) v rovnovážném stavu. Na příčku přitom působí tíha závaží a drátku  svisle dolů a povrchová síla  svisle vzhůru. Odtud již plyne: .

Povrchová síla působí i na ostatní části rámečku, ale projeví se pouze u pohyblivé příčky. O faktu, že tato síla působí v každém bodě kapaliny, se můžeme přesvědčit dalšími pokusy: navlhčenou smyčku z niti položme na mydlinovou blánu. Smyčka má nepravidelný tvar, dokud blánu uvnitř smyčky neporušíme - pak se smyčka napne do kroužku, neboť se poruší rovnováha povrchových sil vně a uvnitř smyčky. Povrchové síly udržují také kapku, která vzniká při vytékání vody např. z kapiláry. Kapka se udrží u otvoru, dokud je výslednice povrchových sil (působících podél obvodu povrchu blány, který je ve styku s kapilárou) menší než tíhová síla kapky. Jakmile dojde k vyrovnání těchto sil, kapka se utrhne.