2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 О форме капиллярного мостика
Сообщение16.01.2017, 16:25 
Заслуженный участник


28/12/12
7931
Имеем две параллельные поверхности на расстоянии $h$, между которыми находится капиллярный мостик. Объем жидкости $V$, краевой угол $\theta$. Вопрос: возможно ли найти форму этого мостика?
Очевидно, это будет тело вращения, причем симметричное относительно центральной плоскости и ограниченное поверхностью постоянной кривизны (пренебрегаем силой тяжести). Зададим радиус $r$, зависящий от продольной координаты $x$, тогда при заданной кривизне $K$ получаем уравнение ($\dot{r}=dr/dx$)
$$r^2=R_0^2+\dfrac{2}{K}\left(\dfrac{r}{\sqrt{1+\dot{r}^2}}-R_0\right).$$
Здесь $R_0$ - радиус мостика в середине.
Получается какой-то эллиптический интеграл, который нужно будет интегрировать еще раз, чтобы найти объем. А потом еще обратить, чтобы выразить $r(x,h,V)$. Нет ли какого-нибудь способа решения попроще?
Даже форму полностью искать не обязательно, достаточно найти радиус пятна контакта жидкости с плоскостями $R_1$. После этого я могу найти кривизну
$$K=\dfrac{2(R_1\sin\theta-R_0)}{R_1^2-R_0^2}$$
и собственно необходимую мне силу, с которой жидкость действует на плоскости ($\sigma$ - коэффициент поверхностного натяжения)
$$F=\pi R_0^2\sigma K-2\pi R_0\sigma=-\dfrac{2\pi\sigma R_0R_1(R_1-R_0\sin\theta)}{R_1^2-R_0^2}.$$
То есть нужно выразить $R_0$ и $R_1$ из известных $h,V,\theta$, чего я пока что не могу сделать.

 Профиль  
                  
 
 Re: О форме капиллярного мостика
Сообщение16.01.2017, 16:52 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Кажется, формы поверхностей жидкости с поверхностным натяжением, даже в осесимметричном случае, сложная и только частично решённая математическая проблема. Недавно про это упоминали на форуме, давали ссылки на статьи с картинками.

 Профиль  
                  
 
 Re: О форме капиллярного мостика
Сообщение16.01.2017, 16:57 
Заслуженный участник


28/12/12
7931
Munin в сообщении #1185215 писал(а):
Кажется, формы поверхностей жидкости с поверхностным натяжением, даже в осесимметричном случае, сложная и только частично решённая математическая проблема.

Я как раз до этого дошел, потому и спрашиваю - вдруг кто-то знает простое хотя бы приближенное решение.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: YandexBot [bot]


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group