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: нет зарегистрированных пользователей


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