Самодедкин написал :
А что мешает воде не только обтечь пузырь, но и запросто протечь сквозь него? Уж не сила ли поверхностного натяжения?
Общий ответ такой: вода может течь только при наличии разницы давления, а если нет градиента давления, то движения воды тоже нет. Иногда это связано с поверхностным натяжением. Однако наличие поверхностного натяжения определяет сам факт существования пузырей (т.е. почему вода не протекает через пузыри или не заполняет их), но поверхностное натяжение не влияет на движение пузыря как целого в воде (а именно это здесь обсуждается).
Что мешает воде обтечь большой пузырь, заполняющий полностью трубку? Можно сказать по-простому на макро-уровне: равенство давлений воды над и под пузырем (внутри пузыря давление везде одинаково, а значит оно одинаково и по всей поверхности). Можно порассуждать похитрее на микро-уровне и рассмотреть силы, которые возникают на тройной границе раздела между водой, стенкой трубки и воздухом, заполняющим пузырь. Эти силы и не дают затекать воде между пузырем и стенкой. Такие же по своей природе силы действуют на каплю воды, лежащей на горизонтальной поверхности. Эти силы не дают капле растекаться и сохраняют ее форму. Здесь уже становится важным не только поверхностное натяжение жидкости, но и смачиваемость материала поверхности, на которой лежит капля. Если будем капать воду на разные материалы, то форма и диаметр капель будут разными, хотя поверхностное натяжение воды будет одним и тем же.
Самодедкин написал :
На больших диаметрах силы поверхностного натяжения пренебрежимо малы. Представьте себе пузырь, зависший в колодце
Я не понял, что Вы хотели этим сказать, но если бы действительно мог образоваться пузырь размером с диаметр колодца, он бы тоже не всплыл и оставался бы висеть в колодце в толще воды. И опять же по той простой причине, что вода его не может обтекать в отличие от привычных маленьких пузырей, которые всегда всплывают из-за силы Архимеда. Чтобы представить это наглядно, давайте возьмем не колодец (он слишком большого диаметра), а трубу диаметром, скажем, 10 см (на таком размере капиллярными явлениями тоже можно пренебречь), поставим ее вертикально и заполним водой. А потом поместим внутрь столба воды воздушный шарик и каким-то образом надуем его. Пока мы будем его надувать и пока между шариком и стенкой будет вода, на шарик будет действовать выталкивающая сила, но когда надуваемый шарик упрется в стенки трубы и столба воды сбоку не останется, сила Архимеда исчезнет. Шарик будет оставаться на месте. Это практически полная аналогия воздушного пузырька в трубке.
