Стальна кулька падає в широкий посудині, наповнені й трансформаторним маслом, яке має густина 900кг/м^3 та динамічну в'язкість 0,8 па•с. Вважаючи, що закон Системи має місце при Re≤0,5, знайти значення діаметра кульки.

Пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.
Поверхностное натяжение имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). Энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. Силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости[1].

Масса стального шара:

     m₁ = ρ₁V₁,  где ρ₁ = 7800 кг/м³ - плотность стали

                              V₁ - объем стали, пошедший на изготовление шара

Масса пробкового шара:

     m₂ = ρ₂V₂,  где ρ₁ = 240 кг/м³ - плотность пробки

                               V₁ - объем пробки, пошедший на изготовление шара

Так как, по условию, m₁ = m₂, то:

             ρ₁V₁ = ρ₂V₂   =>   V₂/V₁ = ρ₁/ρ₂ = 7800 : 240 = 32,5

Таким образом, учитывая, что размеры шаров одинаковые, можно утверждать, что объем стали в стальном шаре, по отношению к объему пробки в пробковом, меньше в 32,5 раза.

Оставшийся объем в стальном шаре, очевидно, занимает воздух.

Можно оценить размеры полости в стальном шаре.

Так как сталь занимает 1 часть объема шара (V₂), а весь шар составляют 32,5 части, то на полость внутри шара приходится:

            Vₙ = 32,5V₂ - V₂ = 31,5V₂  

В процентном отношении:

             Vₙ = 100 : 32,5 · 31,5 ≈ 97% - занимает полость

              V₂ = V - Vₙ = 100 - 97 = 3% - занимает сталь