Изложение системы мира

Если к поверхности жидкости приложить диск, подвешенный к коромыслу очень точных весов таким образом, чтобы он поднимался вертикально с помощью очень маленьких гирек, постепенно и осторожно прибавляемых на чашу другого плеча коромысла, мы увидим, что диск поднимается понемногу над поверхностью уровня жидкости, приподнимая столб жидкости. При дальнейшем прибавлении гирь диск наконец отрывается от этого столба, который падает на поверхность жидкости. Вес, необходимый для этого отделения, может быть выведен из поднятия жидкости в капиллярной цилиндрической трубке, сделанной из материала диска. Представим себе, что этот диск — большого диаметра. Приподнятый столб жидкости принимает тогда форму тела вращения, нижнее основание которого бесконечно простирается по поверхности жидкости, а верхнее основание равно нижней поверхности диска. Теория капиллярного действия даёт дифференциальное уравнение поверхности этого столба. Эта поверхность вогнута и в силу своей вогнутости поддерживается подвешенной в равновесии, так как если через какую-нибудь точку поверхности этого столба представить себе бесконечно узкий канал, сперва горизонтальный, а затем изгибающийся вертикально вниз и продолженный до нижней поверхности уровня жидкости, ясно, что жидкость, заключённая в вертикальной ветви этого канала, будет поддерживаться всасыванием, вызванным вогнутостью поверхности столба, так же как вода, поднятая в капиллярной трубке из стекла, поддерживается в равновесии по этой же причине. Анализ показывает, что вес приподнятого столба жидкости, которому должна быть равна сумма грузов, положенных на противоположную чашку весов, чтобы удержать его, равен весу цилиндрического столба жидкости, который должен иметь: 1) высоту, равную квадратному корню из произведения среднего поднятия жидкости в цилиндрической трубке из материала диска на диаметр трубки, разделённый на косинус угла, составленного нижней частью стенок этой трубки с плоскостью, касательной к поверхности жидкости на границе сферы заметного активного действия трубки, угла, который мы назовём предельным углом; 2) основание, равное нижней поверхности диска, умноженной на косинус половины угла, который эта поверхность образует с плоскостью, касающейся поверхности столба жидкости на конце сферы заметной активности диска. Этот последний угол, сперва равный двум прямым, уменьшается по мере того, как последовательное прибавление грузов приподнимает диск, примерно так же, как он увеличивается в капиллярной трубке, которую продолжают погружать в жидкость, уже достигнувшую верхнего конца. Если нижней поверхностью диска разделить цилиндр, о котором мы говорили, получим поднятие диска над уровнем жидкости. Измерение этого поднятия позволит узнать соответствующий ему угол, образованный поверхностями диска и жидкости. В момент отрыва диска от столба жидкости этот угол делается равным предельному углу. Если жидкость смачивает диск, предельный угол равен нулю, и поверхность столба жидкости в момент своего отделения представляется горлышком блока [желобком каннелюры], самая узкая часть которого приблизительно равна 0.7 высоты столба жидкости. Г-н Гей-Люссак сделал очень точные опыты с прилипанием диска к поверхности большого числа разных жидкостей. Эти опыты при сравнении с изложенной выше теорией замечательным образом согласуются с ней и не оставляют никакого сомнения в её правильности.