1樓:張飛
上面的回答都是近似解,在小傾角條件下,近似成立。很明顯提問裡面的肥皂膜一般不滿足小傾角條件,因此上面回答都是有問題的。
只考慮表面張力,液膜形狀滿足Young-Laplace方程。在不考慮重力情況下,如果液膜兩側壓力相等,液膜形狀是就是極小曲面;如果壓力不相等,那就是常曲率曲面。
2樓:
我水平有限,簡單說一下軸對稱的特殊情況下的結果。
假設肥皂膜掛在乙個水平圓環上,重物為球狀。這個體系穩定後應該是軸對稱的。這時考慮讓肥皂膜的表面能最低。
表面能的計算可以取環帶計算然後積分。注意到每個小環帶的表面能正比於其半徑。這可以聯想到懸鏈線中微元的重力勢能正比於高度。
因此兩個問題的方程有著相同的形式,解也應該有著相同的形式,即懸鏈線。
故在重物為球體的特殊情況下,肥皂膜應呈旋轉懸鏈線狀。
3樓:
這個其實是彈性力學課程中乙個相對來說比較平常的知識點。薄膜只受表面張力作用,且考慮其相對柔軟,就不考慮彎矩、扭矩、剪力這些作用了,這樣一來膜只承受均勻的張力。這個方程的匯出我們假設薄膜均勻長在水平邊界上,然後研究垂度 滿足的方程。
假設薄膜內每單位長度張力為 ,我們考慮膜內乙個矩形微元 ,張力在 方向投影為:
薄膜 方向受總壓力若為 ,根據 可得:
代入邊界條件即可得到方程的解。