Vad är ytkraft?

Ytkraft, mer allmänt kallad ytspänning, är den unika tryck uppåt som en vätskas yta kan utöva på ett föremål. Denna kraft är anledningen till att små insekter, som vattenstridare, verkar gå på vattnet. Det gör också sporter som surfing och vattenskidor möjliga. Ytkraft uppstår på grund av att molekylerna eller de små partiklarna som utgör en vätska tenderar att låsa sig vid varandra på ytan, vilket gör ett tunt lager som är något högre i densitet än resten av vätskan.

Ytspänningen eller ytkraften hos vatten är tillräckligt stark för att trycka upp föremål, så att de kan flyta. Detta kan observeras genom att försiktigt placera ett litet metallgem på ytan av ett glas vatten, fyllt till toppen. Eftersom gemets densitet är större än densiteten för vatten, kan det förväntas att det sjunker. Med lite omsorg i placeringen och viss kunskap om ytkraft kommer detta dock inte att ske. Om gemen tappas på ytan så att änden slår genom den osynliga barriären kommer den att sjunka, så var försiktig när du placerar gemet.

Ett antal faktorer kan minska ytkraften hos vatten, till exempel en ökning av temperaturen. När vattnets temperatur ökar minskar ytkraften. Att tillsätta tvål till vattnet kan också minska ytspänningen. Tvål bryter greppet som vattenmolekyler har på varandra, vilket gör att vattnet lättare kommer i kontakt med föremål som smutsig disk. Att tillsätta en enda droppe tvål till ett glas vatten med ett flytande gem kommer omedelbart att få föremålet att sjunka, och är ett jakande slut på det tidigare nämnda experimentet.

Anledningen till att ytspänning kan kallas ytkraft förklaras av den fysiska definitionen av ordet kraft. Inom fysiken definieras en kraft som ett tryck eller ett drag som utövas på ett föremål. När ett gem placeras på vatten drar tyngdkraften ner gemet. När vattnets ytspänning är tillräckligt stark kan vattnet dock trycka upp gemet med samma kraft som gravitationen drar ner det, vilket gör att föremålet kan flyta. Det här är ett exempel på balanserade krafter — gem varken sjunker eller skjuter av ytan, utan bara vilar där.