La forza superficiale, più comunemente chiamata tensione superficiale, è l’unica spinta verso l’alto che la superficie di un liquido può esercitare su un oggetto. Questa forza è la ragione per cui piccoli insetti, come i falchi d’acqua, sembrano camminare sull’acqua. Rende anche possibili sport come il surf e lo sci nautico. La forza superficiale si verifica perché le molecole o le minuscole particelle che compongono un liquido tendono a bloccarsi l’una sull’altra in superficie, formando uno strato sottile di densità leggermente superiore rispetto al resto del liquido.
La tensione superficiale o la forza superficiale dell’acqua è abbastanza forte da spingere gli oggetti verso l’alto, permettendo loro di galleggiare. Questo può essere osservato posizionando con cura una piccola graffetta metallica sulla superficie di un bicchiere d’acqua, riempito fino all’orlo. Poiché la densità della graffetta è maggiore della densità dell’acqua, ci si potrebbe aspettare che affondi. Con un po’ di attenzione nel posizionamento e una certa conoscenza della forza superficiale, tuttavia, questo non accadrà. Se la graffetta viene lasciata cadere sulla superficie in modo che l’estremità penetri attraverso la barriera invisibile, affonderà, quindi fai attenzione quando posizioni la graffetta.
Un certo numero di fattori può diminuire la forza superficiale dell’acqua, come un aumento della temperatura. All’aumentare della temperatura dell’acqua, la forza superficiale diminuisce. L’aggiunta di sapone all’acqua può anche ridurre la tensione superficiale. Il sapone rompe la presa che le molecole d’acqua hanno l’una sull’altra, consentendo all’acqua di entrare più facilmente in contatto con oggetti come i piatti sporchi. L’aggiunta di una singola goccia di sapone a un bicchiere d’acqua con una graffetta galleggiante farà immediatamente affondare l’oggetto ed è una conclusione positiva per l’esperimento menzionato in precedenza.
Il motivo per cui la tensione superficiale può essere chiamata forza superficiale è spiegato dalla definizione fisica della parola forza. In fisica, una forza è definita come una spinta o una trazione esercitata su un oggetto. Quando una graffetta viene posizionata sull’acqua, la gravità tira la graffetta verso il basso. Quando la tensione superficiale dell’acqua è abbastanza forte, tuttavia, l’acqua può spingere la graffetta verso l’alto con la stessa quantità di forza con cui la gravità la spinge verso il basso, permettendo all’oggetto di galleggiare. Questo è un esempio di forze bilanciate: la graffetta non affonda né schizza fuori dalla superficie, ma semplicemente rimane lì.