Почему броуновское движение не наблюдается для крупных частиц?

Броуновское движение не исчезает полностью для крупных частиц, но становится настолько слабым, что его практически невозможно заметить.

Причина в том, что броуновское движение возникает из-за хаотических ударов молекул жидкости или газа по частице. У маленькой частицы число ударов с разных сторон в каждый момент времени не совсем одинаково: то с одной стороны молекулы толкнут сильнее, то с другой. Поэтому частица заметно дергается в разные стороны.

А у крупной частицы ситуация другая. На нее одновременно со всех сторон ударяет огромное количество молекул. Эти удары по-прежнему хаотичны, но из-за их огромного числа они почти полностью уравновешивают друг друга. Случайный «перевес» ударов с одной стороны по сравнению с другой становится очень малым относительно всей массы частицы.

Кроме того, крупная частица имеет большую массу и большую инерцию. Даже если молекулы с одной стороны на мгновение толкнули ее чуть сильнее, этого толчка недостаточно, чтобы заметно изменить ее движение. Маленькую пылинку или частицу сажи молекулярные удары могут легко сдвинуть, а крупную песчинку или каплю — почти нет.

Есть и количественная зависимость: коэффициент диффузии частицы в жидкости примерно равен

где $D$ — интенсивность броуновского движения, $k$ — постоянная Больцмана, $T$ — температура, $\eta$ — вязкость среды, $r$ — радиус частицы.

Из формулы видно: чем больше радиус частицы, тем меньше ее броуновское движение. Увеличили частицу — уменьшилась скорость ее хаотического перемещения.

Еще одна причина — для крупных частиц становятся заметнее другие силы: тяжесть, трение, потоки жидкости, оседание. Например, крупная частица в воде скорее будет медленно тонуть или двигаться из-за течения, чем заметно «дрожать» от молекулярных ударов. Броуновское движение на фоне этих эффектов просто теряется.

Поэтому для крупных частиц броуновское движение не наблюдается не потому, что молекулы перестают их ударять, а потому что суммарные случайные толчки слишком малы по сравнению с массой, размером, инерцией частицы и действием других сил. Оно есть, но его амплитуда становится практически незаметной.