Почему для разделения листов бумаги, смоченных водой, требуется значительно большее усилие, чем при перелистывании сухих страниц книги? (Задание из задачника по физике)

Я покопался в интернете и нашёл ответ:

Молекулы соседних сухих листов разделены прослойкой воздуха (поверхность шероховатая) и практически не взаимодействуют. Если между листами находится вода, то молекулы вещества листов притягиваются к молекулам воды, а молекулы воды притягиваются друг к другу. Так осуществляется взаимодействие (притяжение) между мокрыми листами, которое значительно больше, чем между сухими.

Соответственно у меня возник вопрос: а почему люди смачивают слюной пальцы, прежде чем перелистнуть страницы, якобы эффективней?

Противоречия здесь нет: в двух случаях вода действует одинаково — усиливает сцепление поверхностей, — но сцепляются разные предметы.

Когда человек смачивает палец, он хочет не разделить две страницы водой, а сильнее «приклеить» палец к верхней странице. Сухая кожа, особенно если она гладкая или пересушенная, может легко проскальзывать по бумаге. Тонкая плёнка влаги заполняет микроскопические неровности кожи и бумаги, увеличивает реальную площадь контакта и образует множество маленьких капиллярных перемычек. Из-за поверхностного натяжения воды палец лучше удерживает лист, поэтому его легче сдвинуть относительно остальных страниц.

При этом смачивается лишь небольшая область страницы возле края. Усилие сцепления пальца с верхним листом становится больше, а между самими страницами вода почти не попадает. Поэтому верхняя страница увлекается пальцем и отделяется от стопки.

Если же вода проникла между двумя листами на значительной площади, ситуация становится противоположной с практической точки зрения: теперь вода сцепляет уже листы друг с другом. Здесь действуют сразу несколько эффектов.

Во-первых, вода заполняет воздушные промежутки между неровностями бумаги, благодаря чему листы соприкасаются через жидкость на гораздо большей площади.

Во-вторых, на краях тонкой водяной прослойки образуются искривлённые поверхности жидкости — мениски. Из-за поверхностного натяжения давление внутри такой прослойки может быть ниже атмосферного, поэтому наружное давление дополнительно прижимает листы друг к другу. Это часто называют капиллярным сцеплением.

В-третьих, при попытке быстро раздвинуть мокрые листы воду нужно либо растянуть в тонкие плёнки, либо заставить втекать в увеличивающийся зазор. Из-за вязкости воды это тоже требует дополнительного усилия. Особенно трудно не сдвигать листы вдоль поверхности, а отрывать их сразу по всей площади.

Кроме того, бумага впитывает воду, размягчается и лучше повторяет микронеровности соседнего листа. Реальная площадь близкого контакта ещё больше возрастает.

Поэтому важен масштаб:

• капля влаги на пальце усиливает сцепление пальца только с одной страницей и помогает её сдвинуть;

• вода между двумя листами на большой площади усиливает сцепление самих листов и мешает их разделить.

Можно провести аналогию с присоской. Маленькая «липкая» область на пальце помогает захватить нужный предмет, но если подобное сцепление возникнет по всей поверхности между двумя предметами, разъединить их будет трудно.

Стоит также уточнить, что объяснение только через «притяжение молекул бумаги к молекулам воды» неполно. Межмолекулярное притяжение действительно необходимо: благодаря ему вода смачивает бумагу и кожу. Однако заметное усилие при разделении мокрых листов возникает главным образом из-за совокупности капиллярного давления, поверхностного натяжения, увеличения площади контакта и вязкости воды.