Фізика краплі

Яку форму має дощова крапля? Напевно, каплеподібну, закруглену спереду і загострену ззаду. Чи так це? Коли ви будете пити чай, капніть в стакан варення. Падаюча у воду крапля варення буде моделлю дощової краплі, що падає в повітрі. Але всупереч очікуванням крапля варення буде скоріше схожа на коржик.

Ви можете ускладнити дослід: дуже добре спостерігати великі краплі води, що падають у гасі. І там краплі візьмуть ту ж форму – коржі. Форма краплі утворюється під дією двох сил, що борються на поверхні краплі: поверхневого натягу і аеродинамічного тиску. Поверхневий натяг прагне стягти краплю в кульку. Дія аеродинамічних сил більш складна. Падаюча в нерухомому повітрі крапля як би обдувається зустрічним потоком повітря. Цівка повітря, спрямована в середину краплі, тисне на краплю в лоб. Цівки повітря, оточуючі краплю з боків, звужуються. За законом Бернуллі, з боків краплі утворюється розрідження. Ззаду краплі утворюються вихори. Тут теж розрідження, але набагато більш слабке, ніж з боків. Таким чином, аеродинамічний тиск прагне розтягнути краплю в коржик.

Чому ж прийнято вважати, краплина має каплеподібну форму? Можливо, причина криється у властивостях нашої свідомості. Ми звикли пов’язувати великі швидкості з красивою, витягнутою, обтічною каплеподібною формою. Не маючи можливості розгледіти швидко краплю, що летить, ми їй подумки і надаємо саме таку форму. Можливо, капаючи з піпетки, ми помічаємо краплю тільки в момент відриву, коли вона ще пов’язана з піпеткою тонким хвостом.

А що відбувається з великою дощовою краплею? Чому градини можуть бути завбільшки з яйце, а краплі дощу не можуть? Візьміть склянку і підкиньте з неї вгору воду метра на два. Саме підкиньте, щоб вода летіла по можливості компактною масою. Ви зможете простежити в масі води окремі краплі завбільшки з куряче яйце. Почавши падати, ці краплі буквально розриваються, як ракети під час салюту. Ті ж сили, які розтягують маленьку краплю, розривають і більшу.