Suntem obișnuiți cu ideea că picatura are forma unei sfere. De fapt, aproape niciodată nu este o minge, deși această formă oferă cel mai mic volum.
O picătură care se sprijină pe o suprafață orizontală este aplatizată.
O cădere în aer are o formă complexă. Și doar o picătură într-o stare de greutate are o formă complet sferică.
Creați condiții care sunt aproape de starea de greutate, dacă compensați gravitatea prin împingerea forței.
Din experiența mea, am folosit ulei vegetal obișnuit și apă. Deoarece densitatea uleiului este puțin mai mică decât densitatea apei, efectul gravitației slăbește și este posibil să se observe diferite etape ale formării picăturii și separării acesteia.
La momentul formării picăturilor devine o formă alungită, adică. K. În ciuda forțelor de tensiune de suprafață, care tind să imprime, în picături, o suprafață sferică, gravitația tinde să poziționeze centrul de masă scade cât mai scăzut posibil. Forma întinsă este rezultatul acestor eforturi.
Pe măsură ce picătura crește, mărimea sa este colectată în partea de jos și o picătură apare pe picătură.
Forța tensiunii de suprafață este îndreptată în direcția opusă forței gravitației. Și într-un moment în care forța de gravitație este cel puțin puțin mai mare decât forța de tensiune superficială, picura se rupe. Gâtul se îngustează în acest moment și picătura se stinge.
În același timp, o picătură mică vine de pe gât, care cade după cea mare.
Observând procesul de formare a picăturilor, am observat că picăturile mici sunt sub formă de bile, iar cele mari sunt întinse de-a lungul axei orizontale.
Pentru a explica acest fenomen, să încercăm să determinăm raza căderii, la care aceasta nu mai este sferică.
Cu mișcarea uniformă a picăturii, forța gravitației trebuie să fie echilibrată de forțele de tensiune superficială.
Și pentru aceasta, trebuie îndeplinite următoarele condiții:
ρgh = σ (/ R (1), unde ρgh este presiunea hidrostatică a lichidului.
Aici h = 2R; σ (/ R este presiunea Laplace din interiorul picăturii.
Aici trebuie luat în considerare faptul că σ (= 2σ (coeficientul de tensiune de suprafață).
Respingem ecuația (1) cu aceste valori în minte și exprimăm raza de limitare a picăturii 2Rgρ = 2R²g ρ = 2σ R =
Înlocuiți valorile numerice din această formulă:
(= 7,4 * 10n / m (= 1000 g = 10
R = 2,7 * 10 m = 2,7 mm
Aceasta înseamnă că picăturile de apă vor avea o formă sferică dacă raza lor nu depășește 3 mm. Pe o suprafață non-umectabilă, picătura reține o formă sferică datorită forțelor de tensionare de suprafață. Dar dacă presiunea hidrostatică devine mai mare decât presiunea Laplacianului, căderea se răspândește și se sparge în cele mai mici.
Un calcul similar poate fi făcut pentru alte lichide. De exemplu, pentru kerosen și mercur, raza de limitare a picăturii sferice (2 mm, pentru alcool - 1,7 mm.
Acum este clar de ce picăturile nu sunt prea mari.