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每日一問107:水滴為什麼上面尖下面圓,而不是球形或者别的形狀?

作者:中科院實體所

也許很多人對水滴的印象是上面尖頭下面的圓眼淚,這或多或少和海報、節水标志常用的眼淚來表示水滴。事實上,液滴的形狀并非如此。

太空中沒有重力效應,水滴是近乎完美的球。這是因為液滴的表面張力,在這種張力下,液滴的表面積往往很小(表面積越小,能量越低)。在相同的體積下,球形表面積很小,是以液滴是球形的。

在現實生活中,重力等效應會導緻水滴偏離球體。以水龍頭為例,當水滴搖搖欲墜時,頂部仍與水龍頭有小面積接觸(尖端上方),底端下垂,重力和水龍頭的粘附力拉動水滴生長橢圓球,更接近淚水。完全下落後,液滴迅速變成扁平的橢圓形球并向下移動,然後變成球,長橢圓形球,球,扁平橢圓形球,使循環變形,如圖所示。

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至于雨滴,文獻表明,直徑小于1mm的雨滴是球形的,在1-3mm的雨滴是球形的,在3-5mm的雨滴底部是平坦的,如圖所示(直徑是指與雨滴大小相同的球的直徑)。雨滴的重力與直徑的第三平方成正比,表面張力與直徑成正比。當雨滴較小時,重力遠小于表面張力,可以忽略重力,在表面張力作用下将雨滴變成球形;

引用:

蔡一坤.穿透現象與液滴形狀的關系(力學學報, 1996 (04): 106-109.

舒曉健, 高泰龍, 劉錫川, 胡帥, 蔣世揚.基于降水微實體特征的雨滴形狀觀測與分析( 氣象學報, 2017, 43 (01): 91-100.

答:七分之一

編輯:yr Lewis

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