¿Por qué el agua se divide en gotas después de caer por una pequeña distancia como una corriente desde un grifo?

Esa es una pregunta interesante que es de importancia comercial teniendo en cuenta todas las aplicaciones de pulverización de agua que necesitan entregar un cierto volumen de líquido a una cierta distancia con un rango de tamaño de gota específico. Esencialmente, el chorro de líquido está sujeto a múltiples fuerzas en las superficies entre el agua y el aire.

Estos incluyen: fuerzas de corte debido a la diferencia de velocidad entre el aire y el agua, el arrastre de aire al chorro, las fuerzas de tensión superficial que dependen de la curvatura de la superficie local y el área de la superficie, las fuerzas viscosas dentro del volumen de agua, el aumento de las fuerzas de inercia debido a la aumento de la velocidad del agua con la gravedad, fuerzas centrífugas debidas a la rotación y asimetría sobre la línea central del chorro y la turbulencia producida tanto en el aire como en el agua.

A lo largo del eje del chorro, el equilibrio de fuerzas cambia de modo que queda dominado por la competencia entre las fuerzas de inercia y la tensión superficial, que está interactuando con todas las demás fuerzas, que las alimentan o sangran. Como resultado, la superficie del líquido se desestabiliza y el chorro comienza a romperse. Primero se divide en longitudes más pequeñas, llamadas ligamentos, que luego se dividen en gotas más grandes y luego en gotas más pequeñas. Este proceso depende de la velocidad inicial y el diámetro del chorro; y se caracteriza por el número de Weber.

Puede encontrar una explicación más detallada y algunas fotos en: http://www.spray.com/literature_…

Solo el flujo turbulento hace eso, cuando las fuerzas inerciales / centrífugas y las fuerzas de fricción (entre capas y contra el aire) ganan su lucha contra la cohesión.

El flujo de un haz de agua es normalmente laminar al principio, pero el arrastre contra el aire retrasa las capas externas respecto a las internas y la dirección del flujo de las moléculas internas tiende a desviarse arrastrada por las moléculas externas más lentas, esta velocidad centrífuga alcanza un punto donde la cohesión del agua ya no puede mantener las moléculas. togheter

Se debe a un fenómeno conocido como inestabilidad del chorro capilar. Un chorro de fluido cilíndrico, ya sea estacionario o en movimiento (como en el caso del agua que gotea de un grifo) es propenso a perturbaciones infinitesimales, que luego crecen y rompen el chorro.