¿Por qué las gotas líquidas tienen forma esférica?

La forma esférica de la gota de lluvia se debe a la fuerza de tensión superficial.

La tensión superficial es la tendencia elástica de una superficie fluida que hace que adquiera la menor superficie posible. La tensión superficial permite que los insectos (p. Ej., Zancudas), generalmente más densos que el agua, floten y pasen sobre una superficie de agua.

En las interfaces líquido-aire, la tensión superficial resulta de la mayor atracción de las moléculas líquidas entre sí (debido a la cohesión) que a las moléculas en el aire (debido a la adhesión). El efecto neto es una fuerza interna en su superficie que hace que el líquido se comporte como si su superficie estuviera cubierta con una membrana elástica estirada. Por lo tanto, la superficie queda bajo tensión debido a las fuerzas desequilibradas, que probablemente es de donde proviene el término “tensión superficial”.

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Alto en el

atmósfera

, el agua se acumula en el polvo y las partículas de humo en las nubes. Las gotas de lluvia comienzan a formarse en una estructura más o menos esférica debido a la tensión superficial del agua. Esta tensión superficial es la “piel” de un cuerpo de agua que hace que las moléculas se unan. La causa son los débiles enlaces de hidrógeno que se producen entre las moléculas de agua. En gotas de lluvia más pequeñas, la tensión superficial es más fuerte que en gotas más grandes. La razón es el flujo de aire alrededor de la gota.

A medida que cae la gota de lluvia, pierde esa forma redondeada. La gota de lluvia se parece más a la mitad superior de un bollo de hamburguesa. Aplanados en la parte inferior y con una parte superior de cúpula curva, las gotas de lluvia son todo menos la clásica forma de lágrima. La razón se debe a que su velocidad cae por la atmósfera.

El flujo de aire en el fondo de la gota de agua es mayor que el flujo de aire en la parte superior. En la parte superior, las pequeñas alteraciones en la circulación de aire crean menos presión de aire. La tensión superficial en la parte superior permite que la gota de agua permanezca más esférica mientras que la parte inferior se aplana más.

Incluso cuando cae una gota de lluvia, a menudo colisionará con otras gotas de lluvia y aumentará de tamaño. Una vez que el tamaño de una gota de lluvia sea demasiado grande, eventualmente se romperá en la atmósfera y volverá a caer en gotas más pequeñas. Esta vez, la tensión superficial pierde y la gran gota de lluvia deja de existir. En cambio, se separa cuando crece alrededor de 4 milímetros o más.

La formula cientifica

La pendiente de βe ff es tal que la misma relación entre Kdp / Nw y Do se conserva en promedio. Gorgucci y col. (2001a, b) desarrollaron algoritmos para recuperar la tasa de lluvia (R) así como Do, Nw ym usando βe ff en combinación con el par de medición (Zh, Zdr).

Formas de caída de equilibrio para diámetros de caída de 1-6 mm.

Por lo tanto, Zdr es una medida directa del diámetro medio ponderado por masa. La relación funcional entre Zdr y Do se desarrolla a partir de la relación microfísica subyacente entre la relación del eje medio de las gotas de lluvia y su tamaño. Esta relación de tamaño de forma se puede perturbar potencialmente en presencia de oscilaciones de gotas de lluvia. Grogucci y col. (2002) desarrollaron una técnica que observa la autoconsistencia entre Zh, Zdr y Kdp de fase diferencial específica, para tener en cuenta la perturbación en la oscilación, al recuperar Do de la polarización dual

Radar

mediciones.

Una vez que se recupera Do, se pueden recuperar los otros parámetros del DSD, como el No de la forma normalizada de una distribución Gamma (Gorgucci et al., 2002). Las estadísticas del parámetro Do, Nw son importantes en el desarrollo de algoritmos.

Autor:

NASA

Fuente: La forma de una gota de lluvia

Espero que esto te ayude 🙂

Solo una cuestión de energía y tensión superficial, que es la tendencia elástica de una superficie fluida que hace que adquiera la menor superficie posible. De wikipedia: la tensión superficial es responsable de la forma de las gotas de líquido. Aunque se deforman fácilmente, el desequilibrio en las fuerzas cohesivas de la capa superficial tiende a hacer que las gotas de agua adquieran una forma esférica. En ausencia de otras fuerzas, incluida la gravedad, las gotas de prácticamente todos los líquidos serían aproximadamente esféricas. La forma esférica minimiza la “tensión de pared” necesaria de la capa superficial de acuerdo con la ley de Laplace.