Казалось бы, что может быть проще капли? А оказывается, этот физический объект имеет массу секретов.

Какая форма у капли?

Очень часто падающие капли изображают следующим образом:

Это изображение не верно. На самом деле, во время падения, капля пребывает в состоянии невесомости, и силы поверхностного натяжения придают ей сферическую форму. Не стоит забывать, что вода имеет достаточный коэффициент поверхностного натяжения:

σ= 72,86·10^-3 Н/м

 Представление, будто бы капля имеет вытянутый заостренный кончик связано с тем, что человек способен различать ее очертания только в процессе ее образования. Падает же капля быстро, и человек не в состоянии определить ее форму:

Однако, кроме сил поверхностного натяжения, могут действовать и другие силы, которые тоже повлияют на форму капли. Вот что об этом написано в Википедии:

Форма капли определяется совокупным действием поверхностного натяжения и других внешних сил (в первую очередь силы тяжести, а при высоких скоростях — аэродинамическими силами). Микроскопические капли, для которых сила тяжести не играет определяющей роли, имеют форму шара — тела с минимальной для данного объёма поверхностью. Крупные капли в земных условиях имеют шарообразную форму только при равенстве плотностей жидкости капли и окружающей её среды.
Падающие дождевые капли под действием силы тяжести, давления встречного потока воздуха и поверхностного натяжения принимают вытянутую форму. На несмачиваемых поверхностях капли приобретают форму приплюснутого шара.

Не стоит забывать, что в капле могут происходить колебания, в результате которых по ее поверхности будут распространятся волны. Подробнее об этом и не только предлагаю посмотреть ролик снятый в МКС, в условиях полной невесомости астронавт Дон Петтит экспериментирует с каплей (водяным пузырем) 130 мм в диаметре!:

Задание

1. Почему в состоянии невесомости и при отсутствии внешних раздражителей капля становится шарообразной?
2. Почему микроскопической капельке (рисунок выше, капля слева на красном фоне) удалось сохранить свою шарообразную форму, в то время, как обычная капля на листике справа, приплюснулась?
3. Какую форму имеет капля падающая из крана?
4. Какая форма у капли дождя?
5. Определите давление, создаваемое внутри водяного пузыря из ролика с МКС силами поверхностного натяжения.
6. Творческое. На фотографии капля повисшая на кране. Она сфотографирована  в мгновение до своего падения. Определите массу этой капли.

Ответы и подсказки: Красивые яркие фотографии падающих капель: