Fizicienii explică mișcările hipnotizante ale picăturilor de ploaie pe parbrizele mașinilor

Să te holbezi la picăturile de ploaie de pe parbrizul unei mașini este mai mult decât o modalitate de a intra în contact cu latura ta emoțională. S-ar putea, de asemenea, să înveți ceva fizică.

În timp ce o mașină se deplasează cu viteză în ploaie, unele picături de apă alunecă pe parbriz, altele alunecă în jos, iar unele par blocate pe loc. „Este foarte hipnotizant, nu-i așa?”, spune cercetătorul în mecanica fluidelor Sungyon Lee de la Universitatea din Minnesota din Minneapolis.

Lee și Alireza Hooshanginejad, un cercetător în domeniul mecanicii fluidelor de la Universitatea Cornell, au folosit ecuații matematice pentru a descrie forțele asupra picăturilor de ploaie. Această lucrare a dezvăluit mai mulți factori care determină comportamentul unei picături, relatează perechea pe 4 martie în Physical Review Fluids.

Picăturile de ploaie de pe parbrizul înclinat al unei mașini în mișcare sunt supuse simultan forțelor gravitaționale și vântului care trece cu viteză peste mașină. Direcția în care se deplasează o picătură de ploaie depinde de mărimea ei, spun Lee și Hooshanginejad.

Pentru picăturile de ploaie mai mari, gravitația câștigă, trăgând picăturile în jos. Pentru picăturile de ploaie mai mici, vântul prevalează, împingându-le în sus pe pantă. În cazul picăturilor de ploaie de dimensiuni medii, forțele se echilibrează și picăturile stau pe loc. De asemenea, cele mai mici picături de ploaie rămân pe loc, deoarece vântul nu oferă suficient avânt pentru a învinge tendința apei de a adera la sticlă.

Există și alți factori care afectează comportamentul picăturilor de ploaie. Pe măsură ce viteza mașinii și, prin urmare, viteza vântului, crește, picăturile de ploaie mai mari sunt împinse în sus pe parbriz. Diminuarea vitezei mașinii are efectul opus. Iar dacă mașina se mișcă suficient de încet, nu va fi suficient vânt pentru a convinge picăturile de ploaie să se deplaseze în sus. Între timp, parbrizele care au un unghi mai abrupt permit picăturilor de ploaie mai mici să cedeze gravitației decât parbrizele mai puțin adânci, sugerează rezultatele.

Pentru a simplifica calculele, cercetătorii au studiat o versiune idealizată a picăturilor de ploaie, bazată doar pe două dimensiuni. Acest lucru înseamnă că rezultatele nu se vor traduce perfect la picăturile de ploaie din lumea reală, spune Lee, dar poate totuși să dea un sens de ce picăturile de apă fac ceea ce fac.