Tentunya Anda pernah menatap hujan, bingung dan takjub dengan cara tetesan air hujan yang jatuh di atasnya. Tetesan air yang selalu menyerupai bentuk lingkaran atau oval dan itu, secara langsung, Anda melihatnya jatuh seolah-olah seperti jarum. Misteri apa yang ada di balik terbentuknya tetesan air? Apa yang tersembunyi di bawah permukaan tetesan air kecil dan mengapa tetesan air terbentuk?
Jika Anda ingin menguraikan semua teka-teki dan keraguan ini, teruslah membaca 🙂
Setetes air
Air adalah elemen paling umum yang ada di permukaan bumi. Berkat air, kehidupan yang kita kenal bisa berkembang. Jika bukan karena dia, tidak akan ada sungai, danau, laut atau samudra. Terlebih lagi, kami tidak bisa hidup karena kita terdiri dari 70% air.
Air dapat ditemukan di ketiga keadaan: padat (dalam bentuk es), cair (air), dan gas (uap air). Perubahan keadaannya bergantung sepenuhnya pada suhu dan tekanan. Ketika panas diterapkan pada es, energinya meningkatkan getaran molekul air di dalamnya dan es mulai mencair. Jika panas ini berlanjut, partikel-partikel itu akan terpisah begitu banyak sehingga berubah menjadi gas. Uap air mereka hanyalah tetesan kecil air. Pero ...
Mengapa tetesan air terbentuk?
Saat kami menunjukkan molekul penyusun air, kami membuatnya menjadi bentuk melingkar yang mirip dengan bola yang disatukan dengan cara bergetar dan berputar. Jika demikian, mengapa bila air yang tumpah tidak menyebar hingga setebal satu molekul? Ini terjadi karena apa yang disebut tegangan permukaan. Berkat tegangan permukaan yang ada di antara molekul, kita bisa membuat jarum melayang di atas gelas atau serangga pembuat sepatu bisa berjalan di air.
Untuk memahami ini, Anda perlu mengetahui apa yang terjadi di dalam cairan. Air terdiri dari molekul dan ini, pada gilirannya, adalah atom. Setiap atom memiliki muatan positif (proton) dan muatan negatif (elektron) dan mereka memiliki satu atau bentuk lainnya, tergantung pada jenis molekul yang mereka bentuk. Kadang-kadang kulit elektron lebih menarik satu sama lain dan kali lain proton dan elektron. Oleh karena itu, kita tahu bahwa ada gaya tarik dan tolakan.
Ketika kita mengamati sebuah molekul di dalam cairan, kita dapat melihat bagaimana ia sepenuhnya dikelilingi oleh lebih banyak molekul dan semua gaya antarmolekul yang ada saling meniadakan. Jika yang satu menembak ke kiri, yang lain akan menembak ke kanan dengan intensitas yang sama, jadi mereka saling meniadakan. Ini membuat molekul memiliki lebih sedikit energi dan lebih stabil. Selalu mencari keadaan yang biaya energi paling sedikit untuk dipertahankan, apa yang panas mendingin, apa yang jatuh sangat tinggi, dll.
Masalahnya rumit ketika mengamati molekul yang berada di lapisan superfisial air. Molekul-molekul ini tidak sepenuhnya dikelilingi oleh molekul lain. Mereka hanya menerima kekuatan dari satu sisi, tetapi tidak dari sisi lain. Untuk mengatasi masalah ini, molekul-molekul memposisikan diri sendiri untuk mencoba menemukan bentuk untuk meminimalkan luas permukaan yang ditempati. Untuk volume yang sama, benda geometris dengan luas permukaan terkecil adalah bola.
Karena semua alasan ini, tetesan air terbentuk saat air dituangkan ke dalam bentuk lingkaran atau bola. Ini juga alasan mengapa benda-benda yang memiliki massa kecil dan lebih padat daripada air (seperti serangga tukang sepatu) dapat mengapung, karena permukaan air cenderung mengapung. tidak pecah untuk membiarkan benda asing masuk.
Tegangan permukaan air lebih tinggi daripada di cairan lain karena geometri molekulnya bersudut dan menyebabkan lebih banyak gaya.
Mengapa tetesan hujan berbentuk seperti tetesan air mata?
Setelah menjelaskan penyebab terbentuknya tetesan air, sekarang saatnya menjelaskan mengapa tetesan tersebut berbentuk air mata ketika jatuh dari langit saat hujan.
Biasanya digambarkan setetes air berbentuk tetesan air mata. Namun, kecuali tetesan ini jatuh ke jendela, bentuknya tidak sama. Ada tetesan hujan kecil radius kurang dari satu milimeter dan berbentuk bola. Yang terbesar mengambil bentuk roti hamburger saat mencapai nilai radius lebih dari 4,5 mm. Ketika ini terjadi, tetesan berubah menjadi parasut dengan tabung air di sekitar pangkalan dan menyebar menjadi tetesan yang lebih kecil.
Perubahan bentuk tetesan air ini disebabkan oleh tegangan dua gaya yang bekerja secara bersamaan. Yang pertama adalah tegangan permukaan yang terlihat sebelumnya dan yang kedua adalah tekanan udara, lapiskan untuk mendorong dasar tetesan ke atas saat jatuh. Ketika tetesan air lebih kecil, tegangan permukaan memberikan gaya yang lebih besar daripada tekanan udara, sehingga tetesan tersebut berbentuk bola. Dengan bertambahnya ukuran tetesan air, kecepatan jatuh air meningkat, sedemikian rupa sehingga begitu pula gaya yang bekerja pada tekanan udara pada tetesan air. Hal ini menyebabkan penurunan menjadi lebih rata dan depresi terbentuk di dalamnya.
Ketika jari-jari tetesan melebihi 4 mm, penurunan di tengah tetesan meningkat sedemikian rupa sehingga terbentuk tas dengan cincin air di atasnya dan dari tetesan besar ini beberapa yang kecil terbentuk.
Dengan informasi ini, Anda akan dapat mempelajari lebih banyak tentang tetesan air dan mengapa bentuknya seperti itu ketika berada di tempat yang berbeda. Sekarang Anda dapat melihat melalui jendela dengan pengetahuan yang lebih besar tentang elemen yang memberi kita kehidupan.