Kwa nini matone ya fomu ya maji na wanaweza kuwa na maumbo gani?

Hakika umewahi kuitazama mvua, ukishangaa na kushangazwa na jinsi matone ya mvua yanavyonyesha juu yake. Matone ambayo kila wakati yanafanana na maumbo ya mviringo au ya mviringo na ambayo, kwa kibinafsi, unawaona wakianguka kana kwamba ni sindano. Je! Ni maajabu gani yaliyo nyuma ya malezi ya matone ya maji? Ni nini kimejificha chini ya uso wa matone madogo ya maji na kwa nini matone ya maji huunda?

Ikiwa unataka kufafanua mafumbo haya yote na mashaka, endelea kusoma 🙂

Tone la maji

Maji ni kitu cha kawaida zaidi ambacho kipo juu ya uso wa dunia. Shukrani kwa maji, maisha kama tunavyojua yanaweza kuendeleza. Ikiwa sio kwake, hakungekuwa na mito, maziwa, bahari au bahari. Isitoshe, hatungeweza kuishi kwa kuwa tumeundwa na 70% ya maji.

Maji yanaweza kupatikana katika majimbo yote matatu: imara (kama barafu), kioevu (maji), na gesi (mvuke wa maji). Mabadiliko yake ya hali yanategemea kabisa joto na shinikizo. Wakati joto linatumiwa kwenye barafu, nguvu zake huongeza mitetemo ya molekuli za maji ndani yake na huanza kuyeyuka. Joto hili likiendelea, chembe zitatengana sana hivi kwamba zitageuka kuwa gesi. Mvuke wa maji ni matone kidogo tu ya maji. Lakini ...

Kwa nini matone ya maji hutengenezwa?

Tunapoonyesha molekuli zinazounda maji, tunaifanya sura ya duara sawa na mipira ambayo imeshikiliwa pamoja kwa kutetemeka na kuzunguka. Ikiwa hii ndivyo ilivyokuwa, kwa nini wakati maji yaliyomwagika hayaenei kwa unene wa molekuli moja? Hii hutokea kwa sababu ya kile kinachoitwa mvutano wa uso. Shukrani kwa mvutano wa uso uliopo kati ya molekuli, tunaweza kutengeneza sindano kuelea juu ya glasi au wadudu wa kutengeneza viatu wanaweza kutembea kupitia maji.

Ili kuelewa hili, unahitaji kujua kinachoendelea ndani ya kioevu. Maji yanaundwa na molekuli na hizi, kwa upande wake, ni atomi. Kila chembe ina mashtaka mazuri (protoni) na mashtaka hasi (elektroni) na zina aina moja au nyingine, kulingana na aina ya molekuli wanayounda. Wakati mwingine ganda la elektroni huvutiwa zaidi kwa kila mmoja na wakati mwingine protoni na elektroni. Kwa hivyo, tunajua kuwa kuna nguvu za kuvutia na kuchukiza.

Tunapoangalia molekuli ndani ya kioevu, tunaweza kuona jinsi inavyozungukwa kabisa na molekuli zaidi na ambapo nguvu zote za kati ya molekuli zilizopo zinaghairiana. Ikiwa mmoja angepiga risasi kushoto, mwingine angepiga risasi kwa kulia kwa ukali huo huo, kwa hivyo wanaghairiana. Hii inafanya molekuli kuwa nayo nishati kidogo na ni thabiti zaidi. Jimbo ambalo linagharimu nguvu ndogo kutunza linatafutwa kila wakati, ni nini moto hupungua, ni nini iko juu sana, nk.

Jambo hilo ni ngumu wakati wa kuchunguza molekuli zilizo kwenye safu ya juu ya maji. Molekuli hizi hazijazungukwa kabisa na molekuli zingine. Wanapokea tu nguvu kutoka upande mmoja, lakini sio kutoka kwa upande mwingine. Ili kurekebisha shida hii, molekuli hujiweka upya wakijaribu kupata umbo ili kupunguza eneo ambalo wanachukua. Kwa ujazo sawa, mwili wa kijiometri na eneo ndogo kabisa ni uwanja.

Kwa sababu hizi zote, matone ya maji hutengenezwa wakati maji hutiwa katika umbo la duara au duara. Hii pia ndio sababu kwa nini vitu vyenye uzito kidogo na mnene kuliko maji (kama vile wadudu wa cobbler) vinaweza kuelea, kwani uso wa maji huwa sio kuvunja kuruhusu mwili wa kigeni kuingia.

Mvutano wa uso katika maji ni mkubwa kuliko vimiminika vingine kwani jiometri ya molekuli zake ni angular na husababisha nguvu zaidi kuwapo.

Kwa nini matone ya mvua hutengenezwa kama chozi la machozi?

Baada ya kuelezea sababu ya matone ya maji kutengenezwa, ni wakati wa kuelezea kwa nini matone haya huchukua sura ya chozi wakati huanguka kutoka angani wakati wa mvua.

Kawaida tone la maji lenye umbo la chozi linaonyeshwa. Walakini, isipokuwa matone haya yaanguke kwenye dirisha, haina sura sawa. Matone ya mvua madogo yana eneo la chini ya milimita moja na lina umbo la duara. Kubwa zaidi huchukua sura ya buns za hamburger wakati zinafikia viwango vya radius zaidi ya 4,5 mm. Wakati hii inatokea, matone hupotosha kwenye parachuti na bomba la maji kuzunguka msingi na kusambaa kwenye matone madogo.

Mabadiliko haya katika sura ya matone ya maji yanatokana na matokeo ya mvutano wa vikosi viwili vinavyofanya kazi wakati huo huo. Ya kwanza ni mvutano wa uso kabla ya kuonekana na ya pili ni shinikizo la hewa, safu ya kushinikiza msingi wa tone kwenda juu inapoanguka. Wakati tone la maji ni dogo, mvutano wa uso huwa na nguvu kubwa kuliko ile ya shinikizo la hewa, ili tone linachukua sura ya nyanja. Kadiri ukubwa wa tone la maji unavyoongezeka, kasi ambayo inadondoka huongezeka, kwa njia ambayo ndivyo nguvu ambayo shinikizo la hewa hufanya juu ya kushuka kwa maji. Hii inasababisha tone kuwa laini zaidi na fomu ya unyogovu ndani yake.

Wakati eneo la tone linazidi 4 mm, unyogovu katikati ya tone huongezeka kwa njia ambayo inaunda begi na pete ya maji juu na kutoka kwa tone hili kubwa kadhaa ndogo huundwa.

Ukiwa na habari hii unaweza kujifunza zaidi kidogo juu ya matone ya maji na kwanini wana sura hiyo wakati wako katika sehemu tofauti. Sasa unaweza kutazama kupitia dirisha na maarifa zaidi juu ya kitu ambacho kinatupa uhai.