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雨滴是什么形状的? 第1页

  

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雨滴在下落的过程中,受到三个力的影响:内部分子间作用力、重力和空气阻力。雨滴内部分子间的作用力使水滴倾向于形成球状;重力使雨滴整体加速下落,而对外形没有影响;空气阻力比较复杂,我们重点分析一下。

半定量地看,空气阻力与雨滴下落的速度方向相反,在无风情况下也就是竖直向上;当雨滴速度较小时阻力与速度成正比,F=-k₁v;当速度较大以致后方出现漩涡时,阻力与速度的平方近似成正比,F=-k₂v² ,k₁与k₂都是比例系数。不论哪种情况,空气阻力对雨滴形状的作用是相似的。雨滴会形成迎风面(也就是下面)圆钝、背风面(也就是上面)尖细的形状。这种形状可以使雨滴受到的空气阻力最小,这也就是我们常见的雨滴 的形状。在造船业中,也常把船艏建造成类似的圆钝状以减小空气阻力。

另外,艺术设计中的水滴形象,更接近于水滴从附着物上即将滴落而未落时刻的形状,这时由于附着物对水滴表面水分子的吸引,水滴尖细的尾部被明显地拉长了。




  

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