高速摄像机拍到的水滴形状是球形的，但是为什么各类影视文化作品中的水滴形状都是流线型？
这个问题很有意思，它触及到了我们对自然现象的观察、科学理解以及艺术表现之间的微妙差异。
首先，你说的没错，我们用高速摄像机捕捉到的自由落下的水滴，在绝大多数情况下，尤其是从一定高度落下，并且没有受到其他外力干扰时，其形状是接近于球形的。这是因为水的表面张力在抵抗外力的情况下，会使得水滴向着表面积最小的形状收缩，而球体是相同体积下表面积最小的几何体。
那么，为什么我们在影视作品、动画，甚至是日常的插画、Logo设计中，看到的“水滴”却往往是流线型的呢？这背后有几个层面的原因，我们可以一层层剥开来看：
1. 科学的视角 vs. 艺术的视角：
科学的真实： 高速摄像机捕捉的是“瞬间”的“自由落体”状态。在这个过程中，水滴受到重力和表面张力的共同作用，最终呈现出我们看到的接近球形。这是物理学上的精确描述。
艺术的表现： 影视文化作品追求的往往不是对物理现象的完全精确复刻，而是传达一种“感觉”、“意境”或“象征意义”。流线型的水滴，其本身就带有“流畅”、“运动”、“顺滑”、“生命力”等积极的联想。这种形状更符合我们对“流动”的直观感受，即使它不是真实水滴在自由落体时的瞬间形状。
2. 水滴的生命周期与不同情境：
你用高速摄像机拍到的是“落下的水滴”，但水滴在自然界和我们的生活中，并不仅仅是以自由落体的方式存在。
水流和飞溅： 当水从一个物体表面流下，或者发生飞溅时，水呈现出的形状就不是一个独立的、自由落体的球体了。想象一下，雨水顺着窗户玻璃流下，或者水龙头里流出的水柱，在接触空气、物体表面时，会因为惯性、表面张力、附着力、空气阻力等多种因素影响，呈现出各种各样的拉伸、变形、卷曲的“流线型”形态。
水珠附着在物体上： 比如露珠挂在叶子上，或者水滴溅到屏幕上。这些水滴并非完全自由，它们受到附着表面的影响，会变形。靠近表面的部分可能更扁平，而自由的部分则可能因为表面张力而形成半球形或更长的“水舌”。这些形态很多都是流线型的。
艺术家的经验与直觉： 艺术家、设计师们在创作时，往往会综合自己对自然界的观察和生活中对“水”的感受。他们可能更关注水“流淌”的动态美，而不是某个特定瞬间的静止形态。流线型能够更好地捕捉这种动态美和流动感。
3. 视觉传达与象征意义：
美学考量： 流线型本身就是一种非常具有美感的设计语言。它通常与速度、优雅、现代感、科技感联系在一起。将水滴设计成流线型，能够赋予画面更强的视觉冲击力和艺术感染力。
象征意义的强化： 在很多文化作品中，水滴不仅仅是物理上的水滴，它可能象征着生命、纯净、泪水、灵感、时间流逝等。流线型的设计可以更有效地传达这些抽象的意义。例如，一个从眼睛滑落的流线型“泪滴”，比一个完全的球形更容易引起观众的情感共鸣，因为它更符合我们对“滑落”和“痕迹”的想象。
易于辨识和风格化： 对于许多设计，特别是品牌Logo、图标等，需要简洁、易于识别。流线型的水滴比一个标准的球体更容易被抽象化，同时也更容易与其他图形元素融合，形成独特的视觉风格。
4. 制作上的便利性与风格选择：
动画和CG： 在动画或电脑图形（CG）制作中，制作出逼真的自由落体球形水滴，需要非常精细的物理模拟。而制作出优美、风格化的流线型水滴，在艺术表现上反而可能更灵活，也更容易达到艺术家想要的效果。他们可以根据画面的整体风格和需要，自由地调整水滴的形状，使其更具动感和表现力。
传统绘画和插画： 在这些领域，艺术家们更多是基于观察和对“意象”的把握进行创作。流线型的水滴更容易画出，也更容易表现出水的“姿态”和“动态”。
总结一下：
高速摄像机拍到的球形水滴是特定物理条件下的精确瞬间。而影视文化作品中的流线型水滴，则是艺术家的选择，是基于对自然界更广泛的观察、对水“流动”与“动态”的理解，以及对视觉传达、美学和象征意义的追求。它们是艺术加工和风格化的结果，旨在创造出更具感染力和表现力的视觉体验，而不是对物理现象的科学还原。
简单来说，科学追求的是“是什么”，而艺术追求的往往是“看起来怎么样”和“能传递什么”。对于水滴，两者捕捉到的都是它的“神韵”，只是角度和侧重点不同而已。
首先，你说的没错，我们用高速摄像机捕捉到的自由落下的水滴，在绝大多数情况下，尤其是从一定高度落下，并且没有受到其他外力干扰时，其形状是接近于球形的。这是因为水的表面张力在抵抗外力的情况下，会使得水滴向着表面积最小的形状收缩，而球体是相同体积下表面积最小的几何体。
那么，为什么我们在影视作品、动画，甚至是日常的插画、Logo设计中，看到的“水滴”却往往是流线型的呢？这背后有几个层面的原因，我们可以一层层剥开来看：
1. 科学的视角 vs. 艺术的视角：
科学的真实： 高速摄像机捕捉的是“瞬间”的“自由落体”状态。在这个过程中，水滴受到重力和表面张力的共同作用，最终呈现出我们看到的接近球形。这是物理学上的精确描述。
艺术的表现： 影视文化作品追求的往往不是对物理现象的完全精确复刻，而是传达一种“感觉”、“意境”或“象征意义”。流线型的水滴，其本身就带有“流畅”、“运动”、“顺滑”、“生命力”等积极的联想。这种形状更符合我们对“流动”的直观感受，即使它不是真实水滴在自由落体时的瞬间形状。
2. 水滴的生命周期与不同情境：
你用高速摄像机拍到的是“落下的水滴”，但水滴在自然界和我们的生活中，并不仅仅是以自由落体的方式存在。
水流和飞溅： 当水从一个物体表面流下，或者发生飞溅时，水呈现出的形状就不是一个独立的、自由落体的球体了。想象一下，雨水顺着窗户玻璃流下，或者水龙头里流出的水柱，在接触空气、物体表面时，会因为惯性、表面张力、附着力、空气阻力等多种因素影响，呈现出各种各样的拉伸、变形、卷曲的“流线型”形态。
水珠附着在物体上： 比如露珠挂在叶子上，或者水滴溅到屏幕上。这些水滴并非完全自由，它们受到附着表面的影响，会变形。靠近表面的部分可能更扁平，而自由的部分则可能因为表面张力而形成半球形或更长的“水舌”。这些形态很多都是流线型的。
艺术家的经验与直觉： 艺术家、设计师们在创作时，往往会综合自己对自然界的观察和生活中对“水”的感受。他们可能更关注水“流淌”的动态美，而不是某个特定瞬间的静止形态。流线型能够更好地捕捉这种动态美和流动感。
3. 视觉传达与象征意义：
美学考量： 流线型本身就是一种非常具有美感的设计语言。它通常与速度、优雅、现代感、科技感联系在一起。将水滴设计成流线型，能够赋予画面更强的视觉冲击力和艺术感染力。
象征意义的强化： 在很多文化作品中，水滴不仅仅是物理上的水滴，它可能象征着生命、纯净、泪水、灵感、时间流逝等。流线型的设计可以更有效地传达这些抽象的意义。例如，一个从眼睛滑落的流线型“泪滴”，比一个完全的球形更容易引起观众的情感共鸣，因为它更符合我们对“滑落”和“痕迹”的想象。
易于辨识和风格化： 对于许多设计，特别是品牌Logo、图标等，需要简洁、易于识别。流线型的水滴比一个标准的球体更容易被抽象化，同时也更容易与其他图形元素融合，形成独特的视觉风格。
4. 制作上的便利性与风格选择：
动画和CG： 在动画或电脑图形（CG）制作中，制作出逼真的自由落体球形水滴，需要非常精细的物理模拟。而制作出优美、风格化的流线型水滴，在艺术表现上反而可能更灵活，也更容易达到艺术家想要的效果。他们可以根据画面的整体风格和需要，自由地调整水滴的形状，使其更具动感和表现力。
传统绘画和插画： 在这些领域，艺术家们更多是基于观察和对“意象”的把握进行创作。流线型的水滴更容易画出，也更容易表现出水的“姿态”和“动态”。
总结一下：
高速摄像机拍到的球形水滴是特定物理条件下的精确瞬间。而影视文化作品中的流线型水滴，则是艺术家的选择，是基于对自然界更广泛的观察、对水“流动”与“动态”的理解，以及对视觉传达、美学和象征意义的追求。它们是艺术加工和风格化的结果，旨在创造出更具感染力和表现力的视觉体验，而不是对物理现象的科学还原。
简单来说，科学追求的是“是什么”，而艺术追求的往往是“看起来怎么样”和“能传递什么”。对于水滴，两者捕捉到的都是它的“神韵”，只是角度和侧重点不同而已。
网友意见
可能不少人印象中的水滴 是上面尖下面圆的泪状，这多少和海报、节水标志中常用泪状表示水滴有关。实际上，水滴的形状并非如此。
在太空中没有重力影响，水滴为近乎完美的圆球。这是因为水滴的表面张力，在此作用下水滴表面积趋于最小（表面积越小，能量越低）。在体积相同的情况下，球形表面积最小，所以水滴是球形。
实际生活中，重力等影响会使水滴偏离球形。以水龙头为例，水滴摇摇欲坠时，顶端仍与水龙头有小面积的接触（上面的尖），底端下垂，重力和水龙头的附着力将水滴拉扯成长椭球，比较接近泪状。彻底坠落后，水滴很快变成扁椭球并向下运动，然后又变成圆球、长椭球、圆球、扁椭球，如此循环变形，如图。
至于雨滴，文献指出直径小于1mm的雨滴以球形为主，在1-3mm的雨滴以椭球形为主，在3-5mm的雨滴为底部扁平的馒头状，如图（直径是指与雨滴体积相同的球的直径）。雨滴所受重力与直径的三次方成正比，表面张力与直径成正比。当雨滴较小时，重力远小于表面张力，可忽略重力，在表面张力作用下雨滴成球形；雨滴较大时，重力与表面张力相当，不能再忽略，这使得雨滴偏离球形而呈椭球形；雨滴很大时，底部受到较大的空气阻力，使得底部扁平化而呈馒头状。
参考文献：
[1]蔡一坤.穿透现象和液滴形状的关系[J].力学学报,1996(04):106-109.
[2]舒小健,高太长,刘西川,胡帅,江诗阳.基于降水微物理特征测量仪的雨滴形状观测与分析[J].气象,2017,43(01):91-100.
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