עמוד לוט הנוזלי

הסבר: בעריכה של ד"ר ירון להבי
לחצו על התמונה להגדלתה (הגדל)
לחצו על התמונה להגדלתה

צורה כדורית בקצה - הצורה הכדורית בקצה הטיפה נובעת ממתח הפנים של הנוזל. המולקולות של המים נמשכות למולקולות אחרות, נוצרת משיכה חשמלית בגלל שלמולקולות המים יש קיטוב גדול וקבוע ובכך סכום הכוחות על מולקולה אחת שווה לאפס. מולקולות הנוזל נמשכות אחת לשנייה בגלל תופעה שנקראת "משיכה מימנית". מים מורכבים מזוג אטומים של מימן ואטום חמצן  (H2O),  במים המימן טעון מעט יותר חיובי והחמצן טעון מעט יותר שלילי. "משיכה מימנית" נוצרת כיוון שבכל מולקולת מים יש מימן טעון יותר חיובי והוא נמשך לחמצן שטעון ביותר שליליות במולקולה האחרת (הפכים נמשכים).

 

 

"עמוד" המים - לאחר פגיעת הטיפה במים נוצר בקע במשטח של הנוזל שיוצר לחץ שגורם לחוסר שיוויון (שוני) באזור. שוני זה הופך את המתח של פני השטח מעלה, וגורם לשכבות השטחיות של המים להימתח, לנוע ולסגור את הבקע שנוצר לאחר נפילת הטיפה. המים שנדחפו פנימה במהירות גבוה מאוד מכל הכיוונים עולים במהירות גבוה בהרבה מהטיפה שנפלה למים, כיוון שכאשר הם פוגשים מולקולות אחרות של מים (H2O) אשר באות מכיוונים מנוגדים הם מתנגשים בצורה חזקה מאוד וגורמים לעלייה המהירה של המים.כמו כן בגלל הזרנוק שנוצר ניתקת טיפה אחת קצה.

 

 

גלים מעגליים במים - הגלים המעגליים שנוצרים לאחר פגיעת הטיפה במים נוצרים עקב פגיעת הטיפה – הגל נוצר בגלל התפשטות של הפרעה במרחב. הטיפה נמצאת במרכזו של כל גל כיוון שהיא מרכז ההפרעה.

 

עוד על מתח פנים

בכל נוזל כוחות בין מולקולאריים יגרמו למולקולות הנוזל להמשך זו לזו. כוחות אלה ידועים בשם "כוחות מלכדים" (cohesive forces) בתוך הנוזל מולקולה מוקפת מכל הכיוונים במולקולות אחרות ולכן כוחות המשיכה מבטלים זה את זה והכוח השקול על מולקולה כזו הוא אפס. לעומת זאת, על מולקולה הנמצאת על פני המשטח המפריד בין הנוזל לבין תווך אחר, כמו אוויר למשל, פועלים כוחות המשיכה רק כלפי מולקולות הנוזל ולכן שקול הכוחות הפועלים עליה יהיה כלפי פנים הנוזל (ראו איור). כתוצאה מכך מתנהגת השכבה החיצונית של הנוזל כמו קרום מתוח, בדומה להתנהגות של בלון מלא, הנוטה לצמצם את שטח הפנים שלו. שינוי במתח הפנים, בדומה לניפוח או התכווצות של בלון, משנה את האנרגיה האלסטית של פני הנוזל. אפשר אם כן להגדיר את מתח הפנים על ידי תוספת האנרגיה (בג'אולים) הדרושה כדי להגדיל את שטח פני הנוזל ביחידה אחת (מטר רבוע). תוצאת ההתנגשות בין טיפת נוזל הנופלת ופוגעת במשטח של נוזל תלויה במהירות הפגיעה ובמאפייני מתח הפנים של הטיפה ושל הנוזל. ההתנגשות של טיפת נוזל עם משטח של נוזל יכולה להסתיים בכך שהטיפה תצוף על פני הנוזל, תקפץ מפני הנוזל, להיטמע בפני הנוזל או להתנפץ על פניו.