水龙头流下的水滴·物理学院22级 曹文童

这张照片“水龙头流下的水滴”捕捉了一个由闪光灯凝固的瞬间场景：一束细细的水流从水龙头中流出，最初水流是连续的，但随着水流下落，表面张力和重力的作用使得水流逐渐凝聚成分散的水珠。表面张力是水分子之间相互吸引的力量，这种内聚力使得水的表面表现得像一个被拉伸的弹性膜，总是倾向于最小化自己的表面积。正是因为这种表面张力，水滴能够形成近乎完美的球形，因为球体是在给定体积下表面积最小的形状。

随着水流离开水龙头，重力开始对水流产生影响。重力是地球对物体的吸引力，它使物体向地球中心加速。在地球表面附近，重力加速度大约是9.8米每秒平方，这个常数表示物体在自由落体运动中每秒速度增加的大小。在水流下落的过程中，重力使水加速，同时水的表面张力则试图保持水的连续性。但当水流拉长到一定程度，表面张力无法再维持水流的连续结构时，水流就会分裂成独立的水滴。

这张照片巧妙地利用闪光灯捕捉了水流从连续到分散的转变瞬间。闪光灯的工作原理是在短时间内释放强烈的光芒，这个瞬间非常短暂，通常只有几千分之一秒到几万分之一秒。这种高速闪光能够“冻结”动作，使得即使是快速移动的物体，如下落的水滴，也能被清晰地捕捉下来，就好像时间被暂停了一样。

这张照片不仅展示了水的表面张力和重力如何在日常生活中共同作用，还揭示了流体动力学中的一些基本原理。通过观察水流从连续到分散的过程，我们可以直观地理解表面张力和重力加速度的物理概念，以及它们如何影响水滴的形成和下落。这种现象在自然界和工业应用中都非常普遍，从雨滴的形成到工业中的流体输送，都涉及到这些基本的物理原理。