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主题：流体力学趣事-前言 -- 沐右
用水龙头往容器里加水的时候观察一下，经常可以看到很多水珠子在水面上跑，有时候还能保持好几秒不破裂。
这个链接里的视频也很有意思，不妨看看：http://dsc.discovery.com/videos/time-warp-water-droplet.html
跟水有关的漂亮的现象可多了，而且好多都是日常生活中常见但是物理知识在背后的。
我以前写过一个关于水面漂浮水滴的长篇，在科学松鼠会的群博上有
打算在这个系列里面也会提一下的，不过图片和视频可以先看。
[FLASH]http://www.youtube.com/v/zRSK4k3D-50[/FLASH]
这个视频我翻译过的，土豆链接
原来写的时候我把油很多的时候碗边聚起一圈油的现象和这个给弄混了。
刚才去厨房试了下，漂浮的油滴会和硬币发生吸引，说明它们都是向下的。
而且实际上油滴不会被碗边吸引。
已在原文处改了。
湍流这个东西，太不好讲了
况且我又不专业。。。。
你懂的。
当年我学流体力学的时候，应该是大二第一学期，学的迷迷糊糊的。考试交卷后，老师问如何？我实话实说感觉极差。当然，也有同学说很容易。
过了几天，老师直接到寝室说总体成绩不好，但不用担心，他会开平方乘10的。他说当他听到有人说很容易的时候，他已经知道大家考砸了。而且考前教研室审核考题时就说题目是研究生级别的，注意考后调整。
例如加热管内的两相流, 燃烧中的反应流体力学.
恐怕没有人知道地球上每天会下多少场雨，有多少雨滴会落到地面上来。从云团里面的小水滴或者小冰晶开始，它们互相碰撞，合并在一起长大，直到整体的重量超过上升气流所能提供的向上的力量，然后在重力的作用下，落到地面上去，形成降雨。在下落的过程中，雨滴仍然会互相碰撞、融合长大，如果不考虑空气（另外一种流体）的影响，那么雨滴会在重力的作用下越来越快。
实际的过程中，空气的阻力并不能够忽略。在速度比较快的情况下，空气对在其中运动的物体产生的阻力和物体的截面积成正比，和物体相对空气运动的速度平方成正比（参考阅读：《后跳飞机的007能否追上先跳的人？》和《高铁时速每提升10公里，能耗加倍？（河里链接：沐右:高铁时速每提升10公里，能耗加倍？）》）。因此，刚开始下落的时候雨滴的速度会越来越快，而空气阻力也会越来越大直到接近重力的大小，最终雨滴落到地面的速度和原来云层相对地面的高度关系并不大，主要由雨滴的重力和空气阻力的平衡决定。同样的道理，警方对天开枪鸣枪示警打出去的子弹，再落下来的时候就不会像刚出膛的时候杀伤力那么大了。
从前面的分析，我们知道，如果雨滴的大小（直径）为D，那么雨滴受到的重力会和D的三次方成正比；而雨滴受到的阻力正比于截面积（D的平方）再乘以速度的平方。因此，如果雨滴的大小越大，最终落到地面上雨滴的速度也越快。为什么，我们从来没有见到过拳头大小的像炮弹一样轰击到地面上的雨滴？
大家应该都有过拿盆、杯子等往空气里面泼水或者拿水管往空气里面喷水的经历。泼出去或者喷出去的水并不会保持连续的形状，在空气阻力、地球重力的作用下，水的表面张力并不能保持一大块水的整体性，水会断裂分离开来，形成一团团水滴，而且，表面张力倾向于使得水滴保持圆球的形状，这也促使水柱分离开来。对于雨滴来说，使得雨滴保持一个整体的力是表面张力，这个力的大小正比于雨滴的大小，而使得较大的雨滴分成几个雨滴的力是空气的阻力，在前边提到的运动平衡的情况下，这个力可以用雨滴的重力来估计。这样，通过比较水滴的表面张力和重力，我们可以估计出一个雨滴能够维持不分裂的最大大小，这个估计的数值大约是4毫米直径的样子。
比较小的雨滴形状并不是我们一般看到的水龙头滴下的“水滴”的样子，而是接近完美的球形。稍微大一些的雨滴，如上面图里面C或者D示意的那样，将会在空气阻力的作用下发生形状的变化，而比这个大小（比如说5mm）大的雨滴将不能维持自己的形状，最终在空气阻力的作用下分成几个雨滴。
科学家们可以用不同的方法去测量雨滴的大小，从而得到雨滴大小的分布。不同海拔、不同的天气条件下得到的雨滴大小并不太一样，但是雨滴的的大小一般都小于几个毫米，这是液体的表面张力在我们日常生活中的一个体现。
参考资料：
1. 对于有兴趣了解公式推导过程的同学，这个数字是这样得来的：
维持雨滴形状的力由表面张力（应该是gamma，这里用f表示）提供，如果雨滴的半径为r（直径为D），那么F=fD=2fr；而破坏雨滴形状的力来自于空气阻力，在经过很长距离的空中运动之后，这个力和雨滴的重力相等，而雨滴最大的半径需要满足这两个力相等，因此F=mg=ρg 4πr^3/3。这两者联立并代入水的表面张力和密度值等，能够给出最大的雨滴直径估计为D=2r~4mm。
2. Zailiang Hu and R. C. Srivastava, Journal of the Atmospheric Sciences 52, 1761 (1995).
3. C. R. Williams and K. S. Gage, Ann. Geophys. 27, 555 (2009).
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不过一直没有回答，因为不是很能说的清楚。
“表面分子距离较大，因此分子之间的吸引力为主”的这个解释表面张力的说法我觉得并不是很对。但是我并不能说明到底表面上分子之间的距离是不是比体内更大或者更小，或者说这个贡献究竟有多少。
如果我们考虑由于表面的存在，表面上水分子之间相互作用的缺失，比如说，1平方纳米的范围里面缺少一个氢键（水分子之间的相互作用方式），那么推导出来的表面张力和实际的数值量级是接近的。从这点上来说，表面张力应该还是从表面的存在导致相互作用的变化来理解。
我看到这个立刻就蒙了。。。
还是讲大家能明白的（我自己也略懂的）那些好玩的事情吧。。。
用高速摄像机？
不是用的高速摄像机。
有几种方法可以拿来测雨滴的大小，我看到的有两种，都是利用了雨滴受到的重力和空气阻力相等，最后的速度和大小相关的关系。一个是用雷达去测雨滴反射的无线电波，通过多普勒效应知道雨滴的速度并推出雨滴的大小；还有一种是用类似电子秤的仪器，通过把雨滴打在上面的冲击力转化成电信号，冲击力的不同对应着雨滴大小的不同。