لماذا تتخذ قطرة الماء الشكل الكروي ؟
كما نعرف أن جميع الجزيئات في هذا الكون في حركة مستمرة ، وبالتالي عند حدوث أي اختلال في ترتيب الجزيئات ، تبادر بدورها في محاولة تعديل هذه الخلل .
و تلعب المسافة بين الجزيئات مع بعضها البعض دوراً مهماً في تحديد حرية الحركة للجزيئات المكونة للمادة .
أقسام المادة :
· الغازات : المسافة بين الجزيئات تكون كبيرة ، وبالتالي فإنها حرة الحركة بشكل واسع .
· السوائل : المسافة بين الجزيئات كبيرة نسبياً ، لذلك لها قابلية للحركة بشكل سلس .
· المواد الصلبة : تكون الجزيئات متقاربة نوعاً ما ، لذا لا نلحظ لها حركية بالعين المجردة .
قبل أن نجيب عن تساؤلنا ، يتوجب علينا تعريف الظاهرة المسببة للتشكيل الكروي لبعض السوائل
ظاهرة التوتر السطحي
هذه الظاهرة تحدث عندما يختل توازن الجزيئات الموجودة على سطح السائل ، و بالتالي تميل إلى جذب بعضها البعض بشكل أفقي .
في الشكل أعلاه قدمت أسهل مثال وهو الماء
كما نرى ، فإن الجزيء الموجود في قلب المادة ، خاضع لأربع قوة مؤثرة ( كل قوتين متساويتين في المقدار و متعاكستين في الاتجاه ) ، وبالتالي فهذا الجزيء في حالة مستقره أو ثابتة نوعاً ما .
مقارنة بالجزيء الموجود على سطح المادة ، فإنه يتأثر بثلاث قوى ، القوتين الأفقية متعادلة ، بينما القوة العمودية إلى الأسفل تسبب اختلال في توازن هذا الجزيء ، وبالتالي يخضع لتأثير إلى الأفقية ، مما يؤدي إلى حدوث ظاهرة التوتر السطحي ( أو الشد السطحي ) .
والآن يمكننا أن نفسر بسهولة ماهية الشكل الكروي لقطرة الماء .!!
كما رأينا في الشكل أعلاه أن قطرة الماء كل ، تخضع لتأثير القوى الوسطية ( أي قوى الجذب نحو الوسط ) وبالتالي تتخذ شكلاً كروياً بحيث يحوي على أقل مساحة معرضة للتأثر بالبيئة الحولية .
لمحة :
نلاحظ تكون الشكل المخروطي لقطرة الماء عند أول نزولها من الصنبور ، حيث أنها تحاول شيئاً فشيئاً تقليل مساحة السطح المعرض بزيادة الشد السطحي .
أمثله من الطبيعة :
قطرات الندى على وريقات الورد الشمعية
قطرات الماء على السطوح الزجاجية ( النافذة .. كأس الماء .. زجاج السيارة … الخ )
تمكن بعض الحشرات من الوقوف على سطح البرك المائية
