La forma real de las gotas de lluvia

Hace unos días pedí a mis hijas de 10 y 6 años que dibujaran cómo creían que era una gota de lluvia. Así, al menos, obtenían un poco de ciencia durante su educación en el hogar por el confinamiento ocasionado por la pandemia del COVID-19.

Mi hija de 6 años dibujó una lágrima con una parte superior rizada, tomó unas cuantas veces para obtener el rizo justo a su gusto. Mi hija de 10 años dijo que tenía dos ideas. El primero era una lágrima con un punto; el segundo era solo una línea casi vertical. Ella dijo que cuando miras la lluvia, así es como se ve realmente.

Lamentablemente, mis dos hijas estaban equivocadas. Cuando vemos lluvia por la ventana o en la televisión, como dice mi hija mayor, la vemos en forma de rayas verticales o diagonales, si hay un fuerte viento. Pero esto se debe al desenfoque de movimiento, no es la forma real de la gota de lluvia. De hecho, a diferencia de las ideas de mis dos hijas, las gotas de lluvia son cortas y gordas, no altas y delgadas.

¿Por qué las gotas de lluvia son cortas y gordas?

Comencemos con las gotas más pequeñas, la llovizna. De esas que te hacen salir de casa sin un impermeable, pero media hora después te das cuenta de que estás empapado. Estas gotas tienen alrededor de una décima de milímetro de diámetro. Como son pequeñas, tienen mucha superficie en comparación con su masa. Esto significa que caen lentamente y la tensión superficial los aprieta en esferas casi perfectas.

¿Qué pasa con una gota mucho más grande, de unos dos milímetros de ancho? Esta es una verdadera gota de lluvia. Su superficie es 400 veces mayor que la llovizna, pero su masa es 8.000 veces mayor. Por tanto, la masa se ha vuelto más importante y la tensión superficial hace que sea menos capaz de comprimirse en una esfera perfecta. También cae más rápido, por lo que tiene un viento que la empuja hacia abajo, lo que se conoce como fuerza de arrastre. Es lo mismo que hace que la cara de un paracaidista se vea divertida cuando salta de un avión.

Este aumento en la fuerza de arrastre que empuja la parte inferior de la caída, combinado con la reducción de la capacidad de la tensión superficial para acelerar la caída, significa que al caer cambiara su forma terminando con un fondo plano y una parte superior ancha y resaltada. Todo lo contrario de lo que la mayoría de la gente espera, podrías imaginar esto como una pelota de playa gigante medio inflada.

Imagine una gota de 5 milímetros de ancho. Tiene una superficie de 2.500 veces nuestra primera gota de llovizna, pero una masa 125.000 veces más grande. Las gotas de lluvia más grandes jamás medidas son de este tamaño. Ahora, la gota cae mucho más rápido y se vuelve tan plana que terminará estirada y delgada como un paracaídas. En este punto, la tensión superficial tiende a fallar por completo y la gota se desgarra en docenas de gotas más pequeñas.

La importancia