La forma de una gota de agua

Si le pregutásemos a alguien qué forma tiene una gota de agua, en muchos casos nos diría que es ancha y redondeada por abajo, y estrecha y punteaguda por arriba, como una lágrima. Supongo que todos habremos dibujado alguna vez una gota de agua con esa forma. De niños, es una de las primeras cosas que se pueden dibujar fácilmente (junto con el monigote de palitos, un sol con rayos, y la casa cuadrada con tejado y chimenea con humo). Posiblemente ésta sea una de las primeras dosis de malaciencia que recibimos en nuestra educación, ya que las gotas de agua (o de cualquier líquido) no tienen esa forma.

Hace tiempo hablé de la tensión superficial de un líquido. Básicamente se trata del comportamiento similar a una delgada película elástica, que tiene la superficie de un líquido, debido a que en ésta, las fuerzas de atracción entre las moléculas son mayores en que el seno del líquido. La energía de las moléculas de la superficie es también mayor, por lo que para un mismo volumen, cuanto mayor sea la superficie, mayor será la energía total del mismo. Todo sistema tiene tendencia a disminuir su energía, de forma que en ausencia de fuerzas exteriores, una masa de líquido adquirirá aquella forma geométrica cuya relación superficie/volumen sea mínima, es decir, cuya superficie sea lo más pequeña posible para un volumen dado. ¿Y cuál es esta forma geométrica? La esfera. Así que una gota de agua siempre tenderá a adquirir forma de esfera

¡Eh! Un momento. Has dicho en ausencia de fuerzas exteriores. En efecto, para que una gota de agua sea una esfera perfecta, no deben existir fuerzas externas, sólo las fuerzas de cohesion entre las moléculas. Sin embargo esto no ocurre en nuestra vida cotidiana. Una de las fuerzas que nos acompaña en todo momento es la gravedad. Así, el agua de un vaso adquiere su forma, y la superficie se mantiene horizontal mientras esté en reposo. Esto es debido a que la fuerza gravitatoria ejercida sobre las moléculas del líquido, es superior a la existente entre sus moléculas. Pero ¿qué pasa con una gota en caída libre? Como he comentado en varias ocasiones, un cuerpo en caída libre se comporta de la misma forma que si estuviese en ingravidez. De hecho, los cuerpos en órbita, como satélites, transbordadores, o la SSI, no están en ingravidez, como uno podría pensar, sino en caída libre. Por tanto, una gota de agua en caída libre, tenderá a adquirir forma de esfera.

¿Y el rozamiento del aire? Bueno, el rozamiento del aire puede deformar una gota. A medida que la gota aumenta su velocidad en su caída, el rozamiento aumenta también, disminuyendo su aceleración hasta llegar a la famosa velocidad terminal, de la que también he hablado en otras ocasiones, en la que la velocidad de caida permanece constante. La gota se achataría, tomando una forma más parecida a un esferoide. Pero en ningún caso adquiriría esa forma tradicional de lágrima.

¿Por qué existe esa tendencia a dibujar gotas de agua con esa forma? Pues no lo sé. Puede que sea por analogía con una lágrima. Cuando una lágrima (o sudor) corre por nuestra piel, parte de ella queda pegada a la piel, y se queda atrás, de forma que aunque no tenga exactamente esa forma, sí se parece algo. Puede que sea consecuancia de la observación de goteos, como un frifo mal cerrado, o una mesa sobre la que se ha derramado líquido. Si el goteo es suficientemente lento, podemos ver cómo el líquido, antes de caer, se mantiene suspendido en una pequeña esfera que cuelga del resto del líquido, hasta que su peso es demasiado grande y se desprende. Pero una vez desprendida, la gota tiende a adquirir forma esférica. Basta un búsqueda en Google Images o en Wikimedia Commons, para ver fotografías reales de gotas cayendo, y veremos que tienen forma esférica (o casi).