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Concept
Goutte (physique)
Résumé
Une goutte est une petite quantité de liquide où la tension de surface est importante. La plus petite gouttelette d'eau analysée qui comporte le nombre de molécules d'eau reste une superstructure géante à l'échelle de la molécule.
Forme d'une goutte de pluie
Pour une goutte d’eau de faible dimension (typiquement ), la tension de surface est la force dominante. Si elle est déposée sur une surface fortement hydrophobe, une goutte adopte une forme proche de la sphère. Cet état d’équilibre correspond à un minimum de surface, donc d’énergie de surface, dominante à cette échelle.
Un argument fondé sur les forces en présence permet de retrouver ce résultat. En effet, la pression engendrée par la tension de surface est proportionnelle à la courbure de la surface de la goutte (pression de Laplace). À l’équilibre, la pression est constante, donc la courbure l’est aussi : une goutte (comme une bulle) est sphérique. Ceci reste vrai tant que la pesanteur est négligeable, c’est-à-dire pour des gouttes plus petites que la longueur capillaire, environ pour l’eau. Même les gouttes en mouvement, les gouttes de pluie par exemple, gardent cette forme sphérique à cette échelle (échelle qui est justement celle de la pluie).
Il existe une très grande diversité de forme de goutte (sphérique, en larme). Ce sont les forces en présence (poids, tension de surface, inertie ou friction visqueuse pour une goutte en mouvement) qui en déterminent la forme.
Une goutte statique sur un solide peut être décrite de la même manière qu’une goutte dans l’air. Si elle est assez petite, la force principale qui détermine sa forme est la tension de surface. Ainsi, l’angle de contact avec lequel la goutte repose sur le solide ou condition de mouillage est décrit par le modèle de Young qui équilibre les tensions de surface. L’angle de contact à l'équilibre en soi est physiquement difficile à mesurer. Une façon d'acquérir l'angle de contact à l'équilibre, est à travers sa relation (son lien) avec les angles de contact avançant () et reculant () qui quant à eux peuvent être mesurés facilement.
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Proximité ontologique