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2022-04-01擋風玻璃上的雨滴怎麼跑? 628 期

Author 作者 編輯部

(123RF)

每個人應該都有在下雨天開車或搭車的經驗。而落在汽車擋風玻璃上的雨滴,有時會沿著玻璃落下,有時又會往上移動,甚至也有雨滴紋風不動,這是為什麼呢?為了解答擋風玻璃上雨滴的移動問題,美國康乃爾大學(Cornell University)的流體力學研究人員,利用二維數學模型找出了雨滴在擋風玻璃上的移動模式。

根據模型的研究,擋風玻璃上的雨滴會同時受到重力與風力影響,而移動的方向主要與雨滴大小有關。體積較大的雨滴受重力影響而往下流,較小的雨滴會被風吹而沿著玻璃往上移動,而體積中等的雨滴則會因重力與風力達到力平衡而靜止不動。有趣的是,體積非常小的雨滴其實也會靜止不動,這是因為風力不足以克服水滴在玻璃上的附著力。

其他因素也會使雨滴出現不同的移動方式。當車速與風速加快時,即使是大體積的雨滴也會被往上吹;而若車速過低,則無法產生足夠的風力使雨滴往上移動。此外,若擋風玻璃的角度較陡,即使是體積非常小的雨滴也會受重力牽引而向下移動。

雖然這項研究僅考慮雨滴在玻璃上的單向移動,並無法完整呈現現實的情況,但仍可以讓我們初步了解雨滴在擋風玻璃上的移動模式。下次在雨天開車時,不妨觀察一下這些有趣的雨滴吧!

Alireza Hooshanginejad and Sungyon Lee, Dynamics of a partially wetting droplet under wind and gravity, Physical Review Fluids, Vol. 7, 2022.