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A che velocità cadono le gocce di pioggia?

Tutti siamo rimasti qualche volta imbambolati a guardare la pioggia in una giornata triste e grigia, ma...che velocità può raggiungere una goccia di pioggia? 

Marc Redondo Marc Redondo Natalia Cristiano 10 Mar 2018 - 09:00 UTC
Ciudad con lluvia
Le gocce di pioggia cadono a una velocità diversa a seconda della loro grandezza

Pioggia e neve sono indubbiamente le grandi protagoniste di questa stagione invernale in Italia, soprattutto negli ultimi giorni. Oggi scopriamo qualche curiosità sulla pioggia e, in particolare, sulle sue gocce e la velocità a cui cadono.

Partiamo dalla base che le gocce di pioggia non sono tutte uguali. A seconda della nuvola da cui si staccano e dalle condizione atmosferiche del momento, come il vento o le correnti d'aria, abbiamo gocce di diversa grandezza e con velocità di discesa molto varie. Come è stato possibile calcolare un dato così difficile?

Un tunnel di vento per l'occasione

Il fisico tedesco Philipp Lenard, vincitore del Premio Nobel in física nel 1905 per il suo lavoro con i raggi catodici, iniziò a studiare le gocce di pioggia nel 1898. I suoi risultati furono pubblicati nel 1904 con il lavoro intitolato Über Regen (sulla pioggia) sulla rivista tedesca Meteorologische Zeitschrift (Rivista Meteorologica).

Per ottenere il maggior numero di dati possibili sulle gocce di pioggia, lo scienziato  fabbricò un tunnel di vento verticale in cui si poteva cambiare la velocità ascendente del flusso d'aria  per simulare le correnti reali presenti nell'atmosfera. Le gocce si staccavano dalla parte superiore e il vento, che veniva da sotto, le lasciava sospese per aria per un istante. In questo modo poteva vedere come le forze aerodinamiche agivano sulle gocce d'acqua e come cambiava il loro comportamento. 

Le gocce d'acqua non sono sempre sferiche

Le conclusioni di Lenard furono sorprendenti. Si rese conto che le gocce di pioggia fino a 2 mm di diametro presentavano una forma sferica durante la loro caduta. È la forma che tutti ci immaginiamo e disegneremmo su un foglio.

Suelo con lluvia
Le gocce di pioggia più grandi arrivano deformate al suolo 

Per quanto riguarda invece le gocce più grandi, osservò che queste si deformavano durante la caduta assumendo una forma simile ad un hamburger. Ovvero, una goccia appiattita. Lenard fu la prima persona a verificare questo fenomeno. Inoltre, potette osservare come  le gocce più grandi di 5,5 mm si rompevano e si separavano in gocce più piccole man mano che cadevano. 

I risultati

Il fisico tedesco, giunse alla conclusione che le gocce d'acqua, quanto più grandi sono a maggior velocità precipitano.  Ma  le gocce di una grandezza superiore ai 4,5 mm non superavano mai la velocità massima di 28,8 km/h. Questa è la velocità massima che secondo Lenard potrebbe raggiungere qualsiasi goccia di pioggia. 

A seconda della grandezza, c` è sempre un momento a partire del quale la pioggia  non può aumentare la sua velocità di caduta.  In questo punto la frizione con l'aria si pareggia con il suo peso e cade a velocità costante. Questa velocità viene chiamata  velocità terminale.  

Posteriormente sono usciti altri studi sulla velocità della gocce d'acqua.  Sono molto diversi, ma per farci un'idea approssimativa propongono velocità fino a 14 km/h per le gocce più piccole e di 35-40 km per quelle più grandi.

Fonti: For Men of Understanding, Brushing the teardrops from Rain - Islandnet.com