El impacto de una gota ocurre cuando una gota de líquido golpea una superficie sólida o líquida. El resultado resultante depende de las propiedades de la gota, la superficie y el fluido circundante, que generalmente es un gas.
Cuando una gota de líquido golpea una superficie sólida seca, generalmente se extiende sobre la superficie y luego se retrae si el impacto es lo suficientemente energético como para hacer que la gota se extienda más de lo que generalmente se extendería debido a su ángulo de contacto de retroceso estático. El resultado específico del impacto depende principalmente del tamaño de la gota, la velocidad,, tensión superficial, viscosidad, y también a la rugosidad de la superficie y el ángulo de contacto entre la gota y la superficie.
En las superficies superhidrófobas, se observa que las gotas líquidas rebotan en la superficie sólida. Richard y Quéré demostraron que una pequeña gota de líquido pudo rebotar en una superficie sólida más de 20 veces antes de descansar.. De particular interés es el tiempo que la gota permanece en contacto con la superficie sólida. Esto es importante en aplicaciones como la transferencia de calor y la formación de hielo en aviones. Para encontrar una relación entre el tamaño de gota y el tiempo de contacto para los bajos impactos de los números de Weber (We << 1) en las superficies superhidrofóbicas (que experimentan poca deformación),un simple balance entre inercia (ρR/T2) y el proceso capilar () como aqui:
donde ρ es la densidad de caída, R es el radio de caída, τ es la escala de tiempo característica y σ es la tensión de superficie de caída.
Esto produce
El tiempo de contacto es independiente de la velocidad en este régimen. El tiempo mínimo de contacto para una caída de deformación baja (We << 1) se aproxima por el período de oscilación de orden más bajo para una caída esférica.dando al tiempo característico un prefactor de aproximadamente 2.2. Para caídas de gran deformación (We> 1), se ven tiempos de contacto similares aunque las dinámicas de impacto son diferentes, como se explica a continuación. Si la gota se divide en varias gotas, el tiempo de contacto se reduce.
Al crear superficies cónicas con un espaciado grande, la gota impactante exhibirá el contraintuitivo pancake bouncing, caracterizado por la gota que rebota al final de la propagación sin retracción, lo que resulta en una reducción de aproximadamente el 80% del tiempo de contac.
A medida que aumenta el número de Weber, también aumenta la deformación por caída al impactar. El patrón de deformación de caída se puede dividir en regímenes basados en el número de Weber..
Cuando una gota de líquido golpea una superficie sólida húmeda (una superficie cubierta con una capa delgada de líquido que excede la altura de la rugosidad de la superficie), se producirá una dispersión o salpicadurasSi la velocidad está por debajo de un valor crítico, el líquido se dispersará en la superficie, de manera similar a la deposición descrita anteriormente. Si la velocidad excede la velocidad crítica, ocurrirán salpicaduras. Las salpicaduras en películas fluidas delgadas se producen en forma de corona, similar a la que se observa para superficies sólidas secas. En condiciones adecuadas, la gota que golpea una interfaz líquida también puede mostrar un rebote de tipo superhidrófobo, caracterizado por el tiempo de contacto, la dinámica de propagación y el coeficiente de restitución independientemente de las propiedades del líquido subyacente.
Cuando una gota de líquido golpea la superficie de un depósito de líquido, puede flotar, rebotar, unirse con el depósito o salpicar. En el caso de flotar, una gota flotará en la superficie durante varios segundos. La limpieza de la superficie del líquido es muy importante en la capacidad de las gotas para flotar. El rebote de la gota puede ocurrir en superficies líquidas perturbadas. Si la gota es capaz de romper una fina película de gas que la separa del depósito de líquido, puede unirse. Finalmente, los mayores impactos de caída del número de Weber (con mayor energía) producen salpicaduras. En el régimen de salpicaduras, la caída sorprendente crea un cráter en la superficie del fluido, seguido de una corona alrededor del cráter. Además, un chorro central, llamado chorro Rayleigh o chorro Worthington, sobresale del centro del cráter. Si la energía de impacto es lo suficientemente alta, el chorro se eleva hasta el punto donde se pellizca, enviando una o más gotas hacia arriba de la superficie.