Pourquoi une goutte d'eau est toujours représentée par un rond ?

Pourquoi, lorsqu'on dessine une goutte d'eau, l'imaginons-nous automatiquement ronde ? Est-ce une pure représentation de l'esprit ou une vérité scientifique ?
Nous sommes assez forts pour faire des imitations ou des représentations que tout le monde comprend, mais qui sont très peu réalistes ! Pour la goutte d'eau, cette fois-ci, nous avons été de très bons observateurs... ou juste chanceux, parce qu'en effet, une goutte d'eau va avoir une forme sphérique.
Mais pourquoi celle-ci a-t-elle décidé d'être ronde et non carrée ou bien losangée ?
Cette forme sphérique apparaît partout autour de nous, mais y a-t-il une raison à cela ?
Alors tout d'abord, qu'est-ce qu'un fluide ?
Pour comprendre cela, il faut lever les yeux au ciel et s'écarter un peu de notre vision microscopique. Se détacher de notre goutte d'eau et explorer l'univers !
L'eau appartient à la grande famille des fluides. Cette famille englobe les gaz, les liquides et les plasmas. Un fluide, qu'il soit gazeux ou liquide, est un matériau qui va prendre la forme de son contenant.
Par exemple, si vous mettez de l'eau dans une bouteille, l'eau va prendre la forme de la bouteille, il en est de même pour l'air dans l'atmosphère, ou de l'hélium dans un ballon.

À ce stade-là, conclusion simple : la goutte n'est pas ronde, car elle n'a que la forme de son contenant.
Mais que se passe-t-il s'il n'y a pas de contenant, par exemple lorsque nous sommes dans l'espace, ou dans un milieu trop peu dense pour contraindre notre fluide, tel que l'eau dans l'air ?
Si vous observez les étoiles, qui sont un amas de gaz contenu dans le vide, elles sont sphériques. Nous retrouvons cette même forme pour les gouttes d'eau qu'Amiens reçoit 300 jours par an.
Étonnant, mais pourquoi ce choix de forme ?
Attention, c'est là que les embrouilles commencent !
La nature est paresseuse, ce n'est pas un scoop. Les atomes et les molécules vont se lier les uns aux autres pour trouver la forme la plus stable possible.
Petit cours de chimie :
D'une manière générale, un système est qualifié de stable s'il tend à ne subir aucune évolution spontanée. Cela signifie qu'il reste tel qu'il est, il ne change pas de lui-même, les grandeurs qui le caractérisent gardent une valeur constante au cours du temps et toute perturbation modérée est suivie d'un retour à l'état initial.
En termes d'énergie, un système est considéré comme stable s'il est caractérisé par une énergie minimale. Autrement dit, l'énergie qui le caractérise est la plus faible possible.
Les atomes vont donc se lier les uns aux autres pour être le plus stables possible et diminuer leur énergie interne. Cela est vrai pour toutes les espèces chimiques présentes dans la nature, même les fluides.
Prenons l'exemple d'un liquide qui, pour lier ses molécules, a besoin de 4 liaisons. À l'intérieur, au centre de la sphère, il n'y a pas de problème, les 4 liaisons se font correctement. Mais si nous nous intéressons maintenant au bord du liquide, il n'y a pas assez de molécules pour faire les 4 liaisons. Les molécules aux extrémités du fluide vont donc avoir une liaison en moins. L'état de ces molécules est donc moins stable, leur énergie n'est pas minimale… Et ça, les molécules du fluide vont chercher à l'éviter à tout prix !
Si cette notion de nombre de liaisons est floue pour toi : imagine que tu es dans une chenille en train de chanter à la queue leu leu. Si tu es au milieu, tu auras deux liaisons : une devant et une derrière ; maintenant, si tu es le leader de la chenille, tu n'auras qu'une seule liaison avec la personne derrière toi. Ton état est donc moins stable, ton énergie n'est pas minimale. Il en va de même pour le fluide.

Pour atteindre l'état le plus stable, les molécules de ce fluide ont besoin de 4 liaisons ; les molécules présentes sur les bords sont donc moins stables car il leur manque une liaison.
Le but ultime de chaque molécule est de créer 4 liaisons pour se la couler douce et être dans l'état le plus stable possible.
Bon, récapitulons : pour être dans l'état le plus stable possible, il faut créer 4 liaisons et cela n'est pas possible si vous êtes sur les bords !
Maintenant, si nous faisons un peu de géométrie, nous nous rendons compte que pour un volume équivalent, c'est la sphère qui va avoir la surface extérieure la plus faible.
Les molécules vont donc inconsciemment former une sphère pour réduire la surface et le nombre de molécules avec seulement 3 liaisons.
C'est donc par fainéantise que les planètes gazeuses sont rondes, tout comme les gouttes d'eau.
En conclusion,
Ce phénomène est applicable à tous les fluides qui se déplacent dans le vide ou, comme l'eau dans l'air, dans l'atmosphère pluvieuse d'Amiens.
Maintenant, vous savez pourquoi il pleut des gouttes d'eau rondes et non carrées. Cela ne vous empêchera pas d'être mouillé, mais au moins vous pourrez jouer les intellos auprès de vos amis.
Les gars du Labo
Source :
Pourquoi les gouttes sont-elles sphériques ? Molécules, manchots et tension superficielle ~ Sweet Random Science
L'énergie | Définition - Cours de physique, première S