:Estructura de la Materia 1:

Recordamos que el recuperatorio del 2º parcial será el viernes 20 de julio (día del amigo) a las 17hs en el aula 4.

Nos vemos,

Guillermo Frank - enviado el 18 de julio de 2012

El calendario de parciales de Estructura1 quedó confirmado como sigue:

2º parcial: Viernes 6 de julio, 17hs en el aula 9 (pab.1)

Recuperatorio 1º parcial: jueves 12 de julio, 17 hs en el aula 9 (pab. 1)

Recuperatorio 2º parcial: viernes 20 de julio, 17 hs (aula a confirmar)

Muchas gracias!

Enviado por Guillermo Frank el 2 de julio de 2012

Este post va a ser largo. Como ya aviso Guillermo, el viernes (mañana) hay teórica. Va a ser la última teórica de la materia.

Vayamos a los últimos temas de la materia.  El video del siguiente link muestra ondas de gravedad en la atmósfera. Estrictamente hablando, son ondas de gravedad internas (asociadas a la estratificación en densidad de la atmósfera, en lugar de una superficie libre). Las ondas pueden verse muy claramente:

http://www.youtube.com/watch?v=yXnkzeCU3bE

Mañana vamos a ver flujos compresibles y (si el tiempo nos alcanza) ondas de choque. Uno de los primeros dispositivos que creó el hombre que rompieron la barrera del sonido es el látigo. El chasquido del lático es producido cuando la punta excede la velocidad del sonido, generando ondas de choque. Un paper que explica el fenómeno pueden verlo acá:

Dinámica del látigo

Finalmente, les dejo un video de vuelo supersónico y generación de ondas de choque (la generación puede verse claramente gracias a la condensación de vapor de agua). Les aconsejo que miren el video con el audio prendido, asi escuchan el “sonic boom”:

http://www.youtube.com/watch?v=Ta14puDV0VI

El próximo viernes 22 de junio habrá clase teórica en lugar de práctica.

El miércoles 4 de julio tendremos un clase práctica, previa al parcial.

Enviado por Guillermo Frank el lunes 18 de junio de 2012

Debido a que la fecha del recuperatorio del 1º parcial (viernes 13 de julio) se superpone con un parcial de Física Teórica 2, estamos evaluando tomar ese recuperatorio el miércoles 11 de julio (es decir, dos días antes). Agradecemos que nos avisen si esta re-programación genera algún problema insalvable (verdaderamente insalvable).

Enviado  por Guillermo Frank el lunes 18 de junio de 2012

El tema que empezamos a ver en la última clase, turbulencia, permite realizar visualizaciones de flujos muy atractivas. Pueden ver algunas galerías de imágenes y videos de simulaciones numéricas de estos flujos en:

http://www.vapor.ucar.edu/gallery/image
http://www.stanford.edu/group/ctr/gallery.html

Dos videos de YouTube mostrando flujos laminares y turbulentos en una tubería (la experiencia de Reynolds), y del flujo turbulento en la estela detrás de un cilindro:

http://www.youtube.com/watch?v=nl75BGg9qdA&NR=1
http://www.youtube.com/watch?v=0H63n8M79T8

Les dejo también un artículo divulgativo pero muy completo sobre problemas actuales en el estudio de la turbulencia (pueden leerlo aquí). También pueden ver una presentación en formato PowerPoint sobre las leyes de potencia que se observan en astrofísica asociadas a turbulencia en “the big power law in the sky“. El espectro en este trabajo probablemente corresponda al espectro de ley de potencias con mayor separación de escalas que se conoce.

Finalmente, dejo algunas imágenes de flujos turbulentos obtenidas por nuestro grupo. En orden, las imágenes muestran simulaciones numéricas de turbulencia hidrodinámica en tres dimensiones, turbulencia en fluidos rotantes (observen las “columnas de Taylor” que aparecen en el flujo), turbulencia de fluidos conductores en tres dimensiones, y en dos dimensiones (resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes y de Maxwell acopladas). En los dos primeros casos, los colores corresponden a regiones diferente intensidad de vorticidad. En los dos segundos, corresponden a regiones con diferente intensidad de densidad de corriente eléctrica.

http://www.df.uba.ar/users/mininni/estructura1/turb3D.jpg
http://www.df.uba.ar/users/mininni/estructura1/rotating.jpg
http://www.df.uba.ar/users/mininni/estructura1/mhd3D.jpg
http://www.windows2universe.org/physical_science/…

La inestabilidad de Rayleigh-Taylor es común en astrofísica cuando se tienen dos fluidos con distinta densidad acelerados (por ejemplo, en una supernova). Puede observarse en el laboratorio en la interfaz entre dos fluidos con diferente densidad bajo la acción de la gravedad, cuando el fluido con mayor densidad está arriba. Es la última inestabilidad que vimos la clase pasada, y en este post les dejo varias imágenes que ilustran su evolución lineal y no-lineal.

Imágenes de la inestabilidad en simulaciones numéricas pueden verse en:
http://www.astro.virginia.edu/VITA/ATHENA/rt.html

Pueden ver un video en:
http://scitation.aip.org/pof/gallery/video/2005/908509phfenhanced.mov

La inestabilidad está asociada a los filamentos que se observan en remanentes de supernovas y nebulosas. Les recomiendo ver las siguientes imágenes, muy impactantes:

http://astronomy2008.files.wordpress.com/2008/09/eagle-nebula-m16.jpg
http://astronomy2008.files.wordpress.com/2008/09/crab-nebula-m1.jpg
http://chandra.harvard.edu/photo/2007/g292/g292_xray.jpg
http://chandra.harvard.edu/photo/2007/kepler/kepler.jpg

La próxima clase vamos a comenzar el estudio de inestabilidades. Una de ellas, la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, ocurre en presencia de un gradiente en el campo de velocidades (por ejemplo, cuando hay una interfaz entre dos fluidos y el fluido superior se mueve en un sentido y el fluido superior en el sentido opuesto). Es muy importante en astrofísica y geofísica porque es responsable de la mezcla de los dos fluidos. En clase vamos a estudiar la evolución lineal, usando el método de perturbaciones. Luego de la etapa lineal, el sistema evoluciona en un régimen no-lineal. Les dejo ahora algunos videos e imágenes para que vean como la inestabilidad evoluciona tanto en su régimen lineal como no-lineal.

Un video muy corto de esta inestabilidad en el laboratorio:

http://www.youtube.com/watch?v=CL7s8h7mtPE

Unas páginas web con videos muy impresionantes de una simulación numérica de la inestabilidad en dinámica molecular (busquen el link a los videos; en la segunda página se encuentran al final):

http://www.aps.org/units/dfd/pressroom/gallery/2008/richards.cfm
http://ecommons.library.cornell.edu/handle/1813/11528

La instabilidad es común en la atmósfera. Aquí hay varias imágenes como ejemplo (¡miren las nubes!):

http://www.metvuw.com/photoofweek/photo-20080222-03.jpg
http://www.engineering.uiowa.edu/fluidslab/gallery/images/vortex16.jpg

Finalmente, una página que explica el rol de la inestabilidad en la magnetósfera terrestre (y como se estudia con la misión de cuatro sondas espaciales “CLUSTER”):

http://www.isas.jaxa.jp/e/forefront/2006/hasegawa/index.shtml

En la teórica de hoy vamos a ver capa límite de Prandtl. Si tienen tiempo, miren este artículo de Physics Today del 2005, con una historia del problema de la capa límite y de la vida de Ludwig Prandtl. El artículo discute varios aspectos históricos del problema que probablemente no tengamos tiempo de tratar en clase, así que ya sea que lo lean antes o despues de la teórica, espero que les resulte útil para entender mejor el tema.

La clase pasada comenzamos a estudiar flujos viscosos, y hablamos sobre la experiencia de Reynolds y las diferencias entre flujos laminares y turbulentos. Hoy vamos a estudiar la solución laminar del flujo en una tubería (el flujo de Poiseuille). Esta solución se observa para números de Reynolds menores a 2000. Para números de Reynolds entre 2000 y 4000, el flujo se inestabiliza y se vuelve turbulento. Les dejo dos videos de YouTube. El primero muestra flujos laminares y turbulentos en una tubería (la experiencia que discutimos), y el segundo muestra el flujo turbulento en la estela detrás de un cilindro:

http://www.youtube.com/watch?v=nl75BGg9qdA&NR=1
http://www.youtube.com/watch?v=0H63n8M79T8

Finalmente, aunque no esta relacionado con el tema, el video que está abajo es muy entretenido e ilustra un efecto interesante en fluidos. Unos delfines jugando con burbujas en forma de anillo:
http://www.youtube.com/watch?v=TMCf7SNUb-Q