:Estructura de la Materia 1:

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

Hoy empezamos con fluidos viscosos. Les dejo dos videos para que empiecen a familiarizarse con algunas de sus propiedades:

http://www.youtube.com/watch?v=p08_KlTKP50
http://courses2.cit.cornell.edu/physicsdemos/secondary.php?pfID=90

Una persona perdió su cuaderno de Estructura 1, ayer en la clase práctica. Si alguno lo tiene, por favor traerlo  para la clase siguiente.

Guillermo Frank, 3 de mayo de 2012