En la sección parciales pueden encontrar las fechas de los recuperatorios.
FollowOndas de gravedad y turbulencia
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
Antes vimos en clase una breve introducción a flujos turbulentos. Estos flujos 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/…
Mas sobre inestabilidades
Sebastián Schiavinato me envió un video muy impactante en la que la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz se ve claramente en nubes a baja altura:
http://www.youtube.com/watch?v=OUAcGlQ3sok
Y para aquellos que le hayan quedado dudas sobre como se relaciona la inestabilidad de Rayleigh-Taylor con explosiones (y con supernovas), les dejo dos links que espero que los ayuden a comprender mejor la conexión. En el primero se ve una simulación de una explosión de una supernova. La expansión del gas mas denso (y acelerado) en rojo, sobre la región ocupada por el gas menos denso en azul, se ve claramente, y también se ve la formación de las estructuras caracteristicas asociadas a la inestabilidad de Rayleigh-Taylor:
http://archive.org/details/SVS-44
Noten que el video muestra la explosión dos veces. Una vez en un sistema de referencia con coordenadas externas, y otra con coordenadas fijas a la interfaz, para ilustrar la inestabilidad en mas detalle.
El segundo link es un articulo de Scholarpedia con muchos detalles de la inestabilidad:
http://www.scholarpedia.org/article/Rayleigh-Taylor_instability_and_mixing
Inestabilidades
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 inferior en el sentido opuesto). Es muy importante en astrofísica y geofísica porque es responsable de la mezcla de los dos fluidos. En clase estudiamos su 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
Otra inestabilidad importante en astrofísica y geofísica (¡y para otras aplicaciones!) es la inestabilidad de Rayleigh-Taylor. Esta inestabilidad es muy 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. 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
Flujos viscosos y la experiencia de Reynolds
Los flujos viscosos tienen propiedades interesantes, y su comportamiento puede diferir mucho de los flujos ideales que estudiamos hasta ahora. Para que piensen (y discutamos en clase), les dejo dos videos:
http://www.youtube.com/watch?v=p08_KlTKP50
http://courses2.cit.cornell.edu/physicsdemos/secondary.php?pfID=90
Los dos videos ilustran muy bien el flujo en capas (flujo laminar) que discutimos en la última clase.
En la última clase hablamos también sobre la experiencia de Reynolds y las diferencias entre flujos laminares y turbulentos. La solución laminar para el flujo en una tubería que vimos en las últimas clases (el flujo de Poiseuille) 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 que ilustran esto. 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
Identidades y resumen
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En material adicional pueden encontrar algunos archivos útiles.
El problema del vuelo
En la clase de hoy deberíamos ver perfiles alares y el problema del vuelo. Les dejo bastante material relacionado. Primero, un tema que probablemente genere muchas preguntas: como una placa que se mueve a través de un fluido con velocidad uniforme puede generar circulación atrapada (la condición de Kutta). El link que sigue muestra visualizaciones de flujos (usando rodamina como tinte) para una placa paralela a la dirección del flujo, y para la misma placa formando un ángulo arbitrario con el flujo en el infinito:
http://www.youtube.com/watch?v=zsO5BQA_CZk
Para el caso de un perfil alar, el siguiente video muestra el flujo alrededor de un ala, e ilustra la pérdida de sustentación cuando crece el ángulo de ataque:
http://www.youtube.com/watch?v=6UlsArvbTeo
Una imagen muy impresionante del vórtice que se desprende del extremo de un ala en una avioneta (tengan en cuenta la escala):
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Airplane_vortex_edit.jpg
En internet hay muchas fotos de vórtices que se desprenden de alas en aviones comerciales. Por ejemplo, una foto de los vórtices generados por las hélices de un Hercules:
http://www.airliners.net/photo/Morocco—Air/Lockheed-KC-130H-Hercules/…
Y algunas imágenes de condensación alrededor del ala y del desprendimiento de vórtices:
http://www.airliners.net/photo/Northwest-Airlines/McDonnell-Douglas-DC-10-30/…
http://www.airliners.net/photo/Thai-Airways-International/Airbus-A340-642/…
Ejercicios de parcial
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Acá les dejamos un modelo de parcial para el viernes: PDF.
Otra vez… chaleco olvidado
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Hola, el dueño de un chaleco gris puede pasar a buscarlo por el IAFE.
Efecto Magnus
Les dejo dos videos mostrando barcos de Flettner, que usan el efecto Magnus para desplazarse (un modelo a escala y un barco en el río Nilo):
http://www.youtube.com/watch?v=__8-QSXgupA
http://www.youtube.com/watch?v=ao8RfUermdw
La página de la fundación Cousteau con detalles del barco “Alcyone”:
http://www.cousteau.org/about-us/alcyone
Una página con diseños historicos de aviones con cilindros rotantes en lugar de alas, que usan la fuerza de sustentación asociada al efecto Magnus para volar (según el autor de la página, solo uno de los prototipos consiguió volar):
http://www.pilotfriend.com/photo_albums/potty/2.htm
Finalmente, la página de una empresa que publicita un prototipo de auto volador basado en el efecto Magnus (para que vean que con la física también se puede ganar dinero):
