Hace un rato estaba lloviendo y noté que, en el pavimento inclinado, el agua fluía en ondas periódicas consistentes muy regulares, como se ve a continuación.
Sin embargo, me di cuenta de que no tenía idea de por qué debería estar sucediendo esto. En realidad, no había nada cuesta arriba que creara estas olas, y continuaron descendiendo hasta donde llegaba el pavimento, a pesar de la lluvia que caía sobre ellas en el camino. ¿Por qué el agua no fluía con suavidad o irregularmente?
¿Qué causa los patrones de ondas notables? ¿Hay un nombre para este fenómeno?
Estas ondas se llaman "ondas de balanceo". Se deben a una inestabilidad en los flujos de cizallamiento poco profundos. El análisis es demasiado complejo para una respuesta breve, pero si busca en Google "Roll Wave", encontrará más imágenes y enlaces a artículos técnicos. Si no le molestan un poco las matemáticas, encontrará una discusión sobre la causa de la inestabilidad a partir de la página 259 en estas notas de lectura en línea: https://courses.physics.illinois.edu/phys508/fa2016/amaster.pdf
Una vez que las olas se han formado debido a la inestabilidad, la forma real, una serie de olas rompientes, se debe al efecto de propagación no lineal descrito por md2perpe: cuanto más profunda es el agua, más rápida es la ola.
Creo que la explicación es que las olas de diferente tamaño corren con diferentes velocidades. Esto hace que las ondas más rápidas corran hacia las más lentas, lo que hace que se acumulen o interfieran constructivamente.
Esto como una explicación especulativa, que describe la fluctuación de la fuente que podría afectar el volumen de agua que fluye por la calle. No es la causa del fenómeno de las ondas de balanceo (consulte la excelente respuesta de Mike Stone), pero puede afectarlo al aumentar el volumen de agua lo suficiente como para interrumpir las ondas de balanceo. He observado microvariaciones en los flujos de los arroyos de montaña que no se caracterizan por flujos de corte poco profundos.
Cuando un frente frío atraviesa aire caliente , empuja el aire caliente hacia arriba y sobre la celda de aire frío que avanza. El aire frío en movimiento forma una cuña y crea un plano inclinado por el que sube el aire caliente. Asimismo, cuando un frente cálido empuja aire frío, sube sobre el aire frío, pero como el aire frío abraza el suelo con más tenacidad que el aire caliente, el plano inclinado tiene una pendiente más gradual. En cualquier caso, el aire caliente sube a la atmósfera gradualmente, no directamente hacia arriba.
Las nubes se forman cuando el aire caliente húmedo alcanza la altitud de condensación, donde el aire caliente ascendente se enfría hasta el punto de rocío. A medida que el aire caliente ascendente se enfría y se expande, el punto de rocío cambia a medida que cambia la presión dentro de la nube.
Cuando la cinta transportadora ascendente de aire húmedo adquiere la temperatura del aire circundante, deja de subir y el punto de rocío deja de caer. Las gotas comienzan a condensarse, y cuando son lo suficientemente grandes como para que la fuerza de la gravedad las saque de la cinta transportadora estancada de aire húmedo, caen como precipitación.
El proceso no afecta todo el aire de la nube simultáneamente. A medida que las capas saturadas de aire cálido ascienden por la pendiente del aire frío, el tiempo brinda la oportunidad de cambios en el microclima que pueden variar la cantidad de precipitación que cae desde la parte superior de la cinta transportadora.
Las ondas que ve en el pavimento liso pueden verse afectadas ya que el volumen del flujo varía con las corrientes de aire y las condiciones de temperatura en la parte superior de la cinta transportadora atmosférica, donde la presión, la temperatura y el punto de rocío experimentan microcambios.
Esto podría verificarse observando una liberación de agua estrictamente controlada por la misma superficie. Si las características de las olas que aparecen durante una descarga estrictamente controlada difieren de las olas que aparecen durante la lluvia, puede indicar que la fluctuación de la fuente tiene un efecto.
Puedo tener una explicación. Tal comportamiento no es de esperar (quizás) en una situación ideal (superficies uniformes, etc.). Entonces, si se debe a una irregularidad, lo siguiente puede ser cierto.
Supongamos que tenemos un pequeño bache/irregularidad/cavidad en la carretera (muy pequeño, quizás de un cm de altura, y un poco más largo a lo largo de la carretera). Este tipo de cosas se pueden crear en la superficie natural de la carretera debido a la erosión no uniforme. Entonces, cuando llueve en la ladera, estos baches/cavidades actúan como una pequeña presa/depósito, respectivamente. Sin embargo, muy pronto, cuando el nivel del agua de lluvia sube más allá de sus alturas, el agua fluye y se detiene nuevamente cuando el nivel desciende. Debido a las gotas de lluvia que caen, el agua en estas cavidades/protuberancias salpica, lo que hace que salga más agua que la altura de equilibrio. Esto crea un flujo periódico de agua por la pendiente.
Básicamente, necesitamos un mecanismo para interrumpir el flujo continuo (esperado). ¿Alguna otra idea?
Se puede hacer cualquier pregunta.
usuario27542
aroth
usuario541686
gansub
Juan Rennie
JMac