Noté que verter té de una taza a un plato genera un chorro horizontal del líquido.
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Los chorros eran lineales y se extendían en ambas direcciones desde su punto de contacto con el fluido. La velocidad de flujo en estos chorros fue mayor que la del flujo radial*. Podría reproducir mejor el efecto usando agua.
Sé que los fluidos que caen libremente tienen oscilaciones de forma, lo que provoca el alargamiento periódico de su sección transversal .
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Observé que estos chorros (líneas rojas) siempre eran ortogonales a esta dirección de elongación (líneas verdes) en su punto de contacto. Naturalmente, esperaría que esta dirección fuera paralela a la del alargamiento. El siguiente video ilustra bien esto.
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*Para un chorro perfectamente cilíndrico, la cavidad es circular.
Dado que un cilindro alargado es como dos cilindros muy juntos, ¿no deberían ser las cavidades una combinación de los dos círculos, es decir, un círculo alargado? De hecho, resulta ser un círculo alargado, pero el alargamiento está en la dirección equivocada.
Esto sugiere que la velocidad del chorro es mayor que la velocidad del flujo radial.
Creo que el alargamiento se debe a que parte del fluido (en la parte superior) fluye libremente desde la copa, mientras que otra parte está sujeta al arrastre viscoso de la copa cuando se vierte y, por lo tanto, tiene una velocidad horizontal más baja cuando sale de la copa.
Cuando el fluido golpea la placa, el fluido tiende a alejarse en ángulo recto desde la superficie del flujo descendente; un flujo descendente perfectamente cilíndrico produciría un flujo radial hacia afuera desde el punto en que golpea la placa. Dos flujos cilíndricos de este tipo uno al lado del otro impedirían el flujo radial en la dirección del otro. Esto redirigiría el fluido de ambos para que vaya perpendicular a la línea entre los flujos.
Eso es fácil. Observe que los chorros se forman entre las dos grandes "tuberías" verticales que alimentan la intersección con la placa. Ambas columnas de la tubería crean una alta presión de estancamiento donde hacen contacto con la placa y esa presión acelera el flujo a lo largo de la placa en una película laminar, hacia afuera desde el pie de la tubería. La tensión superficial mantiene el área de flujo laminar delgada en la dirección vertical. Sin embargo, el flujo laminar de ambas columnas se cruzan, provocando un aumento adicional, pero leve, de la presión (dinámica), empujando el flujo laminar en esa intersección un poco hacia arriba y hacia afuera en la geometría que parece un chorro. El flujo en chorro está confinado a sí mismo porque a medida que avanza, la línea de intersección de los dos flujos laminares que se extienden lo sigue alimentando. La turbulencia eventualmente domina y el flujo más ordenado se rompe.
Para una corriente perfectamente simétrica, tienes un horizonte de agujero blanco.
Cito el libro de Ulf Leonhardt Essential Quantum Optics, p.210: "Dentro de cierto anillo, la superficie del agua es muy suave, pero afuera aparecen olas. Donde el chorro del grifo golpea el metal, el agua fluye más rápido que la velocidad de la ola. Entonces el agua fluye hacia afuera y se vuelve más lenta, las ondas no pueden entrar en la región donde el agua excede su velocidad, pero se forman en el radio crítico donde el agua ha alcanzado la velocidad de la onda (...) Visto desde una perspectiva astrofísica, esto se asemeja a un agujero blanco, un objeto en el que nada puede entrar".
También puede leer https://arxiv.org/abs/1010.1701 .
Otros regímenes se muestran en http://math.mit.edu/~bush/?p=843
Supongo que la asimetría del chorro del grifo rompe este equilibrio, y las ondas (los chorros) aparecen por el lado en el que el agua del grifo fluye a la velocidad de la onda (o muy cerca) al golpear el metal.
Gert
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