¿Qué fuerzas actúan para que la arena migre hacia el centro de un balde de agua que gira? [duplicar]

El problema fue resuelto por un tal Albert Einstein , quien probablemente no sea desconocido para los usuarios de este sitio web. De hecho, también calculó la viscosidad de las dispersiones de partículas (Einstein (1906). A. Ann. Phys. 19: 289, o la sección 2 de este PD ). Presumiblemente, solo hizo relatividad especial después de aburrirse con la dinámica de fluidos.

De todos modos, es porque el movimiento del líquido alrededor del vaso provoca un flujo a lo largo del fondo del vaso hacia el centro y luego hacia arriba. La arena es transportada por esta corriente por lo que se acumula en el centro. Si gira el recipiente rápidamente, debería poder ver que la arena se transporta hacia arriba una corta distancia antes de que su peso la tire hacia abajo.

En el cuerpo del fluido hay un gradiente de presión a lo largo de la línea desde el centro hasta el borde de la copa. Este gradiente se mantiene por la variación de la velocidad del flujo de fluido desde el centro hasta el borde, es decir, un caudal alto en el borde y bajo en el centro. Sin embargo, en el fondo de la copa, la fricción con la base de la copa frena la película de agua cerca de la base. Debido a que la tasa de flujo se reduce por la fricción, no puede equilibrar el gradiente de presión y el resultado es un flujo hacia el centro en la base de la copa. A medida que el fluido que fluye llega al centro, fluye hacia arriba y luego hacia el borde de la taza nuevamente. Esto es lo que causa la circulación que se muestra en la imagen.

Por lo que sé:

La arena solo se acumula en el centro cuando el giro se ralentiza.

A medida que el giro se ralentiza, el agua fluye desde las áreas de los bordes hacia el centro para restaurar gradualmente la superficie horizontal, agregando un movimiento circular de agua a esto, dará como resultado un movimiento en espiral de agua hacia adentro, que dirige el polvo hacia el centro.

Puede haber otros factores también, por ejemplo. el efecto Bernoulli: el agua puede moverse más rápido en el centro ya que se ralentiza en los bordes debido a la fricción. Entonces las partículas son absorbidas por la corriente más rápida.