ondas estacionarias en un chorro cilíndrico

Question

Como sabemos, hay algunas perturbaciones en un chorro descendente que siempre están presentes y según su número de onda y el radio del chorro, pueden crecer y decaer con el tiempo. así, imaginemos un chorro que tiene ese tipo de ondas de gran longitud de onda viajando hacia abajo en él, ponemos un obstáculo en la trayectoria del chorro y entonces veríamos esto :

Entonces, ¿qué ocurre exactamente con esas ondas por la presencia de un obstáculo?

¿por qué esas ondas han sido demasiado grandes en amplitud y demasiado cortas en longitud de onda en presencia de un obstáculo?

Esta foto ha sido tomada por sayyedali.m.( Qom)en el instituto Shahid qodosi

Answer 1

Estás viendo los efectos de una inestabilidad capilar del chorro, conocida como Inestabilidad de Rayleigh (a veces también como el Inestabilidad de Rayleigh-Plateau ), que se debe en gran medida a los efectos de la tensión superficial. Sin embargo, los detalles técnicos no son triviales. Una visión general del fenómeno se encuentra en Wikipedia En la página web de la Comisión Europea se ofrece un informe detallado sobre el tema. este capítulo del libro en Springer Link (parece que el capítulo se puede descargar gratuitamente).

Obsérvese que la inestabilidad se caracteriza por un amplio espectro de números de onda inestables, véase esta figura:

Por lo tanto, el número de onda específico que se observa puede verse afectado significativamente por las condiciones iniciales y de contorno. Las ondas de la imagen que muestras son inusualmente cortas para esta inestabilidad (la máxima amplificación para el caso de invisibilidad es para una longitud de onda de aproximadamente 4,5 veces el diámetro del chorro; esto aumenta con la viscosidad). Supongo que en este caso las ondas superficiales en el punto de impacto del chorro excitan perturbaciones de menor longitud de onda.

P.D.: Una extensa discusión sobre la física de los chorros de líquido es aquí , incluido el artículo descargable en PDF.