He visto este video al hacer levitar un líquido más denso sobre un aire menos denso mediante una agitación vertical. Pero no pude entender algunos puntos del vídeo. En particular:
¿Cómo ha levitado el líquido?
Creo que es debido a la vibración del aire en la dirección vertical, lo que hace que aplique una fuerza sobre el líquido en la dirección ascendente.
Pero, ¿cómo afecta la agitación vertical a la densidad del líquido y lo hace subir sobre un aire menos denso?
¿Cómo levitó el líquido en el minuto 0:37 o en cualquiera de esos momentos?
El líquido levita porque la presión manométrica del gas que empuja hacia arriba la superficie inferior del líquido es igual al peso del fluido en promedio. Esta es esencialmente la misma razón por la que un aerodeslizador levita.
Creo que es debido a la vibración del aire en la dirección vertical que hace que aplique una fuerza sobre el líquido en la dirección ascendente.
El objetivo de las vibraciones es simplemente evitar la formación de gotas. Al impedir que se formen gotas, el aire no puede rodear el líquido y dejarlo caer. La agitación es lo que mantiene intacto el "aerodeslizador".
¿Existe algún modelo matemático de esta fuerza para poder encontrar la frecuencia exacta de esta levitación?
Sí, la derivación completa de este fenómeno está aquí.
https://arxiv.org/abs/2003.04777
Obsérvese que en la derivación encuentran que dentro del fluido hay un lugar donde las burbujas de gas por encima de esa línea flotan hacia arriba y las burbujas de gas por debajo de esa línea flotan hacia abajo. A medida que las burbujas inferiores flotan hacia abajo, se comprimen y se hacen más pequeñas. Esto les da la presión necesaria para mantener el líquido después de salir de la superficie inferior.
Supongo que esta situación es similar a la siguiente pregunta.
https://physics.stackexchange.com/a/615688/289569
Creo que el primer caso de mi respuesta (en el que el espacio entre el disco y la pared del contenedor es impermeable) explica en cierto modo este fenómeno.
¡Bueno, ese fue un video genial! Hay tres cosas que operan al mismo tiempo para que funcione... la presión del aire, la tensión superficial del líquido y la energía del vibrador. La presión del aire sostiene el líquido. La tensión superficial del líquido lo mantiene unido y proporciona el sello para el aire presurizado. El vibrador proporciona energía vibratoria (movimiento) para estabilizar el sistema, ya que, de lo contrario, el líquido rezumaría hacia el fondo como el jarabe bajo la fuerza de la gravedad. Sería divertido probarlo en gravedad cero en la estación espacial.
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