Mecanica

Vorticidad

La vorticidad es una magnitud física empleada en mecánica de fluidos y en el mundo meteorológico para cuantificar la rotación de un fluido.
En meteorología se habla de vorticidad para indicar la rotación del aire atmosférico. Se dice que la vorticidad es ciclónica (o positiva) cuando tiene sentido antihorario, y anticiclónica (o negativa) cuando tiene sentido horario (lo cual severifica en el hemisferio norte).

La vorticidad es un campo muy útil para el pronóstico del tiempo pues está asociada a la producción de nubosidad: los campos de vorticidad positiva son nubosos mientras que los de vorticidad negativa están asociados a cielos despejados. Esto se debe a que la vorticidad positiva está asociada con zonas de baja presión mientras que la negativa con zonas de altapresión. Por regla general, la alta presión produce divergencia del aire y cielos despejados, mientras que la baja presión produce convergencia y ascenso de aire lo que se resume en nubosidad.


Derivada Material

Debido a que generalmente adoptamos la descripción euleriana la derivada ordinaria ya no representa toda la variación por unidad de tiempo de una determinada propiedad del fluido (o magnitudfluida) siguiendo a la partícula fluida. Esto se debe al movimiento del fluido. Para reflejar esta variación usaremos la derivada sustancial (o derivada siguiendo a la partícula fluida).


Líneas de Corriente


Aquella familia de curvas que para cada instante de tiempo son las envolventes del campo de velocidades. En mecánica de fluidos se denomina línea de corriente al lugar geométrico de los puntostangentes al vector velocidad de las partículas de fluido en un instante determinado. En particular, la línea de corriente que se encuentra en contacto con el aire, se denomina línea de agua.


Tubo de Corriente
A partir de la definición de línea de corriente se puede definir, para flujos laminares, el concepto de tubo de corriente, como la superficie formada por las líneas de flujo que parten deuna curva cerrada.
En casos no estacionarios, aunque la línea cerrada no varía, el tubo de corriente y las líneas de corriente sí lo hacen. Por el contrario, para el caso estacionario el tubo de corriente permanece fijo en el espacio a lo largo del tiempo.


Descripciones lagrangiana y euleriana del movimiento de un fluido
A la hora de describir el movimiento de un fluido existen dos puntos devista. Una primera forma de hacerlo es seguir a cada partícula fluida en su movimiento, de manera que buscaremos unas funciones que nos den la posición, así como las propiedades de la partícula fluida en cada instante. Ésta es la descripción Lagrangiana. Una segunda forma es asignar a cada punto del espacio y en cada instante, un valor para las propiedades o magnitudes fluidas sin importar que enese instante, la partícula fluida ocupa ese volumen diferencial. Ésta es la descripción Euleriana, que no está ligada a las partículas fluidas sino a los puntos del espacio ocupados por el fluido. En esta descripción el valor de una propiedad en un punto y en un instante determinado es el de la partícula fluida que ocupa dicho punto en ese instante.



Flujo Incompresible


La incompresibilidad esuna aproximación y se dice que el flujo es incompresible si la densidad permanece aproximadamente constante a lo largo de todo el flujo. Por lo tanto, el volumen de todas las porciones del fluido permanece inalterado sobre el curso de su movimiento cuando el flujo o el fluido es incompresible. En esencia, las densidades de los líquidos son constantes y así el flujo de ellos es típicamenteincompresible.
Un fluido incompresible es cualquier fluido cuya densidad siempre permanece constante con el tiempo, y tiene la capacidad de oponerse a la compresión del mismo bajo cualquier condición. Esto quiere decir que ni la masa ni el volumen del fluido puede cambiar. El agua es un fluido casi incompresible, es decir, la cantidad de volumen y la cantidad de masa permanecerán prácticamente iguales,...