Che cosa sono i vortici
Vortice polare
Chi non ha sperimentato la formazione di un vortice o vortice in un becher quando si scioglie il cacao nel latte e lo si mescola con un cucchiaio? In questo articolo, vengono discussi gli aspetti meccanici dei vortici non stazionari che si formano quando l’acqua viene agitata con un cucchiaio intorno a un asse centrale in un becher cilindrico. Sarà dimostrato che il vortice non stazionario formato dopo aver mescolato l’acqua con il cucchiaio è di tipo forzato e la dinamica del fluido di questo vortice non stazionario sarà confrontata con i noti vortici stazionari e forzati liberi e con quella della dinamica del vortice isolato libero (noto anche come il vortice Oseen-Lamb). Mostreremo che l’osservazione della generazione e del decadimento del vortice non stazionario nel contenitore cilindrico di acqua rotante è un semplice esperimento che può costituire un’esperienza molto fruttuosa per la comprensione degli aspetti cinematici, dinamici e statici della rotazione assimetrica, radiale o torsionale di un fluido omogeneo e incomprimibile.
Vortice d’acqua
I vortici alari sono pericolosi per un aereo che vola dietro un altro. Questo è il motivo per cui lo studio di loro è necessario per prevenire incidenti aerei stabilendo le distanze minime che devono separare un aereo da un altro, soprattutto nelle operazioni di decollo e atterraggio. Per analizzare il comportamento dei vortici alari in modo poco costoso e con la strumentazione disponibile, la Scuola Superiore di Ingegneria Meccanica ed Elettrica Unidad Ticomán (Istituto Politecnico Nazionale, Messico) ha proposto una ricerca su getti e flussi vorticosi con l’ipotesi che abbiano una grande somiglianza con i vortici alari. Per lo sviluppo di questa ricerca è stata costruita un’attrezzatura per generare il vortice a getto e sono stati impiegati diversi anemometri. In questo articolo, vengono presentate le misure effettuate su un getto vorticoso a bassa velocità utilizzando un sensore con sette fori. Vengono mostrati i profili di velocità tangenziale e assiale, scoprendo che il comportamento di entrambe le velocità ha una grande somiglianza con i vortici di punta delle ali, specialmente per quanto riguarda il nucleo del vortice.
Sinonimo di vortice
Se notate, gli strati che sono più vicini all’oggetto sono quelli che hanno meno velocità, mentre quelli che sono più lontani sono quelli che non perdono così tanta velocità. Quindi, questa velocità dell’aria è associata alla sua energia, cioè l’aria che va più lenta (quella che è più vicina all’oggetto) avrà meno energia di quella che va più veloce (quella che è più lontana dall’oggetto), il problema sorge quando l’aria che è più vicina all’oggetto ha energia negativa perché l’aria non ha più abbastanza energia per continuare ad aderire all’oggetto, è qui che l’aria si stacca dall’oggetto e avviene il distacco dello strato limite.
Il distacco dello strato limite ha conseguenze disastrose per l’auto perché si verifica una turbolenza e l’aria non segue più la traiettoria che gli ingegneri si aspettavano mentre si stacca dall’auto. Il distacco dello strato limite causa una grande perdita di deportanza ed è un effetto che gli ingegneri cercano di evitare.
L’aria incidente su uno spoiler provoca una zona di alta pressione (che è dove l’aria si indicizza) e una zona di bassa pressione (l’altra zona dello spoiler dove l’aria non è incidente sulla parte anteriore), quindi quello che succede è che come l’aria ha la tendenza naturale di andare dalla zona di alta pressione alla zona di bassa pressione per equalizzare le pressioni, quello che succede è che si genera movimento d’aria, che aggiunto alla velocità della macchina produce i vortici.
Vortice matematico
Vortice è una nozione derivata dal latino vortex. Il concetto nomina un flusso che ruota in una direzione a spirale, come un vortice o un vortice. Più precisamente, si può dire che il vortice è ciò che possiede la vorticità.
Il termine vorticità è definito come una quantità che quantifica la rotazione di un fluido, ed è usato precisamente nel campo della meccanica dei fluidi, così come nella meteorologia. Da un punto di vista matematico, la vorticità è definita dal rotore del campo di velocità ed è un campo vettoriale. Il rotore è anche noto come rotazionale, ed è un operatore vettoriale che esprime la tendenza di un campo vettoriale a indurre una rotazione intorno a un punto.
Si può dire che, nel contesto della dinamica dei fluidi, un vortice si forma quando il fluido si muove intorno a un cerchio, come una spirale o in forma di elica. Questo tipo di movimento si può trovare nei fenomeni naturali, come i vortici di cui sopra.
Un vortice, invece, è l’area centrale di un uragano (il vento intenso che ruota in un cerchio ed è anche chiamato ciclone). Per questo si parla di vortice polare, un uragano che si verifica nella troposfera e nella stratosfera nelle regioni polari. È importante menzionare che il vortice polare artico e il vortice polare antartico hanno caratteristiche diverse.