Cilindro con Fluido Rotando a velocidad angular Ω

Tener un líquido en un recipiente produce en la base una presión hidrostática que sólo depende de la profundidad que tenga respecto a su superficie, sin considerar efectos de tensión superficial y en estado de equilibrio, esta superficie tiene la forma de un plano horizontal y en cada punto del plano la presión es igual, las figuras que cumplen con esta propiedad son conocidas como isobáricas. Al tener un fluido en rotación dentro de un recipiente cilíndrico se obtiene un perfil parabólico en la superficie libre, se producen diferentes profundidades en función de la distancia con el eje de giro, en este punto, la superficie se desplaza hacia abajo y en los extremos del recipiente hacia arriba, la diferencia de altura produce diferentes presiones en el fondo del recipiente y al aumentar la velocidad Ω, estas curvas llamadas isobáricas se van desplazando al aumentar la rotación.

La presión en cada punto de la base del cilindro se encuentra por la expresión:

De lo anterior se encuentra que hay una curva isobárica que no se mueve y tiene un radio r=R/√2, esta circunferencia corresponde a los puntos donde se mantiene la superficie del líquido a la misma altura sin importar la velocidad, al mantener la altura mantiene la presión hidrostática que presentaba antes de la rotación.

Animación de las curvas isobáricas al aumentar la rotación

Animación realizada por estudiantes del Laboratorio de Fluidos

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