Cuando un fluido o un gas experimenta una perturbación repentina, como un cambio en la presión o la elevación, a menudo da lugar a un fenómeno conocido como un orificio ondulado, que consiste en una serie de oscilaciones rápidas que se propagan y se propagan.
En la naturaleza, este espectáculo ocurre en muchos entornos diferentes, incluyendo ondas de agua y plasmas, un estado de la materia que consiste en gases ionizados con partículas libres cargadas positiva y negativamente. También se producen fenómenos similares en la atmósfera.
¿Pero cómo describir qué sucede?
Un nuevo documento de matemáticos de la Universidad de Buffalo y la Universidad de Colorado Boulder nos acerca a encontrar una respuesta.
La investigación, publicada en agosto en Proceedings of the Royal Society A, presenta un conjunto de ecuaciones recientemente formuladas que están diseñadas para caracterizar lo que sucede cuando ocurre un orificio ondulado y se extiende a lo largo de dos ejes. Visualmente, este fenómeno se asemeja al concéntricoondas que proliferan hacia afuera cuando arrojas una piedra a un estanque.
"Ves estos efectos en el agua, en los plasmas, en la atmósfera, por lo que las ecuaciones que describen estas ondas aparecen en un montón de campos diferentes", dice Gino Biondini, PhD, profesor de matemáticas en la UB College of Artsy Ciencias. "Nos gusta decir que las matemáticas son universales: las mismas matemáticas le permiten describir muchos escenarios diferentes".
Los socios de Biondini en el estudio fueron Mark J. Ablowitz, PhD, profesor de matemáticas aplicadas en la Universidad de Colorado Boulder, y Qiao Wang, candidato a doctorado en matemáticas de la UB.
Un avance en matemáticas de onda
En la década de 1960, al matemático Gerald B. Whitham se le ocurrió un enfoque para describir las perforaciones onduladas. Sin embargo, las ecuaciones que formuló solo podían usarse cuando una ola viajaba a lo largo de un solo eje como un agujero de marea que se propaga en unodirección por un canal estrecho.
El nuevo artículo de Ablowitz, Biondini y Wang se basa en la teoría de Whitham derivando un conjunto de ecuaciones diseñadas para describir cómo se forman y propagan tales ondas a lo largo de dos ejes, en dos direcciones posibles.
Dentro de este marco bidimensional, el equipo ya ha utilizado sus ecuaciones para estudiar los orificios ondulados cuya altura de onda varía en una de las dos direcciones disponibles. El siguiente paso en la investigación es aplicar las ecuaciones para caracterizar los orificios ondulados cuya ondala altura cambia a lo largo de ambos ejes.
"Las ecuaciones que formulamos marcan un paso adelante para describir estos fenómenos interesantes", dice Biondini. "Además, los métodos que utilizamos se pueden aplicar para estudiar una variedad de problemas físicos relacionados, por lo que esperamos que nuestros resultados abran unlarga serie de trabajos sobre este tipo de temas "
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Materiales proporcionado por Universidad de Buffalo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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