Nonstationary vortices in a water glass

Abstract

[ES] ¿Qui´en no ha experimentado la formaci´on de un v´ortice o de un remolino en un vaso cuando disuelve el cacao en la leche y le da vueltas con una cuchara? En este art´ıculo, se analizan los aspectos mec´anicos de los v´ortices no estacionarios formados cuando se agita agua con una cuchara alrededor de un eje central en un vaso de precipitados cil´ındrico. Se mostrar´a que el v´ortice no estacionario formado despu´es de agitar el agua con la cuchara es de tipo forzado y se comparar´a la din´amica del fluido de este v´ortice no estacionario con los conocidos v´ortices libres estacionarios y forzados y con el de la din´amica del v´ortice aislado libre (tambi´en conocido como el v´ortice de Oseen-Lamb). Mostraremos que la observaci´on de la generaci´on y del decaimiento del v´ortice no estacionario en el recipiente cil´ındrico del agua en rotaci´on es un simple experimento que puede constituir una experiencia muy fruct´ıfera para el entendimiento de los aspectos cinem´aticos, din´amicos, y est´aticos de la rotaci´on axisim´etrica, radial, o torsional de un fluido homog´eneo e incompresible. Palabras-clave: v´ortices no estacionarios, vorticidad, flujo laminar, mec´anica de fluidos.

[EN] Who has not experienced the formation of a vortex or a whirlpool in a glass of milk when trying to dissolve cocoa in it by stirring the liquid with a spoon? In this paper, we analyse the mechanical aspects of the unsteady vortex formed in swirling water that was stirred with a spoon around a central axis in a cylindrical glass. We show that the formed unsteady vortex is of forced type and we compare the fluid dynamics of this unsteady vortex to that of the well-known steady free and forced vortices and with the dynamics of the unsteady free isolated vortex (also known as Oseen-Lamb’s vortex). We show that the observation of the generation and decay of the unsteady vortex in a cylindrical glass of rotating water is a simple experiment that may constitute a very fruitful experience for understanding the kinematics, dynamics, and static aspects of the axisymmetric, rotational, or torsional flow of an homogeneous and incompressible fluid. Keywords: unsteady vortex, vorticity, laminar flow, fluid mechanics.