Diferencia entre revisiones de «Vorticidad»
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| − | La '''vorticidad''' es una medida vectorial que caracteriza a la rotación que experimenta y a la que está sometido el fluido. El movimiento de un fluido se puede denominar solenoidal si el fluido | + | La '''vorticidad''' es una medida vectorial que caracteriza a la rotación que experimenta y a la que está sometido el fluido. El movimiento de un fluido se puede denominar solenoidal si el fluido gira en círculo o en hélice, o de forma general si tiende a rotar en torno a un eje. Cualquier tipo de flujo circular o rotatorio que posee vorticidad puede considerarse como vórtice. Un vórtice es un flujo turbulento en rotación espiral con trayectorias de corriente cerradas. |
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| − | [[Archivo:Caso_ciclonico.jpg|200px|thumb| | + | [[Archivo:Caso_ciclonico.jpg|200px|thumb|left|Rotaciones, en rojo, y sentido de la vorticidad, flecha negra, en los fluidos: caso ciclónico]] |
Extiende el brazo y la palma de tu mano derecha de forma que el dedo gordo mire hacia arriba. Cierra los dedos de tu mano sobre si mismos girándolos. Los dedos describen o realizan un giro en sentido contrario a las agujas del reloj: se dice entonces que se está realizando un giro “ciclónico” de tus dedos. La vorticidad sería una medida teórica y vectorial relacionada con la intensidad y sentido del giro. Tu dedo gordo nos da la dirección y sentido de dicha medida (la vorticidad es un vector). Supongamos que tu dedo gordo (que representa el vector vorticidad) puede estirarse (alargarse o contraerse). Si cierras los dedos de tu mano de forma más rápida, tu dedo gordo se haría más grande (si suponemos que mide vorticidad), señalando la misma dirección y sentido. Si inclinas tu mano, y con ello todos los dedos, y realizas el mismo proceso verás que el vector vorticidad/dedo gordo se orienta de diferente manera. Pues bien, en un fluido, como lo es el aire, la vorticidad es una medida vectorial que caracteriza a la rotación que experimenta y a la que está sometido el fluido. | Extiende el brazo y la palma de tu mano derecha de forma que el dedo gordo mire hacia arriba. Cierra los dedos de tu mano sobre si mismos girándolos. Los dedos describen o realizan un giro en sentido contrario a las agujas del reloj: se dice entonces que se está realizando un giro “ciclónico” de tus dedos. La vorticidad sería una medida teórica y vectorial relacionada con la intensidad y sentido del giro. Tu dedo gordo nos da la dirección y sentido de dicha medida (la vorticidad es un vector). Supongamos que tu dedo gordo (que representa el vector vorticidad) puede estirarse (alargarse o contraerse). Si cierras los dedos de tu mano de forma más rápida, tu dedo gordo se haría más grande (si suponemos que mide vorticidad), señalando la misma dirección y sentido. Si inclinas tu mano, y con ello todos los dedos, y realizas el mismo proceso verás que el vector vorticidad/dedo gordo se orienta de diferente manera. Pues bien, en un fluido, como lo es el aire, la vorticidad es una medida vectorial que caracteriza a la rotación que experimenta y a la que está sometido el fluido. | ||
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===Vorticidad por cizalladura=== | ===Vorticidad por cizalladura=== | ||
| − | Un proceso | + | Un proceso parecido puede realizarse cuando colocas entre tus dos palmas extendidas de tus manos un lápiz. Pon el lápiz mirando hacia arriba y ahora desliza la palma derecha sobre la izquierda, o sea la primera se desplaza hacia delante y la izquierda déjala quieta o tráela hacia ti. Estas generando un giro manual (se verá más adelante que es por cizalladura de tus manos) y el lápiz gira con la intensidad o rapidez que le imprimas a tus manos al desplazarse una sobre otra. Estás generando vorticidad por cizalladura entre tus manos. |
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| + | n meteorología, el análisis de las circulaciones en un mapa de presión (por ejemplo en 500 hPa), ciclónicos y anticiclónicos son muy importantes. En este caso sólo tendremos que fijarnos en la componente vertical del vector vorticidad, asociado a ese fluido. Este es un término muy importante como veremos más adelante. Al ser una componente vertical se puede representar de forma plana en un mapa: tenemos los llamados “mapas de vorticidad a un nivel dado”. Los más útiles son a 500 y 300 hPa. | ||
| − | + | [[Archivo:Vaguada_en_altura.png|200px|thumb|right|Una vaguada, digamos a 500 hPa, es una zona rica en vorticidad ciclónica. Si el sistema se desplaza de oeste a este, un observador, O, vería como aumenta la vorticidad ciclónica en su zona con la llegada de la vaguada]] | |
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| − | + | Con este concepto de vorticidad, una depresión en superficie, una baja o vaguada en 500 hPa, donde las partículas del aire a esos niveles describen circulaciones ciclónicas (no hace falta que este cerrada en altura) serán zonas donde existan máximos de vorticidad ciclónica (valores positivos). Lo contrario ocurre con las altas y anticiclones: son zonas ricas en vorticidad anticiclónica (valores negativos). De lo comentado hasta ahora, una vaguada en altura sería, con esta definición, una zona rica en vorticidad ciclónica o vorticidad positiva. Una dorsal lo sería en vorticidad anticiclónica o negativa. | |
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| − | La vorticidad es una medida vectorial de la rotación local en un fluido. | + | La vorticidad es una medida vectorial de la rotación local en un fluido. En la predicción y análisis del tiempo atmosférico, nos referimos a la componente vertical de la rotación. Esta medida es útil en los sistemas de tiempo sinóptico y mesoscalar. Por convenio (en el hemisferio norte) valores positivos van asociados a rotación ciclónica, girando en sentido opuesto a las agujas del reloj. Las rotaciones pueden tomar valores positivos (vorticidad ciclónica) o negativos (vorticidad anticiclónica). Esa vorticidad es relativa a las rotaciones propias del fluido. Pero las partículas de aire además rotan cuando lo hace la Tierra. |
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*[http://www.meteored.com/ram/294/algunas-consideraciones-dinamicas-de-la-atmosfera-vorticidad-adveccion-de-vorticidad-y-forzamiento-dinamico-i-parte/ RAM] | *[http://www.meteored.com/ram/294/algunas-consideraciones-dinamicas-de-la-atmosfera-vorticidad-adveccion-de-vorticidad-y-forzamiento-dinamico-i-parte/ RAM] | ||
*[http://rammb.cira.colostate.edu/wmovl/VRL/Tutorials/euromet/courses/spanish/nwp/n2a10/n2a10006.htm colostate] | *[http://rammb.cira.colostate.edu/wmovl/VRL/Tutorials/euromet/courses/spanish/nwp/n2a10/n2a10006.htm colostate] | ||
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Revisión del 14:20 9 jun 2011
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La vorticidad es una medida vectorial que caracteriza a la rotación que experimenta y a la que está sometido el fluido. El movimiento de un fluido se puede denominar solenoidal si el fluido gira en círculo o en hélice, o de forma general si tiende a rotar en torno a un eje. Cualquier tipo de flujo circular o rotatorio que posee vorticidad puede considerarse como vórtice. Un vórtice es un flujo turbulento en rotación espiral con trayectorias de corriente cerradas.
Sumario
Generalidades
Extiende el brazo y la palma de tu mano derecha de forma que el dedo gordo mire hacia arriba. Cierra los dedos de tu mano sobre si mismos girándolos. Los dedos describen o realizan un giro en sentido contrario a las agujas del reloj: se dice entonces que se está realizando un giro “ciclónico” de tus dedos. La vorticidad sería una medida teórica y vectorial relacionada con la intensidad y sentido del giro. Tu dedo gordo nos da la dirección y sentido de dicha medida (la vorticidad es un vector). Supongamos que tu dedo gordo (que representa el vector vorticidad) puede estirarse (alargarse o contraerse). Si cierras los dedos de tu mano de forma más rápida, tu dedo gordo se haría más grande (si suponemos que mide vorticidad), señalando la misma dirección y sentido. Si inclinas tu mano, y con ello todos los dedos, y realizas el mismo proceso verás que el vector vorticidad/dedo gordo se orienta de diferente manera. Pues bien, en un fluido, como lo es el aire, la vorticidad es una medida vectorial que caracteriza a la rotación que experimenta y a la que está sometido el fluido.
Tipos de vorticidad
Vorticidad por curvatura
Si ahora repites el proceso pero con el dedo gordo de la mano derecha mirando hacia abajo con los dedos extendido y los cierras, entonces las puntas de los dedos giran en sentido de las agujas del reloj: has descrito un movimiento llamado anticiclónico. El dedo gordo también señala la dirección e intensidad de ese giro. En ambos casos has generado vorticidad por curvar tus dedos o, simplemente vorticidad por curvatura.
Vorticidad por cizalladura
Un proceso parecido puede realizarse cuando colocas entre tus dos palmas extendidas de tus manos un lápiz. Pon el lápiz mirando hacia arriba y ahora desliza la palma derecha sobre la izquierda, o sea la primera se desplaza hacia delante y la izquierda déjala quieta o tráela hacia ti. Estas generando un giro manual (se verá más adelante que es por cizalladura de tus manos) y el lápiz gira con la intensidad o rapidez que le imprimas a tus manos al desplazarse una sobre otra. Estás generando vorticidad por cizalladura entre tus manos.
Vorticidad absoluta y relativa
La vorticidad puede medirse respecto a un sistema de coordenadas absoluto, llamándose vorticidad absoluta y denotándose por η, o se puede medir respecto a la Tierra, llamándose vorticidad relativa y denotándose por ζ. Debido a que la Tierra gira, tiene su propia vorticidad inherente. Para un punto situado en una latitud φ, la componente vertical de la vorticidad de la Tierra es igual al parámetro de Coriolis.
La vorticidad absoluta de una parcela de fluido es igual a la suma de la vorticidad relativa del viento más la componente vertical de la rotación de la Tierra en ese punto (parámetro de Coriolis). A escala sinóptica, η tiene casi siempre un valor positivo.
Vorticidad terrestre o planetaria
Al girar la Tierra sobre si misma, cualquier elemento que se encuentre sobre ella realizará un giro, por lo tanto, la Tierra le estará transmitiendo una vorticidad de rotación terrestre o planetaria que depende de la latitud: el aire en latitudes altas rota más rápidamente que si se sitúa en el ecuador. Estrictamente hablando, es el llamado parámetro de Coriolis: T2 w sen Ø, donde W es la velocidad angular de la Tierra y Ø la latitud. Es fácil observar que la vorticidad de la Tierra es máxima en los Polos (Ø=90º) y cero en ecuador (Ø=0º).
En la Meteorología
n meteorología, el análisis de las circulaciones en un mapa de presión (por ejemplo en 500 hPa), ciclónicos y anticiclónicos son muy importantes. En este caso sólo tendremos que fijarnos en la componente vertical del vector vorticidad, asociado a ese fluido. Este es un término muy importante como veremos más adelante. Al ser una componente vertical se puede representar de forma plana en un mapa: tenemos los llamados “mapas de vorticidad a un nivel dado”. Los más útiles son a 500 y 300 hPa.
Con este concepto de vorticidad, una depresión en superficie, una baja o vaguada en 500 hPa, donde las partículas del aire a esos niveles describen circulaciones ciclónicas (no hace falta que este cerrada en altura) serán zonas donde existan máximos de vorticidad ciclónica (valores positivos). Lo contrario ocurre con las altas y anticiclones: son zonas ricas en vorticidad anticiclónica (valores negativos). De lo comentado hasta ahora, una vaguada en altura sería, con esta definición, una zona rica en vorticidad ciclónica o vorticidad positiva. Una dorsal lo sería en vorticidad anticiclónica o negativa.
Resumen
La vorticidad es una medida vectorial de la rotación local en un fluido. En la predicción y análisis del tiempo atmosférico, nos referimos a la componente vertical de la rotación. Esta medida es útil en los sistemas de tiempo sinóptico y mesoscalar. Por convenio (en el hemisferio norte) valores positivos van asociados a rotación ciclónica, girando en sentido opuesto a las agujas del reloj. Las rotaciones pueden tomar valores positivos (vorticidad ciclónica) o negativos (vorticidad anticiclónica). Esa vorticidad es relativa a las rotaciones propias del fluido. Pero las partículas de aire además rotan cuando lo hace la Tierra.
