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Onda de Faraday

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Las ondas de Faraday observadas en el agua en una placa de Petri vibraban a una frecuencia de unos 50 hercios.
Ondas de Faraday en un cuenco tibetano.

Las ondas de Faraday, que llevan el nombre de Michael Faraday (1791-1867), son ondas estacionarias no lineales que se producen en fluidos rodeados por un recipiente oscilante. Si la frecuencia de oscilación excede un valor crítico, la superficie hidrostática plana se vuelve inestable. Esto se llama inestabilidad de Faraday. Fueron descritas por primera vez por Faraday en 1831 como un apéndice de un artículo en Philosophical Transactions of the Royal Society of London.[1]​[2]​

Si se coloca una capa de líquido encima de un pistón que oscila verticalmente, aparece un patrón de ondas estacionarias que oscila a la mitad de la frecuencia de conducción, dados ciertos criterios de inestabilidad.[3]​ Esto se relaciona con el problema de la resonancia paramétrica. Las ondas pueden tomar la forma de rayas, hexágonos muy juntos o incluso cuadrados o patrones cuasiperiódicos. Las ondas de Faraday se observan comúnmente como finas rayas en la superficie del vino en una copa de vino que suena como una campana. Las ondas de Faraday también explican el fenómeno de la "fuente" sobre un cuenco tibetano.

La onda de Faraday y su longitud de onda es análoga a la onda de Broglie con la longitud de onda de De Broglie en la interpretación de Bohm en el campo de la mecánica cuántica.[4]​

Aplicación

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Montaje de perlas a microescala sobre ondas de Faraday.[5]​

Las ondas de Faraday se utilizan como plantilla de base líquida para el ensamblaje dirigido de materiales a microescala, incluida materia blanda, cuerpos rígidos y entidades biológicas (p. ej., células individuales, esferoides celulares y perlas microportadoras con semillas de células).[5]​ A diferencia de la plantilla de base sólida, esta plantilla de base líquida se puede cambiar dinámicamente ajustando la frecuencia vibratoria y la aceleración y genera diversos conjuntos de patrones simétricos y periódicos.

Los caimanes también utilizan este fenómeno para llamar a sus parejas. Hacen vibrar sus pulmones a bajas frecuencias ligeramente por debajo de la superficie, lo que hace que sus púas se muevan e induzcan ondas superficiales. Estas ondas superficiales son básicamente ondas de Faraday y se puede observar el efecto de salpicadura característico de determinadas resonancias.[6]​[7]​

Este efecto también se puede utilizar para mezclar dos líquidos acústicamente. Se forman ondas de Faraday en la interfaz entre los dos líquidos, lo que aumenta el área de superficie entre los dos, mezclando los líquidos rápida y completamente.[8]​

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ Faraday, M. (1831) "On a peculiar class of acoustical figures; and on certain forms assumed by a group of particles upon vibrating elastic surfaces", Philosophical Transactions of the Royal Society (London), vol. 121, pp. 299–318. "Faraday waves" are discussed in an appendix to the article, "On the forms and states assumed by fluids in contact with vibrating elastic surfaces". This entire article is also available on-line (albeit without illustrations) at "Electronic Library".
  2. ↑ Others who investigated "Faraday waves" include: (1) Ludwig Matthiessen (1868) "Akustische Versuche, die kleinsten Transversalwellen der Flüssigkeiten betreffend" (Acoustic experiments concerning the smallest transverse waves of liquids), Annalen der Physik, vol. 134, pp. 107–17; (2) Ludwig Matthiessen (1870) "Über die Transversalschwingungen tönender tropfbarer und elastischer Flüssigkeiten" (On the transverse vibrations of ringing low-viscosity and elastic liquids), Annalen der Physik, vol. 141, pp. 375–93; (3) John William Strutt (Lord Rayleigh) (1883), "On the crispations of fluid resting upon a vibrating support," Philosophical Magazine, vol. 16, pp. 50–58; (4) Thomas Brooke Benjamin and Fritz Joseph Ursell (1954), "The stability of the plane free surface of a liquid in vertical periodic motion" Proceedings of the Royal Society A, vol. 225, issue 1163.
  3. ↑ Wright, P.H.; Saylor, J.R. (September 2003). «Patterning of particulate films using Faraday waves». Review of Scientific Instruments 74 (9): 4063-70. Bibcode:2003RScI...74.4063W. doi:10.1063/1.1602936. Consultado el 4 de mayo de 2016. 
  4. ↑ «John W. M. Bush: Quantum mechanics writ large». Archivado desde el original el 15 de diciembre de 2017. Consultado el 21 de octubre de 2010. 
  5. ↑ a b P. Chen, Z. Luo, S. Guven, S. Tasoglu, A. Weng, A. V. Ganesan, U. Demirci, Advanced Materials 2014, 10.1002/adma.201402079. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402079/abstract
  6. ↑ Powell, Devin (25 de mayo de 2011). «Horny Male Alligators Bellow With Their Back Spikes». Wired. Consultado el 4 de mayo de 2016. 
  7. ↑ Moriarty, Peter; Holt, R. Glynn (2011). «Faraday waves produced by periodic substrates: Mimicking the alligator water dance». The Journal of the Acoustical Society of America 129 (4): 2411. Bibcode:2011ASAJ..129.2411M. doi:10.1121/1.3587858. 
  8. ↑ «How RAM Mixes». 

Enlaces externos

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