Una onda de choque subcompresiva es una onda de choque que no cumple las condiciones de Peter Lax .


Detalles
Las ondas de choque ordinarias son compresivas, es decir, cumplen las condiciones de Lax: la velocidad característica (en el aire, la velocidad del sonido) detrás de la onda de choque es mayor que la de la onda misma, que a su vez es mayor que la velocidad característica delante de la onda de choque. La velocidad característica es la velocidad de pequeñas perturbaciones que se propagan. Estas condiciones parecen ser necesarias para que una onda de choque se mantenga y no se disipe. Si la cresta de una onda se mueve más rápido que su base, entonces el frente de onda se autoafila y finalmente se convierte en una onda de choque casi discontinua, un frente de onda afilado que permanece así durante su propagación.
Una onda de choque es subcompresiva si no se cumplen las condiciones de Lax. Un frente de onda agudo puede permanecer agudo durante su propagación incluso cuando las perturbaciones que se producen detrás del frente viajan más lentamente que él.
Se puede realizar un experimento para demostrar esto con escalones líquidos en movimiento : se extiende una película gruesa sobre una delgada. Los escalones líquidos permanecen definidos al desplazarse porque la extensión se ve potenciada por el efecto Marangoni . Al realizar pequeñas perturbaciones con la punta de un cabello, se puede observar si las ondas de choque son compresivas o subcompresivas.
Notas y referencias
- AL Bertozzi, A. Münch, X. Fanton, AM Cazabat, Estabilidad de la línea de contacto y "choques subcompresivos" en el flujo de película delgada impulsado, Physical Review Letters , Volumen 81, Número 23, 7 de diciembre de 1998, pp. 5169-5172
Lecturas adicionales
Ondas no lineales y la teoría clásica de las ondas de choque.
- J. David Logan. Introducción a las ecuaciones diferenciales parciales no lineales. Wiley-Interscience, 1994.
- GB Whitham . Ondas lineales y no lineales. Wiley-Interscience, 1974.
- Peter D. Lax . Sistemas hiperbólicos de leyes de conservación y la teoría matemática de las ondas de choque. Sociedad de Matemáticas Industriales y Aplicadas. Filadelfia, Pensilvania, 1973. Sistemas hiperbólicos de leyes de conservación II. Comm. Pure Appl. Math. , 10:537-566, 1957.
La teoría matemática de las ondas de choque subcompresivas
- M. Shearer, DG Schaeffer, D. Marchesin, P. Paes-Leme. Solución del problema de Riemann para un sistema prototipo 2 x 2 de leyes de conservación no estrictamente hiperbólicas. Arch. Rat. Mech. Anal. 97:299-320, 1987.
- Andrea L. Bertozzi, A. Munch, M. Shearer, Choques subcompresivos en flujo de película delgada, Physica D, 134(4), 431–464, 1999
- A. Munch. Transición de choque en flujos de película delgada impulsados por Marangoni y gravedad, 1999.
- A. Munch, AL Bertozzi, Rarefacción-Frentes subcompresivos en películas impulsadas, Física de fluidos (Cartas) 11(10), págs. 2812-2814, 1999
Experimentos con películas líquidas
- V. Ludviksson, EN Lightfoot. La dinámica de películas líquidas delgadas en presencia de gradientes de tensión superficial. AIChE Journal 17:5, 1166–1173, 1971.
- Herbert E. Huppert. Flujo e inestabilidad de una corriente viscosa ladera abajo. Nature, vol. 300, págs. 427-429, 1982.
- AM Cazabat, F. Heslot, SM Troian , P. Carles. Inestabilidad de formación de dedos en películas delgadas que se extienden, impulsada por gradientes de temperatura. Nature, vol. 346, págs. 824-826, 1990.
Ondas de choque subcompresivas experimentales
- X. Fantón. Etalement et instabilités de films de mouillage en presencia de gradientes de tensión superficialle Thèse, LPMC, Collège de France 1998
- AL Bertozzi, A. Münch, X. Fanton, AM Cazabat, Estabilidad de la línea de contacto y "choques subcompresivos" en el flujo de película delgada impulsado, Physical Review Letters , Volumen 81, Número 23, 7 de diciembre de 1998, pp. 5169-5172
- T. Dugnolle, Des chocs non-classiques lors de l'étalement force d'un liquide , Mémoire de DEA (París 6, Physique des Liquides), LPMC, Collège de France 1999
- Ondas de choque