EPÓNIMOS RELACIONADOS CON LA FÍSICA

 NÚMEROS EPÓNIMOS EN FÍSICA

El Número de Stefan (Ste) es un número adimensional que relaciona la capacidad calorífica y el calor latente de cambio de fase o estado de un material.

Etimología

El número de Stefan se llama así en honor a Josef Stefan y es útil para analizar precisamente el denominado problema de Stefan.

Descripción

Se define como:

${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{t}\mathrm{e}=\frac{c_p\mathrm{\Delta }T}{L}}$

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{t}\mathrm{e}}$	Número de Stefan
${\displaystyle c_p}$	Capacidad calorífica a presión constante	J / (kg K)
${\displaystyle \mathrm{\Delta }T}$	Diferencia de temperaturas entre fases	K
${\displaystyle L}$	Calor latente, por ejemplo de fusión	J / kg

El Número de Stokes (Stk) es un número adimensional definido como el cociente entre la distancia de parada de una partícula y la dimensión característica del obstáculo. Caracteriza el comportamiento de las partículas suspendidas en un flujo.

Etimología

El número de Stokes es llamado así en honor al matemático irlandés George Gabriel Stokes

Simbología

Simbología

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{t}\mathrm{k}}$	Número de Stokes
${\displaystyle \tau }$	Tiempo de relajación de la partícula	s
${\displaystyle u_o}$	Velocidad del fluido lejos del obstáculo o corriente libre	m / s
${\displaystyle d_c}$	Dimensión característica del obstáculo	m

Descripción

El número de Stokes se define como:

${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{t}\mathrm{k}=\frac{\tau u_o}{d_c}}$

Para	Descripción
${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{t}\mathrm{k}\gg 1}$	Las partículas continuarán en línea recta mientras que el fluido evitará el obstáculo. Es decir las partículas impactarán con el obstáculo.
${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{t}\mathrm{k}\ll 1}$	Las partículas seguirán las líneas de corriente del fluido.

En mecánica de fluidos. el Número de Taylor (Ta) es un número adimensional que caracteriza la importancia de las fuerzas centrífugas (fuerzas de inercia debidas a la rotación de un fluido alrededor de un eje vertical) respecto a las fuerzas viscosas.^[1]

El contexto típico del número de Taylor está en la caracterización del llamado flujo de Couette entre cilindros o esferas concéntricas en rotación. En el caso de un sistema que no está rotando uniformemente (flujo de Couette cilíndrico cuando el cilindro exterior está estacionario y el interior está rotando) las fuerzas de inercia tenderán a desestabilizar el sistema mientras que las fuerzas viscosas tenderán a estabilizarlo amortiguando las perturbaciones y la turbulencia.^[2]

Por otro lado en otros casos, el efecto de la rotación puede ser estabilizante. Así por ejemplo, en el caso de un flujo de Couette cilíndrico con discriminante positivo de Rayleigh no hay inestabilidades axisimétricas. Otro ejemplo es un cubo de agua que está rotando uniformemente; aquí el fluido está sujeto al teorema de Taylor-Proudman que afirma que pequeños movimientos tenderán a producir perturbaciones bidimensionales en el flujo rotacional. De todas formas, en este caso, los efectos de la rotación y la viscosidad generalmente se caracterizan mediante el número de Ekman y el número de Rossby.

Hay varias definiciones del número de Taylor que no son todas equivalentes. La más común es:

${\displaystyle \mathrm{T}\mathrm{a}=\frac{4{\mathrm{\Omega }}^2{R}^4}{{\nu }^2}}$

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle \mathrm{T}\mathrm{a}}$	Número de Taylor
${\displaystyle \nu }$	Viscosidad cinemática	m2 / s
${\displaystyle \mathrm{\Omega }}$	Velocidad angular característica	s-1
${\displaystyle R}$	Longitud característica perpendicular al eje de rotación	m

En el caso de inestabilidades inerciales como el flujo de Taylor-Couette, el número de Taylor es matemáticamente análogo al número de Rayleigh que relaciona las fuerzas de flotación y las fuerzas viscosas en convección. Cuando las primeras superan a las segundas por encima de un ratio crítico se produce inestabilidad convectiva. De la misma forma, en varios sistemas y geometrías, cuando el número de Taylor supera un valor crítico se produce inestabilidad inercial, llamada inestabilidad de Taylor que da lugar a los vórtices de Taylor.

El número de Taylor se llama así en honor al físico británico Geoffrey Ingram Taylor (1886-1975).

Una salpicadura después de que impacte en el agua medio ladrillo; la imagen mide aproximadamente medio metro de ancho. Observense las gotas de agua en movimiento libre, un fenómeno típico de los flujos con un número de Reynolds alto; las intrincadas formas no esféricas de las gotas indican también que el número de Weber es alto. Observense además las burbujas arrastradas en la masa de agua y un anillo de perturbación en expansión que se propaga desde el lugar del impacto.

El número de Weber (We) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos y que es útil en el análisis de flujos en donde existe una superficie entre dos fluidos diferentes. Es una medida de la importancia relativa de la inercia del fluido comparada con su tensión superficial. Por ejemplo, este número es útil en analizar flujos multifásicos en superficies curvadas, flujos de capas finas y en la formación de gotas y burbujas.

Etimología

El número de Weber se denomina así en honor a Moritz Weber (1871-1951).

Simbología

Simbología

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle \mathrm{W}\mathrm{e}}$	Número de Weber
${\displaystyle m}$	Masa	kg
${\displaystyle \rho }$	Densidad del fluido	kg / m3
${\displaystyle u}$	Velocidad del fluido	m / s
${\displaystyle \sigma }$	Tensión superficial	N / m
${\displaystyle L}$	Longitud característica, generalmente el diámetro de la gota	m
${\displaystyle d}$	Diámetro	m

Descripción

Se define como:

${\displaystyle \mathrm{W}\mathrm{e}=\frac{\text{Fuerzas de inercia}}{\text{Fuerzas de tensión superficial}}}$

Deducción

	1	2
Ecuaciones	${\displaystyle \mathrm{W}\mathrm{e}=\frac{mu(u/L)}{\sigma (d^2/L)}}$	${\displaystyle \rho =\frac{m}{d^{2}L}}$
Ordenando	${\displaystyle \mathrm{W}\mathrm{e}=(\frac{m}{d^{2}L})\frac{u^{2}L}{\sigma }}$
Sustituyendo	${\displaystyle \mathrm{W}\mathrm{e}=\frac{\rho u^{2}L}{\sigma }}$

${\displaystyle \mathrm{W}\mathrm{e}=\frac{\rho u^{2}L}{\sigma }}$

El número de Weber es un parámetro importante en atomización de un líquido. El número de Weber da la razón característica entre las fuerzas aerodinámicas que ejercen el gas sobre una película delgada y las fuerzas de tensión que actúan en la superficie del líquido. La tensión superficial del líquido en la superficie de una gota es lo que mantiene la forma de la misma. Si una gota pequeña es sometida a la acción de un chorro de aire, y existe una velocidad relativa entre el gas y la gota, fuerzas inerciales debido a dicha fuerza hacen que la gotita se deforme. Si el número Weber es demasiado grande, las fuerzas inerciales superan a las fuerzas de tensión superficial, hasta el punto en que la gota se desintegra en gotas aún más pequeñas.

A números de Weber pequeños el líquido experimenta separación subcrítica, en la cual la tensión superficial jala la delgada capa líquida hacia una sola columna que después se separa para formar gotas relativamente grandes. A valores supercríticos de Weber, la película líquida se separa de forma aerodinámica en finos tamaños de gotas del orden del grosor de la película L. Por lo tanto, el criterio del número de Weber puede ser útil al pronosticar el tamaño esperado de la gota en la atomización de un líquido, y es un parámetro significativo en la combustión de una turbina de gas y en los cohetes.

El número de Weber no interviene si no hay superficie libre excepto si hay cavitación de líquido a valores muy bajos de número de Euler. Por lo tanto, en fluidos viscosos a bajas velocidades sin superficie libre el único parámetro adimensional importante es el número de Reynolds.