INESTABILIDAD DE FARADAY SOBRE UNA CAPA RUGOSA: EFECTOS SOBRE LA ACELERACION UMBRAL Y LONGITUD DE ONDA

BARBA MAGGI; GEMINARD J,; MARTINO R,; ROSEN M,; BOSCHAN A,; PIVA M

La Plata

Congreso; 102a Reunion de la Asociacion Fisica Argentina; 2017

Asociacion Fisica Argentina

Lasdenominadas ondas de Faraday aparecen cuando la superficie libre de una capahorizontal de líquido se desestabiliza producto de una vibración vertical defrecuencia dada y amplitud suficiente. El fenómeno, resultado de la competenciaentre la inercia del líquido y la tensión interfacial, se modificasensiblemente cuando el líquido se reemplaza por una suspensión de partículas. Bajo ciertascondiciones las partículas de la suspensión sedimentan, depositándose en elfondo del recipiente en patrones geométricos bien ordenados. Actualmente existeun interés en el estudio de estos patrones por sus potenciales aplicacionescomo sustratos para el crecimiento y regeneración de tejidos orgánicos.  Una de lasconsecuencias de la deposición localizada de partículas es que los patrones deacumulación de sedimentos cambian la rugosidad efectiva del lecho, o que a suvez  puede modificar sensiblemente eldesarrollo de la inestabilidad. Varios estudios sugieren que el umbral de lainestabilidad se retrasa para valores crecientes de rugosidad del lecho. Sinembargo, el tema sigue siendo objeto de intensa investigación y debate.Unadificultad del estudio con soluciones de partículas sedimentables proviene delos acoplamientos no evidentes entre la morfología de los patronessedimentarios y las ondas que los provocan. Por este motivo resulta convenienteiniciar el estudio de este problema, utilizando fondos de rugosidad fija ycontrolada.Con elobjetivo de entender la interacción entre las ondas en la superficie y el fondorugoso resultante de la deposición de partículas suspendidas, se acondicionóuna celda que permite simular la rugosidad del fondo de forma controlada. Lasexperiencias se llevaron a cabo en un reservorio de forma rectangular. Para elestudio se utilizaron diferentes fondos rugosos fabricados en malla rectangularde acero inoxidable de diferentes tamaños. La rugosidad se estima a partir deltamaño de los orificios de la malla y el diámetro del alambre de acero. Losorificios fueron sellados mediante un recubrimiento que impermeabiliza la mallapero no afecta su rugosidad.Utilizando como líquido un aceite de siliconas de viscosidad 20cSt seestudió la influencia de la rugosidad en el umbral de aparición de lainestabilidad, variando la aceleración de la vibración para diferentes valoresde la frecuencia de vibración. Utilizando una técnica de visualizaciónreflectométrica iluminando con luz estroboscópica se observó el patrón deFaraday resultante y se midió como varía la longitud de onda con los diferentesfondos rugosos. Se exploró el fenómeno para el rango de frecuencias comprendidoentre 28Hz y 42Hz contrastando los resultados con predicciones teóricas.