Virvel

Frå Wikipedia – det frie oppslagsverket
Gå til: navigering, søk
Virvel skapt av ei flyvengje.
Virvel i ein vassdam.

Ein virvel eller kvervel er ei roterande, ofte turbulent, væskerørsle. Alle spiralrørsler med lukka straumlinjer er virvelstraumar. Rørsla til ei væske som virvlar raskt rundt eit senter vert kalla ein virvel. Hastigheita og rotasjonsfarten til væska er størst nær senteret og minkar gradvis bort frå senteret.

Eigenskapar[endre | endre wikiteksten]

Virvlar har nokre spesielle eigenskapar:

  • Væsketrykket i ein virvel er lågaste nær senteret (der hastigheita er størst) og stig gradvis bort frå senteret. Dette følgjer av bernoulli-prinsippet. Kjernen i ein luftvirvel er stundom synleg fordi ei søyle med vassdamp kondenserer på grunn av det låge trykket i kjernen. Den traktforma skya rundt ein tornado er eit klassisk og frykta døme på ein synleg kjerne i ein virvel. Ein støvkvervel er òg kjernen i ein virvel der støv vert trekt oppover av den turbulente luftstraumen frå bakken og inn mot det lågaste trykket i senteret.
  • Kjernen i alle virvlar kan reknast å ha ei virvellinje og kvar partikkel i virvelen kan reknast å rotere rundt denne virvellinja. Virvelinjer kan starte og slutte ved grenseflatene til væska eller danna lukka sløyfer. Dei kan ikkje starte eller slutte i væska (sjå Helmholtz-teorema.) Virvlar bøyer seg lett av og festar seg til ei fast flate. Til dømes dannar det seg ofte ein virvel føre ein propell eller ein jetmotor til eit saktegåande fly. Eine enden av virvellinja er festa til propellen eller jetmotoren, men når flyet taksar festar den andre enden av virvellinja seg til bakken i staden for å ende i lause lufta. Virvelen kan suge til seg vatn og små steinar inn i kjernen og så inn i propellen eller jetmotoren.
  • To eller fleire virvlar som er tilnærma parallelle eller roterer i same retning, vil smelte saman til ein enkel virvel. Sirkulasjonen til ein samanslått virvel er lik summen av sirkulasjonane til kvar enkel virvel. Til dømes vil ei rekkje små virvlar danne seg langs bakenden av ei vengje eller ein flypropell, men mindre enn ei vengjekorde bakover vil desse små virvlane ha danna ein enkelt virvel. Om ein ser eit fly bakfrå, kan ein sjå ein vengjevirvel på venstre vengjetupp som roterer med klokka og ein virvel på høgre vengjetupp som roterer mot klokka. Desse to virvlane slår seg ikkje saman bak flyet fordi dei roterer i motsette retningar og dannar eit nedsveip av luft bak flyet.
  • Virvlar inneheld mykje energi i den roterande rørsla til ei væske. I ei ideell væske kan ikkje denne energien forsvinne og virvelen vil vare i all eve. I røynda har verkelege væsker viskositet, slik at energien sakte forsvinn frå kjernen av virvelen. Det er berre gjennom dissipasjon av virvelen på grunn av viskositet at ei virvellinje kan slutte midt i væska i staden for langs ei grenseflate. Til dømes vil vengjevirvlar frå fly sakte forsvinne og halde seg i lufta lenge etter at flyet har passert (såkalla wake turbulence). Dette er ein fare for andre fly som kjem bakom.

Dynamikk[endre | endre wikiteksten]

Ein virvel kan vere alle rotasjonsrørsler med virvling. Virvling er eit matematisk omgrep nytta i væskedynamikk. Det kan vere knytt til «rotasjonsmengda» i ei væske. I væskedynamikk er virvling rotasjonen per einingsareal til eit punkt i væskefeltet. Det er ein vektorstorleik som har retning (om lag) langs rotasjonsaksen. I væskedynamikk kan ein òg sei at rørsla til væska er virvlande om ei væske har rørsle i ein sirkel, i ein heliks eller roterer rundt ein akse. Slik rørsle kan òg kallast solenoidalt. I meteorologi er virvlinga ein eigenskap ved storskala luftrørsler. Sidan den atmosfæriske sirkulasjonen nesten er horisontal er den (tredimensjonale) virvlinga nesten vertikal og det er vanleg å nytte den vertikale komponenten som ein skalar virvling. Matematisk er virvlinga \vec\omega definert som curlen til væskehastigheita \vec\mathit{u}:

 \vec \omega = \nabla \times \vec
\mathit{u}.

Forskjellige virvlar[endre | endre wikiteksten]

  • I hydrodynamisk tolking av eit elektromagnetisk felt dannar akselerasjonen til ei elektrisk væske i ei viss retning ein positiv virvel i magnetvæska. Dette skapar igjen ein tilsvarande negativ virvel i den elektriske væska.
  • Røykring: Ein ring av røyk som varer overraskande lenge. Dette syner kor seint viskositeten dissiperer energien til virvelen.
  • Virvelstraum: roterande vatn skapt av tidvatn i havet eller eit hol under virvelen der vatnet renn ut, som i eit badekar. Ein stor og kraftig virvelstraum vert kalla ein malstraum.
  • Tornado: ein kraftig vind som ein ser som ei traktforma sky. Ein mindre og svakare utgåve av ein tornado over vatn vert kalla ei skypumpe.
  • Tropisk orkan: ein langt større rotasjon av skyer som er skapt av varmt havvatn som fordampar og som vert påverka av jordrotasjonen.
  • Polarvirvel: ein vedvarande, storskala syklon rundt polane på jorda.
  • Solflekk: eit mørkt område på soloverflata (fotosfæren) med lågare temperatur enn omgjevnadane og intenst magnetisk aktivitet.
  • Spiralgalakse: ein galaksetype i Hubbel-rekkja forma som ei tynn, roterande plate. Mjølkevegen er ein slik galakse.

Sjå òg[endre | endre wikiteksten]

Kjelder[endre | endre wikiteksten]

  • Denne artikkelen bygger på «Vortex» frå Wikipedia på engelsk, den 9. mars 2010.
    • Wikipedia på engelsk oppgav desse kjeldene:
    • "Weather Glossary"' The Weather Channel Interactive, Inc.. 2004.
    • "Glossary og Abbreviations". Risk Prediction Initiative. The Bermuda Biological Station for Research, Inc.. St. George's, Bermuda. 2004.
    • Loper, David E., "An analysis of confined magnetohydrodynamic vortex flows". Case Institute of Technology. Washington, National Aeronautics og Space Administration; for sale by the Clearinghouse for Federal Scientific og Technical Information, Springfield, Va. 1966. (NASA contractor report NASA CR-646) LCCN 67060315
    • Batchelor, G. K. (1967), An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge Univ. Press, Ch. 7 et seq

Bakgrunnsstoff[endre | endre wikiteksten]

Commons-logo.svg Commons har multimedia som gjeld: Virvel