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Titolo: Aggregazioni

Sabato ero a remare sul lago.
Ho notato che i semi di pioppo che gli alberi della riva facevano cadere sull'acqua risultavano aggregati in ampie "isole".
Ho pensato che si parla anche di "isole di plastica" per intendere grandi gruppi di plastiche che si trovano negli oceani.
Ma qual è il meccanismo, o principio fisico, che conduce a simili aggregazioni?
 
Non dovrebbero, le plastiche o i semi, diffondersi su tutta la superficie dell'acqua, visto che nulla le attrae mutualmente? Perchè si organizzano in isole?

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Quando ci sono dei moti vorticosi "gradienti di velocità" si formano delle 
aggregazioni.
 
In 
 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/Iceland_A2003247_1410.jpg/440px-Iceland_A2003247_1410.jpg
 
 
il fenomeno è perfettamente visibile osservano le varie aggregazioni di 
densità di aria, molto evidente specialmente quando si osserva il fenomeno 
che prende il nome di "cielo a pecorelle".
 
Nel lago anche se non perfettamente visibile doveva esse presente una debole 
turbolenza che ha creato lo stesso identico fenomeno.
 
Michele FAlzone

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Non riesco a mettere a fuoco il fenomeno che dici.
 
Ho, invece, pensato alla forza attrattiva che si genera tra due barche poste alla fonda parallelamente tra loro; effetto noto da centinaia di anni. Una cosa analoga (per capirci) all'effetto Casimir

 
Mi spiace ma questo è quasi incomprensibile. Le famose "nuvole a 
pecorelle" sono notoriamente la manifestazione visibile di un noto 
fenomeno di fluidodinamica: la propagazione di onde di gravità.
Da non confondere con le onde gravitazionali che sono tutt'altra cosa.
 
L'aggregazione di densità di aria appartiene ad un vocabolario poco 
usato dalle mie parti!
 
Quanto al fenomeno in oggetto direi che dipende da effetti legati alla 
tensione superficiale e forse a quello che suggerisce ReBim analogo 
all'attrazione tra barche: effetto Bernoulli.
 
Daniele Fuà

 
 
 
Mi pare che l'effetto Casimir (limitazione dei modi delle onde di 
superficie nello spazio fra due navi) e l'effetto Bernoulli (gradienti 
di pressione collegati al moto del fluido) siano due cose diverse.

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Sicuramente è un problema di fluidodinamica, ma non credo che sia difficile 
da capire che un qualunque gradiente di velocità, sulla generica foglia, 
semi di pioppo o pezzetto di plastica agirà in modo da mettere la particella 
in rotazione "moto vorticoso", ora non parlo delle interazioni dei vortici 
uncinati di Cartesio, ma di un fenomeno molto più banale e verificato 
sperimentalmente, talmente banale da essere messo in rete da un laureando in 
ingegneria elettrotecnica.
 
https://www.youtube.com/watch?v=IS0k7KmaZwc&t=216s
 
 
Mentre trattare l'aspetto teorico non credo che si possa affrontare 
scientificamente ed in maniera rigorosa in un gruppo di discussione. 
 
Michele Falzone
 
 

 di pressione collegati al moto del fluido) siano due cose diverse.
 
Mi spiace molto ma l'effetto Casimir in questo caso è assolutamente
fuori tema e non capisco come possa venire in mente di applicarlo a 
navi.  Chi è interessato a qualche cenno vada a cercare anche 
semplicemente wiki.
 
Daniele Fuà

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Non sono convinto. Ho fatto una piccola ricerca in rete ed esistono due 
pareri contrastanti, metto qui i link
 
 
Parere positivo:
A maritime analogy of the Casimir effect, Sipko L. Boersma,
American Journal of Physics 64, 539 (1996); 
https://doi.org/10.1119/1.18150
 
https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.18150
 
 
Parere negativo (pubblicato *dopo* il parere positivo):
Popular physics myth is all at sea, Philip Ball
https://www.nature.com/news/2006/060501/full/060501-7.html#B2
 
 
Ad intuizione l'analogia mi pare buona e pure naturale (un po' di onde 
in mare ci sono molto spesso, e le possibili lunghezze d'onda nello 
spazio fra le due navi sono limitate), ma non ho mai fatto i calcoli. Il 
parere negativo non mi pare "ovviamente giusto".
 
Nell'articolo di Boersma i calcoli ci sono, a prima vista non capisco 
perche' nel risultato non c'e' la lunghezza delle navi.

 
 
Ripensandoci la corrispondenza migliore e' con la pressione di 
radiazione. Un calcolo semplice (che posto se faccio) e' la pressione di 
radiazione sui due specchi di un interferometro di Fabry-Perot quando e' 
investito da un'onda con banda larga rispetto al "free spectral range".
 
Mi aspetto che se l'onda e' in risonanza gli specchi "si respingano", 
fuori risonanza invece entrambi gli specchi vengano spinti nella stessa 
direzione, ma quello di ingresso con una forza maggiore.
 
Se lo spettro e' piu' largo del free spectral range l'integrale della 
forza "relativa" me lo aspetto tale che "i due specchi si respingano" 
indipendentemente dal fattore di qualita'.
 
Una cosa che non mi e' chiara e' se esiste una forza per la parte 
rifratta dell'onda; cioe' quella parte che esce dalla seconda superficie 
di ciascuno specchio. Mi pare che nella frase precedente sto pensando 
allo specchio come un altro interferometro. Il calcolo giusto dovrebbe 
"semplicemente" calcolare la forza che agisce su un'interfaccia.
 
Nella corrispondenza le navi sono gli specchi, la trasmissivita' delle 
onde e' data dal fatto che "passano sotto la chiglia".

Il 23/05/2020 15:14, JTS ha scritto:
 
 >
 > Nella corrispondenza le navi sono gli specchi, la trasmissivita' delle
 > onde e' data dal fatto che "passano sotto la chiglia".
 
 
A parte che il tuo intervento mi sembra piuttosto confuso, in buona 
parte sbagliato ed OT vorrei far notare che le onde del mare (onde "non 
interne" di gravità perché all'interfaccia tra due fluidi di densità 
diversa, ed essenzialmente trasversali) NON sono associate ad un flusso 
netto di quantità di moto nel verso di propagazione.
 
Ripeto: mettere in gioco Casimir, pressione di radiazione, onde di 
gravità o altre diavolerie per rispondere alla domanda dell'OP è 
inutile; probabilmente "basta" considerare la tensione superficiale.
Scrivo "basta" tra virgolette perché anche quello è un effetto non 
banale da trattare anche se potrebbe sembrare meno "sofisticato".
 
Spero di essere stato abbastanza chiaro.
 
Daniele Fuà

 quantità di moto nel verso di propagazione.
Su questo punto specifico non sono d'accordo.
Direi anzi l'opposto: un'onda che si propaga, di qualunque onda si
tratti, trasporta *sempre* qunatità di moto.
 
E così ora mi sono inguaiato: infatti se mi chiedi di dimostrarlo temo
di non saperlo fare :-)
Però un 12 anni fa avevo scritto qualcosa: prova a leggere
http://www.sagredo.eu/varie/impulso-ondatr.pdf
 
 
 
-- 
Elio Fabri


Questa è senz'altro una sfida interessante!
 
Ho letto la tua nota e, come si dice, it makes sense ma... tu descrivi 
il comportamento di una corda con un punto fisso. Nel caso di onde 
interne del mare direi che l'analogia sarebbe più calzante se la corda 
fosse vincolata ad un anello che scorre verticalmente.
 
In questo caso mi sembra che i tuoi calcoli non darebbero lo stesso 
risultato.
 
Daniele Fuà

 Daniele Fuà
 
A parte che ho scritto "onde interne" mentre qui intendevo onde non 
interne, mi è venuta in mente una vecchia questione che mi ha portato ad 
una disputa con un professore dei miei giovani anni e ve la pongo:
un'onda piana monocromatica (per esempio em) che si propaga tra meno 
infinito e più infinito e quindi definita da una funzione del tipo 
sin(x-vt) su tutto l'asse x, trasporta energia?
 
Il prof diceva di no, che se non era un pacchetto limitato nello spazio 
formato da più onde non poteva trasportare energia. Era un discorso per 
spiegare la differenza tra velocità di fase e velocità di gruppo e da 
quel punto di vista era tutto chiaro ma che un'onda strettamente 
monocromatica non trasportasse energia a me non è mai quadrato.
 
Voi che dite?
 
Daniele Fuà

 Daniele Fuà
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)

 formato da più onde non poteva trasportare energia.
Posso fare due commenti.
 
Il primo è che se ci mettiamo a ragionare su cose infinite, è sicuro
che incentreremo stranezze o anche contraddizioni.
Un'onda esattamente piana monocromatica è ininita nello spazio in
tutte le direzioni e anche nel tempo.
Quindi possiede un'energia infinita.
 
Però densità di energia e densità di corrente di energia (vettore di
Poynting) sono definitr localmente e hanno valori determinati e finiti.
Se potessi misurare il secondo in un dato punto troverei che ha
direzione e verso costanti, ma grandezza oscillante tra zero e un
massimo, come sin^2(wt).
 
Secondo: prendiamo invece un pacchetto finito (in senso spaziale e
temporale).
La sua energia totale è finita.
Il misuratore di cui sopra segnerà velore non nullo solo per un
intervallo di tempo finito, e solo in una certa regione di spazio (il
pachetto sarà limitato anche trasversalmente).
 
Però facendoo la trasf. di Fourier spaziale troviamo che l'energia
totale ha un'espressione del tipo
int w |g(k)|^2 d^3k
con w = c|k| (k è un vettore).
La q. di moto invece viene
int k |g(k)|^2 d^3k
entrambi indip. dal tempo e somme dei contributi indip. di tutte le
componenti piane monocromatiche.
 
Ho tirato in ballo la q. di moto perché si sa che la sua densità
coincide col vettore di Poynting, a meno di un fattore c^2.
(In forma relativistica, sono le componenti T_0i e T_i0 di un tensore
simmetrico.)
 
 
-- 
Elio Fabri