Vorteks

En vorteks (eng. vortex) er en strømvirvel i van eller luft hvor aksen på virvelen står vinkelrett på overflaten. En vorteks er del av en væske eller luft som roterer rundt en akselinje, en bevegelse i spiral eller heliks.  Vortekser i vann finnes som strømvirvler i raskt rennende vann i elver, i malstrømmer, turbulent flyt av vann i kjølvannet fra båter hvor det sannes strømvirvler, og ved påhengsmotorer rundt propellen. Vorteks i luft finnes i virvelvind, tropiske sykloner, tornadoer og sandstormer. Corioliskraften kan påvirke hvilken vei virvelen i en atmosfære vil rotere avhengig om man er på den nordlige eller sørlige halvkule. Hastigheten på virvelen varierer og virvelen kan vri og strekke seg på forskjellige måter.

brukt til å blande reagenser i et eppendorfrør, sentrifugerør eller reagensrør og når disse settes i kontakt med vortekseren som har en øvre roterende og vibrerende del hvorved det skapes det en strømvivrel. Væske i en blender på kjøkkenet med en raskt roterende kniv i bunnen laer en vorteks.

Vann som renner ut av et badekar eller vask kan lage en virvel på vei ned i sluket.

I vorteksen er det et dynamisk trykk og hydrostatisk trykk og dette er lavest i midten nærmest rotasjonsaksen og øker ut mot ytterkanten. Trykkgradienten går som en spiral rundt midtaksen i vorteksen og væsken eller luften følger denne. Væske eller luft med innhold som befinner seg i sentrum av vorteksen har en tendens til å forbli der. En vorteks kan transportere energi, masse og moment over store avstander uten særlig spredning. En rask rotasjon av en vannflaske med tuten ned når man heller ut vannet gjør at vannet renner raskere ut av flasken, sammenlignet uten slik rotasjon og vorteks.

Skypumpe er en roterende luftsøyle som blir dannet over hav eller vann og inneholder kondenserte vanndråper grunnet det lave lufttrykket inne i skypumpen. Skypumper er mye mindre kraftige enn tornadoer.

Helnholtz teoremer

Den tyske fysikeren Hermann von Helmholtz (1821-1894) som blant anent studerte stabilitet i hydrodynamiske systemer utviklet basert på feltlingninger tre teoremer gjelder for væsker med liten viskositet.  Matematisk kan strømningsmønsteret i en virvel bli beskrevet som vwektoroperatorene rotasjon (curl) , divergens (div) i og gradient (grad) i et vektorfelt med fire feltlinninger.

Helmholtz 1. teorem

Styrken på vorteksaksen er konstant langs hele lijen fra topp til bunn. Det vil si at væske som opprinnelig befinner seg på vortekslinjen vil forbli der.

Helmholtzs 2. teorem

Vortekslinslinejen kan ikke ende inne i væsken men må ende i grenselaget for vaæsken og lage en lukket vei.

Helmholtz 3.teorem

Væske som ikke opprinnelig ikke roterer vil forbli uten rotasjoner

Under naturlige forhold vil vorteksen gradvis forsvinne grunnet at de viskøse kreftene vil bruke energi (dissipativt energiforbrukende system).

Litteratur

Wikipedia

Tilbake til hovedside

Publisert 25. nov. 2024 13:48 - Sist endret 28. juli 2025 13:09