Experimental analysis of the free surface of a liquid in a rotating frame

"Experimental analysis of the free surface of a liquid in a rotating frame"
Martín Monteiro, Fernando Tornaría and Arturo C Martí
Published 20 April 2020 • © 2020 IOP Publishing Ltd
European Journal of Physics, Volume 41, Number 3


Abstract
The shape of a liquid surface in a rotating frame depends on the angular velocity. In this experiment, a fluid in a narrow rectangular container is placed on a rotating table. A smartphone fixed to the rotating frame records the fluid surface with its camera and, with a built-in gyroscope, the angular velocity. As the table rotates the surface evolves and develops a parabolic shape. Using video analysis we obtain the concavity of the parabola and the height of the vertex. Experimental results are compared with theoretical predictions. This problem contributes to improving the understanding of relevant concepts in fluid dynamics.

Resumen
La forma de la superficie de un líquido en un sistema que rota depende de la velocidad angular. En este experimento, un fluido en un recipiente rectangular de ancho angosto se coloca sobre una mesa giratoria. Un teléfono inteligente fijado al sistema registra simultáneamente la superficie del fluido con la cámara y también, gracias al giroscopio incorporado, la velocidad angular. Cuando la mesa comienza a girar, la superficie evoluciona y desarrolla una forma parabólica. Mediante el análisis de video obtenemos las características de la superficie: la concavidad de la parábola y ls altura del vértice. Los resultados experimentales se comparan con las predicciones teóricas. Este problema contribuye a mejorar la comprensión de conceptos relevantes en la dinámica de fluidos.


Martín Monteiro et al 2020 Eur. J. Phys. 41 035005
DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6404/ab7f81

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VIDEO ABSTRACT (subtítulos en español disponibles)


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