Un choque sub-compresión ( choque undercompressive ) es una onda de choque que no obedece a la desigualdad Lax en la velocidad de la onda característica. Estas ondas de choque se pueden ver en experimentos sencillos.
Para los amortiguadores de compresión, la velocidad característica en la parte trasera del amortiguador es mayor que la velocidad del amortiguador, que en sí misma es mayor que la velocidad característica en la parte delantera del amortiguador. Estas son las condiciones de Lax. Las ondas de choque subcompresivas son choques que no obedecen a las condiciones Lax por definición. Por lo tanto, también podríamos decir, no compresivo, pero esto no es habitual.
Recuerde que una onda de choque es una discontinuidad espacial en movimiento; Normalmente, en mecánica, es una discontinuidad del campo de presión (un cambio repentino de presión) o una onda abrupta (un paso) en la superficie de un líquido. En el caso de un choque compresivo (cumplimiento de las condiciones Lax), la velocidad de la parte superior de la ola es más importante que la velocidad de la parte inferior de la ola; el frente de onda va más rápido que la velocidad de propagación de la onda. Sorprendentemente, se puede mantener una ola pronunciada mientras se pueden escapar pequeñas perturbaciones. ¿Por qué se conserva la discontinuidad? ¿Por qué las pequeñas perturbaciones no se destacan del shock? En el caso de una ola, la tensión superficial puede evitar la formación de perturbaciones y, por lo tanto, evitar que la ola se aplaste. Experimentos sencillos demuestran que se pueden hacer fácilmente y que se conservan.
Los primeros choques subcompresivos fueron descubiertos por matemáticos. Los descubrimientos experimentales se produjeron entonces, principalmente tras el encuentro entre una matemática, Andrea Bertozzi , y una física, Anne-Marie Cazabat. Se dieron cuenta de que estaban trabajando, cada uno a su manera, en la misma ecuación de onda.
La onda estudiada es la superficie de un líquido que se esparce. En el experimento, esta propagación es el resultado de dos fenómenos: propagación por gravitación y por efecto térmico Marangoni . La gravedad fuerza el flujo de líquido hacia abajo. El efecto térmico Marangoni fuerza el flujo hacia el lado donde el líquido está más frío. Si pones una gota en un plato cuya temperatura no es uniforme (calentada por un lado y enfriada por el otro) se esparce por el lado más frío, como si quisiera ir allí.
En presencia de la gravedad sola o del efecto térmico Marangoni solo, o cuando los dos efectos van en la misma dirección, los choques son siempre compresivos.
El efecto térmico Marangoni se puede utilizar en la dirección opuesta a la gravedad: todo lo que tienes que hacer es sumergir el fondo de un plato en un baño caliente y enfriar la parte superior. Bajo ciertas condiciones de inclinación, podemos ver el líquido subiendo por la placa (ver también el artículo Capilaridad ).
Para producir un choque, basta con permitir que suba una primera película de líquido y luego variar la inclinación de la placa. Una segunda película de líquido se eleva después de la primera. En ciertos casos, el flujo de líquido así obtenido se vuelve cada vez más suave, la segunda película se retrasa y se aleja cada vez más de la primera. Entonces no es una onda de choque. En otros casos, el paso de líquido se eleva sin deformarse. A menudo es inestable, se deforma en dedos de líquido, pero a medida que la inestabilidad se desarrolla lentamente, tenemos tiempo de ver una propagación sin deformación. Las mediciones de interferometría láser son muy precisas. Las imágenes de los dedos líquidos son hermosas (no las de choque, son solo líneas paralelas). La caminata líquida nunca es muy abrupta, pero como no cambia con el tiempo, puede verse como una transición discontinua por un efecto de zoom.
Cualquier transición suave puede parecer abrupta si cambia la escala. Es por eso que estos pasos líquidos, cuya pendiente no excede un pequeño porcentaje, pueden considerarse ondas de choque.
Cuando uno se sitúa en una geometría unidimensional (una onda teóricamente infinita y perfectamente rectilínea en una dirección), casi se cumplen las condiciones del caso estudiado por Poisson. Por lo tanto, la ecuación de onda es muy simple en la base. Pero hay diferencias, y sobre todo un término asociado al efecto nivelador provocado por la tensión superficial. Es este término el que abre la posibilidad de choques subcompresivos, porque bloquea la formación de pequeñas perturbaciones.
donde hay más referencias.