Fuerza de Bjerknes
Las fuerzas de Bjerknes son fuerzas de traslación sobre burbujas en una onda de sonido . El fenómeno es un tipo de fuerza de radiación acústica . Las fuerzas de Bjerknes primarias son causadas por un campo de sonido externo; Las fuerzas de Bjerknes secundarias se encuentran entre pares de burbujas en el mismo campo sonoro. Fueron descritos por primera vez por Vilhelm Bjerknes en sus Campos de fuerza de 1906 . [1]
donde V es el volumen de la partícula y P es el gradiente de presión acústica en la burbuja.
Suponiendo una onda viajera sinusoidal , el gradiente de presión promediado en el tiempo sobre un solo ciclo acústico es cero, lo que significa que una partícula sólida (con volumen fijo) no experimenta fuerza neta. Sin embargo, debido a que una burbuja es comprimible, el campo de presión oscilante también hace que cambie su volumen; para las burbujas esféricas, esto se puede describir mediante la ecuación de Rayleigh-Plesset . Esto significa que el producto promediado en el tiempo del volumen de la burbuja y el gradiente de presión puede ser distinto de cero durante un ciclo acústico. A diferencia de las fuerzas de radiación acústica sobre partículas incompresibles, se pueden generar fuerzas netas en ausencia de atenuación o reflexión de la onda sonora.
Las burbujas con frecuencia de resonancia por encima de la frecuencia de conducción acústica viajan hacia arriba por el gradiente de presión, mientras que aquellas con una frecuencia de resonancia más baja viajan hacia abajo por el gradiente de presión. En las ondas estacionarias acústicas , las burbujas pequeñas se acumulan en los antinodos de presión , mientras que las burbujas grandes se acumulan en los nodos de presión . [2]