Trataré de explicar la física y luego será fácil formular hipótesis sobre por qué se forman.
¿Recuerdas el volante? Cuando dos fuerzas opuestas actúan sobre él, gira. Ahora similar a eso, ¿qué sucede cuando la velocidad del fluido en dos puntos cercanos es opuesta? Tenemos un vórtice.
Un vórtice tiene un centro sobre el cual gira el fluido. Por lo general, es causada por una diferencia significativa en las velocidades que existen en distancias pequeñas. Podemos ver ejemplos de vórtice muy a menudo en la naturaleza. Las olas del mar son un buen ejemplo. El agua que retrocede se encuentra con el agua entrante. Velocidades opuestas a distancias cortas. Y se forma un vórtice.
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Los remolinos, los tornados son todos ejemplos de vórtice. Otros ejemplos son vórtices de punta desde la punta de un ala de avión.
Un fluido que fluye a altas velocidades hacia un fluido en reposo también puede causar vórtice. Este es un caso donde se puede formar un remolino.
Ahora que entendemos cómo aparece la rotación, intentaremos entender por qué se está tirando el fluido hacia abajo.
¿Recuerda la ecuación de Bernoulli, que es una ecuación de conservación de energía de presión, velocidad y potencial (altura)? Ahora ignoremos el término potencial. Lo que significa que a medida que aumenta la velocidad en un flujo, la presión del fluido o la altura del fluido disminuirá y viceversa.
En un vórtice, la velocidad cerca del centro es muy alta, lo que significa que el potencial (altura) en ese punto será bajo. Ahora la presión en la superficie de un fluido dice que el agua es igual a la presión atmosférica. Por lo tanto, el aumento de la velocidad se compensa únicamente por la disminución del potencial.
También podemos usar la aceleración centrífuga para explicar este fenómeno.
EDITAR:
La ecuación de Bernoulli (copiada de Wikipedia)
El principio de Bernoulli
dónde:
es la velocidad de flujo del fluido en un punto de una línea de corriente, es el valor de la aceleración debido a la gravedad ,
es la elevación del punto sobre un plano de referencia, con la dirección z positiva apuntando hacia arriba, por lo tanto, en la dirección opuesta a la aceleración gravitacional,
es la presión en el punto elegido, y
es la densidad del fluido en todos los puntos del fluido.
PD: Tenga en cuenta que varias suposiciones entran en la ecuación de Bernoulli y no puede aplicarse directamente a un remolino. Sin embargo, da una idea general de por qué y, por lo tanto, lo he usado aquí.
Espero que esto ayude. Por favor, hágame saber cómo mejorar esta respuesta.