¿Qué sucede exactamente cuando soplas una película de jabón para hacer una burbuja? Detrás de esta simple pregunta sobre una actividad infantil favorita hay algo de ciencia real, según han descubierto investigadores de la Universidad de Nueva York.
En una serie de experimentos que replican el soplado de burbujas, el Laboratorio de Matemáticas Aplicadas de la NYU ha descubierto dos formas en las que se pueden hacer burbujas: una, empujando con un viento constante pero fuerte una película de jabón a través de una varita circular, lo que hace que crezcaen una burbuja, y dos, empujando con un viento suave sobre una película ya inflada para impulsar su mayor crecimiento.
"Este segundo método podría explicar cómo a menudo hacemos burbujas cuando somos niños: una bocanada rápida dobla la película hacia afuera y, a partir de entonces, la película sigue creciendo incluso cuando el flujo de aire disminuye", dice Leif Ristroph, profesor asistente del Instituto Courant de NYU deCiencias Matemáticas que dirigió el estudio.
El primer método es más intuitivo, pero menos común.
"Esto es utilizado por los sopladores de burbujas que vemos en los parques en el verano", explica Ristroph. Simplemente caminan, lo suficientemente rápido, al parecer, con un bucle de cuerda jabonoso, que proporciona el viento relativo necesario para estirar elpelícula."
Los resultados, reportados en la revista Cartas de revisión física , señale aplicaciones potenciales en productos de consumo que contienen burbujas o gotitas, como aerosoles, espumas y emulsiones, que son combinaciones de líquidos no mezclables.
Los otros investigadores del artículo eran Likhit Ganedi, un estudiante universitario de la NYU en el momento del trabajo y ahora un estudiante graduado en la Universidad Carnegie Mellon, Anand Oza, un becario postdoctoral en el momento de la investigación y ahora profesor en el Instituto de Nueva Jerseyof Technology, y Michael Shelley, profesor del Courant Institute.
Como problema de física, soplar burbujas es una cuestión de cómo una película líquida, típicamente agua jabonosa, interactúa con un flujo impuesto de un fluido externo, que es aire en el caso del soplo de burbujas. Esta dinámica es crucial para comprendercómo mejorar la producción industrial de muchos productos químicos.
Para analizar la ciencia que explica este proceso, es decir, qué eventos preceden a la formación de burbujas, los investigadores crearon un experimento, replicando el soplo de burbujas, utilizando películas de aceite suspendidas en agua corriente y empujadas a través de una varilla de alambre..
"Trabajar con agua en lugar de aire tiene muchas ventajas en términos de controlar, medir y ver los flujos", explica Ristroph. "Este es el truco que hizo posibles estos experimentos".
Sus observaciones experimentales, combinadas con predicciones extraídas de modelos matemáticos, permitieron a los investigadores comprender las fuerzas que produjeron las formas de película resultantes.
Sus hallazgos brindan una receta precisa o un conjunto de instrucciones sobre cómo hacer burbujas, y con ello, los procesos de producción relacionados.
"Ahora podemos decir exactamente qué velocidad del viento se necesita para expulsar la película y hacer que forme una burbuja, y cómo esta velocidad depende de parámetros como el tamaño de la varita", explica Ristroph.
La investigación fue apoyada, en parte, por una subvención de la National Science Foundation CBET-1805506.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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