El tintineo de su vaso de cerveza a menudo deja su contenido chapoteando de un lado a otro. Sin embargo, pronto, el movimiento se detiene, su bebida se asienta y puede tomar un sorbo sin que la espuma le caiga en la nariz. Resulta que la espuma ayuda a detenerel chapoteo. Ahora, los físicos han descubierto por qué.
El análisis, publicado esta semana en Física de fluidos , de AIP Publishing, revela un efecto sorprendente en la superficie del agua que contradice el pensamiento convencional y profundiza nuestra comprensión del papel de las fuerzas capilares.
Las fuerzas capilares describen todo, desde cómo la tinta llena una pluma estilográfica hasta cómo algunos insectos pueden caminar sobre el agua. Son el resultado de la tensión superficial, lo que explica cómo se forman las gotas y cómo la superficie de un líquido se adhiere al costado de un recipiente., formando una pendiente llamada menisco.
"Esas fuerzas capilares son pequeñas, pero son muy importantes tan pronto como los tamaños o movimientos se reducen", dijo Pierre-Thomas Brun, matemático del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
Son estos efectos, encontraron los investigadores, los que amortiguan el chapoteo del agua cubierta por una capa de espuma.
Los nuevos resultados, dicen los investigadores, pueden eventualmente usarse para evitar el derramamiento de líquidos en un contenedor, como combustible en un tanque de cohetes o aceite en un buque de carga, dos situaciones en las que el chapoteo podría desestabilizar el vehículo.
Cuando cualquier líquido se mueve hacia adelante y hacia atrás en un recipiente, disipa energía y las ondas se hacen cada vez más pequeñas. Pero según la teoría anterior, estas oscilaciones se amortiguan exponencialmente. Esto significa que, aunque la amplitud de las ondas se reduce, en realidad nuncadesaparece. En principio, el chapoteo literalmente tarda una eternidad en detenerse.
En el mundo real, por supuesto, el chapoteo se detiene, y los físicos han asumido que deben entrar en juego otros efectos para detener las oscilaciones. Pero nadie sabía con precisión cuáles eran.
Se sabe que la espuma frena los líquidos que se derraman, por lo que los investigadores centraron su atención en la espuma de jabón en el agua. A partir de un análisis teórico y experimentos, los investigadores encontraron que los efectos capilares de la espuma inducen pequeños gradientes de presión cerca de las paredes del recipiente.que impulsa pequeños movimientos en el líquido que reducen el chapoteo.
Sorprendentemente, esta amortiguación ocurre mucho más rápido que la caída exponencial esperada. De hecho, las ondas se amortiguan cada vez más a medida que oscilan.
"Vimos algo que no podíamos creer", dijo François Gallaire, físico de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza. Cuanto más lenta era la velocidad del chapoteo, mayor era la tasa de disipación. Si se tienen en cuenta los efectos capilares, las nuevas ecuaciones muestran que el chapoteo se detiene después de un tiempo finito, contrariamente a la teoría anterior.
Aunque los investigadores solo hicieron su análisis con agua jabonosa, conjeturan que los líquidos sin espumas deberían comportarse de la misma manera; es más difícil de detectar. La presencia de espuma amplifica estos efectos capilares. Porque la espuma está formada por muchas burbujas diminutascon más interfaces entre el líquido y el aire, estos efectos capilares son más fuertes. Los investigadores ahora continúan su análisis en líquidos sin espuma.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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