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Ciencia/Tecnología

Explican por fin el salto hidráulico, el fenómeno que intrigó a Leonardo Da Vinci

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El día a día está rodeado de pequeños detalles que hablan de los secretos de la física. En una simple cucharilla podemos encontrar una gota de café adherida a la superficie, gracias a la elevada tensión superficial del agua que constituye el brebaje.

Este mismo fenómeno es el responsable de que, si removemos muy rápido la bebida, el líquido capture aire y forme burbujas. Un fenómeno mucho más difícil de ver en un vaso de aceite, un líquido mucho más viscoso.

Parece ser que en algún lugar de Italia, en pleno siglo XVI, Leonardo da Vinci tenía tiempo para fijarse en este tipo de detalles. Él se centró en el «salto hidráulico» u onda estacionaria, un fenómeno que se observa cuando dos capas de líquido que circulan a distinta velocidad se encuentran y forman un frente, de más altura, con el aspecto de una ola.

Esto se puede ver en un lavabo, en el que el chorro genera una película lisa rodeada por un rivete de agua más elevada, antes de que el líquido se deslice por el desagüe.

Pero en aguas más profundas, puede generar violentas olas, turbulencias y remolinos, como los que se pueden ver en unos rápidos. Por eso, entenderlo es clave. ¿Qué procesos físicos hay detrás de este sencillo fenómeno? ¿Se puede manipular de alguna forma para nuestro propio beneficio?

Un artículo que se acaba de publicar en una revista especializada, Journal of Fluid Mechanics, y elaborado por el equipo de Rajes Bhagat, investigador de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) ha averiguado cuáles son los dos fenómenos claves en este acontecimiento: se trata de la viscosidad y la tensión superficial.

A través de una serie de experimentos y modelos, Bhagat ha reconstruido el fenómeno. Lo ha hecho jugando con diferentes valores de viscosidad y tensión superficial y disparando chorros de agua hacia arriba o hacia los laterales, en una superficie plana.

Según Paul Linden, uno de los coautores de este estudio y también investigador en la Universdiad de Cambridge, los hallazgos pormenorizados en el estudio son muy importantes.

«Estos experimentos y teorías muestran que la tensión superficial del líquido es clave, aunque nunca se haya reconocido como tal, a pesar de que este problema fue discutido por da Vinci y otros muchos desde entonces», ha dicho Linden en un comunicado. «Este artículo representa un logro considerable en nuestra compresión de capas finas de fluidos».

Aplicaciones en industria

Por eso, según Bhagat, este estudio puede tener impacto en industrias altamente dependientes del agua. «Saber cómo manipular el límite de un “salto hidráulico” es muy importante, y ahora, con esta teoría, podemos fácilmente extenderlo o reducirlo», ha dicho.

Este investigador espera que su modelo sirva para reducir el gasto de agua. De hecho, ha explicado que sus conocimientos ya están siendo usados de forma práctica en algunos departamentos de su universidad. «La gente puede usar esta teoría para buscar nuevas formas de limpiar con agua, ya sean coches o equipos de fábricas». Incluso, confía en que algún día su investigación ayude a ahorrar agua en los hogares.

Curiosamente, un fenómeno similar a este aparece en los límites del Sistema Solar, entre la zona dominada por la influencia del Sol y la dominada por la galaxia. Allí, los campos magnéticos y el viento solar generan el llamado choque de terminación, que la sonda Voyager 1 dejó atrás en 2012.

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