Descubren nuevas leyes de la física utilizando sorbetes para beber
En un nuevo estudio, los investigadores utilizaron sorbetes para beber para comprender mejor un fenómeno físico que seguía siendo un misterio.
Cuando pensamos en las áreas más complicadas de la Física, pronto pensamos en la Mecánica Cuántica o la Relatividad General con sus complicados experimentos a los que pocos pueden acceder. Pero la realidad es que uno de los fenómenos más presentes en nuestro día a día es un gran dolor de cabeza para los físicos.
El humo de una taza de café, el recorrido del agua en un grifo, el viento golpeando la ventana… Todo esto lo explica un área de la Física llamada dinámica de fluidos. Comprender la dinámica de fluidos ha sido un desafío desde los días de Leonardo Da Vinci.
Con un nuevo estudio, los investigadores pudieron desentrañar un poco más de este misterio usando sorbetes para beber. A través de experimentos se dieron cuenta de que tal vez allí se oculta una nueva ley para los fluidos.
El misterio de la dinámica de fluidos
La dinámica de fluidos está presente en nuestras vidas desde que nos levantamos a desayunar hasta que nos duchamos para relajarnos y dormir. Pocos saben que entender cómo se comporta el fluido es extremadamente difícil.
Tan difícil que Leonardo Da Vinci ya intentaba entenderlo en el siglo XV. Incluso una de sus obras está hecha para describir el flujo. Da Vinci estaba tratando de estudiar un fenómeno de turbulencia asociado con los fluidos.
La turbulencia permanece hasta hoy, casi 6 siglos después, sin ser comprendida por los físicos. Y en estos 6 siglos, grandes nombres como Heisenberg dedicaron parte de su trabajo a la comprensión.
¿Por qué la turbulencia es tan difícil de entender?
La turbulencia ocurre cuando la dinámica de fluidos se vuelve caótica y no lineal. En otras palabras, es extremadamente difícil predecir cómo se comporta el fluido cuando se vuelve turbulento y aún no se comprende la transición de un fluido no turbulento a un fluido turbulento.
La ecuación de Navier-Stokes describe el flujo de un fluido. Sin embargo, esta ecuación sigue sin resolverse a día de hoy y encontrar esa solución es tan importante que es uno de los Premios del Milenio ... quien lo encuentre puede ganar 1 millón de dólares.
Comprender Navier-Stokes, y comprender la dinámica de fluidos, abre las puertas a aplicaciones terrestres, como en las industrias de construcción naval y aeronáutica, y también para comprender fenómenos en el universo, como la alimentación de agujeros negros y la formación de estrellas.
Si es tan difícil, ¿cómo usaron los investigadores algo tan simple como sorbetes para resolverlo?
Investigadores del Instituto Courant de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York se dieron cuenta de que aspirar un líquido a través de sorbetes desafiaba las leyes conocidas de fricción de fluidos. El matemático Leif Ristroph y su equipo propusieron una explicación para este experimento.
El problema del fluido a través de tuberías, como un sorbete, está bien estudiado dentro del campo.
Usando sorbetes de metal, probaron diferentes líquidos y diferentes tamaños para comprender cómo es el flujo y cómo se relaciona con la presión. Así es que el grupo propuso una ecuación universal.
Ecuación universal con aplicaciones en salud
La propuesta del grupo es utilizar la ecuación universal para aplicaciones como, por ejemplo, entender el flujo de sangre dentro de nuestro cuerpo. Ristroph argumenta que las venas y las arterias se pueden modelar como sorbetes de diferentes tamaños y grosores.
Además, es posible utilizar medicamentos que utilizan jeringas o suero para inyectar en el cuerpo humano. Se puede utilizar en la industria farmacéutica para comprender mejor los medicamentos y los productos hospitalarios.