La Singularidad Desnuda

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Líquidos que desafían a la gravedad: Cuestión de vibraciones

Posted by Carlos en octubre 25, 2007

La mecánica de fluidos y la dinámica de las interfaces es una de las áreas más complejas de la ciencia, en la intersección entre la física, la química, las matemáticas y la ingeniería. Es también un área en la que nos podemos encontrar resultados sumamente extraños, debido entre otras cosas a fenómenos de histéresis. Pensemos por ejemplo en una gota de un líquido sobre una superficie sólida. Los bordes de la misma forman un cierto ángulo con la superficie sólida, tanto menor cuanto más humedezca el líquido la citada superficie (en el caso límite de ángulo 0º, tenemos que el líquido se expande por toda la superficie; si el ángulo es mayor que 90º se dice que el líquido no humedece al sólido). Lo intersante es que para un determinado líquido y superficie sólida estos ángulos pueden tomar diferentes valores dentro de un cierto rango dependiendo de la historia pasada de la interacción. Si se une a esto el efecto que la tensión superficial del líquido tiene sobre la estabilidad de la gota, nos encontramos con la situación familiar en la que una gota “se agarra” a la superficie, y no se desliza por la misma aunque ésta se incline. Si agitamos la superficie podemos reducir esta histéresis, y la gota se desliza hacia abajo debido a la gravedad. Lo curioso es que este comportamiento intuitivo puede dejar paso en ocasiones a cosas tan soprendentes como que la gota fluya cuesta arriba. Esto es lo que han mostrado Philippe Brunet y colaboradores, del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Bristol, en un trabajo titulado:

recién publicado en Physical Review Letters. Brunet et al. han mostrado como sometiendo a gotas de un líquido (una mezcla de agua y glicerina en su experimento) sobre una superficie inclinada a vibraciones verticales de diferente frecuencia e intensidad llega un momento en el que la gota cambia el sentido de su desplazamiento y comienza a subir por la superficie. El motivo es la asimetría introducida por la no linearidad de la fricción con la superficie. Durante la fase de aceleración hacia abajo la gota se estira, para comprimirse durante la aceleración hacia arriba, pero los ángulos de contacto difieren entre los extremos superior e inferior de la gota, haciendo que se produzca una fuerza neta hacia arriba. Hay unos vídeos muy interesantes del fenómeno aquí, aquí, aquí, y aquí.

Climbing drop (credit: P. Brunet et al.)
Credit: P. Brunet et al.

Este tipo de fenómenos puede resultar de gran utilidad para controlar el movimiento de pequeñas gotas de líquido sobre una superficie, por ejemplo en el contexto de experimentos con microarrays de ADN.

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Una respuesta to “Líquidos que desafían a la gravedad: Cuestión de vibraciones”

  1. […] por Carlos on Mayo 21, 2008 Hace algunos meses hablábamos de mecánica de fluidos y de un curiosísimo fenómeno mediante el cual una gota de líquido dispuesta sobre una superficie inclinada no sólo no […]

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