11 junio, 2010

Lo que no sabías de las burbujas…

No me refiero a las “burbujitas” de Yola Polastri, ni a los “burbujones”" que andan por las calles… sino de las burbujas hechas, por ejemplo, con jabón o detergente. Todos las hemos visto y seguro de niños nos ha gustado jugar con ellas, pero nunca la hemos visto de una manera tan detallada tal como lo hizo James Bird de la Universidad de Harvard quien, con la ayuda de una cámara de alta velocidad, pudo observar todo lo que ocurre cuando una burbuja estalla.

Tal vez todos hemos visto alguna vez la propaganda del programa de Discovery Channel llamado “En cámara lenta”, donde usando una cámara de alta velocidad graban el preciso momento en que una gota cae en una piscina de agua. Cuando la gota cae se forman unas ondas, y la superficie del agua se tuerce de tal manera que se convierte en algo así como una cama elástica, donde se genera una pequeña gotita que vuelve a saltar para caer y generar otra gotita más pequeña, así hasta desaparecer.

Bonito no?… pero algo que no se había observado hasta ahora era la forma en como una burbuja estalla. Muchos piensan que cuando una burbuja revienta simplemente desaparece… sin embargo, algo inesperado sucede. James Bird — un estudiante recién graduado de Harvard — lo estudio en detalle y su trabajo fue publicado ayer en Nature. En términos simples, cuando una burbuja de jabón explota no desaparece, por una fracción de tiempo sumamente corta (milisegundos) se forma una anillo de pequeñas burbujitas, más chiquitas, en el contorno de la esfera. Pero, eso no es todo… a su vez estas pequeñas burbujitas explotan y generan otro anillo de burbujas mucho más pequeños (Fig.a, b, c y d superior)

Bird y sus colegas hicieron burbujas de glicerol en una solución de agua sobre una lámina de vidrio. Luego filmaron las burbujas desde arriba y los costados a 10000 y 50000 cuadros por segundo — de 300 a 1600 veces más rápido que una cámara común y corriente — y pudieron observar de manera detallada de este fenómeno físico. Debido a que estas cámaras recién están siendo aplicadas en muchas ramas de la ciencia; por ejemplo, para ver como es el mecanismo del movimiento de las alas de los colibrís, de las abejas, de las moscas, la elongación de las lenguas de las ranas y camaleones para casar sus presas, así como para ver los procesos de reacciones químicas violentas como al poner una roca de potasio en agua; es que se ha podido descubrir este fenómeno.

Bird cree que esto se debe a que la presión del aire dentro de las burbujas es mucho mayor a la presión fuera de las burbujas. Cuando se pincha la burbuja las dos presiones tratan de equilibrarse inmediatamente. La rápida pérdida de la presión del aire dentro de la burbuja provoca una efecto de succión sobre las moléculas de glicerol que están a su alrededor, atrapando el aire dentro de si en burbujitas más pequeñas.

Además, observaron que cuando revienta una burbuja en una superficie de agua, la presión de aire contenida en la burbuja forman una depresión, que debido a la tensión superficial del agua genera una fuerza elástica que expulsa pequeñas gotitas al aire a velocidades de 18Km/h. Esto explicaría por qué las brisas marinas tienen pequeñas partículas de agua. Las burbujas que se forman  en el mar estallan e impulsan como cuetes pequeñas gotitas de agua, las cuales son arrastradas por el viento hacia las costas. Este mismo efecto explicaría porque cuando acercamos nuestra cara a un vaso de gaseosa sentimos esas pequeñas gotitas de líquido chocar en nuestro rostro, o cuando estamos con indigestión, sentir como pequeñas gotitas nos golpean la cara al tomar la Sal de Andrews.

Sin embargo, estas gotitas saltarinas necesitan de un determinado grosor de agua. Cuando la capa de agua es fina no se genera la torsión necesaria como para propulsar las pequeñas gotitas a la atmósfera. Esto podría ser aplicado a la industria de los vidrios y cristales donde la formación de burbujas son un grave problema que muchas veces es difícil de controlar.

Referencias:

Bird, J., de Ruiter, R., Courbin, L., & Stone, H. (2010). Daughter bubble cascades produced by folding of ruptured thin films Nature, 465 (7299), 759-762 DOI: 10.1038/nature09069

Videos: Wired Science.

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