Jugando con una pajilla en un vaso de zurito medio vacío (o las acrobacias de los chorros líquidos)

http://es.youtube.com/watch?v=6W6q87AzMiw

De niños, cuando hemos bebido utlizando un pajilla (para sorber), hemos jugado a hacer burbujitas en la superficie del líquido. A nuestros padres nunca les gustó. En parte lo hacíamos por el placer de contrariarles. ¿Habéis probado, ya de adultos, a jugar con una pajilla como cuando niños? Os lo recomiendo. Más aún, por qué no probar a hacerlo cuando un vaso de zurito (chiquito o txikito) con una cantidad pequeña de líquido (cuando este tipo de vaso pequeño está casi vacío de líquido). No sólo lograréis generar burbujas sino también otros fenómenos fluidodinámicos interesantes. ¡Ánimo, a disfrutar!

¿Qué nos os atravéis a volver a ser como niños? No os preocupéis, el vídeo de más arriba, os presentan lo que podréis obtener si jugáis a cambiar el ángulo entre la vertical y la pajilla. El vídeo se lo tenemos que agradecer a James C. Bird y Howard A. Stone, de la Universidad de Harvard, Cambridge, EEUU, “Liquid acrobatics”, October 9, 2008 . El experimento del vídeo muestra cómo se comporta un líquido poco profundo cuando inyectamos con una jeringilla un chorro de gas continuo. Hay un régimen en el que se producen erupciones cíclicas de chorros líquidos que se rompen en gotitas que describen una trayectoria parabólica preciosa. El “gotear” de estas gotitas se puede lograr que presente un régimen caótico como presenta claramente este vídeo que ha sido obtenido con una cámara de alta velocidad. Por supuesto, también es posible observar estos fenómenos a simple vista, aunque quizás se aprecie menos su belleza en dicho caso.

Los investigadores han utilizado helio como gas, que han inyectado a unos 3 mL/s (mililitros por segundo), pero con cualquier otro gas se podrían obtener resultados similares. Como líquido han utilizado aceite de silicona que han rellenado hasta 5 mm (milímetros) de altura en un recipiente plano y ancho. La dinámica observada depende del ángulo de la jeringilla respecto a la vertical, de la tasa de inyección de gas, y de la profundidad y propiedades del líquido. En el vídeo, el único parámetro que han variado es el ángulo respecto a la vertical (los demás parámetros se han mantenido constantes).

Como podéis observar en el vídeo, magníficamente comentado (aunque en inglés). Cuando el ángulo entre la jeringilla y la superficie horizontal del líquido es inferior a 57º, la superficie del liquido permanece en equilibrio, como si no pasara nada. Al superar los 57º, aparecen ondas de superficie (como pequeñas olas). Técnicamente se denominan ondas capilares (que están reguladas por la tensión superficial del líquido y el efecto de la gravedad). Al seguir aumentando el ángulo, se forma un bulto que crece en tamaño del que parece que se emiten las ondas capilares. A los 66º respecto a la horizontal el bulot se convierte en una burbuja esférica acompañada de un chorro líquido eyectado hacia arriba. Para un ángulo de unos 72º, este chorro se rompe en forma de rosario de pequeñas gotitas que realizan un “vuelo” parabólico. Para ángulos prácticamente verticales (entre 80º y 90º) el comporamiento del flujo de gotitas es completamente caótico (caos determinista).

Dicen que una imagen vale más que mil palabras. Cualquier descripción informal (no técnica) de los fenómenos observados es incapaz de mostrar la gran belleza de la variedad de acrobacias que se observan en el vídeo. Si no lo habéis visto aún, por favor, lo disfrutaréis. Si ya lo habéis hecho, es necesario que repitáis.

Por cierto, busca un pajilla y repite el experimento con tu bebida favorita y si eres “youtubero” fílmalo con tu móvil o webcam y cuélgalo. Sería muy interesante ver quien logra la mejor visualización casera.


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