http://es.youtube.com/watch?v=mXaltOAVWL8

No todos los videos que han sido enviados como entrada a la “Gallery of Fluid Motion” de la Sección de Dinámica de Fluidos de la Sociedad de Física Americana (American Physical Society) merecen la atención de este “bloguero”. Quizás, por mi formación académica, los videos de simulaciones por ordenador deberían ser mis preferidos. Sin embargo, entre todos los que he visto hasta ahora, ninguno me ha llamado la atención. Los videos rodados con cámaras de alta velocidad me están gustando mucho más. En especial, los de investigadores del M.I.T. (¡¿por qué será?!).

El video que inicia esta entrada es de Tadd T. Truscott, Jeffrey M. Aristoff, y Alexandra H. Techet, del M.I.T. y se titula “Dynamics of Water Entry,” ArXiv preprint, 10 Oct 2008. Ilustra la colisión (entrada) de una piedra (esfera) en un baño de agua. La dinámica de este fenómeno depende mucho de las propiedades de la superficie de la esfera, por ejemplo, si ha sido recubierta parcialmente con un material hidrófobo, así como de la velocidad y ángulo con la que entra en el agua. Para caracterizar la resistencia del agua a ser penetrada por la esfera se utiliza el número adimensional de Froude, el cociente entre la fuerza inercial y la fuerza gravitatoria. Por ejemplo, para un barco sumergido en agua es igual a Fr=V/sqrt(g*L), donde V es la velocidad del barco, g es la aceleración de la gravedad y L es la longitud del barco. En el caso que nos interesa, la penetración vertical de una esfera de diámetro d en agua que incide con un velocidad U, el número de Froude es Fr=U/sqrt(g*d).

El primer video ilustra el impacto a Fr=5.15 de una esfera hidrofílica y de una hidrofóbica, mostrando cómo el recubrimiento de la esfera influye en la formación o no de una cavidad de aire durante la penetración. El segundo video ilustra el efecto de la rotación (espín) de la esfera y lo compara con el efecto de recubrir hidrofóbicamente el hemisferio izquierdo (pero no el derecho) de un esfera que no rota. En mi opinión, el sorprendente parecido (salvo el splash supercial) entre ambos videos es extraordinario. Merece la pena hacer pausa reiteradas veces y contemplarlo despacito.

El tercer video compara el impacto de dos esferas recubiertas hidrofóbicamente a dos velocidades muy próximas, 40 cm/s y 45 cm/s (o lo que es lo mismo, dos números de Froude muy parecidos. Lo sorprendente es la existencia de un número de Froude crítico que permite que la esfera rápida penetre en el fluido pero la lenta quede flotando en la superficie. Muy espectacular el efecto del recubrimiento hidrofóbico. ¡Qué pena que no muestren la vista superior! Me hubiera gustado contemplar cómo cambia la onda que se genera en la superficie (con y sin el forzamiento de la esfera flotante).

El cuarto video es el que menos me gusta. Muestra la penetración de un bala (esfera milimétrica de acero a 600 cm/s) recubierta hidrofóbicamente y cómo se produce una cavidad esbelta (elongada) que se inestabiliza en un conjunto de burbujas. El quinto video es similar, pero ahora la bala es un poco más lenta, 350 cm/s, lo que produce un chorro de agua hacia arriba (de Worthtington) que se rompe en gotas debido a la inestabilidad de Rayleigh-Plateau.

En resumen, espectaculares videos de fluidos en acción. Si cuando tirásemos una piedra a un río, lago, o similar pudiésemos ver lo que pasa a cámara lenta nos quedaríamos asombrados de la gran belleza de la dinámica de fluidos implicada. Como no tenemos superojos de superhéroe, tendremos que conformarmos con la gran belleza de ver a nuestros hijos disfrutar tirando piedras al río. Es algo hipnótico. Todos los críos disfrutan con ella como lo que son, niños.

Permitidme parafrasear a J. Güémez, “Aplicaciones de Termodinámica. Agujeros Negros,” del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Cantabria. Un agujero negro obtenido del colapso de una estrella no tiene “pelo”, es decir, está caracterizado sólo por su masa (la remanente tras el colapso), su carga eléctrica (normalmente las estrellas son neutras, luego el agujero negro lo será también) y por su momento cinético (normalmente las estrellas rotan). De un agujero negro con sólo masa (de Schwarzschild) no se puede obtener trabajo, sin embargo, un agujero negro rotante (de Kerr) puede ser utilizado para extraer energía “gratis” de su campo gravitatorio. Ello requiere frenarlo, extrayendo parte de su energía de rotación en ese proceso. Una manera de lograrlo es mediante el llamado “proceso de Penrose” (R. Penrose, “Gravitational collapse: the role of general relativity,” Rivista del Nuovo Cimento, 1: 252-276, 1969 ; reprinted as “Golden Oldie” en General Relativity and Gravitation, 34, 2002 ).

Penrose propone lanzar un proyectil de tal manera que en un punto determinado de su camino se divide en dos partes. Una parte es capturada por el agujero negro, mien tras que la otra incrementa su velocidad, su energía cinética, que puede utilizarse de forma “práctica”. En este proceso el agujero negro se frena, pierde energía de rotación, que es recuperada por el fragmento que escapa.

¿Cómo lograr un lanzamiento de este tipo? Hay que aprovechar que los agujeros negros de Kerr tienen su horizonte de sucesos (región donde lo que cae dentro ya no vuelve a salir) rodeado por una región, la ergosfera (Penrose en la figura le llama límite estacionario) con forma oblonga (en la figura el corte transversal por la mitad la muestra “circular”). Hay que lanzar el objeto de forma adecuada hacia la ergosfera y que en ella se divida en dos mediante una explosión controlada. La ilustración del proceso de Penrose en esta figura, debida al propio Penrose, muestra cómo una civilización “avanzada” aprovecha la energía rotacional de un agujero negro como fuente de energía “gratis”.

Esta idea de Penrose, obviamente “poco práctica” en la actualidad, fue clave para que Jacob Bekenstein decidiera proponer que se debía asignar entropía a los agujeros negros (Jacob D. Bekenstein, “Extraction of Energy and Charge from a Black Hole,” Physical Review D, 7: 949-953, 1973 ). Su idea aprovechaba que Hawking demostró que el área del horizonte de sucesos de un agujero negro no puede decrecer (Stephen W. Hawking, “Black holes in general relativity,” Communications in Mathematical Physics, 25: 152-166, 1972 ). La idea de la entropía asociada a los agujeros negros rápidamente llamó la atención de Hawking quien la llevó al extremo “sugiriendo” que los agujeros negros radian (radiación de Hawking), artículo que “era la bomba,” como observó en sus discusiones en Moscú con Zeldovich (en su libro “” lo cuenta muy bien) por lo que decidió enviarlo a la prestigiosa Nature, S. W. HAWKING, “Black hole explosions?,” Nature 248, 30-31, 1974 . El artículo es ya histórico y está considerado como el primer ejemplo de efectos gravitatorios cuánticos (el título es una pregunta porque sólo el experimento puede decir si la radiación de Hawking existe o no en la Naturaleza). El agujero negro radia como si fuera un cuerpo (negro) caliente a una temperatura dada. Conforme radia, pierde masa, se vuelve más caliente y radia más.

Hagamos números. Para un agujero negro de “bolsillo”, con una masa de unos mil billones de gramos, el proceso de radiación acelerada conducirá a que en la última décima de segunda de “vida” del agujero negro se produzca una explosión que emita la energía equivalente a un millón de bombas H de 1 megatón (a escalas astronómicas esta energía es “ridiculamente” pequeña); por cierto, dicho agujero negro de “bolsillo” estaría a una temperatura de un billón de grados Kelvin. Nota: nuestro Sol tiene una masa de unos 20 mil millones de billones de billones de gramos, con lo que su temperatura de Hawking es de sólo una décima de millonésima de grado Kelvin (mucho más pequeña que la temperatura del fondo cósmico de microondas, unos 2.7 grados Kelvin). Estos datos numéricos están extraídos del artículo original de Hawking.

La extracción de energía de un agujero negro en rotación parece algo muy “exótico”. Mucha gente no entiende bien qué es un agujero negro (incluso los que no rotan). Una ilustración muy bonita de qué es un agujero negro (su horizonte de sucesos) es la salmón en la cascada (figura extraída de Andrew J. S. Hamilton and Jason P. Lisle, “The river model of black holes,” Am. J. Phys. 76: 519-532, June 2008 ). El salmón de arriba, más allá del horizonte (raya roja) puede escapar de la cascada nadando contra corriente. Sin embargo, a partir de cierta pendiente, el salmón ya es incapaz de escapar de la cascada y cae a ella inexorablemente. La analogía explica por qué la luz no puede escapar del interior del horizonte de sucesos (donde la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz y por tanto inalcanzable) y por qué una estrella no puede permanecer en reposo dentro del horizonte de sucesos (necesariamente colapsa, o cae). Se puede aplicar la analogía del río al agujero negro de Kerr (en rotación). La respuesta sorprende y es afirmativa (el artículo Hamilton y Lisle la presenta). El río que equivale a un agujero negro no sólo está caracterizado por la velocidad (del agua) sino también por una torsión (twist), debida a fuerzas de marea. La matemática no es complicada pero la analogía no es tan clara como en el caso anterior.

Hace unos años escribí un artículo en el que estudiaba el comportamiento eléctrico de una persona, que aproximaba por una esfera (la capacitancia mutua de dos objetos depende muy poco de la geometría). Me ha sorprendido agradablemente el artículo de Arunn Narasimhan, “Why do Elephants have Big Ear Flaps?,” Resonance, 13: 638-647, 2008 , que comienza aproximando un elefante por una esfera con objeto de estudiar su transferencia térmica.

Ante todo, ¿por qué los elefantes tienen grandes orejas? Para poder liberar calor de su cuerpo y mantener su temperatura corporal estable. Los elefantes no sudan, como nosotros, y son mucho más grandes que nosotros por lo que su metabolismo genera mucho más calor que el nuestro. El aleteo o palmeo de sus orejas les permite liberar calor de forma eficiente.

Los elefantes y las esferas comparten una propiedad: conforme su tamaño se dobla (el diámetro de la esfera), su superficie crece por cuatro veces y su volumen por ocho. Por ejemplo, una naranja que doble el diámetro de una mandarina tiene ocho veces más zumo.

Los animales de sangre caliente utilizan reacciones químicas exotérmicas para mantener su temperatura (los de sangre fría se calientan al sol, como las lagartijas). Mantener la temperatura corporal constante requiere un mecanismo de termorregulación. Cuando el ambiente es muy frío, hay que evitar que se pierda demasiado calor (por eso se nos ponen las puntas de los dedos pálidas cuando hace frío). Cuando el metabolismo genera más calor del necesario, hay que liberarlo al ambiente (por eso sudamos o buscamos un entorno frío). Un gramo de sudor (preferentemente agua) se evapora absorbiendo (liberando de nuestro cuerpo) unos 2.26 kJ (kilojulios) de energía.

El volumen del elefante es enorme comparado con su área superficial, por ello, los elefantes tienen que liberar un exceso de calor mucho más grande que un humano. ¿Sudan los elefantes? No. La tasa metabólica estándar en un elefante es de 0.82 W/kg (watios por kilogramo) bastante menor que la media para un hombre de 1.2 W/kg. Pero esto no es suficiente. ¿Cómo lo hacen entonces? Los elefantes buscan una sombra y utilizan sus grandes orejas como una enorme placa convectiva que favorece la pérdida de calor por transferencia térmica. Las grandes orejas tienen una estructura de capilares muy empaquetados que les permiten llevar mucha sangre hacia ellas.

Los elefantes africanos tienen orejas más grandes que los indios, ya que viven en un ambiente mucho más cálido. Un elefante pesa entre 2 y 4 toneladas. Uno de 4 toneladas, mientras se mueve o se alimenta, necesita liberar en forma de calor unos 4.65 kW (kilowatios). Utiliza para ello sus orejas, cuya temperatura adapta a la del entorno mediante vasodilatación, un mecanismo termorregulador del cuerpo por el cual el organismo dilata los vasos sanguíneos con objeto de incrementar o decrecer el flujo de la sangre en cierta región. De esta forma libera calor mediante radiación y convección. La convección depende de si palmea o no con las orejas. La frecuencia de palmeo determina si la convección forzada generada en el aire es laminar o turbulenta.

El autor del artículo estima con un modelo muy sencillo la cantidad de calor que puede liberar el elefante. Los interesados en el modelo, por ejemplo, con fines docentes, disfrutarán de que el artículo es gratuito y fácil de leer. ¿De cuánto calor estamos hablando? Con el modelo del artículo y los datos experimentales obetnidos por Phillips y Heath, para un elefante africano se liberan unos 76.21 W en cada lado de cada oreja o unos 325 W en total, aproximadamente un 25% de su tasa metabólica estándar, unos 1643 W. Esto es poco comparado con otros modelos más complicados publicados previamente en la literatura, que predicen para un elefante africano unos 1500 W (un 91% del total). Aún así, no es una mala estimación.

Artículos relacionados (los dos primeros no los he podido leer, el tercero incluye datos experimentales y el cuarto es una curiosidad, ¿qué pasa con Dumbo?):

P.G. Wright, “Why do elephants flap their ears?,” South African Journal of Zoology, 19: 266-269, 1984.

P.G. Wright, C.P. Luck, “Do elephants need to sweat,” South African Journal of Zoology, 19: 270-274, 1984.

P.K. Phillips, J.E. Heath, “Heat exchange by the pinna of the african elephant (Loxodonta africana),” Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology, 101: 693-699, 1992.

P.K. Phillips, J.E. Heath, “Heat loss in Dumbo: a theoretical approach,” Journal of Thermal Biology, 26: 117-120, 2001.

DANZA DE LA MUERTE

El mascarón, ¡Mirad el mascarón! ¡Cómo viene del Africa a New York!

Se fueron los árboles de la pimienta, Los queños botones de fósforo. Se fueron los camellos de carne desgarrada y los valles de luz que el cisne levantaba con el pico.

Era el momento de las cosas secas, de la espiga en el ojo y el gato laminado, del óxido de hierro de los grandes puentes y el definitivo silencio del corcho.

Era la gran reunión de los animales muertos, traspasados por las espadas de la luz; la alegría eterna del hipopótamo con las pezuñas de ceniza y de la gacela con una siempreviva en la garganta.

En la marchita soledad sin honda el abollado mascarón danzaba. Medio lado del mundo era de arena, mercurio y sol dormido el otro medio.

El mascarón. ¡Mirad el mascarón! ¡Arena, caimán y miedo sobre Nueva York!

Desfiladeros de cal aprisionaban un cielo vacío donde sonaban las voces de los que mueren bajo el guano. Un cielo mondado y puro, idéntico a sí mismo, con el bozo y lirio agudo de sus montañas invisibles,

acabó con los más leves tallitos del canto y se fue al diluvio empaquetado de la savia, a través del descanso de los últimos desfiles, levantando con el rabo pedazos de espejo.

Cuando el chino lloraba en el tejado sin encontrar el desnudo de su mujer y el director del banco observaba el manómetro que mide el cruel silencio de la moneda, el mascarón llegaba a Wall Street.

No es extraño para la danza este columbario que pone los ojos amarillos. De la esfinge a la caja de caudales hay un hilo tenso que atraviesa el corazón de todos los niños pobres. El ímpetu primitivo baila con el ímpetu mecánico, ignorantes en su frenesí de la luz original. Porque si la rueda olvida su fórmula, ya puede cantar desnuda con las manadas de caballos; y si una llama quema los helados proyectos, el cielo tendrá que huir ante el tumulto de las ventanas.

No es extraño este sitio para la danza, yo lo digo. El mascarón bailará entre columnas de sangre y de números, entre huracanes de oro y gemidos de obreros parados que aullarán, noche oscura, por su tiempo sin luces, ¡oh salvaje Norteamérica! ¡oh impúdica! ¡oh salvaje, tendida en la frontera de la nieve!

El mascarón. ¡Mirad el mascarón! ¡Qué ola de fango y luciérnaga sobre Nueva York!

Yo estaba en la terraza luchando con la luna. Enjambres de ventanas acribillaban un muslo de la noche. En mis ojos bebían las dulces vacas de los cielos. Y las brisas de largos remos golpeaban los cenicientos cristales de Broadway.

La gota de sangre buscaba la luz de la yema del astro para fingir una muerta semilla de manzana. El aire de la llanura, empujado por los pastores, temblaba con un miedo de molusco sin concha.

Pero no son los muertos los que bailan, estoy seguro. Los muertos están embebidos, devorando sus propias manos. Son los otros los que bailan con el mascarón y su vihuela; son los otros, los borrachos de plata, los hombres fríos, los que crecen en el cruce de los muslos y llamas duras, los que buscan la lombriz en el paisaje de las escaleras, los que beben en el banco lágrimas de niña muerta o los que comen por las esquinas diminutas pirámides del alba.

¡Que no baile el Papa! ¡No, que no baile el Papa! Ni el Rey, ni el millonario de dientes azules, ni las bailarinas secas de las catedrales, ni constructores, ni esmeraldas, ni locos, ni sodomitas. Sólo este mascarón, este mascarón de vieja escarlatina, ¡sólo este mascarón!

Que ya las cobras silbarán por los últimos pisos, que ya las ortigas estremecerán patios y terrazas, que ya la Bolsa será una pirámide de musgo, que ya vendrán lianas después de los fusiles y muy pronto, muy pronto, muy pronto. ¡Ay, Wall Street!

El mascarón. ¡Mirad el mascarón! ¡Cómo escupe veneno de bosqué por la angustia imperfecta de Nueva York!

“Poeta en Nueva York,” Diciembre, 1929.

En NeoFronteras (Noticias de Ciencia y Tecnología) encontré “Un dispositivo simple ahorra un 20% de combustible,” 1 de Octubre de 2008 , que me llevó a “Simple device which uses electrical field to boost gas efficiency developed by Temple University researcher,” September 25, 2008 , que a su vez me llevó a a buscar los artículos del Dr. Rongjia Tao sobre el tema. Encontré el artículo R. Tao and X. Xu, “Reducing the Viscosity of Crude Oil by Pulsed Electric or Magnetic Field,” Energy & Fuels, 20 (5), 2046 -2051, 2006, y el más reciente R. Tao, K. Huang, H. Tang, and D. Bell, “Electrorheology Leads to Efficient Combustion,” Energy & Fuels, In Press, September 12, 2008 , origen de la noticia.

Reducir la viscosidad del petróleo crudo es una de las prioridades de la industria del petróleo, ahorraría muchísima energía en su extracción. Lo más fácil, incrementar la temperatura, no es factible. El Dr. Rao propone en su artículo de 2006 el uso de campos magnéticos y/o eléctricos pulsados para reducir la viscosidad del crudo. El único problema es que no es una reducción permanente, dura sólo unas horas, aunque el proceso es fácilmente repetible. Parece que no se ha hecho rico con el invento, quizás la industria petrolífera no confía mucho en su invento porque se generan chispas en el crudo y quizás se hayan “acojonado” un poco.

En su trabajo de 2008, el Dr. Rao propone mejorar la eficiencia del motor y reducir las emisiones contaminantes mediante una nueva tecnología de inyección de combustible basada en utilizar campos eléctricos intensos pulsados para reducir la viscosidad del diesel antes de entrar en el inyector (atomizador). En los pistones del motor, el diesel entra en forma de gotas, gracias al inyector, ya que de esta manera se incrementa el área de contacto entre el combustible y el aire (oxígeno) lo que mejora la combustión (un motor más eficiente) y se reducen las emisiones (combustible no quemado). Hay varias propuestas comerciales de inyectores de combustible por atomización que tratan de reducir el tamaño de las gotas de diesel, pero requieren cambios importantes en el motor. El sistema del Dr. Rao es mucho más sencillo y puede ser acoplado en el motor por un mecánico de automóviles (las fotos muestran el dispositivo en dos ejemplos concretos). Por ello, es un dispositivo útil para el parque automovilistico actual y para el futuro. ¿Se convertirá en millonario el Dr. Rao?

El dispositivo lo único que hace es someter al flujo de diesel antes de entrar en el inyector a un campo eléctrico de 1.0 kV/mm entre dos electrones en forma de rejilla. Su consumo eléctivo es bajo, menor de 0.1 W. En el estudio presentado por el Dr. Rao, tras la aplicación del campo eléctrico durante 2 segundos, la viscosidad se reduce aproximadamente en un 9 %. No es mucho y 2 segundos es mucho tiempo.

De hecho el mismo nos confiesa que sus resultados en el Cornaglia Iveco no fueron los esperados. Tuvieron que subir el campo eléctrico hasta 1.3 kV/mm y conseguir que a 1900 rpm el diesel fluyera por su dispositivo durante 1 segundo (quizás poco tiempo para que todo vaya bien). Los resultados en el Mercedes-Benz 300D, en el que han conseguido que el diesel pase por su dispositivo durante 5 segundos son algo mejores. En laboratorio, el motor incrementa su potencia (caballos de vapor) en un 20.4% con el mismo consumo de combustible. No lo confiesa, pero creo que este coche es el del Dr. Rao, ya que confiesa que usándolo en carretera durante 6 meses ha observado una reducción de su consumo de un 20% en autopista y entre 12-15% en ciudad.

Lo dicho, ¿se convertirá en millonario el Dr. Rao? No lo sé pero lo seguro es que afirma haberse ahorrado algo menos de un 20% en combustible durante 6 meses, lo que no es poco, habida cuenta de lo caro que ha estado el diesel en los últimos meses.

Por cierto, el petróleo ya está por debajo de los 80$ el barril (el Brent está en $78.68). Hace un año que no se veían precios así. El próximo 18 de noviembre se reunen los países de la OPEP para tratar de ver qué les conviene más, un petróleo barato o recortar la producción. Obviamente, la crisis conlleva una baja de la demanda. Lo malo de un petróleo barato es que conlleva una reducción en la inversión en energías renovables, lo que podría perjudicarnos a largo plazo.

Si baja el crudo (petróleo), bajarán la gasolina y el gasóleo. No, lo siento, no es tan fácil. La mayor parte de su precio es debido a los impuestos de los carburantes, que no bajarán (menos aún en plena crisis). Además, el tipo de cambio euro-dólar, con cierta correlación con el precio del crudo, también nos afecta negativamente (el petróleo se compra y vende en dólares no en euros). El resultado es que, si hay una bajada en el precio será pequeña, como la vivida en septiembre de un 4.19 % y 4.17 % para la gasolina sin plomo de 95 octanos y el gasóleo de automoción, respectivamente. Por ejemplo, el pasado 29 de septiembre, la sin plomo se vendía a una media de 1.144 euros por litro, frente a los 1.194 euros que costaba el 1 de septiembre.

Los datos cosmológicos actuales parecen indicar que el 23% del universo es materia oscura (el 72% es energía oscura y el resto materia ordinaria). Nadie sabe lo que es la materia oscura, pero los datos del fondo de microondas más recientes del WMAP parecen indicar que está distribuida por todas partes (aunque en algunos sitios hay más y en otros menos). ¿Hay materia oscura en tu propio cuerpo? ¿Hay materia oscura en la Tierra? ¿Hay materia oscura en la Luna? ¿Cuánta materia oscura hay a nuestro alrededor?

Stephen L. Adler, investigador del Institute for Advanced Study, Princeton, Nueva Jersey, EEUU, ha obtenido un límite superior a la masa de la materia oscura que nos rodea en “Placing direct limits on the mass of earth-bound dark matter,” Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 41: 412002, 2008 [ArXiv preprint]. Para ello ha estimado la masa de la Tierra (incluyendo la materia oscura que pueda incluir) así como la masa dentro de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra (básicamente usando los datos del satélite LAGEOS). Restando ambos valores estima que la masa de la materia oscura contenida en la órbita de la Luna es menor que 4 milmillonésimas de la masa de la Tierra, es decir, menor que 1500 billones de kilogramos.

El artículo acaba con una nota en la que se afirma que Gary Gibbons propone una explicación alternativa a los datos obtenidos por LAGEOS. Si no hay materia oscura en el sistema Tierra-Luna, los datos del satélite LAGEOS pueden interpretarse como un límite para las posibles variaciones de la “constante” de gravitación universal de Newton (efectos no newtonianos en la gravedad). La constante de graviatación universal cambia menos de 40 millonésimas por ciento entre el radio de la órbita del satélite LAGEOS y la órbita de la Luna.

A mi mujer le preocupa la crisis. Yo estoy algo más tranquilo. La crisis de las “hipotecas basura” que empezó el verano pasado en EEUU, que está afectando a Europa este año, parece que va a afectar poco a España. Esa crisis quizás es la tan cacareada “no crisis” del Presidente Rodríguez. ¿Por qué no nos ha afectado directamente? En España, los grandes banqueros se cuidan mucho de los yupis “inversionistas de riesgo”, al estilo de nuestro Honoris Causa Mario Conde. Eso quizás les ha salvado de correr graves riesgos en una época post-crisis “dot com” en la que los grandes bancos internacionales han ganado sumas astronómicas. “Legalmente” no podían ganar tanto, así que recurrieron a los “bancos basura” que sí podían hacerlo. Ciertos gobiernos hicieron la vista gorda siguiendo la estela de “Dub-ya”. Esta crisis “foránea” nos afecta indirectamente, ya que si se van al garete las financias mundiales, la globalización lleva nuestro barco a la deriva.

La crisis en España es la crisis “del ladrillo”. El carácter del españolito de a pie le hace desconfiar de las inversiones “en papel” y prefiere invertir en suelo. Mucha gente ha ganado muchísimo dinero invirtiendo en vivienda. Imposible encontrar, por ejemplo, un fontanero, quien ya atesora tres viviendas, en la que vive él, en la que vive su mujer y en la que vive su hijo mayor, quienes comparten “su” casa con él, y quien ni en sueños las alquilaría. ¿Para qué? Son inversiones de futuro. “En España hay cerca de 25 millones de viviendas, frente a 21 millones que había hace apenas siete años. El 15% están vacías.” Los bancos españoles no tenían dinero para pagar una economía así. Se endeudaron con bancos europeos. Aún así, la crisis financiera española tiene sus propios problemas. En gran parte debidos a la política continuista de “bambi”.

Quizás soy muy “inocente” pero creo que en España la crisis empezará a repuntar a finales de 2009 y para 2010 pocos se acordarán de ella. Eso sí, muchos se verán obligados a vender sus viviendas vacías, aunque a un precio más razonable con la economía de nuestro país.

Me ha gustado “Versión española de la crisis” en Negocios.com. Os recomiendo su lectura.

Por cierto, el euríbor empezará a bajar a finales de la semana que viene, cuando la última bajada de tipos de Trichet, quizás un “poco forzada”, empiece a dar sus frutos (gracias al nuevo sistema de préstamos sin subasta). La semana que viene le será más barato a un banco pedirle tanto dinero como quiera a Trichet (perdón, al BCE) que a otro banco.

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.

http://es.youtube.com/watch?v=3wNGGnpjQfE

Pedro M. Reis y John W. M. Bush del Departamento de Matemáticas del M.I.T. han realizado este interesante video, “The Clapping book,” October 9, 2008 [official video link], en el que estudian el paso de una corriente de aire horizontal a través de un libro abierto cuyas tapas están sujetas, pero cuyas hojas se pueden mover libremente. Ya tenemos dicha experiencia los que hemos leído en las playas de Tarifa (donde además entre las páginas se acumula gran cantidad de fina arena blanca). Como el vídeo muestra, las páginas se levantan “al vuelo”, se contornean y realizan movimientos periódicos muy curiosos (que molestan al lector poco hábil a la hora de sujetar las páginas del libro). Estos fenómenos son debidos a los momentos de fuerza (torques) asociados a las fuerzas aerodinámicas, el peso de la hoja y su resistencia elástica al doblado. Conforme se acumulan páginas “levantadas”, la resistencia elástica del conjunto aumenta con lo que llega un momento que dichas páginas caen y el libro vuelve a un estado parecido al inicial. El proceso se repite, conduciendo a la generación de un fenómeno “periódico” no lineal muy interesante.

Los experimentos se han realizado en un túnel de viento con una sección transversal de 30×30 cm^2 que opera a velocidades de viento en el rango de 1 a 10 m/s. El “libro” contiene 200 páginas de papel estándar. Las oscilaciones observadas son extraordinariamente regulares con frecuencias entre 0.1 y 1 Hz.

El vídeo ha sido enviado para su consideración al 26th Annual Gallery of Fluid Motion y ha sido aceptado para el próximo 61st Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics. Gracias a la internet lo tenemos disponible gratuitamente.

PS: el Dr. Bush es un gran físico de fluidos aficionado a las cosas curiosas y logra publicarlas donde quiere.

Elsa Pataky, por supuesto.

Hace años yo estaba subscrito a dos revistas de divulgación científica en castellano, Mundo Científico, ya desaparecida, era traducción libre de la francesa La Recherche, aún viva, e Investigación y Ciencia, traducción libre de Scientific American. Era curioso observar que muchos temas eran tratados en ambas revistas, de forma independiente, en el número del mismo mes o en meses consecutivos. Lo mismo ocurre con revistas del prestigio de Nature (británica) y Science (americana). Más aún, a veces, en Nature se comenta un artículo aceptado en Science pero que todavía no ha sido publicado y a la inversa. Es una competencia “sana” y ver desde dos puntos de vista lo mismo siempre ayuda al lector.

¿Que qué tiene que ver Elsa Pataky con esta entrada? Buena pregunta.

El artículo de Science, aceptado, disponible online pero aún sin publicar, que comentamos en la entrada anterior a ésta, me llamó la atención (por eso escribí la entrada) y también lo hizo a uno de los periodistas científicos colaboradores en Nature. Hoy toca revisar de forma resumida y libre lo que cuenta en su artículo.

¡Oído cocina!

Es verdad, hay que arrejuntarse con investigadores de otras universidades para garantizar, estadísticamente, un mayor índice de impacto en nuestras publicaciones y con él mejores fondos que nos financien. ¿Pero cómo hacerlo? ¿Cómo lograr que un equipo de investigación así funcione como una máquina bien engrasada? John Whitfield, “Collaboration: Group theory,” Nature, 455: 720-723, 8 October 2008 , trata de contestar estas preguntas presentando algunas reglas útiles para una colaboración productiva. Resumamos algunas de sus ideas (filtradas por mí, claro).

Al grano. Un ejemplo. En la revista Nature durante el año 2008 se han publicado unos 700 artículos de investigación y sólo 6 tiene un único autor. El número de artículos escritos por un único autor está en claro descenso (como demuestran el Dr. Uzzi y su grupo). Todo investigador se preguntará ¿debo colaborar con otros? o ¿debo trabajar solo? Quizás los artículos con un único autor tengan un índice de impacto mayor.

El sociólogo Brian Uzzi, de la Northwestern University, en Evanston, Illinois, y sus colaboradores, buscando la respuesta, han analizado más de 2 millones de patentes y unos 20 millones de artículos publicados desde 1955. A principios de los 1950s, los artículos más citados solían ser los escritos por un único autor, pero esto ha cambiado hace décadas. “La imagen del investigador trabajando sólo prácticamente ha desaparecido tras la Segunda Guerra Mundial,” afirma Uzzi, quien además confiesa “no sé el porqué.” No influye que los equipos tengan más impacto por las autocitas, ya que si se eliminan éstas también se observa lo mismo. Quizás la culpa la tenga la gran especialización que ha sufrido la ciencia en la segunda mitad del siglo XX.

¿Con qué científicos tenemos que “arrejuntarnos”? ¿De nuestra disciplina o de otras? ¿Debemos mantener relaciones de larga duración o sólo esporádicas? Estas preguntas deben ser contestadas sopesando los costes y los beneficios de la relación.

Pietro Panzarasa, de la Queen Mary University de Londres, ha encontrado que los más citados son los investigadores ultraespecializados o extremadamente multidisciplinares, siendo el resto mucho menos citados. Su resultados indican que “salvo que seas capaz de soportar niveles muy altos de interdisciplinaridad, es mejor que te especialices mucho en tu propia disciplina.”

Por supuesto, los resultados de Panzarasa se basan en las publicaciones, es decir, en las colaboraciones que han tenido éxito. Pero no todas las colaboraciones acaban conduciando a publicaciones.

Jonathon Cummings, de la Duke University en Durham, North Carolina, por cierto, un campus muy bonito, ha observado, en un estudio de 500 proyectos de investigación financiados por la National Science Foundation (NSF) de EEUU, que “los proyectos que involucran más universidades o más disciplinas diferentes tienen un mayor riesgo de no publicar nada en absoluto.” La línea que separa una colaboración exitosa de un fracaso total es muy fina.

¿Cómo asegurarse que un grupo interuniversitario tiene éxito? Es difícil, pero un estudio de Gergely Palla, de la Academia de Ciencias Húngara, Budapest, ha mostrado que los equipos con unos 20 miembros tienen más exito si tienen una alta tasa de movilidad (entrada y salida de colaboradores). Sin embargo, para grupos pequeños, de 3 o 4 personas, ocurre lo contrario, el éxito requiere buena estabilidad. Aún así, los grupos pequeños requieren cierta “sabia nueva”. Luis Amaral, especialista en redes de Northwestern, ha realizado un estudio que muestra que las colaboraciones de grupos que publican en revistas de alto impacto tienen mucha más movilidad que las que resultan en publicaciones en revistas de bajo impacto. En sus palabras “en revistas de bajo impacto, la gente casi siempre repite colaboraciones” pero para publicar en revistas de alto impacto cambian.

¿Qué debe hacer un científico joven que quiera aprovechar lo mejor de sí mismo? Amaral, como especialista en análisis de redes sociales, recomienda que se olvide de acercarse a los grandes “poppes” (que publican en revistas de gran índice de impacto) y que busque otros grupos, que aunque publiquen menos o en revistas de menor impacto, presenten una mezcla más equilibrada y “saludable” de viejas glorias y veteranos (investigadores senior). Un grupo que garantice que la colaboración será duradera y fructífera, y que al mismo tiempo abra las puertas de colaboraciones esporádicas con grupos de “poppes”.

En el equilibrio está la virtud.