Descubrimiento del “efecto tubo” al moverse un objeto pesado en un fluido viscoso

dibujo20081223tubeeffectinglycerolseenbylaserTodos hemos visto la estela de un avión a reacción en el cielo o la de un barco en el mar. Ambas son muy diferentes, pero tienen algo en común: el movimiento de un cuerpo en un fluido deja una marca a su paso. Este fenómeno es más general de lo que parece. De hecho, ocurre en cualquier fluido viscoso, aunque en dicho caso es difícil ver la estela. Este fenómeno se denomina “efecto tubo” ya que se forma un tubo de larga duración en el fluido debido al paso del obstáculo. El efecto ha sido observado por primera vez mediante el uso de láseres como nos muestran V. Capano, S. Esposito, G. Salesi, “Pipe effect in viscous liquids,” ArXiv preprint, 23 Dec 2008 , estudio del que he extraído la figura de la izquierda que muestra el tubo de glicerol inmerso en glicerol formado tras el paso de una pequeña esfera y visualizado por láser tras su paso.

El efecto ha sido observado en varios líquidos glicerol (C3H8O3), etanol (C2H6O) y aceite de castor. Los resultados de los experimentos observados inducen a pensar que la caída de una esfera pesada (independientemente de su diámetro) induce la formación de un tubo a largo de de su trayectoria en un fluido viscoso. Las paredes del tubo (no visibles a simple vista) son debidas a la relajación del fluido tras el paso de la esfera. La diámetro del tubo se reduce exponencialmente y su duración depende de las propiedades del fluido (incluida su temperatura).

Los autores del artículo han desarrollado un modelo teórico del fenómeno. Asumen que el cuerpo que cae induce un campo eléctrico que polariza el fluido viscoso, por lo que las moléculas polares del líquido (el glicerol es un líquido fuertemente polar que forma fácilmente enlaces de hidrógeno) se reorientan al paso del cuerpo, formando una capa dieléctrica (el “tubo”) que separa el fluido dentro de dicha capa del que se encuentra fuera de ella. Este modelo explica gran parte de la fenomenología observada experimentalmente. La dinámica del “tubo” viene determinada por dos fenómenos, su expansión debida a la tensión superficial de su “superficie” y su contracción debida a la presión del líquido que lo rodea.

Un nuevo fenómeno en física de fluidos que os adelanto que dará mucho que hablar en los próximos años.


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