X Carnaval de la Física: Espaguetis crudos que se rompen en tres o más pedazos y el premio Ig Nobel 2006 de Física

Por Francisco R. Villatoro, el 29 agosto, 2010. Categoría(s): Ciencia • Física • Mecánica • Physics • Science ✎ 1

Esta es mi segunda entrada para el X Carnaval de la Física organizado por Alfonso Cuervo en CienciaMia, México. Como ya viene siendo costumbre es un experimento de físico sencillo y que cualquiera puede repetir: romper un espagueti. Espero que os guste.

Me ha llamado la atención en Menéame la noticia de Lorenzo Hernández, “¿Por qué los espaguetis crudos se rompen en tres o más fragmentos?,” Ciencia Online, 27 ago, 2010, que acompaña la respuesta con un vídeo de youtube del Proyecto G y nos aclara lo siguiente:

“Los físicos franceses Basile Audoly y Sebastien Neukirch, del Laboratoire de Modélisation en Mecánique de la Université Pierre et Marie Curie, París, lograron en 2005 dar con la respuesta. Al doblar el espagueti llega un momento en que éste supera su límite de curvatura y se rompe en dos partes. Los extremos recién creados de ambos fragmentos liberan entonces toda la tensión acumulada y comienzan a vibrar. En cada uno de los fragmentos se originan unas ondas de flexión no lineales, tanto mayores cuanto mayor es el fragmento resultante, que viajan a lo largo del “medio-espagueti” hasta alcanzar el extremo sujetado, donde se reflejan. Cuando las ondas de ida y las de vuelta se encuentran, se solapan. En algunas zonas se anulan entre sí, pero en otras suman sus efectos hasta el extremo de que en determinados puntos el fideo supera de nuevo su límite curvatura, originándose así un nuevo sitio de ruptura, en el que a su vez se reproduce el mismo comportamiento, aunque menos intenso debido a que los fragmentos son cada vez más pequeños y por tanto vibran menos. En resumen, la ruptura inicial desencadena una cascada de rupturas por las ondas elásticas que sacuden cada pieza.”

Me ha sorprendido que Lorenzo no mencionara que este trabajo fue ganador del Premio Ig Nobel de Física de 2006. El artículo técnico, publicado en PRL, es Basile Audoly, Sébastien Neukirch, “Fragmentation of Rods by Cascading Cracks: Why Spaghetti Does Not Break in Half,” Phys. Rev. Lett. 95, 095505, August 2005 [gratis aquí]. Los autores del artículo tienen un página web sobre el estudio “How bent spaghetti break” que incluye varios vídeos. Los dos primeros ilustran poco, pero el tercero, gracias a unas tijeras, nos muestra el efecto catapulta, clave en los experimentos de laboratorio realizados por los autores (vídeo). La explicación en vídeo utilizando simulaciones numéricas de la ecuación de Kirchhoff es convincente y compara muy bien con el experimento. Finaliza con cuatro vídeos de experimentos, con y sin rotura múltiple.

El trabajo de Audoly y Neukirch parte de un trabajo previo de J. R. Gladden, N. Z. Handzy, A. Belmonte y E. Villermaux, “Dynamic buckling and fragmentation in brittle rods,” Phys. Rev. Lett. 94: 35503, January 2005 [gratis aquí]. Los autores también desarrollaron una página web “Dynamic Buckling and Breaking of Thin Rods” para ilustrar sus resultados. En lugar de romper los espaguetis a mano (como los franceses), los americanos prefirieron romperlos lanzando un objeto contra ellos utilizando un cañón neumático. Incluyen solo un vídeo, un gif animado.

BTW habrá que contar algo sobre Richard Feynman y su interés en la rotura de los espaguetis, que Lorenzo también menciona en su blog. Daniel W. Hillis lo contó en 1993 en un documental de la serie Nova (vídeo formato rm) y en 1994 en su biografía de Feynman titulada “No Ordinary Genuis.” En una conversación con Feynman le contó que había tratado de descubrir una teoría física para la rotura de los espaguetis sin éxito. Curioso.

BTW parece casi imposible romper un espagueti en dos trozos pero hay una señora que afirma lograrlo. El truco es muy sencillo. Probar muchas veces. En alguna de ellas el espagueti se reomperá solo en dos trozos (basta publicar dicho vídeo y no los demás en youtube).



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