Un software que simula dónde van a parar los globos que se les escapan a los niños

Por Francisco R. Villatoro, el 13 marzo, 2011. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 3

¿Dónde van a parar los globos rellenos de helio que se les escapan a los niños? La respuesta es fácil de encontrar en Internet. Pero Patrick Glaschke, no contento con esta respuesta, ha decidido desarrollar un software de simulación que a partir de los datos meteorológicos de la zona donde se abandonó el globo permite estimar la trayectoria que seguirá; para ello utiliza un modelo termodinámico de la interacción entre el globo y el entorno. Más aún, ha validado su teoría con un estudio experimental. Un globo de helio puede alcanzar, en condiciones óptimas, más de 10 km. de altura, puede permanecer en el aire más de 24 horas y puede recorrer una distancia de vuelo cercana a los 3000 km. Sin embargo, las condiciones meteorológicas típicas son adversas para el globo y la vida media típica de un globo está entre 2 y 5 horas. ¿Para qué estudiar todo esto? Porque los globos (no los de los niños) pueden ser utilizados para estudiar la atmósfera, por ejemplo, la contaminación en una ciudad. Patrick está interesado en optimizar las propiedades del globo para garantizar que la distancia recorrida sea máxima. En mi opinión, Patrick también busca un Ig-Nobel. Los interesados en más detalles pueden recurrir al trabajo de Patrick Glaschke, “Trajectories of Rubber Balloons used in Balloon Releases: Theory and Application,” ArXiv, 10 Mar. 2011 [63 páginas], cuyo único problema es que está escrito en alemán.

¿Cómo se valida que un simulador de la trayectoria de un globo ofrece un resultado fiable? Se pueden lanzar miles de globos y pretender recuperar sus restos esparcidos por el suelo en un radio de kilómetros a la redonda. Sin embargo, no es fácil, ya que un globo a mucha altura explota y se rompe en tiras muy finas con un tamaño muy pequeño (ver la foto de arriba extraída del artículo de D. K. Burchette, “A study of the effect of baloon releases on the environment,” Latex Rubber Institute of Malaysia, 1989).

Además, la meteorología y el viento puede hacer que globos que partieron del mismo lugar acaben en lugares muy distantes entre sí. Por ejemplo, en las competiciones de globos aerostáticos sin motor hay globos que recorren decenas de kilómetros y otros que sólo recorren cientos, unos que permanecen en el aire durante días y otros que sólo lo hacen durante unas pocas horas, etc. La figura de arriba muestra los resultados para la Gordon Bennett Cup 1995; el cuadrado es el punto de inicio común y los 18 puntos rojos los lugares que alcanzaron (esta figura está extraída de un artículo que analiza el efecto de la meteorología en la trayectoria de cada globo, Kathrin Baumann & Andreas Stohl, “Validation of a Long-Range Trajectory Model Using Gas Balloon Tracks from the Gordon Bennett Cup 95,” Journal of Applied Meteorology 36: 711-726, 1997).

Para validar su software de simulación Patrick Glaschke ha decidido estudiar siete globos en los que ha colgado una pequeña tarjeta de toma de datos. Los resultados aparecen resumidos en la parte izquierda de la tabla de arriba; gracias a dichos datos utilizando su simulador ha podido obtener los datos que aparecen en la parte derecha de la tabla de arriba. Aunque el procedimiento de validación no me parece muy razonable, la figura de abajo muestra una concordancia razonable entre lo esperado en teoría y lo observado en los experimentos. 

En resumen, un trabajo curioso que disfrutarán quienes sepan leer en alemán.



3 Comentarios

  1. – 7 datos no me parecen muchos para validar una gráfica,

    – estos datos creo que, de aplicarles un “ajuste de mínimos cuadrados” también darían una recta, pero faltaría explicar el pico inicial de la gráfica,

    – impagable saber que existe un “Latex Rubber Institute of Malaysia”,

    – practicaré mi alemán (4 meses en 1º en la EOI), que me permitirá revisar si las tonterías de mis puntos 1 y 2 ya están justificadas en el artículo original 😉

  2. Estimado blogger,

    Buenas tardes.
    Soy Natalia, Responsable de Comunicación de Paperblog.

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