Búsqueda · 18 momentos en 7 episodios
Daniel MarínLuisa AchaerandioJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetburbuja en cámara de fluido sáenzceldas con techos pedro sáenzvibraciones verticales experimento laboratorioburbuja cámara de fluidomovimiento rítmico cámarabalancín caballito madera pedroPedro SáenzUniversidad de Carolina del NorteEdimburgoJuan Carlos GilHoward StoneUniversidad Carolina del NortePrincetonNature CommunicationsBasiliskNavier-StokesJesucristoprincipio de ArquímedesCoca-ColaPedro SainzE. coliPecesCetáceosAmerican Physical SocietyGallery of Fluid MotionLeonardo da VinciFreisenetJianhui WanSaiful Islam TamimCarnor Magoon
Burbuja Cámara de fluido
Ep542: Emergencia en la ISS; Artemisa; IA en Matemáticas; Burbujas; Distracción
22 de enero de 202610 momentos
Con
0:000:301:001:302:002:303:003:15
Juan Carlos Gil describe un incidente ocurrido en el laboratorio del investigador Pedro Sáenz, donde una pequeña fuga creó una burbuja que se quedó adherida al techo de una cámara de fluido.
…bueno, pues acabó doctorando en mecánica de fluidos en Edimburgo y hoy dirige un laboratorio de matemática aplicada en la Universidad de Carolina del Norte en Estados Unidos. Bueno, pues estaba trabajando su equipo con estas gotas caminantes cuando uno de sus Postdoc se estaba llenando una cámara de fluido y una pequeña fuga creó una burbuja que no querían. Bueno, pues la burbuja quedó pegada al techo de la celda. Vamos a hablar siempre de celdas con techos, no de contenedores abiertos. Y nadie le hizo ni caso a la burbujita hasta que empezaron a vibrar verticalmente porque el experimento iba de eso y la burbujita que al principio estaba quietita empezó a moverse pero no de arriba y abajo como cabría esperar por la vibración sino horizontalmente de un lado hacia Otro siguiendo el techo de la cámara con un movimiento rítmico que recordaba de alguna forma a un balancín. A mí me recuerdo, luego os diré vídeos, me recordaba a un caballito de madera de estos balancines que tenían los niños. Y bueno, pues el ojo entrenado de Pedro se dio Cuenta de que aquello era muy raro, no debería ocurrir. Pensó que podría haber física escondida, pero dijo: "Seguramente, como hablábamos antes con los problemas de error, seguramente esto lo ha descrito alguien hace 200 años y no tenga el mayor interés".…
Significado #1 · Palabras #3
Juan Carlos Gil introduce la discusión sobre las llamadas 'burbujitas galopantes', explicando que se trata de un fenómeno observado por Leonardo da Vinci y recientemente demostrado en 2023.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #17 · Palabras #17burbujitas galopantes leonardo da vinciparadoja de leonardo demostrada en 2023fluido y burbujas espirales…verdad. Fíjate que es una demostración en la que no hay que demostrar nada porque está todo escrito en el propio enunciado. O sea, están todos los extremos. Bueno, venga, siguiente tema, Juan Carlos, esto de las burbujas que se mueven así como les da la gana Burbujitas galopantes, y veréis luego por qué se llama así, pues sí, las burbujitas estas que parecen unos chismes absolutamente triviales y sin embargo llevan troleando a la física bastante tiempo. El mismo Leonardo da Vinci ya se fijó en que las burbujas en el seno de un fluido no siempre suben rectas en vertical como cabría esperar, sino que a partir de un cierto tamaño de burbuja pueden subir en espiral y lo alucinante es que ese efecto que determinó él no ha sido probado, no ha sido entendido bien; se llamaba la paradoja de Leonardo, pues hasta el año 2023 que ha sido demostrado. El espacio está patrocinado por Freisenet, o podría estarlo. Creí que ibas a decir por Leonardo, porque le suelo citar mucho, me fascina. Pues se ha resuelto en el año 2023 por Miguel Ángel Herrada de la Universidad de Sevilla, como es español quería sacarlo, junto a James Eger de la de Bristol ¿vale? Mostraron que la trayectoria vertical pierde estabilidad cuando se supera un radio crítico de…
Juan Carlos Gil describe cómo las burbujas pueden moverse en zigzag o incluso hundirse contra la gravedad, comparando el fenómeno con movimientos observados en líquidos vibrados y explicando que no se debe a corrientes de convección como en la cerveza o Coca-Cola.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6movimiento bruneán de las burbujasburbujas hundidas contra la gravedadviolación aparente del principio arquímedes…decía que estaba muy interesado Las burbujitas que nos trolean, sí, que Leonardo se dio cuenta que a veces surven en espiral y hay otros varios efectos burbujeantes si queréis y es que si se les aplican ondas sonoras las burbujas pueden pasar de pulsaciones Regulares siguiendo el ritmo del sonido a movimientos en zigzag tipo movimiento bruneán o que en baños vibrados líquido al que se le somete a una vibración algunas burbujas pueden hundirse en contra de la gravedad violando aparentemente el principio de Arquímedes. Esto a veces se ve en burbujas carbonatadas, en la cerveza o en la Coca-Cola, pero no es el mismo efecto ahí. Ahí se produce, es mucho más fácil, por corrientes de convección. Puedes ver una corriente de convección que se lleva para abajo una burbuja de forma local. Bueno, y otras cositas de burbujas que decir de los fenómenos de cavitación y luminescencia que ya mencionamos hace un tiempito. La colación de la gamba mantis pavo real, ¿os acordáis? Episodio 505, lo tengo aquí apuntado. Clásico, la gamba esa. La gamba con cavitación te daba dos golpes seguidos, ¿os acordáis? Así que el campo este de las burbujas está muy vivo y además en expansión.…
Juan Carlos Gil explica cómo la microfluídica utiliza células como si fueran burbujas, con aplicaciones en el tratamiento de aguas residuales y diseño de reactores químicos.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #9cálculos renales con burbujasvesículas rotas con ultrasonidoliberación localizada de fármacosmicrofluídica y células como burbujitastratamiento aguas residuales microfluídica…Así que el campo este de las burbujas está muy vivo y además en expansión. Hay equipos que están trabajando en burbujas en este asunto que se llama de cavitación y daño con aplicaciones en medicina. Se usan en la litroticia extracorpórea, que se llama, donde. Las burbujas se utilizan para romper cálculos renales y también estas oscilantes para romper vesículas y poder liberar, hacer liberación localizada de fármacos. Se encapsulan en una burbujita y cuando llega se la estimula con ultrasonido o lo que sea y libera el contenido y otro frente bastante activo es el de la microfluídica, en el donde hay aplicaciones de manejar células como si fuesen burbujitas; tiene aplicaciones en tratamiento de aguas residuales, en diseño de reactores químicos. Tienes que tener en cuenta las corrientes y las burbujas de gas que se forman, etcétera, sistemas de climatización y otras cosas. Así que las burbujitas, bueno, pues tienen su intríngules. Otra aplicación que la tengo que apuntar, me hago cuenta: transferencia de calor. Es fundamental, por ejemplo, para la refrigeración de dispositivos electrónicos porque las burbujitas se llevan muy mal, vamos, que disipan muy mal el calor. Así que quieres…
Juan Carlos Gil continúa explicando fenómenos relacionados con las burbujas, introduciendo el concepto de 'gotas caminantes' que se autopropulsan sobre superficies fluidas.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #11gotas caminantes sistemas vibradosautopropulsión gotas superficie fluidacampo de ondas walking dropletsinteracción onda partícula gotitas…la refrigeración de dispositivos electrónicos porque las burbujitas se llevan muy mal, vamos, que disipan muy mal el calor. Así que quieres evitar que se formen o, si se forman, retirarlas de donde se produce el calor para que no influyan en la evacuación. y también tenemos a las primas hermanas de las burbujas que serían las gotas, unas cositas redondas líquidas en medio gas o al revés. Y aquí destacan las famosas gotas caminantes, las walking droplets que aparecen también en sistemas vibrados. Bueno, hay unos vídeos, se me cae la bafa, en sistemas vibrados se les ponen unas pequeñas gotitas sobre la superficie de un fluido y se autopropulsa, se mueven por encima, guiadas por el campo de ondas, por las olitas, que ellas mismas están generando al rebotar, ¿vale? o sea que hace como crean unas ondas y ellas mismas las surfean, es el sueño de cualquier surfeador, puedes hacer sus propias ondas, o sea es una especie de, una especie no, es una interacción onda-partícula, donde la partícula sería la gotita y por esto se ha abierto, Súper curioso, todo otro campo nuevo llamado de análogos cuánticos hidrodinámicos. Porque se ha visto que este sistema de una gotita flotando, golpeando en un líquido, que obviamente es clásico de todo clasiquear, pues reduce comportamientos exclusivos del…
Juan Carlos Gil describe un incidente ocurrido en el laboratorio del investigador Pedro Sáenz, donde una pequeña fuga creó una burbuja que se quedó adherida al techo de una cámara de fluido.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #3burbuja en cámara de fluido sáenzceldas con techos pedro sáenzvibraciones verticales experimento laboratorioburbuja cámara de fluidomovimiento rítmico cámarabalancín caballito madera pedro…bueno, pues acabó doctorando en mecánica de fluidos en Edimburgo y hoy dirige un laboratorio de matemática aplicada en la Universidad de Carolina del Norte en Estados Unidos. Bueno, pues estaba trabajando su equipo con estas gotas caminantes cuando uno de sus Postdoc se estaba llenando una cámara de fluido y una pequeña fuga creó una burbuja que no querían. Bueno, pues la burbuja quedó pegada al techo de la celda. Vamos a hablar siempre de celdas con techos, no de contenedores abiertos. Y nadie le hizo ni caso a la burbujita hasta que empezaron a vibrar verticalmente porque el experimento iba de eso y la burbujita que al principio estaba quietita empezó a moverse pero no de arriba y abajo como cabría esperar por la vibración sino horizontalmente de un lado hacia Otro siguiendo el techo de la cámara con un movimiento rítmico que recordaba de alguna forma a un balancín. A mí me recuerdo, luego os diré vídeos, me recordaba a un caballito de madera de estos balancines que tenían los niños. Y bueno, pues el ojo entrenado de Pedro se dio Cuenta de que aquello era muy raro, no debería ocurrir. Pensó que podría haber física escondida, pero dijo: "Seguramente, como hablábamos antes con los problemas de error, seguramente esto lo ha descrito alguien hace 200 años y no tenga el mayor interés".…
Juan Carlos Gil explica cómo el tamaño de una burbuja influye en su comportamiento dentro de una cámara de fluido, relacionándolo con la amplitud de las vibraciones.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4 · Palabras #1artículo burbujas galopantes nature communicationsjianhui wan postdoc grupo science experimentossaiful islam tamim simulaciones pruebas conceptocarnor magoon modelo teórico ruptura simetríahoward stone catedrático mecánica fluidos princetonvibraciones verticales en fluidomovimiento horizontal burbujaexperimentos juan carlos gilcámaras de alta velocidadumbral de galope en burbujasautopropulsión horizontal de burbujatrayectorias cerradas con vibracionesmovimiento tipo correr y girarburbujas e coli movimientovelocidad burbujitas peces cetáceoshidrodinámica burbujas nadadorasamplitud burbuja desprendimiento techoburbujas pequeñas separación techoburbujas grandes flotación apachurramiento techoamplitud vibraciones comportamiento burbujalongitud capilar del fluidoburbujitas chiquitinas aceitegravedad y tensión superficialgalope efecto ventana estrechaburbujita solita sin vibracióngeometría mínima física relevanteespectro modos deformación densosburbuja hemiesférica esferaburbujas hemiesféricas simulaciones numéricassolucionador navier stokes basiliskbasilisk lagarto jesucristotensión superficial en burbujascapa lubricación techo burbujasimulaciones numéricas galopedeformación gravedad experimentosimulaciones numéricas navier-stockesburbujas hemiesféricas contacto techo libreruptura simetría mecanismo robustomovimiento galope efecto primigenio…de inglés a español de forma demasiado alegre, no me hagas caso. Sí, sí, pero el correcto es inquisitiva, la mía... Bueno, pues que no se había descrito, así que, pues este, en fin, se pusieron manos a la obra y aquello ha dado lugar a un artículo que se Titula Burbujas galopantes. Así, sin más, dos palabras, me parece súper chulo. Se publicó en abierto el 12 de febrero del año pasado; ha pasado ya un ratito. En Nature Communications, está firmado por Jianhui Wan, un postdoc del grupo de Science que hizo los experimentos y los caracterizó. Saiful Islam Tamim, otro postdoc que hizo las simulaciones y las pruebas de concepto, luego lo cuento. Carnor Magoon, este es un doctorando que trabajó en el modelo teórico y en la interpretación del mecanismo de ruptura de simetría que va a ser la clave; luego Howard Stone, este no es sospechoso de ser postdoctoral, es catedrático en Princeton y es una referencia mundial en mecánica de fluidos así que pone el marchamo de verosimilitud y el mismo Pedro Saenz que es el investigador principal. Todos son de la Universidad Carolina del Norte, donde he dicho que estaba Pedro, excepto Howard Stone, que también lo he dicho, está en Princeton. Bueno. pues la pregunta que querían dar respuesta es: ¿es posible que una vibración vertical en el seno de un fluido produzca un movimiento horizontal en una burbuja? Y si es así, ¿cómo? Y lo que hicieron fue un montón, una serie de experimentos controlados registrando la forma y movimiento de la burbuja con cámaras de alta velocidad. ¿Y qué observaron? Pues que amplitudes de vibración pequeñitas, la burbuja efectivamente simplemente oscila de arriba a abajo, deformándose de manera simétrica. Pero al aumentar la amplitud, al superar cierto umbral crítico, que ellos llaman umbral de galope, que es también divertido el nombre, la simetría derecha-izquierda se rompe de forma espontánea. Os recuerdo que aquí solo está vibrando en vertical la mesa, se rompe de forma espontánea y la burbuja efectivamente empieza a autopropulsarse horizontalmente Justito por encima de este umbral, estoy hablando de amplitud, la burbuja se desplaza de forma muy recta pero si seguimos meneando la mesa aparecen trayectorias cerradas como órbitas e incluso movimientos de tipo correr y girar que en inglés se usa la expresión run and tumble la menciono porque Es muy característica de es el patrón típico de movimientos de muchas bacterias como E. coli que va hacia un lado rápidamente, de repente cambia de dirección y va hacia otro; y esto en bacterias pues les permite explorar el entorno de forma muy eficiente. Y observaron un detalle muy curioso: si se normaliza por tamaño y frecuencia la velocidad de estas burbujitas, caen exactamente en el rango donde también caen peces y cetáceos al nadar. Así que hidrodinámicamente, pues estas burbujitas son nadadoras sorprendentemente eficaces; o sea, no es así una cosita meramente residual, no, nadan fenomenal en términos, claro, relativos. Bueno, si aumentamos la amplitud, si nos ponemos brutos y la amplitamos muchísimo más, pues la burbuja acaba desprendiéndose del techo o incluso se rompe, ¿vale? También vieron que el propio tamaño de la burbuja es Importante. Si la burbuja es muy pequeñita, ocurre como con las amplitudes muy grandes, pues la burbuja se separa del techo y no quiere nada que ver con él. Y si la burbuja es demasiado grande, por flotación, se apachurra contra el techo y entonces pierde movilidad. El galope este solo aparece entonces en un rango de tamaños intermedios cuando la burbujita es del orden de lo que se llama longitud capilar del fluido, que es un parámetro hidrodinámico clásico, que con el material que ellos usan, un tipo de aceite, es de un milímetro, un milímetro y medio; estamos hablando de burbujitas chiquitinas y este es el régimen donde gravedad y tensión superficial compiten, no es una mil millones de veces superior a la otra. En resumen, y eso sí quería que quedase claro, el galope, este efecto, no aparece ahí, en fin, no es gratis; aparece en una ventana razonablemente estrecha, tanto de amplitudes de vibración como de tamaños de burbujita. Pues una vez que lo tienen perfectamente caracterizado el experimento, ¿qué hicieron? Preguntarse cuál es el mecanismo y para ello les ocurre como muchísimas veces en física, incluso la burbujita solita sin vibración, aún así su geometría ya es bastante complicada, ¿vale? con lo que el espectro de modos de deformación cuando interactúas con ellas es tremendamente denso y muy difícil de interpretar. Así que hacen lo que nos enseñan en física y en ciencia y es tratar de simplificar el problema buscando lo esencial: cuál es la geometría mínima que conserva la física del problema, y entonces su apuesta es una burbuja hemiesférica, la mitad exactamente de una esfera. ¿Cómo estudiamos burbujas hemiesféricas? Pues en la naturaleza no ocurren porque la naturaleza es física, así que recurren a simulaciones numéricas. Utilizan un solucionador de Navier-Stokes que se llama, es de código abierto, se llama Basilisk, Basilisco como el lagarto Jesucristo, ¿os acordáis? Este que puede caminar corriendo por encima del agua Primero Simulan las burbujas totalmente realistas, como las del experimento, con deformación por la gravedad. Su tensión superficial cerca de la parte de contacto con el techo hay una fina capa de líquido de lubricación; no está pegada. En fin, le meten todos los chismes y reproducen cuantitativamente todos los datos del galope. Es claramente un efecto primigenio, no es que el experimento esté mal; lo reproducen con Navier-Stockes así que en el ordenador todo lo admite. Hacen las simulaciones con estas burbujas hemiesféricas con el contacto en el techo libre para que se puedan menear y resulta que también galopan. Lo que sugiere que este mecanismo de ruptura espontánea de la simetría es robusto, es universal y todavía se mantiene en la mitad de una esfera, lo cual les da garantías. Para ahora sí, vamos a estudiar analíticamente las burbujas hemiesféricas porque la esencia del problema debe seguir ahí y hacen eso: hacen un análisis espectral de los modos de deformación de la burbujita hemiesférica, proyectan los vídeos que tienen y las…
Juan Carlos Gil explica que una burbuja en galope no crea vórtices para su movimiento, sino que este surge de la geometría del ciclo de deformación y la inercia del fluido.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14 · Palabras #6movimiento de burbujas y embarcaciones acuáticasbarcos submarinos peces vórtices fluidosviscosidad fundamental para movimiento pecesgeometría ciclo deformación burbuja galopeinercia del fluido y movimiento asimétrico…algo parecido a lo que ocurre cuando se está en una barca hinchable, sin remos, y se puede hacer, con mucho trabajo, hacer que avance, haciendo movimientos fuera de fase, con las propias olas que tú produces. Pero luego me di cuenta de que hay una diferencia. Fundamental, porque tanto en una barca con o sin remos, y lo mismo lo que hacen los barcos, los submarinos o los peces, todo lo que se mueve en el agua, se propulsan creando vórtices en el fluido, apoyándonos en el fluido, y por tanto es fundamental que este tenga viscosidad. Un pez sin viscosidad el pobre se quedaría quieto, pero La burbuja galopante no, la burbuja galopante no crea vórtices. El movimiento surge únicamente de la geometría del ciclo de deformación y de la inercia del fluido que rellena el hueco fuera de fase cuando se mueve un poquito de forma asimétrica. Con lo cual el mecanismo funciona incluso sin tracción viscosa, no necesita viscosidad. Bueno, pues resulta que este mecanismo ya le había propuesto. Un trial Philip Schaffman en 1967 como una posibilidad teórica. Aunque sí, se había visto casi casi, se había reproducido casi casi, bueno pues en robots, en robots con formas muy controladas, con una geometría perfectamente definida, con actuadores internos…
Juan Carlos Gil describe un dispositivo inventado para clasificar burbujas por tamaño, aprovechando su tendencia a seguir las paredes como guía hidrodinámica.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8burbujas siguiendo paredesclasificación de burbujas juan carlos gilcanal para burbujitas pequeñascolector de tamaño intermedio…chicos, en microgravedad, porque en microgravedad no hay flotabilidad, así que cualquier burbuja es una puñeta, se te queda ahí en medio de donde haya querido llegar y no hay forma de llevarla. Bueno, pues si consigues llevártela hacia un techo con este Mecanismo, ¿la podrías retirar? Aprovechando que las burbujas en general tienden a seguir el contacto con las paredes, si se moja con ellas, en fin, se actúan como guía hidrodinámica, pues se han inventado un dispositivo que es capaz de clasificar a las burbujitas por tamaño. Hacen que todas discurran por un canal y primero hay un colector hacia un lateral de un tamaño estrecho y, por tanto, las burbujitas pequeñitas se meten por allí; las burbujitas más gordas no caben y siguen avanzando. Le ponen luego otro colector de tamaño intermedio y se van colando por sus tamaños; hacen un clasificador de burbujitas por tamaño. Perdona, Juan Carlos, yo me voy a tener que ir, Héctor; así que me voy a tener que despedir y perdona que te interrumpa. Nada, te pierdes la conclusión. No sé cómo es, cómo se llama Cenicienta, ¿no? Con lo de los zapatitos, llegando a las 12. Y tengo una…
Juan Carlos Gil describe aplicaciones potenciales para burbujas galopantes, incluyendo la liberación de fármacos en redes capilares y una limpieza superficial con un mecanismo llamado 'rumba galopante'.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #11burbujas galopantes para fármacosalveolos pulmonares y burbujas fractalrumba galopante limpieza superficialpedro sainz y eficacia aspiradora…eso, la famosa regla de la mano derecha o izquierda, daría igual; te pones en un laberinto y empiezas a avanzar, pase lo que pase, veas lo que veas, tú no despegas la mano de la pared y eso garantiza que si el laberinto está bien construido, acaba saliendo. Bueno, pues hacen burbujitas que son capaces de resolver laberintos, lo que sugieren podría servir para liberar fármacos en redes de capilares o en los alveolos pulmonares, metiéndose por el laberinto fractal que es nuestro cuerpo. Bueno, y la última que proponen, extremadamente divertida, lo que ellos llaman rumba galopante, aprovechando que son capaces de hacer que las burbujas se muevan en zigzag sobre superficies horizontales, bueno, pues muestran que son capaces con este mecanismo de limpiar; echan polvo ahí a la superficie de unas partículas y la hacen pasar un mogollón de veces y demuestran que pueden limpiar las superficies horizontales, aunque el mismo Pedro Sainz bromea diciendo: Bueno, pues que no garantiza su eficacia como aspiradora, ¿no? Pero ahí está. Bueno, que no se nos vaya la peonza. Todas estas aplicaciones, os recuerdo que lo hice aquí al principio, tienen restricciones tanto de tamaño de burbuja como de amplitud. No vale para cualquier burbuja que te quieras inventar, con lo cual…
Juan Carlos Gil menciona un vídeo de tres minutos que resume sus explicaciones sobre las burbujas, destacando su formato espectacular y premiado.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #16vídeo gallery of fluid motionpremio american physical societyburbujas explicado juan carlos gil…publicarán, aunque me recordó que su línea principal siguen siendo las gotas caminantes. Una es por debajo de la superficie del líquido y la otra es por arriba; el asunto este de los análogos cuantos hidrodinámicos donde invierten la mayor parte de su tiempo. Y en este punto han montado un vídeo de tres minutos que cuenta todo lo que he dicho yo, pero no de forma aburrida como lo he hecho yo, sino de forma espectacular. De hecho, ganó el primer premio en un certamen que se llama Gallery of Fluid Motion del American Physical Society. No lo podéis perder; ahora lo pongo en el chat y estará en la página web. Este vídeo demuestra como este caso, al menos es uno de esos, en los que la física es tan visual que las imágenes lo explican mejor que las palabras. Y hasta aquí lo que os quería contar de las burbujas galopantes. y hasta aquí puedo leer, que decía Mayra,…