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Daniel MarínLuisa AchaerandioJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetmovimiento bruneán de las burbujasburbujas hundidas contra la gravedadviolación aparente del principio arquímedesprincipio de ArquímedesCoca-ColaJuan Carlos GilBasiliskNavier-StokesJesucristoE. coliPecesCetáceosPedro Sainz
Burbujas comprimidas por impacto
Con
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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.
…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.…
Significado #1
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 #1movimiento 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 #18cálculos 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 compara el movimiento de las burbujas generadas en experimentos con el comportamiento de bacterias como E. coli y observa similitudes sorprendentes en su velocidad con la de peces y cetáceos.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #7burbujas e coli movimientovelocidad burbujitas peces cetáceoshidrodinámica burbujas nadadorasamplitud burbuja desprendimiento techoburbujas pequeñas separación techoburbujas grandes flotación apachurramiento techoamplitud vibraciones comportamiento burbuja…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…
Juan Carlos Gil describe cómo los investigadores utilizan simulaciones numéricas para analizar el comportamiento de las burbujas, incluyendo la tensión superficial y una capa de líquido de lubricación.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4burbujita 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…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 describe cómo investigadores están explorando aplicaciones prácticas de la inestabilidad galopante, comenzando con la evacuación de burbujas en entornos como la nucleación y destacando su relevancia en microgravedad.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10inestabilidad galopante y evacuación burbujasnucleación para enfriar dispositivos electrónicosmicrogravedad sin flotabilidadburbujas en microgravedad juan carlos gilburbujas siguiendo paredesclasificación de burbujas juan carlos gilcanal para burbujitas pequeñascolector de tamaño intermedio…porque este ciclo de deformación interno al objeto no es recíproco. Es, bueno, en fin, muy inspirador, muy chulo. Este es, por tanto, el ingrediente universal; lo capturan perfectamente, que hace que subir y bajar se pueda convertir en moverse hacia un lado. Luego se ponen con imaginación, ¿para qué nos puede servir esto? Y hacen una serie de pruebas de concepto que, bueno, al menos son chulísimas para demostrar posibles aplicaciones prácticas de esta inestabilidad galopante. La primera es evacuación de burbujas, como os he contado antes, en sitios, por ejemplo, de nucleación, que podría ser muy útil para enfriar dispositivos electrónicos y especialmente relevante, 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 aspiradoralimitaciones aplicaciones burbujas galopantestamaño de burbuja y oscilacionesaplicación restringida juan carlos gilruptura de simetría mediante acoplamientoburbujas reales e ideales hemiesféricasoscilador deformable y mecanismo novedosocaja de herramientas completa cienciacontrol de burbujas juan carlos gileliminación transporte clasificación burbujaslimpieza superficies control burbujas…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 bueno, pues su aplicación en fin estará limitada por esas restricciones. Concluyendo, ¿por qué me parece importante lo que cuenta este artículo? Primero porque propone un mecanismo completamente nuevo de ruptura de simetría mediante el acoplamiento fuera de fase de modos simétricos y asimétricos. Luego porque demuestra la universidad de este mecanismo, aparece tanto en burbujas reales como en las burbujas ideales hemiesféricas e incluso en un oscilador deformable. Pero es que además todo esto lo consiguen, algo que a mí siempre me gusta muchísimo, con la caja de herramientas completa de la ciencia, experimento, simulación y teoría Yo cuando veo la terna, pues me emociono Y para rematar, Bueno, pues en fin, el artículo viene con este paquete de aplicaciones plausibles que aparecen si eres capaz de controlar las burbujas: su eliminación, su transporte, su clasificación, navegación de redes complejas e incluso limpieza de superficies. O sea que los tíos, el equipo hace el viaje completo desde, ¡uh, qué cosa más rara he visto aquí! ¿Os acordáis? Por pura serendipia, hasta entiendo perfectamente lo que está pasando y soy capaz de usarlo, lo cual me parece, en fin, chulísimo. De nuevo, y es lo que cada día me fascina de la física, vemos como incluso el objeto más simple, un hula hop, una capa de tensio…