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Movimiento recíproco sin desplazamiento horizontal
Ep542: Emergencia en la ISS; Artemisa; IA en Matemáticas; Burbujas; Distracción
22 de enero de 20266 momentos
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Juan Carlos Gil explica que la aparición de un modo no axisimétrico (3-1) en las burbujas provoca una oscilación lateral similar a un balancín.
…de forma acusada el 4-0, que sigue siendo axisimétrico porque la L es par. En este caso, 4 corresponde a que el perfil lateral de la gota, pues este tiene ya una ondulación, una especie de forma de S, pero esos dos modos como os digo son axisimétricos con L. igual a cero pero cuando llegamos a cierta amplitud aparece un modo no axisimétrico, el 3-1, con lo que ahora sí la gota oscila de lado a lado, lo cual empieza ya a recordar al balancín. Pero, ¿y esto es muy importante? Este modo aparece de forma recíproca: es decir, exactamente el movimiento que se produce en la primera mitad de la oscilación se deshace en la segunda mitad, con lo cual solo con este modo no puede haber desplazamiento horizontal. Es asimétrico pero nos quedamos donde estábamos, como el caballito, exactamente como el caballito de madera. Y aquí es donde está la clave: la física bonita que a mí me ha emocionado de este artículo. El movimiento en horizontal no aparece por un modo de oscilación aislado, no aparece por el modo 3-1, sino por un acoplamiento entre ese modo y los otros. La burbuja empieza vibrando de forma simétrica, dominada por estos modos 2-0 y 4-0, pero al superar el umbral de galope aparece el modo axis simétrico y el movimiento surge porque la aparición de estos dos o tres modos, si consideramos al 4-0, no están en…
Significado #1 · Palabras #2
Juan Carlos Gil describe cómo una burbuja en una cámara de fluido comenzó a moverse horizontalmente, recordando a un caballito de madera.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #12burbuja cámara de fluidomovimiento rítmico cámarabalancín caballito madera pedro…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 describe los experimentos realizados para investigar cómo generar movimiento horizontal en una burbuja mediante vibraciones verticales, detallando las observaciones obtenidas al aumentar la amplitud de estas vibraciones.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #11 · Palabras #3vibraciones verticales en fluidomovimiento horizontal burbujaexperimentos juan carlos gilcámaras de alta velocidadumbral de galope en burbujasautopropulsión horizontal de burbujatrayectorias cerradas con vibracionesmovimiento tipo correr y girar…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…
Juan Carlos Gil explica una regla para seleccionar los armónicos esféricos válidos en el análisis del movimiento de las burbujas, relacionada con la imposibilidad de que estas penetren en una capa de cristal.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #13armónicos esféricos válidoscapa de cristal impenetrableregla k más l par…así son los armónicos esféricos en problemas con simetría esférica o cuasi esférica. Aparecen en orbitales atómicos y en campos gravitatorios, etc., pero no nos valen todos los armónicos esféricos; solo nos vale el subconjunto que respeta la condición física. Del problema que estamos estudiando, y es que no pueden penetrar en el techo. El techo es una capa horizontal de cristal en la que no se puede penetrar. Y eso se traduce en armónicos esféricos en una regla muy sencilla: K más L debe ser par. Y aquí K por K es la letra clásica, me refiero al número de onda polar que define cuántos lóbulos aparecen de arriba a abajo en el armónico esférico que estamos describiendo y L es el número de onda azimutal que describe eso, que pasa en el plano horizontal. Si L es igual a cero, la deformación del problema, o en este caso de la burbujita, es axisimétrica; la burbujita es igual en todas las direcciones horizontales, solo se deforma de arriba a abajo. Si L vale 1, entonces la burbuja va a empezar a ser distinta a…
Juan Carlos Gil explica que la aparición de un modo no axisimétrico (3-1) en las burbujas provoca una oscilación lateral similar a un balancín.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #2modo no axisimétrico gota oscilaoscilación lateral similar balancínmovimiento recíproco sin desplazamiento horizontalfísica bonita artículo juan carlos gil…de forma acusada el 4-0, que sigue siendo axisimétrico porque la L es par. En este caso, 4 corresponde a que el perfil lateral de la gota, pues este tiene ya una ondulación, una especie de forma de S, pero esos dos modos como os digo son axisimétricos con L. igual a cero pero cuando llegamos a cierta amplitud aparece un modo no axisimétrico, el 3-1, con lo que ahora sí la gota oscila de lado a lado, lo cual empieza ya a recordar al balancín. Pero, ¿y esto es muy importante? Este modo aparece de forma recíproca: es decir, exactamente el movimiento que se produce en la primera mitad de la oscilación se deshace en la segunda mitad, con lo cual solo con este modo no puede haber desplazamiento horizontal. Es asimétrico pero nos quedamos donde estábamos, como el caballito, exactamente como el caballito de madera. Y aquí es donde está la clave: la física bonita que a mí me ha emocionado de este artículo. El movimiento en horizontal no aparece por un modo de oscilación aislado, no aparece por el modo 3-1, sino por un acoplamiento entre ese modo y los otros. La burbuja empieza vibrando de forma simétrica, dominada por estos modos 2-0 y 4-0, pero al superar el umbral de galope aparece el modo axis simétrico y el movimiento surge porque la aparición de estos dos o tres modos, si consideramos al 4-0, no están en…
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 #19geometría ciclo deformación burbuja galopeinercia del fluido y movimiento asimétrico…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 explica cómo un sistema físico con oscilaciones laterales espontáneas podría impulsar un carrito horizontalmente sin fricción, comparando este movimiento con la forma en que los cohetes o vehículos terrestres se desplazan.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #1oscilaciones laterales espontáneassistema físico umbral específicoautopropulsor movimiento acopladooscilaciones laterales espontáneas carritomovimiento sin fricción juan carlos gilacción reacción cohetes impulso horizontaldeformación interna objeto no recíproca…vamos a ver qué modelo es capaz de reproducir la física y se les ocurre un oscilador deformable, o sea, un péndulo pero donde el hilo, la cuerdita, es a su vez un muelle, una masa colgando de un muelle y resulta, hacen el análisis, que a baja vibración el Sistema solo sube y baja, como un muelle normal, como cabría esperar, pero al superar cierto umbral aparece la oscilación lateral espontánea; es decir, tenemos el mismo tipo de física. Cuando se acoplan fuera de fase estos dos movimientos aparece un autopropulsor, si queremos, si colgásemos este mecanismo de un Carrito que pudiese desplazarse horizontalmente con muy poca fricción, pues el carrito se movería, ¿vale? No porque el carrito se esté empujando contra el suelo como hacemos nosotros al andar, como hacen los coches, como hacen los trenes, no tampoco porque estemos expulsando ningún tipo de masa hacia atrás como hacen los cohetes; los cohetes no tienen donde apoyarse en el suelo, por eso utilizan acción y reacción, no echando vórtices hacia atrás como hacen los peces, sino simplemente 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,…