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Daniel MarínLuisa AchaerandioJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetproyección cartográfica mercator europainterés leonardo da vinci burbujitasburbujitas espiral efectos inusualesondas sonoras afectan burbujasmovimiento bruneán de las burbujasburbujas hundidas contra la gravedadviolación aparente del principio arquímedesLeonardo da VinciMercatorHuelvaUralesEuropaJuan Carlos Gilprincipio de ArquímedesCoca-ColaE. coliPecesCetáceosPedro SáenzHoward StoneUniversidad Carolina del NortePrincetonNature CommunicationsBasiliskNavier-StokesJesucristoPedro Sainz
Ondas sonoras afectan burbujas
Con
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Juan Carlos Gil explica cómo la proyección cartográfica de Mercator distorsiona la percepción de las distancias en Europa, relacionándolo con el interés de Leonardo da Vinci por los fenómenos de 'burbujitas' que se comportan de manera inusual.
…y media, vuelo y todavía estaba en el mismo país. Del sur al norte y tuve la suerte de visitar amigos, pero dando charlas y me tomé 7 aviones en 2 semanas. Sí, pero es un problema de ajuste fino también, mantenerse dentro de Chile todas esas horas. Exacto. Pero gracias a Mercator, eso no te das cuenta, si lo pones sobre Europa, llega desde Huelva a los Urales, vamos, es una cosa Bueno, nada, el problema de Leonardo entonces, que 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 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica cómo la proyección cartográfica de Mercator distorsiona la percepción de las distancias en Europa, relacionándolo con el interés de Leonardo da Vinci por los fenómenos de 'burbujitas' que se comportan de manera inusual.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1proyección cartográfica mercator europainterés leonardo da vinci burbujitasburbujitas espiral efectos inusualesondas sonoras afectan burbujasmovimiento bruneán de las burbujasburbujas hundidas contra la gravedadviolación aparente del principio arquímedes…y media, vuelo y todavía estaba en el mismo país. Del sur al norte y tuve la suerte de visitar amigos, pero dando charlas y me tomé 7 aviones en 2 semanas. Sí, pero es un problema de ajuste fino también, mantenerse dentro de Chile todas esas horas. Exacto. Pero gracias a Mercator, eso no te das cuenta, si lo pones sobre Europa, llega desde Huelva a los Urales, vamos, es una cosa Bueno, nada, el problema de Leonardo entonces, que 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 continúa explicando fenómenos relacionados con las burbujas, introduciendo el concepto de 'gotas caminantes' que se autopropulsan sobre superficies fluidas.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #8transferencia de calor dispositivos electrónicosburbujitas disipan mal el calorrefrigeración dispositivos juan carlos gilgotas caminantes sistemas vibradosautopropulsión gotas superficie fluidacampo de ondas walking dropletsinteracción onda partícula gotitas…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 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 plantea una pregunta central sobre la posibilidad de generar movimiento horizontal en una burbuja mediante vibraciones verticales dentro de un fluido, describiendo los experimentos realizados para investigar este fenómeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8vibraciones verticales en fluidomovimiento horizontal burbujaexperimentos juan carlos gilcámaras de alta velocidad…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…
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 #4burbujas 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 explica cómo los investigadores en física abordan la complejidad de analizar el comportamiento de las burbujas, incluso sin vibraciones, simplificando el problema al buscar la geometría mínima que conserva la física relevante.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #13burbujita solita sin vibracióngeometría mínima física relevanteespectro modos deformación densosburbuja hemiesférica esfera…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…
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 #18tensión superficial en burbujascapa lubricación techo burbujasimulaciones numéricas galopedeformación gravedad experimento…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…
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 #16inestabilidad galopante y evacuación burbujasnucleación para enfriar dispositivos electrónicosmicrogravedad sin flotabilidadburbujas en microgravedad juan carlos gil…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…
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 #19burbujas 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…