Modelo biomecánico explica cómo se entierra una navaja en la arena húmeda de la playa

Paseando al amanecer por la orilla de la playa de Bolonia, Tarifa (España), he observado de vez en cuando agujeros en la arena y cómo los del lugar extraen de ellos navajas, moluscos lamelibranquios cuya concha se compone de dos valvas simétricas alargadas a modo de las cachas de la navaja. Más tarde, he degustado dichas navajas en los chiringuitos anejos. Cómo hará un agujero en la arena una navaja (Ensis directus). Los ingenieros biomecánicos norteamericanos Sunghwan Jung, Amos G. Winter y A. E. Hosoi me contestan en un reciente artículo. La navaja se entierra gracias a deformaciones de su cuerpo para reblandecer la arena y luego penetrar en ella a modo de barrena. Los biólogos seguramente ya conocerán los detalles etológicos, pero un modelo biomecánico revela que el secreto es el cuerpo alargado de la navaja y las dos valvas móviles que se abren y cierran gracias a los movimientos sinuosos del cuerpo del animal. El nuevo modelo matemático aproxima el cuerpo y la cabeza del animal por un cilindro y una esfera ambos de radio variable, que varían de forma sinusoidal logrando un movimiento unidireccional del animal. La ventaja de un modelo matemático es que permite estudiar qué parámetros influyen en la eficiencia del barrenado del animal. La velocidad máxima de barrenado depende de la razón de aspecto (diámetro/longitud) del animal. El modelo indica que la máxima velocidad se obtiene para un valor de 1/3 (si se asume que la arena es un medio granular con una gran viscosidad. Sin embargo, las navajas tienen una razón de aspecto mayor de 1/6. Según los autores, o el modelo es muy simple y no tiene en cuenta correctamente las propiedades de la arena húmeda, o las navajas no han evolucionado para maximizar la velocidad de barrenado. En resumen, un modelo que puede ser presentando por muchos profesores de física (y de mecánica de fluidos) a sus alumnos como ejercicio curioso, disponible gratuitamente en Sunghwan Jung, Amos G. Winter, A. E. Hosoi, “Dynamics of digging in wet soil,” ArXiv, submitted on 1 July 2010.

Por cierto, los lectores habituales se acordarán de que ya hablamos en este blog de “la biomecánica de un lagarto que bucea a través de la arena del desierto,” el 17 de julio de 2009, al hilo de un artículo publicado en Science (incluía vídeos que vuelvo a recomendar). Parece que cuando se acerca el verano nos viene a la memoria la arena de la playa y la sombra de los chiringuitos. Os recomiendo también la lectura del artículo Takashi Shimada et al., “Swimming in granular media,” Physical Review E 80: 020301, 7 August 2009 [copia gratis]. Artículos que podréis disfrutar en una hamaca bajo la sombra de una sombrilla y escuchando de fondo a Janine Jansen interpretando de forma prodigiosa a Antonio Vivaldi (os adjunto versión en youtube).

La variación periódica anual de la tasa de desintegración radioactiva de los elementos

El 6 de julio de 2009, en “Estudiando la física de los neutrinos en tu propia cocina con isótopos de silicio radioactivos,” nos hacíamos eco de la influencia de la distancia Tierra-Sol en en la tasa de desintegración radioactiva de ciertos isótopos. Una posible explicación es que influya el intenso flujo de neutrinos proveniente del Sol. Un nuevo estudio publicado el 6 de julio de 2010 en ArXiv realiza un nuevo análisis de las evidencias de fluctuaciones de periodo anual en la tasa de desintegración de algunos isótopos radioactivos y confirma que el fenómeno es real, pero que no se conoce su explicación. Se han analizado los datos del BNL (Brookhaven National Laboratory, EEUU) para la desintegración de los isótopos 32Si y 36Cl, del BNL y del CNRC (Children’s Nutrition Research Center, EEUU) para el isótopo 56Mn, y del PTB (Physikalisch-Technische-Bundesanstalt, Alemania) para el 226Ra. Todos los datos presentan un variación periódica anual. No hay correlación directa o inversa ni con la temperatura ambiental, presión atmosférica, humedad relativa, ni con la distancia Tierra-Sol. Los autores sugieren que se trata de una combinación de todos estos factores. Se necesitan más estudios para llegar a descubrir el origen de este curioso fenómeno. El artícullo técnico es D. Javorsek II et al., “Power Spectrum Analyses of Nuclear Decay Rates,” Astroparticle Physics, Article in Press, Accepted Manuscript, 2010 [gratis en ArXiv, Submitted on 6 Jul 2010].