El curioso baile de las gotas de agua en una superficie de líquido que vibra al ritmo de un altavoz

Una pequeña gota de líquido que cae sobre una superficie del mismo líquido, primero rebota, luego se relaja y finalmente se funde con él hasta desaparecer (coalescencia). Una manera de evitarlo (retrasar la coalescencia) es hacer que la superficie del líquido vibre a una frecuencia adecuada (colocando la película de líquido sobre un altavoz). Como resultado las gotas se agrupan unas junta a otras hasta alcanzar un número de gotas crítico, a partir del cual su interacción mutua compensa las vibraciones de la superficie y la coalescencia reaparece. Una manera de lograr que estos grupos tengan un gran número de gotas es utilizar vibraciones grandes de la superficie del líquido (ondas de Faraday). Este vídeo de youtube nos muestra este curioso comportamiento en el que parece que las gotas se ponen a bailar al ritmo de la samba de la superficie. Por supuesto, cuando la música desaparece, la coalescencia destruye todas las gotas. El vídeo se presenta al concurso Gallery of Fluid Motion del 65st Annual Meeting of the APS-DFD, Pablo Cabrera-Garcia, Roberto Zenit, “Droplets bouncing over a vibrating fluid layer,” arXiv:1210.3538, Subm. 12 Oct 2012. La teoría que explica el fenómeno se publicó en Y. Couder, E. Fort, C.-H. Gautier, A. Boudaoud, “From Bouncing to Floating: Noncoalescence of Drops on a Fluid Bath,” Phys. Rev. Lett. 94: 177801, 2005 [copia gratis].

¿Por qué las vibraciones logran retrasar la coalescencia? La teoría de la lubricación lo explica fácilmente. La capa de aire entre la superficie del líquido en vibración y la gota líquida actúa como un lubricante que evita la coalescencia (para ello se requiere que su número de Reynolds sea bajo y la teoría de la lubricación sea aplicable). La vibración del líquido hace que la gota pegue saltos y se renueve el aire que hay entre ambos. La frecuencia de vibración de la superficie debe estar en un intervalo adecuado para que el ritmo de reposición del aire permite evitar la coalescencia durante mucho tiempo. Se ha llegado a mantener una gota de 1 mm de agua durante 3 días (aunque la gota redujo su tamaño hasta la mitad, más o menos).

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4 pensamientos en “El curioso baile de las gotas de agua en una superficie de líquido que vibra al ritmo de un altavoz

  1. Hola Francis, primeramente quisiera agradecerte tu dedicación en la divulgación científica.
    He visto que algunas veces has hablado de Bohm. Quisiera mostrarte este video http://www.youtube.com/watch?v=fnUBaBdl0Aw y articulo
    http://prl.aps.org/abstract/PRL/v97/i15/e154101 basado en esta técnica: iopscience.iop.org/1367-2630/10/11/113021

    A un grupo de amigos Bohmianos (o Bohmistas) nos gustaria reproducirlo, tenemos aceites y un altavoz como plancha vibratoria. Sin embargo sólo conseguimos esto http://www.youtube.com/watch?v=oyDlH2HACtg, por lo que te pediria alguna sugerencia.

    Gracias por tu atención.

    • Hola Javi,
      En unos días voy a encontrarme con los autores de estos artículos que citas, son colegas míos de trabajo, les preguntaré que os puede estar fallando. Aunque para empezar, vi los experimentos de Couder en vivo y el recipiente necesita paredes más sólidas para reflejar bien la onda y crear una buena y estable onda estacionaria.
      otro truco es el que usan los mexicanos del video, en lugar de aceite usar agua con surfactante y así limitas la coalescencia de las gotas (es un poco hacer trampa, pero bueno…).
      Por cierto, también me considero Bohmiano/ista y estuve hace un año en un congreso en Dinamarca organizado por Thomas Bohr (nieto del mismo), en el que John Bush del MIT estuvo hablando de las analogías de estas gotas con las pilot waves… no me imaginaba que la analogía pudiera llegar tan lejos, es increíble. Aún no ha publicado ni la mitad de las cosas que ha descubierto, pero ya irá mandando, es apasionante.
      Un abrazo!

      Álvaro

  2. Muchisimas gracias Álvaro!! probaré con otro recipiente, la forma supongo que no influye o si? Seria fantástico que pudieras hablar con los autores para darnos alguna pista. Usamos una vibración sinusoidal, y la frecuencia no parece afectar al comportamiento, quizá habria que localizar algun nodo especifico en la superficie del liquido que vibra, pero no veo que hagan referencia a algo así. Intento conseguir gotas más pequeñas pero me es difícil con la aguja hiporermica, y el método del palillo no sirve con los aceites por su viscosidad. Probaré pues con agua y jabón.
    Enhorabuena por tus trabajos, he visto que tienes alguno sobre hacer micro-gotas, voy a ver si me da alguna pista (los links de la web no me han funcionado, me mandan a la web de apple…)

    Muchas gracias!!

    Saludos,

    Javi

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