La verdad, no escribo mucho sobre la investigación que hacemos mi grupo y yo, en parte por ofrecer una visión variada de la Materia Blanda. Pero ahora no tengo excusa: ha salido una reseña en Physics y además he visto que una blogera del CalTech llamada Eve Stenson ha escrito una entrada muy buena sobre un trabajo que hemos publicado hace poco (los autores somos Iker Zuriguel, Álvaro Janda, Celia Lozano, Roberto Arévalo, Diego Maza y yo). Se trata de colocar un obstáculo antes de la salida para reducir los atascos. ¿Cómo puede ocurrir tal cosa?

Pensemos en un estrechamiento, en un orificio por donde deban pasar partículas. Es lógico que se produzcan atascos si el caudal es grande y el espacio por donde debe pasar el material es pequeño. Llevábamos un tiempo estudiando este fenómeno cuando Iker leyó que Daichi Yanagisawa, de la Universidad de Tokio, afirmaba que poner un obstáculo antes de una salida de emergencia reducía el tiempo que se tarda en evacuar un recinto lleno de personas.

Nosotros pensamos en estudiar la física del asunto. Enfocar el problema desde un punto de vista termodinámico nos podría llevar, por ejemplo, a establecer una analogía entre la temperatura y la agitación de las partículas. En un gas ideal, la presión y la temperatura están relacionadas directamente. Es de rigor señalar que estas analogías no se pueden tomar al pie de la letra: los materiales granulados no se comportan como las partículas de un gas ideal. Pero estas similitudes pueden ayudar a comprender mejor el fenómeno. Así, es natural intentar reducir la presión de las partículas cerca de la salida. Para ello, colocar un obstáculo es una buena táctica. Pensemos en un arco: si está cargado es más estable que si no soporta ningún peso. Si se le quita la fuerza del material que tiene por encima, ¿no resultará más fácil que se rompa?

Las mediciones que tomamos apuntan precisamente a eso. Filmamos el proceso con una cámara rápida y obtuvimos las velocidades y el flujo de material a la salida de un recipiente lleno de bolitas. Lo hicimos en dos casos, sin obstáculo y con un obstáculo delante de la salida.

            imagen granos salida

El resultado es que efectivamente se reduce la probabilidad de que se atasque la salida, ¡hasta en un factor 100, nada menos! (para ello, hay que colocar el obstáculo en la posición óptima, y de un tamaño determinado). El efecto se debe a que las partículas se pueden mover con mayor soltura en la zona más comprometida. Probablemente se produce el mismo efecto en el caso de las personas, aunque eso todavía no podemos asegurarlo.

Los resultados los publicamos en un artículo, y aparte hay un vídeo en Youtube que muestra gráficamente la diferencia que causa esta estrategia.

Ángel Garcimartín Montero
Ángel Garcimartín Montero

Catedrático de física (especialidad: materia condensada) en la Universidad de Navarra.

Ha llevado a cabo investigaciones (de carácter marcadamente experimental) sobre dinámica no lineal, inestabilidades, caos y sistemas físicos fuera del equilibrio; la fractura de los materiales frágiles; la transición vítrea, y los medios granulares. Actualmente se interesa en los atascos de materia activa (por ejemplo, los seres vivos).

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Sobre este blog

La materia blanda es la que se deforma fácilmente cuando se somete a esfuerzos o fluctuaciones térmicas: líquidos, coloides, materiales granulares, polímeros, espumas, algunos materiales biológicos. Pero en sentido figurado ¿no es también materia blanda la ciencia, la universidad, o incluso la sociedad?

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