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1 de Febrero de 2012
Física

Dinámica de fluidos en una taza de café

Los científicos descubren cuándo y por qué se derrama el café.

ANTHONY BRADSHAW, GETTY IMAGES

Hace poco, en un congreso de matemáticas, Rouslan Krechetnikov reparó en la manera en que los asistentes transportaban sus tazas de café. ¿Por qué en unas ocasiones se derramaba y en otras no? La pregunta, de apariencia trivial, dio origen a un proyecto de investigación. Según explica Krechetnikov, físico de la Universidad de California en Santa Bárbara, en el fenómeno concurren numerosos aspectos: la dinámica de fluidos, la estabilidad de la superficie de un líquido, las interacciones entre un fluido y una estructura mecánica, así como la compleja mecánica del caminar.

Junto a un estudiante de doctorado, Krechetnikov analizó varios vídeos de alta velocidad con el objetivo de estudiar el movimiento de las tazas de café y su relación con la velocidad y la marcha de cada individuo. Observaron que, una vez que los sujetos alcanzaban una velocidad constante, los movimientos del café podían descomponerse en grandes oscilaciones regulares, provocadas por el andar, así como en movimientos más leves, irregulares y frecuentes, causados por las variaciones en la marcha y por factores ambientales, como suelos irregulares o las distracciones del sujeto.

Que el café acabe derramándose o no depende en gran medida de la frecuencia natural de oscilación del líquido (el análogo a la frecuencia característica de un péndulo, determinada por su longitud). Cuando el período al que se suceden los pasos del sujeto se corresponde con dicha frecuencia natural, se produce una resonancia y aumenta la amplitud de las oscilaciones del café; el mismo fenómeno que observamos cuando impulsamos un columpio justo en el momento adecuado. También los movimientos pequeños e irregulares de la taza pueden coordinarse y amplificar el vaivén del líquido.

Krechetnikov afirma que, una vez que se entiendan en detalle los factores que influyen en el movimiento del líquido, podrán desarrollarse utensilios que eviten el derrame, como recipientes flexibles u otros provistos de anillos a lo largo de su pared interior.

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