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El sonido de una gota de agua

El familiar «ploc» de un grifo que gotea no se produce cuando la gota impacta contra la superficie del agua, sino debido a las vibraciones de las burbujas de aire que se forman bajo ella.

Formación de burbujas: Cuando una gota cae sobre el agua, deja tras de sí una cavidad de aire (izquierda). Acto seguido, el agua se repliega sobre sí misma y se forma una burbuja (derecha), la cual seguirá hundiéndose durante un breve instante antes de comenzar a ascender. [WILFRIED SUHR, CORTESÍA DE H. JOACHIM SCHLICHTING/SPEKTRUM DER WISSENCHAFT]

Todo el mundo conoce el —en ocasiones irritante— ruido de un grifo que gotea. Sin embargo, pocos saben a qué se debe en realidad ese característico sonido. Como veremos aquí, este no se produce por el contacto con el agua, sino por las oscilaciones de las burbujas de aire que se forman cuando la gota se sumerge en el líquido.

Cuando la gota golpea contra el agua, no atraviesa inmediatamente su superficie. Al principio la deforma como si se tratara de una membrana elástica: un fenómeno que obedece a la relativamente elevada tensión interfacial que existe entre el agua y el aire. La gota solo se abre paso a través de la superficie cuando esta intenta recobrar su forma original alrededor suyo. Eso genera una pequeña cavidad en el líquido, cuya abertura se cierra antes de que el aire contenido en el interior pueda escapar (véase el esquema).

El aire atrapado bajo el agua enseguida da lugar a una burbuja. Y esta (a fin de ceder la mayor cantidad de energía posible al entorno, según tiende a imponer la segunda ley de la termodinámica) adopta una forma esférica, ya que dicha geometría es la que presenta una menor superficie para un volumen dado y, en consecuencia, una menor energía interfacial.

No obstante, la inercia provoca que el agua, durante unos instantes, comprima la burbuja más de lo que correspondería al estado de equilibrio. Después, ese aire comprimido volverá a expandirse, y lo hará hasta que la presión en el interior de la burbuja se torne ligeramente menor que la presión exterior. Estas compresiones y expansiones se repiten varias veces. Como resultado, tiene lugar una oscilación amortiguada.

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