Análisis del comportamiento de líquidos y gases
Los fluidos de la vida
Luis Javier Plata Rosas
Un 75 por ciento de nuestro cuerpo es agua. Para sobrevivir, respiramos aire. Aire y agua, gases y líquidos, comparten una característica de gran relevancia: son fluidos; por definición -y aunque parezca obvio- fluyen. A pesar de su importancia, muchos de nosotros lo único que recordamos sobre la física de los fluidos tiene que ver con un griego de nombre Arquímedes corriendo desnudo mientras gritaba "šeureka!", por las calles de Siracusa, luego de haber descubierto el principio que lleva su nombre.
Mientras disfrutaba de un reposo en la bañera de su casa, Arquímedes comprendió que podía medir el peso de una corona de oro --que se sospechaba que era falsa-- sumergiéndola en agua y pesando la cantidad de agua desplazada. Tal vez no lleguemos a similares conclusiones al tomar nuestro baño diario, pero lo que sí podemos es reflexionar un poco sobre la importancia en nuestra vida cotidiana de la mecánica de fluidos, rama de la física que estudia el comportamiento de líquidos y gases, en el periodo que va del despertar al término de nuestro desayuno.
9:00 Nos levantamos la mañana de un apacible sábado y nos dirigimos a cantar un rato bajo la regadera. Aunque no hay corrientes de aire (hemos cerrado la puerta y la ventanilla del baño, pues somos algo friolentos), la cortina con estampado de pececitos que nos aísla del inodoro comienza a moverse hacia el chorro de agua y tenemos que usar nuestro brazo enjabonado para regresarla a su lugar. Hace unos meses David Schmidt, de la Universidad de Massachussets, pudo explicar la causa de este fenómeno mediante su simulación por computadora (algo que antes era muy difícil de realizar por la insuficiente capacidad de memoria y la lentitud de las antiguas computadoras). La corrida del programa de simulación escrito por Schmidt tardó dos semanas para reproducir, en la computadora de su casa, aproximadamente 50 segundos de ducha en la vida real. La simulación mostró que, mientras el agua cae, se forma un remolino que rota alrededor de un eje perpendicular al de la cortina de baño y que el centro de
baja presión de este remolino es el responsable de que la cortina se mueva hacia la caída de agua.
9:30 Decidimos desayunar unos "huevos divorciados" al mismo tiempo que hojeamos el periódico. Abrimos el refrigerador y 12 indefensos huevos nos esperan en la puerta del mismo. Lo más probable es que en días anteriores hayamos colocado esos huevos con su extremo ancho hacia abajo, cuando lo que debimos hacer es exactamente lo contrario. Los huevos tiene un espacio de aire en su parte ancha; si son colocados de manera que su parte inferior sea la ancha entonces el aire, por ser más ligero que la clara y la yema, se moverá hacia arriba empujando consigo a la yema. Como resultado, la yema se oxida y se seca parcialmente, lo que afecta negativamente al sabor de nuestro huevo.
10:00 Como especie de calentamiento, antes de abrir el periódico entrelazamos los dedos de nuestras manos, las palmas hacia fuera y "tronamos" los nudillos. Si pensamos que son nuestros huesos los que provocan ese ruido tan especial, estamos equivocados. En realidad, el sonido que escuchamos al "tronar" los nudillos se debe a que estamos separando los huesos entre sí. Como las articulaciones tienen un fluido lubricante conocido como líquido sinovial, cuando jalamos los huesos, especialmente entre el metacarpo y las falanges, este líquido no puede ocupar todo el volumen incrementado, su presión disminuye y parte del líquido sinovial se transforma en vapor, produciendo burbujas de aire. Una vez que dejamos de jalar los huesos, las burbujas se rompen y provocan un sonido fácilmente audible.
11:00 Terminamos de leer las noticias del día. Ahora estamos listos para hacer un poco de ejercicio, por lo que tomamos nuestro equipo de beisbol y allá vamos. Si quisiéramos diseñar una pelota que alcanzara la mayor distancia posible al ser lanzada o golpeada, tendríamos que usar una pelota de golf: sus más de 300 pequeñas concavidades generan turbulencia en la capa de aire que enfrenta la pelota durante su viaje, esta turbulencia a su vez reduce la fuerza de arrastre que le impide avanzar y la pelota puede recorrer en el aire una distancia mucho mayor que una bola totalmente lisa del mismo peso y tamaño. Recordemos un último consejo de nuestro entrenador: la velocidad y el "efecto" con que lancemos la pelota va a depender de cómo agarremos sus costuras y de la cantidad y tipo de giro que decidamos darle: una bola rápida lanzada por un pitcher de las Grandes Ligas alcanza una velocidad de hasta 152 km/h y gira alrededor de 11 veces en su ruta hacia el bateador; en tanto que la velocidad de una bola curva es menor a 120 km/h, pero gira 16 veces en promedio. Ahora sí, ša jugar!
El autor es especialista en oceanografía física y profesor investigador de la Universidad de Guadalajara, en Puerto Vallarta