Este salto no es una propiedad oscura que sólo los científicos puedan ver. Realmente sólo tienes que entrar a la cocina o meterte en la ducha.
Si abres el grifo, observa lo que sucede cuando el agua golpea la superficie del fregadero. Crea una capa circular de agua muy delgada y de rápido movimiento rodeada por un grueso anillo concéntrico de turbulencia. Un salto hidráulico es el punto donde el agua asciende hasta formar una capa más gruesa. [La ecuación más bella del mundo]
Comenzando por el matemático italiano Giorgio Bidone en 1819, muchos investigadores han intentado explicar qué causa que el agua salte de esta manera. El primer autor Rajesh K. Bhagat, candidato a doctorado en el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, dijo que hasta ahora todas las explicaciones y ecuaciones se han basado en la gravedad, y Bhagat y su equipo descubrieron recientemente que la gravedad Está relacionado con estos saltos hidráulicos, no importa mucho. En cambio, las principales fuerzas detrás de esto son la tensión superficial y la viscosidad, dijeron en un estudio publicado el 31 de julio en el sitio web del Journal of Fluid Mechanics.
Excluyendo la influencia de la gravedad, Baga y su equipo llevaron a cabo un experimento sencillo. Siguen el flujo de agua cuando golpea una superficie plana y horizontal, creando un simple salto hidráulico, como lo que ves cuando abres el grifo del fregadero de tu cocina. Pero luego inclinaron la superficie de diferentes maneras: verticalmente, en un ángulo de 45 grados y horizontalmente, de modo que, finalmente, el chorro de agua impactara la superficie que se convirtió en el techo. Para capturar el salto inicial, utilizaron cámaras de alta velocidad para registrar lo sucedido.
En cada caso, el salto hidráulico se produce en el mismo punto. En otras palabras, la delgada capa interna que se mueve rápidamente tiene el mismo tamaño sin importar en qué dirección esté el avión. Si la gravedad fuera la responsable del salto, el agua en cualquier plano distinto del horizontal estaría "distorsionada", dijo Bhagat. Este sencillo experimento demuestra que no es gravedad. "KDSP", "KDSP" y "KDSP" en la nueva teoría no se ven afectados por la gravedad, y "KDSP" estudia otras fuerzas posibles. Los investigadores cambiaron la viscosidad del agua (una medida de la resistencia al flujo de agua) mezclándola con glicerol. Un alcohol tiene una tensión superficial similar a la del agua, pero que es 1. Su viscosidad es 0,000 veces mayor que la del agua. "KDSP" y "KDSP" también funcionan mezclando dodecilbencenosulfonato de sodio (SDBS), un ingrediente común en los detergentes, para mantener la viscosidad constante y reducir la tensión superficial, la atracción de las moléculas líquidas para que se aglutinen en una superficie. Finalmente, cambiaron la viscosidad y la tensión superficial mezclando agua y propanol (otro alcohol), haciendo que la solución fuera un 25% más viscosa que el agua pura pero con una tensión superficial tres veces más débil. 'kdspe' y 'kdsps' permiten a los investigadores aislar los efectos de cada fuerza, dijo el autor principal, el profesor Ian Wilson. Soft Solids and Surfaces, también de la Universidad de Cambridge, dijo a WordsSideKick.com:
El punto clave es "poder predecir dónde comenzará la transición entre películas delgadas y gruesas", dijo Wilson. Muchas teorías anteriores no lograron hacer esto porque una vez que la capa gruesa toca un borde, como el borde de un tanque de agua, la ubicación del salto hidráulico cambia.
El salto hidráulico ocurre donde la tensión superficial y las fuerzas viscosas se suman y equilibran el flujo del chorro de fluido. Los autores descubrieron:
Saber dónde ocurre primero este salto podría tener aplicaciones industriales, dijo Wilson. Bagga dijo que la delgada capa formada antes de saltar puede soportar fuerzas mucho mayores que las capas más gruesas, lo que hace que las áreas más delgadas sean más eficientes:
Los chorros de agua de alta velocidad se utilizan en aplicaciones industriales como la limpieza en el procesamiento de leche y el enfriamiento. de álabes de turbinas de aviones o semiconductores de silicio. En estas aplicaciones, los rociadores de agua intermitentes suelen ser más efectivos, dijo Wilson. Para que la inyección intermitente sea más eficiente, afirma, es necesario poder predecir dónde se producirá el salto hidráulico inicial.
Publicado originalmente en la revista Life Sciences.