Toda persona curiosa debe haber observado burbujas de aire que se elevan a través del tanque de agua de un acuario.

Similar, todos sabemos que una piedra pesada se hunde directamente en el agua. La burbuja de aire se eleva debido a su flotabilidad, es decir, el hecho de que es más ligero que el agua, y la piedra pesada cae porque es más pesada que el agua. Sin embargo, a diferencia de la piedra pesada, la burbuja de aire no se eleva verticalmente en forma recta. Hace zig-zag o espirales durante su movimiento ascendente en el agua. Este es un hecho bien conocido y se conoce popularmente como la paradoja de "Leonardo", después de que Leonardo Da Vinci lo observó por primera vez en el siglo XVII. Se han propuesto muchas explicaciones para este comportamiento paradójico, pero no existe una comprensión completa de ello.

Ahora, investigadores de la Universidad de Twente y la Universidad de Tsinghua en Beijing, China ha presentado una explicación para el zig-zag de partículas ascendentes. Descubrieron el papel de un parámetro faltante, el "momento de inercia" de la partícula, y descubrió que la reducción del momento de inercia es en última instancia responsable del desarrollo de los movimientos en zig-zag / espiral. Los investigadores dicen que "el momento de inercia fue completamente ignorado en el pasado, lo que explica la confusión y la falta de comprensión del zigzag y la espiral de partículas flotantes ".

Desde burbujas en zigzag hasta balones deportivos

Los resultados tienen una gran influencia en nuestra comprensión de las observaciones diarias. Por ejemplo:trayectorias en zig-zag de burbujas de aire que se elevan en el tanque de un acuario. Más lejos, los conocimientos de este estudio también podrían extenderse a la física del deporte. Por ejemplo, La inercia rotacional de las pelotas deportivas debe ser monitoreada en el futuro para predecir mejor los movimientos de las pelotas deportivas. El famoso tiro libre banana de Roberto Carlos, el movimiento de las bolas de nudillos en el deporte del béisbol, y la respuesta de giro superior de una pelota de tenis son ejemplos.

Más allá de la parte impulsada por la curiosidad, el resultado también será útil para una variedad de comunidades de física e ingeniería. En ingeniería química, la mezcla inducida por partículas en zigzag es muy importante. El hallazgo ofrece la oportunidad de imprimir en 3D partículas de baja inercia rotacional, que se puede liberar en los flujos de reactores multifásicos para mejorar enormemente la mezcla y el transporte de calor en los procesos de ingeniería química.

El artículo científico fue publicado en la edición del 4 de agosto de la Cartas de revisión física diario.