Aquí en la tierra, todo está sujeto a la gravedad:hace que los objetos caigan al suelo y los ríos fluyan desde un terreno más alto hasta el mar. Sabemos lo que pasaría sin él, gracias a las imágenes de astronautas flotando alrededor de su nave espacial. Pero, ¿podríamos diseñar una máquina antigravedad? algo que haría que los objetos cayeran hacia arriba, los océanos levitan, y los barcos flotan boca abajo?

Varios mundos imaginarios representan este concepto, como el de Piratas del caribe 3 , donde el Capitán Jack Sparrow logra hacer que su barco flote en la parte inferior de un océano donde "arriba es abajo". En el manga Una pieza , los aventureros exploran un mar sobre las nubes. ¿Podría suceder esto en el mundo real?

Péndulo invertido

A principios del siglo XX, se llevó a cabo un experimento asombroso. Utilizaba un péndulo similar al utilizado por el profesor Calculus en los cómics de "Tintín", asemejándose a una varilla rígida con un peso en el extremo. Cuando el péndulo se invierte verticalmente, con el peso en la parte superior, es de esperar que vuelva a caer a la menor perturbación. Pero si hacemos vibrar verticalmente el péndulo, permanecerá en la posición invertida. El péndulo permanece invertido, desafiando la gravedad. Cualquiera puede hacer este experimento en casa, utilizando un simple altavoz o una sierra de calar para hacer vibrar el péndulo. Una cadena de péndulos unidos entre sí también se puede estabilizar al revés. Con suficiente vibración incluso sería teóricamente posible hacer que una cuerda se eleve en el aire como un truco de magia, ¡pero sin ningún truco involucrado! Sin embargo, en la práctica, es difícil alcanzar una velocidad de vibración que sea lo suficientemente rápida para esta versión del experimento.

El premio Nobel de Física Pyotr Kapitza encontró la explicación de este fenómeno en la década de 1950. Es un efecto dinámico:las vibraciones actúan como una fuerza estabilizadora sobre el peso del péndulo para mantenerlo equilibrado. Esta fuerza se puede encontrar matemáticamente a partir de las correlaciones entre la vibración del punto de suspensión que conecta el motor y el péndulo y la posición del péndulo.

¿Líquidos al revés?

La experiencia cotidiana nos muestra que el líquido tampoco permanece invertido:cuando el vapor se condensa en la tapa de una cacerola o cuando pintas un techo, se formarán gotas que eventualmente caerán.

Pero cuando se hace que el techo vibre verticalmente, observamos que estas gotitas colgantes se reabsorben en la capa de líquido, que se aplana como si la gravedad estuviera invertida. Es el mismo fenómeno en funcionamiento que para el péndulo. Vibrar las gotas que cuelgan crea una fuerza que va hacia arriba, oponiéndose a su masa. Con suficiente vibración toda la capa líquida permanece estable.

¿Qué le sucede a un objeto colocado en un líquido levitando?

Cuando un objeto se sumerge en un líquido, su comportamiento depende de su densidad. Un objeto que es menos denso que el líquido flotará hacia la superficie, mientras que uno más denso se hundirá. Es por eso que, por ejemplo, una burbuja de aire en el fondo de un balde de agua flotará hacia la superficie (ya que el aire es menos denso que el agua a presión atmosférica). Sin embargo, al principio de la carrera espacial, se observó un extraño fenómeno. Las burbujas de gas en el combustible del cohete se hundirían en lugar de flotar hacia la superficie bajo el efecto de las vibraciones durante el vuelo. lo que podría tener graves consecuencias. Amplios estudios realizados sobre este extraño fenómeno revelaron que las oscilaciones de las burbujas causadas por la vibración del cohete provocaban que la fuerza descendiera, oponiéndose al principio de Arquímedes.

Este experimento se puede reproducir fácilmente con un recipiente lleno de un líquido que se hace vibrar. Puede usar una jeringa para crear burbujas en el líquido y controlar su movimiento cambiando la frecuencia de vibración del baño.

Si inyecta más aire, incluso es posible llenar todo el fondo del contenedor, haciendo así que el líquido levite sobre un colchón de aire. Puede parecer paradójico pero, al igual que con el péndulo o las capas líquidas, la vibración estabiliza el líquido y evita que se mueva. Como no puede dejar escapar el aire, permanece en suspensión. Cuanto más grande es la capa de líquido, la vibración más enérgica se requiere. Nuestro vibrador nos permitió levantar medio litro de líquido. Todavía muy lejos de un océano ¡pero lo suficiente para crear un mundo en miniatura para jugar!

Mundo al revés

Ahora que la decoración está en su lugar, es hora de imaginar cómo sería la vida en un mundo así. ¿Podríamos nadar o flotar debajo de este océano? La respuesta está lejos de ser obvia, pero parece que podríamos, ¡así como podríamos flotar en la cima! Al flotar, no hay absolutamente ninguna diferencia entre estar encima o debajo del líquido. La fuente de esta "antigravedad" es la misma:la vibración. En una superficie que no debería existir estabiliza a los flotadores que no tienen por qué estar allí. Los efectos originales de la vibración en los líquidos aún están en gran parte inexplorados y tienen muchas aplicaciones potenciales. La vibración puede proporcionar energía a los líquidos de forma diferenciada, forma localizada, sin necesidad de contacto directo. En el futuro, esto podría usarse para cambiar el equilibrio para la desalinización, por ejemplo, o para separar mezclas de líquidos, así como elementos mezclados con los líquidos, para el tratamiento de aguas residuales y la limpieza de derrames de petróleo, por ejemplo.

Está, primero y ante todo, una invitación a tu imaginación. Tales experimentos te hacen soñar con barcos que se cruzan sin que se vean unos a otros. o un cielo lleno de veleros. Es suficiente para hacer que Arquímedes salte de su baño o para volcar la bañera por completo.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.