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¿Conoces el término turbulencias? No, no se refiere solo a los movimientos incómodos que experimentamos al viajar en un avión. El concepto hace referencia a un fenómeno físico mucho más amplio y antiguo, que históricamente ha sido difícil de entender para la ciencia.
Justamente en esa área se especializó un grupo de investigadores de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile y del Instituto Milenio de Investigación en Óptica, quienes, tras muchos años de trabajo, crearon un modelo para entender, predecir y controlar turbulencias.
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Intentemos comprender de qué se trata el fenómeno. Marcel Clerc, uno de los autores del estudio e investigador del departamento de Física de la casa de Bello, lo explica con el ejemplo de un río.
“Se puede apreciar cuando vemos un río que primero está calmado. Sin embargo, cuando se empieza a mover rápido, genera burbujas, torbellinos, movimientos complicados, como lo puedes ver en las cascadas, por ejemplo. Esas son las turbulencias. Movimientos muy complejos de fluidos”, argumenta.
Sobre cualquier tipo de cuerpo, la turbulencia opera restando energía y ocasionando resistencia. “Cuando vamos rápido en una bicicleta, detrás de nosotros va quedando este fluido turbulento que nos ‘roba’ energía. Entonces, cambiamos los diseños, colocamos diferentes tipos de cascos o trajes para movernos mejor. Lo que se quiere lograr es que la energía que se disipa sea la menor posible, diseñando cosas que hagan que la turbulencia sea menos”, añade Maciel.
En esa misma bicicleta de la que habla Maciel, el particular fenómeno haría que viajemos más lento, por lo tanto, nos obligaría a pedalear con más fuerza y a hacer un gasto físico mayor. En el caso de un automóvil con un diseño desfavorable para el fluido turbulento, la resistencia que se produce nos llevaría a gastar más combustible para alcanzar nuestro destino.
“Incluso se ve cuando uno camina. Si quieres correr más rápido debieras usar una ropa más aerodinámica para disminuir la fricción. En el caso de los nadadores de piscina, usan gorros para reducir la turbulencia y hacer mejores marcas”, complementa el físico.
Un experimento “turbulento”
Si bien ya se han intentado una multiplicidad de modelos para comprender el fenómeno, hasta el momento su comportamiento, caracterización y normas, siguen siendo un problema sin solución y sin una comprobación unificada.
Para responder estas interrogantes, el grupo experimentó con un sistema de cristales líquidos, donde formaron estructuras regulares, para luego empujarlas hacia el comportamiento complejo de las turbulencias.
El estudiante de doctorado en ciencia mención física de la U. de Chile, Gregorio González, fue parte de la fase experimental y explica a Futuro 360 que intentaron vislumbrar con este ejercicio “cuál era el origen de ese movimiento y si había algún mecanismo para controlarlo o de predecir cuándo iba a ocurrir y cuándo no”.
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De esta forma, lograron crear un modelo o teoría que explica “cómo transita este comportamiento complicado”. Lo que ayudaría a saber qué cosas se deben hacer para lograr ‘prender’ o ‘apagar’ el movimiento turbulento, dando paso así a un mayor control sobre él.
El innovador paper ya fue publicado en la revista Physical Review Letters, una de las más prestigiosas en el mundo de la Física.
Para el joven Gregorio González, esta significa su primera divulgación científica en dicho boletín, algo que otorga aún más mérito al dedicado trabajo del grupo.
“A todo el equipo nos tiene bastante contento la publicación, ya que reconoce los esfuerzos que hemos puesto por a entender el problema y nos alienta a que la exposición de nuestra idea ante la comunidad nos permita abrir nuevos caminos para explorar este problema”, concluye González.
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