En física: por qué usted puede caminar sobre el agua y la maicena | Descubra la revista

Imagen cortesía de GoodNCrazy / flickr

Maicena y agua han lanzado 1 mil partes geeky piscina. Agitar juntos en proporciones aproximadamente iguales, forman un fluido que convierte milagrosamente sólido para una fracción de segundo donde se golpeó. Esto significa, como YouTube numerosos clips atestiguar, que puede ejecutar a través de la superficie de un chapoteadero llenar con la mezcla pegajosa sin hundirse. Mientras mantiene su velocidad, stepping stones germinar fuera fluido y soportar su peso.

¿Por qué hace las cosas es un rompecabezas. Los científicos han estudiado generalmente por verter una cucharadita sobre una placa de metal y otra placa de deslizamiento sobre la superficie de grabación cómo el líquido empuja hacia atrás. Pero que presenta un problema: cuando se ejecuta a través de una piscina del fluido, después de todo, usted no deslice sobre ella, pisa fuerte en él. Ahora el misterio–que profunda ciencia ciertamente no gira pero cool ciencia definitivamente hace–mayo por fin se han resuelto por Scott Waitukaitis, un estudiante graduado en física en la Universidad de Chicago, cuyo trabajo fue publicado sólo en no menos de un lugar que el tema de la semana pasada de la naturaleza.

Waitukaitis comenzó su investigación por hablar del problema con su asesor, física fueron el profesor Heinrich Jaeger, con quien Cruncheando los números y encontraron que las teorías basan en los experimentos de cucharadita en ninguna parte cerca de explicando cómo el fluido puede soportar el peso de un ser humano. Dándole esto, Waitukaitis ideó su propio experimento, que en primer lugar gasto mucho tiempo lanzando bolas en baldes de agua y maicena. Después de varios intentos desastrosos para mezclar un gran lote del material a mano–”Es increíble,” dice, “lo fácil que es obtener una pala atascado en esto y no poder sacarla.–comenzó con un pequeño mezclador de cemento y, para proteger su ropa, tomó a vistiendo un overol azul alrededor del laboratorio. Su anterior trabajo fue retenida como desarrolló formas más elaboradas para medir el movimiento del fluido, culminando en una serie de experimentos en los que la punta de una varilla de aluminio, caída desde arriba, Chocó cerca de 7 galones de agua y maicena. Una batería de instrumentos entonces vieron lo sucedido.

El más básico de los detectores fue una simple cámara de vídeo alta velocidad, que vieron donde la barra golpee la superficie y grabó la forma de la depresión que se formó. Un acelerómetro en la varilla dijo Waitukaitis rapidez fue acelerando y desacelerando, que, junto con la masa de la varilla, dejarle calcular la fuerza que el líquido estaba ejerciendo cuando Chocó. Un sensor de fuerza en el fondo de la cubeta, justo debajo de donde golpeó la varilla, grabó la rapidez el peldaño resultante formada y tocó fondo. Un sistema de rayos x vieron las forma diminutas partículas metálicas en el líquido que se mueve en los milisegundos después de la varilla, proporcionando una imagen de hasta qué punto las corrientes que se habían producido iría.

Después de desarrollar un modelo matemático que incorpora todas estas mediciones y algunos otros parámetros sobre el líquido, incluyendo la concentración de granos de almidón de maíz, Waitukaitis y Jaeger desarrollaron una nueva teoría para explicar el fenómeno de trampolín. Los granos de almidón de maíz, llegaron a la conclusión, tan estrechamente vienen juntos que cuando les choca con la varilla, tienen donde ir–como coches en un atasco de tráfico. Como con el atasco de tráfico, desenredando lentamente es bastante fácil de hacer. Pero cosas impetuosas sólo causan que por detrás o pase de lado los autos circundantes–o granos de almidón de maíz. En ambos casos, esto resulta en lo que efectivamente es una masa sólida de material.

El fenómeno no sólo es dramático, es casi instantáneo. Si el pie de un funcionamiento humano tortazos en el líquido a una velocidad de 3 pies por segundo (.9 m/s), un enorme escalón, dos pies (6 m) de espesos, resortes que debajo de la superficie en menos de 50 milisegundos, estima Waitukaitis. ¿”Si usted llena un océano con estas cosas, sería capaz de correr sobre ella? Con los mecanismos originales, diríamos que probablemente hundiría,”dice Jaeger. “Mecanismo de Scott trabaja”.

No todos están de acuerdo en que ese mecanismo es totalmente nuevo. Una teoría de los experimentos de cucharadita involucra los granos de almidón de maíz frunces juntos en grupos, y su autor, John Brady del Instituto de tecnología de California, piensa que el proceso de trabajo en los nuevos experimentos simplemente podría ser que la teoría escalados de cientos de miles de veces. En este punto, dice el físico Eric Brown de la Universidad de California, Merced, quien no estuvo involucrado en la investigación, la explicación más exacta podría ser que los modelos son ambos true para diferentes situaciones.

“Lo difícil es que no ha sido demostrado aún que están conectados”, dice Brown, “porque has sido desarrollados para los sistemas que se encuentran tan alejados entre sí.”

Además de proporcionar una explicación de lo que ocurre cuando el fluido es golpeado, Waitukaitis y Jaeger han confirmado un fenómeno intrigante que tienen implicaciones prácticas–pero sólo para pedir de piscina de maicena. El escalón crece tan rápidamente que, si la piscina es poco profunda, el sólido golpeará la parte inferior como se ejecuta. Será luego rebote hacia arriba y empuje hacia atrás aún más contra el pie. “El menor que es la piscina, mayor será el efecto,” dice Waitukaitis. Así que si usted está buscando para ejecutar el guión de 500 yardas de maicena y agua, menos es más.

El laboratorio de Jaeger ha acoger un partido de pool, en parte porque resulta muy difícil deshacerse de fécula de maíz húmedo. Waitukaitis logró destruir la plomería del laboratorio abajo tratando de lavar todo abajo del fregadero. Pero para las personas, no obstante, buscando para obtener sus propios partidos comenzó, Waitukaitis tiene una pieza de consejos sobre cómo comenzar: “Definitivamente recomendaría una mezcladora de cemento”.

Esta historia también aparece en TIME.com.

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