Todos sabemos lo atrayentes que son las burbujas de jabón, evocando recuerdos felices de soplar y perseguir esos orbes místicos con nuestros amigos de la infancia. La naturaleza frágil de una burbuja, los hermosos colores del arco iris y la capacidad de volar por el cielo, hacen que las burbujas sean simplemente fascinantes.
A pesar de que se trata de un juego de niños muy frecuente y rutinario, sorprendentemente, los físicos no han resuelto los detalles del fenómeno. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Nueva York, ha realizado experimentos y desarrollado una teoría completa del proceso de formación de burbujas de jabón.
Para analizar la ciencia que explica este proceso, es decir, qué eventos preceden a la formación de burbujas, los investigadores crearon una serie de experimentos, replicando el soplado de burbujas, utilizando películas de aceite suspendidas en agua corriente y empujadas a través de una varilla de lazo de alambre.
Una dinámica crucial
Como un problema de física, soplar burbujas es una cuestión de cómo una película líquida, típicamente agua jabonosa, interactúa con un flujo impuesto de un fluido externo, que es aire en el caso del soplado de burbujas. Esta dinámica es crucial para entender cómo mejorar la producción industrial de muchos productos químicos.
Las observaciones experimentales, combinadas con predicciones extraídas de modelos matemáticos, permitieron a los investigadores comprender las fuerzas que producían las formas resultantes.
Los experimentos revelaron dos métodos involucrados en la formación de las burbujas: uno, propulsar con un viento constante y fuerte sobre una película de jabón a través de una varita circular; y dos, soplar con un viento suave sobre una película ya inflada para impulsar su crecimiento.
Receta precisa
El investigador Leif Ristroph, profesor en el Instituto de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York y autor principal del estudio, explicó:
“Este segundo método podría explicar la manera en que creábamos burbujas cuando niños: un soplo rápido expande la película hacia afuera y luego sigue creciendo incluso cuando el flujo de aire disminuye”.
Los resultados apuntan a aplicaciones potenciales en productos de consumo que contienen burbujas o gotitas, como aerosoles, espumas y emulsiones, que son combinaciones de líquidos no mezclables.
Los hallazgos dan una receta precisa o un conjunto de instrucciones sobre cómo soplar burbujas y, con ello, procesos de producción relacionados.
Los autores del estudio señalan que ahora es posible determinar exactamente qué velocidad de viento se necesita para expulsar la película y hacer que forme una burbuja, y cómo esta velocidad depende de parámetros como el tamaño de la varilla.
Referencia: Equilibrium shapes and their stability for liquid films in fast flows. Physical Review Letters, 2018. https://goo.gl/42yMFX