La Universidad de Minnesota Twin Cities hizo el estudio pionero. Se publicó en Nature Communications, y podría ayudar a los ingenieros. ¿A qué? A diseñar materiales mejores y más resistentes a la erosión. Para eso, estudiaron cómo las gotas de agua erosionan piedras.
¿Cómo lo logran?
Se midió la presión creada por el impacto de las gotas de líquido en las superficies. Este fenómeno solo se ha estudiado visualmente. Es bien sabido que las gotas de agua que gotean lentamente pueden erosionar las superficies con el tiempo. ¿Cómo algo aparentemente suave y fluido impacta tanto en las superficies duras?
«Hay un dicho que dice que ‘el goteo de agua ahueca la piedra'», explicó en un comunicado Xiang Cheng. Es autor principal del artículo y profesor de la Universidad de Minnesota. «No puedes evitar hacerte preguntas. ‘¿Por qué el impacto de la caída causa algún daño?’ Esa pregunta es lo que motivó nuestra investigación».
El impacto de las gotas solo se analizaba visualmente con cámaras de alta velocidad. La nueva técnica se llama microscopía de estrés de alta velocidad. Mide la fuerza, el estrés y la presión debajo de las gotas de líquido cuando golpean las superficies.
Bombas de agua
¿Qué descubrieron? Que la fuerza ejercida por una gota en realidad se extiende con la gota que impacta. No se concentra en el centro de la gota. La velocidad a la que la gota se extiende supera la velocidad del sonido en períodos breves. Y esto genera un impacto de onda a través de la superficie. Cada gota se comporta como una pequeña bomba, liberando su energía de impacto de forma explosiva.
Saber cómo las gotas de agua erosionan piedras es de gran ayuda. Los ingenieros podrían diseñar superficies más resistentes a la erosión. Cheng planea expandir esta investigación para estudiar diferentes texturas y materiales cambian la cantidad de fuerza creada por las gotas de líquido.
«Podríamos reducir la cantidad de esfuerzo cortante de las gotas. Y diseñar superficies especiales que puedan mitigar el estrés».
