Morfologías de depósito de una partícula en sedimentación. Al aumentar el volumen de inyección o la altura de sedimentación, aumenta el radio de depósito.
Crédito: M. Souzy et al., 2025
Utilizaron perlas esféricas de vidrio de borosilicato de diferentes diámetros para representar los granos de sal y cargaron diferentes volúmenes fijos de perlas en tubos cilíndricos. Luego abrieron el fondo del tubo para liberar las cuentas y capturaron cómo caían y se asentaban con una cámara Nikon D300 colocada en la parte superior del tanque. El tanque estaba iluminado desde abajo mediante una pantalla de luz LED uniforme y un difusor para conseguir un fondo uniforme.
Los físicos descubrieron que la gravedad arrastrará una sola partícula hacia el fondo del tanque, creando una pequeña estela de arrastre que afecta el flujo de agua a su alrededor. Esa perturbación se vuelve mucho más complicada cuando se liberan muchas partículas grandes a la vez, cada una con su propia estela que afecta a sus vecinas. Entonces, las partículas que caen comienzan a desplazarse horizontalmente, distribuyéndose en un patrón circular en expansión.
Las partículas liberadas desde una altura menor caen más rápido y forman un patrón con una región central limpia. Las que se liberan desde una altura mayor tardan más en caer al fondo, y la nube de partículas se expande radialmente hasta que están lo suficientemente separadas como para no verse influenciadas por las estelas de partículas vecinas, de modo que ya no forman una nube. En este caso se obtiene un depósito homogéneo de anillos de sal.
«Estos son los principales ingredientes físicos y, a pesar de su aparente simplicidad, este fenómeno abarca una amplia gama de conceptos físicos como sedimentación, flujo no progresivo, interacciones de largo alcance entre múltiples cuerpos y arrastre de estela». dijo souzy. “Las cosas se vuelven aún más interesantes una vez que te das cuenta de que las partículas más grandes están más desplazadas radialmente que las pequeñas, lo que significa que puedes clasificar las partículas por tamaño simplemente dejándolas caer en un tanque de agua. Fue una gran experiencia en general, porque pronto nos dimos cuenta de que nuestra simple observación de la vida diaria esconde una rica variedad de mecanismos físicos”.
Esos fenómenos son igualmente relevantes fuera de la cocina, según los autores, sobre todo en contextos geofísicos e industriales como «la descarga de materiales dragados y desechos industriales en ríos, lagos y océanos», escribieron. «En escenarios que involucran desechos contaminados, es crucial comprender el comportamiento tanto de los desechos sólidos como del fluido que interactúa».
Física de Fluidos, 2025. DOI: 10.1063/5.0239386 (Acerca de los DOI).
