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| ¡Ese corcho puede salir volando a la asombrosa velocidad de 25 millas por hora!. Crédito: Andy Roberts/Getty Images |
Probablemente no piense en una boda (o en un cumpleaños, o en cualquier celebración) como el lugar natural para llevar a cabo un experimento de física, pero tienen mucho más en común con la ciencia de los cohetes de lo que podría pensar.
Eso es lo que se desprende de un trabajo reciente, aceptado el mes pasado para su publicación en la revista Physics of Fluids del Instituto Americano de Física. Utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), los investigadores han revelado una espectacular secuencia de ondas de choque supersónicas que se forman, evolucionan y se disipan a velocidades supersónicas, todo ello en el primer milisegundo después de abrir una botella de champán.
Detrás del icónico "¡pop!" que acompaña al descorche de una botella de champán se esconde un flujo de gas de sorprendente complejidad", escriben los autores. "Su modelado se hace delicado por su naturaleza supersónica, su interacción con el tapón de corcho, el carácter eminentemente inestable del flujo que escapa de la botella y el cambio continuo de la geometría del dominio de flujo computacional debido al desplazamiento del corcho".
Entonces, ¿qué ocurre exactamente cuando abrimos ese corcho? Para nosotros, con nuestra visión sorprendentemente baja en FPS, es un simple proceso de sacar el tapón y dirigir las burbujas lejos de las caras de la gente - pero bajo imágenes de súper alta velocidad, empezamos a ver detalles mucho más explosivos.
Al principio, el corcho impide que la mezcla de gas del interior de la botella se escape, pero al tirar de él, una onda de choque en forma de corona sale disparada alrededor del tapón a una velocidad de casi 1.500 kilómetros por hora, es decir, bastante más rápida que la velocidad del sonido. Las ondas se combinan para formar un fenómeno conocido como diamantes de choque, un nombre apropiadamente rico en este caso, teniendo en cuenta su procedencia, pero algo que se ve más típicamente en los penachos de escape de los lanzamientos de cohetes.
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| Secuencia temporal que muestra los detalles de un corcho expulsado de un cuello de botella de champán almacenado a 20°C, captada mediante imágenes de alta velocidad. Crédito de la imagen: Gérard Liger-Belair |
A continuación, unos dos tercios de milisegundo después, se forma un tipo de onda de choque completamente diferente. En este punto, el corcho se ha alejado lo suficiente de la botella como para permitir un flujo de gas cilíndrico, en lugar de radial, pero aún no lo suficiente como para salirse del camino del gas. Y cuando esto ocurre, obtenemos lo que se llama una onda de choque desprendida, o bow shock - el tipo de ondas de choque que se asocian más a menudo con balas y fenómenos cósmicos que con bebidas de celebración.
"Nuestro trabajo desvela los inesperados y hermosos patrones de flujo que se esconden ante nuestras narices cada vez que se descorcha una botella de burbujas", afirma Gérard Liger-Belair, coautor del trabajo. "¿Quién iba a imaginar los complejos y estéticos fenómenos que se esconden tras una situación tan común experimentada por cualquiera de nosotros?".
El artículo no es el primero que explora la física supersónica que se esconde tras la apertura de una botella de champán: Liger-Blair y sus colegas ya mostraron la expulsión de chorros supersónicos de CO2 de la botella, que provocan la formación de hielo seco y la dispersión de la luz en la atmósfera. Probablemente tampoco será el último, ya que el equipo tiene previsto explorar el impacto de aspectos como la temperatura o el tamaño de la botella en el proceso de descorche del champán. Y, a pesar de lo que pueda pensar, tampoco se trata de una simple excusa para tomar una copa elegante: esta investigación tiene aplicaciones muy reales, en ámbitos tan diversos como la balística, la fabricación de productos electrónicos, las turbinas eólicas e incluso la exploración de los océanos.
"Queríamos caracterizar mejor el inesperado fenómeno de un flujo supersónico que tiene lugar durante el descorche de una botella de champán", afirma el coautor Robert Georges. "Esperamos que nuestras simulaciones ofrezcan algunas pistas interesantes a los investigadores, y que puedan considerar la típica botella de champán como un minilaboratorio".
Fuentes, créditos y referencias:
Fuentes: EurekAlert, IFLScience