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Charla «La turbulencia: uno de los mayores misterios de la física sin resolver -Tomás Chor» de TED-Ed en español.
Mirar la lección completa en https://ed.ted.com/lessons/turbulence-one-of-the-great-unsolved-mysteries-of-physics-tomas-chor
Estás en un avión cuando sientes una sacudón repentino. Por fuera de la ventana no parece que ocurriera nada, pero el avión sigue sacudiéndote a ti y a los demás pasajeros mientras atraviesa el aire turbulento de la atmósfera. ¿Qué es exactamente la turbulencia y por qué ocurre? Tomás Chor se sumerge en uno de los misterios que persiste en la física: el complejo fenómeno de la turbulencia.
Lección de Tomás Chor, dirección de Biljana Labovic.
- Autor/a de la charla: Tomas Chor
- Fecha de grabación: 2019-04-15
- Fecha de publicación: 2019-04-24
- Duración de «La turbulencia: uno de los mayores misterios de la física sin resolver -Tomás Chor»: 305 segundos
Traducción de «La turbulencia: uno de los mayores misterios de la física sin resolver -Tomás Chor» en español.
Estás en un avión y de pronto sientes un sacudón repentino.
Por fuera de la ventana no parece que ocurriera nada, sin embargo, el avión sigue sacudiéndote tanto a ti como a tus compañeros de viaje al pasar por un flujo de aire turbulento en la atmósfera.
Aunque no te consuele saberlo, este fenómeno sigue siendo uno de los grandes misterios de la física.
Después de más de un siglo de estudiar la turbulencia, solo se han encontrado pocas respuestas sobre cómo funciona y afecta al mundo que nos rodea.
Y sin embargo, la turbulencia es ubicua, y se observa en prácticamente casi todos los sistemas de fluidos en movimiento.
Eso incluye el flujo de aire en nuestro tracto respiratorio, la sangre que circula por nuestras arterias, y también el café de tu taza, cuando lo revuelves.
Las nubes están gobernadas por la turbulencia, así como las olas que rompen en la costa y las ráfagas de plasma en nuestro sol.
Entender con precisión cómo funciona este fenómeno influiría en muchos aspectos de nuestra vida.
Esto es lo que se sabe: los líquidos y los gases suelen tener dos tipos de movimiento, un flujo laminar, que es estable y suave, y un flujo turbulento, que se compone de remolinos aparentemente desorganizados.
Imagina una varilla de incienso.
El flujo laminar de humo en la base es constante y fácil de predecir.
No obstante, al acercarse a la punta, el humo acelera, se vuelve inestable, y el patrón de movimiento se vuelve caótico.
Eso es la turbulencia en acción.
Los flujos turbulentos tienen ciertas características en común.
En primer lugar, la turbulencia es siempre caótica.
Eso es diferente de ser aleatoria.
Significa, más bien, que la turbulencia es muy sensible a las perturbaciones.
Un pequeño empujón hacia un lado o el otro dará resultados completamente diferentes.
Eso hace que sea casi imposible predecir lo que sucederá, incluso con mucha información sobre el estado actual de un sistema.
Otra característica importante de la turbulencia son las diferentes escalas de movimiento que se observa en estos flujos.
Los flujos turbulentos tienen remolinos de distintos tamaños llamados torbellinos, que son como vórtices de diferentes tamaños y formas.
Todos esos vórtices de distintos tamaños interactúan entre sí, y se desintegran volviéndose cada vez más pequeños hasta que todo ese movimiento se transforma en calor, en un proceso llamado la «cascada de energía».
Así se reconoce a una turbulencia.
¿Y por qué sucede? Todo líquido o gas que fluye tiene dos fuerzas opuestas: la inercia y la viscosidad.
La inercia es la tendencia de los fluidos a mantenerse en movimiento, lo que provoca inestabilidad.
La viscosidad trabaja contra la perturbación, transformando al flujo en laminar.
En los fluidos espesos como la miel, casi siempre gana la viscosidad.
Las sustancias menos viscosas como el agua o el aire son más propensas a la inercia, lo que crea inestabilidades que se convierten en turbulencias.
Medimos al flujo en ese espectro con lo que llamamos el número de Reynolds, que es la relación entre la inercia de un flujo y su viscosidad.
Cuanto mayor sea el número de Reynolds, más probable es que se produzcan turbulencias.
La miel vertida en una taza, por ejemplo, tiene un número de Reynolds de aproximadamente 1.
La misma configuración con agua tiene un número de Reynolds de casi 10 000.
El número de Reynolds sirve para entender ejemplos sencillos, pero es ineficaz en muchas situaciones.
Por ejemplo, el movimiento de la atmósfera está influenciado de manera significativa por factores que incluyen la gravedad y la rotación de la Tierra.
O si tomamos algo relativamente sencillo como el arrastre en edificios y autos, esos se pueden modelar gracias a muchos experimentos y evidencia empírica.
Pero los físicos quieren poder predecirlos a través de leyes y ecuaciones físicas, así como podemos modelar las órbitas de los planetas o campos electromagnéticos.
La mayoría de los científicos piensan que eso dependerá de las estadísticas y de una mayor potencia de cómputo.
Las simulaciones informáticas de flujos turbulentos a velocidades sumamente altas podrían ayudarnos a identificar patrones que podrían conducir a una teoría que organice y unifique predicciones en situaciones diferentes.
Otros científicos piensan que el fenómeno es tan complejo que una teoría tan completa nunca será posible.
Esperemos que logremos un gran avance, porque comprender bien la turbulencia podría tener un gran impacto.
Eso incluiría parques eólicos más eficientes, la capacidad de prepararse mejor para eventos meteorológicos catastróficos, o incluso el poder de manipular huracanes para que se vayan.
Y, por supuesto, viajes más suaves para millones de pasajeros aéreos.
https://www.ted.com/talks/tomas_chor_turbulence_one_of_the_great_unsolved_mysteries_of_physics/