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Científicos chilenos descubren que porosidad reduce el roce de los objetos

La investigación publicada en la revista Physical Review Fluids es la primera en la que se cuantifica la porosidad a nivel científico.

Diario Uchile

  Sábado 27 de enero 2018 11:29 hrs. 
hojas porosas

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La investigación realizada en conjunto por investigadores de la Universidad de Chile y del Massachusetts Institute of Technology (MIT) apareció publicada en la última edición de la revista científica internacional Physical Review Fluids.

“Una forma que podría explicar lo que descubrimos es que cuando las hojas de un árbol son sopladas por el viento ellas se deforman, para poder soportar la fuerza de roce. Las hojas son estructuras elásticas que se autoreconfiguran. Lo que nos preguntamos en esta investigación fue cuál es el efecto de la porosidad y el resultado fue que ésta reduce drásticamente el roce”, explica Claudio Falcón, académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

La investigación se desarrolló durante nueve meses en dicho período se realizaron la preparación de las muestras, la toma de datos, las simulaciones numéricas y la validación del modelo. “Yo estuve involucrado en en diseño el experimento… tomé datos y calculé el rol de la fuerza de roce”, cuenta el investigador de la Universidad de Chile

El antes y el después

Antes de este experimento la ciencia no había cuantificado el efecto de la porosidad. “Mostramos que es posible cuantificar su efecto y que los modelos reducidos que lo predicen no funcionan correctamente (porque hacen suposiciones demasiado gruesas). Es decir, lo que mostramos es que hay un gran problema en la definición del caso”, dice Falcón

El proceso de investigación utilizó un set de modelos teóricos reducidos que describieron cómo se deforma una estructura elástica, a los cuales se les agregó el efecto de la porosidad directamente en sus propiedades (densidad, módulo de Young, etc.) Dicho modelo se simula numéricamente generando un set de curvas que representan las estructuras deformadas, que luego son comparadas con las curvas experimentales tomadas de estructuras porosas sometidas a un flujo de aire en un túnel de viento.

Para los investigadores está claro que los modelos reducidos tienen problemas cuando se les aplica a diferentes configuraciones, siendo de alta relevancia tanto para la física y para la mecánica, por lo que probar todos los modelos al mismo tiempo en diferentes configuraciones es clave para avanzar.

El documento también contó con la participación de los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del Massachusetts Institute of Technology: Mark Guttag, Hussain Karimi, Pedro M. Reis.

Para ver el abstract original en la revista Physical Review Fluids revise el siguiente link

https://journals.aps.org/prfluids/abstract/10.1103/PhysRevFluids.3.014003

*Vía UdeChile

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