Por fin entendemos la física que hace que estas gotas de vidrio sean capaces de parar balas

Algo completamente inusual ocurre cuando una gota de vidrio fundido cae en el agua: a medida que se enfría, se forma una estructura con aspecto de renacuajo que en un extremo es a prueba de balas y en el otro es absurdamente frágil. Esta extraña formación se conoce desde hace 400 años, pero hasta hace poco los científicos no habían averiguado por qué se vuelven casi indestructibles.
¿Qué tan indestructibles? Pues en un vídeo publicado hace unas semanas, el presentador de SmarterEveryDay, Destin Sandlin, se puso a disparar contra estas gotas del príncipe Rupert —se llaman así porque el príncipe Rupert de Alemania obsequió cinco de estos inusuales objetos al rey de Inglaterra Carlos II en el año 1661—. Las balas, para desconcierto de Sandlin, se desintegraban al colisionar contra la cabeza de la gota. El sorprendente resultado ya no es más un misterio.
Hacer una gota del príncipe Rupert (o lágrima holandesa) es sencillo, solo se necesita fundir vidrio con un alto coeficiente de dilatación térmica —el vidrio se expande cuando se calienta— como cal sodada (mezcla de óxido de calcio e hidróxido de sodio) o vidrio con plomo (conocido como cristal). Luego se deja caer una gota fundida dentro de un recipiente de agua fría, el cual inmediatamente disminuye su temperatura a través de un proceso llamado “enfriamiento”. ¡Y es entonces cuando comienza la magia!
Mientras la gota se enfría rápidamente, su capa exterior experimenta una disminución de temperatura más rápida que la interior, y esto provoca fuerzas extremas de compresión en el exterior, a la vez que una fuerte tensión (tracción, en el sentido más técnico). Estas dos fuerzas (compresión y tracción) son las causantes de la increíble resistencia de las gotas del príncipe Rupert. Usualmente, esas fuerzas internas son las que provocan que el vidrio sea tan frágil, pero la compresión externa contrarresta lo que sucede al interior, provocando que sea imposible causar la mínima grieta al martillar la cabeza del vidrio o incluso al dispararle.




En un artículo publicado por la revista Applied Physics Letters, científicos del Centro para Procesamiento de Materiales y Tribología (Center for Materials Processing and Tribology) de la Universidad Purdue detallan cómo descubrieron el misterio de estas gotas utilizando la fotografía: emplearon filtros polarizados para mostrar visualmente las líneas de tensión en las “lágrimas” de las gotas. Esas imágenes fueron luego procesadas empleando complejas técnicas matemáticas que permitieron a los investigadores calcular la tensión de compresión existente en el interior, la cual rondaba las 7 toneladas por centímetro cuadrado. Esto, creían, permitía que las gotas fueran tan fuertes como algunos aceros (al menos de manera parcial).
No olvidemos que el otro extremo de la gota del príncipe Rupert presenta una “cola” larga y delgada que es, en comparación con la cabeza, increíblemente frágil. En 1994, investigaciones similares determinaron que romper la cola de esta gota produce grietas que viajan hacia su cabeza a una velocidad de 6500 kilómetros por hora, liberando enseguida toda la tensión de compresión, e instantáneamente convirtiendo el objeto de vidrio en polvo.
¿Qué significa, entonces, esta investigación para ti? (Aparte, claro, de los geniales vídeos en YouTube del vidrio casi indestructible). Bueno, cuando estás pinchando el protector de vidrio que cubre tu smartphone o tablet, lo que menos deseas es que de pronto estalle. Entender cómo son creadas las lágrimas del príncipe Rupert puede mostrarnos el camino para, en el futuro, crear material de vidrio incluso más fuerte. Quizás un día la pantalla de tu móvil realmente sobrevivirá a una caída al suelo.
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