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Refutan con forma ultra precisa impresa en 3D la teoría de Lord Kelvin de hace 150 años
Hace casi 150 años, el físico Lord Kelvin propuso el helicoide isotrópico, el cual, según sus predicciones, debería girar de forma natural cuando este atravesase un líquido.
Una extraña forma descrita por el físico y matemático británico Lord Kelvin en 1871 conocida como "helicoide isotrópico" debería comportarse, si se creaba de la forma adecuada, y según predijo, de forma inusual si se dejaba caer en un tanque de agua, pareciendo la misma desde cualquier ángulo mientras giraba "naturalmente".
El comportamiento del helicoide isotrópico se ha descrito en los libros de texto de dinámica de fluidos, pero no se había medido directamente. Ahora, investigadores de la Universidad de Wesleyan, la Universidad de Aix Marseille y la Universidad de Gotemburgo han utilizado una impresión 3D para reevaluar la antigua teoría propuesta por Lord Kelvin hace casi 150 años.
Sin acoplamiento detectable de traslación-rotación
Utilizando una impresora 3D Form 2 el equipo de Wesleyan reprodujo una muestra ultra precisa, que puede demostrar que, después de todo, Kelvin podría estar equivocado. Los resultados del experimento han sido publicados en la revista Physical Review Letters.
Los investigadores crearon varios helicoides isotrópicos, con ligeras diferencias en el tamaño y la forma de las aletas. A continuación, dejaron caer cada una de sus creaciones en un tanque de agua y observaron si alguna de ellas comenzaba a girar espontáneamente. Ninguna lo hizo; todas cayeron directamente al fondo del tanque.
Acoplamiento demasiado pequeño para tener un efecto detectable
No obstante, al profundizar en los efectos hidrodinámicos en juego, los investigadores calcularon que era casi seguro que había un vínculo, o acoplamiento, entre el movimiento y la rotación de sus partículas, lo que significaba que cumplían los criterios de Kelvin. Pero este acoplamiento era demasiado pequeño para tener un efecto detectable.
"Nuestra implementación impresa en 3D de su diseño [de Kelvin] resultó no tener un acoplamiento detectable de traslación-rotación, aunque la simetría del grupo de puntos de la partícula permite el acoplamiento", dijo el equipo en su documento. "El helicoide isotrópico predicho por Kelvin [por lo tanto] existe, pero solo como una débil ruptura de una simetría de paletas que no interactúan", agregaron.
El equipo ya ha empezado a trabajar en un nuevo diseño para un helicoide isotrópico que demostrará un giro suficiente para ser visto.