Quizá de las muchas facetas de Leonardo da Vinci, la de pintor sea la más conocida gracias a pinturas como La Gioconda o La última cena. Pero ya fuera por su afán perfeccionista en este aspecto o por simple curiosidad, Da Vinci también destacó como científico. Sus estudios sobre la anatomía humana son minuciosos, pero hay un aspecto de las ciencias naturales que no logró resolver: el movimiento de las burbujas.
Tan intrigado dejó el asunto al genio florentino que el problema recibió el nombre de la Paradoja de Leonardo. Una paradoja que logramos resolver el año pasado gracias a una investigación pionera. ¿Pero en qué consiste exactamente la dichosa paradoja? Ante todo, se basa en el movimiento de las burbujas. No de las pompas como las de jabón, sino en las burbujas de aire atrapadas en el agua.
Una burbuja en este contexto es una cantidad de un gas (aire) atrapada bajo un líquido (agua) cuya extensión está delimitada por la tensión superficial del agua. Como el agua pesa más que el aire, las burbujas ascienden. El problema, observaba Da Vinci, era que este movimiento no era siempre uniforme o rectilíneo sino que en algunas ocasiones la burbuja mostraba una extraña tendencia a zigzaguear.
Por qué y cómo las burbujas dibujaban este baile en su ascenso se había convertido en un enigma para los investigadores. Hasta ahora. Una pareja de investigadores ha desentrañado el enigma según anunció en 2023 la Universidad de Sevilla.
Descifrando las burbujas
En un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, los investigadores dieron cuenta de las claves del movimiento de las burbujas. La primera, esto ya lo había observado Da Vinci es el tamaño: es solo a partir de cierto tamaño que las burbujas comienzan a desviarse (a diferencia, por ejemplo, de las bebidas con gas, donde las burbujas ascienden en línea recta).
Pero a partir de los 0,926 milímetros de diámetro las burbujas se vuelven inestables, según los cálculos del nuevo estudio. El movimiento aparece por una interacción entre el flujo de la burbuja y la deformación de la misma. Ahí está la segunda clave del hallazgo: al inclinarse la burbuja ésta se deforma, generando una asimetría que implica que sus distintos lados fluyen de forma distinta. Es decir, la hidrodinámica de la burbuja cambia, haciendo que ésta cambie de dirección.
Al tomar velocidad, la presión del líquido sobre la burbuja cambia, ejerce una fuerza que vuelve a deformar la burbuja, esta vez devolviéndola a su forma original. Esto hace que la burbuja deje de escorarse y vuelva a su ascenso original. Tras ello el proceso se vuelve a repetir.
Para llegar a sus conclusiones los investigadores partieron de las ecuaciones de Navier-Stokes. Un complejo entramado matemático que se utiliza para describir el movimiento de fluidos viscosos teniendo en cuenta el rozamiento. Por su complejidad, éste no es el único problema que estas ecuaciones tienen aún por resolver.
Y este es precisamente uno de los potenciales logros de esta investigación. Más allá de predecir el movimiento de simples burbujas de aire en el agua, entender las interacciones entre fluidos (y gases) puede ayudar a resolver incógnitas de todo tipo, desde cómo se difuminan los contaminantes en el mar hasta cómo se mantienen en el aire los aviones. Quizá esta última duda también habría intrigado al propio Leonardo.
Imagen | Leonardo da Vinci
*Una versión anterior de este artículo se publicó en enero de 2023
