jueves, 11 de junio de 2009

Gotas de lluvia a velocidad superterminal.


De todos es sabido que las gotas de lluvia grandes caen más rápido que las pequeñas, básicamente porque pesan más. Y también es sabido que no superan al hacerlo la denominada velocidad límite o terminal, aquella en la que la aceleración es cero porque la fuerza de la gravedad se iguala con la fuerza en sentido opuesto que opone la resistencia del aire. Físicos de la Universidad Tecnológica de Michigan (EE.UU.) y de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), entre ellos Fernando García García, han descubierto que esto no es necesariamente así y que, como consecuencia, los meteorólogos no cuantifican adecuadamente la lluvia que cae.

En concreto, los investigadores han podido determinar que algunas gotas de lluvia pequeñas pueden caer más rápido que otras mayores. De hecho, pueden caer a una velocidad mayor que su velocidad terminal. En otras palabras, pueden caer más rápido de lo que las gotas de su tamaño y peso se supone que pueden caer.

Este descubrimiento, que está previsto que se publique en la edición del 13 de junio del Geophysical Research Letters, podría mejorar la precisión de las mediciones y predicciones meteorológicas.

Los investigadores recogieron datos durante precipitaciones naturales en el campus de la UNAM en México D.F. Se analizaron 64.000 gotas de lluvia a lo largo de 3 años, usando sondas de un espectrómetro óptico y un sistema para recoger y analizar partículas. Asimismo modificaron un algoritmo para analizar los tamaños de las gotas de lluvia. En la toma de muestras se tuvo especial cuidado que no interfiriesen las gotas provenientes de salpicaduras e impactos.

Encontraron agrupaciones de gotas que caían más rápido que su velocidad límite que, conforme la lluvia se hacía más intensa, se volvían más abundantes. La explicación que da el equipo de investigadores es que las gotas con velocidad “superterminal” provienen de la rotura de gotas más grandes que producen gotas más pequeñas que conservan la velocidad de la gota de procedencia, que es mayor que la velocidad terminal que les correspondería por su tamaño.

Los modelos que se emplean actualmente para la lluvia asumen que todas las gotas caen a su velocidad terminal. Teniendo en cuenta este descubrimiento, la medición de lluvia caída tendría que tener en cuenta un número de gotas grandes que en este momento no considera, con el consiguiente incremento en la precisión en la medición y predicción de lluvia.

14 comentarios:

Anónimo dijo...

El "peso" no tiene nada que ver con la velocidad de caída, listillo.

Ya lo demostró Galileo Galilei hace la leche de tiempo.

Anónimo dijo...

"De todos es sabido que las gotas de lluvia grandes caen más rápido que las pequeñas, básicamente porque pesan más."

Esta afirmación hace llorar al niño Jesús. Y a Galileo le hace retorcerse en su tumba.

Cuando se tratan temas científicos, o se hace con rigor, o no se hace. Y ojo, el rigor no significa escribir un pestiño repleto de fórmular, sino asegurarse de que todo lo que se escribe es cierto.

Nada, era simplemente un consejo.

César dijo...

Los estimados comentaristas anteriores mezclan churras con merinas.

La fuerza neta sobre un cuerpo que cae a través de una atmósfera es la diferencia entre la atracción que la gravedad ejerce sobre el cuerpo que cae (y esto se llama PESO) y la resistencia que al avance que ofrece la interacción entre la superficie y el fluido por el que se mueve, en este caso el aire.

Dos objetos de igual masa NO caen a la misma velocidad atravesando una atmósfera. Ejemplos evidentes: paracaidista antes y después de abrir el paracaidas (aumenta la resistencia al avance). El mismo paracaidista que para avanzar más rápido junta brazos y piernas al tronco (disminuye resitencia al avance).

Os dejo un enlace a una página de unos que saben un poquito de esto:

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/termv.html

Muchas gracias por los comentarios.

Un cordial saludo,

César

Anónimo dijo...

Estimado Sr.:

Siempre leo los artículos que publica en su blog, salen prácticamente a la vez que los publicados en Journal Applied Physics, etc... Y algunos como este, antes.

Ha sido usted muy amable en contestar de manera tan educada y clara a “unos ignorantes redomados”. La ignorancia es muy atrevida. Este tipo de gente anda por agregadores de noticias como “menéame”, dónde la incultura científica campa a sus anchas.

Si ya no saben distinguir el vacío de atmósfera mal vamos.

Lamento que su noticia fuera descartada del agregador de noticias como errónea, eso significa que el que lleva la página tampoco tiene mucha idea.

Así está el enlace de la noticia
http://meneame.net/story/gotas-lluvia-velocidad-superterminal/voters

Eugenio Manuel dijo...

César, he llegado aquí por un enlace que han dejado en mi blog.

Los comentarios de los anónimos es el fruto de una educación mal planteada, en la que se presentan los resultados pero no el proceso. Confunden lo ideal (vacío) con lo real (presencia de la atmósfera). Lo más curioso es que aluden a Galileo, cuando fue éste quien hizo experimentos en fluidos (inspirado en Arquímedes) cada vez menos viscosos para poder llegar a una abstracción final. Sólo basta leer las obras originales de Galileo, anonimillos, que están por todos lados y se pueden entender bien. Incluso en italiano.

Un saludo césa, aquí un nuevo seguidor.

Iñaki dijo...

Un blog muy interesante. Enhorabuena. Lo seguiré con atención.

SUSO dijo...

Hola César.

La verdad es que al leer el post, también me chirrió esa parte, pero te doy la razón. Los cuerpos caen a igual velocidad, independientemente de su peso, cuando se encuentran en el vacío. La resistencia al avance provocada por un fluido, la atmósfera, y el coeficiente aerodinámico del objeto evidentemente tendrán algo que decir en la velocidad de caída del cuerpo.

Pero entre gotas de agua, la diferencia de tamaño no puede ser muy grande... no sé... ¿el doble de volumen entre unas y otras? Con idéntica forma de "mínima energía" y mismo coeficiente aerodinámico, en iguales condiciones atmosféricas (nunca mejor dicho, eh?)... ¿Qué diferencia de velocidad podrá haber? Aunque lo más importante y quizá lo que més he echado en falta en el post... suponiendo que sea cierto y la gotas más pequeñas caen a mayor velocidad, incluso por encima de su velocidad terminal... ¿por qué?

Voy a darme una vuelta por tu blog, que tiene buena pinta (y de paso te invito a conoce el mío)
Nos leemos!!

SUSO dijo...

No me había fijado que tienes activada la moderación de comentarios... ¿no será por los primeros comentarios del post, verdad? Los habrías eliminado, no? De todas formas, cuando son respetuosos (fíjate que no digo educados...) los conflictos y los debates engrandecen las entradas y a veces se aprenden cosas nuevas...

Lo dicho, ya sabes dónde encontrarme. Un saludo.

Eugenio Manuel dijo...

Vaya, qué cabeza la mía. Sí que había pasado ya por aquí. Cuando me he puesto a revisar entrada me sonaba algo. El problema es que no estaba en mi lector de feed. Arreglado.

Anónimo dijo...

César, tal y como lo pones es erróneo y confundes a la gente. Las gotas de lluvia más pequeñas NO caen más rápido por su peso, si no por su tamaño (y por tanto, su resistencia aerodinámica). De la misma forma, dos objetos que pesan lo mismo 'NO tienen por qué caer' a la misma velocidad en una atmósfera, por la misma razón. De hecho te contradices tu mismo ya que un hombre con el paracaidas abierto o cerrado sigue siendo 'el mismo objeto'; lo que cambia es su forma.

Laura dijo...

He de decirles a los comentaristas anónimos, que antes de intentar corregir al autor del artículo habrán un libro de fisíca. Galileo trabajaba en ausencia de atmosféra que es donde todos los objetos caen a la misma velocidad. Pero en el experimento del artículo, donde existe admosféra, el rozamiento y la resistencia que estas ofrecen (que es función de la masa del cuerpo y de su volumen) no son despreciables. Por lo que un piano llegará antes al suelo que un guisante.

Iñaki dijo...

@Anónimo:

Míralo de esta manera: dos pelotas totalmente esféricas del mismo tamaño, luego tienen la misma aerodinámica. ¿Cuál llega antes al suelo (con atmósfera, claro), la de aluminio o la de plomo?

Ninguna de las dos explicaciones son "totalmente satisfactorias". Lo óptimo, en mi opinión, sería decir que es debido a que el cambio de masa no es proporcional al cambio en la aerodinámica, y por lo tanto una fuerza (la del peso) crece más rápido que la otra (la de arrastre del aire).

De todas formas, la dinámica de fluidos es bastante compleja, así que si quieres hacerlo divulgativo se hace necesario sintetizar. Y en este caso concreto, puesto que las gotas apenas cambian en lo que aerodinámica se refiere (son de la misma forma, un pelín más grandes, un pelín más pequeñas), me parece una buena explicación decir que bajan más rápido "porque pesan más".

Uve dijo...

Creo que el error del artículo es haber dado por supuesto que "De todos es sabido..." Normalmente somos más ignorantes de lo que suponemos y a veces acusamos de ignorantes a otros por culpa de nuestra propia ignorancia disfrazada de conocimiento.
Mi consejo es que nunca supongas que algo es conocido por todo el mundo.
Me gusta el blog y no lo conocía.

Anónimo dijo...

lucenith:
yo pienso igual que el autor puede caer primero la grande porque lleva mayor peso de agua que la pequeña.
un consejo:
lean un poco de fisica para que no escriban burradas....