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Pelotas de Ping-Pong que impactan sobre una superficie granular

Pelotas de Ping-Pong que impactan sobre una superficie granular
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Se tiene constancia de que cuando un meteorito impacta en un planeta o en una luna, siempre se detiene a una determinada profundidad relativamente baja, incluso cuando impacta a gran velocidad. Hasta ahora, la comunidad científica ha asumido que todos los objetos que impactan en un medio granular (arena o gravilla) pierden rápidamente su energía y se detienen a poca profundidad.

Sin embargo, un nuevo estudio demuestra que una pelota de ping-pong impactando en un tubo relleno de bolas de poliestireno con una altura de 600 centímetros, puede alcanzar una velocidad tal, que permite que se siga hundiendo sin cesar hasta alcanzar una profundidad infinita.

El equipo de investigadores, Felipe Pacheco-Vázquez y otros, del México y Cuba, han publicado este sorprendente resultado en un reciente número de la revista Physical Review Letters. Tal y como explican en su artículo, algunas superficies granulares no son son seguras para caminar.

Uno puede caminar con seguridad sobre la arena, azúcar o arroz. En este trabajo advertimos que no todos los materiales son seguros para caminar sobre ellos. De hecho, en algunas circunstancias, uno puede acabar “tragado” por el medio.

En su estudio demuestran que cuando un objeto esférico se sitúa sobre una superficie granular, puede sumergirse en este mar granular, deteniéndose finalmente a una cierta profundidad o cayendo para siempre. Dependiendo del peso de este objeto. Como explican en su estudio, nunca antes se había observado o previsto la posibilidad de que un objeto alcance una velocidad máxima mientras se hunde a través de un medio granular. Aunque el razonamiento lógico es que debido al impacto de un objeto, éste alcance una profundidad determinada, su investigación concluye afirmando que un objeto que cae en un fluido granular puede alcanzar una velocidad máxima gracias a que las moléculas se mueven con mayor facilidad bajo un esfuerzo aplicado.

El equipo de investigadores realizaron varios experimentos en los que se lanzaron unas pelotas de ping-pong, de 4 centímetros diámetro en un largo tubo de cartón, cuyo diámetro interior es de 45 centímetros y cuyo interior se encuentra relleno de bolas de poliestireno. Para poder variar la masa de las pelotas de ping-pong, se perforó un pequeño orificio por donde se introducían partículas de acero. Así. tras sellar el agujero conseguían pelotas con diferente masa. Utilizaron 18 pelotas cuyas masas varían desde los 15 hasta los 182 gramos. Empleando una plataforma de lanzamiento, una cámara de vídeo de alta velocidad y un acelerómetro, el equipo consiguió realizar una serie de experimentos.

Sus resultados concluyen que al lanzar las pelotas de ping-pong de menor masa, éstas se quedaban atrapadas en mitad del tubo, mientras que usando las pelotas de más de 86 gramos, se hundían hasta el final. Además, en esta situación la velocidad final de la pelota se estabilizaba, por lo que alcanzaba un valor constante.

Vía | F. Pacheco-Vázquez, et al. “Infinite Penetration of a Projectile into a Granular Medium.” Physical Review Letters 106, 218001 (2011).

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