Experimento para aclarar un antiguo descubrimiento físico genera más cuestiones

Aproximadamente en el 600 a.C, el filósofo griego Tales de Mileto descubrió que frotar ciertos materiales, como ámbar y lana, puede provocar que ambos se carguen eléctricamente, uno positiva y otro negativamente. Este fenómenos es útil para distintos procesos industriales, incluyendo la impresión y filtrado, y ha levantado mucho interés y estudio. Aún así, los científicos no pueden explicar completamente cómo ocurre la transferencia de carga inducida por el frotado o cómo esta transferencia afecta a los objetos de su alrededor.

Científicos de la Universidad de Rutgers recientemente han completado un experimento diseñado para ayudar a iluminar este fenómeno (conocido como efecto triboeléctrico) – pero en lugar de eso les ha dejado rascándose la cabeza.

En la edición online del 31 de julio de 2007 de la revista Physical Review Letters, describen su experimento: separar una mezcla de partículas partículas de arena roja y azul vertiéndolas en un cilindro acrílico cargado positivamente usando una versión en miniatura de un “alimentador vibratorio”, una máquina usada normalmente para mover frutos secos de las tolvas de almacenamiento a las máquinas de procesado. Los científicos cargaron el cilindro triboeléctrico frotándolo con un guante de nylon. Basándose en estas condiciones iniciales, esperaban que los granos exhibieran ciertos comportamientos.

Conforme los granos viajasen hacia abajo por el tubo, se cargarían positivamente debido a la fricción. Cuando alcanzaran el final y cayesen por el aire, se separarían en dos flujos – uno rojo y otro azul – y formarían dos montones en el fondo del cilindro. El experimento es similar a uno desarrollado en el siglo XIX por el físico británico Lord Kelvin, quien advirtió que un flujo cargado de gotas de agua inducía una carga en una segunda corriente situada junto a ella.

Debido a la ligeramente distinta composición química de los granos, los granos azules toman un poco más de carga positiva que los rojos. Los científicos suponen, basados en las leyes de la electrostática, que cada grano azul cargado positivamente induciría una carga negativa en el metal alimentador. De acuerdo con esto, razonaron que debido a que los granos azules tienen más carga positiva, sentirían un tirón más fuerte hacia el alimentador que los rojos y caerían tan cerca del alimentador como fuese posible.

Extrañamente, tuvo lugar el comportamiento completamente opuesto: Los granos rojos cayeron más cerca del alimentador.

Tras examinar el alimentar, el grupo notó que una pequeña capa de granos rojos, tal vez de unos 10 granos de grosor, se había acumulado en el borde del alimentador. Esto también era extraño, dado que los granos azules llevan más carga positiva y era más probable que se pegasen. Además, ningún gran azul se pegó en la capa, sino que, como escribieron los científicos, tuvo lugar una “repulsión paradójica”. Los granos azules se deslizaron sobre los rojos y sobre el borde.

De esta forma, los dos colores se separaron antes de caer. Parece por tanto, que la carga positiva del cilindro no influyó en el comportamiento de los granos.

Fernando Muzzio, científico involucrado en el estudio, dijo a PhysOrg.com que él y sus colegas también habían usado materiales “reales” para la misma configuración experimental, incluyendo polvos farmacéuticos normales, que tienen el potencial de experimental este efecto triboeléctrico inducido durante el proceso. Ell grupo observó esencialmente los mismos resultados.

“Sospecho que una vez empecemos a observar, encontraremos comportamiento inesperados similares en muchos lugares. Queda para un futuro estudio el determinar hasta qué punto se puede controlar éste fenómeno para eliminar problemas cualitativos, o incluso mejor, para desarrollar nuevos métodos de procesado”, dijo Muzzio.


Cita: Amit Mehotra, Fernando J. Muzzio, y Troy Shinbrot, “Spontaneous Separation of Charged Grains (Separación espontánea de granos cargados)” Phys. Rev. Lett. 99, 058001 (2007)

Autor: Laura Mgrdichian
Fecha Original: 28 de agosto de 2007
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