Para muchas áreas de la ciencia, desde la predicción de deslizamientos de tierra hasta la agricultura, es muy importante comprender la física del flujo de partículas. Hasta ahora, los científicos no son muy buenos en esto.
¿Cuál es la arena más blanda del mundo? ¿Por qué algunos tipos de arena son más suaves que otros?
- pregunta Peter S. de Brooklyn
No sabemos. Nadie entiende cómo funciona la arena.
Suena absurdo, pero en principio lo es. Comprender el flujo de materiales granulares como la arena es uno de los principales problemas no resueltos de la física.
Digamos que decide hacer un reloj de arena y llenarlo con gránulos de arena, cuyo tamaño y forma son conocidos. No encontrará una fórmula que pueda predecir con precisión cuánto tiempo fluirá la arena de una parte del reloj a otra, o si fluirá en absoluto. Solo tienes que experimentar.
Karen Daniels, física de la Universidad Estatal de Carolina del Norte; ella estudia arena y otros medios granulares (esta área se llama " física de la materia blanda "). Me dijo que una de las dificultades de trabajar con arena está relacionada con la gran cantidad de propiedades de los granos de arena: forma, tamaño, rugosidad, etc. "Una de las razones por las que no tenemos una teoría general es porque todas estas propiedades son importantes".
Sin embargo, tratar con granos de arena individuales es solo el comienzo. "Tienes que preocuparte no solo por las propiedades de las partículas, sino también por cómo están organizadas", dijo Daniels. Las partículas que yacen libremente parecen blandas porque tienen espacio para maniobrar. Si las partículas están compactas, ya no tendrán espacio para moverse y se sentirán sólidas al tacto. Por lo tanto, la superficie de la playa de arena parece más suave que las capas inferiores: los granos de arena en ellas están comprimidos y están más cerca unos de otros.
No podemos encontrar una teoría general de la arena, no porque estemos esforzándonos. Para muchas áreas de la ciencia, desde la predicción de deslizamientos de tierra hasta la agricultura, es extremadamente importante comprender la física del flujo de partículas. Simplemente no lo hacemos muy bien todavía.
“Las personas que trabajan en plantas químicas con máquinas que manipulan partículas darán fe de que estas máquinas se averían muy a menudo”, dijo Daniels. - Cualquiera que haya intentado arreglar un molinillo de café automático sabe que las partículas se atascan constantemente en él. Estas cosas no funcionan muy bien ".
Afortunadamente, no nos movemos del todo al tacto y podemos decir algo sobre por qué la arena parece más blanda o más dura.
Normalmente, la arena con granos más redondeados aparecerá más suave porque los granos son más fáciles de deslizar. Además, los gránulos más pequeños no presionan con tanta fuerza la piel. Pero si son muy pequeños, se pegarán debido a la humedad, lo que hará que el material parezca grumoso y denso.
Daniel dijo que el material de flujo libre más suave que jamás haya tocado fue Q-Cell, un polvo de cuarzo que llena las grietas de las tablas de surf. Consiste en gránulos huecos, por lo que parece muy ligero. En este caso, el cuarzo está mal humedecido, por lo que dicho polvo no se aglutina. Ella comparó la forma en que este polvo se vierte en un balde con arena de playa muy fina y seca.
La playa de arena de Q-Cell sería muy suave, pero no muy agradable. El polvo fino y seco no es arena, sino polvo, y respirar ese polvo es muy dañino para los pulmones. El tamaño y la forma de los granos de arena en una playa ideal deben combinar suavidad, finura, grumos y muchas otras propiedades que hacen que la arena sea suave y agradable para caminar. Con tantos factores a considerar, es muy difícil decir cuál debería ser la arena blanda ideal para una playa.
Es necesario recopilar más datos experimentales.
