Un experimento científico logra crear una ola "congelada" en el tiempo

Esta investigación, realizada conjuntamente por científicos españoles y estadounidenses, mejorará el diseño de barcos y puertos marinos

Científicos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y de la Universidad de California en San Diego recrearon en el laboratorio una ola de tubo estática, cuya cresta ni avanza ni retrocede. Según informa la UC3M, esta investigación permitirá mejorar el diseño de barcos y puertos marinos o analizar cómo se produce el intercambio de dióxido de carbono entre el océano y la atmósfera.

"Una ola es una deformación en la superficie de un líquido que se mueve con una velocidad independiente de la de éste", explican los investigadores. Por ejemplo, en las olas que se forman al tirar una piedra a un estanque, el agua permanece en reposo mientras que aquéllas se alejan del centro con una velocidad propia. "En nuestro caso ocurre más bien al contrario: el agua va muy rápido (a varios metros por segundo), pero la ola se mueve a velocidad cero. Es decir, permanece fija, 'congelada' en el tiempo para un observador que la ve desde fuera del agua", explica uno de los autores de la investigación, Javier Rodríguez, del departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UC3M.

En el experimento que se describe en el artículo, publicado en la revista "Experiments in Fluids"los científicos utilizaron técnicas de procesado digital de imágenes y de visualización, iluminando con láser para reconstruir la forma de la ola en tres dimensiones y poder compararla con olas reales, similares a las que cabalgan los surfistas.

"Lo más llamativo es observar una ola de tubo que se queda quieta, hasta el punto de que podemos meter los dedos debajo de la cresta el tiempo que queramos y no nos mojamos porque esta ola no rompe nunca", describe Rodríguez. Para conseguir este fenómeno, los científicos construyeron un pequeño canal en un laboratorio.

Prototipo simple

El prototipo es relativamente simple, dicen, pues consiste en una placa semisumergida con una esquina cuadrada que obstruye parcialmente el flujo en un tanque de agua con una longitud similar a la de una furgoneta.

"Es la forma más sencilla y barata de producir una diferencia de alturas en una corriente de agua que se mueve a gran velocidad", indica Rodríguez.

En la parte teórica del estudio, en la que los científicos de la UC3M colaboran actualmente con colegas de la UCSD (EEUU) y de la Universidad de East Anglia (Reino Unido), utilizan técnicas de simulación por ordenador y de análisis asintótico para crear una descripción aproximada de la formación de esta ola.

"Esta descripción es lo suficientemente precisa para entender su comportamiento; nos aprovechamos del hecho de que la ola es muy esbelta. Es decir, a medida que nos alejamos de su origen, su tamaño va creciendo lentamente", señala Pablo Martínez-Legazpi, investigador de la UCSD.

Y añade que "a medida que profundizábamos en el tema, nos hemos dado cuenta de que este proceso de formación es representativo y común al de otras olas de gran interés en ingeniería civil y naval, como las olas que impactan sobre puertos, puentes, barcos o plataformas en condiciones de mala mar".

"TÉCNICAS USADAS"

Gracias a este experimento, se puede generar una ola que en la naturaleza jamás estaría quieta y dejarla inmóvil en el tiempo que sea necesario para estudiarla con detalle. Se usaron técnicas de simulación por ordenador y de análisis asintótico para crear una recreación aproximada.