"Una forma que podría explicar lo que descubrimos es que cuando las hojas de un árbol son sopladas por el viento ellas se deforman, para poder soportar la fuerza de roce. Las hojas son estructuras elásticas que se autoreconfiguran. Lo que nos preguntamos en esta investigación fue cuál es el efecto de la porosidad y el resultado fue que ésta reduce drásticamente el roce", explica Claudio Falcón, académico del Departamento de Física de la FCFM-U. de Chile.
La investigación se desarrolló durante nueve meses, en dicho período se realizaron la preparación de las muestras, la toma de datos, las simulaciones numéricas y la validación del modelo. "Yo estuve involucrado en en diseño el experimento, tomé datos y calculé el rol de la fuerza de roce", cuenta el investigador de la Universidad de Chile.
El antes y el después
Antes de este experimento la ciencia no había cuantificado el efecto de la porosidad. "Mostramos que es posible cuantificar su efecto y que los modelos reducidos que lo predicen no funcionan correctamente (porque hacen suposiciones demasiado gruesas). Es decir, lo que mostramos es que hay un gran problema en la definición del caso", dice Falcón.
El proceso de investigación utilizó un set de modelos teóricos reducidos que describieron cómo se deforma una estructura elástica, a los cuales se les agregó el efecto de la porosidad directamente en sus propiedades (densidad, módulo de Young, etc.). Dicho modelo se simula numéricamente generando un set de curvas que representan las estructuras deformadas, que luego son comparadas con las curvas experimentales tomadas de estructuras porosas sometidas a un flujo de aire en un túnel de viento.
Para los investigadores está claro que los modelos reducidos tienen problemas cuando se les aplica a diferentes configuraciones, siendo de alta relevancia tanto para la física y para la mecánica, por lo que probar todos los modelos al mismo tiempo en diferentes configuraciones es clave para avanzar. El paper, publicado en Physical Review Fluids, también contó con la participación de los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del Massachusetts Institute of Technology: Mark Guttag, Hussain Karimi, Pedro M. Reis.
