Esculturas de agua

[Fernando Mazzone]

Hola comunidad de EP.

Vivimos rodeados de fenómenos y cosas que escapan a nuestros sentidos y para los cuales nos valemos de instrumentos que nos ayudan a percibirlos, por ejemplo el telescopio. Algunos de estos fenómenos escapan a nuestra percepción debido a que ocurren muy lejos, otros pues son muy chicos y algunos porque ocurren demasiado rápido. Hace tiempo, en el libro de Ian Stewart y Martin Golubitsky “¿Es Dios un geómetra?” leí sobre un fenómeno del último tipo. Esto no tiene que ver con la astronomía, pero si tiene algo que ver, como verán, con la fotografía, y como muchos en EP somos adeptos al hobby de la fotografía me pareció interesante contarles sobre esto. La elección de este foro tiene que ver con que se trata de formas y las formas es algo que estudia la matemática.

¿Que ocurre cuando una gota de agua cae sobre un recipiente lleno del mismo elemento o cuando una gota de lluvia golpea el suelo? ¿Se han hecho alguna vez esta pregunta? Nuestros ojos alcanzan a percibir la salpicadura que se produce, pero todo pasa tan rápido que no logramos percibir cual es su forma exacta. ¿Todas las gotas producirán salpicaduras con formas similares? ¿O las formas de las salpicaduras serán aleatorias?

Como puede leerse en el libro que mencioné, lo que ocurre en una salpicadura es lo siguiente: Se empieza formando un pared circular muy delgada de agua que empieza a cobrar altura hasta que en cierto momento, y aquí empieza lo interesante, de la pared surgen picos, cobrando así la salpicadura forma de corona. El caso es que estos picos no son arbitrarios en cantidad, sino que son 24!!! Posteriormente de alguno de estos picos se desprende una gota de agua. Lo que más me sorprende de esto es que los picos sean 24.

Hay que hacer una salvedad, lo anterior ocurre si se dan ciertas simetrías, como por ejemplo que el agua del recipiente este en reposo y que la gota caiga verticalmente. La alteración de estas simetrías puede hacer que ocurra algo diferente.

Bueno, lo que propongo es si seríamos capaces de captar el momento en que la salpicadura tiene esa forma, de corona con 24 picos y mucho mejor si se ven las gotitas que se desprenden. Para esto hay que valerse de velocidades de obturación muy cortas, al revés de cómo estamos acostumbrados para astrofotografía. Abajo les mando mi mediocre intento al respecto y una copia de una foto mucho más lograda extraída del libro del cual les hablé.

[ignaciotoledo]

muy interensante, hago el inteno y subo las fotos.

Saludos

[federico_2007]

Gracias por compartir la info Fernando, muy muy interesante, me quede fascinado con el tema, a penas lo lei ya estaba llenando un recipiente con agua para hacer las pruebas.

Aqui estan algunas de las fotos, las saque con celular con secuencias de imagen.

No son la gran cosa comparada con las de Fernando pero es lo que salio.

Mañana capaz que siga intentando...

Saludos

[winter]

Fernando:

Buenísimo el post, y los felicito a Federico y a vos por las fotos!! En cualquier momento me pongo a experimentar yo también...

Saludos.-

[eletj]

Hola Fernando y amigos:

La fotografía mostrada en primer término tengo entendido que es de una gota de leche, probablemente facilita la toma evitando reflejos y transparencias indeseables).

La técnica usual no se basa hbitualmente en un tiempo de obturación bajo sino más bien en un tiempo de ILUMINACION bajo en un tiempo de obturación relativamente largo con muy pobre iluminación ambiental. Se aprovecha el corto destello de un flash electrónico.

Comunmente se dispara el flash mediante un detector de sonido que inicia la secuencia de disparo cuando la gota toca el agua, retardándose el disparo electrónicamente lo justo necesario para captar el momento en que se produce la corona.(en la red seguro hay muchos circuitos para hacer esto). Para diferentes experimentos puede recurrirse a otros detectores, naturalmente.

Común y similar, tambien, es la técnica de utilizar luces estroboscópicas para captar objetos en movimiento.

Con la técnica del flash pueden captarse imágenes interesantes de explosión de globos, roturas de cristales., y con la estrobo, secuencias interesantes, como el vuelo de un picaflor, etc.

Vale la pena experimentarlas, tenía un amigo que se pasaba horas entretenido encontrando esas cositas "invisibles a los ojos" empleando fotografía química, hoy con la electrónica seguramente será igual de interesante y entretenido ¡y más baratito...!Prueben que se van a divertir

"El reino de la magia comienza detrás de la retina..." (Yo)

Miguel

PD: Interesante y curioso lo de las 24 puntas, ¿tiene alguna relación con la asimetría (polarización) de la molécula?

[Fernando Mazzone]

Gracias a todos por el interés. Me alegra mucho que les gustara la propuesta.

Miguel Tanto tiempo, un gusto tenerte de nuevo por aquí. Muchas gracias por la info.

Lo de las 24 puntas es interesante, pero más aún la aparente ruptura de la simetría, fenomenos simétricos (gota esférica, recipiente simétrico, etc) dan origen a una forma con menos simetría. Esto, nuevamente en apariencia, contradice el principio de Curie (Pierre) Causas con ciertas simetrías origina fenómenos con las mismas simetrías.

Un abrazo.

PD: lo dfel colibrí se me había ocurrido, lo del globo ya no.

[Bubamara]

hola a todos, escribo porq me interesò el tema aunque no se bien si un acercamiento a una respuesta a este fenomeno sea la Tensión superficial, que es una consecuencia del desequilibrio de fuerzas sobre las moléculas situadas en una superficie

bueno. ahora no se si esto agrega algo tb a la respuesta.....:

Si se considera un sistema aire-agua, las moléculas de agua situadas en la interfase son muy diferentes de las situadas dentro de la masa de la disolución, experimentando distintos efectos de las fuerzas intermoleculares , entonces pienso yo que al caer la gota sobre esa lamina o superficie de agua del recipiente contenedor y entrar en contacto con las moleculas de la superficie puede distorsionarla resultando esa salpicadura de la foto.

Espero haber podido aportar algo màs a este tema tan interesante

besos

Paulis

[Fernando Mazzone]

Gracias Paula por el aporte.

La verdad desconozco una explicación a nivel molecular del porque de las 24 puntas. Lo que si he leido es que cuando uno plantea las ecuaciones que gobiernan el sistema y las resuelve las puntas no aparecen, solo la pared perfectamente uniforme de agua. Pero esta solución es inestable, es decir cualquier perturbación por infima que sea (que el plato de agua no sea simétrico, que la gota no sea esférica, etc) lleva al sistema a otra solución estable, y así aparecen las 24 puntas pues esa forma proviene de una solución estable.

Ampliando un poco mi mensaje anterior, quería resaltar lo siguiente. Imaginemos el recipiento contenedor un plato con agua en reposo y que la gota cae en el centro del mismo y es perfectamente simétrica. Ahora imaginemos una linea perpendicular al espejo de agua que pase por el centro. Si rotamos todo el sistema con esta linea como eje obtenemos el mismo sistema..¿se entiende? el plato al girarlo vuelve a coincidir consigo mismo, la gota también, la trayectoria que sigue la gota. Es por eso que el sistema se dice que tiene simétría por rotaciones respecto al eje mencionado. Ahora pensemos en la corona con 24 puntas, tiene simetría respecto a esas rotaciones, ya no, la corona vuelve a coincidir consigo si la rotamos de modo tal que una punta de la corona se lleve en otra, es decir si la rotamos un multiplo de 260/24=15 grados. Es por ello que la corona (los efectos) tiene menos simetrías que el sistema original (las causas). Todo el mundo se sorprende de la belleza y simetría de la corona, pero hete aquí que el sistema original era más simetrico. Se dice que hubo una (en realidad aparente) ruptura de simetría. Lo de aparente tiene que ver con el tema de estabilidad que comente anteriormente.

La prensa amarilla se regodeó con el invento de los maizales cortados en regiones regulares. El pensamiento generalizado es, esos cortes simétricos de los maizales debe ser consecuencia de una intervención extraterrestre. Ahora bien, en realidad el maizal sin cortes es en sí mucho más simétrico que cortado, en relidad hay menos simetrías cuando aparecen los cortes. Uno podría aventurar, que si se descarta la intervención de un "extra"terrestre pícaro que hizo los cortes el hecho podría deberse a la ruptura de simetría por alguna causa natural.

[Miguel]

Excelente tema y desarrollo Fer.

Para agregar algo podría decirte que la aparente pérdida de simetria al formar la corona puede deberse entre otras cosas a una consecuencia natural de cualquier sistema: el aumento de entropia.

Es decir, que pase de un sistema simétrico a uno que no lo es, no me resulta extraño pues la entropia tiende aumentar en cualquier sistema. Me resultaría extraño si fuese al revés.

Sobre los maizales, habia leido que no estaban cortados, sino aplastados en su longitud en la misma dirección. Después creo que descubrieron a los autores de las bromas.

saludos

[Baxter]

fer, me encanto este tema y los experimentos, durante la siesta dado que lo unico que pasa por estos pagos desde hace una semana es llover, estuve tratando de sacar fotos sobre el patio mientras empezaba un nuevo chaparron para ver el efecto de muchas gotas aunque debe ser por la luz que no salio ninguna buena como para postearla, pero al menos me entretuve!

un abrazo