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Los pintores franceses Jean Siméon Chardin y Édouard Manet crearon pinturas conocidas que mostraban a niños haciendo burbujas a través de tubos parecidos a paja, aunque pintaron con más de un siglo de diferencia. Esas representaciones realistas de la dinámica de las burbujas ahora han inspirado a dos físicos de la Université Grenoble Alpes en Francia, que realizaron sus propios experimentos con burbujas de jabón, para aprender más sobre las primeras etapas de formación de la dinámica de las burbujas. Describen sus resultados experimentales en un próximo artículo que se publicará el 22 de mayo en la revista Physical Review Fluids.
Las burbujas pueden parecer frívolas, pero hay una física subyacente compleja, y su estudio ha sido durante mucho tiempo una ciencia seria. En la década de 1800, el físico belga Joseph Plateau describió cuatro leyes básicas de tensión superficial que determinan la estructura de las películas jabonosas. La tensión superficial es la razón por la que las burbujas son redondas; esa forma tiene la menor área de superficie para un volumen dado, por lo que requiere la menor cantidad de energía para mantenerla. Con el tiempo, esa forma se parecerá más a un balón de fútbol que a una esfera perfecta, ya que la gravedad tira del líquido hacia abajo («engrosamiento»).
Más recientemente, los físicos franceses en 2016 elaboraron un modelo teórico para el mecanismo exacto de cómo se forman las pompas de jabón cuando los chorros de aire golpean una película jabonosa. Los investigadores encontraron que las burbujas solo se formaban por encima de cierta velocidad, que depende del ancho del chorro de aire. En 2018, informamos cómo los matemáticos del Laboratorio de Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Nueva York habían perfeccionado el método para inflar la burbuja perfecta basándose en una serie de experimentos con películas delgadas jabonosas. En 2019, físicos del MIT y la Universidad de Princeton demostraron cómo desarrollar burbujas esféricas de manera uniforme confinándolas en un tubo estrecho. Algo acerca de la interacción entre las paredes del tubo y la burbuja hace que todo el sistema sea menos sensible a las irregularidades en las condiciones iniciales.
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En 2020, los físicos determinaron que un ingrediente clave para crear burbujas gigantes es mezclar polímeros de diferentes longitudes de hebra. Eso produce una película de jabón capaz de estirarse lo suficientemente fina como para formar una burbuja gigante sin romperse. La variación de la longitud de las hebras de polímero dio como resultado una película de jabón más resistente. El año pasado, físicos franceses crearon «burbujas eternas» a partir de partículas de plástico, glicerol y agua. La burbuja más duradera sobrevivió durante 465 días.
Idealmente, a los científicos les gustaría poder formar burbujas con un tamaño y una forma uniformes, como las gotas de líquido que se forman en un grifo que gotea. Eso podría ayudar a controlar la formación de gotas y burbujas en aplicaciones como microfluidos, impresión de inyección de tinta o imágenes médicas. Las gotas y las burbujas comienzan con el agua que fluye o el aire que se alarga en un cuello, luego se separa del flujo principal para colapsar en esferas. Es lo que sucede cada vez que sumerges una varita para hacer burbujas en la solución de burbujas y soplas suavemente a través de la película que se forma a lo largo del anillo.
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Pero la formación de gotas y burbujas son procesos físicos inversos. Las gotas que se forman en un grifo que gotea es un proceso universal desde el punto de vista de la física. Eso significa que las gotas serán bastante uniformes en tamaño y espacio, incluso si existen diferencias en las condiciones iniciales, como la viscosidad del agua, la tensión superficial o el tamaño de la abertura del grifo. Sin embargo, mezcle aire o gas en una tina grande de líquido (como inyectar aire en un jacuzzi), y las burbujas se formarán de una manera más aleatoria y dispersa.
Marc Grosjean y Elise Lorenceau, coautores de este último artículo, querían aprender más sobre los factores que subyacen a la formación de burbujas, particularmente en las primeras etapas menos estudiadas. Estaban particularmente intrigados por las burbujas que permanecen cuando se unen a un tubo con forma de paja en lugar de pellizcarlas, como se muestra en las pinturas de Chardin y Manet. Los ultimos Niño soplando burbujas (1867) representa a un niño, modelado por el hijo ilegítimo de la futura esposa de Manet, que aparece en varias otras obras del artista, haciendo pompas de jabón, en ese momento un símbolo común de la naturaleza efímera de la vida. Entre las influencias de Manet estaba la de Chardin. Burbujas de jabón pinturas; hay tres versiones pintadas entre 1733 y 1734. También hay un niño pequeño haciendo burbujas en Chardin’s la lavandera.