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Investigadores resuelven el enigma detrás del sonido del grifo que gotea

  • Investigadores resuelven enigma detrás sonido grifo que gotea

Científicos han resuelto el enigma detrás de uno de los sonidos domésticos más reconocibles y molestos: el grifo que gotea. También han identificado una solución simple y asequible para detenerlo.

Utilizando cámaras de velocidad ultra alta y modernas técnicas de captura de audio, los investigadores de la Universidad de Cambridge descubrieron que el sonido "plink, plink" producido por una gota de agua que golpea una superficie líquida no es causado por la gotita en sí, sino por la oscilación de una pequeña burbuja de aire atrapada debajo de la superficie del agua. La burbuja obliga a la superficie del agua a vibrar, actuando como un pistón para impulsar el sonido del aire.

Además, los investigadores encontraron que cambiar la tensión superficial de la superficie, por ejemplo, al agregar jabón para lavar platos, puede detener el sonido. Los resultados se publican en la revista 'Scientific Reports'.

Las gotas de agua han sido una fuente de curiosidad científica durante más de un siglo

A pesar del hecho de que los humanos han estado despiertos por el sonido de gotear agua de un grifo o techo con goteras durante generaciones, la fuente exacta del sonido no se conocía hasta ahora.

"Se ha trabajado mucho en la mecánica física de un grifo que gotea, pero no se ha hecho mucho sobre el sonido", dijo Anurag Agarwal del Departamento de Ingeniería de Cambridge, quien dirigió la investigación. "Pero gracias a la tecnología moderna de video y audio, finalmente podemos descubrir exactamente de dónde viene el sonido, lo que puede ayudarnos a detenerlo".

Agarwal, quien dirige el Laboratorio de Acústica y es miembro de Emmanuel College, primero decidió investigar este problema mientras visitaba a un amigo que tenía una pequeña fuga en el techo de su casa. La investigación de Agarwal investiga la acústica y la aerodinámica de aplicaciones aeroespaciales, electrodomésticos y biomédicas.

"Mientras estaba desvelado por el sonido del agua que cae en un balde colocado debajo de la fuga, comencé a pensar sobre este problema", dijo. "Al día siguiente lo discutí con mi amigo y otro académico visitante, y todos nos sorprendimos de que nadie respondiera la pregunta de qué causa el sonido".

Trabajando con Peter Jordan, de la Universidad de Poitiers, quien pasó un semestre en Cambridge a través de una beca del Emmanuel College, y el estudiante de último año Sam Phillips, Agarwal organizó un experimento para investigar el problema. Su configuración usó una cámara de velocidad ultra alta, un micrófono y un hidrófono para registrar las gotas que caen en un tanque de agua.

Las gotas de agua han sido una fuente de curiosidad científica durante más de un siglo: las primeras fotografías de los impactos por caída se publicaron en 1908, y los científicos han estado tratando de averiguar la fuente del sonido desde entonces.

La mecánica de fluidos de una gota de agua que golpea una superficie líquida es bien conocida: cuando la gota choca contra la superficie, causa la formación de una cavidad, que retrocede rápidamente debido a la tensión superficial del líquido, lo que da como resultado una columna ascendente de líquido. Como la cavidad retrocede tan rápido después del impacto de la gota, provoca que una pequeña burbuja de aire quede atrapada bajo el agua.

La mecánica de fluidos de una gota de agua que golpea una superficie líquida es bien conocida: cuando la gota choca contra la superficie, causa la formación de una cavidad, que retrocede rápidamente debido a la tensión superficial del líquido, lo que da como resultado una columna ascendente de líquido

Estudios previos han postulado que el sonido 'plink' es causado por el impacto mismo, la resonancia de la cavidad o el campo de sonido submarino que se propaga a través de la superficie del agua, pero no han podido confirmar esto experimentalmente.

En su experimento, los investigadores de Cambridge encontraron que, de manera un tanto intuitiva, la salpicadura inicial, la formación de la cavidad y el chorro de líquido son todos silenciosos. La fuente del sonido es la burbuja de aire atrapada.

"Utilizando cámaras de alta velocidad y micrófonos de alta sensibilidad, pudimos observar directamente la oscilación de la burbuja de aire por primera vez, mostrando que la burbuja de aire es el factor clave tanto para el sonido subacuático como para el distintivo sonido de 'plink aerotransportado' ", dijo Phillips, que ahora es estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería. "Sin embargo, el sonido en el aire no es simplemente el campo de sonido submarino que se extiende a la superficie, como se había pensado anteriormente".

Para que el "plink" sea significativo, la burbuja de aire atrapada debe estar cerca del fondo de la cavidad causada por el impacto de la caída. Luego, la burbuja impulsa las oscilaciones de la superficie del agua en la parte inferior de la cavidad, actuando como un pistón que impulsa ondas de sonido en el aire. Este es un mecanismo más eficiente por el cual la burbuja subacuática impulsa el campo de sonido aerotransportado de lo que se había sugerido anteriormente.

Según los investigadores, si bien el estudio fue puramente impulsado por la curiosidad, los resultados podrían usarse para desarrollar formas más eficientes de medir la precipitación o desarrollar un sonido sintetizado convincente para las gotas de agua en juegos o películas, que aún no se ha logrado.

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