Nuevo comportamiento en mecánica de fluidos
El vuelo de las semillas del diente de león esconde un anillo
La próxima vez que soples las semillas del diente de león piensa que un pequeño remolino anular fluye sobre ellas y las ayuda a mantenerse en el aire. Lo han descubierto científicos de la Universidad de Edimburgo tras analizar la física que hay detrás del vuelo de estas semillas con su particular ‘paraguas’ filamentoso.
Las semillas del diente de león (Taraxacum officinale) presentan un característico penacho de filamentos llamado vilano o papus, que ralentiza su descenso, favoreciendo que los vientos la transporten más lejos. / Sharefaith/Pexels
¿Quién no ha soplado alguna vez la bola de semillas del diente de león y las ha visto alejarse? Cada una de ellas incorpora un característico penacho de filamentos, llamado vilano o papus, que a modo de paracaídas poroso las ayuda a mantenerse en el aire y dispersarse.
Con fotografías de larga exposición e imágenes de alta velocidad se ha descubierto un anillo de vórtice que fluye justo encima de la semilla a una distancia fija
El vilano ayuda a ralentizar el descenso de la semilla, lo que favorece que los vientos la transporten más lejos, además de orientarla hacia el suelo según va cayendo. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro por qué estos granos tienen un papus erizado en lugar de una membrana en forma de ala, que se sabe que mejora la elevación de las semillas en otras especies vegetales, como los arces.
Investigadores de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido) han aclarado el misterio con la ayuda de la física, según el estudio que publican esta semana en la revista Nature. Su experimento consistió en construir un túnel de viento vertical para visualizar el efecto del flujo de aire sobre semillas de diente de león que se colocaron delante.
Así, usando fotografías de larga exposición e imágenes de alta velocidad para captar cada instante, descubrieron un anillo de fluido recirculante justo encima de la semilla y a una distancia fija del vilano. Esta burbuja de aire estable, llamada anillo de vórtice (o vórtice toroidal), se forma por el flujo que pasa a través de los radios de ese paraguas sin tela al que se parece el papus.
Vídeo a cámara lenta de semillas de diente de león desprendiéndose de la ‘cabeza’ común y captadas con una cámara de alta velocidad. / Oleksandr Zhdanov, Madeleine Seale
El hallazgo de este anillo de vórtice sobre la semilla revela un comportamiento de fluidos desconocido hasta ahora
La hipótesis de los autores es que la geometría circular en forma de disco de este ‘paraguas’ y su porosidad son claves para la formación del anillo de vórtice. El gradiente de porosidad se analizó utilizando discos artificiales, y se encontró que los que tenían una porosidad similar a la del papus natural podían reproducir su flujo de forma parecida.
“La porosidad del vilano del diente de león parece estar sintonizada con precisión para estabilizar el vórtice, al tiempo que maximiza la carga aerodinámica y minimiza los requisitos de material”, apuntan los autores, lo que hace que, para semillas ligeras como las de esta planta, su diseño sea mucho más eficiente (cuatro veces más arrastre por unidad de área) que el de una membrana en forma de ala, que parece funcionar mejor en semillas más grandes como las de arce.
Además de su interés para las ciencias naturales en general, el descubrimiento de este anillo de vórtice suspendido en el aire proporciona una prueba de la existencia de una nueva clase de comportamiento de fluidos desconocida hasta ahora y que surge alrededor de cuerpos también inmersos en fluidos.
Según los investigadores, el hallazgo puede ser la base de algunas formas de locomoción, reducción de peso y retención de partículas tanto en estructuras biológicas como artificiales.
Con un túnel del viento y cámaras especiales, los investigadores han descubierto el anillo de vórtice que se genera sobre la semilla del diente de león. / N. Nakayama, I.Maria Viola et al./Nature
Referencia bibliográfica:
Cathal Cummins, Madeleine Seale, Alice Macente, Daniele Certini, Enrico Mastropaolo, Ignazio Maria Viola, Naomi Nakayama. “A separated vortex ring underlies the flight of the dandelion”. Nature, octubre de 2018.
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