Cuando fíjese que hablamos de la materia blanda,
nos referimos a un concepto surgido en los 70,
que designa un conjunto de materiales complejos,
con unas propiedades mecánicas que no encajan en el comportamiento ideal
de un sólido o un líquido.
Hace algunos años le dedicábamos un amplio programa
en el que explicábamos el significado de este concepto
y los fundamentos de la rama científica
que estudia estos materiales.
En este programa vamos a profundizar un poco más
en este tema para ello hablaremos de las propiedades de materiales
presentes en distintos aspectos de nuestras vidas
y que se estudian en profundidad,
en la asignatura propiedades mecánicas.
En materia blanda del máster, en física avanzada,
nos acompañan Javier Pajuelo, que es profesor del departamento de Física
e interdisciplinar de la Facultad de Ciencias de la UNED
bienvenido Javier ahora muchas gracias
Juan Ramón también está con nosotros
Marianas Rodríguez actualmente investigadora.
En la Escuela Politécnica Federal de Zúrich
y colaboradora del grupo de materia blanda de la UNED bienvenida
Mariana hola Muchas gracias Javier vamos a recordar
en primer lugar que se entiende por materia blanda.
Se podemos entender la materia blanda
como el conjunto de materiales complejos,
con unas propiedades mecánicas que no encajan en el comportamiento ideal
de un sólido o un líquido.
Nuestra experiencia cotidiana
nos dice que los sólidos tienen una forma
definida que tratan de mantener cuando les aplicamos una fuerza,
mientras que los líquidos no tienen una forma definida
y fluyen cuando aplicamos una fuerza sobre ellos.
Pensemos, por ejemplo, en, en una goma elástica,
si tiramos de un.
Bueno, aplicando una fuerza sobre ella se va estirar,
y mientras no estiremos demasiado fuerte llega a romperse.
Cuando dejemos de tirar volverá a su tamaño y forma original.
Digamos que la goma tiene una cierta memoria
de su estado inicial y tendencia a volver al mismo.
Sin embargo, un líquido no tiene esa capacidad de memoria.
Lo que podemos observar fácilmente cuando vertemos agua
de una jarra a un vaso,
digamos que el agua se acomoda muy rápidamente al recipiente,
que la contiene, sin presentar una tendencia
a volver a su forma original.
Lo que acabo de contar no es más que una descripción con términos
más o menos técnicos, de lo que nuestra intuición
nos dice que es un sólido y que es un líquido, sin embargo,
también en nuestra experiencia cotidiana nos encontramos
materiales, que presentan un comportamiento intermedio
entre ambos y que podemos definir como materia blanda.
Entonces hay materiales que pueden tener una forma definida
y también fluir.
Así es, y de hecho podríamos decir que no son una excepción,
sino la norma.
Quizá algunos de los que nos escuchan hayan desayunado tostadas,
con mantequilla, y mermelada.
Por ejemplo, habrán observado que la barra de mantequilla
conserva su forma como un sólido, sin embargo,
al calentar lo hago, incluso sin necesidad de calentar
al aplicar una fuerza sobre ella suficientemente grande,
la podemos hacer fluir y extenderlas sobre el plan.
Por eso decimos que la mantequilla es un fluido viscoelástico
que presenta características típicas de un sólido en unas condiciones
y características típicas de un líquido en otras.
Esto es sólo un ejemplo de un material
que todos conocemos bien, pero las propiedades mecánicas
de la materia blanda en particular su carácter viscoelástico,
tiene muchísimas implicaciones en la industria o en la medicina.
De hecho, al final de este programa hablaremos
de cómo el carácter viscoelástico de nuestra saliva puede afectar
a la propagación de enfermedades por vía aérea,
pero antes tenemos que hablar sobre una herramienta
que los físicos e ingenieros utilizamos constantemente.
Cuando tú señor saliste de seguir.
Cuando te fuiste de los campos de bombo de imperio
la tierra se estremeció el cielo.
Las nubes de su lluvia,
delante de ti, señor influyeron los montes.
Lo que acabamos de escuchar es un fragmento del canto de demora
del antiguo testamento.
Cuentan los Javier.
Qué relación tiene este pasaje con la materia blanda,
siguen física y otras ramas de la ciencia,
solemos emplear lo que llamamos números adimensionales,
que no son más que la división de dos cantidades físicas
que tienen las mismas unidades
y que nos sirven para tener una idea aproximada pero rápida,
de una propiedad determinada.
Por ejemplo, aquellos que hayan tenido la suerte
de haber viajado en un Concord
o hayan visto alguna película de aviones de combate
sabrán lo que significa la expresión más 1, punto 5,
o cualquier otro número.
Ese 1, punto 5,
o el número que sea, que acompaña a la palabra más es el resultado
de dividir la velocidad de un objeto;
un avión, por ejemplo, entre la velocidad del sonido,
entonces, macho.
Uno punto 5.
Significa que la velocidad de ese avión
es un punto cinco veces la velocidad del sonido.
En el campo de la ciencia que estudia la materia blanda,
también empleamos números adimensionales,
y uno de ellos es el número de devora,
es la división entre dos magnitudes de tiempo.
El tiempo de relajación del material,
dividido por el tiempo,
durante el que vamos a someter el material a una fuerza
determinada.
Esto puede sonar un poco confuso,
pero lo vamos a entender rápidamente.
Con el ejemplo de la goma, elástica, que usábamos al principio
al estirar la goma, aumentamos su longitud
y aunque la mantengamos así durante un tiempo muy largo
al soltarla, volverá a su forma inicial?
En otras palabras?
La goma va a mantener durante un tiempo indefinido
tan largo como queramos la memoria
de cuál era su forma inicial.
Por eso decimos que un sólido las.
Lo ideal tiene un tiempo de relajación infinito.
Por el contrario, decíamos de un líquido que.
Se acomoda muy rápido al recipiente que lo contiene,
perdiendo cualquier tipo de memoria de cuál era su forma anterior.
Por eso decimos que un fluido vistoso ideal,
tiene un tiempo de relajación igual a 0.
Se olvida inmediatamente de su estado anterior.
Entonces sí para una aplicación determinada.
El número de devora de un material es muy pequeño,
muy por debajo de 1.
Sabemos que el comportamiento del material va a ser muy parecido
a un líquido.
Por el contrario, si es muy grande el material,
se va a comportar más como un sólido,
y si está cerca de 1,
tendrá un comportamiento intermedio entre ambos casos extremos.
Fue marcos
Rainer científico
-israelí quien definió este número dimensional
y le dio el nombre de devora inspirado por el paisaje,
que acabamos de escuchar en el que la profetisa
devora habla de montañas,
que fluyen lo que en efecto sucede si esperamos el tiempo suficiente
que otros números adimensionales se emplean en este campo
de la ciencia.
Empleamos, por ejemplo, el número de reinos que relación
a los esfuerzos de origen inercial con los esfuerzos de origen viscosa,
un influido y el número de von que relaciona los esfuerzos
de origen gravitacionales con la tensión internacional
de un fluido.
Tengo que decir que algo muy importante y los chicos,
pues sí lo saben fantástico, porque los encogido,
siempre que.
Se les presenta una gran sorpresa y.
Como un es,
el acabamos de escuchar un trozo del tráiler de la mítica comedia.
De los 80, cariño encogido a los niños,
con ese científico loco que inventa una máquina Ten coge los objetos
y que accidentalmente encoge a sus hijos y los de sus vecinos.
Hay una parte de la película que quien la haya visto recordará bien,
en la que los niños que tienen un tamaño milimétrico
están intentando sobrevivir en el.
Jardín donde llegan a hacer sus amigos de una hormiga,
hay un momento que hemos escuchado en el trailer,
en el que se encienden los aspersores del jardín,
y el agua está a punto de arrastrarlos.
Como la película nos está mostrando las aventuras
de los protagonistas a su escala, todo es mucho más grande para ellos.
Pueden, por ejemplo, montar ahora cajas
de una hormiga o escalas del taller de una flor.
Sin embargo, si nos fijamos bien en esta parte de la película,
el agua, vista desde esa perspectiva,
niña tutorizada que nos plantea la película,
se sigue viendo igual que la vemos en nuestra escala normal,
se deforma y fluye para ellos, igual que lo hace para nosotros,
y esto es un pequeño fallo de la película
para que fuera más precisa en ese sentido
deberían haber tenido en cuenta que al haber sido en cogidos
desde la perspectiva de los protagonistas,
el agua es un líquido con números de reinos,
y muy inferiores a los que tienen nuestras cada dándole
unas propiedades completamente diferentes
y que otros ejemplos podemos encontrar
en los que números adimensionales nos permitan predecir
o entender mejor fenómenos que ocurren.
Con fluidos hay un experimento muy sencillo
que todos podemos hacer fácilmente en casa,
que nos permite ver una especie de lucha que se establece
entre las fuerzas gravitatorio y la tensión superficial
en un fluido, que es precisamente lo que representa el número
de von imaginar,
que con un cuentagotas o una jeringuilla
dejamos una gota de agua muy pequeña sobre una superficie horizontal,
una mesa, por ejemplo, si la cuota es suficientemente pequeña,
tendrá una forma esférica.
Si nos haga echamos y la miramos horizontalmente veremos
que es completamente redonda si repetimos el experimento con cotas
cada vez más grandes, veremos que a partir de cierto punto
la gota no mantiene su forma esférica,
y digamos que se desparrama sobre la mesa,
porque sucede esto.
Lo que estamos viendo es una lucha entre la tensión superficial
de la gota que trata de mantener su forma esférica
y su peso que trata de extenderla sobre la mesa.
La división entre estas dos fuerzas gravedad,
divinidad por tensión, superficial, es precisamente el número de Bon
cuando la gota es muy pequeña.
La tensión superficial gana al peso de la.
El número de voces, muy pequeño, muy por debajo de 1,
la gota mantiene su forma esférica si, por el contrario,
formamos una gota más grande.
Su peso gana a su tensión superficial.
El número de puntos es superior a uno la gota
no puede mantener su forma esférica.
En relación con este pequeño experimento Casero,
invito a quienes nos escuchan,
a que busquen alguno de los muchos videos de astronautas,
jugando con grandes gotas de agua en la estación espacial internacional
al estar en órbita alrededor de la Tierra.
La gravedad es prácticamente nula
en la estación espacial internacional, por tanto,
como el número de von esfuerza de gravedad
dividirlo entre tensión superficial en ausencia de gravedad
el número de votos de cualquier líquido es igual a 0.
Por eso, los astronautas de la estación espacial Internacional
pueden formar gotas esférica, tan grandes como quieran,
e incluso, como se ve en algún vídeo,
publicado por la jugar al pimpón.
Con una de ellas.
Bien, para entrar más en detalle en los conceptos
y números adimensionales que hemos ido mencionando
en nuestra charla los acompaña, como decíamos al principio,
la doctora Mariana Rodríguez investigadora del departamento
de materiales de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich
y colaboradora del grupo de materia blanda de la UNED,
vayan a explicarnos en qué consiste tu investigación
si, como ha explicado Javier, yo me dedico al estudio
de la materia blanda,
con aplicaciones a problemas de interés sanitario,
concretamente estudio como la viscoelástico
ya de nuestra saliva, puede afectar a la propagación
de enfermedades contagiosas que, por motivos que ya conocemos,
es una cuestión muy relevante.
En los últimos años nuestra experiencia cotidiana
nos dice que la saliva, aunque se parece mucho al agua,
se comporta de una manera completamente diferente.
Por ejemplo, si hacemos un pequeño experimento
y ponemos una pequeña cantidad de saliva entre nuestros dedos,
índice y pulgar, los juntamos y luego lo separamos lentamente ver.
Cómo se forma un filamentoso que se alarga
a medida que separemos más nuestros dedos,
y esto es algo que no vemos si hacemos el mismo experimento
con agua, así que esto indica que la saliva
presenta cierto comportamiento elástico,
no que se ve en este fin lamento que se estira que por ejemplo
el agua no tiene de qué manera puede la visca elasticidad de los Oliva
afectarla propagación de enfermedades como el comité,
bueno, si de varias maneras de hecho, cuando esto anudamos,
generamos un espere de aerosoles salivales
en miles de pequeñas gotitas, estas gotitas
y luego se esparcen por el aire y las más pequeñas
pueden permanecer suspendidas durante varios minutos
hasta que se evaporan o son inhaladas por otra persona.
Es decir,
la transmisión de enfermedades contagiosas por vía aérea
sucede en tres pasos.
Primero, la generación del aerosol; segundo suelo en mi vida
en el aire.
Cuánto tiempo puedes perdurar en el aire,
y, tercero, el potencial infeccioso en un nuevo sujeto
y la avispa elasticidad de la saliva afecta
en cada uno de estos pasos.
Por ejemplo, la elasticidad de la saliva,
determina la cantidad y el tamaño de los aerosoles.
Que se forman en el primer paso, una saliva más viscoelástico,
también tarda más en evaporarse,
lo cual incrementa las probabilidades de ser inhalada por otra persona.
Cuentan los que han podido aprender gracias a tus experimentos
sobre la viscoelástico de la saliva.
Si, pues los primeros experimentos que hicimos
se centraban en el primer paso en la generación de aerosoles
y para ello lo que hicimos fue construir un dispositivo mecánico,
capaz de imitar de la manera más sencilla posible
un estornudo humano, y porque hicimos esto,
bueno, la mayoría de los experimentos que se hacen
para limitar los estos nudos se hacen con personas que directamente
estornudan y ya son grabadas por cámaras ultrarrápidas.
Lo que nosotros queríamos ser es tratar de simplificar este proceso
y tratar de hacer un estornudo,
digamos, reproducible y en el que no dependiéramos,
de un sujeto que tuviera,
que estornudan repetidas veces en este dispositivo,
que podemos llamar nuestra máquina de estos nudos.
Aquí son de mucha utilidad.
Los números, adimensionales.
Cuando estos dudamos, se generan una serie de esfuerzos,
de origen inercial viscosa, elástico y capilar,
lo cual nos permite definir un rango de números adimensionales,
tales como el número de herreno,
del cual nos habló Javier, el número de web,
y el número de devorar, del cual también nos habla
Javier típicos.
En un estornudo,
y para que nuestro experimento pueda replicar un esto nuevo humano,
lo más importante es que debemos garantizar
que estudiamos los mismos rangos de estas tres cantidades que se dan
en un estornudo real.
Concretamente, lo que más nos importe en este caso
es estudiar las variaciones del número de devora
que como ya sabemos, nos da una idea,
si un materiales más elástico o más viscosa.
Es decir, nos da una idea,
si la saliva es más elástica o más viscosa,
y esto es importante.
Porque el número
de devora de la saliva puede variar muchísimo entre diferentes personas.
Entonces, ese nuestro experimento,
recolectemos saliva de cinco donantes diferentes.
Medimos sus propiedades mecánicas y posteriormente las introducimos
en nuestro dispositivo generador aerosoles,
y medimos su grado de aerosol y cesión
bajo diferentes condiciones de esfuerzos,
inerciales que, ya en la vida real tendrían a ser el volume
y la velocidad de la saliva.
Cuando estos dudamos, en términos más técnicos,
estudiamos la aerosol y sesión de la salida
de los cinco donantes bajo diferentes números de reinos,
y de Weber similares a los que suceden en un estornudo real.
Vi Mariano cuáles son las principales conclusiones
de tu trabajo.
Bueno, la primera conclusión es.
Que las propiedades mecánicas Pisco elásticas de la saliva
pueden variar muchísimo entre un individuo y otro,
lo quisimos aquí fue medir el tiempo de relajación de la saliva
con un dispositivo que se parece mucho a este experimento
que les mencioné, en el cual se ponen un volumen de salió a entre el dedo
índice y pulgar y se estira ese toque bueno.
En el laboratorio esto se hace con un equipo
en el que el volumen de saliva está muy bien controlado
y en el que el diámetro de este fin lamento que se genera,
se mide de manera muy precisa con algunas de las,
y lo que vimos es que el tiempo de relajación
de la salió puede variar entre algo así como cuatro milisegundos
para el individuo,
con la, saliva menos elástica hasta 60 o 100 milisegundos,
para el individuo con la saliva más elástica,
y esto se traduce a diferencias en el número
de devora entre uno o dos órdenes de magnitud,
y esto es algo muy curioso porque existen mal variaciones
entre la viscoelástico silla talibán de un individuo
y otro que, en la disco elasticidad salival de un mismo individuo
medida.
En días diferentes.
Bueno, y ya la segunda conclusión es que cuanto más elástica
es la saliva de un individuo,
es decir, cuanto mayor sea su número de devora,
pues más difícil va a ser que se ha ido solici al estornudan
y, por tanto, menos probable.
Va a ser que este individuo sea propagador
de enfermedades de transmisión aérea como ya vimos,
que cada individuo, digamos, tiene su número
de devora característico, su saliva
tiene una visto elasticidad característica.
Para este individuo se puede decir que hay ciertos individuos
que tienen más propensión edad para ser propagador?
Es que son aquellos que tienen las salidas menos elásticas,
y hay individuos que es su salida.
Es bastante más elástica.
Y por lo tanto, cuando estornudan tienen menos propensión edad
de formar y generar aerosoles,
que luego pueden ser inhaladas por nuevos sujetos.
Entonces, esto quizás podría sugerir un posible tratamiento preventivo
de este tipo de enfermedades,
consistente en incrementar la elasticidad de nuestra saliva,
y esto ya es algo que dábamos a la los médicos
no nosotros como físicos, no nos centramos en esto,
pero sí hemos identificado áreas
en las que potencialmente podría haber terapias médicas,
no para ralentizar la propagación de enfermedades,
como el comida.
Bueno, cabe destacar que hasta ahora solamente hemos hablado
de la primera etapa de la propagación de enfermedades contagiosas,
que es la generación,
pero también las propiedades, visto elásticas de la saliva,
afectan la segunda etapa, que sería la longevidad de dichos aerosoles,
y aquí son importantes, no solo las propiedades escolásticas
de la saliva en sí sino también las propiedades disco,
elásticas de la interfase entre la saliva y el aire,
y de hecho es un tema que discutimos en el programa que grabamos hace
unos años que supone el primer episodio de esta serie de.
Sobre la materia blanda en el que discutimos que hay
sistemas bidimensional.
Es y recuerdo que leíamos un párrafo de un libro titulado Flatus,
que nos habla de un universo bidimensional.
Pues resulta que en la realidad hay sistemas bidimensional planos
o con curvatura,
pero sistemas de dos dimensiones que son capaces de resistir esfuerzos,
y eso es exactamente lo que ocurre en una gota
de que está flotando en el aire.
Imaginemos un globo
como los que utilizamos en un cumpleaños infantil,
que está lleno de aire por dentro y tiene una capa que es más
o menos elástica si desatamos el nudo que tapa la la boca del globo
se va a desinflar.
No solamente porque tiene algo más de presión en su interior,
sino porque ese carácter elástico.
De su superficie impulsa al aire hacia fuera para esto
es un ejemplo muy sencillito en el que vemos
cómo las propiedades mecánicas de un sistema bidimensional
en este caso el plástico que forma la superficie del globo
pueden modificar el comportamiento de algo tridimensional o volumétrico
como es el globo en sí en relación con esto.
Otro de los trabajos que está haciendo Mariana
y que ahora nos puede explicar un poco mejor,
es estudiar cómo, de manera análoga al ejemplo,
que ponía del globo como las propiedades mecánicas
de esa interfase que recubre una gotita de saliva pueden afectar
a la velocidad con la que se va por si, tal como digo, Javier,
cuando hacemos una estas gotitas a un estos aerosoles salivales,
nos podemos dar cuenta que está recubierto por una capa
o por una cáscara bidimensional.
Un poco más gruesa que tiene propiedades elásticas,
y lo que va a ser esta capa es que a medida
en que se evapora el aerosol y que el agua se va evaporando
y va entrando al aire, pues este eso se va,
se va a empezar a ser más pequeñito y más pequeñito,
lo cual implica que esta cáscara se tiene que comprimir
y las propiedades elásticas
de la cáscara son tales que hace que se oponga a esta compresión.
Entonces vemos que las propias viscoelástico de la interfase
entre la saliva y el aire también pueden ralentizar
el proceso de evaporación de aerosoles salivales,
lo cual es, digamos que una noticia un poco negativa,
no desde el punto de vista de la propagación
de enfermedades contagiosas,
porque lo que eso implica es que los aerosoles salivales
van a durar muchísimo más tiempo suspendidos
en el aire comparados con, por ejemplo,
si tuviéramos un aerosol de agua solamente bien,
pues tenemos que dejarlo aquí agradecemos tanto mariana como.
A Javier su presencia en este programa gracias a los 2,
gracias por compartir con nosotros estos minutos de radio.
Gracias.
Gracias por la invitación Sí.
Muchísimas gracias.
Y si tienes curiosidad por escuchar
el primer programa que dedicábamos en 2016 a la materia blanda,
puedes acceder a través del Linke.
Encontrarás al escuchar este mismo programa.
En canal punto un punto es.
O en el espacio de la radio de la UNED,
en Youtube.