La quiebra de la física de Newton (Primera Parte): Los denominados Fluidos “no Newtonianos”


Uno de los temas menos tratados en la literatura científica es el descubrimiento de la existencia de los denominados Fluidos “no Newtonianos” o su equivalente en inglés: “non-Newtonian fluids”.

En diferentes artículos trataremos de abarcar todos los nuevos avances que han cuestionado y siguen cuestionando las reglas tradicionales de la física. No olvidemos que en los últimos tres años, la física clásica que conocemos está quebrando en sus axiomas que permanecían prácticamente inmutables desde los tiempos de Isaac Newton.

Los últimos avances científicos en los campos del conocimiento interdisciplinar han descubierto que las leyes de la física van mucho más allá de los límites académicos preestablecidos. La escasa divulgación de los avances e investigaciones científicas en el campo de la Física Trans-Newtoniana, hace que prácticamente los fundamentos y los hallazgos sean casi desconocidos, aunque en la actual década los más relevantes Institutos de Investigación, experimentan con este tipo de nuevos descubrimientos considerados inexistentes según las leyes de la Termodinámica y las leyes de la dinámica de fluidos. Obviamente, la divulgación de estos avances permanece accesible sólo a determinadas minorías que optan por no compartir ese conocimiento científico.

En los próximos artículos de la serie “La quiebra de la física de Newton”, abordaremos todos estos conocimientos, experimentos y tendencias desde el ámbito de la divulgación, así como los Papers y documentos científicos e instituciones que los desarrollan.

En el presente artículo, abordaremos la primera parte: “Los denominados fuidos no Newtonianos”. 

¿Qué son los fluidos no Newtonianos?

La primera definición que se dio de los fluidos no Newtonianos fue en 1997, cuando varios investigadores de la Universidad de Washington tuvieron que rendirse a la evidencia del hecho empírico de determinados fluidos que no parecían cumplir las condiciones de la dinámica de fluidos bajo determinadas circunstancias inducidas, o incluso de forma natural. 

La cuestión es que bajo determinadas acciones lógicas en la dinámica de fluidos, se comportaban como sólidos o como gases, modificando su densidad, resistencia y desafiando incluso aparentemente las leyes de la gravedad, modificando su estructura molecular en función de las condiciones de acción-reacción, sin que la temperatura exterior (termodinámica) sea el factor que modifica las características básicas del fluido.

En general, los factores variables son la densidad, viscosidad y el peso molecular, y en los casos analizados, las modificaciones dependen de la interacción de campos de fuerza, presión o acción física de aceleración e impulso.

Por así decirlo, el descubrimiento en 1997 de las propiedades de estos fluidos, fue accidental como casi todos los descubrimientos relevantes.

El primer ejemplo que se utilizó para clasificar a determinados fluidos como no Newtonianos, fueron los conocidos aceites industriales “multigrado”, que modificaban su viscosidad en función de la temperatura. Sin embargo, pronto, la comunidad científica comenzó a utilizar otro ejemplo mucho más revelador que revelaba la capacidad de cambio de las propiedades no en función de la termodinámica, sino de la mecánica de fluidos. 

Dicho de otra forma, en el año 2000, comenzó realmente a estudiarse la dinámica de los fluidos que no cumplían la “dinámica de fluidos”, es decir, que sus características y viscosidad, densidad y fluidez no dependían de cuestiones térmicas sino exclusivamente mecánicas, separándolos de aquellos que respondían a reacciones térmicas. Por tanto se prefirió la denominación de Fluidos multiestado, para referirse a los diferentes estados de los fluidos, por ejemplo el estado de “plasma” en función de su viscosidad relativa a la temperatura.

Y por otro lado se consideraron estrictamente “no Newtonianos” , aquellos fluidos que no cumplían  con la dinámica de fluidos bajo condiciones variables que no dependen de las circunstancias térmicas, sino de los impulsos mecánicos o electromagnéticos. La clave, por tanto, está en sus variaciones de densidad, viscosidad e incluso solidificación o gasificación, pero no dependiendo de las estimulaciones térmicas, sino de los estímulos dinámicos y mecánicos estrictamente hablando.

En tal sentido, por poner un ejemplo básico de un fluido no Newtoniano al alcance de todos, tomemos la salsa de  “Ketchup”. Hagamos un experimento sencillo:

Tomemos un bote de Ketchup y procedamos a introducirlo en una probeta o vaso alto de tubo. Una vez hayamos volcado todo el bote y dejemos reposarlo unos minutos, todas sus moléculas en el proceso de transferencia del bote de ketchup al vaso de tubo, se compactan y así basta con volcar el vaso de tubo y ponerlo boca abajo. El Ketchup no cae, permanece compacto en su posición de anclaje al fondo como si fuera una vela de cera. En ese momento se comporta como un sólido, no como un fluido. La estimulación no ha sido térmica, sino mecánica.

Ahora, si tomamos una simple cuchara o un simple tenedor y removemos  la concentración de Ketchup a modo de estímulo, inmediatamente el Ketchup comienza a caer y a comportarse como un fluido.

El ejemplo del Ketchup, nos sirve para entender la diferencia entre los denominados fluidos no Newtonianos y los reactivos a inducción térmica.

Por tanto, cuando hablamos de fluidos “no Newtonianos” hablamos de fluidos que cambian de estado en función de las propiedades mecánicas y magnéticas, con independencia de los estados térmicos.

Y ciertamente, esta es la clave de muchas de las investigaciones más avanzadas de la ciencia de vanguardia.

También una de las razones por la que se censuran muchos de los descubrimientos basados en la denominada “física del aether”.

La razón es precisamente esa: La extrema sencillez de esos fluidos que reaccionen a impulsos mecánicos y no térmicos y que cambian sus propiedades no en función de la estimulación térmica, sino de su estimulación mecánica.

Imaginemos un fluido que permite caminar sobre él y al mismo tiempo si suavemente deslizamos nuestra mano podemos tomarlo como si fuera agua de la superficie de un lago. Cuando reaccionamos bruscamente sobre él se convierte en sólido, pero cuando nos deslizamos con suavidad podemos bucear en él.

¿Creen que es Ciencia Ficción?.

En absoluto, es sólo uno de los 20 ejemplos de fluidos no Newtonianos con los que se está experimentando. En este caso hablamos de un líquido parecido a la leche de soja, formado por una compleja red de moléculas que puede solidificarse o fluirse en función de lo que denominamos impulsos estocásticos. Determinados impulsos mecánicos hacen que un líquido con unas características y composición determinadas, se convierta al estado sólido utilizando simplemente la acción de fuerza física o de aceleración, impacto, etc…

Por citar innumerables  ejemplos: “Un líquido que sirva de flotador en el agua y de chaleco anti-balas” o “un material sólido que en caso de impacto se convierta en una densa gelatina en un “accidente de tráfico,” capaz de amortiguar la reacción centrífuga.” O “un líquido que en contacto con una determinada actitud celular bloquee las células cancerígenas, respetando las células sanas”. ” O un tejido que en contacto con una agresión externa, genere una capa sólida resistente a la propia agresión”.

Pero también pensemos en un sistema que permita accesos amigables pero que impida accesos agresivos, que básicamente es la propiedad y utilidad de los denominados fluidos “no Newtonianos”. Su solidificación/fluidificación/gasificación en función de un estímulo mecánico externo, que no es térmico.

El siguiente estudio que enlazamos es una de tantas aplicaciones de investigación de los denominados fluidos no Newtonianos.

Los fundamentos físicos:

Seguidamente vamos a analizar los fundamentos físicos de los (FNN):

En principio su comportamiento gráfico atendiendo a principios lógicos, podría formularse como sigue:

 

Lo que nos recuerda mucho a las líneas de dispersión de los osciladores armónicos, es decir, líneas de propagación escalar, lo que implica ecuaciones como la de Werner, en la que es el estímulo (onda,, la que predomina sobre la materia). Por así decirlo, la reorganización de las partículas es fruto de un impulso de “oscilación armónica”. Es ese impulso el que determina la configuración de las propiedades del resto de las moléculas del fluido.

Como ya vimos en Werner para la correlación tiempo-frecuencia:

Para cada línea de tiempo un escalar de propagación de:

Por lo que una vez más tendríamos una estructura escalar de los osciladores armónicos en la composición de los FNM y de ahí su reacción al impulso energético mecánico y no térmico.

Lo que traducido en base de dinámica de fluidos podríamos esquematizar en ecuaciones diferenciales de difusión:

 

Donde uˆ = (ˆu; v; ˆ wˆ) es la velocidad, ^p la presión y gˆ = (ˆgrˆ; gˆ’; g^ˆ) la aceleración debida a la la gravedad.

Por tanto en el modelo, tenemos que en función de la oscilación armónica, resultará una combinación molecular dependiente de la fuerza y aceleración del impulso que vendrá compensada por una densificación del fluido en proporción escalar al impulso.

Por tanto tendremos en representación gráfica:

Lo que explica la densificación. Y por cada parámetro tendríamos diagrmas de acción-reacción como el siguiente:

 

A medida que incrementamos el impulso de los osciladores y por tanto la energía y aceleración de forma brusca, incrementamos la solidificación del fluido, o su paso a estado sólido inmediato, decreciendo el proceso en el momento en el que las fuerzas ceden.

Por último, en la lubrificación, relajación de los fluidos tenemos el efecto contrario, la mayor fluidez se logra con la menor energía, de manera que un impulso sutil generaría una mayor licuación del fluido, tal como puede verse en el siguiente esquema:

En síntesis es la conjugación  de la aceleración, el impulso y la fuerza  la que determinan la propiedad inversa de solidificación-gelatinificación en los Fluidos No Newtonianos, lo que permite afirmar que la dinámica de fluidos y la termodinámica no se cumplen bajo las condiciones de considerar variable la constante de Taylor.  

El siguiente ejemplo muestra un fluido no Newtoniano sobre el que se puede caminar:

Explicación simplificada:

Bibliografía científica sobre la materia; Fluidos no Newtonianos y aplicaciones:

1. Re: What are nonNewtonian fluids? [6K]
Feb 1997
…Physics Query: Re: What are nonNewtonian fluids? Area: Physics Posted By…given temperature. Hence NonNewtonian fluids have a variable viscosity…Multigrade motor oils are nonNewtonian fluids. The viscosity at a temperature…
[http://www.madsci.org/posts/archives/mar97/856396884.P…]
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Simulating the flow of some nonNewtonian fluids with neural-like networks and stochastic processes – USQ ePrints [27K]
Tran, Canh-Dung, Jan 2004
…USQ ePrints archive Simulating the flow of some nonNewtonian fluids with neural-like networks and stochastic processes…Canh-Dung (2004) Simulating the flow of some nonNewtonian fluids with neural-like networks and stochastic processes…
[http://eprints.usq.edu.au/1518/]
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4 comentarios sobre “La quiebra de la física de Newton (Primera Parte): Los denominados Fluidos “no Newtonianos”

  1. Espectacular artículo. Esto da para revolucionar nuestro concepto acerca de lo que es la materia y de cómo podemos utilizarla en los diferentes ámbitos tanto de salud, seguridad, construcción, por mencionar algunos, sin embargo las aplicaciones son infinitas.
    Saludos

  2. Me encanto el artículo es maravilloso, estoy convencida que hay mucha física nada convencional que podría revolucionar el mundo lo siento, hubo y hay una física para cada tiempo la tradicional es para mantener a la mayoría de las personas en un “tiempo que ya ha pasado hay mucho por aprender y terminar de descubrir es maravilloso salirse de los paramentos convencionales, es lo mejor que pueda hacer un científico, Gracias..

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