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Verificación de un vórtice
En la década de 1960, gracias principalmente al profesor de ingeniería mecánica del MIT Ascher Shapiro ’38, PhD ’46, el mundo quedó cautivado por la cuestión de cómo se desagua una bañera.
Harold Edgerton capturó esta vista lateral de un vórtice de agua en 1939. Más de dos décadas después, Ascher Shapiro demostraría el efecto Coriolis a escala de bañera.
Los científicos sabían que la rotación de la Tierra altera la trayectoria de los objetos en movimiento. Este fenómeno hace que los sistemas meteorológicos de baja presión giren en sentido antihorario en el hemisferio norte y en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur. El efecto Coriolis, como se le conoce, había sido bien documentado durante mucho tiempo a escalas tan grandes.
Pero a pesar de los intentos anteriores, nadie había demostrado que el efecto —descrito por primera vez en 1835 por el ingeniero y matemático francés Gustave-Gaspard Coriolis— funciona también a escalas muy pequeñas. Aunque en teoría debería influir en la salida del agua del baño a través de un desagüe, se pensó que el efecto Coriolis era demasiado pequeño para verlo.
En 1962, el mismo año en que Watson y Crick recibieron el Premio Nobel por el descubrimiento de la doble hélice, Shapiro montó una elaborada prueba para intentar demostrar de una vez por todas que el efecto Coriolis podía, de hecho, verse a escala. de un baño doméstico ordinario.
Para su experimento, Shapiro usó una tina circular de fondo plano con un orificio de drenaje centrado de tres octavos de pulgada de diámetro al que conectó una manguera de 20 pies de largo, tapada con un tapón en el extremo. Llenó el tanque de quince centímetros de profundidad con agua limpia a temperatura ambiente.
Pequeñas variaciones (movimiento de aire, cambio de temperatura, alteración de la superficie) crean corrientes de flotabilidad que eclipsan el efecto Coriolis. Así que Shapiro hizo muchos retoques para cancelar estas posibles fuentes de interferencia, cubriendo el tanque con una hoja de plástico para evitar las corrientes de aire, por ejemplo, y controlando cuidadosamente la temperatura de la habitación. También llenó el tanque haciendo girar el agua en el sentido de las agujas del reloj, de modo que si el agua se drenaba en el sentido contrario a las agujas del reloj, la dirección no se hubiera visto influenciada por la forma en que se llenó el tanque.
Después de 24 horas de dejar que el agua se asentara, Shapiro sacó con cuidado el tapón del extremo de la manguera, colocando suavemente sobre el desagüe un pequeño flotador hecho de dos astillas de madera cruzadas de una pulgada de largo. La tina tardó unos 20 minutos en drenarse por completo. Durante los primeros 12 a 15 minutos, el flotador permaneció inmóvil. Luego comenzó a girar casi imperceptiblemente, en sentido antihorario, alcanzando una velocidad máxima de aproximadamente una revolución cada tres o cuatro segundos.
Demostrar que el efecto Coriolis se puede detectar en un tanque del tamaño de una bañera, aunque en condiciones cuidadosamente controladas, fue un logro notable. En la latitud de 42 ° del MIT, el efecto fue solo treinta millonésimas del de la gravedad, que es tan pequeña que se superará con el llenado e incluso las diferencias de temperatura y las impurezas del agua, informó uno de los muchos periódicos y revistas que cubren el experimento.
Los resultados de Shapiro fueron publicados en Nature y verificados por colegas que utilizaron su técnica para demostrar un flujo en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur. Los hallazgos fascinaron a un público curioso de todas las edades. Shapiro también se haría conocido por explicar y mejorar la aerodinámica de los hoyuelos de la pelota de golf, así como por ayudar a desarrollar el balón intraaórtico para pacientes cardíacos y dispositivos para tratar coágulos de sangre, asma, enfisema y glaucoma. Pero durante más de una década después de la prueba de la bañera, recibió cartas y recortes de periódicos de todo el mundo sobre lo que se denominó la controversia del vórtice de la bañera.
Varios estudiantes preguntaron cómo repetir el experimento para proyectos de clase, mientras que una maestra de escuela de California que había visitado 87 países confesó que sacar los tapones de la bañera se había convertido en un pasatiempo para ella: los he sacado de Tierra del Fuego a Barrow, Alaska y Narvik. Noruega, a Ciudad del Cabo y Tasmania. Una desconcertante carta de un editor de Pensilvania describía intentos de utilizar el trabajo de Shapiro en experimentos con plantas: ahora estoy tratando de duplicar los resultados en mi invernadero, con geranios. Un hombre de Lausana, Suiza, escribió varias veces insistiendo en que la rotación del drenaje de la bañera estaba relacionada con la presión barométrica. Su tercera carta a Shapiro, quien amablemente respondió a las dos primeras, terminó Espero que esto no le importe; Lo estoy disfrutando.
Por un problema aparentemente insignificante, el tema de la bañera cobró gran importancia en su carrera. Cuando murió en 2004, la primera línea de su obituario del Boston Globe decía: El Dr. Ascher Shapiro quería saber cómo se mueven los fluidos, ya sea que se arremolinen por el desagüe de la bañera o fluyan a través del cuerpo humano.