Científicos buscan resolver el misterio físico de la erosión de las gotas de agua en las piedras
Tiempo de lectura: 2 minutos Un equipo de la Universidad de Santiago utiliza cámaras de alta velocidad y tecnología para explicar por qué impactos de agua logran fracturar materiales sólidos tras miles de repeticiones.
«La gota de agua horada la piedra» es un proverbio atribuido al filósofo chino Lao Tse hace más de 5.000 años. Durante milenios, la frase ha servido como una metáfora sobre la perseverancia; sin embargo, para la ciencia, el fenómeno representa un enigma físico que aún no tiene una respuesta. ¿Cómo es posible que un elemento tan blando como el agua logre deformar y romper una roca sólida si un solo impacto no tiene la energía suficiente para fracturarla?
Resolver esta contradicción es el objetivo del Dr. Leonardo Gordillo, investigador del Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile (Usach). A través de un proyecto Fondecyt Regular, el científico lidera un estudio que busca desentrañar los mecanismos físicos precisos detrás de la erosión hídrica, un proceso natural que desafía las leyes de la física de materiales.
«Sabemos que el golpe sucesivo de gotas de agua puede erosionar una roca, pero cuando uno intenta explicar qué mecanismo físico preciso hace posible ese proceso, las respuestas disponibles todavía no son satisfactorias«, explica el Dr. Gordillo.
Dr. Leonardo Gordillo, investigador del Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile (Usach)
El hallazgo de las microexplosiones
La erosión ocurre cuando una fuerza externa desprende material de una superficie. En el caso de una gota de agua, la energía de un impacto individual está muy por debajo del umbral necesario para romper una roca. No obstante, la repetición sucesiva cambia las reglas del juego.
Tras meses de experimentos controlados, el equipo de la Usach identificó que el desgaste no es inmediato ni lineal. Los investigadores observaron que el cráter no aparece hasta que han caído entre 500 y 700 gotas sobre el mismo punto.
«Durante mucho tiempo pensamos que era un desgaste gradual, como si la gota actuara como una lija, pero hemos observado pequeños eventos que se parecen a microexplosiones sobre la superficie, como si diminutas ‘bombitas’ fueran desprendiendo material», señala el físico.
Tecnología para capturar milisegundos
Para documentar este fenómeno, el laboratorio de la Usach emplea cámaras de alta velocidad capaces de registrar hasta 30 mil imágenes por segundo. Esta tecnología logra capturar el impacto de una gota, que ocurre en una fracción de milisegundo.
Este sistema automatizado permite mover las muestras de material entre la zona de impacto y una estación de análisis microscópico. Allí, se toman mediciones periódicas que permiten reconstruir, paso a paso y gota a gota, la evolución de la huella hasta la formación final del cráter. El objetivo es determinar cómo la interacción del agua con los poros del material debilita la estructura interna hasta provocar el desprendimiento.
Impacto en la ingeniería
El conocimiento generado permitirá sentar las bases para crear recubrimientos y materiales más resistentes en infraestructuras expuestas a climas extremos, beneficiando áreas como la construcción y la ingeniería aeronáutica.
La investigación, que se extenderá por cuatro años, incluye a expertos de la Universidad de Minnesota (EE.UU.) y especialistas en erosión de Francia. Además, integra a estudiantes de Ingeniería Física y del Doctorado en Física de la Usach.
«Todo indica que la interacción del agua con los poros del material juega un papel fundamental, pero todavía necesitamos reunir más evidencia para dar la respuesta definitiva», concluye Gordillo.
