✨︎ Resumen (TL;DR):
- Matemáticos de la Universidad de Nueva York (NYU) y de la Colorado School of Mines resolvieron el enigma del aspersor invertido planteado originalmente en la década de 1880.
- Los experimentos demostraron que la teoría clásica atribuida al físico Richard Feynman es incorrecta, pues la punta externa de los brazos no influye en el giro.
- El descubrimiento, respaldado por la teoría del flujo de momento, servirá para mejorar el diseño de turbinas que extraen energía de corrientes líquidas o gaseosas.
Un equipo de matemáticos de la Universidad de Nueva York (NYU) y la Colorado School of Mines descifró el misterio del aspersor invertido, un enigma de la física de fluidos que desconcertó a la ciencia por más de un siglo. Al succionar agua en lugar de expulsarla, el aparato gira en sentido contrario y unas 50 veces más lento debido a cómo chocan las corrientes en su interior, un hallazgo publicado el 13 de julio de 2026 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El problema original fue planteado por el físico Ernst Mach en la década de 1880, pero cobró fama mundial gracias al físico teórico Richard Feynman, quien lo popularizó tras intentar resolverlo sin éxito en Princeton, donde el garrafón de vidrio de su experimento explotó por la presión.
Para resolver la incógnita de forma definitiva, los investigadores fabricaron aspersores con brazos de curvas y rizos complejos, inspirados en los populares juguetes de jardín conocidos como silly sprinklers.
Adiós a la teoría de Richard Feynman
El equipo sometió a prueba las tres explicaciones que competían por explicar el fenómeno, midiendo simultáneamente la rotación, las fuerzas internas del flujo y el torque aplicado al detener el aparato.
La teoría clásica que se atribuía a Feynman postulaba que el motor del movimiento provenía de los flujos en la parte más externa de los brazos del aspersor. Sin embargo, las pruebas de laboratorio demostraron que alterar estas porciones exteriores no tuvo ningún efecto en el movimiento ni en la fuerza de torsión.
Por su parte, la hipótesis de Ernst Mach proponía que el fluido giraba en una dirección y el aspersor en la contraria, algo que no coincidió con las mediciones reales de torque obtenidas por el equipo.
La teoría del flujo de momento es una explicación de la mecánica de fluidos que describe cómo la geometría de los tubos curvos transforma la masa de agua en un flujo que genera momento angular interno. Esta última idea, planteada por el propio equipo de investigadores en un estudio previo de enero de 2024, fue la única que superó todos los experimentos.
“Este trabajo aporta la respuesta experimental al problema del aspersor de Feynman al mostrar, en varios tipos de aspersor, cómo el momento angular de los flujos de agua impulsa la rotación de estos dispositivos”, declaró Leif Ristroph, profesor asociado del Courant Institute de NYU y autor principal del estudio.
El diseño de los brazos como perilla de control
El agua que ingresa desde afuera fluye sin una dirección preferente, pero al recorrer los brazos curvos genera un momento angular; una parte de ese momento se proyecta hacia la cámara interna, donde chocan los chorros que provocan el movimiento.
“Nuestros hallazgos aportan una comprensión más firme de cómo responden los componentes a los flujos de fluidos: conocimiento que puede guiar futuros avances de ingeniería y tecnología para dispositivos, como las turbinas, que convierten esos flujos en energía”, explicó Brennan Sprinkle, coautor del estudio y profesor en la Colorado School of Mines.
Los científicos encargados de la investigación incluyeron a los estudiantes de posgrado de NYU, Jesse Smith y Mingxuan Zuo, junto con el estudiante de licenciatura Will Kuhlke, apoyados por el financiamiento de la National Science Foundation a través de las becas DMS-2407787 y DMS-2407788.
El hallazgo de la investigación no implica la comercialización inmediata de una turbina de alta eficiencia, pero redefine los manuales escolares de física al demostrar que la curvatura de un conducto decide con exactitud la fuerza que se le puede extraer a un fluido en movimiento.
