{"id":520,"date":"2020-06-16T14:25:00","date_gmt":"2020-06-16T13:25:00","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/?p=520"},"modified":"2020-06-16T14:25:00","modified_gmt":"2020-06-16T13:25:00","slug":"resuelto-el-misterio-del-vuelo-de-la-semilla-del-diente-de-leon","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/2020\/06\/16\/resuelto-el-misterio-del-vuelo-de-la-semilla-del-diente-de-leon\/","title":{"rendered":"Resuelto el misterio del vuelo de la semilla del diente de le\u00f3n."},"content":{"rendered":"\n

El Diente de le\u00f3n es una planta que much\u00edsima gente conoce por su amplia presencia: es una de las plantas perennes m\u00e1s presente en el mundo.<\/p>\n\n\n\n

Uno de los elementos m\u00e1s hemoso de la misma es su corona llena de semillas que al soplar con suavidad se dispersan hasta distancias realmente lejanas. Seg\u00fan el art\u00edculo citado al final de esta entrada, si bien generalmente llegan hasta unos 2 metros, \u00a1a veces pueden viajar hasta 150 km!<\/p>\n\n\n\n

Y una cuesti\u00f3n que los autores del art\u00edculo quisieron plantearse es \u00bfc\u00f3mo lo hacen? Es decir, quisieron encontrar qu\u00e9 tipo de estructuras y formas de trayectorias del aire a trav\u00e9s de la semilla colaboran en su dispersi\u00f3n. El tipo de semillas de los dientes de le\u00f3n no es tan raro en la naturaleza, y se conocen en general como semillas con vilano, que es la estructura plumosa que sostiene al resto de la estructura: el \u00abpalo\u00bb central del que cuelga la semilla.<\/p>\n\n\n\n

Para poder estudiar esta estructura, tuvieron que construir un t\u00fanel de viento especial en el que poder colocar la semilla y observar las corrientes y trayectorias del aire por la forma tan especial de la semilla del diente de le\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Los resultados, adem\u00e1s de muy bonitos visualmente, son impresionantes, porque la estructura que se observa es un v\u00f3rtice separado<\/em> del vilano. Y lo curioso e impresionante es que el v\u00f3rtice est\u00e9 separado y en una regi\u00f3n estable. Es algo bien sabido que los objetos s\u00f3lidos al moverse en un medio fluido, como el aire, generan v\u00f3rtices. Pero los conocidos hasta ahora eran de dos tipos principales: o bien el v\u00f3rtice se \u00abpegaba\u00bb al s\u00f3lido, o bien se separaba del mismo en la parte de atr\u00e1s, para perderse en flujos turbulentos. En el caso de las semillas de diente de le\u00f3n, no hace ni una cosa ni la otra: est\u00e1 formando una estructura estable cerca del vilano, colaborando a su empuje.<\/p>\n\n\n\n

La imagen siguiente muestra precisamente ese comportamiento, tanto para la propia semilla, como para un disco plano poroso, que reproduce, m\u00e1s o menos, ese comportamiento.<\/p>\n\n\n\n

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Im\u00e1genes sobre el v\u00f3rtice generado por una semilla de diente de le\u00f3n. a) Estructura del diente de le\u00f3n, con la vilano(pappus, en ingl\u00e9s), se\u00f1alado. b) Vilano. c) Uno de los pelos del vilano. d) Esquema del montaje experimental. e) y f) V\u00f3rtice que se genera en la semilla, con el viento movi\u00e9ndose a 0 y 60\u00ba de orientaci\u00f3n del mismo. g) V\u00f3rtice habitual de un disco plano. h) V\u00f3rtice del mismo tipo de disco, pero poroso.
De la figura 1 del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Una de las cosas que no est\u00e1 clara es c\u00f3mo puede afectar tanto al v\u00f3rtice generado un objeto tan poco s\u00f3lido. Es decir, el vilano de estas semillas tiene un grado de porosidad muy grande, 0,92 +- 0,08 seg\u00fan el art\u00edculo, que en principio, dificulta la transformaci\u00f3n del flujo que pasa a trav\u00e9s del mismo.<\/p>\n\n\n\n

Pero estas semillas tienen un componente importante. Como se puede observar en la figura, cada pelo tiene una estructura muy rugosa, que implica que la capa l\u00edmite(1) que hace a su alrededor es muy gruesa, tanto que interacci\u00f3n con la de los otros pelos situados a su alrededor, formando un volumen por el que no pasa aire, incrementando notablemente el empuje de la semilla, seg\u00fan pudieron observar en simulaciones los autores del art\u00edculo.<\/p>\n\n\n\n

De hecho, c\u00e1lculos sobre el coeficiente de arrastre de la semilla indican un valor 39 +- 5 cm\/s, mucho m\u00e1s alto del que puede tener un disco, como se muestra en la siguiente figura:<\/p>\n\n\n\n

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Coeficiente de arrastre de la semilla respecto del de un disco plano. La diferencia es muy fuerte a favor de las semillas, lo que facilita su dispersi\u00f3n.
De la figura 2 del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

En la continuaci\u00f3n de sus experimentos, observaron que la formaci\u00f3n de este v\u00f3rtice circular no duraba a lo largo de todos los valores del n\u00famero de Reynolds(2), si no que hab\u00eda un valor cr\u00edtico para el mismo a partir del cual se pierde el v\u00f3rtice. Comprobaciones realizadas por los cient\u00edficos sobre qu\u00e9 valores tomaba ese valor cr\u00edtico en funci\u00f3n de la porosidad se pueden resumir en la siguiente imagen, donde se observa que para valores del n\u00famero de Reynolds debajo del cr\u00edtico por encima del cr\u00edtico, no se puede generar este v\u00f3rtice:<\/p>\n\n\n\n

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Frontera del n\u00famero de Reynolds que genera el v\u00f3rtice separado, para el disco poroso(a) y un aumento de otra parte m\u00e1s peque\u00f1a(b).
De la figura 4 del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El art\u00edculo termina haciendo una revisi\u00f3n del mismo tipo de mecanismos para otros seres del mundo animal, especialmente peque\u00f1os insectos.<\/p>\n\n\n\n

El art\u00edculo esa disponible en la direcci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n

Nature<\/em> volume\u00a0562<\/strong>,\u00a0pages414\u2013418 (2018)<\/a><\/p>\n\n\n\n

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(1) Capa l\u00edmite: Cuando un s\u00f3lido se sit\u00faa en una corriente de fluido, se puede observar que suficientemente alejados del s\u00f3lido, el flujo del fluido no se ve afectado por el s\u00f3lido. La superficie alrededor del s\u00f3lido donde se observan cambios en el flujo del fluido es lo que se llama \u00abcapa l\u00edmite\u00bb. El art\u00edculo de la Wikipedia es bastan bueno: capa l\u00edmite (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

(2) N\u00famero de Reynolds: Una cantidad adimensional que relaciona las energ\u00edas debido al rozamiento con el fluido y la debida a la velocidad. En el caso de este art\u00edculo, se escribe como UD\/v<\/em>, con U la velocidad del aire, D el di\u00e1metro del vilano y v<\/em> la viscosidad del mismo. El art\u00edculo de la Wikipedia es bueno: n\u00famero de Reynolds (Wikipedia)<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

El Diente de le\u00f3n es una planta que much\u00edsima gente conoce por su amplia presencia: es una de las plantas perennes m\u00e1s presente en el mundo. Uno de los elementos m\u00e1s hemoso de la misma es su corona llena de semillas que al soplar con suavidad se dispersan hasta distancias realmente lejanas. Seg\u00fan el art\u00edculo … Continuar leyendo \u00abResuelto el misterio del vuelo de la semilla del diente de le\u00f3n.\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":378,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[26,32],"class_list":["post-520","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-articulo-interesantes","tag-fisica-de-fluidos","tag-ingenieria"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/users\/378"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=520"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=520"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=520"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=520"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}