En quines condicions es pot mantenir en el aire una boleta lleugera bufant-li verticalment amb una canyeta?. Aquesta és la pregunta que hi ha darrera la presentació que vaig fer en la XIII Reunión de Divulgadores de Ciencia DDD que va tenir lloc els passats 25 i 26 de Novembre a Guadalajara. Paso a explicar-lo.

Hi ha una joguina clàssica que consisteix en un tubet doblegat en L en el que es bufa per intentar sostenir en equilibri una boleta lleugera amb l’aire que surt per l’altre extrem. Només cal doblegar en ela una palleta de refresc, ficar-la a la boca, sostenir una boleta a sobre i bufar. Però també es pot comprar una joguina com la de la fotografia de la vora on es veu l’experiència en la que la palleta de refresc s’ha substituït per un tubet de fusta.

Amb una mica de pràctica és molt fàcil mantenir la boleta en equilibri ja que la situació és estable. És una experiència que de vegades també l’hem vist fer amb un assecador de cabells i una piloteta de ping-pong i/o globus, com ens va mostrar Sebastián Cardenete en la mateixa reunió científica que es podia fer amb quatre globus.

La situació és tant estable que de fet, si es substitueix l’aire per aigua i la piloteta per la closca d’un ou, aquest pot estar ballant damunt l’aigua tot el dia del Corpus en moltes fonts de Catalunya.

L’explicació clàssica passa per indicar que la velocitat de l’aire bufat que flueix al voltant de la piloteta, en relació a la quietud de l’aire que l’envolta, per una banda impulsa cap amunt la boleta i per un altra produeix una depressió que la confina (principi de Bernoulli).

Podríem pensar, doncs, que qualsevol objecte lleuger serviria per fer-lo ballar, però no és així. Es pot provar a fer una piloteta arrugant un bocí de paper i intentar mantenir-la en equilibri en el corrent d’aire, però no s’aguantarà.

Ara bé, si a continuació s’embolica la boleta de paper arrugat amb paper d’alumini de manera que la superfície quedi el més llisa possible i es torna a provar de mantenir-la flotant hi ha molts números d’aconseguir-lo. El que la superfície sigui el més llisa possible és fonamental, dons la clau es troba en que l’aire s’adhereixi a la paret de la piloteta i flueixi el més laminar possible, sense turbulències, que són les causants de la inestabilitat del paper arrugat.

Per explicar el fenomen no hi ha prou amb les lleis de Newton i el principi de Bernoulli, a més es necessita introduir l’efecte Coandă. En mecànica de fluids, l’efecte Coandă és el fenomen físic pel qual un corrent de fluid gasós o líquid tendeix a ser atret per una superfície veïna a la seva trajectòria. El terme va ser encunyat per Albert Metral en honor a l’enginyer aeronàutic romanès Henri Coandă, qui va descobrir el seu efecte estudiant el prototip d’un avió a reacció (1910).

És a dir, si el feix d’aire bufat es troba amb una bola amb una superfície prou llisa, s’adherirà a ella i la vorellarà, mentre que si la superfície és molt intricada no podrà adherir-se i s’arremolinarà produint la seva inestabilitat i caiguda. Per tant l’explicació de la bola com balla ha de contar necessàriament amb l’efecte Coandă.

Aquest fenomen es manifesta de moltes d’altres maneres. Algunes s’han de provocar, com el cas de que si es bufa sobre una llauna de refresc buida ficada dins una tassa, la llauna surt llançada fora, però d’altres manifestacions són comuns en la nostra vida quotidiana, com per exemple que l’aigua se’ns caigui per la paret del vas quan volem vesar-la a un altre recipient. Per evitar això és per la qual cosa els químics usen vasos en pic (gots de precipitats) o fiquen una vareta de vidre en la vora del got, a la que s’adhereixen les solucions quan es transvasen entre recipients.

El vídeo de sota elaborat per alumnes de l’IES Azahar de Sevilla mostra diverses experiències relacionades amb l’efecte Coandă: l’aigua que llisca sobre una cullera, fum que descendeix sobre una boleta i apagat d’una vela. Resulta especialment interessant la caiguda de fum dins una botella en la que s’aprecia perfectament com el fum s’adhereix a la boleta: