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¿Por qué se riega el café cuando caminamos?
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Nicolás Guarín-Zapata
June 10, 2020
Science
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93
¿Por qué se riega el café cuando caminamos?
Explicación de por qué se riega el café cuando caminamos como un fenómeno de resonancia.
Nicolás Guarín-Zapata
June 10, 2020
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Transcript
¿Por qué se riega el café cuando caminamos? Nicolás Guarín-Zapata
@nicoguaro Junio 2020
Contacto Twitter @nicoguaro GitHub nicoguaro Página web http://nicoguaro.github.io/ Correo electrónico
[email protected]
El problema
Meyer and Krechetnikov (2012) . Walking with coffee: Why does
it spill? Physical Review E, 85(4), 046117.
Este problema involucra: • Biomecánica; • Ingeniería de superficies libres
(sloshing); y • Sistemas dinámicos;
Resonancia
Excitación directa Tenemos una fuerza externa que varía con el
tiempo.
Excitación paramétrica Uno de los coeficientes de la ecuación varía
con el tiempo.
El columpio Roura and González. “Towards a more realistic description
of swing pumping due to the exchange of angular momentum.” European Journal of Physics 31.5 (2010): 1995
O Botafumeiro Sanmartin (1984). O Botafumeiro: Parametric pumping in the
middle ages. American Journal of Physics, 52(10), 937-945.
Modelo matemático
Podemos considerar el recipiente como un péndulo que está en
un marco no inercial.
Ibrahim (2005). Liquid sloshing dynamics: theory and applications. Cambridge University
Press.
Haciendo un balance de fuerzas obtendríamos la siguiente ecuación
O tomando dos términos en la serie de Taylor:
En el caso de tener movimiento vertical y horizontal tendríamos
excitación directa y paramétrica.
Un efecto que añade la no-linealidad del modelo es la
presencia de resonancias para frecuencias sub- armónicas.
Resultados numéricos
En resumen
• Caminar con una taza de café representa un sistema
complejo que relaciona biomecánica, sloshing y sistemas dinámicos. • Podemos decir que el café se riega por una combinación de resonancia paramétrica y directa.
• Las frecuencias de resonancia de las tazas de café
comunes y de la caminata humana se solapan. • Por tanto, podemos dar caminatas cortas sin regar café, pero no así para caminatas largas.
¿Dónde puedo leer más?
Artículos Nicolás Guarín (2017). Walking with coffee as a pumped
pendulum. Unpublished Meyer and Krechetnikov (2012) . Walking with coffee: Why does it spill? Physical Review E, 85(4), 046117.
Libros
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