Una nueva ley de escalado predice cómo funcionan las ruedas sobre arena
31/5/2017 de MIT / Physical Review
Ingenieros del MIT han hallado una ley de escalado que permite describir cómo se mueven los objetos sobre arena. Esto permitirá probar tipos de ruedas en la Tierra para futuros róvers que vayan a Marte. Crédito: Ken Kamrin et al.
Cuando los ingenieros diseñan un avión nuevo, desarrollan gran parte de las pruebas iniciales no en aparatos de tamaño normal sino en modelos cuyo tamaño ha sido escalado proporcionalmente de modo que quepan dentro de un túnel de viento. En este entorno más manejable, pueden estudiar el flujo de aire alrededor de un avión bajo todo tipo de condiciones experimentales. Los científicos pueden aplicar entonces leyes de escalado – relaciones matemáticas de proporcionalidad- para extrapolar cómo se comportará una aeronave de tamaño normal, basándose en el comportamiento de su contrapartida en miniatura.
Ahora un equipo de ingenieros del MIT ha obtenido una ley de escalado similar para describir cómo se mueven los objetos sobre arena. La ley de escalado puede ser empleada para predecir como se desplazan por este materia los camiones grandes y los coches, en base a cómo se mueven modelos de juguete de estos vehículos en una caja experimental que contiene los mismos granos de arena.
Ken Kamrin (MIT) afirma que la ley de escalado puede permitir una gran variedad de experimentos a pequeña escala, incluyendo predecir la navegación por Marte de un róver en base al comportamiento de un vehículo en la Tierra, ya que la relación también permite escalar la gravedad. «Estoy emocionado al pensar que ésta podría ser una nueva herramienta que podemos utilizar para diseñar róvers que vayan a Marte», comenta Kamrin. «Si dispusiéramos de una simulación del suelo de Marte en el laboratorio, podríamos realizar experimentos con la forma de la rueda que queremos probar y luego utilizar esta ley de escalado para, con mayor precisión, ser capaces de saber si la rueda quedará atascada en Marte».
El equipo de investigadores realizó 288 experimentos variando las dimensiones, velocidad de giro y masas de las ruedas. Después usaron su ley de escalado para predecir la velocidad y potencia de las ruedas en grande, basándose en el comportamiento de sus versiones en pequeño. «Nuestros datos confirmaron las predicciones», explica Kamrin. «Las pruebas en pequeño predijeron las pruebas en grande de modo cuantitativo. Comprobamos muchas veces la precisión de la ley de escalado».
