Es una pregunta muy interesante, y tengo la respuesta "teórica", pero no la respuesta definitiva, pues tendría que hacer antes unos cálculos y no tengo ahora tiempo. Te explico la teoría.
En primer lugar debemos comenzar por preguntarnos qué hace subir a una burbuja en un vaso, en presencia de gravedad, para descubrir si la gravedad juega algún papel en ello. Naturalmente lo que hace subir a la burbuja es la fuerza de empuje, que es igual a lo que pesaría esa burbuja si estuviera hecha de agua. Parece que en gravedad cero no habría empuje puesto que "lo que pesaría la burbuja si estuviera hecha de agua" sería cero.
Sin embargo, podemos seguir preguntándonos de dónde sale esa fuerza de empuje. Y la respuesta es que nace de la diferencia de presión entre la parte de arriba y la parte de abajo de la burbuja. Puede ayudar el considerar a la burbuja cilíndrica para entender esta parte mejor. Por estar inmerso en un fluido (y en presencia de gravedad), todas las caras del cilindro están sometidas a una presión que nace del peso de la columna de agua que hay sobre ellas. Las presiones en el sentido radial se anulan con otras iguales de sentido contrario al otro lado del diámetro (puesto que el peso de la columna de agua sobre esos puntos es el mismo para puntos al mismo nivel). Sin embargo el peso de la columna de agua que soporta la cara de arriba es menor que el que soporta la cara de abajo, que está a mayor profundidad. La diferencia de ambos pesos es justamente el peso que tendría el cilindro si estuviera hecho de agua. Esto explica la razón fundamental del principio de Arquímedes.
Así que la burbuja sube porque hay menos presión encima de ella que debajo. Y en la tierra esa diferencia de presión se debe al peso del agua, es decir, al campo gravitatorio.
¿Y en gravedad cero? ¿Habrá otra causa que pueda producir diferencias de presión en el seno de la esfera de agua? Yo entiendo que sí, ya que la propia esfera de agua está creando un campo gravitatorio, si bien diminuto. Además, para puntos en el interior de la esfera, para calcular la influencia del campo gravitatorio de esa esfera en ese punto, sólo hay que considerar la cantidad de agua que hay "por debajo" de él (es decir, desde él hacia el centro). Lo que queda "por encima" no ejerce influencia gravitatoria. Esto complica el problema de una forma interesante, que hace que ya no lo pueda responder sin antes echar unas cuentas, para lo que no dispongo de tiempo ahora mismo.
Imaginemos que la parte "inferior" (más cercana al centro de la esfera de agua) de la burbuja está a una distancia r1 de ese centro, mientras que la parte "superior" está a una distancia r2, y que el radio de la esfera de agua es R. La parte que está a una distancia r1, debe soportar el peso de la columna de agua "por encima" de él. Esta columna es de longitud R-r1. Pero su peso depende del campo gravitatorio generado por la esfera de agua "por debajo" de ese punto, es decir, de una esfera de radio r1. El punto superior de la burbuja debe soportar el "peso" de una columna de agua más corta (longitud R-r2), pero quizás esa columna de agua al final pese más, ya que su peso depende del campo gravitatorio generado por una esfera de agua de radio r2.
Habría que echar los números para calcular dónde hay más presión, si encima o debajo de la burbuja. Puede que incluso salgan iguales, en cuyo caso la burbuja no se movería. Si sale mayor la presión en r1, la burbuja "subiría" hacia la superficie, pero si sale mayor en r2, "bajaría" hasta el centro de la esfera de agua, donde quedaría inmóvil.
En todo caso, estos desplazamientos de la burbuja serían enormemente lentos, pues la gravedad creada por la esfera de agua es muy pequeña.
También es posible que entre en juego la propia fuerza de cohesión de la esfera, que no sea estrictamente gravitatoria, sino también electromagnética. Sin embargo sospecho que esa fuerza no tendría influencia pues conjeturo que sería la misma en todo punto interior de la esfera.
respondido
el 15/05/11 a las 16:33
Zzz
1584●1●9
CLIC AQUI PARA MOSTRAR/OCULTAR EL CHAT
