Ficción cuántica

La fuerza de fricción es una fuerza de resistencia que se opone al movimiento relativo de dos cuerpos en contacto.

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Por: Vicente Aboites

La fuerza de fricción es una fuerza de resistencia que se opone al movimiento relativo de dos cuerpos en contacto. Un ejemplo es la fuerza que se opone al arrastrar un objeto en el piso o la fricción que se tiene en el movimiento entre dos fluidos viscosos, entre muchos otros ejemplos. 

Esta fuerza es importante pues es la responsable de la tracción en el movimiento sobre el piso (sería imposible caminar o andar en auto si no hubiera fuerzas de fricción ¡imagine andar sobre hielo!).  Todos los vehículos dependen de la fuerza de fricción para lograr la aceleración, el frenado o el cambio de dirección y si hay cambios repentinos en esta fuerza entonces se pierde la tracción y frecuentemente se causa un accidente. Las manifestaciones macroscópicas de la fricción son evidentes pero dar una descripción detallada de este fenómeno es muy complejo.

Elaborar modelos de fricción a partir de principios fundamentales es un reto enorme. Esto es claro al ver que todos los tratamientos para el fenómeno de la fricción incluyen de un modo u otro, leyes empíricas o fenomenológicas como por ejemplo: La Primera Ley de Amonton que establece que; “la fricción es directamente proporcional a la carga aplicada”, la Segunda Ley de Amonton que establece que; “la fuerza de fricción es independiente del área de contacto aparente, o la Ley de Coulomb de Fricción que señala que; “la fricción cinética es independiente de la velocidad de deslizamiento”.

A pesar de que puede parecer evidente que un trompo macroscópico levitando (flotando) en el aire eventualmente detendrá su rotación debido a la fricción del tropo con el aire que le rodea, mientras que el mismo trompo girando en el vacío no tendría fuerza de fricción para detenerlo. En el mundo cuántico las cosas son diferentes.  Recientemente investigadores de la Universidad de Pudue en Estados Unidos (ver: J. Ahn et al. Ultrasensitive torque detection with an optically levitated nanorotor. Nature Nanotechnology. January 13, 2020) construyeron un trompo de dimensiones nanoscópicas capaz de rotar trescientos mil millones de veces por minuto con objeto de detectar el efecto cuántico de la fricción del vacío.  Irradiando el trompo con pulsos de luz láser fueron capaces de medir el cambio de velocidad dependiendo del estado de activación del pulso láser incidente.

De este modo se logró medir con precisión setecientas veces mayor a cualquier sensor existente. El propósito de este sensor es aplicarlo a la detección de la fricción cuántica del vacío.

En este efecto un objeto rotando en el vacío sentirá un frenado causado por la interacción del objeto en rotación con los campos electromagnéticos que de acuerdo a la mecánica cuántica constantemente aparecen y desaparecen en el vacío.

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