¿Por qué dos burbujas que flotan en la superficie del agua se atraen?

Dos burbujas idénticas que flotan en la superficie del agua formarán grumos, según el "efecto Cheerio". Pero, ¿cuál es el detalle de la fuerza? ¿Es necesario calcular la forma de la superficie del agua para encontrar la fuerza?

Una explicación intuitiva radica en la idea de que (a menos que me equivoque) la atracción resulta del hecho de que la unión de las burbujas da como resultado una reducción en el área superficial efectiva del sistema, lo que minimiza la energía de tensión superficial total. Pensando en el proceso como una deformación continua desde el estado inicial hasta el estado final, la fuerza impulsora detrás del proceso es esta minimización de la energía superficial. En cuanto a encontrar una forma cerrada explícita para la fuerza, imagino que podría ser un poco complicado.
No estoy convencido de que se "atraigan" entre sí. Cuando chocan entre sí, tienden a unirse y formar un estado de menor energía.

Respuestas (2)

Vella y Mahadevan explican el efecto de la siguiente manera:

Para simplificar, consideramos el último caso ilustrado esquemáticamente en la Fig. 2, aunque la explicación del agrupamiento de muchas burbujas es similar. Aquí, la interfase aire-agua está significativamente distorsionada por la presencia de la pared, el conocido efecto menisco, y debido a que la burbuja flota, existe una fuerza ascendente neta debido a la gravedad, Fg, sobre la burbuja. Sin embargo, debido a que está restringida a permanecer en la interfaz, la burbuja no puede simplemente elevarse verticalmente y, en cambio, hace lo siguiente mejor al moverse hacia arriba a lo largo del menisco. [..........] Una sola burbuja deformará la interfaz como lo hace la presencia de una pared, aunque por una razón diferente y en menor medida. En el caso de la burbuja, solo puede permanecer en la interfaz porque la fuerza de flotación, que tiende a empujar la burbuja fuera del líquido, está contrarrestado por la fuerza de tensión superficial, que se opone a la deformación de la interfaz y, por lo tanto, actúa para mantener la burbuja en el líquido. Estos dos efectos competitivos llegan a un compromiso en el que la burbuja está parcialmente fuera del líquido pero la interfaz está ligeramente deformada. Esta deformación es lo suficientemente significativa como para influir en otras burbujas cercanas, que se mueven hacia arriba a lo largo del menisco y se agregan espontáneamente.

Figura 2 obtenida de Vella y Mahadevan

También proporcionan una respuesta para la fuerza de interacción entre dos partículas con un Radio R :

F ( yo ) = − 2 π R B 5 / 2 Σ 2 k 1 ( yo L C )

Con número de bono B = R 2 L C 2 , L C = γ / ρ gramo , Σ un parámetro de peso de Arquímedes adimensional y k 1 una función de Bessel de primer orden.

Para obtener más información, consulte el documento.

Las burbujas no solo se atraen en la superficie del agua, sino también debajo del agua debajo de la superficie. Las burbujas se atraen porque emiten/producen ondas ultrasónicas que conducen al fenómeno de atracción de Bjerknes. Lea 'La burbuja acústica' de Timothy Leighton. 'La Cuarta Fase del Agua' de Gerald Pollack también proporciona buena información, pero básicamente, las burbujas se atraen debido a las vibraciones mecánicas ultrasónicas.

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