"No hay preguntas tontas —afirma el dicho—, solo tontos que no preguntan". Hace algunos años los físicos Rouslan Krechetnikov y H. C. Mayer decidieron aplicarse esa máxima e indagar en un enigma que probablemente a muchos de sus colegas, dentro y fuera de la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB), donde entonces investigaban, les pareció una obviedad: ¿Por qué se derrama tanto el café? ¿Por qué si camino a buen paso con una taza humeante en una mano es probable que acabe con los dedos salpicados o un lamparón en la camisa?
Su respuesta fue lo suficiente interesante como para protagonizar artículo académico, que se hiciera eco de ella la Sociedad Estadounidense de Física (APS) e incluso avivar un acalorado debate que (este sí) acabó salpicando al Pentágono
¿Por qué se derrama café? No deja de ser una paradoja. Como recuerda la propia APS, cada mañana miles y miles de físicos repartidos por el mundo acuden a sus laboratorios con los ojos legañosos y una taza de café en las manos dispuestos a crear materiales capaces de revolucionar la industria o desentrañar los misterios de la naturaleza; pero hasta ahora había un enigma, mucho más mundano, al que nadie había prestado demasiada atención: ¿Por qué se derramaba ese mismo café mientras los científicos caminaban hacia sus laboratorios o despachos?
Mayer y Krechetnikov decidieron resolver las incógnitas que había más allá de la evidencia. Y para ello se zambulleron en el estudio de la biomecánica e indagaron en cómo caminamos cuando sostenemos una taza. Los resultados los publicaron en 2012 en Physical Review E. con un título tan claro como sugerente: "Caminando con café: ¿Por qué se derrama?" La pregunta puede parecer sencilla, pero acabó despertando el interés de Science e interesó también a la Agencia de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), a la que debemos en parte el GPS o los drones.
No digas café, di mejor física de fluidos. Donde el común de los mortales vemos una simple taza, café y una persona caminando, los científicos de la UCSB encontraron más, mucho más: un intrincado juego de biomecánica, movimientos, frecuencias, matemáticas y física, además de un vasto campo de experimentación para investigar la dinámica de fluidos. Con esa herramientas realizaron un estudio en el que combinaron velocidades de paso y la cantidad de líquido de una taza.
El movimiento del café en una taza no es muy distinto al de un péndulo, como recuerda la APS, y sus frecuencias de oscilación dependen en gran medida de la altura y el diámetro. Durante su estudio Mayer y Krechetnikov se percataron sin embargo de algo más: que el "ruido" causado por nuestros pasos desiguales o las sacudidas de la taza influyen de manera decisiva en las oscilaciones del líquido, amplificando su balanceo y, finalmente, haciendo que rebose el recipiente.
Entre cálculos y análisis de imágenes. Para su estudio, los investigadores echaron mano de un programa de análisis de imágenes que les ayudó a controlar cómo se desplaza el café dentro de las tazas y los cambios que experimenta cuando la persona que sostiene el recipiente caminaba de una forma u otra, prestando atención al líquido o avanzando de forma relajada, fijándose en otras cosas.
Su experimento y cálculos arrojaron algunas conclusiones interesantes. Por ejemplo —detalla Lives Science— que cuando caminamos de manera natural nuestros pasos siguen una frecuencia ideal para impulsar las oscilaciones del café. Resultado: amplifican el vaivén del líquido. Si nos tropezamos, aceleramos o bajamos la marcha aumenta la inestabilidad… y el riesgo de acabar mojados.
De la teoría… A los consejos, que también los hay en el estudio de Mayer y Krechetnikov. A modo de conclusión los físicos deslizan algunas recomendaciones para que nuestros paseos matinales desde la cafetera de la cocina a la mesa en la que desayunamos estén libres de salpicaduras abrasadoras y manchurrones. "Por supuesto, hay formas de controlar el derrame de café", tranquilizan los expertos. ¿Cómo? Básicamente siguiendo una serie de pautas bastante sencillas.
Las pruebas de Mayer y Krecheytnikov muestran que caminar rápido con la taza para llegar lo antes posible a nuestra mesa no reduce el riesgo de que vertamos su contenido. Al contrario. Quizás una carrera nos permita acortar nuestro viaje, pero al caminar más rápido la frecuencia de nuestros pasos influye en las oscilaciones del líquido en el interior de la taza. Lo aconsejable es avanzar con calma.
Presta atención y no te precipites. Sus otros dos consejos no son tan contraintuivos. El primero es muy sencillo: presta atención. Durante su estudio Krechetnikov y Mayer comprobaron que cuando los participantes en el estudio se concentraban en sus tazas eran capaces de dar más pasos antes de derramar una sola gota de café, un fenómeno lógico ya que cuando nos fijamos en lo que tenemos entre manos solemos avanzar más despacio y amortiguamos los movimientos.
El último consejo de los físicos de la UCSB es que al servirnos café lo mejor es tomarnos las cosas con calma. Quizás no sea una recomendación fácil de aplicar si estamos desayunando a contrarreloj para no llegar tarde a clase o la oficina, pero lo que comprobaron Krechetnikov y Mayer es que cuando nos ponemos en marcha con el tazón en las manos no es buena idea arrancar de forma acelerada. Así solo conseguiremos que se formen ondas de líquido que acabarán impactando contra sus bordes. Nada que no intuyese el refranero español: "Vísteme despacio…"
A falta de maña, buenos tazones. Por supuesto habría otra solución y es hacerse con una buena taza que nos ayude en nuestras travesías desde la cafetera hasta la mesa de trabajo. También en eso han aplicado sus cálculos los expertos de la Universidad de California, que creen que en esa tarea podrían usarse los estudios que ya se han realizado para estabilizar tanques de combustible.
¿Cómo? "Un recipiente flexible que actúe como un absorbente del chapoteo para suprimir las oscilaciones del líquido, una serie de deflectores anulares dispuestos alrededor de la pared interior del recipiente para lograr la supresión del chapoteo o una copa de forma diferente", explican los expertos en declaraciones recogidas por Lives Science. En resumen: tazas flexibles y con anillos concéntrico.
De la física, a DARPA y la polémica. Hay otra razón por la que la investigación de Krechetnikov y Mayer resulta curiosa más allá de su enfoque y la materia que aborda. Aunque a priori sus pruebas puedan parecer poco polémicas, acabaron desatando un debate que trascendió la esfera académica… y cafetera.
Al menos parte del equipo que realizó el estudio recibió una importante subvención federal, de casi 173.000 dólares, que estaría relacionada con DARPA. Años después, al repasar los estudios respaldados con fondos públicos, el senador Jeff Flake se encontró con el experimento del café derramado y concluyó que había mejores formas de invertir los dólares del Estado. Tal fue su cabreo que elaboró un listado de veinte estudios "innecesarios", incluido el de Kreschetnikov y Mayer.
Sus críticas alcanzaron tal repercusión que en 2016 Kreschetnikov tuvo que defender su trabajo asegurando que "ni un centavo" de la subvención se había destinado a la investigación sobre el café. De hecho asegura que realizó en otoño de 2011, antes de que se empezasen a usar los fondos de la ayuda federal. Eso no quita que el físico defendiese entonces, igual que en 2012, la utilidad de su trabajo con Mayer. Quizás se centrara en las salpicaduras de café, reconoció, pero sus pruebas abren preguntas en campos más amplios, como el de la dinámica de fluidos.
Si es que no hay preguntas tontas.
Imagen de portada: Alex Hawthorne (Unsplash)
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