Meyer and Krechetnikov (2012) . Walking with coffee:
Why does it spill? Physical Review E, 85(4), 046117.
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Este problema involucra:
● Biomecánica;
● Ingeniería de superficies libres (sloshing); y
● Sistemas dinámicos;
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Resonancia
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Excitación directa
Tenemos una fuerza externa que
varía con el tiempo.
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Excitación paramétrica
Uno de los coeficientes de la
ecuación varía con el tiempo.
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El columpio
Roura and González. “Towards a more realistic description of
swing pumping due to the exchange of angular momentum.”
European Journal of Physics 31.5 (2010): 1995
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O Botafumeiro
Sanmartin (1984). O Botafumeiro: Parametric pumping in the
middle ages. American Journal of Physics, 52(10), 937-945.
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Modelo matemático
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Podemos considerar el
recipiente como un
péndulo que está en un
marco no inercial.
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Ibrahim (2005). Liquid sloshing dynamics: theory
and applications. Cambridge University Press.
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Haciendo un balance de fuerzas
obtendríamos la siguiente ecuación
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O tomando dos términos en la serie
de Taylor:
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En el caso de tener movimiento vertical
y horizontal tendríamos excitación
directa y paramétrica.
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Un efecto que añade la no-linealidad
del modelo es la presencia de
resonancias para frecuencias sub-
armónicas.
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Resultados numéricos
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En resumen
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● Caminar con una taza de café representa un sistema
complejo que relaciona biomecánica, sloshing y
sistemas dinámicos.
● Podemos decir que el café se riega por una
combinación de resonancia paramétrica y directa.
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● Las frecuencias de resonancia de las tazas de café
comunes y de la caminata humana se solapan.
● Por tanto, podemos dar caminatas cortas sin regar
café, pero no así para caminatas largas.
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¿Dónde puedo leer más?
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Artículos
Nicolás Guarín (2017). Walking with coffee as a pumped
pendulum. Unpublished
Meyer and Krechetnikov (2012) . Walking with coffee:
Why does it spill? Physical Review E, 85(4), 046117.