Movimiento Browniano

 MOVIMIENTO BROWNIANO 

El movimiento Browniano consiste en el movimiento al azar de partículas en un fluido”. En 1828 el Botánico y Naturalista Escoces Robert Brown (1773-1858) observo que en una solución de agua la partícula del polen de cierta hierva (Clarkia Pulchella) realizaban un movimiento continuo, muy accidentado, en zigzag. El movimiento era al azar, como si las partículas estuvieran vivas. En primer lugar, quiso saber cuál era la causa de que el polen se estuviera moviendo todo el tiempo. Como primera hipótesis de trabajo surgió la posibilidad del que el polen tenia vida. En consecuencia, puso dentro de un recipiente con agua el polen de plantas que habían muerto cien años antes, y observo que este polen hacia el mismo tipo de movimiento.

  En 1827 un famoso botánico llamado Robert Brown hizo el mismo experimento pero con objetos inanimados más pequeños y minerales observo que hacían el mismo movimiento al suspender unos pequeños granos de polen en agua, estos presentaban un movimiento irregular, este fenómeno fue llamado movimiento browniano en honor a su trabajo pionero. Brown demostró que el movimiento estaba presente en cualquier suspensión de partículas finas de vidrio y minerales, por lo que descartó cualquier origen orgánico de este movimiento.  EL problema del movimiento Browniano no fue resuelto hasta que Einstein en 1905 dio una explicación satisfactoria, os dos puntos principales en la explicación de Einstein al problema del movimiento Browniano son:

•  El movimiento es causado por los impactos frecuentes en el grano de polen de las moléculas del líquido, las cuales están en un movimiento incesante.
• El movimiento de estas moléculas es tan complicado, que su efecto en el grano de polen puede describirse solo probabilísticamente, en términos de los impactos frecuentes estadísticamente independientes.

IMPORTANCIA DEL MOVIMIENTO BROWNIANO EN LA TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA

La historia del movimiento browniano comenzó como la paradoja entre la teoría cinética y la Termodinámica, y llevó al debate filosófico entre L. Bolzmann y los energeticistas (E. Mach y W. Ostwald) para resolver la paradoja de la reversibilidad/irreversibilidad, que se logró a través de la interpretación estadística del movimiento de las partículas individuales.

  En 1905 Einstein aplicó la teoría cinética al movimiento browniano de una partícula pequeña inmersa en un fluido y sus ecuaciones fueron confirmadas por los experimentos de Perrín en 1908, convenciendo de esta forma a los energéticos de la realidad de los átomos y molécula. 

Segundo artículo, publicado en Annalen der Physik, nº 17, con fecha de 11 de mayo de 1905, páginas 549-560

“Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen”

(Sobre el movimiento requerido por la teoría cinética molecular del calor de pequeñas partículas suspendidas en un líquido estacionario)

Introducción breve:

En el año 1827 el botánico escocés, Robert Brown, había descubierto que los granos de polen se movían al flotar en un líquido en reposo. Los granos que flotan presentaban un movimiento impredecible a pesar de que el líquido estaba en total reposo. Aunque se intentó explicar el fenómeno durante décadas, nunca se había conseguido una explicación aceptable del mismo. Al mismo tiempo, existía una enorme controversia sobre la existencia real de los átomos.

La explicación que da Einstein en este artículo de 1905 es que los granos de polen que vio Brown se mueven porque las partículas microscópicas que los forman colisionan, como si fueran bolas de billar, con las partículas que forman el agua. La existencia de esas partículas microscópicas, los átomos, quedaría, por tanto, probada. Explica, pues, el fenómeno haciendo uso de las estadísticas del movimiento térmico de los átomos individuales que forman el fluido. La explicación de Einstein proporcionaba una evidencia experimental incontestable sobre la existencia real de los átomos. Se convertiría, en definitiva, este artículo, en una de las bases de la Mecánica Estadística y de la Teoría Cinética de los Fluidos.

El Movimiento browniano se observa en partículas que flotan en un líquido en reposo.

Para una mayor información consultar los siguientes videos:

—   https://www.youtube.com/watch?v=VJ3xzfnGUGA

—   https://www.youtube.com/watch?v=OdUvjPKptA8

APLICACIÓN EN EL ÁREA

Una de las aplicaciones que tiene el movimiento browniano en las ciencias bilógicas y de la salud es permitir el estudio de las bacterias (microbiología) donde se espera un dispositivo que permita conocer los sonidos del mundo a escala microscópica. Saber cómo suenan las bacterias al moverse o las partículas microscópicas suspendidas en un líquido (como el polen dentro de una gota de agua) serán algunas de sus posibilidades. Asimismo, se pueda escuchar cómo se desplazan las bacterias por la sangre y, por tanto, desarrollar medicamentos que detengan su expansión por el organismo. Otra aplicación que se tiene es en la fisioterapia pues uno de los tratamientos que supone esta ciencia es la termoterapia basada en la técnica del calor, este define una forma de energía de movimiento que incluso puede hacerse evidente en la forma del movimiento molecular browniano.

Bibliografía:

•         Revista de Física de la Universidad de Sonora 26, 32. (2007).
•       Tipler A. Paul. Física moderna, (reimpresión), Barcelona, ed. Reverte, 1980, p.p. 57-93.
•      Dr. Castelfranchi Cayetano. Física moderna, segunda edición, Barcelona, ed. Gustavo Gili S.A, 1985, p.p 50-52.
•     Cromer H. Alan. Física para las ciencias de la vida, segunda edición, Barcelona, ed. Reverte, 1996, p.p 190-193.
•    “El movimiento browniano” B. H. Lavenda. Investigación y Ciencia Nº 16: Calor y movimiento.