Richard Feynman amaba un buen rompecabezas. En sus memorias de 1985 Surely You’re Joking, Mr. Feynman!, describió un experimento mental que desconcertaría a los físicos durante décadas: si sumerges un aspersor de césped en forma de S y aspiras agua en lugar de rociarla, ¿hacia qué dirección gira?
La respuesta, resulta, es que sí gira, pero aproximadamente 50 veces más lento que en modo directo. Y el mecanismo que lo impulsa, confirma un nuevo estudio, es el flujo de momento angular de corrientes centrífugas, un principio que se aplica a aspersores de cualquier forma, incluyendo los caprichosamente curvados “aspersores tontos” que se encuentran en jardines de todo el mundo.
La larga historia del rompecabezas
El problema del aspersor inverso en realidad precede a Feynman. Ernst Mach experimentó con dispositivos análogos de aspiración de fluidos en la década de 1880. Pero la popularización del rompecabezas por parte de Feynman, y su incapacidad para resolverlo definitivamente, lo convirtió en un clásico de los problemas abiertos en mecánica de fluidos.
A partir de la década de 1980, los experimentos dieron resultados contradictorios. Algunos mostraban rotación inversa estable, otros solo rotación transitoria, otros ninguna rotación, y algunos mostraban una dirección de rotación que dependía de la geometría experimental. El problema adquirió el estatus de paradoja física de libro de texto.
El avance de 2024
En enero de 2024, un equipo liderado por Leif Ristroph en el Instituto Courant de la Universidad de Nueva York publicó un artículo histórico en Physical Review Letters. Construyeron un aspersor en S personalizado con un cojinete rotatorio de ultra baja fricción, un cubo flotante en un tanque de agua, y utilizaron micropartículas iluminadas con láser y colorante para visualizar el flujo.
El resultado: el aspersor inverso sí gira, pero aproximadamente 50 veces más lento que el modo directo. El mecanismo es lo que llamaron un “cohete de adentro hacia afuera”. Los chorros de agua chocan dentro de la cámara central, pero como no se encuentran exactamente de frente, un par neto sutil impulsa la rotación. El impulsor es el flujo centrífugo en los brazos curvados que genera flujo de momento angular.
La extensión de 2026
Ahora el mismo grupo, con los nuevos coautores Jesse Etan Smith y Will Kuhlke uniéndose a Ristroph, Mingxuan Zuo y Brennan Sprinkle, ha extendido el análisis. Publicado en PNAS el 13 de julio, el nuevo estudio prueba la teoría del flujo de momento contra aspersores de geometrías variadas: espirales, bucles, curvas complejas y “aspersores tontos” comerciales.
La teoría se cumplió en todas las formas.
El estudio también descartó definitivamente dos explicaciones competidoras. La teoría de contrarrotación de vórtice de Mach (de la década de 1880) no pudo explicar los pares observados. Y la propia teoría de flujo en brazos externos de Feynman, la idea de que los flujos en las porciones externas de los brazos impulsan el movimiento, también fue refutada: los flujos en brazos externos no tenían efecto.
“La geometría de los brazos gobierna la conversión de masa a flujo de momento”, escribieron los autores. El fluido isotrópico entra desde el campo lejano, se arremolina en los brazos curvados para generar momento angular, y una porción residual inyectada en el interior impulsa la rotación. En modo directo esto produce rotación rápida; en modo inverso el mismo mecanismo actúa en reversa, produciendo la misma dirección de rotación pero mucho más lenta.
Por qué es importante
Más allá de resolver un rompecabezas físico de larga data, el trabajo tiene implicaciones prácticas. Comprender cómo la geometría controla el flujo de momento en sistemas de fluidos rotatorios puede guiar el diseño de turbinas, cosechadores de energía hidrocinética y cualquier dispositivo que convierta flujos de fluidos en movimiento mecánico.
“Nuestros hallazgos proporcionan una comprensión más firme de cómo los componentes responden a los flujos de fluidos, conocimiento que puede guiar futuros avances ingenieriles y tecnológicos para dispositivos, como turbinas, que convierten estos flujos en energía”, dijo Brennan Sprinkle de la Escuela de Minas de Colorado.
Y para el “aspersor tonto” de jardín, esos coloridos bucles y espirales de plástico por los que los niños corren en los céspedes de verano, la física, resulta, es la misma.
Fuentes
Smith JE, Zuo M, Kuhlke W, Sprinkle B, Ristroph L. “Geometry controls momentum flux in the sprinkler problem.” Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2537479123
Wang K, Sprinkle B, Zuo M, Ristroph L. “Centrifugal Flows Drive Reverse Rotation of Feynman’s Sprinkler.” Physical Review Letters 132, 044003 (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.044003
Ouellette J. “Solution to Feynman’s reverse sprinkler puzzle also applies to ‘silly sprinklers.'” Ars Technica (13 de julio de 2026). https://arstechnica.com/science/2026/07/solution-to-feynmans-reverse-sprinkler-puzzle-also-applies-to-silly-sprinklers/
Traducido por Alessandra