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Los estudiantes  pronto  podrán ser capaces de alcanzar y tocar algunos de los conceptos teóricos que se imparten en clases de física gracias a una novedosa idea concebida por un grupo de investigadores del Imperial College de Londres. En el nuevo estudio publicado el nueve de diciembre, en la revista EPL, los investigadores han demostrado con éxito que la complejidad de la física teórica se puede transformar en un objeto físico utilizando una impresora 3D.

En sólo ocho horas, y  un costo de alrededor de 15 euros, fueron capaces de utilizar una impresora 3D disponible en el mercado para crear su propio objeto de 8 cm3 basado en un modelo matemático que describe cómo se pueden iniciar los incendios forestales y la forma en que finalmente se extienden a través del tiempo .

Los investigadores han llamado al enfoque «Sculplexity«, que también podría ser utilizado para producir obras de arte basadas en la ciencia, o transformar la manera en que las ideas y conceptos se presentan y discuten en la comunidad científica .

Coautor del estudio, el Dr. Tim Evans, un físico teórico del Imperial, dijo: «El trabajo fue inspirado por una visita al Museo  Albert Museum en Londres, donde me encontré con el primer objeto que se imprimió en 3D que el museo había adquirido.

«El objeto era una mesa inspirada en las estructuras arbóreas que se encuentran en la naturaleza, que es un ejemplo de un proceso de ramificación que se encuentra comúnmente en los sistemas complejos de la física teórica. Esto me llevó a pensar, ¿qué otros procesos familiares para la física podrían ser convertidos en un objeto impreso en 3D? »

Coautor del estudio, el Dr. Tim Evans, un físico teórico del Imperial, dijo: «El trabajo fue inspirado por una visita al Museo de Victoria y Alberto en Londres, donde me encontré con el primer objeto que se imprimió en 3D del museo había adquirido.

«El objeto era una mesa inspirada en las estructuras arbóreas que se encuentran en la naturaleza, que es un ejemplo de un proceso de ramificación que se encuentra comúnmente en los sistemas complejos de la física teórica. Esto me llevó a pensar, ¿qué otros procesos familiares para la física podría ser convertido en un objeto impreso en 3D? »

Los sistemas complejos están compuestos de muchas partes que interactúan en diversas escalas de tiempo y longitud y que muestran un comportamiento coherente y ciertos patrones a gran escala. Un organismo vivo es el mejor ejemplo de un sistema complejo, en el que las partes individuales – en este caso los procesos moleculares en la célula – interactúan entre sí y contribuyen a procesos mucho más grandes en una escala macroscópica.

Las interacciones en juego en muchos sistemas complejos pueden ser mapeadas en una rejilla de dos dimensiones que se divide en cuadrados idénticos, o «células». Cada una de las células puede existir en un cierto estado y evolucionar con el tiempo, que se rige por un determinado conjunto de reglas.

En su estudio, los investigadores utilizaron un incendio forestal como un ejemplo, en el que cada celda representa un árbol que podría bien estar vivo, muerto o ardiendo. El estado exacto en el que cada celda está ocupada en el tiempo depende de un conjunto de reglas, que tienen en cuenta la proximidad de la celda a otras celdas que pueden ser que arde o si fue alcanzado por un rayo.

«La idea básica es simple», continuó el Dr. Evans. «Una impresora 3D construye un objeto en capas, la altura del objeto puede ser considerado como tiempo Suponga que tiene un modelo matemático que define una imagen plana, de dos dimensiones que evoluciona en el tiempo, que normalmente será un cuadrícula con algunos lugares llenos y algunos vacíos.

«El modelo matemático se define en cada punto en el tiempo lo que debe imprimir la impresora en una altura. El siguiente paso en el modelo definirá entonces qué imprimir en la parte superior de la primera capa, y así sucesivamente. El resultado es un objeto 3D que muestra cómo el modelo matemático ha evolucionado con el tiempo «.

El modelo resultante que los investigadores crearon no estuvo exento de problemas técnicos, sin embargo, el Dr. Evans cree que la experiencia les ha permitido identificar los obstáculos, formular soluciones e inspirar a la comunidad de físicos a «ser creativos».

Fuente: Institute of Physics