Come mostrano molti video di YouTube, colpire la parte superiore di una bottiglia piena di liquido può frantumare il fondo. Ora i ricercatori sperano di utilizzare le nuove conoscenze su quel trucco da festa per aiutare a colmare una lacuna in qualcosa di molto più serio:la ricerca sul cervello.

Uno studio condotto da professori di ingegneria della Brigham Young University, La Utah State University e la Tokyo University of Agriculture and Technology descrivono esattamente cosa succede quando un liquido a riposo, come l'acqua in una bottiglia, viene improvvisamente messo in movimento. Utilizzando la fotografia ad alta velocità, il team mostra come la rapida accelerazione fa sì che si formino piccole bolle nel liquido e poi collassino rapidamente, rilasciando un'onda d'urto distruttiva.

Il termine appropriato per il fenomeno è chiamato cavitazione, un processo ben noto agli ingegneri per causare danni a tubi ed eliche marine. Il nuovo studio, pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , dettagli una formula alternativa che prevede in modo più accurato quando si verificherà la cavitazione.

Sebbene la scoperta abbia implicazioni immediate per molti processi industriali interrotti da danni indotti dalla cavitazione, ci sono anche prove crescenti che collegano la cavitazione al trauma cerebrale.

"Il cervello è circondato da fluido, e quando hai un impatto, è possibile che tu stia sperimentando la cavitazione all'interno di quel fluido, ", ha affermato il coautore dello studio Scott Thomson, professore associato di ingegneria meccanica alla BYU.

Gli esperti di fluidodinamica sanno prevedere quando si verificherà la cavitazione in un fluido già in movimento, ma la loro formula non funziona così bene quando un fluido a riposo viene rapidamente accelerato. Il nuovo studio risolve questo problema finalizzando una nuova equazione che considera la profondità e l'accelerazione di un fluido.

Per il cervello, conoscere questa formula di cavitazione alternativa potrebbe essere utilizzata per prevedere meglio le lesioni cerebrali causate da un impatto ad alta velocità. "E una volta che saremo in grado di prevedere quando ciò accadrà, possiamo progettare meglio dispositivi di sicurezza per aiutare a prevenire gravi danni cerebrali, " ha detto Thomson.

Questi dispositivi di sicurezza potrebbero essere per applicazioni atletiche, come caschi da football, o anche applicazioni militari.

"Se un'onda d'urto supera una certa magnitudo, potrebbe non esserci molto che possiamo fare per prevenire lesioni cerebrali a un soldato, " ha detto l'autore dello studio Tadd Truscott, professore associato di ingegneria meccanica presso la Utah State University. "Ma forse si può sviluppare un elmetto per rilevare quando si è verificato quel trauma, in modo che un soldato possa essere rimosso dalla prima linea ed essere salvato dall'esposizione ripetuta alle esplosioni".