G. I. Taylor para niños

Sir Geoffrey Ingram Taylor (7 de marzo de 1886 – 27 de junio de 1975) fue un físico y matemático británico muy importante. Es conocido por sus grandes aportaciones en el estudio de cómo se mueven los fluidos (como el agua o el aire) y la teoría ondulatoria (cómo se comportan las ondas). Su biógrafo, George Batchelor, lo describió como "uno de los científicos más notables de su siglo".

¿Quién fue G. I. Taylor?

Sus primeros años y educación

Geoffrey Ingram Taylor nació en Londres, Reino Unido, el 7 de marzo de 1886. Su padre, Edward Ingram Taylor, era artista, y su madre, Margaret Boole, venía de una familia de matemáticos. De niño, Geoffrey se sintió muy atraído por la ciencia después de asistir a unas conferencias navideñas. Le encantaba hacer experimentos en casa usando cosas sencillas como rodillos de pintura y cinta adhesiva.

Estudió matemáticas y física en el Trinity College de Cambridge desde 1905 hasta 1908. Después, obtuvo una beca para seguir investigando en Cambridge bajo la supervisión de J. J. Thomson, un famoso físico.

Primeros descubrimientos y la Primera Guerra Mundial

Taylor es especialmente famoso por un trabajo que publicó cuando aún era estudiante. Demostró que la interferencia de la luz visible podía crear patrones, incluso si la fuente de luz era muy débil. Para lograrlo, usó luz de gas muy tenue y le tomó tres meses obtener una imagen en una placa fotográfica. Aunque en su momento no se hablaba de fotones (pequeñas partículas de luz), hoy se entiende que su experimento mostraba cómo incluso un solo fotón puede comportarse como una onda y crear patrones. Su experimento se convirtió en una forma importante de enseñar que la luz puede actuar como onda.

En 1910, mejoró un modelo sobre las ondas de choque, añadiendo cómo el calor y la fricción afectan su movimiento. Por este trabajo, ganó un premio. Ese mismo año, fue elegido para una cátedra en el Trinity College y, al año siguiente, fue nombrado profesor de Meteorología Dinámica, que es el estudio de cómo se mueve el aire en la atmósfera.

En 1913, Taylor trabajó como meteorólogo a bordo del barco Scotia, que formaba parte de la Patrulla Internacional del Hielo. Sus observaciones en este viaje le ayudaron a entender mejor cómo se mezcla el aire. Su investigación sobre la turbulencia en la atmósfera, publicada en 1915, le valió otro premio.

Cuando comenzó la Primera Guerra Mundial, Taylor fue enviado a una fábrica de aviones para aplicar sus conocimientos al diseño de aeronaves. Allí, trabajó en problemas como la tensión en los ejes de las hélices. En 1917, propuso usar películas de jabón para medir las tensiones en los materiales, un método que se usó durante décadas. Además de sus estudios, le gustaba la parte práctica y aprendió a volar aviones y a saltar en paracaídas.

Investigaciones importantes de Taylor

Trabajos entre guerras y la cátedra Yarrow

Después de la guerra, Taylor regresó a Cambridge y continuó investigando el flujo turbulento, pero esta vez aplicado a la oceanografía (el estudio de los océanos). En 1919, realizó un estudio importante sobre el oleaje en el mar de Irlanda.

Al estudiar un fenómeno en el océano llamado columnas de Taylor, que ya había sido descrito antes, Taylor desarrolló el teorema de Taylor-Proudman. Este teorema explica cómo se comportan los fluidos cuando giran, como el agua en un remolino, y cómo el efecto Coriolis influye en estas columnas. Este fue el inicio de un periodo muy productivo en el que estudió la rotación de los fluidos, incluyendo el flujo de Couette-Taylor, que describe cómo se mueve un fluido entre dos cilindros, uno de los cuales gira. El número de Taylor, que mide la importancia de las fuerzas de giro frente a las fuerzas de fricción en un fluido, también lleva su nombre.

En 1923, fue nombrado profesor de investigación por la Royal Society, lo que le permitió dedicarse por completo a la investigación sin tener que dar clases, algo que no le gustaba mucho. Durante este tiempo, trabajó en muchos temas, desde la mecánica de fluidos hasta cómo se deforman los materiales sólidos.

También siguió investigando la turbulencia, estudiando las variaciones de velocidad en los fluidos. En 1929, observó que el flujo suave (laminar) se mantiene más estable en tuberías curvas que en las rectas.

En 1931, Taylor desarrolló la ecuación de Taylor–Goldstein para explicar el comportamiento de los fluidos en la geofísica (el estudio de la Tierra). En estos trabajos, también observó inestabilidades donde se encuentran dos fluidos con diferentes densidades.

En 1934, Taylor, junto con otros científicos, se dio cuenta de que la deformación de materiales como los metales podía explicarse por la teoría de las dislocaciones, que son pequeños defectos en la estructura de los materiales. Esta idea fue clave para el desarrollo de la mecánica moderna de los sólidos.

En 1937, con su estudiante Albert E. Green, estudió los vórtices en fluidos, lo que llevó a una solución para el vórtice de Taylor-Green. También investigaron las tensiones en placas usando un método vectorial.

Taylor a menudo combinaba sus intereses personales con su investigación. Le apasionaba el movimiento del aire y el agua, y también la navegación. En la década de 1930, inventó el ancla 'CQR', que era más fuerte y fácil de usar que las existentes, y se adoptó para muchos tipos de embarcaciones.

Segunda Guerra Mundial y el Proyecto Manhattan

Durante la Segunda Guerra Mundial, Taylor volvió a trabajar en problemas militares. Estudió cómo se propagan las ondas de choque de las explosiones en el aire y bajo el agua.

En 1944-1945, Taylor fue enviado a Estados Unidos como parte de la delegación británica en el Proyecto Manhattan. En Los Álamos, ayudó a resolver un problema de estabilidad crucial para el desarrollo de las armas atómicas.

En 1944, fue nombrado caballero y recibió la medalla Copley de la Royal Society.

Imagen de la explosión de la prueba Trinity, usada por G.I. Taylor para calcular la energía de la bomba.

Taylor estuvo presente en la Prueba Trinity, la primera prueba nuclear, el 16 de julio de 1945. Observó la explosión desde una distancia segura. En 1950, publicó dos trabajos donde calculó la energía de la explosión usando fotografías de alta velocidad de la prueba. Su cálculo de 22 kilotones fue muy cercano al valor real, que en ese momento era un secreto.

Últimos años de investigación

Taylor siguió investigando después de la guerra, trabajando en el desarrollo de aviones supersónicos. De esta etapa, destaca la ecuación de Taylor-Maccoll, que describe el flujo supersónico sobre un cono.

Aunque se retiró oficialmente en 1952, continuó trabajando durante los siguientes veinte años. Se concentró en problemas que podía resolver con poco equipo. Esto lo llevó a ideas como un nuevo método para medir la viscosidad de los líquidos.

Otros de sus últimos trabajos trataron sobre cómo se dispersan los fluidos en tubos (dispersión de Taylor), la expulsión de fluidos de conductos, el movimiento a través de superficies porosas y la dinámica de láminas de fluidos.

Sus últimas investigaciones se publicaron en 1969, cuando Taylor tenía 83 años. En ellas, se interesó por la actividad eléctrica en las tormentas eléctricas, donde los chorros de líquidos conductores se mueven bajo la influencia de campos eléctricos. Los conos que forman estos chorros se conocen hoy como conos de Taylor en su honor. Ese mismo año, Taylor recibió la medalla y premio A. A Griffith y la Orden del Mérito del Reino Unido.

Vida personal

Taylor se casó con Grace Stephanie Frances Ravenhill, una profesora, en 1925. Estuvieron juntos hasta la muerte de Stephanie en 1965. Taylor sufrió un problema de salud grave en 1972, que puso fin a su trabajo. Falleció en Cambridge en 1975.

Galería de imágenes

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  Imagen de la explosión tomada por Berlyn Brixner y luego usada por G.I. Taylor para estimar el rendimiento de la bomba durante la prueba Trinity