El emoji de la caca es uno de los iconos más reconocibles de la comunicación digital. Su diseño simpático y desenfadado ha hecho que aparezca en conversaciones, camisetas, juguetes e incluso campañas publicitarias. Sin embargo, detrás de su característica forma en espiral se esconde una pregunta sorprendentemente seria: ¿esa representación tiene alguna base en la física o es simplemente una licencia artística? Un reciente análisis divulgado por New Atlas recupera investigaciones científicas que estudian precisamente cómo se forman estas estructuras y por qué el popular emoji no se corresponde demasiado con el comportamiento real de los materiales blandos. Aunque pueda parecer un tema anecdótico, detrás se encuentran conceptos de mecánica de fluidos, elasticidad y estabilidad estructural que también se aplican en procesos industriales, impresión 3D o fabricación de alimentos.

Un emoji convertido en objeto de estudio

Resulta difícil encontrar otro símbolo digital tan universal como el emoji de la caca. Desde su aparición en Unicode, millones de personas lo utilizan a diario con fines humorísticos o simplemente para expresar una situación desafortunada.

Lo curioso es que la representación clásica muestra una estructura perfectamente apilada formando una elegante espiral ascendente, rematada por una punta muy definida. Visualmente funciona muy bien, pero desde el punto de vista físico esa geometría plantea algunos interrogantes.

Precisamente esa es la cuestión que aborda la investigación recientemente publicada en Nature, que analiza diversos trabajos científicos relacionados con la estabilidad de materiales blandos y con la forma que adoptan al depositarse sobre una superficie.

La realidad es bastante más compleja

A primera vista podría parecer que una estructura como la del emoji se forma simplemente dejando caer un material viscoso.

Sin embargo, la realidad física es mucho más complicada. La forma final depende simultáneamente de la viscosidad, la elasticidad, la velocidad de deposición, la gravedad, el diámetro del material y la fricción con la superficie.

Desde un punto de vista técnico, estos fenómenos se estudian mediante ecuaciones de dinámica de fluidos no newtonianos. A diferencia del agua, cuya viscosidad permanece prácticamente constante, muchos materiales blandos modifican su comportamiento mecánico cuando se someten a diferentes niveles de esfuerzo o deformación.

Este tipo de materiales recibe el nombre de fluidos viscoelásticos porque presentan características tanto de los líquidos como de los sólidos.

El problema de mantener una espiral estable

La imagen del emoji representa una torre formada por varios anillos perfectamente superpuestos.

Eso resulta mucho más difícil de conseguir de lo que parece.

Cuando un material blando comienza a depositarse sobre sí mismo, cualquier pequeña desviación produce inestabilidades que terminan deformando la estructura. En la práctica, mantener una espiral perfectamente centrada exige controlar numerosos parámetros físicos de manera extremadamente precisa.

Desde una perspectiva técnica, la estabilidad depende del equilibrio entre las fuerzas gravitatorias, la tensión superficial y las propiedades reológicas del material. Una ligera variación en cualquiera de estos parámetros puede provocar el colapso parcial de la estructura o la aparición de deformaciones laterales.

Los investigadores utilizan modelos matemáticos similares para estudiar procesos industriales donde se depositan materiales viscosos de forma continua.

Un fenómeno que también aparece en la impresión 3D

Aunque el tema pueda parecer humorístico, la física implicada tiene aplicaciones muy reales.

La fabricación aditiva mediante impresión 3D basada en extrusión comparte numerosos principios con este tipo de fenómenos.

Cuando una impresora FDM deposita filamentos de plástico fundido, cada nueva capa debe mantener suficiente estabilidad antes de solidificarse. Si la velocidad de extrusión, la temperatura o el diámetro del filamento no son correctos, aparecen deformaciones muy similares a las estudiadas en este tipo de investigaciones.

Desde un punto de vista técnico, materiales como el PLA suelen extruirse a temperaturas comprendidas entre 190 y 220 °C, mientras que el filamento posee normalmente un diámetro de 1,75 o 2,85 milímetros. La precisión dimensional final depende de controlar con gran exactitud la viscosidad del polímero fundido durante el proceso de deposición.

No resulta casual que muchos modelos matemáticos utilizados para describir estos procesos puedan adaptarse también al estudio de otros materiales blandos.

La reología explica buena parte del comportamiento

Uno de los conceptos fundamentales en este tipo de investigaciones es la reología.

Esta disciplina estudia cómo se deforman y fluyen distintos materiales bajo la acción de fuerzas externas.

Gracias a la reología es posible describir el comportamiento de alimentos como el yogur, la pasta de dientes, el chocolate fundido o determinadas mezclas utilizadas en biomedicina.

En el caso analizado por New Atlas, la reología ayuda a comprender por qué determinadas formas aparentemente sencillas resultan extremadamente difíciles de mantener una vez que el material comienza a acumularse.

Desde una perspectiva técnica, muchos de estos materiales presentan comportamiento pseudoplástico, es decir, su viscosidad disminuye conforme aumenta la velocidad de deformación. Este comportamiento se modeliza mediante ecuaciones como la ley de potencia de Ostwald-de Waele o modelos viscoelásticos más complejos empleados en ingeniería química.

El emoji no representa exactamente la realidad

El famoso emoji muestra una espiral casi perfecta con una geometría extraordinariamente simétrica.

Sin embargo, la mayor parte de los materiales blandos tienden a deformarse de manera irregular debido a pequeñas variaciones inevitables durante su deposición.

Además, la gravedad provoca que las capas inferiores soporten el peso de toda la estructura, generando deformaciones progresivas conforme aumenta la altura.

Desde un punto de vista técnico, el esfuerzo de compresión aumenta aproximadamente de forma proporcional a la masa acumulada, mientras que la resistencia mecánica del material depende de su módulo elástico y de su capacidad para recuperar la forma original después de deformarse.

Precisamente por ello, lograr una figura tan perfecta como la del emoji requeriría unas propiedades mecánicas muy poco habituales.

Mucho más que una curiosidad científica

Este tipo de investigaciones demuestra que prácticamente cualquier objeto cotidiano puede convertirse en un interesante problema científico.

Comprender cómo se depositan materiales blandos tiene aplicaciones en numerosos sectores industriales.

La fabricación de alimentos, la industria farmacéutica, la impresión de tejidos biológicos mediante bioimpresión 3D o incluso determinadas técnicas de construcción automatizada utilizan procesos similares de extrusión continua.

La ciencia también puede surgir de preguntas inesperadas

Una de las grandes virtudes de la investigación científica consiste en que cualquier fenómeno puede servir como punto de partida para descubrir principios físicos mucho más generales.

Aunque estudiar la forma de un emoji pueda parecer una extravagancia, detrás aparecen conceptos utilizados diariamente en ingeniería, fabricación industrial y ciencia de materiales.

La curiosidad sigue siendo uno de los principales motores del conocimiento. En muchas ocasiones, investigaciones que comienzan respondiendo preguntas aparentemente anecdóticas terminan proporcionando herramientas útiles para resolver problemas tecnológicos mucho más importantes.

Reflexiones finales

El popular emoji de la caca probablemente nunca fue diseñado pensando en las leyes de la física, pero analizar su forma ha servido para recordar hasta qué punto los materiales blandos presentan un comportamiento complejo. La estabilidad de una sencilla espiral depende de numerosos factores relacionados con la viscosidad, la elasticidad y la gravedad, exactamente los mismos principios que intervienen en tecnologías tan avanzadas como la impresión 3D, la biofabricación o determinados procesos industriales. Al final, incluso un icono tan cotidiano puede convertirse en una excelente excusa para acercar conceptos científicos complejos al gran público y demostrar que la física está presente en casi cualquier aspecto de nuestra vida cotidiana.