El inesperado efecto de aplastar latas: siguen un patrón matemático que avisa antes de que todo falle

Los vídeos de objetos siendo aplastados tienen algo hipnótico. Entre todos ellos, las latas de bebida ocupan un lugar especial: son cotidianas, fáciles de deformar y, sin embargo, su comportamiento no siempre es tan simple como parece. Basta comparar una lata vacía con una llena para notar que no reaccionan igual ante la presión. En un caso, el colapso es inmediato; en el otro, sucede algo más pausado, casi organizado.

Ese contraste ha llamado la atención de un equipo de investigadores de la Universidad de Manchester, que ha decidido analizarlo con detalle en un estudio publicado en Communications Physics. Lo que a simple vista parece una curiosidad mecánica resulta ser un fenómeno físico complejo, en el que intervienen propiedades del material, la presencia de líquido y ciertos principios matemáticos que hasta ahora apenas se habían observado en sistemas reales.

Qué ocurre realmente cuando una lata se deforma

Cuando se aplica una fuerza sobre una lata, lo que está en juego es un fenómeno conocido como pandeo: una inestabilidad estructural que hace que una superficie aparentemente rígida cambie de forma de manera brusca. Este proceso es clave en muchos contextos, desde la ingeniería civil hasta la industria aeroespacial, donde estructuras cilíndricas deben soportar cargas sin fallar.

En el caso de las latas, el comportamiento depende de su contenido. Las latas vacías tienden a colapsar de forma súbita, con deformaciones irregulares. En cambio, cuando están llenas de líquido, la respuesta cambia por completo. El líquido, al ser prácticamente incompresible, impide que la estructura se hunda de golpe, redistribuyendo las fuerzas a lo largo del metal.

El propio artículo señala que “bajo compresión axial, las envolturas cilíndricas rellenas de líquido presentan una secuencia de eventos de pandeo en anillos espacialmente localizados”. Es decir, en lugar de un colapso instantáneo, aparecen deformaciones que se organizan en forma de anillos alrededor de la lata.

Este comportamiento no es anecdótico. Las estructuras cilíndricas rellenas de líquido son comunes en depósitos industriales, tuberías o incluso en componentes de cohetes. Comprender cómo se deforman no es solo una cuestión teórica, sino una necesidad práctica.

Un patrón que aparece paso a paso

Uno de los hallazgos más llamativos del estudio es que estas deformaciones no aparecen al azar. En los experimentos, los investigadores observaron que los pliegues surgen uno tras otro, siguiendo una secuencia bien definida. Primero aparece una ondulación, luego crece, y solo después surge la siguiente.

Este proceso se repite hasta que toda la superficie de la lata queda cubierta por estos anillos. En palabras del artículo, el modelo desarrollado “predice patrones superficiales localizados y una proliferación de pandeos al aumentar la compresión hasta que toda la superficie queda cubierta”.

Además, cada uno de estos pliegues sigue un ciclo: crece hasta alcanzar una amplitud máxima y, a partir de ahí, da paso al siguiente. No se trata de una deformación continua, sino de una secuencia discreta de eventos, lo que sugiere que el sistema está gobernado por reglas internas bastante estrictas.

Otro detalle importante es que el primer pliegue no siempre aparece en el mismo lugar. Puede surgir cerca del centro o desplazarse ligeramente, dependiendo de pequeñas imperfecciones. Sin embargo, una vez que comienza el proceso, el resto de la secuencia sigue un comportamiento mucho más regular.

El papel de las matemáticas: del laboratorio a la teoría

Para explicar este fenómeno, el equipo recurrió a un modelo matemático basado en las llamadas ecuaciones de Swift-Hohenberg, utilizadas habitualmente para estudiar la formación de patrones en sistemas físicos. Estas ecuaciones describen cómo surgen estructuras repetitivas, como ondas o franjas, en distintos contextos.

En este caso, el modelo incorpora propiedades reales del material, como su comportamiento no lineal. El artículo explica que el proceso está relacionado con una competencia entre efectos que ablandan y vuelven a endurecer el material durante la deformación. Este equilibrio es lo que permite que los pliegues aparezcan de forma ordenada.

Los autores señalan que “la multiplicidad de estados deformados emerge de la competencia entre no linealidades que suavizan y rigidizan el material” . Esta idea es clave: el sistema no tiene una única forma de deformarse, sino varias posibles, y va transitando entre ellas de manera progresiva.

Este tipo de comportamiento está relacionado con un fenómeno matemático conocido como “homoclinic snaking”, en el que las soluciones aparecen una a una siguiendo una especie de “zigzag” en el espacio de parámetros. Aunque este concepto es bien conocido en teoría, encontrarlo en un sistema físico real es poco habitual.

De una lata a infraestructuras complejas

Lo que hace especialmente relevante este trabajo es que el fenómeno no es exclusivo de las latas. Los autores subrayan que este comportamiento puede darse en cualquier estructura cilíndrica rellena de líquido, siempre que se cumplan ciertas condiciones.

Esto incluye desde tanques de almacenamiento hasta componentes industriales sometidos a presión. En todos estos casos, el pandeo no ocurre necesariamente de forma instantánea, sino que puede desarrollarse en etapas.

Según el artículo, “estos resultados sirven como un marco para explorar patrones localizados inducidos por no linealidades del material, casi incompresibilidad y presurización en otros sistemas físicos”. Esto abre la puerta a aplicar el conocimiento más allá del laboratorio.

Además, los experimentos muestran que el fenómeno es robusto: se mantiene incluso cuando cambian variables como la presión interna. Esto sugiere que no se trata de un efecto puntual, sino de una propiedad fundamental del sistema.

Una señal antes del colapso

El comportamiento secuencial tiene una implicación clave. Cada nuevo pliegue está asociado a cambios medibles en la fuerza necesaria para seguir comprimiendo la lata. En los experimentos, la aparición de un pliegue coincide con una caída brusca en la fuerza, seguida de una recuperación progresiva.

Este patrón se repite una y otra vez hasta que la estructura pierde completamente su integridad. Es decir, el proceso de fallo no es instantáneo, sino que deja una serie de marcas intermedias.

Esto permite interpretar el pandeo no solo como un final, sino como un proceso en el que pueden identificarse etapas. Cada una de ellas refleja un cambio en el estado interno del material y en cómo distribuye las tensiones.