61 Una piedra lenta de reflejos

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, una goma elástica y una piedra.

Preparación del experimento:

Cortamos la base de la botella de plástico.
Practicamos un agujero en el tapón de la botella.
Atamos un trozo de goma elástica al tapón de plástico. Es importante que la goma elástica tenga una longitud inferior a la altura de la botella.
Colocamos el tapón en la botella y atamos un objeto pesado (por ejemplo una piedra) en el otro extremo de la goma elástica.


Si soltamos la botella de plástico vemos que la piedra parece permanecer en reposo y es tragada por la botella de plástico.

Explicación:

Para explicar el comportamiento de la piedra es necesario estudiar las fuerzas que actúan al soltar la botella.

Sobre la piedra actúan dos fuerzas:

El peso (P), dirigida verticalmente hacia abajo.
La fuerza elástica (Fe), dirigida verticalmente hacia arriba.
Inicialmente las dos fuerzas son iguales y se anulan. Por tanto, al soltar la botella la piedra permanece en reposo y en equilibrio.

Sobre la botella actúan dos fuerzas:
El peso (P), dirigido verticalmente hacia abajo.
La fuerza elástica (Fe), dirigida verticalmente hacia abajo.
Al soltar la botella las dos fuerzas se suman y la fuerza resultante produce una aceleración (Segunda ley de Newton) que hace que la botella caiga.

Al caer la botella disminuye la longitud de la goma y, por consiguiente, disminuye la fuerza elástica.
Al disminuir la fuerza elástica, las fuerzas sobre la piedra no se anulan, y aparece una fuerza resultante y una aceleración. La piedra se pone en movimiento, pero la botella, que ya cae con una velocidad considerable, alcanza a la piedra que es tragada por la botella.

60 La moneda saltarina

Para realizar nuestro experimento, primero colocamos una botella vacía y destapada en el congelador.
Pasados treinta minutos, sacamos la botella del congelador y la dejamos sobre una mesa.
Inmediatamente ponemos en la boca de la botella una moneda que previamente habremos mojado.

Vemos que la moneda da unos pequeños saltitos.

Explicación:

La botella en el congelador se llena de aire muy frío.
Al sacar la botella, el aire exterior, a mayor temperatura, calienta la botella y el aire que está atrapado en su interior.
Al calentarse el aire en el interior de la botella aumenta la presión interna y el aire escapa por la boca de la botella, levantando la moneda que da pequeños saltitos.

59 ¿Arde el azúcar?

Para realizar nuestro experimento necesitamos azúcar y un poco de ceniza (por ejemplo de un cigarrillo)

Si aproximamos una llama a un terrón de azúcar vemos que no arde. Se tuesta y se funde formando caramelo.

Si el azúcar se funde antes de arder es porque la temperatura de fusión (cambio de estado físico) es inferior a la temperatura de combustión (cambio químico). El azúcar arde en el aire a una temperatura superior a los 500 ºC.

Si impregnamos el terrón de azúcar con la ceniza y acercamos la llama podemos ver que el azúcar comienza a arder. La llama se mantiene unos segundos.

La ceniza que ponemos sobre el terrón de azúcar actúa como un catalizador que permite que la reacción de combustión del azúcar suceda a una temperatura muy inferior.