71 Una pelota que levita (un experimento con suspense)

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pelotita ligera (de corcho o de ping-pong) y un secador de pelo.

Si encendemos el secador y dejamos la pelotita en la parte central de la corriente de aire vemos que permanece en reposo sin caer. La pelotita permanece en el centro de la corriente son caer pero girando sobre sí misma.

Dependiendo del peso de la pelotita quedará suspendida más cerca o más lejos del secador.

Podemos comprobar que al inclinar un poco el secador la pelotita no cae y que si acercamos el secador con la bolita a una pared la pelotita ascenderá.

La explicación del experimento parece muy simple. La corriente de aire ascendente que sale del secador genera una presión y una fuerza que compensa el peso de la bolita. Esto permita que la bolita quede flotando en el aire.

Ahora bien, ¿por qué permanece la bolita atrapada en el centro de la corriente de aire sin salirse?

Tengo dos posibles explicaciones:

Primera explicación:

La velocidad del aire que sale del secador es mayor en la parte central y menor en los bordes. Fuera de la corriente el aire está en reposo.
Las regiones donde el aire se mueve con mayor velocidad son de baja presión y las regiones donde el aire tiene menor velocidad son de alta presión (principio de Bernoulli)
Cuando la pelotita se desplaza ligeramente de la parte central de la corriente se genera una diferencia de presión (y una fuerza neta) que empuja a la pelotita de regreso al centro de la corriente. Además, la diferencia de presión hace que gire la pelotita.


Segunda explicación

Cuando la pelotita se desplaza ligeramente, el aire a gran velocidad que circula por la parte central se pega a la superficie de la bolita (efecto Coanda) y se desvía alejándose de la corriente central. Por el principio de acción y reacción (o por conservación del momento lineal) la bolita se mueve en sentido contrario al del aire que desliza por su superficie, regresando a la parte central de la corriente de aire. Al regresar comienza a girar sobre sí misma.

¿Cuál será la explicación correcta?

70 Efecto Coanda

El efecto Coanda fue descubierto en 1910 por el ingeniero aeronáutico rumano Henri Coanda (1886 – 1972). Coanda descubrió que un fluido tiende a seguir el contorno de la superficie sobre la que incide (siempre que la curvatura de la superficie sobre la que incide el fluido y el ángulo de incidencia del fluido no sean muy grandes)



Para demostrar el efecto Coanda podemos dejar caer un chorro de agua sobre la superficie curva de una cuchara. El líquido se pega a la superficie y sale en dirección opuesta.





Otra posibilidad es dejar caer el chorro de agua sobre una bolita ligera (por ejemplo de corcho) atada con un hilo. El líquido se pega a la superficie y sale en dirección opuesta. Por el principio de acción y reacción, la bolita saldrá en la otra dirección, hacia el chorro de agua.

69 Principio de Arquímedes con dos vasitos de yogurt

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de vasitos de yogur, arena de playa, una jarra con agua, hilo y goma elástica.

En primer lugar llenamos uno de los dos vasitos de yogurt con la arena de playa y luego le ponemos la tapa. Se puede unir la tapa con pegamento.

Luego unimos la goma elástica y los dos vasitos tal como aparece en las imágenes: el vaso con arena unido por unos hilos al otro vasito y éste unido por hilos a la goma elástica.

Si colgamos el conjunto podemos ver que la goma elástica se deforma por el peso de los dos vasitos y de la arena. Colgamos una tuerca con hilo junto a los vasitos para indicar la deformación inicial de la goma elástica.

Si introducimos el vasito con arena en una jarra y la llenamos de agua vemos que la goma elástica disminuye su longitud (sube el vasito).

Cuando el vasito con arena está totalmente sumergido en el agua la longitud de la goma elástica es claramente inferior (se aprecia gracias a la tuerca que indicaba la longitud inicial)

Si ahora llenamos el vaso superior con agua vemos que la goma elástica se alarga (baja el vasito) y recupera su longitud inicial (la que tenía antes de meter el vaso con arena en la jarra con agua)

Explicación:

La goma elástica se deforma por el peso de los objetos que cuelgan de ella: los dos vasitos y la arena. Según la ley de Hooke la deformación de la goma elástica es directamente proporcional a la fuerza aplicada en el extremo inferior (el peso de los cuerpos)

Si sumergimos el vasito con arena en agua, experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (la fuerza de empuje) igual al peso del agua desalojada por el vasito (principio de Arquímedes) , es decir, igual al peso de un volumen de agua igual al volumen del vasito sumergido en el agua.

Esta fuerza vertical y hacia arriba compensa, en parte, la fuerza hacia abajo ejercida por los cuerpos (su peso), por esto disminuye la fuerza y disminuye la longitud de la goma elástica (sube el vasito).

Al llenar el vaso superior con agua, el peso del agua hacia abajo compensa la fuerza de empuje sobre el vasito sumergido en la jarra con agua, y la goma elástica recupera su longitud (baja el vasito). Por tanto, la fuerza de empuje que experimenta el vasito inferior es igual al peso del agua que llena el vasito superior.

Todo cuerpo sumergido en agua experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (la fuerza de empuje), igual al peso del

agua desalojada.

68 Fuerza vital

Para realizar este experimento coge un trocito de papel (mejor cuadrado) y dóblalo por sus líneas medias. El punto de corte, el centro del cuadrado, es el centro de gravedad.
Si se deja el papel sobre la punta de una aguja, de forma que el centro de gravedad del papel coincida con la punta de la aguja, el papel permanecerá en equilibrio sin caer. Si soplamos (no muy fuerte) el papel girará sin caer.


A continuación, aproximamos con cuidado una mano a la hoja de papel sin tocarla. La mano se coloca verticalmente con los dedos doblados hacia el papel.

En unos segundos el papel empieza a dar vueltas. El papel gira siempre en la misma dirección, desde la palma de la mano hacia los dedos. Si alejamos la mano el papel se para.


Este giro misterioso hizo pensar a algunos, allá por el siglo XIX, que nuestro cuerpo posee ciertas propiedades sobrenaturales. Algunos creían que el cuerpo humano emitía una fuerza misteriosa.

La explicación del fenómeno es bien sencilla. Nuestra mano calienta el aire que al elevarse presiona sobre el papel y hace que gire. Son las corrientes de convección (producidas por el aire caliente), el equilibrio inestable y la forma del papel los responsables del misterioso fenómeno.

Los extremos de los dedos están siempre más fríos que la palma de la mano. Esto hace que la corriente de aire ascendente en la palma de la mano sea mas intensa y empuje el papel con más fuerza que cerca de la punta de los dedos. Por esto el giro se produce siempre desde la palma del papel hacia los dedos.

67 ¿El humo sube o baja?

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico de 1´5 litros, una hoja de papel y unas cerillas.

En primer lugar hacemos un par de agujeros en la botella de plástico, uno en la parte superior y otro cerca de la base de la botella.
Luego cogemos la hoja papel y recortamos un rectángulo de 10x15 cm. Enrollamos el papel para obtener un pequeño cilindro de unos 15 cm de longitud. Por último se introduce el tubito de papel por el agujero superior de la botella.

Al encender el tubito de papel con una cerilla se forma una pequeña llama y se observa que por el otro extremo del tubito sale una columna de humo muy denso que cae dentro de la botella. En el exterior apenas hay humo.

Si tapamos el agujero inferior con un dedo se apaga el tubito de papel y no sale humo.

Explicación:
Al quemar el tubito parte del papel se desprende en forma de partículas que, junto con los gases que se forman en la combustión y el aire forman el humo.
En circunstancias normales, el humo asciende arrastrado por el aire caliente de la combustión (corrientes de convección)

En nuestro experimento, el humo que se produce en la parte interior del tubito viaja a lo largo de él. En el interior de la botella no hay aire caliente, de manera que cuando el humo sale por el extremo inferior del tubito no se producen corrientes ascendentes de convección y el humo (más denso que el aire) se precipita al fondo de la botella.

Este experimento se lo dedico a Juan (uno de mis jóvenes seguidores) que quería un experimento con humo.