martes, 22 de septiembre de 2009

98 Dos principios por el precio de uno

Para realizar nuestro experimento necesitamos una jeringa grande, un par de tuercas, unos globos pequeños y agua.

En primer lugar llenamos el globo de aire, le atamos un par de tuercas y lo metemos en la jeringa llena de agua. Las tuercas permiten que el globo no flote.

Si colocamos el émbolo de la jeringa y presionamos un poco podemos ver que el globo reduce su tamaño. Si luego subimos un poco el émbolo el globo recupera su tamaño original.

¿Qué sucede si seguimos subiendo el émbolo? Podemos ver que el globo aumenta de tamaño y, finalmente, asciende desde el fondo.


Explicación:
Al bajar o subir el émbolo se produce una variación de presión que el agua transmite con la misma intensidad en todas direcciones (principio de Pascal). Al empujar el émbolo el aumento de presión reduce el tamaño del globo y al subir el émbolo se produce una disminución de presión y el globo aumenta de tamaño.

Sobre el globo situado en el fondo de la jeringa actúan dos fuerzas: su peso (dirigido verticalmente y hacia abajo) y el empuje (dirigido verticalmente y hacia arriba) Inicialmente el peso es superior al empuje (P > E) y el globo permanece en el fondo.

Al subir el émbolo disminuye la presión y el globo aumenta de tamaño. El peso del globo no cambia pero la fuerza de empuje aumenta al aumentar el volumen del cuerpo sumergido (principio de Arquímedes).

Al final el empuje es tan grande que supera al peso (E > P) y el globo asciende desde el fondo del recipiente.





Experimento dedicado a Gloria y Ramón

martes, 15 de septiembre de 2009

97 Principio de Pascal

Para realizar el experimento necesitamos una jeringa grande, unos globos pequeños, agua y unas tuercas.

Primera parte del experimento
Llenamos el globo de aire y lo metemos en la jeringa.
Luego empujamos el émbolo y vemos que disminuye el tamaño del globo.

Segunda parte del experimento
Llenamos la jeringa de agua.
Luego empujamos el émbolo y vemos que el volumen no varía.

Tercera parte del experimento
Atamos un par de tuercas a un globo lleno de aire y lo metemos en la jeringa llena de agua. Las tuercas son para que no flote.
Luego empujamos el émbolo y vemos que el globo disminuye su volumen.

Explicación
Primera parte
Los gases se pueden comprimir. Al empujar el émbolo el globo se hace más pequeño.

Segunda parte
No podemso comprimir los líquidos. Al empujar el émbolo en este caso el volumen de agua en la jeringa no disminuye.

Tercera parte
La presión ejercida en un punto del agua se transmite con la misma intensidad en todas direcciones (principio de Pascal). Al empujar el émbolo el agua transmite la presión y el globo disminuye su tamaño.


jueves, 10 de septiembre de 2009

96 Ley de Boyle

Para realizar nuestro experimento necesitamos una jeringa grande y unos globos de colores pequeños.

En primer lugar sacamos totalmente el émbolo de la jeringa, llenamos un globo de aire y lo introducimos en la jeringa. Luego colocamos el émbolo sin introducirlo del todo y tapamos el agujero pequeño de la jeringa con un dedo.
Al empujar el émbolo vemos que disminuye el volumen del globo.


Ahora metemos el globo lleno de aire en la jeringa y colocamos el émbolo introduciéndolo hasta el fondo (sin aplastar el globo). Luego tapamos el orificio pequeño de la jeringa con un dedo y tiramos del émbolo. En este caso vemos que aumenta el volumen del globo.

Explicación:
La ley de Boyle establece que, a temperatura constante, el volumen y la presión de un gas son inversamente proporcionales: P.V = constante
Primer caso
Al empujar el émbolo el aire atrapado en el interior de la jeringa se comprime (disminuye el volumen) y, según la Ley de Boyle, aumenta la presión. Al aumentar la presión externa sobre el globo disminuye su volumen hasta que la presión interna iguale a la presión externa.

Segundo caso
Al tirar del émbolo el aire atrapado en el interior de la jeringa se expande (aumenta el volumen) y, según la Ley de Boyle, disminuye la presión. Al disminuir la presión externa al globo aumenta su volumen hasta que la presión interna iguale a la presión externa.



sábado, 5 de septiembre de 2009

95 ¿Por qué no venden fruta en los ascensores?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un ascensor, una báscula y algo de fruta.

En primer lugar, con el ascensor parado, ponemos la fruta sobre la báscula y vemos el peso (en realidad la masa) que indica el aparato. Luego pulsamos el botón para subir y vemos que el peso varía:


1 Al principio aumenta.
2 Luego regresa al valor original.
3 Antes de detenerse disminuye.
4 Y finalmente regresa al valor original.

Explicación
La fruta que colocamos sobre la báscula experimenta dos fuerzas: el peso (P) dirigido hacia abajo y la fuerza normal (N) ejercida por la báscula hacia arriba.



Por la tercera Ley de Newton de Acción y Reacción la báscula experimenta la misma fuerza Normal dirigida hacia abajo.
La báscula no mide el peso de la fruta, mide la fuerza Normal (N) ejercida entre la báscula y la fruta.
Si el ascensor y la báscula están en reposo, las fuerzas sobre la fruta son iguales (P = N) y la báscula, que mide la fuerza Normal, mide el peso correcto de la fruta.

Para subir el ascensor experimenta una aceleración hacia arriba. En este caso las fuerzas sobre la fruta no son iguales ya que se necesita una fuerza hacia arriba.

Por la segunda Ley de Newton: N – P = m.a (“m” es la masa de la fruta y “a” la aceleración)
Despejando la fuerza normal de la ecuación anterior queda: N = P + m.a
En este caso, la fuerza Normal que mide la báscula es mayor que el peso de la fruta.

Para frenar el ascensor experimenta una aceleración de frenada dirigida hacia abajo. En este caso se necesita una fuerza de frenada dirigida hacia abajo.


Por la segunda Ley de Newton: P – N = m.a
Despejando la fuerza normal de la ecuación anterior: N = P – m.a
En este caso, la fuerza Normal medida por la báscula es menor que el peso de la fruta.