145 Magnetismo en 3D

Para realizar nuestro experimento necesitamos un botecito de plástico transparente, un par de imanes, agua, cinta adhesiva y limaduras de hierro.

Primero pegamos los imanes al botecito de plástico con la cinta adhesiva y luego llenamos el botecito con agua. Por último dejamos caer las limaduras de hierro.

En el primer caso colocamos los imanes con los polos diferentes enfrentados. Podemos ver que las limaduras se distribuyen formando unas líneas que salen de un extremo del imán y entran por el otro extremo.
En el segundo caso colocamos los imanes con los polos iguales enfrentados. Si nos fijamos podemos ver que las líneas se alejan de los imanes.

Explicación
Los imanes crean una perturbación en el espacio que los rodea denominada campo magnético. Los campos se representan mediante líneas de fuerzas. Todos los imanes tiene dos polos y las líneas de fuerza se representan saliendo del polo norte y entrando por el polo sur.

Con las limaduras de hierro podemos hacer visibles las líneas de fuerza.

Si colocamos los dos imanes con los polos diferentes enfrentados las líneas conectaran los dos imanes desde el polo norte de un imán al polo sur del otro. Pero si colocamos los dos imanes con los polos iguales enfrentados las líneas no pueden conectar los dos imanes.

144 Presión en una botella llena de arena

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, agua y arena.

Primero practicamos un agujero pequeño cerca de la base de la botella de plástico.
Luego tapamos el agujero con un dedo y llenamos la botella con agua. Antes de retirar el dedo para dejar salir el líquido colocamos una bandeja para recoger el agua.

Al retirar el dedo sale un chorro de agua que pierde fuerza a medida que disminuye el contenido de agua de la botella.

Ahora repetimos el experimento llenando la botella con arena. Al retirar el dedo sale un chorro de arena constante.

Explicación
La presión en el interior de un líquido depende de la naturaleza del líquido y de la profundidad. En el caso de la botella llena de agua, al retirar el dedo sale un chorro impulsado por la presión que ejerce el agua sobre el agujero. Esa presión disminuye a medida que sale el agua de la botella.

En el caso de la botella llena de arena la situación es diferente. En la materia granular los granos tienden a dirigir la fuerza debido al peso del material hacia las paredes del recipiente. Mayor cantidad de presión se dirige hacia las paredes del recipiente que hacia el fondo. De esta forma la arena que sale por el orificio no experimenta el peso de la arena que está por encima y puede salir con una velocidad constante que no varía al descender el nivel de la arena en el interior de la botella.

Si te interesa el tema de la materia granular puedes consultar la siguiente dirección:

http://es.wikipedia.org/wiki/Materia_granular

143 Fuegos artificiales

Para realizar nuestro experimento necesitamos una vela y limaduras de hierro.

Si encendemos la vela y dejamos caer limaduras de hierro directamente sobre la llama vemos unas chispas que salen de la llama en todas direcciones.

Explicación
El hierro en forma de limaduras presenta una superficie de contacto con el aire muy grande y puede arder si suministramos el calor suficiente. La llama de la vela, por ejemplo, proporcionará la energía inicial que desencadenará la reacción de combustión entre el hierro y el oxígeno del aire.

En la fabricación de fuegos artificiales se emplean ciertos metales que, al quemarse, producen chispas de diferentes colores.

Al dejar caer limaduras de hierro sobre la llama de la vela el metal alcanza temperaturas muy altas (del orden de los 1500 ºC), reacciona con el oxígeno del aire y produce la emisión de chispas.

En los fuegos artificiales se emplean metales en forma de óxidos y sales para obtener colores muy brillantes.

142 Ondas de jabón

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de alambre, una carcasa de un bolígrafo y una mezcla jabonosa.

Preparamos una disolución jabonosa con agua, azúcar y jabón.

En primer lugar doblamos el trozo de alambre en forma rectangular dejando un trozo en uno de los lados para añadir un mango con la carcasa de un bolígrafo. Luego metemos el alambre en la mezcla jabonosa y lo sacamos con cuidado para que se forme una película líquida.

Si colocamos horizontalmente el alambre y lo movemos arriba y abajo periódicamente vemos que la película líquida se deforma, aumenta de tamaño, y se mueve hacia arriba y hacia abajo.

Luego repetimos el experimento girando el alambre en torno al mango y manteniendo en reposo la parte central. En este caso la película líquida se divide en dos mitades que oscilan alternativamente.

Una forma de apreciar mejor el experimento es iluminar el alambre con un foco y proyectar la sombra sobre un fondo blanco.

Explicación
La película líquida de jabón es un medio elástico sometido a tensión que permite la propagación de las ondas. En este caso se forman ondas estacionarias.
En una onda estacionaria hay zonas donde se produce la máxima oscilación (vientres) y otras zonas donde la oscilación es mínima (nodos).

El caso de las ondas estacionarias existen diversos modos de vibración:
En el primer caso, al mover arriba y abajo el trozo de alambre, la película oscila de manera que en la parte central se produce la máxima oscilación (un vientre) y en los extremos se produce la mínima oscilación (dos nodos).
En el segundo caso, al girar el trozo del alambre en torno al mango, hay dos zonas donde se produce la máxima oscilación (dos vientres) y en la parte central del rectángulo la oscilación es mínima (un nodo).

Yo encontré el experimento en la siguiente dirección:

http://www.tianguisdefisica.com/jabon.htm

141 La superficie del agua se estira

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de alambre, hilo y una disolución jabonosa.

Podemos preparar una disolución jabonosa mezclando agua, jabón y azúcar.

Construimos un marco rectangular con el alambre haciendo que de él sobresalga un trozo largo de alambre que servirá de mango para sostenerlo. Luego atamos un trozo de hilo en dos lados del rectángulo de manera que quede algo flojo. Por último sumergimos el rectángulo de alambre en la mezcla jabonosa. Retirando el alambre con cuidado se formará una lámina líquida en la que flotará el trozo de hilo.
Si rompemos la lámina por uno de los lados del hilo, éste quedará limitando el resto de la lámina líquida, pero ya no estará flojo si no tenso.

Se puede repetir el experimento empleando dos trozos de hilo atados en los mismos lados del rectángulo. Al romper la lámina delgada en la zona comprendida entre los dos hilos se formará una bonita figura.

Explicación
El agua está formada por moléculas que se atraen con una fuerza que depende de la distancia entre ellas. Las moléculas que están en el interior del agua experimentan fuerzas en todas direcciones (están rodeadas de otras moléculas) y la fuerza resultante es cero. Por el contrario, en la superficie del agua las moléculas sólo experimentan fuerzas de las moléculas que tienen alrededor y debajo y esto crea una fuerza resultante hacia el interior del líquido. Esta atracción hace que se forme una especie de membrana (el efecto se llama tensión superficial) y tiende a reducir el área de la superficie.

En nuestro experimento, al romper la lámina por uno de los lados del hilo, la tensión superficial que actúa en la lámina delgada tira del hilo y disminuye el área de la lámina. El hilo termina muy tenso.