148 ¿Un rayo invisible?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un mando a distancia, una cámara de vídeo (podemos emplear la del teléfono móvil) y un trozo de tela.

Los mandos a distancia tienen en la parte frontal un emisor de rayos infrarrojos. Los rayos infrarrojos forman parte del espectro electromagnético y son invisibles para el ojo humano.
La radiación infrarroja es muy común en la naturaleza ya que todos los cuerpos emiten radiación infrarroja en función de su temperatura.

Una cámara de vídeo si puede detectar la radiación infrarroja. Enfocando el frontal del mando a distancia veremos en la pantalla de la cámara de vídeo un destello correspondiente a la radiación infrarroja.

Por último, la radiación infrarroja es capaz de atravesar algunos materiales: un trozo de tela, vidrio, algunso plásticos, etc.

147 Superficie mínima y mezcla jabonosa

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

Primero construimos un tetraedro con el alambre, dejando un trozo de alambre en uno de los vértices para que pueda sujetarse la estructura fácilmente.

Luego sumergimos la estructura en la disolución jabonosa y al sacarla vemos que se forman unas láminas planas. Si volvemos a sumergir el tetraedro en la disolución jabonoso vemos que una pompa de jabón queda atrapada en el centro del tetraedro sin romper los planos.

Explicación
La superficie de un líquido actúa cómo una membrana tensa por la acción de la tensión superficial. La tensión superficial es la resultante de las fuerzas que actúan sobre las moléculas de la superficie de un líquido. Es una fuerza perpendicular a la superficie y dirigida hacia el interior del líquido. Esta fuerza es bastante débil y se rompe con facilidad pero es capaz, por ejemplo, de aguantar el peso de un alfiler aunque su densidad sea mucho más alta que la del agua.

El jabón tiene el efecto de disminuir la tensión superficial del agua permitiendo su laminación.

Si introducimos una estructura cerrada en una disolución jabonosa se forma una película de jabón. Las películas de jabón obedecen a un principio muy simple: hacen mínima el área del sistema ya que serán las más estables pues hacen mínima su energía potencial. La formación de una película jabonosa exige energía y, en consecuencia, la superficie tiende a contraerse para minimizar dicha energía.

En el caso del tetraedro se forman seis láminas jabonosas que se apoyan en los contornos de la figura. Dichas láminas se cortan en cuatro aristas y las aristas en un punto en el centro del tetraedro.

146 Un guante que cobra vida

Para realizar nuestro experimento necesitamos un guante de látex, una botella de plástico y un recipiente con agua.

Primero cortamos por la mitad la botella de plástico y luego encajamos el guante de látex en la parte superior de la botella.

Si metemos la botella en un recipiente con agua vemos que el guante se llena de aire.

Explicación
Al meter la botella en el recipiente entra agua por la parte inferior de la botella. El agua que entra en la botella presiona el aire atrapado en su interior y llena el guante de látex. Dicho aumento de presión depende de la cantidad de agua que entre por la parte inferior de la botella.

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.

140 El motor eléctrico más simple del mundo

Hoy cumple tres años el blog fq-experimentos

Un saludo a todos los seguidores.


Para realizar nuestro experimento necesitamos una pila de petaca (4´5 V), hilo de cobre muy fino y uno imanes.

En primer lugar enrollamos un trozo de hilo de cobre de unos 10 cm en forma de espiral.
Se pretende colocar la pila horizontalmente y el hilo de cobre sobre los bornes de la pila. Para impedir que el hilo se caiga practicamos unos pequeños cortes, a modo de ranuras, en los bornes de la pila.
Por último colocamos unos imanes cerca de los bornes y dejamos el hilo de cobre sobre las ranuras de los bornes de la pila. Podemos ver que el hilo de cobre gira sobre su eje.

Explicación
Un motor eléctrico es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía mecánica (principalmente en movimiento rotatorio) por medio de interacciones electromagnéticas.

Al colocar el hilo de cobre sobre los bornes de la pila se completa un circuito eléctrico.
La corriente eléctrica que circula por el hilo de cobre experimenta una fuerza magnética ejercida por el campo magnético que crean los imanes. Con la forma adecuada (en forma de espiral) el hilo de cobre gira sobre su eje produciendo el movimiento rotatorio.

139 ¿Qué forma adoptan los líquidos?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso con agua, aceite y detergente.

Si dejamos caer unas gotas de aceite en un vaso con agua vemos que el aceite se extiende por la superficie del agua formando una mancha.

Luego dejamos caer una gota de detergente en el vaso y vemos que el aceite adquiere una forma esférica.

Explicación
El aceite que se derrama sobre la superficie del agua cae en forma de gotas por la acción de la gravedad y de la tensión superficial que actúa en la superficie de los líquidos.
Al llegar al agua las gotas de aceite se unen y forman una mancha sobre la superficie del agua. La mancha de aceite parece flotar en la superficie del agua sobre una membrana invisible.
La tensión superficial que actúa en la superficie del agua “estira” la mancha de aceite.

El detergente disminuye la tensión superficial en la superficie del agua y esto hace que el aceite recupere la forma esférica.

138 Efecto de las nueces de brasil

Para realizar nuestro experimento necesitamos un tubito de plástico con tapón, una bolita de acero y sal.

1 Llenamos una cuarta parte del tubito de plástico con sal
2 Dejamos caer la bolita de acero sobre la sal
3 Cubrimos la bolita con sal sin llenar todo el tubito y ponemos el tapón superior.

Si sacudimos verticalmente el tubito de plástico la bolita de metal asciende y termina sobre la sal.

Este fenómeno parece ir en contra de las leyes de la física. La bolita de metal es más grande y más pesada que los granos de sal y se esperaría que, al sacudir verticalmente el tubito de plástico, la bolita descendiera.

Explicación
Al sacudir verticalmente el tubito de plástico la bolita de metal genera un hueco debajo de ella que es ocupado por los granos de sal. Los granos de sal que ocupan dicho hueco impiden que la bolita recupere su lugar original y se genera un movimiento ascendente.

Este fenómeno fue denominado efecto de las nueces de brasil debido que en una mezcla de cereales y frutos secos, las nueces de brasil y los trozos de fruta suelen tener la mayor masa, y por lo tanto ocupan la parte superior después de sacudir dicha mezcla.

Feliz cumpleaños Eva
(y no olvides tomar muesli para desayunar)

137 Enterrado en arena

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso largo de plástico, un palo de madera y arena de playa seca.

En primer lugar metemos el palo de madera en el vaso y lo cubrimos con la arena seca. Tirando de la parte superior del palo vemos que es posible sacarlo de la arena sin dificultad.

Luego volvemos a meter el palo de madera en el vaso, lo cubrimos de arena y, antes de tirar del palo, golpeamos el lateral del vaso unos segundos. En este caso, al intentar sacar el palo de la arena, vemos que está firmemente atrapado en la arena.


Explicación:
La arena de playa es un ejemplo de materia granulada.
Cuando la arena se deja caer en el vaso de plástico tiene una compactación baja. Una forma de reducir los espacios vacíos y aumentar la compactación es someter la arena a vibraciones horizontales.
Al golpear el vaso aumenta la compactación: las partículas se reordenan y el volumen total de arena y el espacio vacío entre los granos disminuye. En este caso, aumenta la fricción entre partículas y las fuerzas de rozamiento impiden que el palo salga de la arena con facilidad.

136 Quemar lana de acero con una pila

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pila de petaca (de 4,5 V) y lana de acero.

Si tocamos un trozo de lana de acero con uno de los bornes de la pila vemos que no pasa nada. Pero si tocamos un trozo de lana de acero con los dos bornes de la pila vemos que la lana de acero comienza a arder lentamente.


Explicación:
El acero es un buen conductor de la electricidad pero los hilos de acero tienen un diámetro muy pequeño y una resistencia eléctrica grande. Si tocamos un trozo de lana de acero con los dos bornes de una pila se genera una corriente eléctrica que recorre la lana de acero. Debido al efecto Joule, al circular la corriente eléctrica aumenta la temperatura del conductor (la lana de acero). El calor que se genera es suficiente para la combustión de la lana de acero que termina ardiendo en presencia del oxígeno del aire.

La reacción química entre la lana de acero y el oxígeno del aire produce óxido de hierro (se puede observar el cambio de color de la lana de acero después de la reacción)

El experimento es espectacular pero hay que tener cuidado con el fuego. Mejor emplear un trozo pequeño de lana de acero.

135 Difusión de tinta en una disolución saturada

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, una disolución saturada de sal en agua y tinta.

En primer lugar tenemos que preparar la disolución saturada.
Añadimos cucharadas de sal a un vaso con agua y removemos hasta su disolución. Cuando la sal no se disuelve y queda en el fondo del vaso ya tenemos lista nuestra disolución saturada.

Si dejamos caer unas gotas de tinta en un vaso con agua la tinta se difunde fácilmente por todo el recipiente. Pero si repetimos el experimento en un vaso con la disolución saturada vemos que la tinta permanece en la superficie y se difunde lentamente.

Explicación
En el primer caso la tinta y el agua tienen una densidad similar y por este motivo la tinta se difunde con facilidad. La tinta se mezcla fácilmente con el agua, favoreciendo la difusión.

En el segundo caso la disolución saturada tiene una densidad mayor y por este motivo la tinta permanece en la superficie. Las gotas de tinta que se dejan caer sobre la disolución regresan inmediatamente a la superficie, retardando la difusión.

134 Pincel mojado. Pincel seco

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua y un pincel (mejor si está usado).

En un pincel seco las cerdas están desunidas y en un pincel mojado las cerdas se mantienen unidas.
Podemos pensar que en un pincel mojado la humedad mantiene unidas las cerdas. Pero si observamos un pincel dentro del agua vemos que las cerdas están tan desunidas como en el pincel seco. Es al sacar el pincel del agua cuando las cerdas se unen en forma de punta. Por lo tanto, la humedad no es responsable de la unión de las cerdas en el pincel mojado.

Explicación
La tensión superficial del agua es la responsable de la unión de las cerdas al mojar el pincel en agua. En un pincel mojado la tensión superficial actúa como una membrana que une las cerdas del pincel. Como su propio nombre indica, la tensión superficial se manifiesta en la superficie del agua, y por esto las cerdas del pincel permanecen desunidas en el interior del agua.

La tensión superficial actúa como una membrana en la superficie del líquido y tiene su origen en las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua en la superficie. La tensión superficial permite, por ejemplo, que una aguja de acero flote en la superficie del agua.

133 Estructuras resistentes con una humilde cartulina

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de cartulina, unas tuercas, tijeras y pegamento.

Una estructura es un conjunto de elementos que pueden soportar pesos y cargas sin romperse y sin deformarse excesivamente. Cuando una estructura soporta una carga cada uno de sus elementos está sometido a esfuerzos.

Si se coloca un trozo de cartulina sobre dos pilas de CD, y encima de la cartulina ponemos algunas tuercas pequeñas, la cartulina se doblará por el peso.

Podemos utilizar otro trozo de cartulina para construir una estructura que soporte más peso.
1 Si se dobla el otro trozo de cartulina en forma de abanico y se coloca debajo del primero, la estructura podrá soportar un peso mucho mayor sin que su forma varíe apreciablemente.
2 Colocamos el segundo trozo de cartulina entre las pilas de CD formando un arco, de manera que la parte superior quede a la altura del trozo de cartulina colocada entre las pilas de CD. En este caso el arco se deforma con el peso y no soporta tantas tuercas como en el caso anterior.

Explicación
La resistencia de una estructura depende del material con el que están hechas y de la forma o el perfil que adopten. Materiales endebles como el papel o la cartulina pueden soportar grandes pesos si se les da la forma adecuada.
En el primer caso, la cartulina en forma de abanico recibe el peso en toda su longitud y se ve sometida a esfuerzos de flexión (tiende a doblar la estructura).
En el caso del arco, las cargas o pesos que recibe en su parte superior se distribuyen hacia los extremos laterales del arco (los dos apoyos), soportando esfuerzos de compresión (tienden a ser aplastados). El arco es una estructura muy utilizada a lo largo de la historia como solución arquitectónica.

132 Estalactitas y estalagmitas caseras

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos vasos, un platito, hilo de algodón, un par de clips, agua y sal.

1 Preparamos una disolución saturada de sal en agua caliente.
2 Llenamos los dos vasos con la disolución preparada.
3 Ponemos el platito entre los dos vasos.
4 Atamos dos clips a los extremos de un trozo de hilo de algodón.
5 Metemos el hilo en los dos vasos de manera que un trozo quede colgando sobre el plato.

Vemos que el agua cae gota a gota sobre el platito y que se forman cristales de sal sobre el hilo y en el platito. El proceso es muy lento y tarda unos días.


Explicación:
La solución salada sube a lo largo del hilo por capilaridad y cae gota a gota en el platito. El agua de la disolución se evapora lentamente quedando la sal que forma cristales.
Nuestro experimento, dependiendo de las condiciones atmosféricas, puede tardar días en completarse. Si es posible, es mejor realizar el experimento en un verano muy caluroso ya que las altas temperaturas favorecen la evaporación.

Las estalactitas (en el techo) y las estalagmitas (en el suelo) se forman al depositarse los minerales que transporta el agua que se filtra en la cueva.


En unos días vemos un proceso que en la naturaleza tarda miles de años en completarse.

Aquí os dejo dos vídeos:

131 Líneas de campo magnético

Para realizar nuestro experimento necesitamos limaduras de hierro (poca cantidad), un par de imanes rectangulares, una hoja de papel, un bote de cristal, un trozo de plástico transparente y un palito de madera.

Podemos obtener las limaduras fácilmente con un trozo de hierro y una lima de metales.

Con las limaduras de hierro, el bote de cristal y el trozo de plástico construimos un “salero” para espolvorear las limaduras.

Ponemos una hoja de papel sobre los imanes y espolvoreamos las limaduras sobre la hoja de papel. Con el palito de madera golpeamos con mucho cuidado la hoja de papel para que se aprecien mejor los dibujos que forman las limaduras.

En el primer caso colocamos pegados los dos imanes. 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 separados con los polos diferentes enfrentados. Si nos fijamos en la zona entre los dos imanes podemos ver que las limaduras forman unas líneas que conectan los dos imanes.
En el último caso colocamos los imanes separados con los polos iguales enfrentados. Si nos fijamos en la zona entre los dos imanes podemos ver que las líneas se alejan de los imanes.

Explicación
Se dice que 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.
Espolvoreando limaduras de hierro sobre el imán podemos hacer visibles las líneas de fuerza.

Si colocamos los dos imanes separados 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.

130 Disco de Newton casero

Para realizar nuestro experimento necesitamos lápices de colores, un compás, transportador de ángulos, un CD, una hoja de papel blanco, pegamento, unas tijeras y una canica.

Para construir nuestro disco de newton casero tenemos que fabricar una especie de peonza con el CD y la canica.

En primer lugar dibujamos en la hoja de papel un círculo del tamaño del CD y, con ayuda del transportador de ángulos, dividimos el círculo en 7 sectores iguales. Con los lápices de colores dibujamos cada sector de un color diferente. Por ejemplo rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta.
El experimento sale mejor si dividimos el círculo en 14 sectores iguales y dibujamos dos series de 7 colores.

A continuación, recortamos el círculo y hacemos un orificio en el centro del tamaño de la canica.
Por último, fijamos el círculo de papel al CD y pegamos la canica en el centro.

Girando el CD con las manos sobre una superficie horizontal veremos el disco de color blanco.

Explicación
Isaac Newton (1643-1727) descubrió que si se hace pasar la luz del sol por un prisma, la luz se descompone en los siete colores del arco iris. De esta experiencia dedujo que si la luz blanca se descompone en los siete colores del arco iris, mezclando estos colores se podría obtener la luz blanca.

El disco de Newton es un dispositivo inventado por el propio Isaac Newton consistente en un círculo pintado con una serie de diferentes colores. Si se gira el disco con suficiente velocidad los colores se confunden y el disco se verá blanco.

129 Dilatación de los metales

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso con agua, fuego, una pinza de la ropa de madera, una arandela metálica pequeña y un frasco de cristal con tapa metálica.

En primer lugar hacemos un agujero en la tapadera metálica del frasco de cristal. El agujero tiene que tener el tamaño justo para permitir el paso de la arandela metálica.
Luego cogemos la arandela con la pinza de madera y la acercamos al fuego.
Pasados un par de minutos podemos retirar la arandela de la llama. En este momento la temperatura de la arandela es muy alta y es importante manejarla con mucho cuidado.

Si intentamos pasar la arandela por el agujero de la tapadera del frasco de cristal vemos que ahora no es posible.
Por último, si sumergimos la arandela en el vaso con agua si podrá pasar por el agujero.

Explicación:
Los sólidos están formados por partículas que vibran alrededor de posiciones fijas. Al aumentar la temperatura, aumenta la vibración (agitación térmica) y las partículas se separan produciendo un aumento del tamaño del sólido (dilatación).

En el caso de nuestra arandela metálica el aumento es muy pequeño y no se aprecia a simple vista pero con nuestro experimento podemos comprobar que efectivamente la arandela aumentó de tamaño.

128 Espirales de tinta

Para nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, un panel de madera, pegamento, cinta de embalar, una cuerda, pintura, tinta y una hoja de papel.

En primer lugar necesitamos construir una plataforma giratoria:
1 Hacemos un agujero en el tapón de la botella de plástico y otro agujero en el centro del panel de madera para pasar la cuerda.
2 Pegamos el panel de madera sobre el tapón de la botella de manera que los agujeros queden alineados.
3 Pasamos la cuerda por los dos agujeros y hacemos un nudo en el extremo que queda debajo del tapón.
4 Llenamos la botella de plástico de agua y colocamos el tapón
5 Hacemos un agujero en el centro de la hoja de papel y la colocamos sobre el panel, pasando la cuerda por el agujero.
6 Atamos el extremo superior de la cuerda de manera que la plataforma quede suspendida en el aire. Yo usé una escalera metálica para sujetar la cuerda.

Con la plataforma giratoria terminada ya podemos realizar el experimento

Giramos la botella con las manos para retorcer la cuerda y, sin soltar, dejamos caer sobre la hoja unas gotas de pintura o de tinta. Finalmente soltamos la botella

La botella gira al principio despacio, pero después va aumentando su velocidad de giro. Cuando se logra cierta velocidad las gotas de tinta salen disparadas, dejando un rastro sobre el papel que permite estudiar su trayectoria.
Al principio parece que la trayectoria descrita por la gota es una línea recta que pasa por el centro de la plataforma. Pero si repetimos el experimento y estudiamos las trayectorias detenidamente vemos que las gotas, al salir disparadas, describen una trayectoria curva. La trayectoria depende, entre otros valores, de la aceleración de la plataforma.

Podemos obtener una aceleración muy grande si, en lugar de retorcer la cuerda, giramos rápidamente la botella con las manos. En este caso las trayectorias de las gotas forman una especie de remolino sobre la hoja de papel.

Explicación:
Las gotas de tinta se alejan del centro por acción de la fuerza centrífuga. Centrífuga quiere decir que “huye del centro”.
En realidad la fuerza centrífuga no es una verdadera fuerza ya que no corresponde a una interacción. Sus efectos son causados por la inercia.

¿Y por qué se curva la trayectoria formando una especie de remolino?
En primer lugar recordemos que en un movimiento circular la velocidad de giro es mayor al alejarnos del centro de giro.

Al moverse la gota de tinta va a parar a un punto de la plataforma cuya velocidad de giro es superior a la velocidad de la propia gota. Esto supone que la plataforma adelanta a la gota, deslizándose bajo ella. Por este motivo la trayectoria seguida por la gota se curva respecto al radio. Podemos decir que, al desplazarse, la gota se retrasa respecto a la plataforma circular curvando su trayectoria.

127 Volatilidad del alcohol

Para realizar nuestro experimento necesitamos una bolsa de plástico (mejor con cierre hermético), alcohol, una bandeja y agua caliente.

1 Ponemos un poco de alcohol en la bolsa de plástico.
2 Cerramos la bolsa procurando que no quede aire atrapado en el interior.
3 Colocamos la bolsa de plástico en una bandeja y añadimos, con mucho cuidado, agua muy caliente (próxima a la ebullición).

Vemos que la bolsa se infla rápidamente.

Explicación
El alcohol etílico (etanol) es un líquido incoloro, inflamable y muy volátil con una temperatura de ebullición baja (78 ºC).
Al dejar caer agua caliente sobre la bolsa de plástico, el alcohol se transforma en vapor.
Por último, el vapor infla la bolsa rápidamente.

126 ¿Cómo distinguir un huevo cocido de otro crudo sin romper la cáscara?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un huevo duro (cocido) y otro huevo crudo.

En primer lugar colocamos los huevos sobre una superficie horizontal y, cogiéndolos con los dedos, se hacen girar. Se puede observar que el huevo duro gira más deprisa y durante más tiempo.

Explicación:
El huevo duro gira como un todo, mientras que el contenido líquido del huevo crudo dificulta el movimiento del huevo y frena su giro.


Los huevos cocidos y crudos se comportan también de diferente manera al detenerse.

Si un huevo en rotación se toca con un dedo se detiene inmediatamente. Pero si el que está girando es un huevo crudo al retirar el dedo el huevo dará todavía algunas vueltas.

Explicación:
En el caso del huevo crudo, al tocar con un dedo detenemos la cáscara exterior pero el interior líquido del huevo continúa girando. Por el contrario, al tocar el huevo duro con el dedo se detiene todo el huevo.

Y feliz cumpleaños Camino

125 Dibujar con fuego

Para el experimento nº 125 de “fq-experimentos” contamos con la colaboración extraordinaria del artista sevillano D. Juan Delgado.

Espero que os guste.

Materiales: zumo de limón, un pincel, una hoja de papel y una vela.

Para dibujar sobre la hoja de papel usamos zumo de limón diluido en agua.
Terminado el dibujo, esperamos unos minutos a que se seque el zumo de limón.
Al secar completamente el zumo de limón se vuelve invisible.

Por último, calentamos la hoja de papel acercándola a la llama de una vela.
En unos segundos se hace visible nuestro dibujo.

Precaución: Es necesario mover continuamente la hoja de papel para evitar que se queme.

Explicación
Al calentar el zumo de limón se oxida y se vuelve de color marrón.
Esta técnica se puede emplear para ocultar mensajes (tinta invisible)

124 Un airbag casero

Para realizar nuestro experimento necesitamos una bolsa de plástico pequeña, otra bolsa más grande con cierre hermético, bicarbonato, vinagre y un martillo.

1 Llenamos la bolsa pequeña con vinagre

2 Cerramos la bolsa con un nudo

3 Ponemos bicarbonato en la otra bolsa.

4 Metemos la bolsa pequeña dentro de la bolsa grande, procurando que queda rodeada de bicarbonato.

5 Y por último, cerramos la bolsa grande y ya tenemos nuestro airbag casero.

Si golpeamos con un martillo sobre la bolsa pequeña se produce una reacción química con desprendimiento de gases que llena la bolsa grande.

Explicación
Al romper la bolsa pequeña entran en contacto el vinagre y el bicarbonato y se produce una reacción química con desprendimiento de dióxido de carbono. Dependiendo de la cantidad de vinagre y de bicarbonato la bolsa tardará más o menos en llenarse.

Si se desprende mucho gas la presión puede llegar a romper la bolsa.

123 El Ave Fénix

Para realizar nuestro experimento necesitamos una bolsita de te y un mechero.


En primer lugar retiramos el hilo de la bolsita y sacamos el contenido de la misma. Luego estiramos la bolsita con los dedos y le damos forma de tubo.
Por último colocamos la bolsita verticalmente sobre una mesa y pegamos fuego en la parte superior.
La bolsita se quema y queda reducida a cenizas en pocos segundos. Pero entonces se eleva y alcanza una altura considerable.

Explicación
Entre las cenizas de la bolsa quemada queda atrapado aire caliente que asciende gracias a las corrientes de convección.

122 ¿Cómo atravesar un globo con una aguja sin que explote?

Para realizar nuestro experimento necesitamos una aguja metálica (o un palito de madera), un globo y un poco de aceite.

1 Infla el globo
2 Unta la aguja con aceite.
3 Con un ligero movimiento giratorio, inserta la aguja cerca del nudo del globo.
4 Saca la aguja por el extremo opuesto al nudo.

Con cuidado es posible atravesar el globo con la aguja sin que explote.

Explicación
La membrana elástica del globo no tiene una tensión uniforme. Cerca del nudo y en el extremo opuesto la tensión es menor. Por este motivo se puede insertar la aguja sin que explote el globo.

Al retirar la aguja el globo se desinfla lentamente al salir el aire por los dos agujeros.
El aceite ayuda a deslizar la aguja.

121 ¿De qué color es la mancha de aceite?

Para realizar nuestro experimento necesitamos aceite y una hoja de papel blanco.

Colocamos la hoja de papel sobre una mesa y dejamos caer en el centro unas gotas de aceite para formar una mancha pequeña.
Si se expone a la luz se verá una mancha oscura sobre un fondo blanco. Pero si se pone la hoja al trasluz se verá una mancha blanca sobre un fondo oscuro.

Explicación
El papel impregnado de aceite es más transparente.

Si se expone la hoja de papel a la luz, la mancha se ve oscura porque siendo transparente deja pasar la luz y no refleja.
Pero si expone la hoja al trasluz, la mancha se ve blanca, luminosa, porque al ser transparente deja pasar la luz que no deja pasar la hoja de papel.

¿Y qué sucede si se ilumina la mancha por los lados? (Podemos emplear un par de lámparas de la misma potencia para realizar la segunda parte del experimento)

Al iluminar la mancha por los lados la mancha no podrá verse ni más luminosa ni más oscura. En definitiva: costará diferenciar la mancha de la hoja de papel.

120 Encender una vela a distancia

Para realizar nuestro experimento necesitamos una vela y unas cerillas.

Primero encendemos la vela con una cerilla, luego apagamos la vela soplando y, finalmente, acercamos rápidamente otra cerilla encendida. Vemos que la vela se enciende “a distancia”, sin que la llama de la cerilla toque la mecha de la vela.

Explicación
Veamos paso a paso lo qué sucede al encender una vela:
1 Acercamos una llama a la mecha de la vela.
2 El calor de la llama funde la cera de la vela.
3 La cera derretida asciende por la mecha
4 Al llegar a la llama de la cerilla la cera se transforma en gas
5 Estos gases, al mezclarse con el oxígeno del aire, entran en combustión liberando luz y calor.
6 A partir de ahí el propio calor de la llama sigue el proceso y ya no es necesaria la llama de la cerilla.

Si apagamos la vela de un soplido, algo de cera gaseosa queda rodeando la mecha de la vela y es posible que prendan esos gases aproximando una llama. En este caso no es necesario que la llama toque la mecha para encender la vela

119 ¿Por qué el aceite y el agua no se pueden mezclar?

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite, alcohol y un frasco de cristal con tapadera.

Primero añadimos un poco de agua al frasco de cristal y luego aceite sobre el agua. El aceite queda flotando sobre el agua sin mezclarse.
Luego añadimos, con cuidado, un poco de alcohol sobre el aceite. El alcohol permanece flotando sobre el aceite sin mezclarse. Tenemos tres líquidos claramente separados sin mezclarse.
Por último, ponemos la tapadera al frasco de vidrio y agitamos un poco. Al finalizar, vemos que los tres líquidos se convierten en dos.

Explicación
La explicación del experimento está en la naturaleza de las moléculas que forman el agua, el aceite y el alcohol. El agua y el alcohol son líquidos polares y el aceite es un líquido apolar.
Una molécula polar tiene una pequeña carga eléctrica positiva en un extremo de la molécula y una cantidad igual de carga negativa en el otro extremo. En la molécula apolar no existe dicha separación de cargas.
Como regla general “lo semejante disuelve a lo semejante”. Es decir, los líquidos polares se mezclan con otros líquidos polares pero no se mezclan con líquidos apolares. Por este motivo el aceite (líquido apolar) no se mezcla ni con el alcohol ni con el agua (líquidos polares).

En nuestro experimento, la capa de aceite impide el contacto entre el agua y el alcohol. Al agitar el frasco con los tres líquidos, el agua y el alcohol se mezclan, formando una disolución que permanece debajo del aceite.

118 El péndulo dibujante

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de cuerda, una botella de plástico y pintura.

1 Recortamos la base de la botella de plástico y luego practicamos un par de orificios cerca de la propia base para colgar la botella boca abajo.

2 Realizamos un par de agujeros pequeños en el tapón de la botella de plástico.

3 Con la botella y la cuerda construimos nuestro péndulo dibujante. Puedes ver los detalles del péndulo en el experimento dibujar con arena.

4 Llenamos la botella con pintura, colocamos un trozo de papel blanco debajo del péndulo y ya estamos listos para comenzar a dibujar.

5 Apartamos el péndulo de la vertical y soltamos la botella con un pequeño impulso lateral.

Dependiendo de la longitud de la cuerda y de la disposición de los dos nudos obtenemos diferentes curvas (las llamadas figuras de Lissajous)

117 Péndulo electrostático casero

Para realizar nuestro experimento necesitamos una bolita de papel de aluminio, hilo, un globo y un trozo de lana.

1 Atamos un trozo de hilo a la bolita de papel de aluminio y sujetamos el otro extremo del hilo a un soporte
2 Llenamos el globo de aire y lo cargamos de electricidad por frotamiento (por ejemplo frotando el globo con un trozo de lana) Al terminar, si el globo tiene suficiente electricidad, se quedará pegado al cristal de una ventana (por ejemplo)
3 Cuando se acerca el globo cargado de electricidad al péndulo electrostático, este inicialmente es atraído por el globo, pero cuando toca el globo es repelido.

Explicación
Al frotar el globo con el trozo de lana se carga de electricidad (electrización por frotamiento)
Inicialmente, la bola de papel de aluminio está descargada: esto significa que tiene las mismas cargas positivas y negativas distribuidas uniformemente.
Al acercar el globo a la bola atrae a las cargas de signo contrario El objeto neutro (la bola de papel de aluminio) sufre una electrización temporal por inducción.

¿Qué sucede al tocar un objeto neutro con un objeto cargado? (electrización por contacto)
El globo electrizado, por ejemplo positivamente, atrae y neutraliza las cargas negativas de la bola de papel de aluminio: las cargas positivas predominan ahora en los dos. Y, por último, las fuerzas repulsivas generadas por las cargas del mismo signo alejan la bola del globo.

116 Una forma muy curiosa de trasvasar líquidos

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de copas pequeñas, agua, aceite y una carta de una baraja de cartas.

1 Llenamos una copa con agua y la otra con aceite.

2 Colocamos la carta sobre la copa llena de agua y luego, sujetando la carta con cuidado, colocamos la copa boca abajo. Si soltamos la carta permanecerá “pegada” a la copa sin caer.
La presión atmosférica sobre la carta impide que caiga y se derrame el agua.

3 Luego colocamos la copa llena de agua sobre la copa llena de aceite.

4 Si retiramos la carta con mucho cuidado podemos trasvasar el aceite desde la copa inferior a la copa superior sin derramar nada. El aceite, menos denso, se coloca sobre el agua ocupando totalmente la copa superior y el agua ocupa la copa inferior.

5 Si volvemos a colocar con cuidado la carta entre las dos copas podemos retirar la copa superior con el aceite sin que se derrame.

115 Una copa que no rebosa

Llenamos una copa con agua hasta el borde. ¿Cuántas monedas caben en la copa llena de agua sin que rebose?

Si las monedas son pequeñas podemos meter unas 30 monedas sin que rebose el agua de la copa.

Explicación
Primero tomamos un vaso pequeño y lo llenamos de agua hasta el mismo borde. Luego añadimos más agua con mucho cuidado (mejor con un cuentagotas). Podemos ver que el agua forma una prominencia que sobresale del borde del vaso sin caer. Esta prominencia es pequeña pero tiene un volumen apreciable.

La tensión superficial en la superficie del agua actúa como una membrana que impide que se desborde el agua que sobresale de la copa. La tensión superficial tiene su origen en las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua.

En el caso de la copa llena de agua pasa algo parecido. Al añadir las monedas (que tienen un volumen muy pequeño) se forma una prominencia de agua que sobresale del borde de la copa sin caer. Echando las monedas con precaución, y dependiendo del tamaño de la copa y de las monedas, podemos echar unas 30 monedas en la copa sin que rebose.

114 La danza del fuego

Para realizar este experimento necesitamos un colador metálico, un trozo de tela y un par de mecheros.

1 Si encendemos un mechero y colocamos encima un colador metálico vemos que la llama no puede atravesar el colador.
2 Si dejamos salir el gas del mechero y colocamos encima el colador podemos encender el gas que atraviesa el colador con otro mechero. En este caso la llama parece atravesar el metal.
3 Podemos repetir el experimento dejando salir el gas desde debajo de un trozo de tela que esté bien estirado. En este caso la llama parece danzar sobre la tela.

ExplicaciónLa alta conductividad térmica del metal impide a la llama atravesar el colador.
El gas si atraviesa el colador metálico (o la tela) y luego podemos encender el gas con otro mechero. En le caso de la tela es muy importante mover el mechero (y la llama) para evitar que prenda la tela.

113 ¿Qué peso puede soportar un huevo sin romperse?

Para realizar nuestro experimento necesitamos tres huevos frescos de gallina y tres vasos pequeños.

En primer lugar colocamos los huevos en los vasos y luego ponemos peso sobre los tres huevos para ver el peso que pueden soportar sin romperse. Se puede comprobar que un huevo soporta un peso muy grande sin romperse.

ExplicaciónUn huevo puede romperse fácilmente si se golpea bruscamente o si se deja caer desde una cierta altura. Ahora bien, ese mismo huevo colocado verticalmente puede soportar un peso muy grande siempre que no se aplique de golpe. La explicación está en la forma del huevo. Si te fijas bien, un huevo colocado verticalmente tiene una forma parecida a las bóvedas que se emplean en construcción por ser estructuras capaces de soportar mucho peso con un mínimo de material.

Curiosamente el pollito puede romper la cáscara sin grandes dificultades cuando sale del huevo. En este caso la fuerza se realiza desde el interior y la cáscara no puede aprovechar su estructura de bóveda natural.

112 Era una fría noche de invierno . . .

Para realizar nuestro experimento necesitamos una noche fría de invierno, una habitación con calefacción, una vela y una ventana.

Con la ventana abierta unos centímetros acercamos la vela encendida a la parte de abajo y luego a la parte de arriba de la ventana. En el primer caso la llama de la vela se inclina hacia el interior de la habitación y en el segundo caso se inclina hacia el exterior.

ExplicaciónLa inclinación de la llama de la vela nos indica el sentido de la circulación del aire en la habitación: el aire caliente asciende y el aire frío desciende ocupando el sitio dejado por el aire caliente que asciende.

Al abrir la ventana el aire caliente escapa de la habitación por la parte de arriba de la ventana (la llama de la vela se inclina hacia el exterior) y el aire frío del exterior entra en la habitación por la parte inferior de la ventana (la llama se inclina hacia el interior de la habitación)

111 La crisis económica explicada con un puñado de lentejas

Para realizar nuestro experimento necesitamos unas lentejas, agua y una bebida gaseosa.

Primero llenamos un vaso con agua y dejamos caer un puñado de lentejas. Casi todas se hunden. Puede que algunas floten al retener una burbuja de aire pero si agitemos el agua caerán al fondo del vaso.

Luego llenamos el vaso con la bebida gaseosa y dejamos caer un puñado de lentejas. Ahora las lentejas suben y bajan en el líquido.
En este caso las lentejas flotan por las burbujas gaseosas que se pegan a su superficie. Al llegar a la superficie liberan dichas burbujas y las lentejas vuelven a sumergirse, repitiéndose el proceso hasta que la bebida se queda sin gas.

110 Un huevo que bota

Para realizar nuestro experimento necesitamos un huevo de gallina fresco y vinagre.

Se mete el huevo de gallina en un recipiente y se cubre con vinagre. En unos segundos se forman unas burbujas en la superficie del huevo.

Transcurridas unas 24 – 48 horas sacamos el huevo del recipiente y lo lavamos con agua.
Vemos que el huevo pierde la cáscara, aumenta de tamaño y adquiere una consistencia gomosa. Si se presiona con los dedos el huevo se deforma sin romperse y si se deja caer desde una cierta altura botará sin romperse.

Explicación:
El ácido acético del vinagre reacciona con el carbonato cálcico de la cáscara del huevo produciendo dióxido de carbono (las burbujas de gas que se desprenden en la cáscara del huevo) Con la cantidad de vinagre suficiente desaparece toda la cáscara de huevo.

La ósmosis explica el aumento de tamaño pues el agua contenida en el vinagre entra en el interior del huevo por la membrana semipermeable que lo cubre.

109 ¿Cómo mantener el equilibrio después de terminar una botella de vino?

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de cristal, un tapón de corcho, un par de tenedores y una aguja.

En el corcho que cierra la botella clavamos verticalmente una aguja y sobre la cabeza de la aguja colocamos otro corcho que tiene clavados lateralmente un par de tenedores.

El tapón de corcho con los dos tenedores se mantiene en equilibrio sobre la cabeza de la aguja.

Se puede hacer girar el tapón de corcho sobre la cabeza de la aguja y si se inclina la botella se mantendrá el equilibrio.

El conjunto mantiene en equilibrio ya que el centro de gravedad está más bajo que la cabeza de la aguja (el punto de apoyo)