247 Centro de gravedad de una figura plana

Para realizar nuestro experimento necesitamos una figura plana de cartón, una regla, un lápiz, una aguja y una caja.

Se toma la figura y se sitúa encima de la caja. Se va empujando poco a poco, aumentando así paulatinamente la superficie volada, hasta que llega el momento en que se inicie el vuelco de la figura. En esa posición se dibuja una recta sobre la figura a lo largo del borde de la caja sobre la que bascula. Luego se cambia la posición de la figura sobre la caja y se repite el proceso. La nueva recta trazada sobre la figura corta a la anterior en un punto que es el centro de gravedad que se busca.

Si dejamos la figura sobre la punta de una aguja lo normal es que se caiga. Pero si dejamos la figura justamente sobre el centro de gravedad la figura permanecerá en equilibrio sin caer. Incluso puede girar sobre la punta de la aguja sin caer.

246 Caída de presión en una tubería recta

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, una cañita de refresco, pegamento y agua.

En primer lugar hacemos un agujero en una botella de plástico cerca de la base. Luego tapamos el agujero con un dedo y llenamos la botella con agua. Al quitar el dedo el agua sale perpendicularmente a la superficie de la botella con una velocidad que disminuye al bajar el nivel del agua en el interior de la botella.

El principio fundamental de la hidrostática establece que la presión ejercida por el agua en el interior de la botella depende de la profundidad. Al disminuir la altura del agua en el interior de la botella disminuye la presión sobre el agujero y la velocidad de salida del agua.

Para la segunda parte del experimento hacemos dos agujeros a la misma altura de la botella y colocamos dos trozos de cañita de refresco (uno muy corto y otro largo). Con pegamento sellamos la unión de las cañitas con los agujeros para que no salga agua.

Si llenamos la botella vemos que el agua sale por el extremo de las dos cañitas con una velocidad proporcional a la altura del agua en el interior de la botella. Y si comparamos los dos chorros de agua vemos que la velocidad de salida es menor en la cañita larga por la caída de presión en el interior de la cañita. Dicha caída de presión se produce por el rozamiento del líquido con las paredes de la cañita.

245 Péndulo interrumpido

Para realizar nuestro experimento necesitamos un péndulo simple.

Si separamos nuestro péndulo de su posición de equilibrio y lo dejamos oscilar vemos que la amplitud de la semioscilación al otro lado es aproximadamente igual al desplazamiento inicial y que la bola casi recupera la misma altura inicial.

Si introducimos una clavo en el camino que recorre el hilo vemos que el péndulo queda interrumpido y que la amplitud de la semioscilación es mucho menor pero la bolita recupera la altura inicial.

Explicación 
Al separar la bolita de su posición de equilibrio y dejarla en libertad, vemos que se mueve hacia su posición de equilibrio, transformando la energía potencial inicial en energía cinética (pierde altura y gana velocidad). Al llegar a la posición de equilibrio, el punto más bajo, toda su energía potencial se transformó en energía cinética. Luego la bolita se desplaza hacia la derecha de la posición de equilibrio, perdiendo energía cinética y ganando energía potencial (pierde velocidad y gana altura).

Por conservación de la energía mecánica, la energía potencial final a la derecha de la posición de equilibrio es igual a la energía potencial inicial, y la bolita llega casi hasta la misma altura de partida. Colocar un clavo modifica la trayectoria de la bolita pero no afecta a la conservación de la energía del péndulo y la bolita recupera la altura inicial.