lunes, 26 de diciembre de 2016

403 Lágrimas de alcohol

Para realizar nuestro experimento necesitamos una copa con una bebida alcohólica. 

Si nos fijamos con atención podemos ver un fenómeno curioso. En la pared interior de la copa, sobre la superficie del líquido, aparece una corona de gotas líquidas que caen poco a poco y luego reaparecen. El fenómeno es característico de las bebidas con un alto grado alcohólico. La graduación alcohólica en una bebida indica la concentración de etanol en tanto por ciento en volumen. Si la etiqueta de una bebida alcohólica indica 20 º significa que contiene el 20% en volumen de etanol.

Explicación
La explicación correcta del fenómeno la proporcionó el científico inglés J Thomson en 1855. El líquido por capilaridad sube por la pared de la copa por encima de la superficie del líquido. El líquido que moja la pared de la copa pierde más alcohol por evaporación y resulta más acuoso. El líquido de la pared tiene ahora mayor tensión superficial, se encoge y tira del líquido hacia arriba. Cuando el peso del líquido en la pared de la copa alcanza un cierto valor se forma una gota que resbala por la pared de la copa y cae. El proceso se repite y nuevas gotas reaparecen en la superficie de la copa.



sábado, 3 de diciembre de 2016

402 ¿Flota o no flota?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente, agua, aceite, alcohol, unas chinchetas o tachuelas y unas bolas de corcho blanco (poliestireno expandido).

En primer lugar llenamos un tercio del recipiente con agua, luego añadimos una capa de aceite y por último otra capa de alcohol. El agua y el alcohol no se mezclan con el aceite (son líquidos inmiscibles) pero el agua y al alcohol si se mezclan (son líquidos miscibles). El alcohol se añade con cuidado procurando que no entre en contacto con el agua. Se puede dejar caer lentamente por las paredes del recipiente.

Ahora clavamos algunas chinchetas en las bolas de corcho y las dejamos caer en el vaso. Dependiendo del número de chinchetas las bolas se hunden en el fondo del recipiente o quedan flotando en alguna de las superficies de separación (agua-aceite, aceite-alcohol, alcohol-aire).


Explicación
El agua es más densa que que el aceite y éste menos denso que el alcohol. Por eso el aceite flota sobre el agua y el alcohol sobre le aceite. El agua y el alcohol son dos sustancias moleculares polares que no se mezclan con el aceite que es una sustancia molecular apolar. Se dice que una molécula es polar si presenta una separación de cargas.


Un chincheta de acero es más densa que los tres líquidos y se hunde en el recipiente. Una bola de corcho es menos densa que los tres líquidos y flota sobre el alcohol. Al clavar chinchetas en las bolas se logra una densidad intermedia y por eso algunas bolas flotan sobre el agua o sobre el aceite.


sábado, 19 de noviembre de 2016

401 Acelerador magnético

Para realizar nuestro experimento necesitamos unas bolas de acero, un carril de bajo rozamiento de aluminio (o algo parecido) y un imán de neodimio.

Sobre el carril de bajo rozamiento se alinean el imán y tres bolas de acero (por ejemplo situadas a la derecha del imán). Luego se lanza otra bola de acero desde el otro lado. Cuando la bola se aproxima al imán se acelera por el campo magnético hasta que choca con el imán y se queda pegada. Inmediatamente sale disparada la bola situada más a la derecha.

La primera bola transfiere  su energía cinética y su momento lineal o cantidad de movimiento (el producto de la masa por la velocidad).

¿Qué sucede si la bola incidente tiene mayor masa?

Ahora la bola con menor masa sale despedida con mayor velocidad.



sábado, 5 de noviembre de 2016

400 Ocultar mensajes

Para realizar nuestro experimento necesitamos un frasco transparente con tapadera y agua.

En primer lugar llenamos el frasco con agua y lo cerramos con la tapadera.

Si colocamos un papel con algunas letras o números a una cierta distancia del frasco, al mirar a través del frasco vemos que la imagen aparece invertida. Si el frasco está en posición horizontal cambia la parte de arriba por la de abajo y si el frasco está en posición vertical cambia la izquierda por la derecha.

Con algo de práctica podemos usar el frasco con agua para ocultar mensajes (ver vídeo).

Explicación

La luz que pasa por el frasco con agua se refracta y se desvía. La refracción de la luz es el cambia que experimenta la velocidad y la dirección de propagación de la luz al pasar de un medio a otro medio con distinto índice de refracción. Colocado a una cierta distancia del objeto, el frasco lleno de agua se comporta como una lente convergente que proporciona una imagen invertida.


sábado, 29 de octubre de 2016

399 Choque de bolas

Para realizar nuestro experimento necesitamos bolas de acero y bolas de corcho del mismo tamaño.

Primera parte

En primer lugar colocamos unas ocho bolas de acero en fila sobre un canal de bajo rozamiento de modo que estén en contacto. Si otra bola golpea la fila vemos que la última bola de la fila se separa de las demás. Y si lanzamos dos bolas vemos que ahora se separan las dos últimas bolas de la fila.
Las bolas en reposo transmiten el movimiento.

Segunda parte

Ahora sustituimos una de las bolas de acero por una bola de corcho del mismo tamaño. Ahora la fila de bolas ya no puede transmitir todo el movimiento.

Explicación
En un choque de bolas se conserva el momento lineal. El momento lineal de una partícula de masa m que se mueve con una velocidad v se define como el producto de la masa por la velocidad. Sin embargo la energía cinética no se conserva ya que parte se transforma en energía térmica y en energía potencial elástica cuando los cuerpos se deforman.

En el caso de bolas idénticas, la primera bola que choca con la fila transfiere su momento lineal a la segunda bola, la segunda transfiere su momento lineal a la tercera y así sucesivamente. La última bola es la que se separa de la fila con la misma velocidad que la bola incidente.

En el caso de choques con bolas de diferente masa la conservación del momento lineal no garantiza que las bolas transfieran la misma velocidad. En el vídeo podemos ver algunos ejemplos.







domingo, 16 de octubre de 2016

398 Pelota de Ping pong caprichosa

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, sal, un vaso y una pelota de ping pong.

En primer lugar hacemos un pequeño agujero en la pelota de ping pong. Luego llenamos la pelota con agua procurando que quede algo de aire atrapado en el interior de la pelota. Si ahora dejamos caer la pelota en un vaso con agua vemos que la pelota flota. 

Luego repetimos el experimento llenando la pelota con una mezcla saturada de agua con sal. Si ahora dejamos caer la pelota en el vaso con agua vemos que la pelota no flota y termina en el fondo del vaso. Pero si esperamos unos minutos la pelota regresa a la superficie.

Explicación

Una pelota de ping pong llena de agua salada, más densa que el agua del grifo, se hunde en un vaso con agua. Poco a poco el agua salada sale por el agujero de la pelota de ping pong y se mezcla con el agua del vaso. Pasados unos minutos desaparece la diferencia de densidad entre el agua de la pelota y el agua del vaso y la pelota regresa a la superficie.

Para que el experimento salga bien es mejor que el agujero quede en el hemisferio inferior de la pelota para que el agua salada salga fácilmente. 




sábado, 8 de octubre de 2016

397 Escurridizo

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso pequeño, una superficie pulida y agua.

En primer lugar colocamos el vaso boca abajo sobre una rampa plana con una pequeña inclinación. Vemos que el vaso no se mueve. Si mojamos el vaso con agua fría vemos que tampoco se mueve. Pero si ahora mojamos el vaso con agua caliente vemos que desliza por la rampa.

Explicación

El aire atrapado en el vaso se calienta, se expande y levanta ligeramente el vaso. Al reducir el contacto y la fricción el vaso desliza sobre la superficie.


sábado, 24 de septiembre de 2016

396 Disminuir la corrosión

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de clavos de hierro, dos vasos, agua y papel de aluminio.

Uno de los clavos de hierro se introduce en un vaso con agua preferentemente caliente. Al otro clavo se le enrolla una tira de papel de aluminio antes de meterlo en otro vaso con agua.

Después de unas horas se aprecia a simple vista que el primer clavo se oxida y aparece recubierto de orín. Pero en el segundo clavo la oxidación es mucho menor. Si se saca el segundo clavo del agua y se retira la tira de aluminio vemos que en la parte del clavo en contacto con el aluminio la oxidación es mucho menor.

La corrosión es el deterior de los metales producido por reacciones con el medio ambiente. La mayoría de los metales se oxidan con relativa facilidad en contacto con el oxígeno atmosférico y con la humedad formando óxidos metálicos.

Algunos métodos para minimizar la corrosión del hierro:

- Recubrir la superficie del metal con alguna capa protectora.
- Recubrir el metal con una capa de otro metal (se suelen usar cinc, estaño o cromo).
- Conectar el hierro a otro metal que se oxide con mayor facilidad (protección catódica). El metal más fácilmente oxidable se denomina ánodo de sacrificio.



domingo, 18 de septiembre de 2016

395 Resistencia al viento

Para realizar nuestro experimento colocamos un círculo de papel de unos tres centímetros de diámetro sobre tres alfileres clavados en una base. El trozo de papel no se caerá por muy fuerte que se sople. Se puede usar un secador de pelo para que el experimento resulte más vistoso.


La corriente de aire que cae sobre la cara superior del trozo de papel aumenta la presión sobre los tres alfileres que sostienen el papel impidiendo que caiga. Si se baja el secador de pelo y se dirige el chorro de aire horizontalmente el trozo de papel sale volando al primer intento.



sábado, 10 de septiembre de 2016

394 Aeromotor casero

Para realizar nuestro experimentos necesitamos una hoja de papel, lápiz, regla, compás, tijeras y un soporte vertical.

En primer lugar dibujamos en la hoja de papel dos círculos concéntrícos, de tres y seis centímetros de diámetro, procurando no perforar el papel con la aguja del compás. Luego dividimos los círculos en ocho partes iguales y trazamos unas rectas paralelas a los diámetros de manera que las rectas corten los dos círculos (ver los detalles en el vídeo). Finalmente cortamos ocho porciones de papel y doblamos hacia abajo para dar forma a las palas o álabes de nuestra hélice de papel.

Se puede sostener la hélice en equilibrio sobre la punta de un clavo o aguja. Para evitar que se caiga podemos usar un lápiz para hundir ligeramente el centro de la hélice, procurando no perforar el papel.

El aparato, un anemoscopio casero, es capaz de detectar corrientes de aire muy ligeras. 

Si la hélice se coloca a una cierta altura sobre la llama de una vela la corriente de aire caliente ascendente (corriente de convección) pondrá en marcha nuestro aeromotor que girará con una cierta velocidad.


lunes, 15 de agosto de 2016

393 El extraño efecto Kaye

El sorprendente efecto es una propiedad de líquidos viscosos que fue descrito por primera vez en 1963 por el científico británico Arthur Kaye.

Para realizar nuestro experimento dejamos caer champú sobre una superficie plana desde una altura de unos 15 cm. Al principio parece que no sucede nada extraño pero de forma inesperada otro chorro de champú sale disparado desde la superficie y tiende a unirse al chorro descendente. El efecto dura poco tiempo pero se puede apreciar a simple vista.


Al caer el chorro de champú se acumula en la superficie formando una montañita. Y al derrumbarse dicha montañita sale disparado el chorro ascendente.


domingo, 7 de agosto de 2016

392 Jugando con la presión atmosférica

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico con tapón, agua y un globo.

En primer lugar tienes que hacer un pequeño agujero en el lateral de la botella cerca de la base. Luego llena la botella con agua y coloca el tapón.

Primera parte
Si quitamos el tapón de la botella el agua escapa por el agujero con una velocidad que depende de la altura del agua en el interior de la botella. Y si volvemos a colocar el tapón el agua deja de salir.

Segunda parte
Llena la botella con agua y coloca el tapón. Luego quita el tapón y coloca una globo en la boca de la botella. En este caso el agua sigue saliendo por el agujero durante unos segundos.

Explicación
Si dejamos la botella con el tapón puesto la presión atmosférica externa impide que salga el agua. Pero si quitamos el tapón la presión atmosférica que actúa sobre el agujero se compensa con la presión atmosférica sobre el líquido contenido en la botella y el agua sale impulsada por la presión hidrostática (la presión ejercida por la columna de agua sobre el agujero).

¿Qué sucede al sustituir el tapón de plástico por el globo? 
Al salir el agua por el agujero aumenta el volumen disponible para el aire atrapado en la botella y disminuye la presión. Para compensar, el globo se queda sin aire y se mete en la botella para disminuir el volumen disponible para el aire y mantener la presión interna. Finalmente la presión atmosférica externa impide la salida del agua por el agujero.

Si ahora tiramos del globo hacia arriba aumenta el volumen disponible para el aire atrapado en la botella, disminuye la presión, y para compensar entre aire por el agujero.

  

miércoles, 3 de agosto de 2016

391 Disolver un terrón de azúcar en agua.

¿Qué cantidad de agua se necesita para disolver completamente un terrón de azúcar?

La solubilidad es la máxima cantidad de una sustancia (soluto) que puede disolverse en un determinado medio (disolvente) a una temperatura determinada. Si en una disolución ya no se puede disolver más soluto se dice que está saturada.

El cloruro de sodio (la sal de mesa) y la sacarosa (el azúcar común) son dos sustancias solubles en agua pero el azúcar tiene una solubilidad mucho mayor. A 20 ºC la solubilidad en agua del azúcar es de 203´9 gramos en 100 ml de agua y la solubilidad del cloruro de sodio es de 35´9 gramos en 100 ml de agua. Por lo tanto, para disolver en agua un terrón de azúcar de 5 gramos necesitamos unos 2´5 ml de agua.

viernes, 15 de julio de 2016

390 Caída libre

Para realizar nuestro experimento necesitamos una moneda y un disco de papel de diámetro algo inferior al de la moneda.

Si soltamos desde la misma altura la moneda y el disco de papel la moneda que cae con mayor velocidad llegará en primer lugar al suelo. En la caída libre de un cuerpo actúan dos fuerzas: el peso (vertical y hacia abajo) y la fuerza de rozamiento aerodinámico (vertical y opuesta a la velocidad del cuerpo). La resistencia del aire es mayor en el disco de papel y se retrasa en la caída.

Es evidente que si colocamos el disco de papel debajo de la moneda y los soltamos llegarán al suelo al mismo tiempo. La moneda de metal arrastra al disco de papel en la caída.

Pero si ahora colocamos la moneda debajo del disco de papel y los soltamos también  llegarán al suelo al mismo tiempo. En la caída la moneda produce una corriente de aire descendente que arrastra al disco de papel y lo mantiene pegado a la moneda.


martes, 5 de julio de 2016

389 El diablillo de Descartes

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, un tubito pequeño de cristal (por ejemplo un frasco de muestra de perfume) y una probeta o un vaso de tubo.

En primer lugar llenamos de agua la probeta y luego echamos algo de agua en el tubito de cristal. Colocamos el tubito boca a bajo en la probeta procurando que quede flotando casi enteramente hundido. Si luego aplicamos la palma de la mano a la boca de la probeta y ejercemos presión el tubito se hundirá y al retirar la mano el tubito regresará a la superficie.


Explicación
Al colocar la palma de la mano sobre la boca de la probeta incrementamos la presión que, por el Principio de Pascal, se transmite por el agua a todos los puntos del fluido. El agua es incompresible pero el aire atrapado en el tubito si se puede comprimir. Por lo tanto, con el incremento de presión disminuye el volumen del aire atrapado en el tubito, entra más agua y aumenta el peso. Finalmente el tubito se hunde.


Si retiramos la palma de la mano disminuye la presión y el aire atrapado en el interior del tubito recupera su volumen original desalojando algo de agua del tubito. Ahora disminuye el peso y el tubito regresa a la superficie.


sábado, 25 de junio de 2016

388 Péndulo y colisiones.

Con un trozo de hilo, una bola de corcho o de plástico y un cáncamo podemos construir un péndulo. 
Necesitamos dos péndulos de igual longitud para estudiar las colisiones.

El primer péndulo (el proyectil) se eleva una cierta altura, se suelta y golpea al segundo péndulo (el blanco) que se encuentra en reposo en el punto más bajo. Si utilizamos bolas de corcho o de ping pong podemos suponer que se trata de una colisión elástica y que se conserva la energía cinética y la cantidad de movimiento (el producto de la masa por la velocidad).

Se pueden estudiar varios casos dependiendo de las masas de los dos péndulos:

1) Si las masas son iguales el primer péndulo queda en reposo y el segundo asciende alcanzando la misma altura que tenía inicialmente el proyectil.

2) Si la masa del proyectil es mayor que la del blanco las dos masas ascienden del mismo lado.

3) Si la masa del proyectil es menor que la del blanco el proyectil retrocede después de la colisión y el blanco asciende.

Al ser una colisión el resultado de fuerzas internas siempre se conserva la cantidad de movimiento pero la energía cinética suele disiparse parcialmente. En una colisión elástica se conserva la energía cinética y en una colisión inelástica se disipa parte de la energía.

Sustituyendo uno de los péndulos por una bolsa de arena tenemos un ejemplo de colisión inelástica. Después de la colisión el proyectil queda en reposo y la bolsa de arena apenas se mueve. Al colisionar el péndulo con la bolsa los granos de arena se mueven, chocan unos contra otros y disipan la energía por fricción. La energía cinética se transforma en calor por fricción.





domingo, 5 de junio de 2016

387 Un sifón de papel

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de vasos, agua con colorante y papel de cocina absorbente.



En primer lugar preparamos un tubo de papel enrollando un trozo de papel absorbente de cocina. Si metemos un extremo del tubo de papel en un vaso con agua vemos que el líquido sube por el papel por capilaridad. Podemos usar el tubo para trasvasar líquidos de un vaso a otro. Cuando el tubo de papel está totalmente mojado actúa como un sifón y el agua pasa poco a poco de un vaso a otro.

En nuestro experimento, igual que sucede con los vasos comunicantes, el proceso finaliza cuando el líquido alcanza la misma altura en los dos vasos sin importar la forma y el tamaño de los recipientes.



sábado, 28 de mayo de 2016

386 Separar agua y vino

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, vino y un trozo de corcho.


El agua y el vino son dos líquidos miscibles que se mezclan y forman una disolución

Podemos recurrir a un truco para mantener separados los dos líquidos en el mismo vaso. Sobre el agua se deja flotando un trozo de corcho ancho y delgado. Luego se deja caer el vino con cuidado directamente sobre el trozo de corcho. Así se puede lograr mantener separados el agua y el vino en el mismo vaso.   

El vino, el líquido menos denso, flota sobre el agua.



sábado, 14 de mayo de 2016

385 Catarata de leche

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, leche, azúcar y un tapón de plástico con un agujero en el centro.

El agua y la leche son dos líquidos miscibles que se mezclan completamente si se ponen en contacto en el mismo vaso. Se puede comprobar fácilmente dejando caer un poco de leche en un vaso con agua. Pero podemos recurrir a un artificio para mantener separadas el agua y la leche.


Sobre el agua que llena un vaso dejamos flotando un tapón de plástico con un agujero y luego la leche se deja caer poco a poco sobre el tapón. La leche, más densa que el agua, sale por el agujero y se precipita al fondo del vaso sin mezclarse con el agua. El efecto es mayor si se aumenta la densidad de la leche añadiendo una buena cantidad de azúcar. La leche cae al fondo del vaso pero poco a poco se mezcla con el agua.


sábado, 7 de mayo de 2016

384 Equilibrio sobre el agua

No es posible dejar sobre el agua y en equilibrio un tapón de corcho en posición vertical. Si se suelta el tapón se cae seguro y termina flotando en el agua en posición horizontal.

Se puede lograr el equilibrio en posición vertical con tres tapones de corcho si previamente se mojan. La tensión superficial del agua es el pegamento que mantiene a los tapones de corcho unidos en posición vertical.

La tensión superficial tiene su origen en las fuerzas intermoleculares y produce que la superficie del agua se comporte como si fuera una delgada membrana elástica que se puede estirar sin romperse.


No se puede mantener el equilibrio de los tres tapones si se sustituye el agua por una mezcla jabonosa que tiene menor tensión superficial.  


  

sábado, 23 de abril de 2016

383 Comprobación del Teorema de Pitágoras

Teorema de Pitágoras: en todo triángulo rectángulo el cuadrado de la hipotenusa (el lado de mayor longitud) es igual a la suma de los cuadrados de los catetos (los otros dos lados del triángulo).

El Teorema de Pitágoras se puede expresar de otra forma: el área del cuadrado construido sobre la hipotenusa de un triángulo rectángulo es igual a la suma de las áreas de los cuadrados construidos sobre los catetos.

Con unas fichas de dominó y un triángulo rectángulo se puede hacer un comprobación muy curiosa del Teorema de Pitágoras.

En primer lugar se dibuja un triángulo rectángulo y los correspondientes cuadrados construidos sobre los tres lados del triángulo. Los lados del triángulo rectángulo tienen 3, 4 y 5 unidades. Se tomará como unidad la mitad de una ficha de dominó. Luego se colocan las fichas de dominó sobre los cuadrados.

El cuadrado construido sobre el cateto de 3 unidades contiene 9 cuadrados.
El cuadrado construido sobre el cateto de 4 unidades contiene 16 cuadrados.

Y el cuadrado construido sobre la hipotenusa tiene 25 cuadrados que es igual a la suma de 9 +16.





sábado, 16 de abril de 2016

382 Danza electrostática

Para realizar nuestro experimento necesitamos papel, una bandeja de plástico y un paño de lana o de seda.

La bandeja de plástico se deja sobre un par de libros a unos 3 cm de altura sobre la mesa. En el espacio que queda entre la bandeja y la mesa se colocan unos trozos pequeños de papel.

Si se frota la bandeja de plástico con un paño de lana o de seda vemos que los trozos de papel se levantan, se pegan a la bandeja, se mueven y caen, etc.

Explicación
Por frotamiento con un paño la bandeja de plástico se carga de electricidad. Los trozos de papel colocados debajo de la bandeja son muy ligeros y la atracción eléctrica es suficiente para mover los papeles.



domingo, 10 de abril de 2016

381 Ondas con un cepillo de dientes eléctrico

Para realizar nuestro experimento necesitamos un cepillo de dientes eléctrico, una botella de plástico y un trozo de hilo.

Atamos un extremo del hilo en el cabezal del cepillo de dientes y el otro extremo en una botella de plástico. Luego alejamos la botella y el cepillo para lograr que el hilo quede tenso.

Al encender el cepillo de dientes el cabezal vibra y genera una onda que viaja por el hilo, se refleja en el otro extremo y regresa por el hilo. Se produce una superposición de dos ondas que viajan en sentido contrario y la interferencia resultante genera una onda estacionaria. En una onda estacionaria cada punto del hilo vibra con su propia amplitud. Algunos puntos, los llamados nodos, permanecen en reposo sin vibrar y otros puntos, los llamados vientres, vibran con la amplitud máxima.

Si acercamos o alejamos el cepillo de dientes variamos la tensión del hilo y podemos obtener los distintos modos de vibración del hilo. En el primer modo de vibración el hilo no presenta nodos entre los extremos. En el segundo modo de vibración el hilo presenta un nodo entre los extremos, en el tercer modo de vibración presenta dos nodos, etc.

En algunos puntos del hilo la amplitud de vibración es claramente mayor – los vientres- y en otros puntos del hilo la amplitud de la vibración es mínima – son los nodos.




domingo, 3 de abril de 2016

380 Serpiente magnética

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de clips y un trozo de imán.

Doblando un simple clip podemos hacer un pequeño trompo. Luego podemos imantar el trompo colocando un trozo de imán en el eje.






Si se aproxima un trozo de alambre ondulado a nuestro trompo imantado en movimiento vemos que el alambre desliza pegado al trompo dando lugar a un movimiento de reptación similar al de las serpientes.

El trompo imantado en movimiento tiende a arrastar al alambre ondulado pero el rozamiento con el suelo lo impide y termina deslizando con ese extraño movimiento.




Fuente del experimento: ciencia recreativa del Dr. José Estalella

sábado, 26 de marzo de 2016

379 Disco de Maxwell

Objetivo: conservación de la energía mecánica mediante el disco de Maxwell

El disco de Maxwell consiste en una rueda con un eje que pasa por el centro y que se puede colgar mediante un hilo. El movimiento del disco de Maxwell es similar al del yo-yo.

Podemos construir un disco de Maxwell casero con un trozo de hilo, un palito, un tapón de plástico o la tapadera de un frasco.

Se sujeta el hilo del disco en un eje y luego se enrollan los hilos en el eje. Si se suelta el disco vemos como cae girando sobre su eje. Cuando el disco alcanza el final del hilo se produce un rebote y el disco asciende girando sobre el eje.













Explicación
Al caer el disco se pierde energía potencial gravitatoria al perder altura que se transforma en energía cinética de traslación (debido al movimiento del centro de masas) y energía cinética de rotación alrededor del eje que pasa por el centro de masas.

Al llegar el disco al final del hilo la energía cinética de traslación se transforma en energía potencial elástica al deformarse el hilo una longitud inapreciable. Luego esa energía elástica se transforma en energía de traslación hacia arriba al recuperar el hilo la longitud normal y el disco comienza a ascender.

En la subida la energía cinética de traslación y de rotación del disco de Maxwell se trasforma en energía potencial gravitatoria. La perdida de energía mecánica por rozamiento impide que el disco recupere la altura inicial. El movimiento del disco continúa hasta que se pierde toda la energía por la fricción.



domingo, 13 de marzo de 2016

378 Peonza celta casera o rattleback

Para realizar nuestro experimento necesitamos una cucharilla metálica, una cuchara de plástico y un par de clips.

Una peonza celta es un utensilio que gira de una manera peculiar. Con un impulso inicial la peonza gira respecto al eje vertical que pasa por el centro de la figura pero después de unas vueltas se detiene y cambia el sentido de giro. 

Algunas peonzas tienen una dirección de giro preferente. En un sentido la peonza gira y se detiene después de unas vueltas. Pero en sentido contrario la peonza se detiene después de unas vueltas y luego gira en sentido contrario.

En el vídeo podemos ver dos ejemplos de peonza celta con materiales caseros. En los dos casos la base de la peonza celta tiene una forma elipsoidal y la masa no se distribuye uniformemente.




Explicación
Con un impulso inicial la peonza gira respecto a un eje vertical que pasa por el centro de la figura.
Después de unas vueltas la figura comienza a cabecear (oscilar hacia arriba y hacia abajo) y se produce una transferencia de energía entre el giro y el cabeceo. Al aumentar el cabeceo disminuye la velocidad de giro y la peonza termina parándose. Después se invierte el sentido del giro y el cabeceo disminuye.


Si te interesa el tema puedes profundizar en el siguiente enlace de  Francisco R.Villatoro en Naukas.


sábado, 5 de marzo de 2016

377 El aire ocupa espacio

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, un embudo, un vaso con agua, un tubito de goma y pegamento (o plastilina).

Primera parte
En primer lugar colocamos el embudo en la boca de la botella y sellamos la unión del embudo y la botella con pegamento o plastilina. Es importante que la unión quede bien sellada para impedir que salga el aire de la botella.

Si dejamos caer agua por el embudo vemos que el agua se acumula en el embudo y no cae.

Segunda parte
Ahora colocamos un tubito de goma en la botella de manera que uno de los extremos salga por el embudo. Si ahra dejamos caer agua por el embudo vemos que ya no se acumula en el embudo.

Explicación
En la primera parte del experimento el aire atrapado en el interior de la botella impide que caiga el agua. La poco compresibilidad del aire encerrado en la botella no deja espacio para el agua que cae. La botella no está vacía, está llena de aire que es materia, tiene masa, ejerce presión y ocupa un lugar,

En la segunda parte del experimento el tubito de goma permite que salga el aire atrapado en la botella. El espacio liberado por el aire que sale es ocupado por el agua que cae por el embudo.



domingo, 21 de febrero de 2016

376 Un mar de lentejas

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con lentejas, una bola de acero y una pelota de ping-pong.

Llenamos un recipiente con lentejas dejando una pelota de ping-pong atrapada entre las lentejas. Luego colocamos una bola de acero sobre la las lentejas.

Si agitamos el recipiente vemos que la bola de acero se hunde y que la pelota de ping-pong sale a la superficie.

Explicación
Al sacudir el recipiente la bola de ping-pong genera un hueco debajo de ella que es ocupado por las lentejas de menor tamaño. Dichas lentejas impiden que la pelota de ping-pong recupere su lugar original y se genera un movimiento ascendente.

Este fenómeno, característico de la materia granular, se denomina efecto de las nueces de Brasil y consiste en la tendencia de las partículas de mayor tamaño de una mezcla a ascender a la superficie cuando la mezcla es sometida a vibraciones verticales.

La bola de acero es más densa que las lentejas y se hunde al agitar la mezcla. 



sábado, 13 de febrero de 2016

375 Puente autoportante de Leonardo

Podemos construir un puente autoportante con palitos de helado o bajalenguas de madera
En el vídeo podemos ver el proceso paso a paso.



Con paciencia y algo de práctica se puede construir un puente de una longitud considerable.


Leonardo da Vinci (1452-1519) fue un genio del Renacimiento que se interesó, entre otros muchos temas, por la ingeniería civil. Leonardo desarrolló un proceso similar para construir un puente autoportante de forma sencilla y rápida sin necesidad de clavos ni ataduras.


sábado, 6 de febrero de 2016

374 Fahrenheit 451

Para realizar nuestro experimento necesitamos un colador metálico, tiras de papel y una vela.

En primer lugar llenamos el colador de tiras de papel de períodico. Luego encendemos una vela y ponemos el colador sobre la llama. Vemos que el papel no arde.

Explicación
Para que el papel se queme tiene que alcanzar una temperatura de unos 233 ºC (451 grados Fahrenheit). La alta conductividad térmica del acero del colador impide que el papel logre la temperatura necesaria para arder.


"Fahrenheit 451" es el título de una novela publicada en 1953 por el escritor norteamericano Ray Bradbury.  


domingo, 24 de enero de 2016

373 Otro método para medir el número π

En primer lugar dibujamos en un folio un cuadrado de 8 cm de lado que tiene inscrito un círculo de 4 cm de radio. Podemos utilizar un trozo de cartulina para resaltar el círculo. Luego rellenamos el círculo con bolitas muy pequeñas. Yo necesité 636 bolitas para rellenar todo el círculo. Después continuamos añadiendo bolitas y rellenamos todo el cuadrado. Yo necesité otras 186 bolitas para completar todo el cuadrado (822 bolitas en total).

El número de bolitas necesarias para rellenar una de las figuras es proporcional al área de dicha figura. Por lo tanto. el cociente "bolitas dentro del círculo" entre "bolitas dentro del cuadrado" es una medida aproximada del cociente "área del círculo inscrito" entre "área del cuadrado" que es igual a  pi/4.

Si multiplicamos por 4 el número de bolitas dentro del círculo (636) y luego dividimos por el número de bolitas dentro del cuadrado (822) se obtiene un valor aproximado de π. Con 822 bolitas se obtiene un valor para pi de 3´09. Evidentemente se necesita un número de bolitas muy elevado para obtener una buena aproximación del número π .


domingo, 10 de enero de 2016

372 Escalera hacia el cielo

Para realizar nuestro experimento necesitamos unos bajalenguas de madera (unos palitos planos de unos 15 cm de largo).

El objetivo del experimento es apilar los palitos formando una escalera de manera que algunos caigan fuera de la base de sustentación. La pila de palitos se mantendrá en equilibrio sin volcar siempre que la perpendicular que pasa por el centro de gravedad del conjunto caiga dentro de la base del primer palito (la base de sustentación del conjunto)

Veamos el procedimiento para apilar 11 palitos:
En primer lugar se marcan los palitos con las marcas 1/2, 1/4, 1/6, . . . , 1/22 de la longitud del palito. Luego se apilan los palitos unos sobre otros empezando por el que tiene la marca 1/22, luego se pone el palito que tiene la marca 1/20, etc. Cada palito sobresale una distancia igual a la marca del palito anterior. De esta manera se puede construir una pequeña escalera que se mantiene en equilibrio sin desmoronarse.



La serie 1 + 1/2 + 1/4 + 1/6 + ... es una serie armónica divergente. En teoría, con un procedimiento similar, podemos apilar el número de palitos que queramos y formar una escalera hacia el cielo.


viernes, 1 de enero de 2016

371 Centrifugadora manual

Con un trozo de cartón, cañitas de refresco, un palito de madera, una hoja de acetato transparente, pegamento y tijeras construimos nuestra centrifugadora manual (ver vídeo). Luego metemos unas bolitas pequeñas y agitamos para que la superficie quede horizontal.

Si hacemos girar la centrifugadora dando vueltas con los dedos al palito vemos que las bolitas se acumulan cerca de las paredes de la caja.

Explicación
Si la centrifugadora está en reposo, cada bolita experimenta dos fuerzas verticales que se compensan: el peso y la fuerza normal. Pero al girar la centrifugadora aparecen otras dos fuerzas horizontales opuestas: la fuerza centrífuga (hacia afuera) y la fuerza de rozamiento estático. La fuerza centrífuga aumenta con la velocidad de las bolitas y la fuerza de rozamiento estático puede crecer hasta un valor máximo.

Centrífuga quiere decir que "huye del centro". En realidad la fuerza centrífuga no es una verdadera fuerza ya que no corresponde a una inteacción. Sus efectos son causados por la inercia.

Al girar la centrifugadora las bolitas describen un círculo alrededor del eje de rotación pero no todas tienen la misma velocidad. Las bolitas que están cerca del eje recorren un círculo pequeño y tienen poca velocidad. Las bolitas que están más alejadas del eje de rotación recorren en el mismo tiempo una distancia mayor y tienen, por tanto, mayor velocidad..


Para una cierta velocidad de giro las bolitas alejadas del centro salen impulsadas hacia las paredes del recipiente al superar la fuerza centrífuga a la fuerza de rozamiento.