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.

355 Botella con dos agujeros

Primera parte

Para realizar nuestro experimento hacemos dos agujeros pequeños a distinta altura en una botella de plástico. Luego llenamos la botella de agua coloreada. Se observa que el agua sale por los dos agujeros, perpendicularmente a la superficie de la botella y con mayor velocidad por el agujero que está más cerca de la base de la botella. La velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el nivel del agua en la botella.

Segunda parte

Ahora llenamos la botella de agua y colocamos el tapón. Podemos ver que entra aire por el agujero superior y sale agua por el agujero inferior. El agua sale con velocidad constante mientras el nivel del agua en el interior de la botella esté por encima del agujero superior. Luego, al sobrepasar el nivel del agua el agujero superior, la velocidad de salida del chorro de agua disminuye al bajar el nivel del agua en la botella.

Explicación

El principio fundamental de la hidrostática establece que la presión ejercida por el agua depende de la profundidad. A mayor profundidad, mayor presión.

En la primera parte del experimento el agua sale con mayor velocidad por el agujero que está más cerca de la base a mayor profundidad. La presión sobre el agujero y la velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el nivel del agua en el interior de la botella.

En la segunda parte del experimento el aire que entra por el agujero superior ejerce presión que compensa la caída de presión del agua al perder altura, Se mantiene constante la presión sobre el agujero inferior y el agua sale con velocidad constante. Luego, cuando el nivel del agua en la botella está por debajo del agujero superior, el aire entra libremente por el agujero superior y la velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el agua en el interior de la botella.

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.

61 Una piedra lenta de reflejos

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, una goma elástica y una piedra.

Preparación del experimento:

Cortamos la base de la botella de plástico.
Practicamos un agujero en el tapón de la botella.
Atamos un trozo de goma elástica al tapón de plástico. Es importante que la goma elástica tenga una longitud inferior a la altura de la botella.
Colocamos el tapón en la botella y atamos un objeto pesado (por ejemplo una piedra) en el otro extremo de la goma elástica.


Si soltamos la botella de plástico vemos que la piedra parece permanecer en reposo y es tragada por la botella de plástico.

Explicación:

Para explicar el comportamiento de la piedra es necesario estudiar las fuerzas que actúan al soltar la botella.

Sobre la piedra actúan dos fuerzas:

El peso (P), dirigida verticalmente hacia abajo.
La fuerza elástica (Fe), dirigida verticalmente hacia arriba.
Inicialmente las dos fuerzas son iguales y se anulan. Por tanto, al soltar la botella la piedra permanece en reposo y en equilibrio.

Sobre la botella actúan dos fuerzas:
El peso (P), dirigido verticalmente hacia abajo.
La fuerza elástica (Fe), dirigida verticalmente hacia abajo.
Al soltar la botella las dos fuerzas se suman y la fuerza resultante produce una aceleración (Segunda ley de Newton) que hace que la botella caiga.

Al caer la botella disminuye la longitud de la goma y, por consiguiente, disminuye la fuerza elástica.
Al disminuir la fuerza elástica, las fuerzas sobre la piedra no se anulan, y aparece una fuerza resultante y una aceleración. La piedra se pone en movimiento, pero la botella, que ya cae con una velocidad considerable, alcanza a la piedra que es tragada por la botella.

52 Apretar una botella de plástico

Llenamos media botella con agua y la colocamos boca abajo en un vaso con agua.

Al colocar la botella invertida una parte del agua sale y otra permanece en el interior de la botella. El nivel del agua en el interior de la botella es tal que la presión interna (ejercida por el agua y el aire atrapados en la botella) es igual a la presión externa (la presión atmosférica)

Si apretamos la botella de plástico por debajo del nivel del agua no se altera el equilibrio de presiones y el nivel interno de agua se mantiene. La botella se deforma por lo que sale agua y aumenta el nivel en el vaso.

Si apretamos por encima del nivel de agua, disminuye el volumen de la botella en la parte superior. Al disminuir el volumen en la parte superior aumenta la presión del aire atrapado en la botella, se rompe el equilibrio y para restablecerlo disminuye el nivel del agua en el interior de la botella.

44 Remolino en una botella

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos botellas de plástico de 1´5 litros.


En primer lugar, perforamos un agujero de 1 cm en los tapones de las dos botellas.


Luego llenamos una de las botellas con agua hasta aproximadamente tres cuartas partes y unimos las dos botellas por los tapones.
Para unir las dos botellas se puede emplear cinta aislante. Es muy importante una buena unión entre las botellas (no sean tacaños con la cinta aislante)


Cuando la botella con agua está sobre la botella vacía se observa que el agua no cae fácilmente a la botella inferior, pero si le damos un movimiento circular a la botella superior se genera un remolino y el agua cae fácilmente.

Al colocar la botella en la parte superior, no cae agua por la poca compresibilidad del aire encerrado en la botella inferior que no deja espacio al agua que cae. Cuando se genera el remolino al mover la botella superior, se pone en comunicación el aire que hay en ambas botellas y el agua de la botella superior cae fácilmente en la botella inferior.

12 Apagar una vela

Material:1. Una vela
2. Una botella

Montaje:
1. Encendemos la vela y la colocamos justo detrás de la botella.
2. Soplamos desde el otro lado de la botella.

La llama se apaga.

Explicación:
La forma aerodinámica de la botella permite que el aire de nuestros pulmones “rodee” la botella y logre apagar la llama.