407 Un trípode muy resistente.

Para realizar nuestro experimento necesitamos tres palitos de madera y tres vasos de plástico.

Se puede lograr un equilibrio muy estable entrelazando los tres palitos de la manera que aparece en el vídeo. Los palitos se sostienen recíprocamente de manera que sólo están apoyados en la mesa por un extremo. El trípode resultante es estable y puede soportar objetos pesados.  

Si ahora apoyamos el trípode sobre tres vasos de plástico podemos comprobar que la estructura puede soportar objetos pesados (por ejemplo una pila de libros).

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.

328 Otro monigote equilibrista

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de cartón no muy grueso, un rotulador, tijeras, tres arandelas metálicas y cinta adhesiva.

Podemos recortar nuestro monigote equilibrista de un trozo de cartón no muy grueso (ver imagen). Luego pegamos en las manos y en la cabeza unas arandelas metálicas. Si no tenemos arandelas podemos usar otra cosa (por ejemplo unas tuercas). Y finalmente se doblan un poco los brazos del monigote.

Si se apoya la cabeza de nuestro monigote sobre la punta de un lápiz vemos que se mantiene en equilibrio estable. Con un pequeño impulso el monigote puede girar sin caerse.

Explicación

La clave de nuestro monigote equilibrista es lograr que el centro de masas esté por debajo del punto de apoyo. Colocando las arandelas metálicas en las manos del monigote se logra que el centro de masas quede por debajo del punto de apoyo situado en la cabeza del monigote.

Al inclinar ligeramente la figura sube el centro de masas y el monigote recupera la situación inicial de equilibrio estable.

327 La cinta de Moebius

Para realizar nuestro experimento necesitamos un folio, una regla, un rotulador , unas tijeras y pegamento o cinta adhesiva.

En primer lugar recortamos unas tiras de papel de unos 2´5 cm de ancho.

Si se pegan los extremos de un tira de papel tenemos una cinta normal y corriente con sus dos caras y sus dos bordes. Pero si antes de pegar los extremos de la cinta de papel se da media vuelta a uno de los extremos se obtienen una cinta de Moebius.

Veamos las propiedades sorprendentes de la cinta de Moebius:

Si se pinta con un rotulador sobre la cinta de Moebius empezando por la aparente cara exterior vemos que al final queda pintada toda la cinta y no tiene realmente sentido hablar de la cara exterior y de la cara interior. La cinta de Moebius es una superficie con una sola cara.

Si se hacen unos pequeños cortes en la cinta de Moebius empezando por el borde superior vemos que al final todo el borde queda lleno de cortes de tijera y no tiene sentido hablar de borde superior y borde inferior. La cinta de Moebius es una superficie con un único borde.

Si se corta una cinta normal y corriente a lo largo se obtienen dos cintas. Pero si se corta una cinta de Moebius a lo largo se obtienen dos resultados diferentes dependiendo de dónde se efectué el corte.

Si se corta la banda de Moebius justo por la mitad se obtiene una cinta más larga pero con dos vueltas. Pero si no se corta justo por la mitad se obtienen dos cintas entrelazadas diferentes.

323 Diferencia entre cambios físicos y cambios químicos

En los cambios físicos se altera el aspecto de las sustancias pero no su naturaleza, las sustancias siguen siendo las mismas.

En los cambios químicos unas sustancias se transforman en sustancias nuevas con propiedades diferentes.

Ejemplos de cambios físicos

Al disolver azúcar en agua se produce un cambio físico. La mezcla resultante contiene agua y azúcar pero no contiene sustancias nuevas.

Otro ejemplo de cambio físico son los cambios de estado. Por ejemplo la fusión de un cubito de hielo (agua en estado sólido) produce agua líquida. Cambia el aspecto pero la sustancia es la misma.

Ejemplos de cambios químicos

En ocasiones se puede reconocer un cambio químico por la aparición de un desprendimiento gaseosos. Es el caso de la reacción química del vinagre con bicarbonato que produce dióxido de carbono gaseoso. Si se añade el bicarbonato disuelto en agua la reacción es casi instantánea.

Otro ejemplo de cambio químico es la oxidación de un clavo de hierro en presencia del oxígeno del aire. El proceso es lento pero se puede acelerar si se coloca el clavo sobre un trozo de papel de cocina empapado de agua. En 24 horas ya se aprecia la aparición de una sustancia nueva de color naranja rojizo sobre el clavo.  

322 Peonza sorprendente con canicas de cristal

Para realizar nuestro experimento pegamos cuatro canicas de cristal de manera que formen una pirámide tetraédrica. De esta forma se obtiene un trompo o peonza que puede girar sobre una de las canicas.

Sobre una superficie de cristal la peonza podrá girar sin caerse durante más tiempo

Explicación

Si colocamos nuestra peonza en posición vertical apoyada en una de las canicas vemos que el equilibrio es inestable y se cae seguro. Sin embargo, si la peonza gira con velocidad suficiente se mantendrá en equilibrio en posición vertical gracias al efecto giroscópico.

Además del movimiento de rotación sobre si misma la peonza presenta un movimiento de precesión cuando el eje de rotación da vueltas alrededor de la vertical. A medida que la velocidad de giro disminuye y la peonza se va parando aumenta la precesión y la peonza empieza a cabecear arriba y abajo. Finalmente pierde el equilibrio y cae.

321 Mezclar leche con coca cola

Para realizar nuestro experimento dejamos caer un poco de leche en un vaso con coca cola. Después de unas horas vemos que una sustancia precipita en el fondo del vaso.

Explicación

La caseína es una proteina que se encuentra en la leche. En un medio ácido se produce una reacción química y la caseína precipita. Añadiendo a la leche coca cola que contiene ácido fosfórico podemos lograr que precipite la leche al fondo del vaso. En la parte superior del vaso queda un líquido transparente.

Se puede lograr el mismo efecto añadiendo cualquier sustancia ácida como por ejemplo vinagre o zumo de limón.

320 ¿Por qué flotan los cuerpos?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso largo, agua, aceite Johnson, alcohol y papel de aluminio.

En primer lugar ponemos en el vaso agua, luego aceite y finalmente alcohol. El alcohol se deja caer con cuidado sobre el aceite para evitar que el agua y el alcohol entren en contacto y se mezclen. De esta forma tenemos en el vaso tres líquidos sin mezclare.

Luego preparamos cinco o seis bolitas pequeñas con un trozo de papel de aluminio. Para realizar correctamente nuestro experimento necesitamos que unas bolas estén más apretadas que otras. Podemos usar unos alicates para las bolas más apretadas.

Por último dejamos caer las bolitas en el vaso. Vemos que algunas bolas flotan sobre el alcohol, otras se hunden y algunas quedan flotando entre el aceite y el alcohol o entre el agua y el aceite.

Explicación

El agua es más densa y permanece en el fondo del vaso. El aceite es menos denso y flota sobre el agua sin mezclarse (son líquidos inmiscibles). El alcohol es el menos denso de los tres líquidos y permanece sobre el aceite sin mezclarse.

La densidad de la bolita determina si se hunde o flota. Si se aprieta poco la bolita tiene mucho aire atrapado en su interior, la densidad será pequeña y flotará en la superficie sobre el alcohol. Apretando más aumentamos la densidad y podemos lograr que la bolita se hunda o que quede flotando entre el agua y el aceite o entre el aceite y el alcohol.

318 La dureza del agua

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua destilada, agua del grifo, sal, tiza, un par de botellas de plástico pequeñas y detergente.

En primer lugar preparamos una mezcla de agua del grifo y sal. Luego ponemos en una botella de plástico un poco de dicha mezcla y en otra botella una cantidad igual de agua destilada. Por último añadimos unas gotas de detergente en cada botella y ponemos el tapón.

Si agitamos las dos botellas podemos ver que la botella que contiene agua con sal forma menos espuma que la botella con agua destilada.

Explicación

Según la cantidad de sales que contenga disueltos el agua se puede clasificar en blanda (poca cantidad) o dura (mucha cantidad). El agua destilada es un ejemplo de agua blanda y para el agua dura podemos utilizar una mezcla de agua con sal, agua mineral embotellada o una mezcla de agua con polvo de tiza.

Una forma muy simple de determinar la dureza del agua es utilizar detergente. El agua dura produce poca espuma en comparación con la cantidad de espuma que puede producir el agua destilada. Puedes analizar el agua del grifo de casa para ver el grado de dureza.

La utilización de aguas duras plantea algunos problemas en las casas:

1 El agua dura reduce la capacidad limpiadora del detergente.

2 El agua dura contiene minerales disueltos que poco a poco precipitan formando la cal del agua que se deposita en las conducciones, en la grifería, etc.

317 ¿Qué sucede si soplas entre dos pelotas?

Para realizar nuestro experimento necesitamos una cañita y unas pelotas pequeñas y ligeras (por ejemplo de corcho o de ping pong).

Colocamos dos pelotas iguales sobre una superficie horizontal dejando entre las dos una separación de unos dos centímetros. Luego tomamos la cañita y soplamos muy fuerte justo entre las dos. Si las pelotas son ligeras vemos que se juntan.

Explicación

El aire que rodea las dos pelotas ejerce una presión (presión atmosférica) igual en todas direcciones.

El Principio de Bernouilli dice que al aumentar la velocidad del aire disminuye la presión.

Al soplar con la cañita se crea una corriente de aire entre las pelotas y disminuye la presión en esa región. La presión atmosférica superior que actúa desde el otro lado empuja a las pelotas una contra la otra.

Si la pelota tiene una masa apreciable la diferencia de presión no será suficiente para moverla. Para comprobarlo se puede repetir el experimento utilizando dos pelotas con diferente masa. En este caso al solplar entre las dos  la pelota más pesada tiende a quedarse quieta por la inercia.

316 Aerodinámica casera

Para realizar nuestro experimento necesitamos un secador del pelo, unas tiras de papel, una botella con forma cilíndrica y otra botella con forma rectangular.

Necesitamos unas tiras de papel estrechas y ligeras que puedan sostenerse horizontalmente en el aire al incidir sobre ellas la corriente de aire que sale del secador del pelo.

Con las tiras de papel flotando horizontalmente en la corriente de aire que sale del secador aproximamos la botella rectangular. Podemos ver que la trayectoria de las tiras de papel no se modifica significativamente.

Si ahora aproximamos la botella cilíndrica a las tiras de papel podemos ver que la trayectoria se modifica y las tiras de papel se curvan siguiendo el contorno de la botella cilíndrica.

Explicación

En 1910 el ingeniero aeronáutico rumano Henri Coanda (1886 – 1972) descubrió que un fluido (gas o líquido) tiende a seguir el contorno de la superficie sobre la que incide (siempre que la curvatura de la superficie sobre la que incide el fluido y el ángulo de incidencia del fluido no sean muy grandes)

En el caso de la botella cilíndrica, su forma aerodinámica hace que la corriente de aire que sale del secador del pelo se pegue a la superficie de la botella y la rodee. Con las tiras de papel podemos ver fácilmente la trayectoria que sigue la corriente de aire.

315 Volatilidad del alcohol

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, alcohol, dos cucharillas de plástico, cinta adhesiva, cuentagotas y un trozo de cartón.

Con las dos cucharillas de plástico, la cinta adhesiva y un trozo de cartón podemos construir una pequeña balanza de dos platos.

Luego ponemos en una cucharilla un poco de agua y en la otra alcohol suficiente para equilibrar nuestra balanza. Pasados unos 5 o 10 minutos después de equilibrar nuestra balanza vemos que se rompe el equilibrio y la balanza cae del lado del agua.

Explicación

Inicialmente nuestra balanza está en equilibrio ya que cada cucharilla contiene el mismo peso (pero no la misma masa) de agua y de alcohol. El alcohol es menos denso que el agua y se necesita más cantidad para equilibrar una cantidad determinada de agua.

El agua y el alcohol que están en las cucharillas se evaporan pasando del estado líquido al gaseoso pero el alcohol, que es un líquido muy volátil, se evapora con mayor rapidez. En pocos minutos la diferencia de peso entre las dos cucharillas hace que la balanza caiga del lado del agua que contiene más peso ya que tarda más en evaporarse.

314 Lámpara de lava casera con azúcar, aceite y agua

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite vegetal, azúcar y un vaso.

Llenamos el vaso con agua y aceite en la proporción 4:1 (aproximadamente) y luego dejamos caer poco a poco tres o cuatro cucharillas de azúcar. Vemos que el azúcar cae al fondo del vaso arrastrando algo de aceite que rápidamente vuelve a subir a la superficie.

Explicación

El agua y el aceite son dos líquidos inmiscibles que no se mezclan. El aceite, menos denso, flota sobre el agua.

El azúcar cae al fondo del vaso arrastrando algo de aceite. Luego el aceite asciende a la superficie al disolverse en agua algo del azúcar que arrastra en la caída. Por otra parte, el aceite que cae se deposita poco a poco en el fondo del vaso y puede alcanzar una masa suficiente para que predomine la tendencia a ascender a la superficie.

313 El agua se resiste a caer

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella, una bolsa de plástico, agua, una tapadera de un frasco y una goma elástica

Llenamos media botella de agua y sustituimos el tapón por un trozo de plástico que sujetamos fuertemente a la botella con una goma elástica. Luego hacemos cuatro o cinco agujeros pequeños en el plástico, tapamos la salida de la botella con la tapadera y, sujetando bien con las dos manos, le damos la vuelta a la botella con la tapadera procurando que no salga agua. Por último retiramos la tapadera y vemos que el agua no cae de la botella.

Repetimos el experimento añadiendo nuevos agujeros o agrandando un poco los agujeros que tenemos. Vemos que sorprendentemente el agua tarda mucho en caer.

Explicación

En el agua en estado líquido existen fuerzas intermolecularas atractivas que mantienen a las moléculas unidas. En la superficie del agua dichas fuerzas generan una tensión superficial que hace que la superficie del agua se comporte como si fuera una membrana elástica.

Si por ejemplo se deja agua en un vaso existen, además de las fuerzas intermoleculares citadas, otras fuerzas atractivas entre las moléculas de agua y las paredes del recipiente. Si te fijas el agua sube un poco por las paredes del vaso.

En nuestro experimento estas fuerzas citadas permiten que el agua no caiga al colocar la botella boca a bajo. Dependiendo de la cantidad de agua de la botella y de la cantidad y tamaño de los agujeros el agua se mantendrá sin caer. Pero si te fijas bien en la botella boca a bajo, verás que algunas gotas de agua salen de la botella por los agujeros y se resisten a caer. Las fuerzas atractivas citadas son las que impiden que le agua caiga.

Por otra parte al salir algo de agua disminuye la presión del aire atrapado en la botella y la presión atmosférica superior ayuda a mantener la columna de agua sobre los agujeros. Si aprietas ligeramente la botella de plástico aumenta la presión interna y cae algo de agua.

311 Monedas que cambian de color

Para realizar nuestro experimento necesitamos vinagre, unas monedas de cobre, papel de cocina y un plato.

Pon un trozo de papel de cocina en un plato con algo de vinagre. Luego pon algunas monedas sobre el papel y cúbrelas con otro trozo de papel empapado en vinagre. Tenemos que esperar unas horas. Pasado ese tiempo vemos que el papel y las monedas experimentan un cambio de color.

Explicación

En condiciones normales la superficie de una moneda de cobre está cubierta de óxidos y de sales que se forman al reaccionar el cobre de la moneda con el oxígeno del aire.

El vinagre contiene ácido acético que reacciona con el óxido de cobre que recubre las monedas formando una sustancia llamada acetato de cobre (II) de color azul verdoso.

Para realizar el experimento es preferible utilizar monedas ennegrecidas por el óxido de cobre que monedas pulidas y relucientes.  

310 El faquir y la cama de clavos

Para realizar nuestro experimento necesitamos cuatro palitos, cartón, un globo lleno de aire y una caja de chinchetas.

En primer lugar construimos una cama de faquir con cartón, cuatro palitos y unas chinchetas. Si colocamos un globo lleno de aire sobre la cama de chinchetas y luego ponemos algo de peso sobre el globo vemos que no explota.

Explicación

El efecto de una fuerza no depende sólo de su intensidad sino también de la superficie sobre la que se ejerce. Si la superficie es muy grande, el efecto de la fuerza se reparte por toda ella; si, por el contrario, la superficie es pequeña, la intensidad de la fuerza se concentra en ésta y su efecto deformador aumenta. En este caso decimos que la fuerza ejerce mayor presión.

En nuestro experimento empujamos el globo contra la base llena de chinchetas y vemos que no explota. La fuerza ejercida se distribuyó sobre todas las chinchetas y no había suficiente presión sobre ninguna de las chinchetas para que pudiera pinchar el globo.

A continuación empujamos el globo contra una única chincheta y vemos que explota. En este caso, toda la fuerza se concentra en un punto muy pequeño y la presión hace que la chincheta atraviese el globo y explote.

Algo parecido sucede cuando el faquir se acuesta sobre una cama llena de clavos muy juntos y todos de la misma altura. El peso del cuerpo se reparte entre la superficie de todos ellos y no le ocurre nada. Pero si se apoyara solo en unos pocos, el resultado sería muy doloroso.  

309 Cómo limpiar monedas

Para realizar nuestro experimento necesitamos monedas sucias y estropeadas, sal y vinagre.

Con el paso del tiempo y el uso es normal que las monedas se estropeen y se deterioren.

Para limpiar una moneda ponemos algo de sal fina sobre la moneda, añadimos un poco de vinagre y luego frotamos la moneda con un paño. En unos segundos la moneda recupera el brillo característico de los metales.

También se puede utilizar un cepillo suave pero sin ejercer mucha presión para no rallar la superficie de la moneda

Explicación

El vinagre contiene ácido acético y la sal común que tenemos en casa es cloruro de sodio.

El ácido ataca el óxido de cobre que recubre la superficie del metal permitiendo que recupere su brillo característico. Y al frotar la superficie de la moneda con un paño los granitos de sal actúan como un abrasivo ligero que pule la capa superficial del metal.

307 Truco con caja de cerillas

Para realizar nuestro experimento necesitamos una caja de cerillas.

Cuando dejamos caer una caja de cerilla desde una altura de unos 20 cm sobre una mesa lo normal es que la caja rebote en la mesa y no se sostengan en pie. 

Si abrimos un poco la parte superior de la caja de cerillas antes de soltar la caja sobre la mesa es muy posible que la caja quede de pie después de golpear la mesa.

Explicación
Cuando la caja de cerillas golpea la mesa se produce una pequeña deformación de la caja que consume parte de la energía de movimiento (energía cinética). Después de rebotar en la mesa la caja asciende con menos velocidad y menos energía cinética.

¿Qué sucede al abrir un poco la caja de cerillas antes de soltarla sobre la mesa?

Cuando la parte exterior de la caja de cerillas golpea la mesa la parte interior con las cerillas sigue bajando por la inercia y disipa la energía de movimiento (la energía cinética) debido a las fuerzas de rozamiento. Para que la caja quede de pie sobre la mesa tenemos que gastar toda la energía cinética de la caja de cerillas para que no rebote.

La parte interior de la caja de cerillas actúa como un amortiguador que disipa la energía del movimiento.

Se requiere algo de práctica para que el experimento salga correctamente.

305 Agua oxigenada y patata

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua oxigenada, un trozo de patata cruda, una botella pequeña y una caja de cerillas.

Vertemos agua oxigenada en la botella de cristal y luego echamos unos trozos de patata cruda. Inmediatamente se forman unas burbujas en la superficie de la patata.

Después de echar los trozos de patata ponemos el tapón en la botella y esperamos un rato para que se acumule el gas. Si pasados unos minutos metemos una cerilla encendida en la botella vemos que se aviva la llama.

Explicación

Un catalizador es una sustancia que, incluso en cantidades muy pequeñas, modifica enormemente la velocidad de una reacción química, sin que ella misma sufra un cambio químico permanente en el proceso. Como un ejemplo consideremos la descomposición del peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en agua y oxígeno. En ausencia de catalizador esta reacción se realiza muy lentamente. Muchas diferentes sustancias son capaces de catalizar la reacción, entre ellas la patata. El agua oxigenada se descompone gracias a la catalasa, una enzima presente en la patata. 

Podemos reconocer la presencia del oxígeno si metemos en la botella una cerilla y vemos que se aviva la llama (una atmósfera rica en oxígeno favorece la reacción de combustión).

303 El caballo mágico

Para realizar nuestro experimento necesitamos un caballito de madera pequeño, una caja de cartón, una lámina de cristal y una lámpara.

Colocamos sobre una mesa la lámina de cristal en posición vertical. Detrás de la lámina ponemos la caja de cartón apoyada sobre una de sus caras y pegada a la lámina de cristal. Es importante para el éxito del experimento que el interior de la caja de cartón tenga poca luz.

Si colocamos nuestro caballito de juguete frente a la lámina de cristal vemos que otro caballito idéntico ocupa el interior de la caja. Si movemos frente al cristal el caballito de madera que está sobre la mesa vemos que el segundo caballito,  el que está dentro de la caja, repite los movimientos del primero. Pero si iluminamos fuertemente el interior de la caja con un foco vemos que, por arte de magia,  desaparece el segundo caballito 

Explicación

Cuando la luz procedente del caballito de juguete llega a la lámina de cristal parte de la luz se transmite, otra parte se refleja y una tercera parte es absorbida por el cristal y trasformada en calor. En un cristal de los que tenemos en casa la mayor parte de la luz es transmitida y una pequeña parte es reflejada.

Si se ilumina el caballito de juguete y se mantiene con poca luz la parte posterior de la lámina de cristal vemos que aumenta la luz reflejada y se aprecia mejor la imagen del caballito. Pero si se ilumina con un foco potente detrás de la lámina de cristal ya no será posible apreciar con nitidez la imagen del caballito.  Modificando la intensidad de la luz a uno y otro lado de la lámina de cristal podemos regular a nuestro gusto la cantidad de luz reflejada y transmitida.

Seguro que ahora comprendemos el papel tan importante que juega la luz en algunos de los trucos que realizan los ilusionistas.