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. 

342 Segregación de una mezcla de arena y sal

Para realizar nuestro experimento necesitamos arena de playa limpia y seca, sal fina, un embudo pequeño y una caja de plástico transparente y estrecha.

Procedimiento:

Preparar en un vaso una mezcla homogénea con la arena de playa y la sal fina.

Si no tenemos una caja de plástico transparente y estrecha podemos construir una con dos estuches de CD transparentes, cañitas de refresco y dos gomas elásticas (ver vídeo).

Dejar la caja en posición vertical y colocar un pequeño embudo en la parte superior.

Dejar caer poco a poco por el embudo la mezcla de arena y sal.

La arena que cae formará en el interior de la caja una pequeña pirámide.

La mezcla que se deja caer es homogénea pero en la pirámide se puede apreciar la segregación, separación o desmezcle de los granos que se separan formando una serie de franjas oscuras (correspondientes a la arena de playa) y franjas blancas (correspondientes a la sal). Los factores que influyen en la segregación son el tamaño, la forma, la densidad y la fricción de los granos. Los granos de arena tienden a quedarse allí donde caen mientras que los granos de sal tienden a rodar por la pendiente y a depositarse lejos del centro de la pirámide.  

281 Atrapado en arroz

Para realizar nuestro experimento necesitamos un frasco de cristal, una cuchara de madera y arroz limpio y seco.

En primer lugar llenamos el frasco de arroz y luego metemos la cuchara de madera poco a poco. Tirando de la parte superior de la cuchara vemos que puede salir sin dificultad.

Ahora repetimos el experimento pero en lugar de meter la cuchara poco a poco la metemos con fuerza. Tirando ahora de la parte superior de la cuchara vemos que quedó atrapada en el tarro con arroz.

Explicación

En el primer caso los granos de arroz no están muy compactados y la cuchara de madera puede entrar y salir fácilmente.

En el segundo caso, al meter la cuchara de madera con fuerza, aumenta la compactación de los granos de arroz. En este caso la fricción es mayor y las fuerzas de rozamiento dificultan el movimiento de la cuchara de madera. 

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

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.