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. 

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.

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. 

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.

168 Una pelota de ping pong caprichosa

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

Primera parte:
Llenamos el vaso con agua sin alcanzar el borde del vaso. Colocamos la pelota de ping pong sobre la superficie del agua y vemos que la pelota se desplaza hacia el borde del vaso. Cuesta mucho lograr que la pelota se quede en el centro del vaso.

Segunda parte:
Ahora llenamos completamente el vaso con agua (mejor si empleamos un cuentagotas). En este caso, al colocar la pelota de ping pong sobre la superficie, permanece en el centro del vaso. Si se desplaza del centro regresa inmediatamente al mismo sitio.

Explicación
En el primer caso el agua sube por las paredes del vaso formando un menisco cóncavo (la superficie del agua se curva hacia arriba). Al colocar la pelota de ping pong sobre la superficie del agua sucede algo parecido. El agua sube por las paredes de la pelota formando otro menisco cóncavo.

Si se aproxima la pelota a la pared del vaso se unen los dos meniscos, aumentando la tensión superficial del agua por la parte próxima a la pared del vaso. Por este motivo la pelota se pega a la pared del vaso.

En el segundo caso, con el vaso completamente lleno, el agua sobresale del borde del vaso formando un menisco convexo. La superficie del agua se curva hacia abajo justo en el borde del vaso.

Al colocar la pelota sobre la superficie del agua la tensión superficial actúa en todas direcciones pero es menor en la parte próxima a la pared del vaso por la curvatura de la superficie. Por este motivo la pelota regresa al centro del vaso.

153 Arreglar una pelota de ping pong

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pelota de ping pong y una taza con agua caliente.

Primero presionamos con los dedos la pelota para deformarla un poco (no apretar mucho o se romperá). Luego metemos la pelota abollada en un recipiente con agua caliente y movemos la pelota con una cuchara de madera.

Vemos que en unos segundos la pelota recupera la forma original.

Explicación.
Colocando la pelota abollada en la superficie del agua se calienta el aire atrapado en el interior de la pelota de ping pong. Según la teoría cinética de los gases, el aumento de temperatura del aire atrapado en la pelota produce un aumento de la presión interna. Finalmente, la presión interna hace que la pelota recupere su forma original. No obstante, es complicado obtener una esfera perfecta.