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.

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.

95 ¿Por qué no venden fruta en los ascensores?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un ascensor, una báscula y algo de fruta.

En primer lugar, con el ascensor parado, ponemos la fruta sobre la báscula y vemos el peso (en realidad la masa) que indica el aparato. Luego pulsamos el botón para subir y vemos que el peso varía:


1 Al principio aumenta.
2 Luego regresa al valor original.
3 Antes de detenerse disminuye.
4 Y finalmente regresa al valor original.

Explicación
La fruta que colocamos sobre la báscula experimenta dos fuerzas: el peso (P) dirigido hacia abajo y la fuerza normal (N) ejercida por la báscula hacia arriba.



Por la tercera Ley de Newton de Acción y Reacción la báscula experimenta la misma fuerza Normal dirigida hacia abajo.
La báscula no mide el peso de la fruta, mide la fuerza Normal (N) ejercida entre la báscula y la fruta.
Si el ascensor y la báscula están en reposo, las fuerzas sobre la fruta son iguales (P = N) y la báscula, que mide la fuerza Normal, mide el peso correcto de la fruta.

Para subir el ascensor experimenta una aceleración hacia arriba. En este caso las fuerzas sobre la fruta no son iguales ya que se necesita una fuerza hacia arriba.

Por la segunda Ley de Newton: N – P = m.a (“m” es la masa de la fruta y “a” la aceleración)
Despejando la fuerza normal de la ecuación anterior queda: N = P + m.a
En este caso, la fuerza Normal que mide la báscula es mayor que el peso de la fruta.

Para frenar el ascensor experimenta una aceleración de frenada dirigida hacia abajo. En este caso se necesita una fuerza de frenada dirigida hacia abajo.


Por la segunda Ley de Newton: P – N = m.a
Despejando la fuerza normal de la ecuación anterior: N = P – m.a
En este caso, la fuerza Normal medida por la báscula es menor que el peso de la fruta.