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.

272 Presión de abajo hacia arriba

Para realizar nuestro experimento necesitamos un tubito de plástico transparente, un trozo de plástico rígido, hilo, una tuerca, un vaso con agua y una bolita de corcho.

Procedimiento:

Recortamos un cuadrado de plástico que utilizaremos para tapar uno de los extremos del tubito.

Hacemos un agujero en el centro del tapón con ayuda de una aguja

Pasamos un trozo de hilo por dicho agujero y hacemos un nudo en uno de los extremos.

Metemos el hilo por el tubito y estiramos del extremo superior del hilo de  manera que el tapón quede firmemente pegado a la base del tubito.

Por último metemos en el tubito una tuerca pequeña y una bolita de corcho (opcional)

Con el hilo tenso introducimos el tubito en un vaso con agua procurando que no entre agua de golpe. Si soltamos el hilo vemos que el tapón permanece pegado al tubito y la tuerca no cae.

Lo normal es que el agua entre en el tubito poco a poco. Cuando la altura de la columna de agua en el interior del tubito sea parecida a la altura del agua fuera del tubito el tapón se despega y la tuerca cae.

Explicación

El agua pesa y ejerce una presión hidrostática sobre las paredes del vaso y sobre las paredes de cualquier objeto que esté en el interior del líquido. Dicha presión se ejerce en todas direcciones.

Al meter el tubito en el recipiente con agua la presión de abajo a arriba sobre el tapón impide que caiga. Si inclinamos el tubito el tapón permanece pegado.

Poco a poco entra agua en el tubito. La bolita de corcho es opcional y nos permite apreciar mejor la altura del agua en el interior del tubito.

Para que el tapón se despegue es necesario que la columna de agua en el interior del tubito tenga una altura similar a la altura del agua fuera del tubito. En este caso tenemos dos fuerzas hacia abajo (el peso de la columna de agua en el interior del tubito y el peso de la tuerca) que logran compensar la presión y la fuerza hacia arriba ejercida por el agua que está debajo del tapón.

246 Caída de presión en una tubería recta

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, una cañita de refresco, pegamento y agua.

En primer lugar hacemos un agujero en una botella de plástico cerca de la base. Luego tapamos el agujero con un dedo y llenamos la botella con agua. Al quitar el dedo el agua sale perpendicularmente a la superficie de la botella con una velocidad que disminuye al bajar el nivel del agua en el interior de la botella.

El principio fundamental de la hidrostática establece que la presión ejercida por el agua en el interior de la botella depende de la profundidad. Al disminuir la altura del agua en el interior de la botella disminuye la presión sobre el agujero y la velocidad de salida del agua.

Para la segunda parte del experimento hacemos dos agujeros a la misma altura de la botella y colocamos dos trozos de cañita de refresco (uno muy corto y otro largo). Con pegamento sellamos la unión de las cañitas con los agujeros para que no salga agua.

Si llenamos la botella vemos que el agua sale por el extremo de las dos cañitas con una velocidad proporcional a la altura del agua en el interior de la botella. Y si comparamos los dos chorros de agua vemos que la velocidad de salida es menor en la cañita larga por la caída de presión en el interior de la cañita. Dicha caída de presión se produce por el rozamiento del líquido con las paredes de la cañita.

183 Un chorro de agua sorprendente

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico con tapón, agua y una cañita.

Primera parte
Hacemos un agujero cerca de la base de una botella de plástico, lo tapamos con un dedo y llenamos la botella completamente de agua. Al retirar el dedo el agua sale por el agujero con una velocidad que disminuye a medida que baja el nivel del agua en el interior de la botella.

Segunda parte
Hacemos un agujero en el tapón de la botella y metemos una cañita en dicho agujero de manera que casi toda la cañita quede en el interior de la botella cuando coloquemos el tapón. Luego tapamos el agujero de la botella de plástico con un dedo y llenamos la botella completamente con agua. Colocamos el tapón con la cañita y retiramos el dedo.

Vemos que el agua sale por el agujero con velocidad constante que no varía al disminuir el nivel del agua en el interior de la botella.

Explicación
La presión en el interior de un líquido depende de la naturaleza del líquido y de la profundidad.

En la primera parte del experimento, al retirar el dedo sale un chorro de agua impulsado por la presión que ejerce el agua sobre dicho agujero. Esta presión (y la velocidad del chorro) disminuye a medida que baja el nivel del agua en el interior de la botella.
En la segunda parte del experimento, a medida que sale agua por el agujero entra aire por la cañita y se mantiene constante la presión sobre el agujero. El aire que entra por la cañita ejerce presión que compensa la pérdida de presión del agua al perder altura y el chorro sale con velocidad constante.

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

63 Microgravedad con una botella de plástico

Para realizar nuestro experimento primero llenamos con agua una botella de plástico (el experimento es más vistoso si utilizamos agua coloreada).
Luego ponemos el tapón sin enroscarlo del todo y practicamos un pequeño agujero en la base de la botella. Vemos que el agua sale de la botella y cae, por efecto de la gravedad, describiendo una curva. Pero si dejamos caer la botella podemos observar que deja de salir agua por el agujero.

Supongamos que dejamos caer la botella y que el agua sale por el agujero describiendo una curva. Esto significaría que, puesto que la botella cae libremente con la aceleración de la gravedad, el agua que sale por el agujero caería con una aceleración superior, ya que “adelanta” a la botella en la caída. Evidentemente esto no es posible. Agua y botella caen libremente con la misma aceleración: la aceleración de la gravedad. Por esto no sale agua por el agujero.

49 Botella con tres agujeros

Para realizar nuestro experimento hacemos tres agujeros a distinta altura en una botella de plástico, los tapamos provisionalmente con cinta aislante y llenamos la botella completamente de agua. No ponemos el tapón de la botella.
Al quitar la cinta y destapar los agujeros se observa que el agua sale perpendicularmente a la superficie de la botella. Podemos ver que el agua sale con mayor velocidad por el orificio que se encuentra más cerca de la base de la botella.




El principio fundamental de la hidrostática establece que la presión ejercida por el agua depende de la profundidad. A mayor profundidad, mayor presión. Por esto el agua sale con mayor velocidad por el agujero que está más cerca de la base a mayor profundidad.








Como consecuencia del principio fundamental de la hidrostática, las presas de los embalses soportan mayores presiones en la base, y por esa razón se construyen con muros más gruesos en la parte inferior.

47 Presión en el interior de un líquido

Para realizar nuestro experimento hacemos dos o tres agujeros (a la misma altura) en una botella de plástico, los tapamos provisionalmente con cinta aislante y llenamos la botella completamente de agua. No ponemos el tapón de la botella.

Al quitar la cinta y destapar los agujeros se observa que sale agua horizontalmente.

El agua contenida en la botella ejerce fuerzas perpendiculares sobre las paredes del recipiente que impulsa el agua por los orificios.

Si inclinamos la botella, el agua sale en dirección perpendicular a la superficie de la botella, no horizontalmente.

46 Botella con un agujero

Hacemos un pequeño agujero en la botella de plástico, aproximadamente a la mitad de su altura, lo tapamos provisionalmente (por ejemplo con el dedo) y llenamos la botella completamente de agua, tapándola seguidamente.

Al quitar el dedo del agujero se observa que no sale agua. Pero, al quitar el tapón de la botella, observamos que sale un chorro de agua por el orificio.

Al mantener la botella con el tapón puesto, la presión interna sobre el agujero (la presión ejercida por el aire contenido en la botella más la presión ejercida por la columna de agua que hay por encima del agujero) es igual a la presión externa (la presión atmosférica) Por esto no sale agua por el agujero.

Si quitamos el tapón, permitiendo que el aire (y la presión atmosférica) entre por la parte superior de la botella, se rompe el equilibrio anterior. La presión interna sobre el agujero (la presión atmosférica en el interior de la botella más la presión ejercida por la columna de agua sobre el agujero) es superior a la presión externa (la presión atmosférica). Esta diferencia de presión impulsa el agua fuera de la botella.