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.

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. 

306 Fantasma atrapado en una botella

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico con agua, un guante de látex, tijeras, rotulador permanente y una arandela metálica del tamaño de los dedos del guante.

Recortamos uno de los dedos de nuestro guante, decoramos el dedo con el rotulador  y luego metemos la arandela metálica  en la parte inferior. Se puede sustituir la arandela por otro contrapeso.

Luego metemos el dedo en la botella de plástico llena de agua. Para que el experimento funcione correctamente es necesario que quede algo de aire atrapado en el dedo y que flote en el agua pero prácticamente sumergido. Finalmente se tapa la botella con el tapón.

Cuando apretamos la botella se observa que el dedo se hunde hasta llegar al fondo. Si dejamos de apretar la botella el dedo asciende a la superficie.

Explicación
Antes de presionar la botella, el dedo con el peso flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua (principio de Arquímedes). Al apretar la botella se comprime el aire atrapado en la parte superior de la botella y en el interior del dedo. Entra agua en el interior del dedo, por lo que se produce un aumento del peso y el dedo se hunde. Al dejar de apretar la botella el agua sale del dedo que pierde peso y asciende a la superficie.

Para variar su peso y modificar la flotabilidad, los submarinos están equipados con tanques de lastre que pueden llenarse con agua tomada del exterior o aire a presión. Para sumergirse los submarinos abren los tanques de lastre que se llenan completamente de agua. Para emerger se llenan los tanques con aire a presión que desplaza el agua.

Y en FisQuiWeb  tienes una explicación muy completa por si quieres profundizar en el tema.

252 Ludión con guante de látex

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico con agua, un guante de látex, unas tijeras un clip y una tuerca.

Recortamos uno de los dedos de nuestro guante y luego le colocamos un peso (por ejemplo una tuerca con un clip) en la parte inferior. Luego metemos el dedo con el peso en la botella de plástico con agua. Para que el experimento funcione correctamente es necesario que quede algo de aire atrapado en el dedo y que flote en el agua pero prácticamente sumergido. Finalmente se tapa la botella con el tapón.

Cuando apretamos la botella se observa que el dedo se hunde hasta llegar al fondo. Si dejamos de apretar la botella el dedo asciende a la superficie.

Explicación
Antes de presionar la botella, el dedo con el peso flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua. Al apretar la botella se comprime el aire atrapado en la parte superior de la botella y en el interior del dedo. Entra agua en el interior del dedo, por lo que se produce un aumento del peso y el dedo se hunde. Al dejar de apretar la botella el agua sale del dedo que pierde peso y asciende a la superficie.

Para variar su peso y modificar la flotabilidad, los submarinos están equipados con tanques de lastre que pueden llenarse con agua tomada del exterior o aire a presión. Para sumergirse los submarinos abren los tanques de lastre que se llenan completamente de agua. Para emerger se llenan los tanques con aire a presión que desplaza el agua.

210 Otro minisubmarino para niños

Para realizar nuestro minisubmarino necesitamos una cañita de refresco y un par de clips. Es mejor utilizar una cañita articulada (de las que se doblan por la parte de arriba).

Doblamos una cañita en forma de U y la sujetamos con un par de clips. Para que el submarino funcione correctamente es necesario que quede flotando en la superficie del agua pero prácticamente sumergido. Cuando esté listo el minisubmarino se mete en una botella de plástico transparente con agua. Por último colocamos el tapón.

Cuando apretamos la botella el minisubmarino se hunde hasta llegar al fondo. Si dejamos de apretar la botella asciende a la superficie.

Explicación
Los principios de Pascal y de Arquímedes nos permiten explicar el experimento:

Principio de Pascal: un aumento de presión en un punto cualquiera de un fluido encerrado se transmite a todos los puntos del mismo.
Principio de Arquímedes: todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente que es igual al peso del fluido desalojado.

Antes de presionar la botella, el minisubmarino flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua. Al apretar la botella la presión se transmite a la parte inferior de la cañita y entra agua en el interior, por lo que se produce un aumento del peso y el minisubmarino se hunde. Al dejar de apretar la botella disminuye la presión, el agua sale de la cañita que pierde peso y asciende a la superficie.

Para variar su peso y modificar la flotabilidad, los submarinos están equipados con tanques de lastre que pueden llenarse con agua tomada del exterior o aire a presión. Para sumergirse los submarinos abren los tanques de lastre que se llenan completamente de agua. Para emerger se llenan los tanques con aire a presión que desplaza el agua.

204 Un mini submarino para niños

Nuestro mini submarino consta de una tuerca y tres globos pequeños.

En primer lugar dejamos caer la tuerca con los globos en una botella de plástico con agua. Para que el submarino funcione correctamente es necesario que los globos y la tuerca queden flotando en la superficie del agua pero prácticamente sumergidos. Finalmente se pone el tapón de la botella.

Cuando apretamos la botella se observa que los globos se hunden hasta llegar al fondo. Si dejamos de apretar la botella los globos ascienden a la superficie.

Explicación
Los principios de Pascal y de Arquímedes nos permiten explicar el experimento:

Principio de Pascal: un aumento de presión en un punto cualquiera de un fluido encerrado se transmite a todos los puntos del mismo.
Principio de Arquímedes: todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente que es igual al peso del fluido desalojado.

Antes de presionar la botella, los globos y la tuerca flotan debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua. Al apretar la botella la presión se transmite a la parte inferior de los globos y entra agua en el interior, por lo que se produce un aumento del peso y los globos se hunden. Al dejar de apretar la botella disminuye la presión, el agua sale de los globos que pierden peso y ascienden a la superficie.

Para variar su peso y modificar la flotabilidad, los submarinos están equipados con tanques de lastre que pueden llenarse con agua tomada del exterior o aire a presión. Para sumergirse los submarinos abren los tanques de lastre que se llenan completamente de agua. Para emerger se llenan los tanques con aire a presión que desplaza el agua.

158 Pompas de jabón flotando en CO2

Para realizar nuestro experimento necesitamos una mezcla jabonosa para hacer pompas de jabón, vinagre, bicarbonato y un frasco de cristal grande.

En primer lugar ponemos un poco de vinagre en el frasco de cristal y luego añadimos bicarbonato. Se produce una reacción química con desprendimiento de gases.

Luego dejamos caer unas pompas de jabón en el interior del recipiente y vemos que algunas pompas flotan sin caer.

Explicación
La reacción química entre el vinagre y el bicarbonato produce dióxido de carbono. Dicho gas es más denso que el aire y queda atrapado en el interior del frasco de cristal.

Las pompas de jabón tienen aire en su interior y flotan sobre el dióxido de carbono, más denso, que se acumula en el fondo del frasco.

98 Dos principios por el precio de uno

Para realizar nuestro experimento necesitamos una jeringa grande, un par de tuercas, unos globos pequeños y agua.

En primer lugar llenamos el globo de aire, le atamos un par de tuercas y lo metemos en la jeringa llena de agua. Las tuercas permiten que el globo no flote.

Si colocamos el émbolo de la jeringa y presionamos un poco podemos ver que el globo reduce su tamaño. Si luego subimos un poco el émbolo el globo recupera su tamaño original.

¿Qué sucede si seguimos subiendo el émbolo? Podemos ver que el globo aumenta de tamaño y, finalmente, asciende desde el fondo.


Explicación:
Al bajar o subir el émbolo se produce una variación de presión que el agua transmite con la misma intensidad en todas direcciones (principio de Pascal). Al empujar el émbolo el aumento de presión reduce el tamaño del globo y al subir el émbolo se produce una disminución de presión y el globo aumenta de tamaño.

Sobre el globo situado en el fondo de la jeringa actúan dos fuerzas: su peso (dirigido verticalmente y hacia abajo) y el empuje (dirigido verticalmente y hacia arriba) Inicialmente el peso es superior al empuje (P > E) y el globo permanece en el fondo.

Al subir el émbolo disminuye la presión y el globo aumenta de tamaño. El peso del globo no cambia pero la fuerza de empuje aumenta al aumentar el volumen del cuerpo sumergido (principio de Arquímedes).

Al final el empuje es tan grande que supera al peso (E > P) y el globo asciende desde el fondo del recipiente.

Experimento dedicado a Gloria y Ramón

69 Principio de Arquímedes con dos vasitos de yogurt

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de vasitos de yogur, arena de playa, una jarra con agua, hilo y goma elástica.

En primer lugar llenamos uno de los dos vasitos de yogurt con la arena de playa y luego le ponemos la tapa. Se puede unir la tapa con pegamento.

Luego unimos la goma elástica y los dos vasitos tal como aparece en las imágenes: el vaso con arena unido por unos hilos al otro vasito y éste unido por hilos a la goma elástica.

Si colgamos el conjunto podemos ver que la goma elástica se deforma por el peso de los dos vasitos y de la arena. Colgamos una tuerca con hilo junto a los vasitos para indicar la deformación inicial de la goma elástica.

Si introducimos el vasito con arena en una jarra y la llenamos de agua vemos que la goma elástica disminuye su longitud (sube el vasito).

Cuando el vasito con arena está totalmente sumergido en el agua la longitud de la goma elástica es claramente inferior (se aprecia gracias a la tuerca que indicaba la longitud inicial)

Si ahora llenamos el vaso superior con agua vemos que la goma elástica se alarga (baja el vasito) y recupera su longitud inicial (la que tenía antes de meter el vaso con arena en la jarra con agua)

Explicación:

La goma elástica se deforma por el peso de los objetos que cuelgan de ella: los dos vasitos y la arena. Según la ley de Hooke la deformación de la goma elástica es directamente proporcional a la fuerza aplicada en el extremo inferior (el peso de los cuerpos)

Si sumergimos el vasito con arena en agua, experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (la fuerza de empuje) igual al peso del agua desalojada por el vasito (principio de Arquímedes) , es decir, igual al peso de un volumen de agua igual al volumen del vasito sumergido en el agua.

Esta fuerza vertical y hacia arriba compensa, en parte, la fuerza hacia abajo ejercida por los cuerpos (su peso), por esto disminuye la fuerza y disminuye la longitud de la goma elástica (sube el vasito).

Al llenar el vaso superior con agua, el peso del agua hacia abajo compensa la fuerza de empuje sobre el vasito sumergido en la jarra con agua, y la goma elástica recupera su longitud (baja el vasito). Por tanto, la fuerza de empuje que experimenta el vasito inferior es igual al peso del agua que llena el vasito superior.

Todo cuerpo sumergido en agua experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (la fuerza de empuje), igual al peso del

agua desalojada.

8 Ludión

Material:
1. Una botella de plástico transparente de aproximadamente 1,5 litros.
2. Una carcasa de bolígrafo que sea transparente.
3. Cinta aislante y tijeras
4. Una gomilla elástica
5. Clips


Montaje:
1. Se llena la botella con agua
2. Se tapa uno de los extremos del bolígrafo con cinta aislante. Si el bolígrafo tiene un agujero lateral, también se tapa.
3. Se unen los clips al bolígrafo con la gomilla elástica, de tal manera que quede flotando, prácticamente sumergido, con el extremo abierto sumergido.
4. Se cierra la botella.
Cuando se presiona la botella, se observa como el bolígrafo desciende hasta llegar al fondo. Al disminuir la presión ejercida, el bolígrafo asciende de nuevo.









Explicación:
Los principios de Pascal y de Arquímedes nos permiten explicar el experimento:
· Principio de Pascal: un aumento de presión en un punto cualquiera de un fluido encerrado se transmite a todos los puntos del mismo.
· Principio de Arquímedes: todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente que es igual al peso del fluido desalojado.

Antes de presionar la botella, el bolígrafo flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua.
Al apretar la botella la presión se transmite a la parte inferior del bolígrafo y entra agua en el interior, por lo que se produce un aumento del peso del bolígrafo (se sustituye aire por agua). Al superar el peso al empuje el bolígrafo se hunde.
Al dejar de presionar, el agua sale del bolígrafo y el bolígrafo asciende.