395 Resistencia al viento

Para realizar nuestro experimento colocamos un círculo de papel de unos tres centímetros de diámetro sobre tres alfileres clavados en una base. El trozo de papel no se caerá por muy fuerte que se sople. Se puede usar un secador de pelo para que el experimento resulte más vistoso.

La corriente de aire que cae sobre la cara superior del trozo de papel aumenta la presión sobre los tres alfileres que sostienen el papel impidiendo que caiga. Si se baja el secador de pelo y se dirige el chorro de aire horizontalmente el trozo de papel sale volando al primer intento.

329 Aerodinámica con un secador del pelo.

Para realizar nuestro experimento necesitamos un secador del pelo, una vela pequeña, una botella cilíndrica, una caja rectangular, etc. . .

El propósito de nuestro experimento es ver si podemos apagar una vela pequeña con el secador del pelo colocando un objeto no muy grande entre la llama de la vela y la corriente de aire que sale del secador. Si el objeto tiene una forma aerodinámica (por ejemplo una botella cilíndrica) la corriente de aire apagará la vela.

Los objetos con caras planas y aristas marcadas como las cajas rectangulares son poco aerodinámicos y lo normal es que la vela no se apague.

Explicación

En 1910 el ingeniero aeronáutico rumano Henri Coanda (1886 – 1972) descubrió que un fluido (gas o líquido) tiende a seguir el contorno de la superficie sobre la que incide (siempre que la curvatura de la superficie sobre la que incide el fluido y el ángulo de incidencia del fluido no sean muy grandes).

En el caso de una botella cilíndrica, su forma aerodinámica hace que la corriente de aire que sale del secador del pelo se pegue a la superficie de la botella y apague la vela. Si sustituimos la botella por una caja metálica vemos que la vela no se apaga.

316 Aerodinámica casera

Para realizar nuestro experimento necesitamos un secador del pelo, unas tiras de papel, una botella con forma cilíndrica y otra botella con forma rectangular.

Necesitamos unas tiras de papel estrechas y ligeras que puedan sostenerse horizontalmente en el aire al incidir sobre ellas la corriente de aire que sale del secador del pelo.

Con las tiras de papel flotando horizontalmente en la corriente de aire que sale del secador aproximamos la botella rectangular. Podemos ver que la trayectoria de las tiras de papel no se modifica significativamente.

Si ahora aproximamos la botella cilíndrica a las tiras de papel podemos ver que la trayectoria se modifica y las tiras de papel se curvan siguiendo el contorno de la botella cilíndrica.

Explicación

En 1910 el ingeniero aeronáutico rumano Henri Coanda (1886 – 1972) descubrió que un fluido (gas o líquido) tiende a seguir el contorno de la superficie sobre la que incide (siempre que la curvatura de la superficie sobre la que incide el fluido y el ángulo de incidencia del fluido no sean muy grandes)

En el caso de la botella cilíndrica, su forma aerodinámica hace que la corriente de aire que sale del secador del pelo se pegue a la superficie de la botella y la rodee. Con las tiras de papel podemos ver fácilmente la trayectoria que sigue la corriente de aire.

302 ¿Por qué el humo sube por una chimenea?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un secador del pelo, un tubo de plástico transparente y una pelota de diámetro algo inferior al diámetro del tubo.

Colocamos el tubo en posición vertical dejando una pequeña separación entre la base del tubo y la mesa. Luego dejamos caer en el interior del tubo una pelota que tenga poco peso (por ejemplo de corcho). 

Si encendemos el secador del pelo y apuntamos sobre la salida del tubo la pelota asciende por el interior del tubo y sale disparada.

Explicación

El principio de Bernouilli que se aplica a los fluidos en movimiento establece que si aumenta la velocidad de un fluido disminuye la presión.

En nuestro caso el secador del pelo produce una corriente de aire que reduce la presión sobre la salida del tubo de plástico. La diferencia de presión entre la salida del tubo y la base impulsa el aire contenido en el tubo y la pelota asciende por el interior del tubo.

El aire caliente es menos denso y asciende por una chimenea pero el Principio de Bernouilli también juega un papel importante en el funcionamiento de una chimenea. El viento que sopla sobre la boca de una chimenea crea una diferencia de presión que extrae el aire de la chimenea y facilita la salida del humo y de los gases de la combustión. 

71 Una pelota que levita (un experimento con suspense)

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pelotita ligera (de corcho o de ping-pong) y un secador de pelo.

Si encendemos el secador y dejamos la pelotita en la parte central de la corriente de aire vemos que permanece en reposo sin caer. La pelotita permanece en el centro de la corriente son caer pero girando sobre sí misma.

Dependiendo del peso de la pelotita quedará suspendida más cerca o más lejos del secador.

Podemos comprobar que al inclinar un poco el secador la pelotita no cae y que si acercamos el secador con la bolita a una pared la pelotita ascenderá.

La explicación del experimento parece muy simple. La corriente de aire ascendente que sale del secador genera una presión y una fuerza que compensa el peso de la bolita. Esto permita que la bolita quede flotando en el aire.

Ahora bien, ¿por qué permanece la bolita atrapada en el centro de la corriente de aire sin salirse?

Tengo dos posibles explicaciones:

Primera explicación:

La velocidad del aire que sale del secador es mayor en la parte central y menor en los bordes. Fuera de la corriente el aire está en reposo.
Las regiones donde el aire se mueve con mayor velocidad son de baja presión y las regiones donde el aire tiene menor velocidad son de alta presión (principio de Bernoulli)
Cuando la pelotita se desplaza ligeramente de la parte central de la corriente se genera una diferencia de presión (y una fuerza neta) que empuja a la pelotita de regreso al centro de la corriente. Además, la diferencia de presión hace que gire la pelotita.


Segunda explicación

Cuando la pelotita se desplaza ligeramente, el aire a gran velocidad que circula por la parte central se pega a la superficie de la bolita (efecto Coanda) y se desvía alejándose de la corriente central. Por el principio de acción y reacción (o por conservación del momento lineal) la bolita se mueve en sentido contrario al del aire que desliza por su superficie, regresando a la parte central de la corriente de aire. Al regresar comienza a girar sobre sí misma.

¿Cuál será la explicación correcta?