66 Dibujar con arena

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, arena de playa y una cuerda.

Tenemos que construir un péndulo con la botella de plástico tal como aparece en la foto.

Cortamos la base de la botella de plástico, hacemos un par de agujeros en el lateral para pasar la cuerda y otro agujero en el tapón para que salga la arena.




Es importante colgar la botella tal como aparece en la imagen (con un nudo inferior y otro superior)Por último la llenamos de arena.
Si apartamos la botella de la posición de equillibrio y la soltamos comenzará a oscilar, describiendo una trayectoria que quedará registrada en el suelo por el trazo que deja la arena que cae de la botella.
Dependiendo de la longitud total de la cuerda y de la relación entre las distancias D y L (ver foto), obtendremos diversas figuras.



Por ejemplo:

Las figuras que se obtienen se conocen como figuras de Lissajous, por el científico francés Jules Antoine Lissajous que las observó en 1857. Él usó sonidos de diferentes frecuencias (agudos y graves) para hacer vibrar un espejo. Un rayo de luz reflejado en el espejo dibujaba figuras, cuya forma dependía de la frecuencia de los sonidos.

65 Solubilidad del azúcar en agua

La solubilidad es la cantidad máxima de una sustancia que se puede disolver en otra sustancia a una determinada temperatura. Por ejemplo, la solubilidad del azúcar en agua, a 20 ºC, es de 1330 gramos de azúcar por litro de agua. Es una solubilidad relativamente alta.

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos vasos, azúcar y agua.
Añadimos agua al primer vaso hasta la mitad. Ponemos una marca para recordar el volumen inicial.
Añadimos azúcar al segundo vaso hasta tener un volumen superior al volumen de agua del primer vaso.

Con una cuchara pequeña añadimos azúcar en el vaso con agua y removemos hasta lograr la total disolución. A medida que añadimos azúcar cuesta mucho más lograr la disolución.
Con paciencia (unos 30 minutos) lograremos disolver la totalidad del azúcar.

Por último, podemos ver que el volumen de la disolución resultante es inferior a la suma de los volúmenes iniciales de agua y de azúcar.

64 Otro equilibrio con dos tenedores, un palillo y fuego.

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de tenedores, un palillo, un vaso y unas cerillas.

Entrelazamos los dos tenedores con el palillo y dejamos el conjunto en equilibrio en el borde de un vaso. El equilibrio se logra al estar el centro de gravedad del conjunto por debajo del punto de apoyo.

¿Qué sucede si quemamos el extremo del palillo que está dentro del vaso?
Una parte del palillo se quema pero la llama se apaga al llegar al borde del vaso y se mantiene el equilibrio de los tenedores.

La pérdida de masa del palillo que se quema no afecta significativamente al centro de gravedad que continúa por debajo del punto de apoyo.

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.

62 Todo depende del cristal con que se mira

Para realizar este experimento necesitamos un frasco de vidrio con forma cilíndrica. Si se llena con agua puede ser utilizado como una lente convergente.

Al colocar un objeto frente a una lente, las características de las imágenes formadas dependen de la distancia a la que se sitúe el objeto.

Para apreciar mejor las características de las imágenes formadas por el frasco de cristal lleno de agua dibujamos unos rectángulos de colores en un papel blanco (ver foto).

Si colocamos el papel a una cierta distancia del frasco de vidrio lleno de agua, al mirar a través del frasco el rectángulo situado a la izquierda aparece a la derecha y el rectángulo situado en la parte superior aparece en la inferior. Es decir, la figura se invierte y el lado izquierdo aparece en el lado derecho.

61 Una piedra lenta de reflejos

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, una goma elástica y una piedra.

Preparación del experimento:

Cortamos la base de la botella de plástico.
Practicamos un agujero en el tapón de la botella.
Atamos un trozo de goma elástica al tapón de plástico. Es importante que la goma elástica tenga una longitud inferior a la altura de la botella.
Colocamos el tapón en la botella y atamos un objeto pesado (por ejemplo una piedra) en el otro extremo de la goma elástica.


Si soltamos la botella de plástico vemos que la piedra parece permanecer en reposo y es tragada por la botella de plástico.

Explicación:

Para explicar el comportamiento de la piedra es necesario estudiar las fuerzas que actúan al soltar la botella.

Sobre la piedra actúan dos fuerzas:

El peso (P), dirigida verticalmente hacia abajo.
La fuerza elástica (Fe), dirigida verticalmente hacia arriba.
Inicialmente las dos fuerzas son iguales y se anulan. Por tanto, al soltar la botella la piedra permanece en reposo y en equilibrio.

Sobre la botella actúan dos fuerzas:
El peso (P), dirigido verticalmente hacia abajo.
La fuerza elástica (Fe), dirigida verticalmente hacia abajo.
Al soltar la botella las dos fuerzas se suman y la fuerza resultante produce una aceleración (Segunda ley de Newton) que hace que la botella caiga.

Al caer la botella disminuye la longitud de la goma y, por consiguiente, disminuye la fuerza elástica.
Al disminuir la fuerza elástica, las fuerzas sobre la piedra no se anulan, y aparece una fuerza resultante y una aceleración. La piedra se pone en movimiento, pero la botella, que ya cae con una velocidad considerable, alcanza a la piedra que es tragada por la botella.