79 El secreto del columpio

Para realizar nuestro experimento necesitamos un péndulo simple. Podemos construir un péndulo simple con un lápiz, una tuerca y un trozo de hilo.

Un péndulo tiene una frecuencia propia de oscilación que depende de la longitud del péndulo. Las oscilaciones de un péndulo aumentan si se aplica una fuerza pequeña periódicamente. Cuando la frecuencia de aplicación de la fuerza coincide con la frecuencia propia del péndulo se produce el fenómeno de la resonancia y la amplitud de las oscilaciones aumenta mucho.

Para realizar nuestro experimento:
1)Atamos el hilo con la tuerca en el centro del lápiz.
2) Sujetamos el lápiz por los extremos.
3) Giramos el lápiz primero en el sentido de las agujas del reloj y luego en sentido contrario, repitiendo los giros periódicamente.

Cuando la frecuencia de giro coincide con la frecuencia natural del péndulo se produce la resonancia.

Un ejemplo sencillo de resonancia lo tenemos en el columpio. El columpio como cualquier péndulo tiene su frecuencia natural de oscilación. Si impulsamos el columpio con una frecuencia igual a la frecuencia natural las amplitudes de oscilación aumentan mucho. Por tanto, para mantener el columpio en movimiento es necesario comunicar energía continuamente, pero no de cualquier forma. Para que haya resonancia es necesario comunicar energía con la misma frecuencia con la que vibra el columpio.

Un niño que se esté columpiando mantiene el movimiento estirando las piernas en el punto más alto del columpio (eleva su centro de masas) y encogiéndolas en el punto más bajo (baja su centro de masas). De esta forma el niño entrega energía al columpio periódicamente y mantiene las oscilaciones.

78 Oscilaciones con una vela

Para realizar nuestro experimento necesitamos una vela y una varilla metálica.

En primer lugar retiramos un poco de cera de la base de la vela para poder encenderla por los dos extremos. Luego determinamos el centro de gravedad de la vela (el centro geométrico) con ayuda de un metro y clavamos la varilla metálica en ese punto. Calentando la varilla resultará más fácil introducirla en la vela.

Si apoyamos los extremos de la varilla en dos sillas podemos ver que la vela queda en equilibrio en posición horizontal.



Ya tenemos lista la vela para nuestro experimento.

Si prendemos ahora uno de los extremos de la vela la cera se derretirá y perderá un poco de masa, lo que supondrá que la vela pierda el equilibrio y se incline hacia el otro extremo. Si encendemos el otro extremo se derretirá la cera en los dos lados por lo que el equilibrio se alterará a medida que se derrite la cera, ocasionando unas oscilaciones muy grandes en torno a la posición de equilibrio horizontal.

77 Tensión superficial y crisis económica

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua, jabón, polvos de talco, pimienta molida, unos palillos de madera y unos alfileres.

Pretendemos estudiar los efectos que provoca el jabón en la superficie del agua. Para ello podemos:

Esparcir polvos de talco en la superficie de agua.
Esparcir pimienta molida.
Colocar unos alfileres flotando en la superficie del agua.

Si tocamos la superficie del agua con un palillo de madera mojado en jabón vemos que se rompe la tensión superficial. Los polvos de talco y la pimienta se alejan del lugar donde introducimos el palillo de madera y los alfileres se hunden.

La tensión superficial se debe a las fuerzas intermoleculares y produce que la superficie del agua se comporte como si fuera una delgada película elástica. Esto permite que unos alfileres de acero puedan flotar en el agua. Al romperse la tensión superficie los alfileres acero, más densos que el agua, se hunden.

¿Qué tiene que ver la tensión superficial con la crisis económica?

Veamos un vídeo . . .

76 Oxidación de la fruta

Para realizar nuestro experimento necesitamos una manzana, un limón, un cuchillo, cuatro platos pequeños, hielo y un trozo de plástico.

Cortamos cuatro trozos de la manzana. Los trozos tienen que tener, aproximadamente, el mismo tamaño.

- En el plato número uno colocamos uno de los trozos de manzana.
- Envolvemos con el plástico otro trozo de manzana y lo colocamos en el plato número dos.
- En el plato número tres ponemos otro trozo de manzana y añadimos un poco de jugo de limón.
- Por último, en el plato número cuatro ponemos el último trozo de manzana y lo cubrimos con hielo.

Transcurridos unos treinta minutos vemos el estado en que se encuentran los trozos de manzana:

- El trozo de manzana número uno se oscurece.
- En el trozo número dos el cambio de color es menor.
- En los otros trozos de manzana no se aprecia cambio de color.

La oxidación es una reacción química que se produce en la fruta al reaccionar con el oxígeno del aire. En nuestro experimento se aprecia fácilmente por la coloración oscura que adquiere la superficie de la manzana.

La oxidación de la fruta puede retardarse por refrigeración o envolviéndola con un plástico para que el oxigeno no entre en contacto con la fruta.

Otra opción para retardar la oxidación es añadir un poco de jugo de limón a la fruta. El jugo de limón contiene vitamina C (ácido ascórbico) que actúa como antioxidante. Es por esto que en muchos restaurantes las ensaladas de fruta llevan un poco de jugo de limón que mantiene los trozos de frutas con su color original.

75 ¿Una mano invisible?

Para realizar nuestro experimento necesitamos una regla de plástico y una hoja de papel de periódico.

En primer lugar coloca la regla sobre una mesa de manera que sobresalga un poco. Si dejamos caer un objeto pesado sobre el extremo que sobresale vemos que la regla cae de la mesa.

Repetimos ahora el experimento colocando una hoja de papel de periódico extendida sobre la parte de la regla que está en la mesa. Si dejamos caer ahora el mismo objeto sobre la parte que sobresale vemos que la regla no llega a caer al suelo.

¿Qué detiene la regla?¿Una mano invisible o el peso de una hoja de papel de periódico?

La respuesta correcta es la presión y la fuerza ejercida por la atmósfera (un océano invisible que rodea la Tierra) sobre la hoja de papel de periódico.

74 De oscilaciones a ondas

Para realizar nuestro experimento necesitamos un carrete de hilo, dos o tres metros de goma elástica y una docena de tuercas.


Construimos unos péndulos atando una tuerca al extremo de un hilo. Luego colgamos los péndulos de una goma elástica horizontal.

En primer lugar colgamos dos péndulos de la goma elástica. Si se hace oscilar uno de los péndulos, la energía se transfiere por el hilo pasando al otro péndulo. Después de un tiempo el primer péndulo se frena y queda prácticamente en reposo mientras que el otro péndulo oscila con gran amplitud.

Podemos repetir el experimento con tres o cuatro péndulos y probando distintas situaciones iniciales. En cualquier caso, al desviar el primer péndulo de su posición de equilibrio vemos que el movimiento se transmite a los otros péndulos.

Por último, examinamos el comportamiento de un sistema formado por muchos péndulos (doce) cuando se desvía el primer péndulo de suposición de equilibrio. Vemos que los péndulos oscilan con un desfase produciendo una onda.

Una onda es una propagación de una perturbación (en nuestro experimento la perturbación se origina con la oscilación del primer péndulo) que se propaga a través del espacio transportando energía. Las oscilaciones se propagan por la goma elástica que sujeta los péndulos.