Para realizar nuestro
experimento necesitamos un par de clips y un trozo de imán.
Doblando un simple clip
podemos hacer un pequeño trompo. Luego podemos imantar el trompo
colocando un trozo de imán en el eje.
Si
se aproxima un trozo de alambre ondulado a nuestro trompo imantado en
movimiento vemos que el alambre desliza pegado al trompo dando lugar
a un movimiento de reptación similar al de las serpientes.
El
trompo imantado en movimiento tiende a arrastar al alambre ondulado
pero el rozamiento con el suelo lo impide y termina deslizando con
ese extraño movimiento.
Fuente
del experimento: ciencia recreativa del Dr. José Estalella
Objetivo:
conservación de la energía mecánica mediante el disco de Maxwell
El
disco de Maxwell consiste en una rueda con un eje que pasa por el
centro y que se puede colgar mediante un hilo. El
movimiento del disco de
Maxwell es
similar al delyo-yo.
Podemos
construir un disco de Maxwell casero con un trozo de hilo, un palito,
un tapón de plástico o la tapadera de un frasco.
Se
sujeta el hilo del disco en un eje y luego se enrollan los hilos en
el eje. Si se suelta el disco vemos como cae girando sobre su eje.
Cuando el disco alcanza el final del hilo se produce un rebote y el
disco asciende girando sobre el eje.
Explicación
Al caer el disco se pierde
energía potencial gravitatoria al perder altura que se transforma en
energía cinética de traslación (debido al movimiento del centro de
masas) y energía cinética de rotación alrededor del eje que pasa
por el centro de masas.
Al llegar el disco al final
del hilo la energía cinética de traslación se transforma en
energía potencial elástica al deformarse el hilo una longitud inapreciable.
Luego esa energía elástica se transforma en energía de traslación
hacia arriba al recuperar el hilo la longitud normal y el disco
comienza a ascender.
En la subida la energía
cinética de traslación y de rotación del disco de Maxwell se
trasforma en energía potencial gravitatoria. La perdida de energía mecánica por rozamiento impide que el disco recupere la altura inicial. El
movimiento del disco continúa hasta que se pierde toda la energía por la
fricción.
Para
realizar nuestro experimento necesitamos una cucharilla metálica, una cuchara de plástico y un par de clips.
Una
peonza celta es un utensilio que gira de una manera peculiar. Con un
impulso inicial la peonza gira respecto al eje vertical que pasa por
el centro de la figura pero después de unas vueltas se detiene y
cambia el sentido de giro.
Algunas peonzas tienen una dirección de
giro preferente. En un sentido la peonza gira y se detiene después
de unas vueltas. Pero en sentido contrario la peonza se detiene
después de unas vueltas y luego gira en sentido contrario.
En
el vídeo podemos ver dos ejemplos de peonza celta con
materiales caseros. En los dos casos la base de la peonza celta tiene
una forma elipsoidal y la masa no se distribuye uniformemente.
Explicación
Con
un impulso inicial la peonza gira respecto a un eje vertical que pasa
por el centro de la figura.
Después
de unas vueltas la figura comienza a cabecear (oscilar hacia arriba y
hacia abajo) y se produce una transferencia de energía entre el giro
y el cabeceo. Al aumentar el cabeceo disminuye la velocidad de giro y
la peonza termina parándose. Después se invierte el sentido del
giro y el cabeceo disminuye.
Para
realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, un
embudo, un vaso con agua, un tubito de goma y pegamento (o
plastilina).
Primera
parte
En
primer lugar colocamos el embudo en la boca de la botella y sellamos
la unión del embudo y la botella con pegamento o plastilina. Es
importante que la unión quede bien sellada para impedir que salga el
aire de la botella.
Si
dejamos caer agua por el embudo vemos que el agua se acumula en el
embudo y no cae.
Segunda
parte
Ahora
colocamos un tubito de goma en la botella de manera que uno de los
extremos salga por el embudo. Si ahra dejamos caer agua por el embudo
vemos que ya no se acumula en el embudo.
Explicación
En
la primera parte del experimento el aire atrapado en el interior de
la botella impide que caiga el agua. La poco compresibilidad del aire
encerrado en la botella no deja espacio para el agua que cae. La
botella no está vacía, está llena de aire que es materia, tiene
masa, ejerce presión y ocupa un lugar,
En
la segunda parte del experimento el tubito de goma permite que salga
el aire atrapado en la botella. El espacio liberado por el aire que
sale es ocupado por el agua que cae por el embudo.
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.
Podemos
construir un puente autoportante con palitos de helado o bajalenguas
de madera. En el vídeo podemos ver el proceso paso a paso.
Con
paciencia y algo de práctica se puede construir un puente de una
longitud considerable.
Leonardo da Vinci (1452-1519) fue un genio del Renacimiento que se interesó,
entre otros muchos temas, por la ingeniería civil. Leonardo
desarrolló un proceso similar para construir un puente autoportante de forma
sencilla y rápida sin necesidad de clavos ni ataduras.
