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.

388 Péndulo y colisiones.

Con un trozo de hilo, una bola de corcho o de plástico y un cáncamo podemos construir un péndulo. 

Necesitamos dos péndulos de igual longitud para estudiar las colisiones.

El primer péndulo (el proyectil) se eleva una cierta altura, se suelta y golpea al segundo péndulo (el blanco) que se encuentra en reposo en el punto más bajo. Si utilizamos bolas de corcho o de ping pong podemos suponer que se trata de una colisión elástica y que se conserva la energía cinética y la cantidad de movimiento (el producto de la masa por la velocidad).

Se pueden estudiar varios casos dependiendo de las masas de los dos péndulos:

1) Si las masas son iguales el primer péndulo queda en reposo y el segundo asciende alcanzando la misma altura que tenía inicialmente el proyectil.

2) Si la masa del proyectil es mayor que la del blanco las dos masas ascienden del mismo lado.

3) Si la masa del proyectil es menor que la del blanco el proyectil retrocede después de la colisión y el blanco asciende.

Al ser una colisión el resultado de fuerzas internas siempre se conserva la cantidad de movimiento pero la energía cinética suele disiparse parcialmente. En una colisión elástica se conserva la energía cinética y en una colisión inelástica se disipa parte de la energía.

Sustituyendo uno de los péndulos por una bolsa de arena tenemos un ejemplo de colisión inelástica. Después de la colisión el proyectil queda en reposo y la bolsa de arena apenas se mueve. Al colisionar el péndulo con la bolsa los granos de arena se mueven, chocan unos contra otros y disipan la energía por fricción. La energía cinética se transforma en calor por fricción.

387 Un sifón de papel

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de vasos, agua con colorante y papel de cocina absorbente.

En primer lugar preparamos un tubo de papel enrollando un trozo de papel absorbente de cocina. Si metemos un extremo del tubo de papel en un vaso con agua vemos que el líquido sube por el papel por capilaridad. Podemos usar el tubo para trasvasar líquidos de un vaso a otro. Cuando el tubo de papel está totalmente mojado actúa como un sifón y el agua pasa poco a poco de un vaso a otro.

En nuestro experimento, igual que sucede con los vasos comunicantes, el proceso finaliza cuando el líquido alcanza la misma altura en los dos vasos sin importar la forma y el tamaño de los recipientes.

386 Separar agua y vino

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, vino y un trozo de corcho.

El agua y el vino son dos líquidos miscibles que se mezclan y forman una disolución. 

Podemos recurrir a un truco para mantener separados los dos líquidos en el mismo vaso. Sobre el agua se deja flotando un trozo de corcho ancho y delgado. Luego se deja caer el vino con cuidado directamente sobre el trozo de corcho. Así se puede lograr mantener separados el agua y el vino en el mismo vaso.   

El vino, el líquido menos denso, flota sobre el agua.

385 Catarata de leche

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, leche, azúcar y un tapón de plástico con un agujero en el centro.

El agua y la leche son dos líquidos miscibles que se mezclan completamente si se ponen en contacto en el mismo vaso. Se puede comprobar fácilmente dejando caer un poco de leche en un vaso con agua. Pero podemos recurrir a un artificio para mantener separadas el agua y la leche.

Sobre el agua que llena un vaso dejamos flotando un tapón de plástico con un agujero y luego la leche se deja caer poco a poco sobre el tapón. La leche, más densa que el agua, sale por el agujero y se precipita al fondo del vaso sin mezclarse con el agua. El efecto es mayor si se aumenta la densidad de la leche añadiendo una buena cantidad de azúcar. La leche cae al fondo del vaso pero poco a poco se mezcla con el agua.

384 Equilibrio sobre el agua

No es posible dejar sobre el agua y en equilibrio un tapón de corcho en posición vertical. Si se suelta el tapón se cae seguro y termina flotando en el agua en posición horizontal.

Se puede lograr el equilibrio en posición vertical con tres tapones de corcho si previamente se mojan. La tensión superficial del agua es el pegamento que mantiene a los tapones de corcho unidos en posición vertical.

La tensión superficial tiene su origen en las fuerzas intermoleculares y produce que la superficie del agua se comporte como si fuera una delgada membrana elástica que se puede estirar sin romperse.

No se puede mantener el equilibrio de los tres tapones si se sustituye el agua por una mezcla jabonosa que tiene menor tensión superficial.