307 Truco con caja de cerillas

Para realizar nuestro experimento necesitamos una caja de cerillas.

Cuando dejamos caer una caja de cerilla desde una altura de unos 20 cm sobre una mesa lo normal es que la caja rebote en la mesa y no se sostengan en pie. 

Si abrimos un poco la parte superior de la caja de cerillas antes de soltar la caja sobre la mesa es muy posible que la caja quede de pie después de golpear la mesa.

Explicación
Cuando la caja de cerillas golpea la mesa se produce una pequeña deformación de la caja que consume parte de la energía de movimiento (energía cinética). Después de rebotar en la mesa la caja asciende con menos velocidad y menos energía cinética.

¿Qué sucede al abrir un poco la caja de cerillas antes de soltarla sobre la mesa?

Cuando la parte exterior de la caja de cerillas golpea la mesa la parte interior con las cerillas sigue bajando por la inercia y disipa la energía de movimiento (la energía cinética) debido a las fuerzas de rozamiento. Para que la caja quede de pie sobre la mesa tenemos que gastar toda la energía cinética de la caja de cerillas para que no rebote.

La parte interior de la caja de cerillas actúa como un amortiguador que disipa la energía del movimiento.

Se requiere algo de práctica para que el experimento salga correctamente.

306 Fantasma atrapado en una botella

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico con agua, un guante de látex, tijeras, rotulador permanente y una arandela metálica del tamaño de los dedos del guante.

Recortamos uno de los dedos de nuestro guante, decoramos el dedo con el rotulador  y luego metemos la arandela metálica  en la parte inferior. Se puede sustituir la arandela por otro contrapeso.

Luego metemos el dedo en la botella de plástico llena de agua. Para que el experimento funcione correctamente es necesario que quede algo de aire atrapado en el dedo y que flote en el agua pero prácticamente sumergido. Finalmente se tapa la botella con el tapón.

Cuando apretamos la botella se observa que el dedo se hunde hasta llegar al fondo. Si dejamos de apretar la botella el dedo asciende a la superficie.

Explicación
Antes de presionar la botella, el dedo con el peso flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua (principio de Arquímedes). Al apretar la botella se comprime el aire atrapado en la parte superior de la botella y en el interior del dedo. Entra agua en el interior del dedo, por lo que se produce un aumento del peso y el dedo se hunde. Al dejar de apretar la botella el agua sale del dedo que pierde peso y asciende a la superficie.

Para variar su peso y modificar la flotabilidad, los submarinos están equipados con tanques de lastre que pueden llenarse con agua tomada del exterior o aire a presión. Para sumergirse los submarinos abren los tanques de lastre que se llenan completamente de agua. Para emerger se llenan los tanques con aire a presión que desplaza el agua.

Y en FisQuiWeb  tienes una explicación muy completa por si quieres profundizar en el tema.

305 Agua oxigenada y patata

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua oxigenada, un trozo de patata cruda, una botella pequeña y una caja de cerillas.

Vertemos agua oxigenada en la botella de cristal y luego echamos unos trozos de patata cruda. Inmediatamente se forman unas burbujas en la superficie de la patata.

Después de echar los trozos de patata ponemos el tapón en la botella y esperamos un rato para que se acumule el gas. Si pasados unos minutos metemos una cerilla encendida en la botella vemos que se aviva la llama.

Explicación

Un catalizador es una sustancia que, incluso en cantidades muy pequeñas, modifica enormemente la velocidad de una reacción química, sin que ella misma sufra un cambio químico permanente en el proceso. Como un ejemplo consideremos la descomposición del peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en agua y oxígeno. En ausencia de catalizador esta reacción se realiza muy lentamente. Muchas diferentes sustancias son capaces de catalizar la reacción, entre ellas la patata. El agua oxigenada se descompone gracias a la catalasa, una enzima presente en la patata. 

Podemos reconocer la presencia del oxígeno si metemos en la botella una cerilla y vemos que se aviva la llama (una atmósfera rica en oxígeno favorece la reacción de combustión).

304 Interacción entre el aluminio y los imanes

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua, un imán, un trozo de hilo y un vasito de aluminio (por ejemplo los que se usan en repostería).

El aluminio es un metal que no es atraído por los imanes. Pero podemos lograr que un imán interaccione con el aluminio realizando el siguiente experimento.

Ponemos el vaso de aluminio flotando sobre la superficie del agua. Luego atamos el imán con un trozo de hilo y lo dejamos suspendido en el aire dentro del vaso de aluminio justo en el centro. Es importante que el imán no toque las paredes del vaso. Finalmente retorcemos el hilo para que el imán gire y vemos que el vaso de aluminio gira en el mismo sentido que el imán.

Explicación

Un imán colocado cerca del vaso de  aluminio genera un campo magnético constante en el tiempo que no produce ninguna interacción. Pero se puede producir un interacción con un campo magnético variable. Las leyes de la inducción electromagnética nos permiten explicar nuestro experimento.

Al girar el imán se genera un campo magnético variable que produce una variación del flujo magnético que atraviesa la superficie del vaso de aluminio (un conductor metálico). Dicha variación del flujo magnético produce una fuerza electromotriz (un voltaje) en el conductor y se genera una corriente eléctrica inducida (Ley de Faraday). La corriente inducida en el conductor genera un campo magnético inducido que se opone a la variación del flujo magnético (Ley de Lenz).  

Al mover el imán el vaso de aluminio tiende a girar para oponerse a la variación del flujo magnético.

303 El caballo mágico

Para realizar nuestro experimento necesitamos un caballito de madera pequeño, una caja de cartón, una lámina de cristal y una lámpara.

Colocamos sobre una mesa la lámina de cristal en posición vertical. Detrás de la lámina ponemos la caja de cartón apoyada sobre una de sus caras y pegada a la lámina de cristal. Es importante para el éxito del experimento que el interior de la caja de cartón tenga poca luz.

Si colocamos nuestro caballito de juguete frente a la lámina de cristal vemos que otro caballito idéntico ocupa el interior de la caja. Si movemos frente al cristal el caballito de madera que está sobre la mesa vemos que el segundo caballito,  el que está dentro de la caja, repite los movimientos del primero. Pero si iluminamos fuertemente el interior de la caja con un foco vemos que, por arte de magia,  desaparece el segundo caballito 

Explicación

Cuando la luz procedente del caballito de juguete llega a la lámina de cristal parte de la luz se transmite, otra parte se refleja y una tercera parte es absorbida por el cristal y trasformada en calor. En un cristal de los que tenemos en casa la mayor parte de la luz es transmitida y una pequeña parte es reflejada.

Si se ilumina el caballito de juguete y se mantiene con poca luz la parte posterior de la lámina de cristal vemos que aumenta la luz reflejada y se aprecia mejor la imagen del caballito. Pero si se ilumina con un foco potente detrás de la lámina de cristal ya no será posible apreciar con nitidez la imagen del caballito.  Modificando la intensidad de la luz a uno y otro lado de la lámina de cristal podemos regular a nuestro gusto la cantidad de luz reflejada y transmitida.

Seguro que ahora comprendemos el papel tan importante que juega la luz en algunos de los trucos que realizan los ilusionistas. 

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.