martes, 14 de septiembre de 2010

Aguja flotante


1ª Experiencia: Acero macizo flota








Material
-  agujas, imperdibles, alfileres.
- vaso
- agua
- trocito de papel (por ejemplo de fumar, o secante)

Procedimiento
Llenamos un vaso de agua y con cuidado depositamos un objeto pequeño de acero (una aguja, un imperdible o alfiler) en la superficie del agua con la ayuda de otra aguja o con un trocito de papel o un palillo. 


Si nos ayudamos de un papelito: posaremos el trocito de papel de filtro y sobre él el alfiler. Una vez que éste descansa en la “cama” de papel, iremos hundiendo el papel de filtro empujándolo –hacia abajo y con cuidado- con ayuda de un palillo. Cuando consigamos que el papel se moje totalmente y se separe del alfiler...

¿Qué sucede?
La aguja pese a ser más de 7 veces más densa que el agua flota.
Densidad del acero 7850 kg/m3
Densidad del agua 1000 kg/m3        ¿Cómo es posible?


Explicación
La aguja flota pero no lo hace porque desafíe el Principio de Arquímedes sobre la flotación, sino porque entran en juego otras fuerzas que impiden que el alfiler se hunda: son las debidas a la tensión superficial del agua que impiden –como si fuera una “cama elástica”- que el alfiler atraviese la superficie líquida.


Hay que hacer el ensayo con cuidado ya que si el extremo del alfiler “pincha” la superficie del agua, irremediablemente se nos irá al fondo del recipiente obedeciendo los dictados de Arquímedes. La experiencia puede resultar más vistosa si el alfiler ha sido previamente imantado: en la superficie del agua se comportará como una brújula y se moverá libremente hasta indicarnos los puntos cardinales.


2º Experimento: Monedas que flotanMaterial: 
- Monedas ligeras ejemplo de aluminio
- Vaso con agua
Procedimiento
Posamos la moneda sobre la superficie del agua como en la experiencia anterior.
¿Que sucede? 
la moneda flota y si colocamos algunas de éstas en el recipiente veremos que las podemos desplazar aproximándoles nuestro dedo, tocando éste el agua, pero sin llegar a tocarlas. También podremos comprobar que varias monedas que flotan próximas tienden a acercarse y a permanecer juntas.


Explicación
Este curioso hecho se explica debido a que el agua tiene, en su superficie, una especie de película capaz de sostener objetos de poco peso que, de otro modo, se hundirían. A esta propiedad del agua y de otros líquidos se la conoce como tensión superficial y es la responsable de efectos como los siguientes:
  • Algunos objetos pequeños de materiales más densos que el agua no se hunden en ella.
  • Si juntamos dos vidrios planos con agua entre ellos es difícil separarlos.
  • Un papel mojado queda pegado a una pared de azulejos.
  • El agua asciende por tubos muy estrechos.
  • No puede haber gotas de agua de más de cierto tamaño.
 





video



2º Experimento: La aguja flotante. Es el mismo que el anterior, pero engrasando la aguja.
 
¿Se puede hacer que una aguja de acero flote en el agua lo mismo que una pajita? 
Al parecer es imposible: un trozo macizo de hierro, aunque sea pequeño, debe hundirse inevitablemente en el agua.
Así piensan muchos, y si usted se encuentra entre estos «muchos», el siguiente experimento le obligará a cambiar de opinión.
Densidad del acero 7850 kg/m3
Densidad del agua 1000 kg/m3
Material
- Agua
- Vaso
- Aguja de coser no gruesa.
- Aceite


Procedimiento
Cogemos una aguja de coser ordinaria, que no sea demasiado gruesa, la untamos de aceite o de grasa.
La deposítamos con cuidado en la superficie del agua de un vaso, cubo, etc.


¿Qué sucede
Sorprendentemente la aguja no se va al fondo. Se mantiene en la superficie.


Explicación
¿Por qué no se hunde? 
Indudablemente la aguja es más de siete veces más densa que el agua y si se encontrara sumergida, no podría de ninguna manera emerger de por sí como emerge una cerilla; pero la aguja no se va al fondo. 


Para hallar la causa de que esto ocurra, observamos que junto a ella forma el agua un hueco, un pequeño valle, en cuyo fondo se encuentra la aguja.
La superficie del agua se comba junto a nuestra aguja porque ésta está recubierta de una tenue capa de grasa que el agua no moja. Usted quizá haya notado que, cuando tiene las manos grasientas, el agua que se echa en ellas deja la piel seca, es decir, no la moja. Las alas de los gansos, y de todas las aves que nadan (palmípedas), están siempre recubiertas de la grasa que segrega una glándula especial; por esto el agua no se adhiere a ellas. Por esta razón, sin jabón, que disuelve la capa de grasa y la elimina de la piel, es imposible lavarse las manos grasientas incluso en agua caliente. A la aguja engrasada tampoco la moja el agua y por eso la vemos en el fondo de la cañada líquida, mantenida por una película de agua que tiende a enderezarse. Esta tendencia del agua a enderezar la superficie sometida a la presión de la aguja, empuja a esta última hacia arriba y no deja que se hunda.
Como nuestras manos tienen siempre algo de grasa, aunque no la engrasemos adrede, la aguja que tengamos en ellas estará ya recubierta de una fina capa grasienta.por  eso puede que flote una aguja que no haya sido engrasada intencionadamente: lo único que hace falta es adiestrarse en depositarla con mucho cuidado sobre el agua. 
Modo: sobre la superficie del, agua se pone un trozo de papel de fumar y sobre él se deposita la aguja, después, con otra aguja, se van doblando hacia abajo los bordes del papel hasta que éste se sumerge totalmente en el agua. El trozo de papel de fumar se va entonces al fondo y la aguja se queda en la superficie.




Curiosidad: El tejedor o zapatero anda por el agua como si fuera por tierra. Comprenderá usted que las patas de este insecto están recubiertas de una grasa que el agua no moja, por lo que debajo de ellas forman una depresión que, al tender a enderezarse, empuja al insecto desde abajo (piel del agua o tensión superficial).
Hay peces que segregan una sustancia tensioactiva que, al disminuir al tensión superficial del agua, hacen que el insecto se hunda y les sirva de alimento



.
.

Experimentos similares: la piel del agua, cupula en una moneda, etc