¿Flota el acero?

El acero es un material más denso que el agua por lo que no debería flotar, sin embargo a veces objetos de acero flotan. Cómo es esto posible. Por la tensión superficial.
Material:
 -Vaso con agua
- Alfiler,agujas
- Clips
- Monedas de baja densidad de aluminio
- Chinchetas.
- Lupa
Procedimiento: 
Se llena una palangana o un vaso con agua
ALFILER: El alfiler se coloca sobre la superficie del agua, sin dejarlo caer. Es importante colocar el alfiler horizontalmente. El alfiler queda flotando en el agua. Si no se logra que el alfiler flote, se puede colocar sobre un trocito de papel de periódico o tisú en la superficie del agua. Luego, con mucho cuidado, se hunde el papel y el alfiler quedará flotando en la superficie.

CHINCHETA: Se posan suavemente sobre la superficie del agua.
CLIPS: Se posan suavemente sobre la superficie, puede resultar dificultoso, ayudándonos de otro clip "estirado" nos será más fácil depositarlo con cuidado sobre el agua.  

MONEDAS: Se depositan suavemente y flotan. 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.

Mirar la superficie con una lupa. Es más sorprendente.
Explicación:
La tensión superficial del agua crea unas fuerzas en la superficie que impiden que las chinchetas, clips o el alfiler de acero se hundan.

Experiencia: Cúpula y aguja flotante
Experimento similar al anterior

¿Qué queremos hacer?

“Desafiar” las leyes de la Física y conseguir que una aguja de acero flote en el agua, pese a que el acero es 8 veces más denso que el agua.

Experimentar con la tensión superficial.

Observar la llamada piel del agua; en realidad el agua no tiene una piel. Lo que si posee es una superficie externa especial, una "capa" externa denominada "tensión superficial

Material

      -    Palillos

      -   Aguja de coser mediana o alfileres de acero

      -   Recipiente o un vaso

     -   Papel de filtro o tissu

    

      Procedimiento

Llenamos un vaso o recipiente con agua hasta que este totalmente colmado.

Con el cuentagotas vertemos una gota más de agua y observamos que la misma no se derrama. Agregamos con cuidado más gotas, el vaso se "sobre llena"; el nivel del agua comienza a superar el nivel del vaso. La superficie externa (superior) del agua está curvada hacia afuera (de manera convexa como una cúpula).

Posaremos un trocito de papel de filtro o tissú y sobre él posamos el alfiler aguja; 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...

Sobre un trozo plano y pequeño de papel tissue colocamos una aguja. El papel y la aguja son suspendidos cuidadosamente sobre la superficie del agua.

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¿Qué sucede?

La aguja o alfiler permanecerá flotando en el agua, pese a que su densidad del acero es casi ocho veces mayor.

El agua "moja" el papel tissue, cuando está totalmente mojado (lleno de agua) se hunde al fondo del vaso con agua.

Pero ocurre algo totalmente desconcertante, la guja queda flotando

Explicación

Efectivamente 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. 


Las moléculas en el interior de un líquido están rodeadas por todos los lados de otras moléculas, pero en la superficie del líquido esto no es así ya que no hay moléculas por encima de las que se encuentran en la superficie.

Así, si se desplaza ligeramente una molécula superficial, los enlaces moleculares con el resto de moléculas se alargan, de manera que se produce una fuerza restauradora que tensa la molécula de nuevo hacia la superficie

Estas fuerzas son las causantes que en nuestro experimento el clip o la aguja no se hunda dentro del agua. La fuerza restauradora que se ejerce por unidad de longitud se llama coeficiente de tensión superficial, y para el caso del agua vale 0.073 N/m. En el espacio (en ausencia de la fuerza de la gravedad) la forma de las gotas es esférica, ya que la esfera es la forma geométrica que puede contener mayor volumen con una superficie más pequeña (así se consigue gastar el mínimo posible en energía superficial). En la tierra las gotas no son esféricas sino que tienen forma de pera. Esto es debido al efecto de la fuerza gravitatoria

Variación
Imantar la aguja o el alfiler previamente: en la superficie del agua se comportará como una brújula y se moverá libremente hasta indicarnos los puntos cardinales.
Más experimentos similares en otras entradas de este blog.