Tapa que no se cae

Experimento Magia El agua que desafía la gravedad. Presión Atmosférica (Boyle)

Objetivo.

Realizar un experimento de física sencillo para demostrar los efectos de la presión atmosférica.

Material:

* Carta o caja de CD o DVD * Vaso con agua

Procedimiento:

Primero debemos desarmar la caja de CD/DVD para o obtener una de sus partes. Recomiendo la tapa ya que es mas liviana. Ahora coloca agua en el vaso, dejando líquido hasta un centíemtro o menos de la boca. Pon la tapa sobre la boca del vaso y con cuidado da vuelta todo. Como notarás, ni la tapa ni el agua sea caen!!

¿Cómo funciona?

Estamos biológicamente preparados para vivir bajo algo que nos presiona todo el tiempo, y que llamamos “presión atmosférica“. Ésta no es más ni menos que presión que el aire ejerce sobre cualquier cuerpo sobre la tierra. Para entenderlo de un modo sencillo, todo el aire atmosférico que va desde la superficie de la tierra, hasta la parte que limita con el espacio exterior, está haciendo “un peso” y eso se manifiesta bajo presión (por ser el aire un gas).

Ahora ya sabemos que no podemos prescindir de la presión atmosférica, y como se genera la misma.

Cuando colocamos la tapa plástica en la boca del vaso estamos creando un sello prácticamente hermético entre el interior y el exterior del mismo. Al girar el sistema (el vaso boca abajo) el líquido intenta caer, pero para lograr ello el espacio de aire que esta sobre él debería aumentar. Como sabemos, si a un gas le aumentamos su volumen (a temperatura constante) disminuirá su presión (Ley de Boyle-Mariotte). Entonces ahora tenemos la presión atmosférica “presionando” sobre toda la superficie exterior del vaso y la tapa, y una presión menor a la atmosférica dentro. Es por ello (la diferencia de presiones) que la tapa no se cae. Para explicarlo de un modo más sencillo, la presión atmosférica ejerce una fuerza sobre la tapa e impide que ésta y el líquido caigan.

Aunque no lo notemos, la presión atmosférica es realmente alta. Para que tengas una idea, imagina que tienes un cubo de 10 cm de lado, el cual es hueco. Si logramos que en el interior del cubo haya vacío absoluto, cada cara del mismo recibirá una fuerza de 100 kg (600 kg si sumamos la presión en las 6 caras). Como dije al comienzo de este experimento, estamos biológicamente adaptado para soportar esta presión. Pero si por algún motivo, salimos de nuestro planeta y nos ubicamos en el espacio sin un traje presurizado, “explotaríamos” ya que nuestra presión sanguínea sería mayor (obviamente) que el vacío.

El misterio del agua que no cae con cartas de una baraja.

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos vasos idénticos, unas monedas, una carta de una baraja o una tarjeta y agua.

En primer lugar se llenan los dos vasos de agua. Luego se coloca la carta sobre uno de los dos vasos y con cuidado se pone el vaso boca a bajo procurando que no caiga el agua. Ahora se deja el vaso que está boca a bajo sobre el otro vaso y, por último, se retira la carta de manera que los dos vasos coincidan y no se derrame agua.

En la segunda parte del experimento levantamos con mucho cuidado el vaso superior y colocamos algunas monedas entre los dos vasos procurando que no se derrame mucha agua. Dependiendo del grosor de las monedas se pueden colocar dos o tres entre los dos vasos sin que caiga el agua del vaso superior.

Explicación

Para que el agua salga por la separación entre los dos vasos tiene que entrar aire. La presión atmosférica exterior y la tensión superficial del agua impiden que salga el líquido. Si la separación entre los vaso aumenta la tensión superficial del agua no podrá impedir la entrada del aire y se derramará todo el agua del vaso superior.

La superficie del agua actúa como una membrana elástica por la acción de la tensión superficial. La tensión superficial es la resultante de las fuerzas que actúan sobre las moléculas de agua en la superficie del líquido.

Magia el agua desafía la gravedad.

Para realizar este experimento, que demuestra las características de la interacción entre moléculas, vamos a necesitar implementos que están presentes en cualquier casa.

Materiales:

• Agua
• Una copa
• Un pañuelo de tela o genero de raso (puede ser una camisa)
• Un recipiente o bowl

Cómo hacer:

Lo primero es tomar la copa e introducir el pañuelo de modo que cubra la superficie de forma interna. A continuación, se llenan 3/4 de la copa con agua y se saca el pañuelo desde el interior. Con el pañuelo mojado, se cubre la copa por fuera.

Luego se tapa la copa con la mano, y sobre un recipiente, hay que dar vuelta la copa. De a poco, desenvuelve el pañuelo que está alrededor de la copa, dejando cubierta la boca. Se podrá ver como el pañuelo o el agua no caen, pese a que la copa está dada vuelta y no se está sujetando el pañuelo con las manos. Vuelve a llenar la copa con agua y, sin poner el pañuelo, dala vuelta por sobre el recipiente.

Ahora... ¿por qué el agua o el pañuelo no cayeron al darlos vuelta por sobre el recipiente, pese a estar actuando la fuerza de gravedad? ¿Por qué no ocurrió lo mismo cuando la copa no estaba cubierta por el pañuelo?

¿Qué sucede?

Explicación.

Esta reacción, que va en contra de lo que sabemos sobre las leyes de la gravedad, se produce debido a que el agua tiene una alta tensión en su superficie. Las moléculas del agua que el pañuelo va absorbiendo, se aferran a las que siguen dentro de la copa. A pesar que existan zonas vacías o permeables en el pañuelo, el agua no cae ya que la atracción de las moléculas de esta es tan fuerte, que superan a la gravedad que, en otros casos, haría caer el agua, tal como vimos al realizar el mismo experimento sin utilizar el pañuelo.

Un experimento sencillo, rápido y cuya explicación es fácil de entender por parte de personas de todas las edad. Incluso puedes utilizarlo como truco de magia para cautivarlos y luego hacerles entender qué ocurrió en realidad.