Tapa que no se cae
Experimento Fácil Sobre 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.
