sábado, 10 de enero de 2015

330 Efecto Coanda con bola de corcho

Para realizar nuestro experimento necesitamos una bola de corcho, arena y agua.

En 1910 el ingeniero aeronáutico rumano Henri Coanda (1886 – 1972) descubrió que un fluido (gas o líquido) tiende a seguir el contorno de la superficie sobre la que incide (siempre que la curvatura de la superficie sobre la que incide el fluido y el ángulo de incidencia del fluido no sean muy grandes).

Para demostrar el efecto Coanda podemos dejar caer un chorro de agua sobre la superficie de una bola de corcho sujeta por un hilo. Vemos que el líquido se pega a la superficie y sale en dirección opuesta. Por conservación del momento lineal o según el principio de acción y reacción la bola de corcho se mueve en sentido contrario a la dirección de salida del chorro de agua.


Si luego dejamos caer arena sobre la bola vemos que ya no aparece el efecto Coanda. La arena rebota sobre la superficie y la bola se desplaza en sentido contrario por el principio de acción y reacción o tercera ley de Newton.

lunes, 5 de enero de 2015

329 Aerodinámica con un secador del pelo.

Para realizar nuestro experimento necesitamos un secador del pelo, una vela pequeña, una botella cilíndrica, una caja rectangular, etc. . .

El propósito de nuestro experimento es ver si podemos apagar una vela pequeña con el secador del pelo colocando un objeto no muy grande entre la llama de la vela y la corriente de aire que sale del secador. Si el objeto tiene una forma aerodinámica (por ejemplo una botella cilíndrica) la corriente de aire apagará la vela.

Los objetos con caras planas y aristas marcadas como las cajas rectangulares son poco aerodinámicos y lo normal es que la vela no se apague.

Explicación
En 1910 el ingeniero aeronáutico rumano Henri Coanda (1886 – 1972) descubrió que un fluido (gas o líquido) tiende a seguir el contorno de la superficie sobre la que incide (siempre que la curvatura de la superficie sobre la que incide el fluido y el ángulo de incidencia del fluido no sean muy grandes).

En el caso de una botella cilíndrica, su forma aerodinámica hace que la corriente de aire que sale del secador del pelo se pegue a la superficie de la botella y apague la vela. Si sustituimos la botella por una caja metálica vemos que la vela no se apaga.



viernes, 2 de enero de 2015

328 Otro monigote equilibrista

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de cartón no muy grueso, un rotulador, tijeras, tres arandelas metálicas y cinta adhesiva.

Podemos recortar nuestro monigote equilibrista de un trozo de cartón no muy grueso (ver imagen). Luego pegamos en las manos y en la cabeza unas arandelas metálicas. Si no tenemos arandelas podemos usar otra cosa (por ejemplo unas tuercas). Y finalmente se doblan un poco los brazos del monigote.

Si se apoya la cabeza de nuestro monigote sobre la punta de un lápiz vemos que se mantiene en equilibrio estable. Con un pequeño impulso el monigote puede girar sin caerse.


Explicación
La clave de nuestro monigote equilibrista es lograr que el centro de masas esté por debajo del punto de apoyo. Colocando las arandelas metálicas en las manos del monigote se logra que el centro de masas quede por debajo del punto de apoyo situado en la cabeza del monigote.


Al inclinar ligeramente la figura sube el centro de masas y el monigote recupera la situación inicial de equilibrio estable.

sábado, 27 de diciembre de 2014

327 La cinta de Moebius

Para realizar nuestro experimento necesitamos un folio, una regla, un rotulador , unas tijeras y pegamento o cinta adhesiva.

En primer lugar recortamos unas tiras de papel de unos 2´5 cm de ancho.

Si se pegan los extremos de un tira de papel tenemos una cinta normal y corriente con sus dos caras y sus dos bordes. Pero si antes de pegar los extremos de la cinta de papel se da media vuelta a uno de los extremos se obtienen una cinta de Moebius.

Veamos las propiedades sorprendentes de la cinta de Moebius:

Si se pinta con un rotulador sobre la cinta de Moebius empezando por la aparente cara exterior vemos que al final queda pintada toda la cinta y no tiene realmente sentido hablar de la cara exterior y de la cara interior. La cinta de Moebius es una superficie con una sola cara.

Si se hacen unos pequeños cortes en la cinta de Moebius empezando por el borde superior vemos que al final todo el borde queda lleno de cortes de tijera y no tiene sentido hablar de borde superior y borde inferior. La cinta de Moebius es una superficie con un único borde.

Si se corta una cinta normal y corriente a lo largo se obtienen dos cintas. Pero si se corta una cinta de Moebius a lo largo se obtienen dos resultados diferentes dependiendo de dónde se efectué el corte.
Si se corta la banda de Moebius justo por la mitad se obtiene una cinta más larga pero con dos vueltas. Pero si no se corta justo por la mitad se obtienen dos cintas entrelazadas diferentes.


sábado, 20 de diciembre de 2014

326 La aguja de Buffon

Para realizar nuestro experimento necesitamos un folio, una regla, un rotulador y una caja de alfileres.

Sobre el papel se dibujan una serie de líneas paralelas con una separación igual a la longitud de uno de los alfileres. Luego se dejan caer sobre el papel de manera aleatoria 150 alfileres. Al dejar cae un alfiler sobre la hoja puede ser que corte alguna de las líneas o que no corte ninguna de las líneas.

Si se multiplica por dos el número de alfileres que se dejan caer sobre el papel "N" y se divide por el número de alfileres que corta alguna de las líneas "N´" se obtiene un valor aproximado para el número π.
π = 2N/N´


Explicación
La aguja de Buffon es un clásico problema de probabilidad matemática planteado por el matemático y naturalista francés Georges Louis Leclerc, conde de Buffon, en 1773. Es un método que permite obtener un valor aproximado del número π.

En mi caso dejé caer 150 alfileres sobre la hoja de papel y al cuarto intento conté 95 alfileres sobre alguna de las líneas paralelas. Con estos números se obtiene un valor para pi de 3´16.

Es importante que los alfileres se dejen caer de modo aleatorio


domingo, 14 de diciembre de 2014

325 Leyes de los gases con materiales caseros

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, un globo pequeño y un recipiente con agua caliente.

En primer lugar llenamos un globo pequeño con aire y luego lo colocamos en la boca de la botella de manera que la mitad del globo quede en el interior de la botella.

Si apretamos la botella de plástico el globo sale de la botella. Y podemos lograr el mismo efecto metiendo la botella con el globo en un recipiente con agua caliente.

Explicación
El estado de un gas queda determinado por las siguientes magnitudes: cantidad de gas, presión, temperatura y volumen. Para una cierta cantidad de gas encerrado en un recipiente la presión, el volumen y la temperatura no son magnitudes independientes.

En la primera parte del experimento al apretar la botella de plástico deformable se reduce el volumen del recipiente y aumenta la presión del aire atrapado en la botella.

En la segunda parte del experimento al meter la botella en el interior del recipiente con agua caliente aumenta la temperatura del aire de la botella y aumenta la presión.

En los dos casos el aumento de la presión interna impulsa el globo fuera de la botella.

La Ley de Boyle establece que en un recipiente cerrado y a temperatura constante la presión del gas encerrado en el recipiente es inversamente proporcional al volumen:
Si el volumen aumenta disminuye la presión
Si el volumen disminuye aumenta la presión.

La Ley de Gay-Lussac establece que en un recipiente cerrado a volumen constante la presión del gas atrapado en el recipiente es directamente proporcional a la temperatura.
Si aumenta la temperatura aumenta la presión
Si disminuye la temperatura disminuye la presión

La teoría cinética permite explicar el comportamiento macroscópico y las leyes experimentales de los gases con una serie de postulados que describen el comportamiento microscópico de los gases.