La experiencia de la aguja flotante en el agua

La aguja flotante

Objetivo

Estudiar algunos conceptos de la física como la tensión superficial

Realizar una experiencia de física recreativa con un final sorprendente para el que no sabe física pero perfectamente explicable por las leyes de la misma.

Conseguir que una aguja de acero flote en el agua.

Experimentar con con imanes.

Introducción

¿Te has preguntado alguna vez porqué el agua forma gotas en lugar de esparcirse por todos los sitios? La respuesta a esta pregunta es la existencia de la Tensión Superficial. Vamos a experimentar con ella con otra experiencia muy sencilla haciendo flotar una aguja en el agua.

Materiales

Productos

Recipiente.

Espátula o palillos de madera.

Papel de filtro.

Aguja de coser de acero o clip.

Agua

Realización práctica

1.- En un recipiente con agua posaremos un trocito de papel de filtro y sobre él la aguja.

2.- 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 una espátula.

3.- Cuando consigamos que el papel se moje totalmente y se separe, la aguja permanecerá flotando en el agua, pese a que su densidad es casi ocho veces mayor.

4.- Mirando con cuidado se puede ver la “piel” estirándose bajo el peso de la aguja.

5.- Intentar mover la aguja con un imán.

6.- La experiencia puede resultar más vistosa si la aguja ha sido previamente imantada: en la superficie del agua se comportará como una brújula y se moverá libremente hasta indicarnos los puntos cardinales.

Intentando hacer flotar una aguja en agua

Precauciones

Tenemos que cuidar que el extremo de la aguja no “pinche” la superficie del agua, ya que irremediablemente la aguja se nos iría al fondo del recipiente obedeciendo los dictados de Arquímedes.

Explicación científica

¿Por qué flota el clip o la aguja?

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.

Aguja flotando

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.

Curiosidades y otras cosas

La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos.

La tensión superficial explica por qué los insectos pueden caminar sobre el agua, por qué el rocío forma pequeñas gotas redondas sobre la tela de una araña y por qué el agua sola no puede "mojar" los platos engrasadosy por qué la condensación sobre una lata de bebida realmente fría.

Algunos animalilos pueden caminar sobre el agua. Los zapateros de agua se pasean por la superficie del agua como si estuvieran caminando por ella. Por alguna razón sus pies no son mojados por el agua, formando ondas esféricas al andar que mantienen a flote a cada uno de ellos. Se puede comprobar que el peso de la

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