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94 Un experimento muy muy sano

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pera, una uva, un trozo de hilo y un bolígrafo.

En primer lugar pasamos el trozo del hilo por el tubito de plástico del bolígrafo de manera que sobresalga unos 15 cm por cada extremo. Luego atamos la pera en uno de los extremos del hilo y la uva en el otro extremo.

En circunstancias normales el peso mayor de la pera hace que, al levantar el bolígrafo, la uva suba y la pera baje. Pero, si tomamos el bolígrafo verticalmente de manera que la uva quede en la parte superior y la damos un impulso para que gire, veremos que es posible que la pera (más pesada) se mantenga en equilibrio sin caer.

Explicación
Para que la pera se mantenga en equilibrio sin moverse es necesario que las fuerzas que actúan sobre ella se anulen. En este caso tenemos dos fuerzas: el peso hacia abajo (P) y la tensión del hilo hacia arriba (T). Por lo tanto: T = P

La fuerza centrípeta (la tensión del hilo) es la responsable del movimiento circular de la uva.



La fuerza centrípeta depende de la velocidad. Si aumentamos la velocidad de la uva aumenta la tensión y sube la pera. Si disminuimos la velocidad de giro de la uva disminuye la tensión y baja la pera.

93 Ondas estacionarias con una sierra eléctrica

Para realizar nuestro experimento necesitamos una sierra eléctrica de vaivén y un trozo de hilo.

Antes de comenzar, y por motivos de seguridad, quitamos la sierra de la máquina.

Atamos un trozo de hilo a la pieza donde se fija la sierra. Luego colocamos la sierra encima de una mesa, la enchufamos a la red eléctrica y atamos el otro extremo del hilo para mantenerlo tirante.

Al accionar el interruptor de la máquina se pueden ver unas ondas que se forman en el hilo. Alejando o acercando la máquina varía la forma de la onda.

Explicación
Al encender la máquina, el extremo del hilo atado a la sierra vibra verticalmente (perturbación inicial). Dicha vibración viaja por el hilo, se refleja en el otro extremo y regresa por el mismo sitio. Al superponerse las dos perturbaciones (la inicial y la reflejada) se genera una onda estacionaria.

En las ondas estacionarias cada punto tiene su propia amplitud de vibración. Se puede observar que hay puntos del hilo que tienen una amplitud de vibración mayor (los vientres) y otros puntos donde la amplitud es muy pequeña (los nodos)

Dependiendo de la tensión del hilo se forman los distintos modos de vibración de la onda estacionaria. Cada modo tiene un número diferente de nodos y vientres. Podemos modificar la tensión del hilo acercando o alejando la máquina.



92 Cromatografía de unas hojas de espinaca

Para realizar el experimento necesitamos unas hojas de espinaca, arena, un mortero, papel de filtro (lo podemos sacar del filtro de una cafetera) y alcohol.

En primer lugar trituramos las hojas de espinaca en un mortero con un poco de arena (que hará de abrasivo). Cuando estén bien trituradas añadimos un poco de alcohol.

Después de agitar bien vertemos un poco de la disolución en un vaso largo y ponemos una tira de papel de filtro tal como se indica en el vídeo.

Después de 14 horas vemos que nuestra disolución se separó en varias bandas de diferentes colores.

Explicación

La cromatografía es una técnica de separación de sustancias que se basa en las diferentes velocidades con que son arrastradas cada una de ellas a través de un medio poroso por un disolvente en movimiento.
En nuestro caso, a medida que el disolvente sube por el papel de filtro (el medio poroso), arrastra consigo los pigmentos que contiene la hoja de espinaca. Como no todos son arrastrados con la misma velocidad, al cabo de unas horas se forman unas franjas de colores que corresponden a los distintos componentes.

Entre ellos se encuentran la clorofila (de color verde) y los carotenoides (de color amarillo).




91 Flotabilidad y equilibrio de los barcos

Para realizar nuestro experimento necesitamos un bote de cristal pequeñito, tuercas, bolitas de corcho blanco y un recipiente con agua.

En primer lugar colocamos las tuercas en el fondo del bote de cristal (nuestro humilde barco) y ponemos encima las bolitas de corcho. Colocamos la tapa y metemos el bote verticalmente en el recipiente con agua. Al soltarlo podemos ver que el bote flota y mantiene el equilibrio sin volcar.

Repetimos el experimento colocando las bolitas de corcho en el fondo del bote y encima las tuercas. Colocamos la tapa y metemos el bote verticalmente en el recipiente con agua. En este caso el bote también flota pero no logra mantener el equilibrio y vuelca al soltarlo en el agua.

Explicación:
El bote de cristal flota en todos los casos porque su peso (P) es igual a su empuje (E).

Respecto a la estabilidad del barco tenemos que tener en cuenta la situación del peso y del empuje. El peso se aplica en el centro de gravedad y el empuje en el centro de empuje (que coincide con el centro de gravedad del fluido desalojado).

Al colocar las tuercas en el fondo del bote el centro de gravedad está muy bajo y al inclinarse el barco se genera un par de fuerzas y un giro en contra de las agujas del reloj que hace que el barco recupere la vertical.


Por el contrario, al colocar las bolitas de corcho en el fondo y las tuercas encima, el centro de gravedad se encuentra muy alto y, al inclinar el barco, se genera un par de fuerza y un giro a favor de las agujas del reloj que hace que el barco no recupere la vertical y vuelque.

Cuánto más bajo esté situado el centro de gravedad de un barco más estable será el equilibrio.