Un cohete impulsado con agua

 

Materiales

  • Una botella de 2 litros de plástico, como las de refrescos.
  • Una bomba de inflar ruedas de bicicletas.
  • Un tapón de corcho horadado.
  • Tres ladrillos. 

Procedimiento y explicación

  • 1. Llena la botella con agua hasta la mitad. Ponle un tapón de corcho, con un agujero por donde puedas conectar la bomba de bicicleta sin que se salga el agua.
  • 2. Pon en el suelo la botella boca abajo, con la bomba conectada. Tres ladrillos verticales a su alrededor te servirán para que se mantenga en vertical. Todo esto hazlo en un lugar donde no importa que se vierta el agua del interior de la botella.
  • 3. Con cuidado de no inclinar el cohete-botella, ve metiendo aire en su interior con la bomba hasta que el tapón de corcho no soporte la presión interior. Entonces saldrá el agua hacia abajo e impulsará al cohete hacia arriba, como hacen los gases de un cohete a reacción, que salen impulsados hacia adelante por el principio de acción y reacción.

¿Cómo funciona?

Los cohetes funcionan gracias al principio de acción y reacción: los gases que salen por los motores empujan al cohete en dirección contraria. Esos gases se producen al mezclar el combustible con oxígeno.

Sugerencias

Puedes intentar mejorar el prototipo haciéndolo más aerodinámico, regulando la salida de agua con orificios más pequeños, consiguiendo más presión mejorando el cierre del tapón, etc.

 

 

Balanza de agua

 Materiales

  • Recipiente alto y transparente.
  • Vaso cilíndrico de plástico.
  • Lastre.
  • Tira de cartulina

Procedimiento

Se coge un recipiente alto y transparente y se llena de agua. Se mete un vaso cilíndrico de plástico con un poco de lastre para que quede flotando en vertical. Encima del vaso de plástico se pone una tapa a modo de platillo para poder poner lo que se desea pesar. Dentro del vaso se coloca la tira de cartulina donde se escriben las marcas que indican pesos (ha de calibrarse previamente).

¿Cómo funciona?

Un objeto flotante está en equilibrio, lo que indica que el peso se compensa con el empuje. Al añadir un sobrepeso para mantener el equilibrio debe aumentar el empuje, por eso aumenta el volumen sumergido hundiéndose más el vaso. El volumen que se hunde es proporcional al peso que se ha puesto sobre el vaso.Podemos conocer el peso midiendo cuánto se sumerge el vaso.

Sugerencias

Sabiendo que el aceite flota en el agua y se hunde en el alcohol, puede conseguirse que una gota de aceite quede sumergida sin hundirse en una mezcla de agua y alcohol. Eso ocurrirá cuando coincida su densidad con la de la mezcla equilibrando las fuerzas que intervienen. Con una pipeta se echa un poco de aceite en alcohol. El aceite se hunde. Se echa agua hasta que empieza a subir y quedar como un submarino. En ese momento se aumenta el volumen de la gota inyectando más aceite con la pipeta. Puede hacerse tan grande como se quiera.

 

Levantamiento de pesos

Materiales

  • Bolsas de basura.
  • Una mesa pequeña.
  • Tubos de goma.
  • Válvulas de cierre (como las usadas en jardinería).
  • Molinillos de aire.
  • Pequeño motor (mejor si es de los que se usan con placas solares).
  • LED de colores (se encuentran en las tiendas de electrónica).

Procedimiento

El principio de Pascal nos da pie para explotar el potencial del aire. Queremos demostrar, levantando sin mucho problema el peso de una persona, cómo el aire tiene poder para sustentar. Pretendemos enlazar los conceptos de presión de aire con los de energía eólica. Se puede tratar también el fenómeno de condensación de agua, procedente de la espiración, que se produce al soplar en la bolsa. Colocamos una bolsa de basura sobre una mesa, y encima de la bolsa ponemos una tabla sujeta con unas bisagras a la mesa. Al soplar en la bolsa con la ayuda del tubo de goma, el aire levantará a la persona que se coloque sobre la tabla.

Utilizamos dos válvulas de cierre. Una permanece cerrada (válvula 2) para que el aire no escape de la bolsa. Con la otra (válvula 1) actuamos a medida que soplamos para permitirnos tomar aire.

Explicación

A la salida de la válvula 2 podemos colocar una pequeña sirena de las que se encuentran en las tiendas de juguetes, que sonará cuando dejemos escapar el aire de la bolsa; también podemos colocar el pequeño motor (al que habremos conectado los LED y una pequeña hélice) de manera que el chorro de aire dirigido hacia la hélice, que estará conectada con una dinamo, produzca una pequeña cantidad de electricidad, suficiente para que los LED se iluminen.

 

Fluido magnetorreológico

Materiales

  • Limaduras de hierro.
  • Aceite vegetal crudo.
  • Imanes.

Un recipiente de cristal. Procedimiento

Mezclamos en el recipiente de cristal un volumen de limaduras de hierro con dos volúmenes de aceite. El fluido que se forma después de agitar bien tiene una viscosidad similar a la del aceite. Si acercamos un imán por cada lado, con caras enfrentadas, veremos solidificarse el fluido. Si apartamos los imanes, se convierte de nuevo en líquido .Esta viscosidad variable se comprueba al intentar remover el fluido con un lápiz en los distintos casos.

Explicación

La reología es la ciencia que estudia el lento fluir de algunos sólidos: vidrio, hormigón, etc. En este caso se trata de fabricar un fluido que se convierte en sólido, y de nuevo en líquido, según acerquemos o alejemos un campo magnético Este tipo de fluidos podrían servir para amortiguadores inteligentes (se harían más o menos duros según sea el terreno), frenos de distinta dureza (un disco acoplado a un motor podría ser frenado más o menos según varíe la viscosidad del fluido en el que gira el disco), autómatas con "manos" de dureza variable, según lo que vaya a coger, etc.

Crecimiento de plantas en diversas gravedades

Materiales

 Rueda de bicicleta.

 Ventilador eléctrico.

 Tubos de ensayo y lentejas.

 Glicerina.

 Bolitas metálicas de rodamiento.

Fundamento científico

Las auxinas son las hormonas que activan el crecimiento en las raíces y tallos. Son las responsables del «geotropismo», el crecimiento en dirección de la gravedad. Si giramos lentamente una planta durante un tiempo, las auxinas no se fijan en ninguna zona y la planta crecería igual que si estuviese en microgravedad. Y, si existe además una fuerza centrífuga, puede simular cualquier gravedad. Esto se consigue situando las semillas a distintas distancias del eje en una rueda de bicicleta que gira continuamente durante varios días.

Desarrollo

El procedimiento seguido es el siguiente:

Se siembra una lenteja en 6 o 7 tubos de ensayo con un poco de algodón y unas gotas de agua. Esos tubos se pegan con papel celofán a los radios de una rueda de bicicleta. Para hacer girar constantemente la rueda durante varios días, se pone el eje de un ventilador al que hemos quitado las aspas junto al neumático.
La aceleración centrífuga que sufre cada semilla depende de la velocidad de giro y del radio (ac = ω2 · r). Podemos medir la velocidad con un simple velocímetro de bicicleta, y el radio es la distancia de la semilla al eje de la rueda, que podemos calcular para simular la g de un planeta concreto. Se puede comprobar que el tiempo de inicio de germinación no varía con el valor de la gravedad, que el crecimiento es aproximadamente proporcional a la gravedad y que la semilla crece especialmente bien en valores de g cercanos al terrestre (9,8 m/s2).

¿Qué hizo el visitante?

Para explicar la respuesta de las auxinas al giro, el visitante tenía un tubo transparente lleno de glicerina y con varias pequeñas bolas metálicas que simulaban las auxinas. Al darle media vuelta, veía cómo las bolitas caían lentamente. Si daba otra media vuelta, luego otra media, etc., comprobaba que permanecían en el medio, como si estuviesen en microgravedad.

Materiales

 Secador de boca no muy ancha.

 Pelota de ping-pong.

 

Fundamento científico

Si colocamos una pelota de ping-pong sobre el chorro de aire de un secador, esta se mantendrá en equilibrio estable, de modo que incluso desplazándola ligeramente con el dedo vuelve al centro del chorro.

Desarrollo

Cuando la gente ve esta demostración con el chorro vertical no suele quedar muy impresionada: «¡Pues claro que la pelota no se cae, el aire la empuja hacia arriba!», dicen muchos y no es mentira, pero si se inclina lentamente el secador, la bola sigue ahí y el asombro se multiplica (aunque a partir de cierto ángulo, la gravedad vence, claro).

Esta misma experiencia se puede llevar a cabo sin secador, fabricando una especie de pipa con un tapón de botella (de las de plástico de 1,5 L, por ejemplo) con un agujero en su centro por el que pasa una pajita de beber refrescos acodada. Soplando con algo de fuerza y habilidad también se consigue hacer que la pelota levite.

Es fácil comprender cómo el chorro de aire ejerce una fuerza hacia arriba sobre la pelota, pero para explicar la estabilidad, el ingeniero rumano Henri Coanda, hacia 1930, estudió y enunció el hoy llamado «efecto Coanda», que es la tendencia de un fluido real (viscoso) que circula cerca de una superficie a «quedarse parcialmente pegado» a ella, algo que tantas veces hemos experimentado al servir líquidos con una jarra. En nuestro caso, y en palabras del físico Rafael García Molina, de la Universidad de Murcia:

«Cuando la pelotita se desvía de la línea central del chorro de aire, el aire que rodea (debido al efecto Coanda) la parte de la pelotita más próxima al eje central del chorro sale despedido alejándose del eje; por conservación del momento lineal (o por el principio de acción y reacción si se prefiere para el caso de dos cuerpos), la pelotita tiene que moverse hacia el eje (en sentido contrario al aire despedido), de manera que tiende a permanecer estable en el centro del chorro. La rotación que se observa de la pelotita está más en sintonía con esta segunda explicación».

Tomado de 30 usos científicos para una (... bueno, varias) botella(s) de gaseosa, que se encuentra en: