Guía de "Jugar con la densidad"

Centro

IES Francisco Romero Vargas

Título

Jugar con la densidad

Temática

Física

Interrogantes

¿Por qué flotan los cuerpos en un fluido?

¿Por qué al presionar la botella cambia la densidad del diablillo?

¿Qué es un fluido?

Materiales

Experimento I: Diablillo de Descartes

Diablillo de descarte (recipiente con abertura y alargado)

Botella de plástico de 1,5 litros con su tapa

Experimento II: ¿Nos hundimos en lentejas?

Recipiente de plástico con capacidad para 10 kg de lentejas

10 kg de lentejas

Una bola de porexpan de 10 -15 cm de diámetro

Una bola de acero

Introducción

Experimento I: Diablillo de Descartes

Este es un conocido experimento en el que vemos una aplicación directa de dos principio de la física: Principio de Arquímedes y Principio de Pascal.

Experimento II: Modelo para explicar el comportamiento de un  fluido y la flotabilidad de los objetos sumergidos en él. Con este modelo pretendemos simular el comportamiento de las moléculas de agua (representadas por las lentejas) sobre los objetos que se introducen en su seno. 

Descripción

Experimento I: Diablillo de Descartes

LLenamos una botella con agua hasta el borde. 

Introducimos nuestro Diablillo en la botella teniendo cuidado que la botella siga llena hasta el borde, si se derrama agua volvemos a rellenar.

tapamos la botella (no debe quedar ninguna burbuja de aire).

Presionamos la botella y vemos como el diablillo se hunde. Si dejamos de presionar se sube hasta el cuello de la botella. Controlando la presión podemos jugar con la altura del diablillo.

Experimento II: Modelo para explicar el comportamiento de un  fluido y la flotabilidad de los objetos  sumergidos en él.

Llenamos la caja de plástico con los 10 kg de lentejas.  Metemos la bola de porexpan en el interior de las lentejas para que no se vea. Ponemos la bola de acero en la superficie de las lentejas. Si dejamos el sistema en reposo no pasará nada, pero si agitamos la caja observaremos como la bola de acero se introduce dentro de las lentejas y como la bola de porexpan lentamente va asomando hasta quedar flotando en la superficie de las lentejas.

Cuestión 1

¿Por qué flotan los cuerpos?

La respuesta a esta cuestión la encontramos en el Principio de Arquímedes: "Cuando se sumerge un cuerpo en un fluido, experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado" 

Cuando el peso es mayor que el empuje se hundirá y cuando es mayor el empuje el cuerpo flotará.

La consecuencia es que los cuerpos que tienen más densidad que el fluido se hunden y los que son menos densos flotan.

Cuestión 2

¿Por qué al presionar la botella cambia la densidad del diablillo?

En este caso es el Principio de Pascal el que nos ayuda a dar respuesta a esta cuestión.

"Cuando se ejerce presión en un punto de un fluido incompresible (líquido), la presión se transmite a todos los puntos del fluido"

Cuando presionamos el agua contenida en la botella  la presión se transmite hasta la burbuja de aire que hay en el interior del diablillo. Como el aire si se puede comprimir, deja hueco para que entre agua. En ese caso la densidad del diablillo aumenta y se hunde. 

Podemos ver que jugando con la presión entra más o menos agua y el diablillo puede quedar a diferentes alturas en la botella.

Cuestión 3

¿Qué es un fluido? ¿Por qué las lentejas nos sirven como modelo de fluido?

Los fluidos pueden ser incompresibles( líquidos) o compresibles (gases)

Los primeros los reconocemos porque no tienen forma propia, adoptan la forma del recipiente que los contiene, pero su volumen es prácticamente constante, no se comprimen y se expanden con dificultad. Esto es así porque sus partículas están unidas, pero se pueden mover, deslizándose unas entre otras.

Si suponemos que las partículas son  como lentejas, vemos que éstas se comportan como un líquido.

Cuando sumergimos un objeto en el seno de las lentejas  y las movemos, los objetos se hunden o flotan según sus densidades, ya que las lentejas ejercen la correspondiente fuerza de empuje sobre los objetos.

Referencias

 "Para saber más".

  • www.lawebdefisica.com/experim/diablillo/
  • www.lawebdefisica.com/apuntsfis/fluidosge/
  • https://es.wikipedia.org/wiki/Fluido
Licencia
  • by-nc-sa.eu_petitReconocimiento – NoComercial – CompartirIgual (by-nc-sa)
Última modificación: Saturday, 5 de March de 2016, 20:04