1º - CENTRO DE GRAVEDAD Y EQUILIBRIO
Objetivo: Realizar un sencillo experimento de física que nos permita entender el equilibrio de los cuerpos.
Materiales: Botella de vidrio –1 corcho –2 tenedores –2 palillos.
Procedimiento: Debemos primero poner los tenedores entrecruzando sus dientes, como si estuviésemos pinchando el uno con el otro. En el medio de ellos colocamos un palillo. El otro palillo lo pinchamos en el corcho y luego ponemos todo en el pico de la botella, como se muestra en el video.
¿Cómo funciona?: Todos los cuerpos que se encuentran en la Tierra reciben los efectos de la gravedad. El resultado es una fuerza que los atrae hacia el centro de la Tierra, y que conocemos como “peso de los cuerpos”.
La física ha simplificado estos conceptos para estudiar mejor el equilibrio de cuerpos. Se ha definido el concepto de “centro de gravedad” que no es otra cosa que el punto donde se supone se ha aplicado el peso de un cuerpo o sistema de cuerpos.
Si logramos apoyar un cuerpo sobre una estructura rígida e inmóvil, de modo que su centro de gravedad pase por ese punto de apoyo, el cuerpo estará en equilibrio y no se caerá para ninguno de sus lados. Esto es lo que ocurre en este experimento, el centro de gravedad se encuentra sobre una línea que pasa por el punto de contacto de los dos palillos (punto de apoyo). La reacción que ejerce el palillo del corcho, debido a la 3ª Ley de Newton , anula el peso del cuerpo y lo deja en perfecto equilibrio.
2º- EXPERIMENTO SOBRE LA 1ª LEY DE NEWTON
Objetivo: Realizar un experimento de física que permita demostrar el enunciado de la 1ª Ley de Newton.
Materiales: Recipiente con agua –Plato o bandeja de plástico o metal –Tubo de cartón –2 huevos.
Procedimiento: Primero ponemos un poco de agua en el recipiente que puede ser un vaso grande, una jarra, etc. Sobre el recipiente colocamos el plato o bandeja, sobre éste ponemos el tubo de cartón verticalmente, como se ve en el video. Por último, apoyamos el huevo sobre el extremo superior del tubo de cartón.
Ahora solo falta el toque de “magia”. Debemos empujar fuerte y rápidamente el plato o bandeja. Dicho golpe sacará de su lugar al plato y al tubo de cartón; increíblemente el huevo caerá dentro del vaso de agua.
¿Cómo funciona?: La 1ª Ley de Newton dice que un cuerpo conserva su estado de movimiento uniforme rectilíneo o de reposo, a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas que se apliquen sobre él.
Cuando empujamos fuertemente el plato o bandeja le estamos aplicando una fuerza externa que modifica su estado de reposo. Al salir “despedida”, los bordes de la bandeja chocan con el tubo de cartón y también le aplican a él una fuerza que modifica su estado de reposo. La fuerza es pequeña, pero como la masa del tubo es despreciable lo acelera fácilmente.
Por último, el tubo ejerce sobre el huevo una pequeña fuerza, pero como la masa del mismo es importante, no sirve para modificar su estado de reposo. Esto hace que él caiga debido a la fuerza de gravedad, como era de esperar.
3ºINGRAVIDEZ APARENTE
Materiales: Una copa y una bola pequeña
Procedimiento: Dejamos una bola pequeña en una
superficie horizontal. Colocamos encima de la bola una copa boca abajo.
Sujetamos la
copa por la base y hacemos girar velozmente la copa. Finalmente levantamos la
copa.
Cuando la
bola empieza a girar en el interior de la copa, vemos que la bola sube por las
paredes de la copa y continúa girando sin caerse.
Explicación: Cuando la bola gira rápidamente en el
interior de la copa tiende a alejarse hacia el exterior por la fuerza centrífuga (huye del centro). En
realidad la fuerza centrífuga no es una verdadera fuerza y sus efectos son
causados por la inercia, es decir,
la tendencia del objeto que se mueve, a conservar la dirección y la velocidad
de su movimiento.
Si la bola
gira con la suficiente velocidad, es capaz de subir por las paredes de la copa
logrando un estado de ingravidez o peso
aparente cero.
4º- UN EXPERIMENTO MUY MUY SANO
Materiales: 1 pera, 1 uva, un trozo de hilo y un
bolígrafo.
Procedimiento: Pasamos el hilo por el tubo de
plástico del boli, de forma que salga en uno de los extremos del hilo y la uva
en el otro extremo.
pera baje.
Pero si cogemos el boli verticalmente de forma que la uva quede en la parte
superior y le damos un impulso para que gire, vemos 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. 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 de la fuerza 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.
5º-MOVER UNA CERILLA A DISTANCIA
Materiales: Cerillas
Procedimiento: Colocamos las cerillas unas sobre
otras formando palanca encima de la mesa. Al presionar ligeramente sobre la
última cerilla es posible mover la segunda cerilla de la serie sin que se
aprecie movimiento en las cerillas intermedias.
Explicación: El entramado de las cerillas
transmite la fuerza a distancia sin
que los movimientos de transmisión intermedios sean visibles.
Este es uno
de los experimentos recopilados por Arthur Good (más conocido por su seudónimo
Tom Tit) en “la ciencia divertida” a finales del siglo XIX.
6º-EXPERIMENTO SOBRE LA FUERZA DE FRICCIÓN ESTÁTICA O FUERZA DE ROZAMIENTO
Para este experimento necesitaremos:
MATERIALES
Dos libros con bastantes paginas.
PROCEDIMIENTO
Intercalamos las todas las hojas.
Al finalizar esta tarea intenta separar los dos libros.
Como ves aunque hagas fuerzas no los puedes separar
EXPLICACIÓN
Esto ocurre porque entra en contacto la fuerza de fricción estatica o fuerza rozamineto que hace que no lo podamos separar. Esta fuerza consiste en que se ejerce una gra fuerza sobre las hojas que no podemos superar.
7º-EXPERIMENTO SEGUNDA LEY DE NEWTON
Esta ley dice si sobre un cuerpo actua una fuerza, este adquirirá aceleración proporcional a su peso.7º-EXPERIMENTO SEGUNDA LEY DE NEWTON
En este experimento utilizaremos:
MATERIALES
-Un disco.
-Un globo.
-Un tapón.
-Algo de plastilina.
-Cola
-Cuerda
-Un peso
-Un tapón.
-Algo de plastilina.
-Cola
-Cuerda
-Un peso
PROCEDIMIENTO
Enganchamos en globo al CD a través del tapón, al que le hemos hecho un agujero. Pegamos el tapón al CD y atamos el hilo o cuerda al peso. Hinchamos el globo y lo soltamos.
CONCLUSIÓN
El Cd no se ha elevado debido a que el peso lo ah atraído hacia la gravedad.Este experimento representa la segunda ley de newton ya que al soltar el aire del globo el objeto en cuestión se desplaza a su aceleración proporcional
8º -EXPERIMENTO LEY DE HOOKE
Para este experimento necesitaremos
MATERIALES:
-Diferentes
pesos.
-Un metro.
-Los
dinamómetros.
-Pesos.
-Pesos.
PROCEDIMIENTO:
Colocamos el 1 peso en el dinamómetro y medimos lo que se ha estirado el muelle, luego colocamos el segunde peso y lo medimos también.
EXPLICACIÓN:
Lo que observamos es que a más peso que le pongamos más se va ha estirar cumpliéndose así su ley.
9º Ludión o diablillo de Descartes
- En su versión original fue obra de Descartes.
El nombre "Ludión" se debe a que su propósito era eminentemente lúdico.
En una botella llena de agua, se encontraba sumergido un diablillo que
se movía según se presionase más o menos la botella.
- MATERIAL
- Una botella de plástico transparente de aproximadamente 1,5 litros. Si es posible con tapón de rosca.(Por ej. una de refresco)
- Una carcasa de bolígrafo que sea transparente.
- Pequeños trozos de un material denso que se puedan introducir en el interior de la carcasa del bolígrafo. Por ejemplo : trozos de alambre, perdigones, etc.
- Si el bolígrafo tiene un agujero lateral, se tapa con cinta adhesiva.
- Se llena la botella con agua
- Se pone el material denso en el interior del bolígrafo, de tal manera que quede flotando, prácticamente sumergido, una vez tapado el agujero superior. El agujero interior no debe quedar completamente tapado.
- Se cierra la botella.
- Cuando
se presiona la botella lo suficiente, se observa como el bolígrafo
desciende hasta llegar al fondo. Al disminuir la presión ejercida, el
bolígrafo asciende de nuevo.
- Al
presionar la botella se puede observar como disminuye el volumen de
aire contenido en el interior del bolígrafo. Al dejar de presionar, el
aire recupera su volumen original. Esto es consecuencia del principio de Pascal : Un aumento de presión en un punto cualquiera de un fluido encerrado se transmite a todos los puntos del mismo.
Antes de presionar la botella, el bolígrafo flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua. La disminución del volumen del aire en el interior del bolígrafo, lleva consigo una reducción de la fuerza de empuje ejercida por el agua. Esto es una consecuencia del principio de Arquímedes : Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente que es igual al peso del fluido desalojado.
Materiales:
2 bolitas de plástico, un tapón de
corcho, un trozo de hilo, una aguja metálica y un trozo de alambre circular.
Procedimiento:
Clavamos las dos bolitas de plástico
en el alambre circular. Luego unimos los dos extremos del alambre con un tapón
de corcho para completar un círculo.
Clavamos la
aguja metálica en el tapón de corcho y unimos el otro extremo de la aguja al
aro metálico con un trozo de hilo.
Por último,
sujetamos la aguja con las manos de forma que el aro quede en posición
vertical, con el tapón de corcho en la parte inferior y una bolita de plástico
a cada lado del tapón central.
Si se gira
el alambre en torno al eje vertical (la aguja) las dos bolitas ascienden por el
alambre.
Explicación:
Las dos bolitas se alejan del centro
y suben por el aro metálico por acción de la
fuerza centrífuga (“huye del centro”). Ésta no es una verdadera fuerza ya
que no corresponde a una interacción. Sus efectos son causados por la inercia.
La altura
alcanzada por las dos bolitas aumenta con la velocidad de giro.
11º- UNA ENERGÍA MUY LIMPIA
Materiales:
Un trozo de cartulina, unas tijeras,
un recipiente con agua, detergente, un palito y cera de una vela.
Procedimiento:
De un trozo de cartulina se recorta
una flecha.En el centro de la figura se recorta un canal estrecho que termine
en la parte final de la flecha. Se engrasa la figura de la cartulina con un
poco de cera y se deja flotar la figura en el agua.
Si se deja
caer una gota de detergente en el canal, cerca de la punta de la flecha, la
figura de cartulina empieza a moverse. Otra opción es que mojemos un palito de
madera en detergente y luego tocar con el palito en el canal.
Explicación: El detergente tiene menor tensión
superficial que el agua. Por eso, la gota de detergente que se deja caer en el
canal cerca de la punta de la flecha se dirige hacia fuera del canal y por el principio de acción y reacción la
flecha se pone en movimiento en sentido contrario.
12º- MOVIMIENTO CIRCULAR
Materiales:
Una botella de plástico, un trozo de
cartulina o madera fina, cuatro tiras de cordón de 40 cm aproximadamente.
Procedimiento:
A cada extremo del trozo de cartulina
rectangular hacemos un pequeño agujero y pasamos por allí cada trozo de cordón.
Unimos los cuatro cordones formando una especie de pirámide. Colocamos nuestra
botella de plástico llena de agua en el centro de la cartulina y le damos un
fuerte impulso haciendo girar circularmente; vemos que nuestra botella no se
cae.
Explicación: Para que la botella se mantenga en
equilibrio sin moverse es necesario que las fuerzas que actúan sobre ella se
anulen. La tensión del cordón es la responsable de la fuerza circular que
depende de la velocidad.
13º- UN JUGUETE MUY MOVIDO
Materiales:
Una peonza
Procedimiento:
Hacemos girar la peonza de forma
tradicional. Sabemos que es un objeto acabado en punta que se sostiene girando
sobre sí mismo, hasta que se frena y cae.
Explicación:
Tras la peonza se esconde un complejo
juego de fuerzas, con dos principios físicos que desafían a la gravedad. El
principal es el efecto giroscópico ,
que es el que mantiene la peonza sobre su punta sin caerse , incluso estando
inclinada. Este efecto hace que prime el impulso giratorio frente a la fuerza
de gravedad, de forma que sería imposible si la peonza estuviera estática.
A medida que
se pierde eñ impulso, la peonza añade al movimiento rotatorio (sobre su eje)
otro giratorio formando círculos con una especie de cabeceo.
Hay
muchísima ciencia detrás de este juguete, ángulo de caída, desaceleración, masa
, 2ª ley de Newton, péndulo de Focault, momento angular, ….algún día se
explicará mejor; de momento nos basta para divertirnos.
14º EXPERIMENTO 3º LEY DE NEWTON GLOBO VOLADOR
MATERIALES:
-Un carrete de hilo
-Cuerda
-Globo
-Cinta americana
PROCEDIMIENTO
Enganchamos el globo al carrete con la cinta americana y el carrete lo colocamos en la cuerda.
Hinchamos el globo y lo soltamos.
EXPLICACIÓN
El globo se mueve de un lado a otro por el aire demostrando la 3ºley de newton, que dice que con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto