Conceptos básicos

Física Fuerzas Gravedad Peso

Introducción

Cada día experimentamos en la naturaleza todo tipo de fuerzas, movimientos, aceleraciones. Pero muchas veces no somos conscientes y no nos damos cuenta de como funcionan. En este experimento vamos a comprobar el funcionamiento básico de las fuerzas con este curioso equilibrio.

Base científica

El experimento se basa en el equilibrio de fuerzas postulado por Newton. La botella se mantendrá en equilibrio al borde de la mesa gracias a que compensaremos la fuerza vertical descendente con otra vertical ascendente. De esta manera se cumple la primera ley de Newton que dice que un cuerpo está en equilibrio siempre y cuento la suma de todas las fuerzas que le afectan sea nula.

Materiales

  • Una botella llena de agua
  • Tres palillos planos de madera
  • Una cuerda o cordón
  • Una superficie donde efectuar el equilibrio, en mi caso el borde de una mesa
  • Un peso para sujetar el sistema en el paso intermedio

Preparación

Primero vamos a preparar el sistema

  1. Nos ponemos las gafas de seguridad
  2. Atamos el cordón al tapón de la botella
  3. Aseguramos con un peso el primer palillo sobresaliendo aproximadamente un tercio del mismo desde el borde de la mesa
  4. Colgamos el cordón atado a la botella del palillo

Procedimiento

Ahora empezamos con la parte real del experimento, donde crearemos el equilibrio de fuerzas

  1. Colocamos el segundo palillo en posición horizontal de manera que quede sujeto entre las dos partes del cordón. Tenemos que colocarlo a una pequeña del primer palillo.
  2. Colocamos el tercer palillo en tensión entre la punta del primer palillo que sobresale de la mesa y el punto medio del segundo palillo en horizontal. Este paso es el mas complicado, podemos ir probando y ajustando el segundo palillo hasta que consigamos que se sujeten solos.
  3. ¡Haz una predicción! ¿Se sujetara solo si quitamos el peso que asegura todo?
  4. Ahora podemos retirar el peso que aseguraba el primer palillo lentamente y ver que el sistema queda en equilibrio sin ayuda de fuerzas externas.

Observación y resultados

Como vemos el sistema se queda en equilibrio al borde de la mesa sin mas ayuda que los tres palillos utilizados. La lógica nos dice que esto no debería ser así ya que no hay nada que asegure el primer palillo a la mesa y nada que sujete la botella desde abajo. Pero lo que hemos conseguido al añadir los otros dos palillos es reconducir la fuerza, también denominada tensión que atraviesa el cordón por el peso de la botella. Esta tensión era vertical descendente en principio. Al añadir el palillo horizontal trapazamos a este plano parte de la fuerza y finalmente añadiendo el ultimo palillo somo capaces de devolver esta tensión que hemos desviado del cordón hacia el primer palillo. De esta manera hemos conseguido aplicar una fuerza equivalente sobre el palillo, podríamos decir que hemos contrarrestado el peso de la botella con los palillos.

¡Toca recoger!

Asegúrate de dejar todo limpio y ordenado una vez hayas terminado de hacer el experimento. El agua (con o sin colorante) la puedes tirar por el desagüe y las botellas depositarlas en el contenedor de envases. Devuelve a su sitio las herramientas y otros utensilios que hayas necesitado.

Supervisión de un adulto y la seguridad es lo primero

  • Sigue cuidadosamente las instrucciones del experimento.
  • Es conveniente que un adulto supervise la realización del mismo, ayudando en el uso de materiales o utensilios potencialmente peligrosos si no son utilizados correctamente.
  • Asi mismo, un adulto debe determinar si el experimento a realizar es apropiado para la edad del alumno que va a participar en la actividad.
  • Hacer experimentos científicos en casa es una forma divertida de aprender la parte práctica de la ciencia, pero puede requerir tomar medidas de precaución adicionales y/o desordenar o ensuciar el área de trabajo.