Simulación del Principio de Arquímedes

Preparando el informe sobre las experiencias realizadas la semana pasada, estaba buscando algo de información para explicar la excelente experiencia propuesta por mi compañero Miguel Calderón. En ella se verifica como la densidad del agua hace que un huevo fresco logre flotar en agua salada. Se puede explicar este fenómeno utilizando el Principio de Arquímedes.
Fue en la búsqueda que me topé con esta sencilla simulación que se puede utilizar para graficar el fenómeno en el aula, en apoyo de alguna experiencia práctica, cuando no se puedan variar dos condiciones experimentales.

En E+ educaplus puedes encontrár esta simulación, y muchas más, tanto de física como de otras materias

Página de la simulación: Principio de Arquímedes en Educaplus

¿Por qué vuela un avión?

Retomando un post titulado Sustentación escrito por Susana hace un par de semanas, me pareció oportuno aclarar un punto más, al margen de la teoría allí expuesta.  Se me ocurre que no sucede que haya una sola teoría que explica el fenómeno, si no que todas lo explican un poco, y contribuyen a explicarlo un poco.
Así que, ¿cómo es que vuela un avión?
Otra explicación correcta tiene también que ver con Newton y la acción y la reacción, pero también con el ángulo del ala frente al aire que le viene de frente, lo que se llama ángulo de ataque.
Cuando un objeto se mueve a través de un fluido, y el aire lo es, las moléculas del fluido tienden a permanecer en contacto con el objeto en cuestión debido al efecto Coandă, lo que en el caso del ala provoca un desplazamiento hacia abajo del aire que pasa por su parte superior.

El efecto Coandă en acción con un chorro de agua y una cuchara- Foto Coanda spoon, CC BY-SA 2.5 porAxda0002

El desplazamiento de esta masa de aire hacia abajo, y pueden ser muchos kilos por segundo los que se desplazcen, produce un fuerza hacia abajo que es contrarrestada por otra fuerza hacia arriba producida por la tercera ley de Newton, también conocida como la Ley de acción y reacción, y esta fuerza que empuja hacia arriba es la responsable fundamental de que un avión vuele.

La «hélice» de los helicópteros es en realidad un ala giratoria que funciona por el mismo principio que la de un avión.

Además del ángulo de ataque la cantidad de aire desplazado depende también de la velocidad del avión, por eso cuanto más lento va aun avión mayor tiene que ser el ángulo de ataque para generar la sustentación suficiente, y por eso se utilizan también flaps y otros dispositivos para aumentar la sustentación del ala a velocidades bajas. Todo esto tiene, por supuesto muchos matices. Pero además, como se puede ver en los comentarios de la anotación enlazada, aún genera muchas discusiones más de cien años después de que volara el primer avión.

Via Microsiervos

Si queres llorar, llorá.

Llorar es un asunto que pareciera depender únicamente de factores anímicos, pero puede no sea así en el espacio exterior.
La gente de la Estación Espacial Internacional (ISS) vienen haciendo varios  videos sobre algunas pràcticas cotidianas, que presentan su extrañeza al ser realizadas sin que la fuerza de gravedad terrestre sea dominante.
El comandante Chris Hadfield, en respuesta a una pregunta que realizò un seguidor del blog del la ISS simula el llanto en un ojo (ese dìa sentìa contento) frente a la càmara, para luego publicarlo en la web.

 Seguramente la tensiòn superficial mantiene LA GOTA unida, màs las gravedad que no contribuye a sacarlas de la cara... hacen una mala combinacion.¿Serà por eso que dicen que ir al espacion es cosa de hombre recios?

Tensión superficial

Como se puede deducir del nombre sin necesitar ser demasiado perspicaces, la tensión superficial es un fenómeno que ocurre en la superficie de los líquidos e involucra algún tipo de fuerza; ocurre en la superficie externa de un líquido. las moléculas en un líquido interactúan unas con otras, el contacto origina "fuerzas entre ellas". En el seno del líquido, como las moléculas están completamente rodeadas de otras camaradas, estas "fuerzas de interacción" se equilibran entre si; en  cambio en la superficie del hay una capa que tiene menos moléculas encima o directamente ninguna; entonces se origina una suerte de desbalance entre las fuerzas, ahora no se anulan, esto resulta en que las moléculas de la superficie del líquido experimentan una fuerza neta que se puede decir que "tira para adentro"; a grandes rasgos, esto es la tensión superficial.

Acá  va un video de una gota rebotando en la en la superficie de un líquido como si se tratase de una cama elástica.

Bernoulli, here, there and evrywhere

en la última clase hablamos del principio de Bernoulli, Iván nos contó que la ecuación de Bernoulli se deriva de la conservación de la energía; lo que dijo Bernoulli fue que  "en un flujo laminar, todos los puntos del fluido en cuestión a lo largo de una linea de corriente tienen que tener la misma energía mecánica" ; entonces, esto quiere decir que la suma de energía cinética y energía potencial debe permanecer constante. en un fluido en movimiento parte de su presión se debe a la velocidad  con que se están moviendo sus partículas (la parte que corresponde a la energía cinética) y la otra se debe  a la  altura de la columna de líquido en un punto dado (la parte que corresponde a la energía potencial) . entonces, un cambio en la velocidad de un fluido tiene que resultar necesariamente en un cambio en su presión.
Esto explica muchas cosas de la vida cotidiana que generalmente van en contra de la intuición (yo menciono solo algunas):

- ¿como hacen el cóndor y el planeador  para volar, si el primero casi no mueve las alas y el segundo no tiene motor?
tanto las alas del cóndor como las alas del planeador tienen un diseño (figura 1) que hace  que el aire circule por encima con mayor velocidad que por abajo, entonces  según Bernoulli, la presión por debajo del ala es necesariamente mayor  a la que hay por encima, esto origina una fuerza neta hacia arriba.



figura 1


_ ¿porque cuando hay ráfagas de viento muy fuertes  las puertas o ventanas mal cerradas se abren en vez de cerrarse y los techos se vuelan hacia arriba?

como la velocidad del aire adentro de una casa es practicamente  nula podemos decir que la presión interior es igual a la presión atmosférica (la dada para esa altura). en un día apacible, con el aire casi estático, no hay diferencias de presión del aire en el interior con el aire del exterior ( y si la hay porque corre una brisita esta diferencia es mínima  , ahora si el viento es bastante fuerte Bernoulli nos dice que la presión tiene que caer bastante; y esta diferencia de presiones puede dar lugar a una fuerza que arranque el techo de cuajo (figura 2)(depende de cuan fuerte sea el viento y como este agarrado el techo.
 En el caso de una ventana o puerta mal cerrada se necesita una fuerza mucho menor para abrirla, con una brisa menor puede llegar a suceder.
   

figura 2

- ¿como puede ser que cuando presiono la manija del sifón salga soda si lo único que hace la manijita es abrir un conducto?

cuando uno acciona la manija del sifón de soda lo que hace es permitir que el gas dioxido de carbono que esta contenido dentro de la botella a una presión mayor que la exterior "salga" por el conducto a gran velocidad, esto origina una  una fuerza neta que arrastra el líquido hacia afuera.

- ¿porque hay una  linea amarilla en el anden del tren o del subte, si a 20 centimetros el tren ni me toca?
 es verdad que para que el tren o subte te atropelle tenes que estar parado en su linea de trayectoria, pero pasan a una velocidad tan grande que al arrastrar el aire junto a ellos, por bernoulli, generan un descenso en la presión que te puede empujar a las vías. Por la misma razón los vehiculos tienen que respetar una distancia mínima al adelantar a un ciclista en la ruta; y por la misma razón hay ciclistas que se "chupan" atrás de los camiones, logrando tiempos record.

- y muchas cosas más, como para que usan alerones los formula 1 si les queda horrible....