1. La Burbuja Que Flota
Introducción
Cuando lanzamos una burbuja de jabón al aire vemos que poco a poco va
descendiendo hacia el suelo, en este caso observaremos como se puede
mantener flotando una burbuja utilizando dos principios sencillos de la física de
fluidos.
Tiempo estimado: 45 min
Grupo de trabajo: 3 Personas
Objetivos de aprendizaje:
Mantener en suspensión una burbuja de jabón y comprender como esto
puede llegar a ser posible.
Comprobar dos principios sencillos de la física de fluidos
Conceptos Clave:
1. Empuje:
Definición: Todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia arriba
proporcional al fluido que desaloja.
El empuje es la fuerza que
hace flotar un ping pong en el
agua.
2. 2. Presión:
Definición: Es la forma de caracterizar cómo se aplica una determinada
fuerza resultante sobre una superficie.
Para nuestro caso la presión es ejercida
sobre la burbuja debido a las partículas
de CO2 que salen del vinagre.
3. Volumen:
Definición: Es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo.
Los líquidos ocupan volumen que
puede ser medido con una probeta.
Descripción teórica:
El fenómeno que vas a observar se debe a la combinación de dos principios de la
física de fluidos los cuales son el principio de Arquímedes y el principio de presión
Dinámica. El primero de estos dice lo siguiente:
“Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido, recibe un empuje de
abajo hacia arriba, igual al peso del volumen del fluido desalojado”.
Es decir, si sumerges en agua un objeto cuyo volumen es de un litro, él mismo
recibirá un empuje hacia arriba, igual a lo que pesa un litro de agua.
3. La reacción entre el vinagre y el
bicarbonato de sodio, genera
dióxido de carbono. El CO2 es un
gas más denso que el aire
atmosférico es decir más pesado
y queda dentro del frasco.
Cuando colocas la burbuja, se
sumerge en el CO2 y recibe un
empuje hacia arriba que intenta
hacerla flotar.
Por otro lado, se tiene a la presión
Dinámica. Ella es la presión que
generan las moléculas de gas al
chocar contra la burbuja. Si arrojas
cientos de piedras contra una puerta,
en un lapso corto de tiempo, se
ejercerá sobre ella una presión. Lo
mismo sucede con las moléculas de
CO2 cuando salen eyectadas del
vinagre, y chocan contra la burbuja.
Esta última presión dinámica, se suma a la presión estática suministrada por el
empuje de Arquímedes, y es lo que permite que la burbuja flote.
6. 5. Burbujero:
Normas de seguridad:
1. Cuidado con el frasco:
No golpear ni dejar caer el frasco puesto que puede llegar a romperse.
2. No ingerir vinagre
Puede enfermarte
7. 3. Precaución con el bicarbonato:
No arojar el bicarbonato de sodio en el rostros a tus compañeros pues se
pueden irritar seriamente los ojos.
Desarrollo del Experimento:
1. Primero coloca 1 a 2 centímetros de vinagre dentro del frasco.
2. Vierte un par de cucharadas soperas de bicarbonato de sodio.
8. 3. Tápalo para que no se escape todo el gas generado.
4. Cuando la solución deje de reaccionar, destapa el frasco.
5. Con tu burbujero, crea una burbuja e intenta dejarla suspendida dentro del
frasco.
9. Evaluación:
¿Por qué se habla de presión dinámica y no constante?, ¿Es la presión
del CO2 constante?
¿Qué pasaría si en lugar de burbujas se vertiera un sólida más pesado?,
¿la fuerza sería suficiente?, explica con argumentos.
Referencias:
Experimentando con flotación y presión dinámica:
http://www.experimentosdefisica.net/experimentando-con-
flotacion-y-presion-dinamica/
