A riesgo de parecer reiterativa, voy a explicar aún así de nuevo el tipo de montaje que usamos en clase:

Se unió un guante de látex a la parte superior de una botella de agua que estaba recortada. Se puso un recipiente los suficientemente grande y lleno de agua para ver qué pasaba al introducir el montaje del guante.

Se podía observar que, al introducir el guante por la parte de mayor amplitud de la botella e ir presionando, el agua hacía que ascendiese el aire que quedaba dentro de ese sistema. Ese aire a su vez iba ejerciendo una presión en todos los sentidos, de forma que el guante se hinchaba por completo, no sólo los dedos que quedaban en vertical como cierta parte de nuestro cerebro quiere hacernos creer.

El resultado de este experimento fue el siguiente:

Sé que todos parecen muy verticales, pero en realidad algunos están torcidos y además se puede ver que se abomba en la parte central del guante en lugar de estar todo por igual.

A mi me quedó la duda de si eso se vería bien o mal, si lo podría entender todo el mundo o no, por lo que quería buscar otro ejemplo que para mí fuese más claro. Este ejemplo no llegó hasta que ayer al mediodía una vecina adorable nos trajo unas rosquillas en una bolsa de cierre hermético para congelador. Mi padre, después de coger una y para evitar que pierdan esa textura jugosa intentó sacar el aire de dentro de la bolsa.

Ese fue en el momento en el que algo hizo “click” dentro de mi cabeza y vi la solución clara:

Si hubiera llenado un recipiente de agua y hubiera comprobado antes que la bolsa está en perfectas condiciones, si esa bolsa la hubiera metido en el agua con una parte de la “cremallera” abierta el agua habría ejercido presión en todas las direcciones y habría desplazado el aire hacia arriba para que se compensase la presión. Estoy completamente segura que, si bien no lograba el vacío total, hubieran quedado envasadas a la perfección con muy poca atmósfera circundante por lo que los dulces ni se secarían ni se enranciarían (al haber ausencia de aire, no hay suficiente oxígeno para que se produzca la oxidación de las grasas).

Esta sería una sencilla aplicación de “cómo envasar al vacío” (o casi al vacío) con materiales caseros y aplicando las propiedades de la presión en los fluidos, además me parece maravilloso porque es algo que se puede aplicar en el día a día. Por ejemplo para preservar como el primer día unos exquisitos dulces caseros de mi vecina; cuando voy de acampada y abro algo que estaba al vacío pero no termino de comerlo y de esta manera podría conservarlo algo más de tiempo; cuando meta cosas en el congelador, sacaría bien todo el aire de manera que las bolsas abultarían menos y la cantidad de escarcha sobre los alimentos sería menor (de igual manera, el aire atmosférico tiene una cantidad variable de humedad, pero generalmente tiene. Si en la bolsa de congelado queda mucho aire, ese vapor se condensará y congelará hasta formar la molesta capa de escarcha que al final se convierte en agua en la nevera y nos pone luego todo hecho un desastre).

Por desgracia, esta mañana he ido a comprobar la bolsa para hacer unas fotos de la experiencia y estaba rota porque han tirado mal para desayunar, pero os dejo un vídeo con dos técnicas de “envasar al vacío” caseras. Una es la que ya os he explicado, la otra también se me ocurría aunque le veo más lagunas.

Vídeo de envasado al vacío casero. (el que aparece incrustado en la página).

La segunda opción es usar una pajita como podéis comprobar. Al aspirar hacéis que el aire circundante vaya saliendo de la bolsa hasta que al final queda lo mínimo posible dentro. Hay que ser un poco ágil y rápido para cerrar rápidamente el cierre según se saca la pajita, pero creo que también es una forma sencilla y además muy útil cuando eso debe hacerse con una bolsa de gran volumen y en casa no hay ningún recipiente donde introducirlo.

Yo os dejo una pequeña imagen haciendo la experiencia con una bolsa cualquiera, que también se puede hacer, aunque las considero menos adecuadas para meter comida ya que la de congelador vienen preparadas para ello, se cierran herméticamente y son más resistentes.

En la primera se puede ver que queda un poquito de aire, en la segunda estoy introduciendo la bolsa con el esmalte de uñas en una pecera y en la tercera, tras cerrar la bolsa justo donde quedaba la línea del agua, se ve como la bolsa se pega al tarro (aunque no de forma perfecta).

Lo primero y más importante es definir presión. Muchos dirían que es algo así como una fuerza pero diferente, es decir, si tú aplicas presión a la tuerca de un pendiente que no encaja bien, termina entrando. Si tú aplicas presión a un envase de leche para que entre en el hueco de la nevera, termina entrando o reventando (y armais una pifia de gran calado… sobre todo eso, calado, de leche semi). Lo cierto es que la presión no es exactamente la fuerza que se ejerce, sino que es la fuerza por unidad de superficie.

Para ilustrar esto, os pondré un ejemplo. Si una persona de 60 kg os pisa con toda la fuerza de su peso (9,8×60 N) con todo el pie porque va con botas planas, os molestáis pero bueno, se le termina perdonando. En cambio, si esa persona os pisa, apoyando nuevamente todo su peso en vuestro pie con un tacón cuadrado os duele. Por último, si esa misma persona vuelve a pisaros los pies (debe ser patoso/a) pero llevando un tacón fino de aguja, amigos y amigas, veréis las estrellas. Los aficionados a fútbol sabrán el daño que se puede hacer con una bota de tacos, ya que para la misma fuerza la superficie se disminuye mucho, lo que ayuda a la hora de jugar sobre hierba, pero que tiene trágicos resultados si se trata de un pisotón.

(sólo espero que no os moleste la foto pero es para ilustrar que la presión depende tanto de la fuerza como de la superficie. Este es el pisotón que recibió Filipe Luis allá por el 2016 pero que, al subir el jugador imágenes a las redes, es posible encontrar la imagen).

Después de está ilustración de que la fórmula de presión equivale a P=F/S, me gustaría hablar de la presión que ejercen los fluidos, porque sí, los fluidos también ejercen presión.

Esto es más complicado de concebir porque no somos capaces de imaginarnos que una gota de agua logre hacernos algo así. La forma más sencilla de ilustrar esto es la sensación que tenemos cuando buceamos en una piscina. Si vamos descendiendo, poco a poco notaremos una sensación de casco sobre la cabeza, entre otras cosas porque es el punto más sensible. Esta presión que notamos es debido al peso de la columna de fluido sobre nuestra cabeza.

La siguiente pega que se puede poner es que esa presión no la notamos sólo en la parte superior del cráneo, sino que notamos como una especie de casco de buzo que nos oprime. Y es que es cierto que un fluido ejerce presión debido a su peso, pero no es “la única presión” que ejerce. Los fluidos tienen la capacidad de ejercer presión en todas las direcciones posibles y es por ello que al bucear notamos esa sensación de casco, y algo similar ocurre por todo el cuerpo, el agua ejerce una presión sobre nosotros en todas las direcciones.

Lo mismo ocurre con la presión atmosférica o la presión del aire. No sólo recibimos una fuerza hacia abajo debida al peso de la columna de aire sobre nosotros, sino que también se ejerce en todas las direcciones posibles.

Este concepto me parece muy complicado de explicar, pero hay un pequeño experimento que consigue una visualización más clara:

- Se pone un cubeto de agua con suficiente agua.

- Se corta el cuello de una botella de plástico y se le acopla un guante de látex para que quede como un guante con embudo.

- Sujetando un poco hacia arriba el guante, colocamos el embudo sobre el agua y hacemos presión hacia abajo.

El resultado que obtenemos es que el aire atmosférico se ve empujado por la presión que ejerce el agua según sumergimos un poco el embudo con el guante. De esta manera el guante se hincha por completo. Si la presión en los líquidos se aplicase de manera unidireccional tan sólo se levantarían los dedos de los guantes que quedasen en vertical totalmente. Sin embargo se hinchan por igual todos los dedos porque la presión no se ejerce sólo en una dirección y sentido sino en todos.

La intención era encontrar un experimento que tuviera relación con el área de física y química en la ESO, preferiblemente y que se pudiera mostrar de una manera más o menos rápida.

Durante todo el curso he visto experimentos de física que me fascinan y me siguen fascinando por una cosa sencilla: con elementos muy simples se pueden explicar teorías muy complejas que pueden resultar difícilmente comprensibles; de hecho, muchas de ellas estaban insertadas en mi RAM a modo de “teoría” de “facto” y he necesitado empezar este máster (tras una carrera) para poder ver una demostración sencilla. Lo que da para otra entrada de blog ya que me preguntó cómo he llegado donde estoy.

El caso, conté con una increíble compañera a la que mi sugerencia le pareció perfecta. Decidimos hacer dentífrico para elefantes, un experimento de química más o menos conocido ya que gracias a las Redes Sociales se ha viralizado. El segundo paso fue decidir si podíamos hacer el experimento en casa o no: la primera lista de reactivos que encontramos no sólo algo más peligrosos sino que alguno era excesivamente caro (el agua oxigenada del 30%, que es la utilizada en peluquería, puede resultar abrasiva en la piel y mucosas y el yoduro potásico tiene un precio de unos 180 euros el kg sin opción a coger viales de pequeñas cantidades).

Vídeo a fabricación de dentífrico de elefante. Es el vídeo que se puede ver en la cabecera.

Gracias a Internet averiguamos que podríamos llevar a cabo el experimento sin que fuera tan vistoso, pero igualmente genial y sin necesidad de tomar medidas de seguridad extra. Se puede ver que esta reacción es realmente exotérmica y seguramente queme al tocarla. Sin embargo gracias a otro vídeo de nivel infantil sacamos una receta:

Ciencia Infantil. 

Gracias al vídeo descubrí que se podía hacer, con un resultado similar y sin que fuera tan peligroso (como buena ingeniero, aprendes que los gastos en seguridad siempre son los más caros, y que es importante optimizar).

La receta mágica a la que llegamos fue la siguiente:

1) Mezclar tres sobres de levadura con agua tibia, la suficiente para que no queden pegotes, pero tampoco que haya un exceso de agua.

2) Poner en una botella de cuello estrecho (para que el efecto sea más dramático) medio bote de agua oxigenada de farmacia (3-6%), un chorrito de jabón lavavajillas, mejor si es transparente o de un color claro, y colorante alimentario. Agitar para mezclar.

3) Con un embudo, añadir la levadura a la mezcla de la botella y sacar rápidamente.

El efecto es inmediato. Añadiendo cantidades suficientes, la espuma se genera enseguida y comienza a desborda. Es una espuma que se puede tocar y se nota al tacto calor. Es divertido jugar con ella y en realidad llega a parecer pasta de dientes en cantidades desorbitadas.

Principio Químico: :

Os muestro en una imagen el mismo principio que usé para el trabajo porque no encuentro más resumida dentro de ser correcta:

Problemas de la elaboración: 

El primer problema, y esto es porque yo fui muy lista, es más que nada un aviso: Mirad que no esté caducada la levadura que utilizáis porque en ese caso no ocurre nada o bien ocurre a un ritmo muy muy lento.

La segunda traba fue el tema de cantidades. En muchos de los vídeos hablaban de añadir dos cucharadas de levadura por cada 4 de agua y 4 de agua oxigenada. El caso es que no sé cómo era posible que la espuma saliera tan rápido con tan poco reactivo en botellas tan grandes. A nosotras no nos salió así y decidimos probar de una manera más bruta: tres sobres de levadura por medio bote de agua oxigenada.

Otro aviso que le daría a quien quisiera intentarlo es que el agua debe ser TIBIA, no caliente. Las levaduras son microorganismos muy sensibles a la temperatura y más si en este caso actúan como catalizador. Subiendo de los 30ºC les cuesta “funcionar”. Huelga decir que creo que una vez las achicharramos por la impaciencia.

La levadura que usamos en los ensayos previos a exponer en la clase fue levadura de panadería y funcionó bastante bien. El mismo día nos la jugamos añadiendo a la levadura que debíamos usar una levadura espumante, que ayuda a que se cree espuma en alimentos de repostería. No sólo ayuda a que crezca la masa del bizcocho o rosquillas, sino que permite que estén esponjosos porque crea burbujas. Puedo decir con este tipo de levadura fue más rápida y más vistosa la reacción que con levadura de panadería simplemente.

Más allá: 

Más allá de haber probado con dos variantes del experimento, y una cosa que se me ocurrió por un comentario de un compañero fue que debería probar algún día con Povidona o Betadine, ya que cuando se usa yoduro potásico, lo que actúa como catalizador de la descomposición del agua oxigenada es el yoduro (se usa una disolución en agua).

Es posible y me planteo que, al no usar agua oxigenada más concentrada y yoduro más diluido puede ocurrir que no termine de ocurrir lo que tenía en mente, puede ser que alcance al experimento que realizamos en clase o puede que sea más impresionante.

Seguramente pruebe en no mucho tiempo y publicaré si puedo la experiencia.

P.D.: me niego a que esta sea la última lección, ya que aún me queda mucho por aprender.

Hoy llegan con olor a nostalgia…

El pasado jueves nos encargaron hacer un molinillo con papel, un  tapón de corco y un alfiler, un montaje muy similar al de la foto que pongo (aunque con algunas variantes): 

Hasta aquí nada evoca el pasado pero, en realidad, al poner sobre la chincheta el molinillo de papel y acercarlo a una fuente de calor este comenzará a girar como por arte de magia.

Muchos podríamos pensar que es porque está mal puesto, razón por la cual la espiral que se ve al fondo quedó descartada: pensé que había colocado mal el papel y quedó ensartada en la punta, conclusión, inservible. Luego, cuando hice un pequeño molinillo, que además resultó mucho más sencillo de dibujar y recortar, me di cuenta de que era bastante estable.

A todo esto, al hacer la prueba un domingo por la mañana, sin calefacción, me tocó sacar de la manga una fuente de calor alternativa, o sea, una pequeña vela ambiental que poquito calor daba la pobre. Al principio puse el corcho justo encima y vi que no conseguía el movimiento. Después acerqué tanto el corcho y el papel que se quemó parte de un Baffle ^^’, pero no ocurrió nada.

A la tercera va la vencida, y esta vez no me decepcionó: inclinando con cuidado todo el dispositivo, sin acercarlo demasiado, conseguí que comenzará a girar alegremente.

Fue en este momento cuando recordé una clase de Tecnología en primero de la ESO. También eran épocas cercanas a Navidad y estábamos en el taller ultimando nuestras carpetas de panel cuando vi que el calendario de la clase se movía a un lado y a otro de una forma bastante aparatosa. Iba de un lado a otro como un pequeño pájaro atado que intenta volar. Y en aquel entonces no sabía por qué. Unos minutos después, la respuesta que obtuve de la profesora fue que era por convección del aire caliente, ya que ese calendario estaba colocado sobre el radiador.

No me quedó demasiado clara la justificación y al volver de vacaciones miraba siempre el cimbreo del calendario de un lado a otro preguntándome qué pasa para que se moviera de esa forma el papel.

En ambos casos la respuesta es la misma: convección. Y suena a chiste, pero es que con esa palabra no se explica el fenómeno entero pero sin ella tampoco puedo avanzar en la justificación. El fenómeno de convección es el que se produce debido a que el aire caliente tiende a ascender. Al poner debajo del molinillo (o el calendario) una fuente de calor, el aire que está inmediatamente pegado a esta fuente se mueve y asciende. De la misma manera, el aire frío de las capas superficiales, que además tiene mayor densidad que el aire caliente, baja, generándose corrientes.

 Algo así, como muestra la imagen.

El caso es que se genera una fuerza impulsora, una necesidad del sistema de estar en equilibrio, y como la propia palabra indica hay una fuerza debido al movimiento del aire que impacta en las aspas y hace que se mueva el molinillo. En el caso del calendario me gustaría pensar que el aire, como fluido que es, genera un empuje sobre las hojas, moviéndolas hacia arriba hasta que el peso contrarresta la fuerza de la corriente de aire. Hay que tener en cuenta que cuanto más asciende el aire, más se enfría y por tanto va adquiriendo densidad hasta que nuevamente desciende para calentarse.

Podría pensar que sólo interviene la convección, pero en realidad hay una parte en la que se aplica una fuerza por parte de un fluido a un sólido logrando que este se mueva.

Me quedaré con la idea de haber sabido algo más del mecanismo que produce este fenómeno aunque sea años después de que me lo preguntase, ya que muchas veces una palabra no significa nada, pero indagar consigue que esa palabra adquiera todo su significado.

El viernes he tenido la gran suerte de poder ir con mis compañeros de máster al museo de ciencias de Valladolid. No sólo con mis compañeros de especialidad sino con los de la especialidad de biología a los que tengo especial cariño después de dos meses de asignaturas generales.

La primera sala que visitamos es de la temática de matemáticas. Una sala con muchas actividades interactivas, juegos para resolver sólo o en equipo que realmente enganchaban.

Entre ellos:

El antes y el después de “los números se visten con diferentes trajes”, un puzle que me parece muy adecuado para que se trabajen las fracciones, porcentajes y la representación de los mismos.

Este es el Solitario Danés, puzzle en el que la suma de las cifras de la línea central debe ser igual a la suma de los números puestos en los rombos. Este nos consumió mucho tiempo y por ello tuvimos que cambiar de sala antes de poder verla del todo.

Las siguiente sala es la de Pío del Río Ortega, dedicada al célebre neurólogo español. En ella aprendimos curiosidades sobre el cerebro humano. Las actividades eran interactivas e implicaban pequeñas experiencias como comprobar nuestros sentidos del tacto y del gusto. Como parte curiosa está la botella de agua que hacía una equivalencia de la capacidad cerebral comparada con la de nuestros antecesores.

La planta cero estaba dedicada enteramente a las neuronas y sistema nervioso, a pesar de tener ciertas atracciones, la sala era menos interactiva que las anteriores.

Neurona sana vs Neurona con ELA.

Después pasamos casi corriendo al Planetario donde hicimos dos actividades: una guiada donde se nos explicaron las bases de la astronomía y la observación de cuerpos celestes en el cielo y la segunda sobre el Boson de Higgs y la materia oscura.

También nos hicieron una pequeña visita guiada por la exposición de Nutrición.

Por último llegamos a la planta donde estaban las salas de la energía, el agua, la química y de lagos esteparios.

Por último fuimos a la Casa del Río, mezcla entre pequeño acuario y lugar de reflexión sobre la importancia del agua.

1) Picar un globo con mil púas

Es obvio que si acercamos un alfiler a un globo, o más bien, le damos un empujoncito, debido al escaso área de la punta y la fuerza ejercida, la presión ejercida es tal que el globo explotará delante de nosotros.

¿Qué pasaría si en lugar de con una sola punta se “empuja” con muchas de ellas? En realidad he sido un poco exagerada y no había miles, tan sólo unas decenas de ellas. Lo importante es que al contrario de lo que se podría pensar de forma intuitiva, el globo no explota.

Este es un ejemplo del lecho de chinchetas sobre el que se puede apoyar el globo sin que se explote. El único inconveniente es que, si alguna de esas chinchetas se mueve, el globo explotará.

Se puede ver que un globo, además algo endeble, se somete a los pies de faquir sin ningún problema. Y no sólo eso, sino que puede soportar 5kg sobre la tabla superior sin romperse.

Esto es debido a que, cuando con la misma fuerza se actúa en una superficie muy pequeña (una punta), la presión es muy grande y el globo se rompe. En el caso de los pies de Faquir y de la cama de chinchetas, el globo es capaz de permanecer inalterado gracias a que la misma fuerza se reparte sobre muchas puntas, por lo que disminuye la presión. Es por eso también por lo que en la cama de chinchetas, al no estar sujetas, si alguna de ellas se resbala y se llega a apoyar el globo sobre ellas, reventará nuevamente, ya que no hay cerca ninguna otra superficie de contacto que reduzca la presión para una misma fuerza.

2) La balanza que se descompensa al mojar el dedo.

Otro de los experimentos que me resultó gracioso fue el de la balanza casera de Arquímedes. Para ello se uso una regla rígida, un lapicero redondo y dos vasos de chupitos. La disposición era la siguiente:

Lo curioso era ver la balanza en reposo, con un vaso a un lado tocando en el suelo su parte del balancín y en el otro el vaso elevado por el peso del primero. Sin embargo, al introducir el dedo en el agua, en ningún momento tocando el fondo de este segundo vaso, algo provoca que la balanza se equilibre hacia este segundo lado.

La explicación reside en el principio de Arquímedes: al introducir el dedo se desaloja cierta cantidad de fluido alrededor de él, de forma que experimenta un empuje, lo cual nos lleva a pensar que en realidad, al introducir el dedo en el agua estamos ejerciendo una fuerza sobre el fluido contenido en el vaso por lo que, al final, la balanza se termina decantando al lado contrario.

Un ejemplo de esta balanza de Arquímides similar seria el siguiente Vídeo.

3) Juguete Griego

Otra de las experiencias divertidas y fáciles de hacer es este juguete griego, de cuyo nombre me tengo que informar de nuevo porque soy incapaz ni de recordarlo, por mucho que me lo digan.  Este juguete sirve para demostrar el principio de Pascal, según el cual cuando se ejerce presión sobre un fluido esta se transmite en todas las direcciones. Ese es el motivo por lo que este juguete casero funciona:

Al apretar las paredes de la botella, el tubito capilar del interior desciende. De la misma manera al dejar de ejercer presión vuelve a ascender en la botella. Por un lado, al haber una mayor presión y al ejercerse en todas las direcciones del fluido esta se ejercerá hacia abajo también y hará que el bote de perfume descienda hasta alcanzar el equilibrio. La otra explicación posible es que pueda introducirse algo más de agua dentro del capilar de forma que se comprima el aire en él, entre más agua y tenga más peso de manera que consiga descender y ascender luego nuevamente.

En relación con esta práctica he logrado encontrar otras dos que me gustan bastante y son sencillas de hacer igualmente, a la par que entretenidas.

El Club de Ciencias: donde hacen la experiencia con un sobre de Kepchut.

Alarma Barométrica.

La propia definición de faquir es el de un asceta que lleva una vida austera y es capaz de realizar actos de mortificación como puede ser tumbarse sobre un lecho de puntas. Este concepto ha evolucionado a lo largo de los años dado que estas prácticas comenzaron a usarse en espectáculos circenses.

En cualquier caso, la gente consideraba que estaban dotados con cualidades sobrehumanas, una gran fuerza mental y resistencia física inigualable pero en realidad se puede explicar con unas nociones de física:

La presión es igual a la fuerza dividido entre la superficie en la que se aplica. Por esa razón, aplicando todo el peso sobre un clavo, al ser una superficie pequeñísima, te lastimas. Sin embargo, un faquir se tiende a lo largo, por tanto el peso se distribuye sobre una superficie mayor, por tanto la presión ejercida sobre la piel es mucho menor, de manera que a penas es molesto, y mucho menos doloroso.