Hemos realizado varios experimentos que nos van a servir para enseñar el tema de Fluidos el día de mañana.
Uno de ellos lo hemos hecho al aire libre y consistía en hacer girar en círculos y con una velocidad angular constante un vaso lleno de agua atado con una cuerda a nuestra mano. Aquí hay un vídeo sobre mi propia experiencia con este experimento, el cual me ha impresionado:
El agua no cae al suelo debido a que al hacer girar el vaso, hay una fuerza centrífuga que se equilibra con el peso del agua, haciendo que se mantenga en el vaso. Entender este principio físico es muy importante, puesto que esta es la razón por la que nuestro planeta no cae hacia el Sol: si solo hubiera atracción gravitatoria entre la Tierra y el Sol, esta iría acercándose al mismo porque se atraen, pero al estar girando alrededor del mismo, se genera una fuerza centrífuga cuyo vector tiene el sentido contrario al de la atracción gravitatoria.
Otro experimento ha sido colocar una regla bajo dos papeles de periódico y dejar una parte de la regla fuera de la mesa, para poder golpearla con un golpe seco. Al contrario de lo que la intuición nos dice, el periódico no se eleva:
Para ello, previamente nos hemos asegurado de hacer bien el vacío y de extender el periódico ocupando la mayor área posible. La explicación física es que al haber colocado cerca de un metro cuadrado de periódico sobre la regla, pueden darse dos situaciones:
1. Si hay aire también entre el periódico y la regla se igualan las presiones (por eso tiene que estar el periódico muy pegado a la regla), porque la presión atmosférica se ejerce en todas las direcciones, por lo que tendríamos la presión atmosférica empujando hacia abajo en la parte superior del periódico y la presión atmosférica empujando hacia arriba en la parte inferior del periódico (en el hueco disponible entre el periódico y la regla), equilibrándose ambas presiones, lo que provocaría que al golpear la regla el periódico se elevara gracias a la fuerza que hemos realizado. Esta situación de que haya aire entre el periódico y la regla puede darse por el hecho de que no hemos hecho bien el vacío previamente dejando el papel de periódico muy unido a la regla o porque hemos golpeado la regla lentamente, lo cual ha permitido que el aire penetrara en la región entre la regla y el periódico.
2.Si no entra aire debajo del periódico porque hemos realizado bien el vacío previamente y el golpe que hemos dado a la regla ha sido un golpe seco, solo hay aire encima del periódico ejerciendo una presión hacia abajo. En este caso en que no hay aire debajo del periódico, tenemos toda la presión encima: 100000 Pa de presión, es decir, 100000N/m.m y como tenemos alrededor de 1 metro cuadrado de periódico sobre la regla, la columna de aire que hay sobre el mismo ejerce una fuerza de 100000N (unos 10000 kilogramos de peso) hacia abajo, por lo que el periódico no se puede levantar a pesar del golpe que le hemos propiciado a la regla para que este se levantara.
Asimismo, hemos utilizado los pies de faquir de nuevo, pero esta vez hemos colocado un globo entre los dos, y le hemos añadido peso al pie de faquir de arriba. Para nuestra sorpresa, el globo no ha explotado:
Esto se debe al concepto de presión, ya que la presión es igual a la fuerza dividida por la superficie donde se ha aplicado dicha fuerza. Por lo tanto, tomando en cuenta que el globo ocupa una superficie amplia, a pesar de haber ejercido una fuerza considerable sobre el mismo, el área (el cual está en el numerador de la igualdad) es muy grande y hace que la presión sea pequeña, por lo que a pesar de someterlo a la fuerza ejercida por un conjunto de objetos punzantes (los clavos) no explota.
En lo personal, pienso incorporar algunos de estos experimentos a mis clases cuando me corresponda enseñar el tema de Fluidos, puesto que se aprende mucho más viendo los fenómenos físicos que estudiándolos de forma teórica. Desde mi punto de vista, esto resulta evidente en el ejemplo del experimento de la regla y el papel de periódico: no es lo mismo contarles a los alumnos que la presión es igual a la fuerza dividida por la superficie que realizar esa sorprendente práctica, lo cual hará que se planteen por qué no se levanta el papel de periódico, provocando un interés genuino por el fenómeno y haciendo que estén mucho más atentos, receptivos y motivados a la hora de entender la explicación. De esta manera, creo que provocando conflictos cognitivos en los alumnos, podemos hacer que adapten aprendizajes nuevos a sus estructuras cognoscitivas previas y realicen un aprendizaje significativo en el cual utilicen sus conocimientos previos para relacionarlos con los nuevos.
Bibliografía:
A la hora de dar la explicación del fundamento físico del experimento del papel de periódico y la regla, me he ayudado de esta página web: http://jugandoconblutu.blogspot.com/2008/11/experimento-18-un-papel-periodico-mas.html
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