Experimento casero

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teteca
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Experimento casero

Mensajepor teteca » 07 Feb 2005, 20:26

Hola a todos:
Hay algo que no deja de rondarme por la cabeza, cuando pongo un tubo cilíndrico, que puede ser un baso, una botella de plástico etc. debajo del grifo de agua (un chorrito considerable) observo que el agua no cae donde debería caer, me explico: el chorrito lo pongo para que dé en una parte del tubo y cuando el agua baja no es atraída por la gravedad si no que continua su recorrido y llega a subir por el otro extremo del tubo ¿por qué?.
Pasa lo mismo con los vehículos cuando van circulando, el aire se adhiere a la carrocería.
Gracias y cielos limpios.

Gurb
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Mensajepor Gurb » 07 Feb 2005, 20:46

Por la inercia. Al caer el agua transforma su energía potencial en energía cinética y al llegar al fondo del vaso realiza el proceso contrario. Si fuese un fuido muy viscoso esto no sucedería, se quedaría en el fondo, transformandose la energia potencial en calor directamente.

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teteca
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Mensajepor teteca » 07 Feb 2005, 21:06

Creo que no me he explicado bien: el baso o tubo no lo llenamos de agua, si no que lo ponemos horizontal y hacemos que el agua resbale por la parte externa.
Quizás siga siendo la inercia, claro.

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teteca
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Mensajepor teteca » 07 Feb 2005, 22:20

uig, vaso con v, ejem.

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Quark
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Mensajepor Quark » 08 Feb 2005, 01:02

Bueno, yo creo que se debe también en parte a los puentes de hidrógeno que hacen que el agua tenga cierta adherencia, por lo que ofrecen cierta resistencia a que caigan, y continua resbalando por el tubo.

Aunque no recuerdo muy bien lo de los puentes de hidrógeno y todo eso porque hace eones que no estudio nada de química, así que lo que he dicho seguro que no es nada riguroso.

El caso es como cuando ves una gota a punto de caer, y antes de hacerlo se desliza un poco desde el punto inicial.
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HAL9000
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Mensajepor HAL9000 » 08 Feb 2005, 02:31

A ver si me he enterado...

Dices que pones un cilindro perpendicular al chorro de agua.
Y cuando dices que el agua no cae atraida por la gravedad imagino que te refieres a que el agua, tras caer en la "cumbre" del cilindro, resbala hasta recorrer 1/4 de circunferencia y, en ese punto, en vez de precipitarse al vacío continua el viaje por la superficie del cilindro hasta un punto más bajo.

Si es a eso a lo que te refieres, es debido al fenómeno de la tensión superficial y la inercia.
La gota adherida a la superficie del cilindro está sometida a 2 fuerzas, la gravedad y la de adherencia al vaso, si la gota tiene un tamaño menor que uno crítico, la adherencia puede contrarestar el peso y la gota no cae. Si se supera ese tamaño cae.

Hablo de tamaño porque el peso es proporcional al VOLUMEN y la adherencia es proporcional a la SUPERFICIE en contacto. Al aumentar el peso de la gota (le llega agua) el volumen aumenta en una proporción cúbica (Vol = 4/3*Pi*r^3) mientras que la superficie lo hace en una proporción cuadrática (Supf = 4*Pi*r^2).

La tensión superficial es la responsable de que el líquido se adhiera a la superficie del cilindro. Y la responsable de que la gota siga el viaje es la inercia que llevaba.

Ahora una nota lúdico-recreativa...

Ese fenómeno de "goteo" resbalando por una superficie cilíndrica es importantísimo en el diseño de puentes suspendidos (Tipo Golden Gate de San Francisco) y atirantados (Tipo el Viaducto de Millau, que se ha inaugurado en Francia hace 1 mes).

Cuando llueve, el agua gotea y se acumula en la generatriz inferior de la vaina (cilindro) que envuelve los cables.
Cuando llueve suele hacer viento y este viento arrastra las gotas que están "colgando"... pero unas gotas nuevas están esperando para ocupar el puesto de la antigua...

Bueno, pues este fenómeno de goteo conlleva un cambio del coeficiente aerodinámico del cable:
Con gota->poco aerodinámico.
Sin gota->más aerodinámico.
Y este cambio aerodinámico repetido una y otra vez conlleva unas vibraciones u oscilaciones del cable que pueden ser de seis pares de cojones.
Parece mentira ¿no?... una lluvia miserable que se lleva por delante un puente.

Pues es verdad, es posible, si se produce el soplo del viento y la intensidad de la lluvia con unas frecuencias determinadas.
Pero no o preocupeis que está todo muy solucionado. Normalmente a partir de un tamaño de cable en que estos efectos pueden ser significativos se disponen unas "ranuras" o "salientes" que impiden que las gotas se acumulen y se produzca la resonancia por lo que se conoce como "rain-wind induced vibrations".

Un saludo y perdonad el rollo.
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deeper_space
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Mensajepor deeper_space » 08 Feb 2005, 09:41

No sé si habrás soldado alguna vez tubos de cobre con estaño. Los tubos típicos para llevar agua a los grifos y demás. En ese caso, el efecto aún es más inverosímil puesto que si calientas el tubo y en la parte superior del cilindro de cobre pones el hilo de estaño, la gota derretida da !toda la vuelta al tubo!

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Lyncis
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Mensajepor Lyncis » 08 Feb 2005, 14:20

Pienso que lo que propone deeper space está más cerca de un fenómeno capilar que de la fuerza de tensión superficial.
La capilaridad es la fuerza que explica por qué un líquido asciende por un tubo con un diámetro interior muy fino (esto es, en esencia, un capilar) sin ninguna ayuda adicional. Esto explica por qué se produce una circulación de savia dentro de los troncos de los árboles desde las raíces hasta la copa sin que exista ningún mecanismo de bombeo (el corazón en el caso de los animales)

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teteca
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Mensajepor teteca » 08 Feb 2005, 16:42

Bien, bien, aceptaba la inercia como animal de compañía, pero la tensión superficial es lo que faltaba. Ahora la cosa ya me parece distinta, y es que he vuelto a probar con distintos materiales (vidrio, plástico) y el resultado sigue siendo el mismo, pero no solo recorre 180º sino que en algunos casos casi llega a los 360º, que era mi preocupación. Hoy he querido hacerlo con un cubo y el resultado ha sido muy distinto. Volveré a probar puesto que el cubo no tenia las arista muy perfectas.
HAL9000 no sólo pasa ¼ , también los ¾ . Gracias a todos y todas por supuesto, que siempre se me olvida, las. Vuestras explicaciones me tranquilizan.


P.D. Voy a tener que aprender otra tarea doméstica, planchar, coser, observar las estrellas, no sé, esto de fregar la vajilla no es lo mío.
Cielos limpios.

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HAL9000
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Mensajepor HAL9000 » 09 Feb 2005, 02:52

Hombre chicos...

Es que la capilaridad es consecuencia de la tensión superficial de un líquido. Probad a hacer el experimento en vez de con agua con mercurio, y si alguna gota pasa de 1/4 de circunferencia que nos den el Nobel.

Todos los volúmenes de líquidos tienden a ofrecer el área mínima posible a la atmósfera. Por eso las gotas de agua tienden a ser esféricas, la esfera es el cuerpo con mayor volumen para menor área de la superficie.

El asunto es como sigue:
Imaginaros una gota de agua. Una molécula del interior está en equilibrio porque es atraida por igual por todas las moléculas adyacentes.
Sin embargo una mólecula de la superficie tan solo lo es por las de los lados y por las de abajo; la molécula no está en equilibrio e intenta introducirse en el interior de la gota.
Todas las moléculas de la superficie intentan pasar al interior y la consecuencia es que ofrecen el mínimo área posible al exterior (hacen "piña" como pueden).

A partir de este momento hay que tener en cuenta 2 posibilidades:

1.- NO HAY ATMÓSFERA. PRESIÓN ATMOSFÉRICA = 0.

Las gotas son y serán para siempre esféricas, estén en contacto con un sólido o no. Más o menos como las gotas de mercurio en la Tierra. (Probad a romper un termómetro y a correr detrás de las gotitas).

2.- SI HAY ATMÓSFERA. PRESIÓN ATMOSFÉRICA <> 0.

Además de la atracción entre moléculas hay que tener en cuenta la presión atmosférica. El aire ejerce una presión en la superficie de la gota que aumenta incluso el "desequilibrio" del que hablaba antes. En consecuencia se puede pensar que la gota intentará evitar el contacto con el exterior, pero lo evitará aún más si ese exterior es la atmósfera.

Por eso las gotas, encima de una superfice sólida tienen esa forma característica de "iglú". Ese "iglú" o casquete esférico es la superficie que proporciona equilibrio a la gota y que minimiza el área de contacto con el aire.

Es muy típico imaginar el fenómeno como el de un globo inflable. La presión exterior aprieta el globo, la goma en sí tira de cada pedazo de goma adyacente creando una TENSIÓN SUPERFICIAL y el aire del interior es equivalente a la presión hidrostática del interior de la gota (Todas las moléculas hacen "piña" como pueden)

LLena un vaso de agua y fíjate en los bordes del agua. Se forma una curva "hacia arriba" que se llama menisco y que tiene como objeto minimizar el área ofreciendo equilibrio de fuerzas. Para cada líquido esa curva es diferente, por ejemplo en el caso del mercurio es hacia abajo.

Ese efecto de "subida" es el que produce la ascensión en tubos capilares, como en los árboles como comentaba Lyncis, pero también en medios porosos como la arena de la playa (excava en arena seca y seguro que encuentras arena ligeramente húmeda antes de llegar al nivel del mar), o en los azucarillos (prueba a poner un terrón de azucar en una cucharilla llena de café), y en superficies húmedas (prueba a intentar despegar dos planchas de vídrio que has mojado previamente) y un sinfín de casos más.

El caso que menciona Deeper-Space, si lo he entendido, irá de lo mismo. El estaño fundido encuentra la superficie óptima cubriendo los bordes de los tubos, en ese caso es mejor eso que formar gotas.

Joder, pretendía ser breve y dos veces bueno pero creo que me he quedado en 1/4 de bueno.

Un saludo a todos.
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