Experimento del vaso de agua boca abajo

¿Quién no conoce el viejo truco de poner un vaso de agua boca abajo tapado con solo un cartón? Aunque este experimento es un clásico no deja de ser sorprendente. 

Los niños se quedan boquiabiertos y quieren probar una y otra vez.  Además se puede aprovechar para que descubran los fenómenos físicos que hay detrás: la presión atmosférica y las fuerzas de adhesión y cohesión del agua.

Materiales:

• Un vaso.
• Agua.
• Un trozo de cartón, cartulina o lámina de plástico lo suficientemente grande como para tapar la boca del vaso.
• Un fregadero o lavabo por si el experimento falla.

Procedimiento:

• Echa agua en el vaso. No es necesario que lo llenes del todo. Funciona con cualquier cantidad.
• Acércate al fregadero por si acaso.
• Tapa el vaso con la lámina de cartón.
• Sujetando el vaso con una mano y el cartón con la palma de otra mano, pon el vaso boca abajo.
• Quita la mano que sujeta el cartón. Si todo va bien el agua no se derramará, si no, al menos estás cerca del fregadero.
• Repite el experimento con diferentes cantidades de agua y obseva la frontera entre el borde del vaso y el cartón.

Sigue experimentando con el aire y con las fuerzas de adhesión y cohesión del agua con estas actividades:

El aire ocupa lugar: experimento de la botella y la bolita de papel

Experimento de presión del aire: infla un globo dentro de una botella

Experimento del papel que no se moja: el aire ocupa lugar

Presión y temperatura de los gases: experimento de la botella y la moneda saltarina.

Experimento del huevo y la botella.

Volumen y temperatura de los gases: infla y desinfla un globo.

Experimento de capilaridad: transferencia de agua entre dos vasos

Tensión superficial del agua: clip que flota

Experimento de la bolsa de patatas fritas que se hincha en el avión

¿Qué ocurre?

Las moléculas de agua tienden a estar unidas, presentan una gran cohesión. Se atraen entre ellas porque la molécula de agua es polar, es decir, por un lado tiene carga negativa y por otro positiva. Debido a la cohesión, en la superficie del agua se forma una película o membrana elástica, que como es elástica, se puede deformar hasta cierto punto. Este fenómeno se conoce como tensión superficial del agua.

Por otro lado, la molécula de agua tiene una gran capacidad de adhesión, se siente atraída por otras moléculas distintas a ella, se pega a todas partes.  Cuando damos la vuelta al vaso el agua se pega al cartón,  lo que crea un precinto en el borde del vaso. Ahora quitamos la mano del cartón y  suceden dos cosas: primero, por acción de la gravedad el cartón baja un poco, pero el precinto de agua no se rompe debido a la elasticidad de la película de agua de la que hablábamos antes, y segundo, al bajar el cartón el volumen que ocupa el aire atrapado en el vaso aumenta. Observa el vaso y verás que por mucho que lo llenes de agua, al invertirlo, siempre queda al menos una burbuja de aire.

Por la Ley de Boyle-Mariotte sabemos que, a la misma temperatura, si el volumen ocupado por un gas aumenta, su presión disminuye. Por tanto, sabemos que la presión del aire en el interior del vaso es menor que la presión atmosférica.

Para que el cartón se mantenga en su sitio y no nos mojemos los pies las fuerzas ejercidas desde dentro del vaso se deben equilibrar con las ejercidas desde fuera. Es decir la presión atmosférica (fuera) debe ser capaz de compensar el peso del agua y la presión que ejerce el aire atrapado en el interior del vaso. Gracias a la bajada de presión del aire atrapado se logra el equilibrio y el cartón permanece en el vaso.

Ahora vamos a comprobar que la diferencia de presiones entre el aire que está dentro del vaso y el que está fuera juega un papel muy importante. De no existir, el experimento no sería posible. Para ello necesitas un vaso de plástico duro con un agujero en el lateral, cerca de su base. Para hacer el agujero puedes usar un clavo caliente o una barrena. Repite el experimento y asegúrate de que tienes un fregadero debajo, porque no funcionará. La presión del aire dentro del vaso es igual a la presión de fuera y el agua se derramará. Sin embargo, si tapas el agujero con un dedo funcionará perfectamente.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos.

Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.