Forma natural dos líquidos

1997/05/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Ouvimos e crido que os líquidos non teñen forma propia e que se toman a do seu envase. Pero non é una verdade redonda. É a forma esférica propia de calquera líquido (fluído). Na maioría dos casos, debido á influencia da gravidade, esta forma natural non se percibe e por iso, cando se verten fóra do envase, adquiren a forma dunha lámina e cando están dentro do envase, a do propio envase. Dentro dun líquido coa mesma densidade, os líquidos, segundo o principio de Arquímedes, perden o seu “peso” e actúan coma se non tivesen ningún peso, é dicir, si non fosen gravitatorios. Nestes casos pódese observar a forma natural do líquido, como se indicou anteriormente, que é esférico.

O aceite de oliva queda flotando sobre a auga, pero si métese no alcol vai directamente ao fondo. Por tanto, a mestura de auga e alcol permite comparar un líquido coa mesma densidade que o aceite de oliva, no que este non flotará nin irá ao fondo. Cando introducimos o aceite de oliva a través de una xiringa nesta mestura, podemos observar un fenómeno sorprendente: o aceite de oliva recóllese no seu interior formando una gran pinga esférica. Esta pinga non baixa nin sobe, queda como una isequita no líquido. Á hora de realizar o experimento hai que ter coidado si en lugar dunha pinga grande non queremos conseguir una gran cantidade de esferas. O resultado será sempre o descrito.

Una vez conseguida esta gran esfera de aceite, podemos facer pasar polo seu centro una cuña de madeira ou un arame que actuará como un eixo. Se facemos virar o eixo, a esfera tamén empezará a virar (paira levar a bo fin o experimento, é conveniente protexer a parte do eixo que queda dentro da pinga de aceite cun cartoncillo impregnado de aceite). Debido ao movemento de rotación, a esfera empeza a pisar. Despois duns segundos sóltase un anel da esfera. Máis tarde, o anel desfaise en varias partes, pero non en todas partes: formaranse esferas que tamén virarán ao redor do centro da esfera orixinal.

Este experimento foi realizado por primeira vez polo físico belga Plateau. O que nós describimos é un experimento clásico, pero tamén se pode facer doutra maneira, dunha maneira máis sinxela e clarificadora. Colle un vaso pequeno e, despois de secalo ben, lévao con aceite de oliva, mete este vaso noutro máis grande e, por favor, enche o segundo vaso de alcol ata que o primeiro quede completamente cuberto. Agora estamos preparados con moito coidado paira botar auga cunha culleriña —para que o experimento salga ben, tirarémolo deslizando auga polas paredes do vaso grande—.

A superficie do aceite de oliva do vaso pequeno irá tomando forma de gymbilla aos poucos. A medida que aumenta a cantidade de auga, o aceite salgue do vaso pequeno e adopta a forma dunha esfera grandiosa, que queda escurrida na mestura auga-alcol. En 1963, os cosmonautas Nikolaiev e Papovich, situados nos espazos Vostik-3 e Vostik-4, puideron analizar no espazo o comportamento dos líquidos sen influencia da gravidade. Algunhas das conclusións destas investigacións foron realmente sorprendentes. Por exemplo, viron que o líquido que había nun recipiente esférico non se almacenaba no seu interior e que non formaba una esfera, como era de esperar, que, contra a “lóxica”, tapou os líquidos na parede interior do recipiente e deixou una bomba de aire no centro. É dicir, no experimento de Plateau o aire xogou no espazo como o aceite.

Os drenes son redondos

Como vimos, cando se liberan da influencia da gravidade, os líquidos móstrannos a súa forma natural, a esférica. Cando os corpos caen libremente, o efecto da gravidade, por dicilo dalgunha maneira, gástase” durante a caída e, á marxe da mesma caída, podemos dicir que os corpos se comportan libremente con respecto á gravidade. Se descartamos a baixa fricción do aire, podemos pensar que ao longo da caída as partes dun líquido tomarán a forma natural, é dicir, terán una forma esférica, e así é. Por exemplo, cando chove podemos ver que as pingas de choiva son máis ou menos esféricas.

Na mesma liña, pódese dicir que os drenes son só pingas de chumbo fundido refrigeradas. Una vez fundido o chumbo nas fábricas, vértese desde certa altura a unha cuba chea de auga fría. Deste xeito, as pingas de chumbo adquiren una forma case esférica e, en contacto coa auga fría, a solidifican e mantéñena.

Por oniles

Até o momento ocupámonos da forma propia dos líquidos, mentres que a seguinte permitiranos analizar outra particularidade dos fluídos a través dun exemplo moi coñecido paira moitos.

Calquera persoa que utilice algunha vez a onila paira encher una botella sabe que ás veces hai que levantar a mesma para que o líquido entre no interior da botella, xa que pola contra moitas veces queda na mesma. A razón é que o aire que hai na botella, debido á imposibilidade de extraer da mesma, exerce una presión ascendente sobre o líquido contido no onil. Nun principio o líquido entra ben comprimindo o aire da botella, pero a medida que entra o líquido, a presión do aire aumenta até impedir a entrada do fluído. Entón temos que levantar un pouco a onila para que o aire comprimido do interior teña saída, así conseguimos embotellar máis líquido.

Así pois, é moi útil que o tubo da onila teña unhas estrías que permiten que a entrada á botella non se peche completamente e que o aire interior salga.

Pregunta de sempre

Continuando coas particularidades dos líquidos, quixemos traer a pregunta que todos escoitamos varias veces: que pesa máis un quilo de madeira ou un quilo de ferro? Máis dun, sen pensalo demasiado, responde “o ferro”, provocando, de paso, a ansia do adicto. En calquera caso, quen quixo coller o pelo faría máis gargallada se respondese “madeira” porque a resposta parece absurda. Pero é correcto.

A razón diso baséase novamente no principio de Arquímedes. Este principio cúmpreno todos os fluídos, é dicir, os líquidos e os gases. Así, todo corpo no aire sofre una forza ascendente cuxo valor é igual ao volume de líquido correspondente ao lugar no que se atopa. Con iso debemos entender que paira saber cal é o “peso” do corpo que hai no aire, debemos quitar o empuxe do aire ao seu peso real.

A madeira e o ferro sofren leste empuxe cara arriba. Pero como o volume dun quilo de madeira é moito maior que o do ferro (aproximadamente quince veces), si en realidade medimos un quilo de ferro e un quilo de madeira cun peso, como a medición fíxose no aire, o peso real do anaco de madeira é maior que o do ferro. Aí tes a resposta!