viernes, 7 de octubre de 2011

Juegos con fluidos


Juegos con fluidos

A continuación se describen un acertijo y varios juguetes.

¿Qué pesa más, un “kilo” de plomo o un “kilo” de algodón?


La respuesta más inmediata a este acertijo es que el plomo pesa más que el algodón. Sin embargo, como estamos pesando el plomo en el aire, es necesario considerar que éste le aplica una fuerza (empuje) hacia arriba, y “pierde” aparentemente peso. Veamos en cuánto. La densidad del plomo es de 11.340 Kg/m3, y por consiguiente un “Kilo”, es decir un kilogramo-fuerza (Kp), con una masa de 1 Kg, ocupa un volumen de


    Si se hace una esfera maciza de plomo con este volumen,  tendría un diámetro de 5,5 cm.  Por consiguiente, el empuje ejercido por el aire, cuya densidad es de 1,29 Kg/m3, se calcula así:


     Por lo tanto, si queremos pesar un “kilo” de plomo en el aire con un dinamómetro, como el aire lo empuja hacia arriba, tendríamos que colocar 0,11 gp más para que su escala marque un “kilo”. En el vacío (sin aire) un “kilo”  pesa un “kilo”, pero en el aire un “kilo” pesa un “kilo”+ 0,11 gp. Es por esta razón que se dice que en un fluido, bien sea un gas o un líquido, los cuerpos pierden aparentemente peso, es decir, pesan menos. Usted “pesa mucho menos” en el agua que en el aire porque la densidad del aire es aproximadamente mil veces menor que la del agua.

      Ahora bien, un kilo de algodón con un volumen mucho mayor que el volumen de la esfera de plomo, soporta un empuje de mayor magnitud, porque el empuje es directamente proporcional al volumen del cuerpo sumergido. En consecuencia, la pérdida aparente de peso sería mayor que la del plomo y por supuesto, cuando se coloca en el dinamómetro para pesarlo, tendríamos que colocar más algodón para que su escala marque 1 Kilo. Se podría rebatir esta afirmación mencionando que el algodón extendido tiene un espacio lleno de aire entre sus fibras y por supuesto el volumen es menor. Esto es cierto, sin embargo podríamos compactar todo los que pueda el algodón y obtendríamos una masa, con volumen aún mayor que el volumen equivalente de la masa de plomo. A pesar de esto, pesa más en el aire un “kilo” de algodón.

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