Pregunta nº 42 (17/3/99)

Pregunta nº 42 (17/3/99)
En muchos libros de física aparece la siguiente actividad :


Ata dos globos desinflados a los extremos de una varilla.
Ata un hilo al medio de la varilla de tal forma que se mantenga horizontal
al sostenerla por el hilo.


Infla uno de los globos.
Sostén la varilla por el hilo y comprueba como baja el lado del globo
inflado.
La actividad pretende demostrar que el aire pesa. Sin embargo, el peso del
aire del globo debería estar contrarrestado por el empuje atmosférico, que
según el principio de Arquímedes es igual al peso del aire desalojado por el
globo.
¿Por qué baja entonces el globo inflado?
Las respuestas
José Duque
Es muy común observar como hay objetos que se hunden en el agua mientras
que otros permanecen en su superficie, trozos o piezas de metal, piedras, etc
son ejemplos del primer caso donde el cuerpo que se sumerge es sólido pero
también hay líquidos que se sumergen o mejor dicho no son miscibles con el
agua y se conservan como una fase continua pero debajo, tal es el caso del
Tetracloruro de carbono. El aceite es un ejemplo de un cuerpo líquido que se
mantiene en la superficie del agua; otros cuerpos como el anime o la piedra
pómez no experimentan hundimiento y permanecen en la superficie del agua.
En todos estos casos el fenómeno se debe a diferencias de densidad, el liquido
más denso empuja hacia arriba al cuerpo más liviano, es decir el de menor
densidad ya sea este un líquido o un sólido. en el caso de los globos la
inclinación de la varilla se debe a diferencias de densidad. El aire que se
encuentra en el interior del globo está más concentrado ya que ha sido
confinado por acción mecánica dentro del globo, esto significa que su densidad
es mayor que la del aire exterior por lo que el globo tiende hacia abajo de
manera de desplazar el aire que se encuentra abajo empujándolo hacia arriba,
esto es equivalente a que el globo tiende a estar abajo. Ahora pudiera
pensarse que la inclinación de la barra se debe a que el otro globo está vació,
pero este ultimo es equivalente a tener un globo del mismo peso cerrado por su
boca , pero de paredes más delgadas con un volumen interior igual al del globo
inflado , en este último caso la varilla se inclinaría de la misma manera que el
caso propuesto en esta pregunta.
Irene Lobos
El globo ejerce presión sobre el aire dentro de él, aumentando la densidad
(masa por volumen) de este aire, mientras el aire fuera de el globo está
solamente a presión atmosférica, por lo que tiene menor densidad.
Brais
Se me ocurre que podría ser porque el aire está bajo la presión ejercida por las
paredes del globo, con lo que hay más cantidad de aire de la que habría en el
mismo volumen ocupado por el globo, y por esto pesa más.
Esto también aclara por qué las bombonas de aire comprimido de los
buceadores no flotan, a pesar de tener oxígeno en su interior, que pesa menos
que el agua.
Antonio Armero
¿Por qué baja entonces el globo inflado?
Porque en su interior hay más aire del que habría en un volumen igual a
presión atmosférica. En su interior hay aire comprimido, a la presión necesaria
para vencer la resistencia elástica del globo. El aire que hay de más es el que
hace bajar la balanza
Consol Tomás
El empuje del aire equivale al peso del mismo volumen de aire que el globo
desaloja. No obstante, el aire del interior del globo se halla a una presión
superior a la del aire en el exterior, por lo que es más denso. Su masa es
superior a la de un volumen de aire equivalente situado en el exterior del globo
y su peso también mayor, por lo que el empuje de Arquímedes no es suficiente
para que la "balanza" se equilibre.
Alfredo Rezinovsky
La superficie del globo está tensionada, por lo cual la presión del aire dentro del
globo es mayor. Esto hace que el aire esté comprimido dentro del globo, por lo
cual hay mayor cantidad de aire dentro del globo que el aire (de afuera)
desalojado por el mismo volumen. O lo que es más simple: la densidad del aire
dentro del globo es mayor que afuera, por lo cual el globo con aire "se hunde"
en el aire, en lugar de permanecer indiferente.
Hay que tener en cuenta que el globo al inflarse se estira y el espesor de sus
paredes disminuye. Es muy poco probable (dependiendo de la compresibilidad
del material globo) que el volumen del globo se mantenga constante, Esta
variación probablemente no influya, pero en caso de influir lo haría ayudando el
efecto que se ve en el experimento.
Pablo Echenique
Porque el aire dentro del globo hinchado es más denso que el atmosférico
dado que, a la pres. atmosférica se añade la de las paredes del globo, así, su
peso es mayor que el empuje y hay una resultante hacia abajo.
Juan Antonio Ramón
Obviamente el aire que está dentro del globo está sometido a una presión
mayor que la presión atmosférica, debido a la tensión del globo, por lo que su
densidad es mayor y pesa más.
Ricardo Rodríguez Ortega
La presión dentro del globo es superior a la atmosférica, esto es lo que hace
que el globo se infle, por tanto la densidad del aire interior es mayor que la del
volumen de aire atmosférico desplazado por el globo, por tanto el globo inflado
pesa más que el globo deshinchado. El problema es igual que cuando hinchas
un globo. con aire, y lo sueltas, este se cae al suelo.
isma_fisica
El funcionamiento del mecanismo de la pregunta de esta quincena es el del
Bariscopio instrumento que sirve para demostrar el empuje que el aire ejerce
sobre los cuerpos. Si se tiene una campana de vacío e introduciendo el
bariscopio, el peso de la bola de vidrio queda equilibrado con el contrapeso del
otro brazo de la balanza. Cuando se hace el vacío en la campana, desaparece
el fluido (AIRE) en el que estaba sumergido la esfera , con lo cual ya no se
experimenta el empuje hacia arriba y la balanza se desequilibra bajando el
brazo del que cuelga la esfera. Según el principio de Arquímedes, este empuje
es igual al peso del volumen desalojado, es decir al volumen de la esfera de
vidrio.. Con esta analogía y el experimento propuesto en la pregunta en un
principio los dos globos no tienen aire, pero al introducir el aire en uno de los
globos este rompe el equilibrio y hace que la balanza baje.