Quina tensió!

En el vídeo es veu un efecte curiós provocat per la tensió superficial un concepte del que segurament hem sentit a parlar però que és bastant desconegut.

La tensió superficial és una manifestació de les forces intermoleculars a l’interior dels líquids, de fet, la superfície de qualsevol líquid es comporta com si sobre aquesta existís una membrana de tensió i es coneix aquest fenomen com a tensió superficial.

En el nostre cas aquesta tensió realitza una força sobre l’escuradents però per igual en els dos costats (forces vermelles) i per tant l’escuradents està en equilibri. en el moment en que introduïm una mica de sabó a l’aigua el que fem és disminuir la tensió superficial en un costat  i per tant sobre l’escuradents actua més força per un costat (vermell) que per l’altra (blau) i per tant es desplaça en el sentit de la resultat (esquerre, costat contrari a on hem introduït el sabó). Es pot veure esquematitzat en el dibuix del costat.

Quinatensio

En afegir sabó la tensió superficial de la dreta disminueix i l’escuradents nota una força global cap a l’esquerra

Nota: l’esquema s’ha simplificat per donar més claredat al fenomen, per ser més precisos caldria dibuixar la força sobre l’escuradents inclinada cap amunt en la direcció de la superfície en contacte i tractar aleshores amb les components horitzontals i verticals de la tensió.

La rotació de l’espiral també està provocada per la disminució de la tensió superficial en el seu interior, la seva forma clarament asimètrica provoca en aquest cas una rotació en comptes d’una translació.

Un dels efectes més conegut de la tensió superficial és el desplaçament curiós dels sabaters per les superfícies dels bassals d’aigua. En la fotografia s’observa perfectament com el sabater enfonsa lleugerament la làmina o membrana de l’aigua deguda a la tensió superficial.

quinatensiosabater

Un sabater caminant per sobre l’aigua gràcies a la tensió superficial

 En un altre article del blog, Un tap foradat,  la tensió superficial també explica un fenomen curiós.

Un tap foradat

untapforadat

Una ampolla i un tap… amb una gassa: efecte sorprenent!

Aquesta experiència és molt fàcil de fer i és molt sorprenent… fins que algú t’explica el perquè del fenomen.

Es tracta de disposar d’una ampolla amb tap de plàstic roscat i foradar-lo però mantenint la rosca intacte. Agafem un tall de gassa (o un retall de tela fina tipus mosquitera) i el posem sobre el coll de l’ampolla que rosquem tot seguit. Retallem la gassa que sobresurt pels costats… i ja ho tenim a punt!

Tal com es veu en el vídeo, la gassa deixa entrar i sortir l’aigua tranquil·lament però si la situem verticalment i cap avall (aguantant primer amb el palmell de la mà) aleshores l’aigua, sorprenentment, no cau. Fins i tot podem introduir un escuradents a través de la gassa i podem veure com entra dins l’ampolla i queda surant en la superfície de l’aigua.

L’explicació física d’aquesta experiència (actuació de la pressió atmosfèrica) és, en part, la mateixa que l’experiment, molt conegut, d’un vas ple d’aigua invertit i tapat amb una cartolina. La pressió atmosfèrica que actua per sota (vertical i cap amunt) és suficient per contrarestar la pressió que fa l’aigua juntament amb la pressió interior (buit parcial) de l’aire que ha quedat dins del vas.

En el nostre cas no tenim cartolina però la tensió superficial de l’aigua en cada petit forat de la gassa provoca que la gassa malgrat estar foradada actuï com una única superfície. Si els forats de la gassa fossin més grans la tensió superficial no seria suficient per equilibrar les forces que actuen i l’aigua no quedaria retinguda.

En canvi, quan omplim i buidem l’ampolla molts dels forats no estan tapats per l’aigua de manera que deixen sortir o entrar aire i així la pressió interior i exterior sempre és igual: aleshores l’aigua cau pel seu propi pes.

Bé, ara només cal provar-ho davant del públic (alumnat, família, amics…) tenint molt de compte de no ensenyar el forat tapat amb la gassa fins al final per sorprendre a tothom i fer-los rumiar una miqueta.