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Cómo hacer flotar una aguja en el agua

La tensión superficial del agua es una propiedad de los líquidos que puede parecer fascinante. Te invitamos a realizar este facilísimo experimento en casa para que veas cómo algunos objetos de metal, más densos que el agua, pueden flotan en la superficie.

¿Alguna vez has llenado tanto un vaso con una bebida que el líquido ha quedado por encima del borde? ¿Te has preguntado por qué el líquido no se derrama? Ocurre porque las partículas que están en la superficie de los líquidos tienen propiedades especiales. Experimentan unas fuerzas que no están balanceadas, lo cual permite explicar el fenómeno de la tensión superficial. A continuación te proponemos un experimento basado en la tensión superficial del agua para que aprendas cómo hacer flotar una aguja utilizando esta interesante propiedad de la física.

Materiales

  • Un vaso de cristal
  • Agua
  • Aguja
  • Papel de cocina

Cómo hacer flotar una aguja en el agua

  1. Llena el vaso de agua hasta el borde.
  2. Coloca un trozo pequeño de papel de cocina en la superficie.
  3. Pon sobre él la aguja.
  4. A continuación, retira el papel de cocina. Verás que la aguja flota en el agua.
  5. Por último, echa un poco de jabón sobre el agua.
  6. Al traspasar la película de tensión del agua, la aguja caerá a la superficie.

Explicación

Es hora de comprender cómo es posible hacer flotar una aguja en el agua. ¿Has visto alguna vez los insectos de ríos? Estas diminutas especies, son capaces de flotar en el agua y moverse libremente por ella. ¿Por qué? Todo es gracia a la tensión superficial, que les impide hundirse. Lo mismo ocurre en este experimento que hemos probado aquí.

La aguja no se hunde porque la tensión superficial es capaz de soportar su escaso peso. Es evidente que si tuviéramos la misma masa en forma de esfera, esta se hundiría porque la tensión superficial actuaría en un perímetro muy pequeño. Hay que tener en cuenta también el impulso que ejerce el agua en la aguja. Es decir, cuando la aguja está en equilibrio, la suma de las fuerzas que actúan en ella es nula. La suma del impulso y la componente vertical de la tensión superficial multiplicada por el perímetro de la aguja es igual a su peso.

El poder de la tensión superficial del agua

La tensión superficial del agua es la responsable, ya que su componente horizontal tira de los extremos del objeto hacia afuera, haciendo que la aguja flote libremente. El agua tira del objeto con la misma fuerza hacia la derecha que hacia la izquierda. Por lo tanto, se puede decir que este efecto es el resultante del hecho de que ambas fuerzas se encuentran compensadas.

El aguja flota en el agua porque la fina capa formada por la unión de las moléculas del agua es especialmente fuerte en la superficie. El papel solo sirve de amortiguador. En cambio el jabón rompe la tensión del agua porque es un potente tensioactivo. Esto provoca una drástica reducción en el valor de tensión superficial del agua y hace que la aguja caiga a la superficie.

¿Por qué es tan alta la tensión superficial del agua?

Para comprender este fenómeno, debemos pensar en los enlaces entre las moléculas. Como ya sabemos, la fuerza cohesiva entre las moléculas provoca tensión superficial: cuanto más fuerte sea esta, más fuerte será la tensión superficial. La molécula de agua tiene dos átomos de hidrógeno que se unen a un átomo de oxígeno a través de un enlace covalente. Debido a la alta electronegatividad del oxígeno, tendrá una gran parte de la carga negativa en su lado, mientras que el hidrógeno tendrá una carga más positiva. Esto provoca una atracción electrostática entre el átomo de hidrógeno en una molécula y el átomo de oxígeno en otra. Los enlaces formados se denominan enlaces de hidrógeno, lo que genera fuertes fuerzas de cohesión entre las moléculas de agua y una alta tensión superficial del agua.