Balance
12 Dec, 2011
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PDFWith a can
PRESENTATION: After some practice, a tin can containing approximately 50 ml of fluid may be equilibrated standing on the inferior rim on a horizontal surface if the center of mass is placed in the vertical of the standing contact point, which makes zero the torque of its weight.
- So Why Would a Pigeon Stand on One Leg (or Limp Without Hurting)?, Zdeslav Hrepic, Phys. Teach. 50, 149 (2012)
- Unbalanced, Ed van den Berg, Phys. Teach. 39, 202 (2001)
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Otro experimento relacionado con esta temática es el realizado con dos tenedores, un palillo y fuego, ¡increíble!.
Existen múltiples experimentos de equilibrio con los que sorprender a los alumnos. En este otro experimento un vaso lleno de agua se sostiene sobre unos cuchillos entrelazados apoyados sobre 3 botellines de vidrio.
Respecto a los recursos que se pueden utilizar en el aula para explicar el equilibrio, he encontrado este documento que se encuadra en la parte de Dinámica de 1º de Bachillerato (Física y Química). Es una guía muy completa con muchas actividades manipulativas cuyos materiales son comunes y de bajo coste. A modo de ejemplo, las actividades propuestas se titulan: equilibrio sobre pajitas, el muñeco equilibrista, ¿por qué no se cae la torre de Pisa?, latas equilibristas (el ejemplo que vimos en clase, y similar al vídeo de esta entrada), los tenedores equilibristas, estructuras resistentes y equilibrio sin punto de apoyo. Con esto se pueden hacer comprender conceptos como centro de masas, centro de gravedad, qué variables influyen en el equilibrio, tipos de equilibrio; así como la importancia de las leyes de la estática.
Este experimento impresiona a cualquier alumno. Sin más, en mi caso le enseñe el experimento de la lata explicándole el fundamento teórico a mi prima de 11 años y es algo muy visual y sencillo, inclusive para niñ@s de estas edades. Además de ser una buena forma de ganarte unos euros apostando con los amigos mientras te tomas unas cervezas o refrescos con ellos.
Las dudas que me asaltan en este experimento son: ¿Es absolutamente necesario que en el interior del vaso haya algún líquido? ¿Existe un volumen óptimo de líquido para facilitar que el vaso permanezca en equilibrio? ¿Es necesario que el líquido quede completamente en reposo? (en el vídeo el líquido aún se mueve cuando el vaso está en equilibrio). He intentado replicarlo sin ningún líquido en el interior del vaso, así como con una botella llena casi hasta arriba, y no he sido capaz de mantenerlos en equilibrio. Una explicación en este sentido sería muy útil para comprender esta actividad.
En el siguiente enlace se representa la misma ley del equilibrio de masas pero utilizando un huevo. Es el fenómeno en que se basan los muñecos tentetieso de los niños.
Una sugerencia para saber la cantidad de líquido de la lata para lograr el equilibrio es ir añadiendo poco a poco el líquido. Normalmente, la cantidad del líquido en la lata es un tercio del total. Otra forma de demostrar el equilibrio es utilizando una botella y un soporte de madera. La botella se llena con agua hasta la mitad y el cuello de la botella se apoya sobre el orificio del soporte.
Los experimentos relacionados con el equilibrio son realmente vistosos y resultan útiles en las clases de física, con ellos se puede explicar conceptos como son el centro de masas y los tipos de equilibrios. Otro ejemplo sería el siguiente vídeo.
Podría intentarse este mismo experimento con las latas que son más esbeltas como las actuales de Estrella Galicia para comprobar si el agua es capaz de equilibrar este sistema donde el centro de gravedad está más alto con una menor base. De no funcionar con agua podría intentarse con elementos más densos.
Con una lata tradicional también se podría jugar a aplastarla parcialmente y ver cómo esto afecta al experimento.
Es un experimento simple pero que a la vez demuestra de una forma muy visual que el centro de masas también puede estar situado fuera de un punto material del objeto.
Un experimento curioso que sin duda llama la atención de los alumnos por el material necesario para llevarlo a cabo. Además dada su facilidad se les puede animar a hacerlo a ellos en clase o en casa tan solo llevando una lata.