Experimentos Caseros

Motor Electrostático Casero

Hoy veremos uno de esos experimentos caseros que andan escondidos, no se conocen demasiado como otros, pero tienen igualmente la magia de la ciencia a “flor de piel”. Se trata de un curioso y sencillo motor electrostático (que funciona gracias a electricidad estática). Veamos que necesitamos para fabricarlo.

Materiales:
* Top de Yogur (ver siguiente párrafo)
* Alfiler
* Clavo
* Martillo
* Trozo de madera pequeño
* Papel aluminio
* Pegamento
* Tijeras
* 2 Clips o sujetadores
* Cinta adhesiva
* 1 Globo

Los Tops de yogures son esos pequeños recipientes de plástico que traen dentro cereales, para luego mezclar justamente con el Yogur. Obviamente que si tienes un recipiente similar, puedes utilizarlo sin problemas.

Procedimiento:
Con la ayuda del martillo, “clava el clavo” en el trozo de madera. Ese será justamente el apoyo sobre el cual girará nuestro motor electrostático. Corta una larga tira de papel aluminio, de aproximadamente 1 cm de ancho. De allí deber ir cortando trozos mas pequeños, de una longitud de 3 a 4 cm, y los pegas en la parte lateral del Top.

Con mucho cuidado, clava el alfiler en el centro del Top, por la parte superior. A los clips o sujetadores deber “abrirlos”, es decir, quitarle la forma que traen. Puedes ayudarte con una pequeña pinza si lo deseas. Presta atención al video, pues deben quedar con esas formas (aproximadamente) para que tu motor electrostático funcione. Por último, debes colocar el Top de modo que la punta del alfiler quede sobre la cabeza del clavo, y pegas los sujetadores o clips sobre la madera. Asegúrate que las puntas cercanas a las tiras de aluminio, estén lo mas próximas a éstas.

Uno de los sujetadores debe estar conectado a tierra, aunque conectarlo a un trozo grande de papel aluminio (como se muestra en el video) también servirá. Al otro sujetador debes acercarle un objeto cargado con electricidad estática. En el video utilizan un caño plástico frotado con un paño, pero nosotros elegimos un globo porque es mas sencillo de conseguir y más económico. Para cargarlo, solamente frótalo contra tu cabello o contra una prenda de lana.

Al acercar el globo al sujetador, verás como tu motor comienza a girar gracias a la electricidad estática. El siguiente video muestra paso a paso cómo fabricarlo y como se verá en funcionamiento.

¿Cómo funciona?
Seguramente recordarán las fantásticas Campanas de Franklin. Pues bien, este motor electrostático posee el mismo principio de funcionamiento.

Lo que sucede aquí es que la lámina de la izquierda se carga con electricidad estática, gracias al “Efecto Puntas”, también descubierto por Benjamin Franklin (como las campanas). Gracias a este efecto, los electrones del globo escapan hacia el sujetador, y de este último hacia las lámina de papel aluminio. Pero ahora la lámina de la izquierda esta cargada y se repele con el sujetador (que tiene la misma carga), mientas que es atraído por el otro sujetador que no posee carga alguna. Esa fuerza termina generando lo que en mecánica clásica se conoce como “momento”, y es lo que hace girar al motor electrostático.

Este “famoso” efecto puntas, es el que explica porque los pararrayos se componen principalmente de una o varias puntas muy agudas, justamente para que la electricidad estática (rayos) se descargue sobre ellos, y no sobre las construcciones y árboles de gran altura.

Dedicaré este último párrafo a explicar un poco mejor el efecto puntas. Cuando un conductor eléctrico se carga con electricidad estática, toda esa carga se ubica en la superficie exterior del mismo (a diferencia de una corriente eléctrica que circula por todo el conductor). Como en una punta converge la superficie, la densidad de carga eléctrica se torna tan elevada que los electrones son capaces de “salir o entrar” de ella con facilidad. Entendiendo ésto, cuanto más aguda sea la punta, mejor funcionará este motor. El flujo de electrones que sale de una punta cargada suele ser llamada “viento eléctrico”, ya que es capaz de ser detectado, por ejemplo, colocando la llama de una vela cerca de la punta.

Experimentos sobre Cohesión Molecular y Tensión Superficial

He aquí otro de los fabulosos experimentos de Manuel Días. Se trata de una experiencia en la cual podemos entender mejor los fenómenos de cohesión molecular y tensión superficial. Utilizaremos elementos hogareños, de modo que no tendrás problemas para conseguirlos. Veamos qué necesitamos.

Materiales:
* 1 Vaso
* 1 Carta o naipe
* Monedas pequeñas

Procedimiento:
Primero vamos a demostrar que sin el agua, la carta se caerá. Para ello, coloca justamente la carta haciendo equilibrio sobre el borde del vaso vacío. Apoya ahora una moneda sobre el extremo mas alejado del vaso, y verás como el naipe se inclina y se cae.

Ahora llena el vaso con agua, hasta que rebalse. Nuevamente pon la carta como antes, y haces lo mismo con la moneda. Como notarás, el naipe no sólo que no se cae, sino que además soportará el peso de mas monedas.

Si prestas atención, verás que el agua “se estira”, como si estuviese haciendo fuerza para tener la carta. A continuación, un video en donde se nuestra el procedimiento:

¿Cómo funciona?
Como mencionamos al comienzo de este experimento, se trata de los fenómenos de cohesión molecular y tensión superficial (los que a su vez se relacionan). Contaremos de que se trata cada uno, para luego sí explicar que sucede en el experimento.

Primero conozcamos un poco sobre la cohesión molecular. Se trata de una fuerza de atracción entre las moléculas. Como sabemos, la materia esta compuesta por átomos, los cuales a su vez pueden formar moléculas. En el caso del agua, las moléculas de la misma se atraen fuertemente gracias a la cohesión, dando como resultado las conocidas “gotas de agua”. Si no fuera por estas fuerzas, cada molécula se dispersaría de las demás, como si fueran polvo.

La tensión superficial, es un fenómeno que ya explicamos en muchos experimentos caseros, como por ejemplo: Experimento de la aguja que flota. Allí contamos que se trata de una fina capa que se genera sobre líquidos como el agua, la cual actúa como una resistente membrana. Si tienes dudas visita el enlace anterior, y lee la sección “¿Cómo funciona?” de dicho experimento.

Pero ¿qué relación hay entre la cohesión molecular y la tensión superficial?. Simple, que la tensión superficial del agua, es una consecuencia de la cohesión de sus moléculas. Es decir, la fuerza de atracción entre las moléculas de agua, termina por formar una “membrana” en la superficie del líquido, ya que las moléculas que se encuentran allí son atraídas sólo hacia adentro. La siguiente imagen da una mejor idea de lo que sucede:

Falta mencionar un pequeño fenómeno que ayuda a que este experimento pueda lograrse. Se trata de la adhesión molecular, la cual permite que el agua se adhiera a otras superficies. Esto se debe que las moléculas de agua poseen un gran potencial de polaridad y terminan “siendo atraída” por otros materiales.

Ahora bien, juntemos todos estos conceptos para entender lo que sucede, de una manera global. Cuando colocamos la carta en el borde, y el vaso no tiene agua, la misma queda haciendo equilibrio, pero ante la mas mínima perturbación pierde ese equilibrio y cae.

Cuando llenamos el vaso coa agua, y colocamos la carta, el agua termina adhiriéndose a la superficie, justamente por la “adhesión” de la que hablamos antes. Al colocar las monedas, el naipe intenta caerse, pero del lado opuesto, las moléculas adheridas a la carta son atraídas por las que están en el vaso. Dicha fuerza es suficiente como para evitar que el naipe y las monedas caigan.

Sobre los bordes de la carta, puede verse como el líquido se eleva en una delgada capa elástica, la que se debe justamente a la tensión superficial.

Esperamos que este experimento te haya gustado, y si es así, no olvides compartirlo en Facebook y Twitter para que tus amigos también puedan disfrutarlo