Física

Un sistema planetario de agua, alcohol y aceite

Presentación

¿Han escuchado acerca de que los líquidos o los gases presentan diferentes densidades? ¿Qué consecuencias trae esa característica? Para empezar ¿qué es la densidad de una sustancia o material, ya sea que exista en estado sólido, líquido o fluido? El punto está en que de la densidad dependen muchos efectos o funcionamientos de las cosas, por ejemplo, para un alpinista de alta montaña es muy difícil respirar al subir una montaña a alturas mayores a 3,000 metros, debido a que la densidad del aire cambia, es decir: el aire se hace mucho más ligero y enrarecido a esa altura, eso significa que cambia su densidad y se hace diferente a como es al nivel del mar.

Efectos también muy curiosos suceden con las densidades del agua la cual es materia del siguiente experimento, se sorprenderán.  

Materiales

  • 1 vaso de vidrio normal de los usados para la hora de la comida.
  • Agua de la llave.
  • 1/4 de litro de alcohol de caña para limpiar las heridas.
  • 1 gotero.
  • 2 cucharadas de aceite de cocina.
  • 1 cuaderno.
  • 1 lápiz.

Paso a paso:

  1. Llena con agua, hasta un cuarto de la altura del vaso.
  2. Llena con alcohol el resto del volumen del vaso, procura no derramarlo fuera del vaso.
  3. Con el gotero deja caer tres gotas de aceite de cocina al interior del líquido dentro del vaso.
  4. Observa qué ocurre con el aceite dentro del vaso.

¿Qué figura geométrica formaron las gotas que dejaste caer? ¿Cuántas figuras se forman?
Explora hasta formar un sistema de "planetas" de aceite.

Conexiones

Gracias a que el agua cambia de densidad según en el estado (líquido, sólido o gaseoso) en la que se encuentre, ocurren detalles o anomalías con este líquido. Por ejemplo, en un vaso con agua hasta el borde, cuando se congela el agua ¿aumenta de volumen y sale del vaso, o disminuye de volumen y queda por debajo de la orilla del vaso?

Para responder esta pregunta puedes realizar el experimento, y luego ver el video sobre ¿Qué ocurre cuando se modifica la densidad del agua?
http://youtu.be/JkGk7ZUUnTo 

De acuerdo a lo visto ¿será más fácil o difícil nadar en el mar o en una alberca?

Explicación científica

En muchos lugares del mundo puede verse que las aguas dulces de los ríos al llegar al mar, nunca se mezclan con el agua salada, y la razón de ello es sin duda la diferencia entre la cantidad de materia o masa disuelta en ambos tipos de aguas y por ello tienen distinta densidad. Dicho lo anterior, es tiempo de abordar el concepto de densidad: dónde y cómo se manifiesta en materiales y sustancias.

Las diferencias de densidad en el aire también tienen un impacto importante y estas diferencias se presentan según la altura. Sabemos que el aire es una mezcla de muchos gases, el aire más próximo al nivel del mar es más denso porque contiene más masa de gases o más moléculas de muchos gases por unidad de volumen (o sea, en un centímetro cúbico de aire a nivel del mar hay más materia gaseosa que en el mismo centímetro cúbico de aire que se encuentra a 5,000 metros sobre el nivel del mar). La densidad es la causa de que las personas que se puedan encontrar en lugares muy altos, como los alpinistas, necesitan llevar su propio aire en tanques, a una densidad como la del nivel del mar para poder sobrevivir.

Competencias que favorece

Primaria (5º y 6º):

  • Aplica habilidades necesarias para la investigación científica: responde preguntas o identifica problemas, revisa resultados, registra datos de observaciones y experimentos, construye, aprueba o rechaza hipótesis, desarrolla explicaciones y comunica resultados.
  • Planea y lleva a cabo experimentos que involucren el manejo de variables.
  • Explica cómo las conclusiones de una investigación científica son consistentes con los datos y evidencias.
  • Diseña, construye y evalúa dispositivos o modelos aplicando los conocimientos necesarios y las propiedades de los materiales.
  • Comunica los resultados de observaciones e investigaciones al usar diversos recursos, incluyendo formas simbólicas, como los esquemas, gráficas y exposiciones, así como las tecnologías de la comunicación y la información.