¿Por qué las cosas no caen?

Experimentamos con el equilibrio estable, inestable y dinámico

La lata se mantiene en equilibrio por el peso del agua en la parte de abajo

¿Por qué nos mantenemos en equilibrio? ¿Como es que algunos objetos son intrínsecamente estables (un vaso) y otros son intrínsecamente inestables (una pelota)? ¿Cómo puede ser que un objeto que está en movimiento se mantenga en equilibrio y no caiga (como una bicicleta o un avión)?

Vamos a descubrirlo con 2 experimentos.

Este experimento es una propuesta de Laureano Jiménez (doctor en ingeniería química). Le ayudan sus sobrinos Alex (5º de primaria) y David (1º de primaria).

¿Qué necesitaremos?

  • 1 lata de bebida carbonatada vacía
  • agua
  • 1 pelota de ping-pong
  • 1 secador de pelo

¿Cómo lo hacemos?

Cogemos una lata y rellenamos aproximadamente una tercera parte de su contenido con agua. Si al hacer el experimento cae es porque o bien está demasiado llena o está demasiado vacía, la ciencia es un proceso iterativo y no siempre se acierta a la primera. Ánimo!!!

Si la ponemos de lado muy despacio se mantendrá en equilibrio inestable, ya que cualquier pequeña modificación hará que caiga.

Para los expertos, soplad sobre la lata e intentad conseguir que de vueltas lentamente y se transforme en equilibrio dinámico: suerte !!!!

A continuación cogemos el secador y la ponemos en marcha. Lo giramos con el soplete hacia arriba. Seguidamente dejamos ir la pelota de ping-pong justo por encima del soplete y observamos qué pasa.

Si os fijáis, veréis que la pelota de ping-pong no está quieta, sino que gira. Ahora intentad pasar la mano rápidamente entre la pelota y el secador. ¿Qué pasa?

¿Qué pasa?

Todo tiene que ver con la fuerza de la gravedad, que nos atrae hacia el suelo.

Un objeto se encuentra en equilibrio si su centro de gravedad cae sobre su base de apoyo: por eso es más fácil mantenerse en equilibrio sentado en una silla que a la pata coja. Por eso también, un equilibrista debe hacer que su peso caiga exactamente sobre la cuerda: de lo contrario cae hacia un lado o hacia el otro!!!!

El equilibrio de un cuerpo es estable cuando al ser apartado de su posición inicial, vuelve a ella por el efecto de la gravedad ejercida en el cuerpo. Un ejemplo claro de este tipo de equilibrio sería un péndulo, el cual a pesar de ser apartado de su posición, vuelve por sí mismo en su sitio de inicio.

Pero hay muchos objetos que se encuentran en equilibrio inestable, ya que es indispensable para hacer su función. Así las grúas deben tener mucho peso en su base para mantenerse en equilibrio cuando suben pesos, de la misma forma que la lata tiene el líquido en la parte de abajo. De lo contrario caerían.

Las grúas deben tener mucho peso en su base para mantenerse en equilibrio
Fuente: Grúa de obra de Textos Marea Verde.

El equilibrio inestable de un cuerpo se presenta cuando este cuerpo, al ser apartado de su posición inicial, se mantiene alejado de la misma por el efecto de la gravedad. Esto sucede porque el centro de gravedad se encuentra más arriba del punto de suspensión.

Y qué pasa en el caso de la pelota de ping-pong? ¿Os habéis fijado que la pelota no está quieta, sino que gira? Este es uno de los motivos que ayuda a que se mantenga en equilibrio. Este es un ejemplo de equilibrio dinámico, porque el objeto mantiene el equilibrio realizando movimientos.

El equilibrio dinámico es estable incluso ante una pequeña perturbación (por ejemplo, pasando la mano entre el secador y el balón), de forma que la pelota vuelve a la posición de equilibrio … siempre y cuando lo hacemos rápidamente.

Sabías que …? La Torre de Pisa (que tiene una cierta inclinación) no cae porque su centro de masas cae sobre la base.

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