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Pregunta nº 42 (17/3/99)


En muchos libros de física aparece la siguiente actividad :
  • Ata dos globos desinflados a los extremos de una varilla.
  • Ata un hilo al medio de la varilla de tal forma que se mantenga horizontal al sostenerla por el hilo.

    globos en equilibrio
  • Infla uno de los globos.
  • Sostén la varilla por el hilo y comprueba como baja el lado del globo inflado.

    globos fdesequilibrados
La actividad pretende demostrar que el aire pesa. Sin embargo, el peso del aire del globo debería estar contrarrestado por el empuje atmosférico, que según el principio de Arquímedes es igual al peso del aire desalojado por el globo.

¿Por qué baja entonces el globo inflado?


Las respuestas

José Duque

Es muy común observar como hay objetos que se hunden en el agua mientras que otros permanecen en su superficie, trozos o piezas de metal, piedras, etc son ejemplos del primer caso donde el cuerpo que se sumerge es sólido pero también hay líquidos que se sumergen o mejor dicho no son miscibles con el agua y se conservan como una fase continua pero debajo, tal es el caso del Tetracloruro de carbono. El aceite es un ejemplo de un cuerpo líquido que se mantiene en la superficie del agua; otros cuerpos como el anime o la piedra pómez no experimentan hundimiento y permanecen en la superficie del agua. En todos estos casos el fenómeno se debe a diferencias de densidad, el liquido más denso empuja hacia arriba al cuerpo más liviano, es decir el de menor densidad ya sea este un líquido o un sólido. en el caso de los globos la inclinación de la varilla se debe a diferencias de densidad. El aire que se encuentra en el interior del globo está más concentrado ya que ha sido confinado por acción mecánica dentro del globo, esto significa que su densidad es mayor que la del aire exterior por lo que el globo tiende hacia abajo de manera de desplazar el aire que se encuentra abajo empujándolo hacia arriba, esto es equivalente a que el globo tiende a estar abajo. Ahora pudiera pensarse que la inclinación de la barra se debe a que el otro globo está vació, pero este ultimo es equivalente a tener un globo del mismo peso cerrado por su boca , pero de paredes más delgadas con un volumen interior igual al del globo inflado , en este último caso la varilla se inclinaría de la misma manera que el caso propuesto en esta pregunta.

Irene Lobos

El globo ejerce presión sobre el aire dentro de él, aumentando la densidad (masa por volumen) de este aire, mientras el aire fuera de el globo está solamente a presión atmosférica, por lo que tiene menor densidad.

Brais

Se me ocurre que podría ser porque el aire está bajo la presión ejercida por las paredes del globo, con lo que hay más cantidad de aire de la que habría en el mismo volumen ocupado por el globo, y por esto pesa más.


 Esto también aclara por qué las bombonas de aire comprimido de los buceadores no flotan, a pesar de tener oxígeno en su interior, que pesa menos que el agua.

Antonio Armero

¿Por qué baja entonces el globo inflado?
Porque en su interior hay más aire del que habría en un volumen igual a presión atmosférica. En su interior hay aire comprimido, a la presión necesaria para vencer la resistencia elástica del globo. El aire que hay de más es el que hace bajar la balanza

 

Consol Tomás

El empuje del aire equivale al peso del mismo volumen de aire que el globo desaloja. No obstante, el aire del interior del globo se halla a una presión superior a la del aire en el exterior, por lo que es más denso. Su masa es superior a la de un volumen de aire equivalente situado en el exterior del globo y su peso también mayor, por lo que el empuje de Arquímedes no es suficiente para que la "balanza" se equilibre.

Alfredo Rezinovsky

La superficie del globo está tensionada, por lo cual la presión del aire dentro del globo es mayor. Esto hace que el aire esté comprimido dentro del globo, por lo cual hay mayor cantidad de aire dentro del globo que el aire (de afuera) desalojado por el mismo volumen. O lo que es más simple: la densidad del aire dentro del globo es mayor que afuera, por lo cual el globo con aire "se hunde" en el aire, en lugar de permanecer indiferente. 

Hay que tener en cuenta que el globo al inflarse se estira y el espesor de sus paredes disminuye. Es muy poco probable (dependiendo de la compresibilidad del material globo) que el volumen del globo se mantenga constante, Esta variación probablemente no influya, pero en caso de influir lo haría ayudando el efecto que se ve en el experimento.

Pablo Echenique

Porque el aire dentro del globo hinchado es más denso que el atmosférico dado que, a la pres. atmosférica se añade la de las paredes del globo, así, su peso es mayor que el empuje y hay una resultante hacia abajo.

Juan Antonio Ramón

Obviamente el aire que está dentro del globo está sometido a una presión mayor que la presión atmosférica, debido a la tensión del globo, por lo que su densidad es mayor y pesa más.

Ricardo Rodríguez Ortega

La presión dentro del globo es superior a la atmosférica, esto es lo que hace que el globo se infle, por tanto la densidad del aire interior es mayor que la del volumen de aire atmosférico desplazado por el globo, por tanto el globo inflado pesa más que el globo deshinchado. El problema es igual que cuando hinchas un globo. con aire, y lo sueltas, este se cae al suelo.

isma_fisica

El funcionamiento del mecanismo de la pregunta de esta quincena es el del Bariscopio instrumento que sirve para demostrar el empuje que el aire ejerce sobre los cuerpos. Si se tiene una campana de vacío e introduciendo el bariscopio, el peso de la bola de vidrio queda equilibrado con el contrapeso del otro brazo de la balanza. Cuando se hace el vacío en la campana, desaparece el fluido (AIRE) en el que estaba sumergido la esfera , con lo cual ya no se experimenta el empuje hacia arriba y la balanza se desequilibra bajando el brazo del que cuelga la esfera. Según el principio de Arquímedes, este empuje es igual al peso del volumen desalojado, es decir al volumen de la esfera de vidrio.. Con esta analogía y el experimento propuesto en la pregunta en un principio los dos globos no tienen aire, pero al introducir el aire en uno de los globos este rompe el equilibrio y hace que la balanza baje.

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