Habitualmente, muchos de vosotr@s me preguntáis por algún experimento que pudiera servir para todos esos trabajos que os piden en clase.
Estas "Arenas Movedizas" que hemos visto en el vídeo, además de ser un experimento muy curioso, podemos convertirlo en una gran experiencia para presentarla en una feria de ciencias o como trabajo para nuestras clases de Física. Os aseguro que, al menos, nadie os podrá decir que no es original. Con muy poco trabajo presentaréis un trabajo de física, excepcional.
- Medios granulares y Principio de Arquímedes -
De este experimento podemos decir a modo de brevísimo resumen (la física sobre medios granulares es muy muy compleja) que:
Se pueden verificar fuerzas de flotación siguiendo el principio de Arquímedes en un medio granular en el que está inmersa una partícula de mayor tamaño "Intruso" y que se ha fluidificado
sometiéndolo a vibración.
Dicho de otra manera que se entienda mas facilmente: Si fluidificamos un medio granular (nuestro montón de arroz o de arena) haciéndolo vibrar, podremos observar diferentes fenómenos. Veremos como algunos objetos se unden y otros salen a flote siguiendo el Principio de Arquimedes, ya sabeis, ese que dice "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado" etc etc ...
También es fácil observar el efecto llamado "Convección" (los granos descienden cerca de las paredes y ascienden por el centro), como cuando calentamos agua, por ejemplo.
¿ Que es un Medio Granular ? (*)
Un medio granular consiste en un conjunto de partículas macroscópicas que interaccionan entre sí mediante fuerzas de contacto.
El tamaño de los granos que constituyen este tipo de materiales abarca desde milímetros hasta metros. Así algunos ejemplos
incluyen granos de arroz, arena, rocas e incluso el material que forma los anillos de Saturno. La característica más relevante
de estos sistemas es su comportamiento altamente disipativo. Esto es debido a la elevada tasa de colisiones que se producen entre las partículas, especialmente en el caso de medios granulares densos. Esta característica provoca que estos sistemas alcancen rápidamente un estado de equilibrio mecánico en ausencia de una fuente de energía externa.
Dependiendo de las condiciones experimentales, la materia granular se puede comportar de manera similar a un sólido, un líquido o un gas.
Por ejemplo, la arena de la playa se asemeja a un sólido, al soportar nuestro peso cuando caminamos sobre ella. Sin embargo, también es capaz de fluir a través de una tubería como si de un líquido se tratase, o asemejarse a un gas de partículas al agitarla vigorosamente.
No obstante, a pesar de presentar tales similitudes, su dinámica en ninguno de los casos se puede describir de manera rigurosa mediante las leyes conocidas para esos tres estados de la materia.
- Efecto de Convección:
Como los medios granulares son intrínsecamente disipativos, el aporte externo de energía determina la configuración que
adopta el medio en la situación fuera de equilibrio. En el caso de un medio granular sometido a una vibración vertical, el movimiento convectivo que aparece guarda ciertas similitudes con el que se da en los líquidos calentados desde abajo.
Es un hecho que los granos casi siempre descienden cerca de las paredes laterales del recipiente y ascienden por el centro.
Por otro lado, se puede tratar de definir una "temperatura granular" (relacionada con la agitación de los granos) que se difunde desde la base (que transmite su vibración a los granos) hacia la superficie libre.
* La información sobre medios granulares se ha extraido de la página de la Universidad de Navarra:
http://www.unav.edu/centro/laboratorio-medios-granulares/
El motor que he utilizado lo saqué de un coche de radio control estropeado. Es un speed 400 7.2v de graupner.
En el contenedor he puesto aproximadamente 1 kilo de arroz, sal de cocina o arena de playa.
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Las musicas que he utilizado en el vídeo son:
- Aduro by Jens Kiilstofte-(Machinimasound) (Free Audio Works License (Creative Commons CC-BY)
- Alison (Audionautix.com) .This work is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License.
- Alan Walker - Fade . the music was provided by NoCopyrightSounds (NCS)