Algunos errores ingenuos en la Física

Es frecuente ver en los libros elementales de Física, para uso de los estudiantes de Secundaria, la perpetuación de algunos errores de interpretación, que confunden la descripción o la explicación de algunos fenómenos. Veamos hoy algunos ejemplos.

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Demostración de que el aire pesa. Es ayudada con el gráfico de la figura. Se pone en un brazo de una balanza un globo hinchado, en el otro, un globo igual pero vacío. La balanza se inclina hacia el globo inflado, porque éste contiene aire; demostración clara de que el aire pesa.

Pero no es cierto que esto demuestre que el aire pesa. En efecto, el globo inflado, al desplazar un volumen mayor que el vacío, sufre un empuje hidrostático hacia arriba igual al peso de un volumen de aire igual al del globo.

En realidad, si éste tuviera unas paredes muy finas, apenas se notaría la diferencia. Pero el globo inflado contiene aire a presión, cuyo peso es superior al del volumen de aire desplazado.

Por tanto, el experimento sólo demuestra que el aire pesa, pero es necesario aclarar que el aire en el globo inflado está a una presión superior a la atmosférica.

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Demostración de que el aire contiene un 21 % de oxígeno. Se pone una jarra boca abajo en un plato lleno de agua. Ésta no penetra en la jarra, pero si introducimos en ella una vela y la hacemos arder, en cuanto se haya consumido el oxígeno el agua penetrará en el vaso, ocupando aproximadamente 1/5 del volumen de éste.

También esta demostración es falaz. El oxigeno se combina con el combustible de la vela, y en general producirá otros gases, que pueden suponer un volumen todavía mayor. Es más, éstos podrían ser solubles en el agua, de forma que es imposible predecir cómo se va a comportar el nivel de ésta.

Para hacer bien el experimento, debería situarse en el interior del vaso una sustancia (hierro muy caliente, por ejemplo), para que ésta se oxidara dando como resultado un producto sólido.

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Demostración de la presión del aire. Si se llena una lata de agua, se cierra ésta y se hace un pequeño orificio en el fondo (con un clavo, por ejemplo). El agua no sale aunque el agujero esté en la parte inferior, porque la presión del aire exterior se lo impide. Sólo saldrá cuando se quita el tapón.

En realidad, este experimento sólo funciona con agujeros diminutos, de unos pocos mm de diámetro como máximo. ¿Por qué? Porque el aire no puede salir en estos casos debido al menisco cóncavo que se forma. El experimento, más que demostrar la presión del aire, demuestra la tensión superficial del agua. Si el agujero es lo bastante grande, se alterna la salida de borbotones de agua con la penetración de burbujas de aire en el interior de la lata.

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¿Qué son las nubes? El familiar gráfico del ciclo del agua que vemos en la figura induce a un error, en el que he visto caer incluso a profesores de instituto: creer que las nubes son vapor de agua.

No es así. El vapor de agua es incoloro, como el aire, y permanece mezclado con éste sin que se note su presencia visualmente. Las nubes son en realidad diminutas gotas de agua formadas por este vapor cuando la atmósfera sufre un enfriamiento. Las gotitas de agua son naturalmente atraídas por la fuerza de la gravedad, pero su reducido tamaño hace la caída tan lenta que ésta podría durar meses antes de llegar al suelo; además, la menor corriente de aire las hace subir y bajar, conque en la práctica permanecen estacionarias.

Solamente se produce la lluvia cuando otro ulterior descenso de temperatura condensa las gotas en otras mayores, capaces de caer a una velocidad apreciable.

JMAiO, BCN, ene 05