La Caída de las hojas de Marte

Autores:

José Luis Orantes de la Fuente y Benito Centeno Cea

Procedemos a cortar círculos de papel normal en diferentes tamaños para la construcción de cazoletas o caperuzas cónicas.

Se recorta rá el círculo y el sector ACB. A continuación se lleva la línea FC a coincidir con la BC pegando con la pestaña FCA sobre el papel a la derecha de la línea BC. Para no desequilibrar la caperuza, el trozo cortado ACB se superpone y pega sobre el sector DCE. Variando el ángulo del sector FCB se consiguen diferentes perfiles cónicos.


La masa de las caperuzas puede medirse mediante una balanza de cierta precisión o podemos utlizar el gramaje del papel utlizado. En nuestro caso son folios de 80 g/m2.



En el caso de la caperuza cónica consideraremos un ángulo ACB de 30°. En general, el radio r de la base cónica se expresará en función del radio inicial R y del ángulo ϕ recortado.


 


La relación m/A es independiente del tamaño de la cazoleta si se mantiene constante el gramaje del papel.



Tendremos en cuenta además la densidad del aire en el que realizamos la experiència:




Todos estos datos, actualizados a las condiciones particulares de nuestro laboratorio, los sustituiremos en la expresión de la velocidad terminal de referencia vt ref que proporciona nuestro modelo de caída libre.


 



Para unas condiciones normales de laboratorio, la velocidad límite de nuestras caperuzas se alcanza tras unos 30 cm de caída. Por ello, dejaremos caer nuestras caperuzas desde una altura aproximada de 35–40 cm por encima de la primera puerta óptica que activará el cronómetro digital cuando la caperuza interfiera el haz infrarrojo.


La segunda puerta, que parará el cronómetro, puede colocarse con una separación fija de 30–40 cm respecto a la 1ª.

¿Qué se pretende demostrar?

  • Correspondencia entre el modelo de caída de un cuerpo en régimen turbulento y las condiciones físicas reales.

Dirigido a:

 

  • Secundaria
  • Universidad

Materiales necesarios:

 

  • Papel (80 g) y tijeras
  • Cronómetro Digital de milisegundos activado por puertas ópticas (modelo PHYWE o similar)
  • Regla larga (100 cm)

Riesgos:

  • La  mayor dificultad de la experiencia radica en conseguir que la cazoleta descienda sin cabeceo de forma uniforme. Este se puede conseguir con cierta ‘pericia’ y buen pulso o diseñando algún dispositivo sencillo que actúe como lanzador.

(Simbología establecida “en rojo”)

Enlaces:

  • “La caída de las hojas en Marte”, trabajo presentado por los autores a CIENCIA EN ACCIÓN 2016, http://www.cienciaenaccion.org/.
  • “Física”, P.A. Tipler, Ed. Reverté 1976
  • “Física  Vol.I  Mecánica”  M.  Alonso  y  E.J.  Finn,  Fondo  Educativo Interamericano 1975

Para saber más:

 

 

 

Observaciones:


Es importante medir con la mayor precisión posible esta distancia. La velocidad terminal se calcula fácilmente dividiendo esta distancia por el tiempo registrado por el cronómetro.