REVISTA “UNIVERSUM” Universidad de Talca ¿POR QUÉ FLOTAN LAS MONEDAS EN EL AGUA? Walter Bussenius Cortada (*) En el presente trabajo se explica la flotación de agujas de coser por medio del fenómeno conocido como "tensión superficial". También se muestra que dicho mecanismo no es el único responsable para explicar la flotación de monedas de aluminio en el agua. Se midieron las fuerzas presente en ambos casos y se concluyó que la principal fuerza que permite la flotación de monedas es el empuje. El papel que juega la tensión superficial, en ese caso, es sólo permitir las condiciones, pero su valor resulta ser muy inferior al peso de aquélla. (*) Profesor de Física. Área Física, Facultad de Recursos Naturales, Universidad de Talca.

INTRODUCCIÓN Sabido es que objetos metálicos pequeños como agujas de coser o monedas de aluminio, al ser colocados cuidadosamente sobre la superficie del agua en reposo, quedan flotando sobre ésta mientras no sufran una perturbación brusca. Dos fenómenos permiten la flotación estática de objetos sólidos sobre superficies líquidas, uno es el "empuje", que se fundamenta en el Principio de Arquímedes y el otro es la "tensión superficial", fuerza de cohesión entre las moléculas del líquido, capaz de resistir el peso de pequeños cuerpos, de mayor densidad que éste. El presente trabajo estudia la flotación, en el agua, de objetos de mayor densidad que ésta. Se analiza en primer lugar el caso de una aguja de coser cuyo peso resulta muy inferior a la tensión superficial ejercida por el agua, de modo que su flotación se explica exclusivamente por este tipo de fuerza. En mayor detalle, se estudia la flotación de monedas, en cuyo caso la tensión superficial resulta ser muy inferior al peso del cuerpo, incluso si a dicha tensión se le suma el empuje que se ejercería sobre ésta al estar completamente sumergida, de modo que es necesario encontrar una tercera causa que explique su flotación. Las razones ya expuestas y el hecho de que la moneda, al estar flotando, tolera encima aún más peso, motivó el presente estudio, cuyo objetivo es medir, comparar y analizar las fuerzas que actúan sobre una moneda que permanezca en la superficie del agua.

Walter Bussenius Cortado

TEORÍA Decimos que un cuerpo flota en un líquido cuando es capaz de permanecer sobre la superficie de aquél. Los mecanismos físicos responsables de aquello son básicamente dos. Uno es el Principio de Arquímedes, esto es que el empuje que ejerce el fluido iguale o supere al peso del cuerpo. Generalmente, se dice que la densidad del cuerpo que flota debe ser menor que la del fluido, no obstante aquí la densidad debe comprenderse en términos del volumen de fluido desalojado por el cuerpo, como es el caso de los barcos (ver ref. 1 y 2). El otro mecanismo es la conocida tensión superficial, que se debe a la fuerza de cohesión que mantiene unidas a las moléculas de la superficie de los líquidos. Esta tensión permite a algunos sólidos mantenerse sobre la superficie del líquido sin romper la capa superior de moléculas de éste. Este efecto neto depende de la geometría del objeto ya que esta fuerza se ejerce sobre todo el perímetro del cuerpo en contacto con el líquido (ver ref. 1 a 6). No sólo las fuerzas de cohesión están presentes en la interacción entre un líquido y un sólido, también lo están las de adhesión que se ejercen entre líquidos y sólidos, tratando de adherir las partículas del líquido con las del cuerpo sólido. La existencia de esta segunda fuerza explica que los cuerpos sólidos generalmente queden mojados al retirarlos del contacto con un líquido (ver ref. 1 y 2). Aguja de coser: Consideremos el ejemplo de una aguja de coser sobre la superficie del agua; en este caso la tensión superficial máxima (T) que ejerce el agua corresponde al producto del coeficiente de tensión superficial ('t) por el perímetro de aquélla, que es básicamente el doble de la longitud (L), esto es: T