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El agua contenida en un vaso boca abajo que no cae

Objetivo
Mostrar un resultado de presión atmosférica y observar que la presión actúa en todas las direcciones.
Introducción
El agua contenida en un vaso boca abajo que no cae al colocarle un papel es un experimento muy conocido y aparece descrito en numerosos libros. Este fenómeno es explicado de la siguiente forma: la hoja de papelexperimenta una fuerza desde abajo debida a la presión atmosférica muy superior a la que experimenta desde arriba donde sólo la empuja el agua contenida en el vaso cuya fuerza es mucho menor.
Materiales
Productos
Vasos.
Cartulina o acetato.
Agua.

Realización práctica
1.- Añade un poco de agua en un vaso. No es necesario llenarlo hasta el borde.
2.- Coloca un papel sobre él.
3.- Sujetándoel papel con una mano vueve el vaso con rapidez boca abajo con la otra.
4.- retira la mano que sujeta el papel y verás que ni el papel ni el agua se caen.

Vaso invertido con agua mediolleno


Precauciones
Conviene situar debajo del vaso un recipiente para no mojarse si el papel se cae.
Explicación científica
¿Por qué la hoja de papel no se desprende del vaso?
Es harto conocido elexperimento con una hoja de papel que no se separa de los bordes de un vaso con agua puesto boca abajo. Su descripción aparece en muchos libros de texto escolares y de divulgación científica. Por lo general, este fenómeno se explica de la siguiente manera: la hoja de papel experimenta una presión de una atmósfera por abajo, en tanto que desde arriba sólo la empuja el agua cuya fuerza es mucho menor(tantas veces menor como la columna de agua de 10 m de altura, correspondiente a la presión atmosférica, es mayor que el vaso); el exceso de presión aprieta el papel a los bordes del recipiente.

Si esta explicación es correcta, la hoja de papel estará apretada a los bordes de la vasija con una fuerza de casi una atmósfera (0,99 atm). El diámetro de la boca del vaso es de 7 cm, por consiguiente,la hoja de papel estará sujeta a una fuerza de casi 50 N. No obstante, consta que para desprender la hoja de papel en este caso no se necesita tanta fuerza, sino que basta aplicar un esfuerzo insignificante. Una lámina metálica o de vidrio, que pese unas decenas de gramos, también aplicada a la boca de un vaso invertido, se desprende bajo la acción de la fuerza de la gravedad. Es evidente queesta explicación corriente del experimento no sirve.
¿Cómo podemos explicar este fenómeno?
Sería erróneo creer que el vaso sólo contiene agua y no contiene aire, pues la hoja de papel está muy pegada al líquido. Por supuesto, en este recipiente hay aire. Si entre dos superficies planas que están en contacto, no hubiera una capa de aire, sería imposible levantar ningún objeto colocado sobre lamesa, apoyado sobre ella con su base plana: habría que vencer la presión atmosférica. Al cubrir la superficie de agua con una hoja de papel, siempre dejamos una delgada capa de aire entre ellas.
Vamos a examinar lo que ocurre en el vaso al invertirlo. La hoja de papel se comba un poco bajo el peso del líquido, y si en vez de papel se utiliza una lámina, ésta se apartará un poco de los bordes de lapieza.
Sea lo que fuere, debajo del fondo del recipiente se desocupa un espacio para el aire que había entre el agua y el papel (o la lámina); este espacio es mayor que el inicial, por lo cual el aire se rarifica y su presión disminuye.
Ahora la hoja de papel sufre la acción de toda la presión atmosférica (desde afuera) y parte de la presión atmosférica más el peso del agua (desde dentro).Ambas magnitudes, la interna y la externa, están equilibradas. Por tanto, basta aplicar un esfuerzo muy pequeño, superior a la fuerza de adhesión (o sea, a la tensión superficial de la película de líquido) para desprender el papel de los bordes del vaso.
La deformación de la hoja de papel bajo el peso del agua debe ser insignificante. Cuando el espacio de aire aumenta en 0,01 parte de su volumen,...