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Problema:

Haga el siguiente experimento y luego explique el resultado. Amarre un globo de goma al extremo de un tubo delgado y luego introduzca el globo al interior de una botella de vidrio. Luego infle el globo soplando por el tubo y - una vez inflado - tape con el dedo la boca del tubo para que el globo no se desinfle. A continuación pida a otra persona que selle con plasticina la separación que hay entre el tubo y el cuello de la botella. Una vez hecho esto, retire el dedo de la boca del tubo y observará con sorpresa que el globo no se desinfla sino permanece inflado al interior de la botella a pesar de estar destapado el tubo. ¿Cómo se explica este fenómeno?

globo_en_la_botella

Solución:

Al inflar el globo sale de la botella un volumen de aire similar al del globo inflado, pero la presión se mantiene igual a Po (presión atmosférica) por haber contacto con la atmósfera exterior. Al sellar con plasticina y retirar el dedo del tubo, tanto la presión dentro del globo (zona amarilla en la figura) como la presión dentro de la botella (zona azul en la figura) serán iguales entre sí e iguales a Po, por lo que el globo permanece inflado en equilibrio estable con su medio. Ciertamente la tensión superficial del globo inflado tiende a encogerlo, pero este esfuerzo queda de inmediato contrarrestado por la caída de presión que se genera en la zona azul si disminuye el volumen del globo, dado que no puede entrar aire para restablecer la presión atmosférica en esa zona. Podemos decir entonces que la “succión” de la zona azul impide que el globo se desinfle.

Comentario: Este problema batió todos los records de participación de parte de los socios de PROFISICA. Se recibió más de cincuenta respuestas, casi todas correctas, desde los más diversos lugares de nuestro país (Talca, Coronel, Concepción, Concón, Temuco, Hijuelas, Puerto Montt, Osorno, Copiapó, Quirihue, Casablanca, La Unión, Santiago, etc.) y del extranjero (México, España, Colombia, EE.UU., Venezuela, Perú). Agradecemos a todos quienes participaron por el interés demostrado y lamentamos que no todos puedan llevarse el premio. Por habernos enviado la primera respuesta correcta, el Consejo de PROFISICA acordó otorgar el premio en esta oportunidad al señor Diego Alonso Narváez Núñez, estudiante del Liceo Abate Juan Ignacio Molina de Talca, quien recibirá un texto de Física General a su elección donado por la Editorial Pearson.

Ganador: Diego Alonso Narváez Núñez, estudiante, Liceo Abate Juan Ignacio Molina, Talca, Chile.

Problema propuesto por el profesor Jorge Ossandon
Octubre 2009