El rincón de la Ciencia    I.S.S.N.: 1579-1149   nº 50, junio 2009
El sorprendente comportamiento de la arena (PR-76)
J. Corominas (Escola Pia de Sitges)

A pesar de su aparente simplicidad los materiales granulares como la arena, el balasto de las vías del tren o el contenido de los paquetes de cereales presentan una variedad sorprendente de propiedades y a menudo un comportamiento desconcertante

Efectivamente, estos materiales que, en ciertos aspectos parecen intermedios entre los líquidos y los sólidos, se diferencian notablemente  de estos dos estados de la materia en numerosas situaciones.

Cómo lo hacemos

Un recipiente pequeño y ligero, por ejemplo un vaso de plástico se llena de arena. Un palo de madera,, incluso un lápiz, que sea algo rugoso se entierra parcilamente en la arena. A continuación se golpea con suavidad el envase contra la mesa durante un cierto tiempo con la finalidad de compactar la arena.

Comprueba que has compactado tanto la arena que puedes levantar el conjunto de vaso con arena, simplemente, agarrando el palo con la mano y tirando suvemente hacia arriba.

Explicación
Cuando los materiales granulares están perfectamente compactados, aparecen unas fuerzas que empujan un grano contra otro. El conjunto de granos se dispone formando arcos entre las paredes del vaso y el palo de madera. La resultante de las fuerzas es una fuerza  de componente horizontal entre la pared y el palo.

mat gran4

mat gran5

Debido a la fricción, hay una fuerza tangente a la pared, dirigida hacia arriba, opuesta al peso.

En azul: las fuerzas entre la pared y un grano de arena.  En verde las fuerzas de rozamiento y el peso 

 

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