¿Sabías que hay ciertos fluidos que pueden ser a la vez líquidos o sólidos dependiendo de la presión que les apliquemos? Este es el caso de los fluidos no newtonianos, que podemos hacer fácilmente en casa con tan solo dos ingredientes: maicena y agua. En este artículo, exploraremos qué son estos curiosos materiales y cómo la mezcla de maicena y agua, conocida popularmente como "oobleck" o "barro mágico", nos permite entender sus fascinantes propiedades.
¿Qué es un Fluido No Newtoniano?
Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía. A diferencia de los fluidos newtonianos, cuya viscosidad solo depende de la temperatura y permanece constante independientemente de la fuerza aplicada, la viscosidad de un fluido no newtoniano cambia con la tensión o deformación a la que se somete. En reposo se comporta como un fluido, pero aumenta su viscosidad cuando se le somete a fuerzas de estrés. Esto significa que a mayor fuerza aplicada, mayor será su viscosidad, pudiendo llegar a comportarse, temporalmente, como un sólido.
Como ejemplos de fluidos newtonianos, que se comportan de acuerdo a las leyes de Newton de la viscosidad, tenemos el agua, el aire o la gasolina. Estos fluidos tienen una relación lineal entre la viscosidad y el esfuerzo cortante, mostrando una velocidad de corte cero en el esfuerzo cortante cero. Por el contrario, si la viscosidad también depende de las deformaciones a las que se somete al fluido, estaremos ante un fluido no newtoniano. Ejemplos de estos incluyen el slime de cola blanca, el kétchup, el champú, la sangre y las arenas movedizas.
La Viscosidad: Una Propiedad Clave
No todos los fluidos fluyen de la misma manera. El que la salsa de tomate, la crema de chocolate o el agua se muevan de distinta forma depende de su viscosidad. La viscosidad es una propiedad física que indica la facilidad con la que un fluido es capaz de fluir o, en otras palabras, la resistencia que presenta un fluido a desplazarse.
El Oobleck: Un Fluido No Newtoniano Casero
La mezcla de maicena y agua en proporciones adecuadas es un ejemplo accesible, barato y no tóxico de fluido no newtoniano. Es por esto que, cuando le aplicamos mucha presión, el fluido se comporta como un sólido, mientras que, si le aplicamos poca, lo hace como un líquido. En el caso de la maicena en una taza de agua, se le conoce comúnmente como "oobleck", "ooze" o "barro mágico".
Preparación de la Mezcla de Maicena y Agua
Para fabricar nuestro propio fluido no newtoniano, la proporción de agua : maicena es de 1:2, es decir, ponemos el doble de maicena siempre. Esto significa que debemos mezclar dos partes de maicena por una de agua. Para ello:
- Echa una buena cantidad de maicena en el bol o recipiente que vayas a usar.
- Añade agua muy poco a poco. Esto es muy importante, ya que si ponemos demasiada agua, luego necesitaremos mucha más maicena para que nos quede bien.
- Remueve la mezcla con una cuchara o con las manos hasta conseguir la textura deseada. Cuando la suspensión se acerca a la concentración crítica es cuando las propiedades de este fluido no newtoniano se hacen evidentes.
Sabrás que la masa está lista cuando, al remover con la cuchara, tenga una consistencia sólida y al dejar de hacerlo se funda en un líquido. Para comprobar que hemos conseguido la textura idónea, tan solo tenemos que dar un golpe seco y observaremos que la mezcla se mantiene sólida, mientras que si metemos la mano lentamente, la mezcla actuará como un líquido.
Comportamiento y Explicación Científica
Cuando la mezcla es golpeada o se le aplica fuerza, se comporta como un sólido y cuando no, como un líquido. Esto se debe a la tensión a la que es sometido el fluido. Lo que ocurre en la mezcla es que el agua no se acaba de mezclar completamente con las partículas sólidas de la maicena. Las moléculas de agua se colocan principalmente en la parte superficial de la mezcla, por eso parece un líquido.
Sin embargo, cuando lo apretamos y aplicamos una fuerza sobre la masa, todas las partículas (las de agua y las de maicena) se compactan y parece un objeto sólido. Por el contrario, cuando tenemos un trozo en la mano y no lo tocamos, parece líquido y se deshace: las moléculas de agua se van hacia la superficie del trozo que hemos arrancado y las moléculas sólidas más superficiales van siendo arrastradas, y el trozo se deforma. Este es un comportamiento de endurecimiento por cizalladura, propio de los fluidos no newtonianos.
Cómo hacer un fluido NO Newtoniano con MAICENA y AGUA - Experimentos Caseros | Todos Sabios
Ahora puedes manipular, experimentar y disfrutar de su especial textura:
- Golpea la mezcla fuertemente con un objeto, por ejemplo, la cuchara, y no lograrás traspasar. Hazlo suavemente y se hundirá en la masa.
- Algo muy divertido es tratar de moldear una bola. En cuanto dejes de ejercer presión sobre el slime (oobleck), la bola se escurrirá entre tus dedos.
- Si llenáramos una piscina con esta masa, podríamos correr encima sin hundirnos si aplicamos suficiente fuerza.
- Puedes probar de poner el dedo sin hacer fuerza sobre la superficie y verás cómo se te hunde. Si tiras pequeños objetos con fuerza sobre la superficie de la masa, observarás que primero se quedan sobre la superficie, pero luego se hunden en el interior.
- Incluso puedes llenar un globo con esta masa y experimentar con él.
Más allá del Juego: Aplicaciones y Fenómenos
¿Sabías que los fluidos no newtonianos tienen muchas aplicaciones prácticas? Por ejemplo, fluidos con estas propiedades se utilizan para chalecos antibalas, donde la fuerza de impacto de una bala hace que el material se endurezca instantáneamente, impidiendo la penetración.
También encontramos diferentes sustancias que utilizamos de manera cotidiana dentro del grupo de fluidos no newtonianos. Un ejemplo es el kétchup, que es un líquido con características de adelgazamiento por cizalladura. Esto significa que su viscosidad disminuye al aumentar el esfuerzo cortante, razón por la cual necesitamos agitar la botella para que salga.
El Fenómeno de la Suspensión
Cuando termines de jugar, deja que la mezcla de maicena y agua repose durante un tiempo, por ejemplo, una hora. Notarás que los dos ingredientes se están separando, apareciendo una capa de agua en la parte superior. Este tipo de mezcla se llama suspensión. Es decir, la maicena no se ha disuelto en agua, sino que se ha dispersado al remover. Así, pasado un rato en reposo, las partículas sólidas sedimentan en el fondo.
Sugerencias para Experimentar y Conservar
Si quieres hacer más trucos y experimentos con este material tan fácil de conseguir, puedes probar a añadirle algún tipo de colorante para que los más pequeños de la casa disfruten y aprendan los colores. Otra idea es colocar la mezcla sobre papel film encima de un altavoz. Cuando la mezcla es golpeada por el altavoz (debido a las vibraciones del sonido), se comporta como un sólido, y cuando no, como un líquido, demostrando cómo la tensión puede venir de una fuerza no física.
Para conservar la mezcla, consérvala en un recipiente cerrado para evitar que se seque y poder seguir jugando en otra ocasión. Cuando haya perdido mucha agua, se arregla fácilmente añadiendo más.
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