En este experimento, construiremos una bomba de agua autopropulsada, que succiona el agua sin necesidad de energía eléctrica ni otras fuentes de energía constante.

Lo que necesitas

  • 2 sorbetes (pajillas o popotes) plegables (también puedes usar una manguera flexible)
  • Cinta adhesiva, de enmascarar o aislante
  • Dos vasos
  • Agua

Procedimiento

Puedes observar el experimento en el siguiente video:

¡Toma nota! Asegúrate de sellar correctamente las conexiones entre los sorbetes. Si hay fugas entrará aire en el sistema y el experimento no funcionará. Por eso recomendamos utilizar cinta aislante (que se usa habitualmente para aislar los cables eléctricos).

Explicación

Los sifones tienen dos "brazos" llenos de agua a distintas alturas. Como todos sabemos, por lo que observamos diariamente, el agua tiende a fluir de mayor a menor altura debido a la gravedad, de la misma forma que caen los objetos sólidos. Así, siempre que tengamos una diferencia de altura entre los brazos del sifón, este seguirá funcionando.

Lo asombroso de los sifones es que, para que el agua pueda fluir desde arriba hacia abajo, primero tendrá que subir hacia arriba por el brazo corto el sifón con forma de U.

Para comprender este fenómeno, debemos entender las presiones ejercidas sobre el agua en el sifón:

Como nos muestra la animación, la columna de agua que está en el brazo largo (a la derecha) del sifón es más larga que la columna de agua del brazo corto, por lo que la presión al final del brazo largo es mayor que la presión en el extremo corto del sifón (haz clic aquí si quieres saber más sobre la presión de agua y la ley de Pascal). Sobre el agua de los dos brazos se ejerce también la presión del aire (exterior) pero dado que la presión del aire es la misma en todas partes, se equilibra, y lo que influye es la altura de las columnas de agua de los dos brazos del sifón.

Como la presión del agua en el brazo largo del sifón es mayor que sobre el brazo corto, cuando abrimos las salidas del sifón, el agua comienza a fluir bajando por el brazo largo. Esto se puede comparar con una báscula que se inclina hacia el lado más pesado.

Tan pronto como el agua comienza a salir del brazo largo del sifón, se produce una presión negativa, es decir, la presión disminuye porque el agua ha salido. Esta presión negativa ocasiona que se succione el agua que está en la parte horizontal del sifón (o más exactamente, se empuje) hacia el brazo largo. Esto producirá una presión negativa en la parte horizontal del sifón y empujará el agua del brazo vertical corto del sifón (a la izquierda) hacia la parte horizontal. Como resultado se creará una presión negativa en esta parte del sifón y el agua del vaso será succionada, exactamente como una jeringa succiona agua de un vaso cuando tiras del émbolo.

Desde la perspectiva de la física, no es la jeringa ni la sección horizontal las que succionan el agua. Lo que sucede es que la presión del aire exterior empuja la superficie del agua del vaso obligando al agua a entrar en la jeringa o el sifón donde la presión es más baja. Es decir, la cadena de diferencias de presión hace que fluya el agua del vaso que está arriba al brazo corto del sifón, y de ahí al vaso que está abajo.

¿Qué impulsa esta "bomba"? Bueno, la gravedad de la Tierra es la que hace que el sifón funcione, ya que sin ella, el agua no tendría peso ni ejercería presión, y por lo tanto, no fluiría. La presión del aire exterior, que forma parte del funcionamiento del sifón, también es causada por la gravedad.

Información adicional

Los sifones ya se usaban en el antiguo Egipto, 1500 años antes de Cristo, como mecanismo para vaciar recipientes de agua. Pero recién en el siglo XVII, más de 3000 años después, fue que el científico Blaise Pascal descifró el principio del funcionamiento de los sifones. Hoy en día se usan sifones para vaciar recipientes que son difíciles de voltear, como depósitos de gasolina o barriles de cerveza grandes.

Se pueden hacer muchos experimentos interesantes utilizando las diferencias de presión del agua y el aire. Se puede succionar aire hacia el interior de un vaso invertido usando una vela, inflar un globo en una botella y voltear un vaso de agua sin derramarlo. Mira también el experimento del asombroso vaso que se vacía solo, que usa el mismo principio del sifón, y también es más fácil de realizar que este.

Dr. Avi Saig
Instituto Davidson para la Educación Científica
Instituto Weizmann de Ciencias

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