La Pelota Indecisa

Este experimento es absolutamente sencillo, totalmente seguro y muy interesante. Para llevarlo a cabo se necesitan materiales sumamente sencillos de encontrar y para fabricar el experimento apenas necesitamos un par de minutos cuando mucho.

Este experimento pretende ejemplificar cómo un objeto suspendido sobre el agua, en este caso una pelota vacía como una pelota de ping pong, puede permanecer en las orillas de un vaso o bien en el centro, simplemente dependiendo del nivel del agua. Las fuerzas involucradas en este experimento tienen naturaleza física y aunque pueden llegar a complicarse tanto como uno quiera, en principio debería ser sencillo explicar los fundamentos de este experimento a un nivel bastante básico. Así, la intención es repasar temas de los que ya hemos hablado como la tensión superficial, así como procesos que conllevan la disminución de la energía que poseen los objetos.

Los materiales que utilizaremos son:

1. Un vaso
2. Un poco de agua, suficiente para llenar el vaso primero a la mitad y después totalmente
3. Una pelota preferentemente de ping pong, aunque una de unisel (foam en algunos países) sería más que suficiente.

Cómo preparar el experimento

El experimento consta de dos partes: en la primera, tomaremos el vaso y lo llenaremos a la mitad con agua corriente. Una vez hecho esto, colocaremos la pelota de ping pong o de unicel sobre el agua. El experimento resulta mejor con un vaso transparente, pero cualquiera sirve, es solamente para que se pueda apreciar mejor lo que sucede.

Una vez que la pelota esté flotando, dejemos que se estabilice el agua y entonces observaremos que la pelota se fue acercando cada vez más hacia las orillas. Para verificar que no sea una inclinación de la casa o el edificio o la mesa de trabajo, intentemos otra cosa. Con cuidado, empujemos la pelota de nuevo hacia el centro y debemos observar que de nuevo la pelota busca la orilla del vaso, quizás en un punto totalmente distinto al primero.

Para la segunda parte del experimento tenemos que remover la pelota y comenzar a llenar el vaso nuevamente con agua. El único detalle es que esta vez llenaremos el vaso hasta el borde, pero sin derramar el agua. Una vez lleno, entonces volvemos a colocar la pelota en la superficie del agua, misma que nuevamente flotará.

Si observamos con cuidado en la segunda parte del experimento, entonces notaremos que ahora la pelota ya no busca la orilla del vaso. De hecho, la pelota de comenzar a evitar la orilla. Incluso si decidimos empujar la pelota hacia una orilla, por sí sola debe regresar una y otra vez al centro del vaso sin importar qué tan fuerte o cuántas veces empujemos la pelota hacia una orilla. Así, este experimento recibe el nombre de la pelota indecisa porque en primer instancia se encontraba en la orilla, pero luego se rehúsa a volver a la orilla y decide permanecer en el centro del vaso.

Breve explicación:

En un principio, cuando el vaso se encontraba lleno solamente hasta la mitad, la pelota buscaba la orilla del vaso por el simple hecho de que era la zona que menos esfuerzo requería para mantenerla a flote. Expliquemos un poco más a detalle:

Primero, la pelota flota por dos motivos: uno, porque el agua no puede disolverla, así que el único remedio es acomodar el objeto en el lugar que le corresponda. Si la pelota fuese más densa que el agua, entonces la pelota se hundiría. Sin embargo, gracias a la forma de la pelota y que la densidad del agua es mayor que la de la pelota (razón número dos) entonces el agua es capaz de ejercer sobre la pelota una fuerza suficiente como para mantenerla a flote. Es decir, mientras que la gravedad intenta hundir a la pelota, la forma, la densidad y la tensión superficial ayudan a empujar a la pelota hacia la superficie, superando a la fuerza de gravedad.

Ahora, ¿por qué elige la orilla y después el centro del vaso la pelota? La respuesta está en la naturaleza misma. Todo en el universo, todo cuanto existe, siempre tiende a ocupar la forma, tamaño, espacio y lugar en el cual los objetos tengan una menor energía. Dicho de otra forma, a la naturaleza no le gusta trabajar de más y si puede ahorrar energía, lo hará sin duda alguna. Así, dado que cuando el vaso está lleno solamente hasta la mitad tiene las paredes del vaso para apoyarse, entonces las utiliza y cambia su forma de manera tal que envía a la pelota a la orilla del vaso, así el agua no tiene por qué cargar toda la pelota por ella misma. Sin embargo, cuando llenamos el vaso hasta el borde estamos quitando esa fuente de apoyo, la orilla del vaso, así que al agua no le queda más remedio que cargar la pelota ella sola.

Dado que en el borde del vaso el agua está “luchando” (a nivel molecular) por mantenerse unida y no derramarse del vaso, entonces la pelota es enviada al centro donde las moléculas tienen una energía menor. Así, en lugar de que la pelota se encontrase en la orilla donde la energía ya es mayor que el centro, y aumentase aún más la energía por sostener a la pelota, dejando al centro relativamente libre de esfuerzo, la naturaleza decide equilibrar las cosas al mandar a la pelota al centro para no concentrar los esfuerzos en la orilla. Dicho de otra forma, el agua cambia una vez más su forma para distribuir mejor la energía y la forma de menor energía para la Tierra son las burbujas o gotas (por eso el agua cae en forma de gotas y no como cuadrados o esferas perfectas). Así, en lugar de tener una zona de muy alta energía y una de muy baja energía, la naturaleza prefiere mantener una zona uniforme de energía media en toda su superficie, resulta que la mejor forma de hacerlo es enviar a la pelota al centro para lograrlo.