Descripcion deldispositivoUna bola flotante es una es-fera de pequeno peso queflota en el chorro de aireque surge, por ejemplo, deun secador. Se conecta elsecador a su maxima poten-cia y se coloca con cuidado labola justo encima del chorrode aire. Puede observarse en-tonces como la bola flota endicha corriente mientras llevaa cabo movimientos erraticosalrededor del equilibrio. De-pendiendo del flujo de airey de su velocidad de sa-lida, este fenomeno se puedeobservar con bolas flotantesde mayor o menor peso queflotar a mayor o menor al-tura. Al inclinar el eje delventilador, la bola sigue alchorro.

BOLA FLOTANTE

Descripcion del comportamiento

Cuando la bola se coloca en el chorro de aire quesale del ventilador –o secador–, alcanza una cierta al-tura y ahı se mantiene, oscilando ligeramente. Parabolas del mismo tamano y diferente peso, la mas pe-sada se estabiliza a menor altura que la ligera. Parabolas del mismo peso, la de mayor radio se estabilizaa mayor altura que la mas pequena. El equilibrio delas bolas es estable dentro del flujo, pues aunque se lasdesplace de su posicion de equilibrio, vuelven a el. Esalgo semejante a lo que le sucede a un huevo cocidocolocado encima de un vaso invertido y sobre el quecae un chorro de agua. El huevo se mantiene debajodel chorro.

Una vez la bola esta encima del chorro de aire, sila direccion del chorro se va inclinando, por ejemplomoviendo la salida del secador, la bola se inclina tambien.Si la inclinacion del chorro de aire es demasiado grande,la bola no se sostiene mas y termina por caer.

Supongase ahora que el canon de aire esta inclinadoy la bola flota por encima de la superficie de la mesa.Si el chorro de aire se interrumpe, apagando el secador,la bola no cae siguiendo la perpendicular sino que se

acerca a la boca del canon de aire. Si el chorro de airese interrumpe bruscamente, la bola cae perpendicular.

Si la boca de salida del aire se estrecha, las mismasbolas se estabilizan a alturas mayores.

Fundamento fısico

Si la bola estuviese en horizontal el chorro de airela harıa desplazarse, lo que indica la aparicion de unafuerza. Esta fuerza se debe a que las partıculas de airea mayor velocidad, que salen del secador, chocan con-tra la superficie de la bola, imponiendo una variaciondel momento lineal sobre la bola, y mayor fuerza sobreella, que las partıculas que chocan contra la bola porel lado opuesto al chorro. Cuando la bola esta en ver-tical, la fuerza neta que aparece por efecto del chorrode aire se compensa con el peso de la bola. El chorrode aire surge a una determinada velocidad y a travesde una cierta seccion. A medida que el chorro asciendela seccion aumenta y la velocidad del aire disminuye.La bola se coloca en una posicion tal que la fuerza pro-ducida por el aire a una cierta velocidad compensa supropio peso. Si desde su posicion de equilibrio la bolase desplaza hacia abajo, entonces chocan moleculas deaire a mayor velocidad, y aparece una fuerza neta hacia

arriba mayor que el peso. Si la bola asciende, chocanpartıculas a menor velocidad, la fuerza disminuye y elpeso la hace descender.

v0

A0

v1A1

v2A2

PP0 P0v=0 v > 0

En cuanto al desplazamiento horizontal, de acuerdocon el teorema de Bernoulli

P +1

2ρv2 = Cte ,

siendo P la presion en un punto del fluido y ρ su den-sidad, la presion es mayor en las zonas de menor ve-locidad (efecto Venturi). Este mismo efecto hace quecuando se inclina el chorro de aire la bola permanezca

suspendida. Ası, en el chorro de aire la presion esmenor que en la atmosfera que le rodea. Cuando labola intenta salir del chorro de aire se desplaza haciazonas de mayor presion y aparece una fuerza neta quetiende a devolverla al chorro.

Las chimeneas funcionan con un efecto semejante.