La leche que te dieron

Hiciste demasiadas veces el juego de “5 minutos más” con el despertador, la ducha ha sido excesivamente larga y ya vas con el tiempo justo. Llegas a la cocina, un desayuno rápido. Abres un nuevo Tetra Brik para echarte la leche y ¡PLOS! La leche sale a borbotones, escapa alegremente de la taza, y acabas con un charquito de leche y tu ropa salpicada.

Pero, ¿cuál es la física que hay detrás de esta historia? Para explicar el fenómeno, tenemos que hablar de la presión atmosférica.

Nuestra atmósfera nos permite respirar y nos salva de muchos peligros que hay fuera de la Tierra, pero también ejerce un peso sobre nosotros. La presión atmosférica es ese peso; en concreto es el análogo a una columna de aire que se extiende desde el punto en el que estamos hasta la parte superior de la atmósfera. Una presión a la que estamos acostumbrados, bastante liviana, pero que tiene mucho más importancia de la que podemos pensar. Mirad este vídeo:

Lo que hemos visto es cómo una simple hoja de periódico es suficiente para ayudarnos a romper la regla de madera. ¿Por qué?

papel

La hoja de periódico ha servido como medio para utilizar la presión atmosférica. El peso de la columna que mencionaba antes, a lo largo de toda la hoja, hace que la regla se encuentre con una gran fuerza que se opone a su movimiento. Al final la regla no es lo suficientemente fuerte para levantar la hoja y se parte.

¿Y qué tiene que ver con la leche? Veamos cómo es un Tetra Brik estándar:

leche1

Cuando el envase está abierto, se iguala la presión atmosférica en el interior. Pero al empezar a verter la leche, sucede lo siguiente:

leche2

La cámara de aire del envase queda por encima del orificio de salida. La leche empieza a salir y el tamaño de esa cámara aumenta, pero no el aire que tiene dentro. Eso produce que la presión ejercida por el aire disminuya dentro del envase.

leche3

La diferencia entre la presión atmosférica y la presión que ejerce el aire del interior provoca que las paredes del envase sean empujadas hacia dentro. El punto más débil de la estructura es el orificio de salida, por el que entra el aire, haciendo que salga menos leche, hasta que se igualan las presiones y vuelta a empezar. Por eso la leche sale a borbotones: cuando entra aire, el chorro disminuye, y al igualarse la presión, la leche vuelve a salir por todo el orificio haciendo el vertido incontrolable.

Cuando el envase está medio vacío ya no tenemos este problema, ya que la cámara de aire del envase estará en contacto con el orificio de salida y el aire entra sin problemas.

¿Hay solución para no mancharnos por la mañana? Sí, puedes darle la vuelta a la situación.

leche4

De esta manera la leche no sale a través de todo el orificio y el aire puede entrar sin problemas al envase, evitando diferencias entre presiones.

Y si no queréis complicaciones, hay diseños de Tetra Brik que solventan este problema: son los que tienen forma cuadrada y su parte superior tiene una pendiente. Esto hace que enseguida puedas echar el contenido del envase sin que el nivel del líquido cubra todo el orificio de salida. También tenéis la opción de abrir el lado contrario al tapón del envase a la antigua usanza, con unas tijeras. De esa forma, la cámara de aire estará abierta al exterior y el vertido será controlable.

Más información

Experiland: aquí podéis ver la imagen que he usado para explicar como se rompe la regla, además de muchos más experimentos interesantes.

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Publicado el 23 noviembre, 2014 en Física básica y etiquetado en , . Guarda el enlace permanente. 16 comentarios.

  1. Hay algo que pasás por alto : No tenés por qué vivir apurado.
    Y te podés pasar la física por vos descripta por las pelotas.
    Yo hago algo parecido.
    Hay mucha gente en el mundo, más de la necesaria seguramente, y uno puede vivir en los intersticios entre ellos, y muy bien.
    Las cosas sirven en la medida que nos sirven o que nos traen tranquilidad metafísica.
    Seguí dicharacheando.
    Rubén Ardosain

  2. Era por ponerle dramatismo, soy de los de desayunar tranquilo y pausado, pero aún así la leche sale a borbotones cuando el brik está lleno ;P. En cualquier caso, si me pasara la física que describo por las pelotas, mi corazón de físico se resentiría un poco, pero la leche seguiría saliendo igual y por los mismos motivos. Es lo que tiene la física, es tozuda, pero preciosa.

  3. ¡¡Totalmente erróneo el ejemplo!! Lo que ejerce resistencia a la hoja de papel y que ayuda así a romper la regla no es la presión atmosférica sino la densidad del aire.

    Modo rápido de comprobarlo: El mismo ejemplo en vertical. Se pone una tabla vertical, y por ejemplo se le pega con celo la hoja de papel el borde (lo justo para que no se caiga pero para que se suelte “a la mínima”), así como ponemos dos alfileres o lo que se nos ocurra para mantener la regla horizontal hasta que la golpeemos.

    La regla se romperá de forma casi idéntica (casi, porque el peso de la hoja podría influir mínimamente), y en este caso no tendría sentido hablar de ninguna columna de aire, sino de aire lateral, aire con DENSIDAD.

    De hecho el vídeo se titula “la fuerza del aire”, no de la presión atmosférica.

    • bueno, en todos los sitios donde he encontrado el experimento se habla siempre de la presión atmosférica, por ejemplo http://www.scientificamerican.com/article/bring-science-home-air-pressure-ruler/ o si has podido ver el programa none of the above de Nat Geographic, también hacen el experimento, hablando de la presión atmosférica. Habría que probar a hacer el experimento en vertical.

      • Yo estoy con Pedro, el experimento de la regla que se rompe es debido a la viscosidad del aire, que dificulta que la hoja de periódico se mueva al tener que desplazar el aire que tiene encima.

        La presión del aire afecta a la hoja de periódico en todas direcciones, tanto desde arriba como desde abajo.

    • En inglés presión atmosférica es air pressure, de ahí el título del video.
      En su ejemplo, la regla sigue estando en horizontal, la presión atmosférica es por lo tanto la que la rompería, si la regla la ponemos vertical tendríamos que aplicarle una fuerza para evitar que callera al suelo . Si la densidad del aire fuese la responsable, la hoja de
      periódico no sería necesaria para romper la regla ya que el “aire con densidad” ??? no ha variado.

    • El “aire lateral” también está debajo de una columna de aire. Incluso aunque fuese una espiral de aire, o una pajita con forma de floripondio, seguiría siendo una “columna de aire”.

    • Es la presión atmosférica. La hoja de papel sirve para quitar el aire por debajo de ella. Y es esta presión la que dificulta el levantado de la hoja. Es exactamente igual que el experimento de llenar un vaso de agua ponerle una cartulina y darle la vuelta. Dentro del vaso solo está la presión que ejerce la columna de agua del líquido. Si en vez de un vaso rígido fuese una bolsa no funcionaría.

      Lo que sujeta en un primer momento, y por eso debe ser un movimiento rápido, es la presión atmosférica. Si dejamos entrar aire por debajo de la hoja la presión se iguala y la regla solo tiene que mover la hoja. si separásemos un milimetro la hoja de la mesa, la regla rompería la hoja pero no se partiría.

    • Con respecto al experimento de lado, tendríamos exactamente lo mismo, solamente que esta vez habría un pequeño, prácticamente despreciable. gradiente de presión sobre la regla. Ya que la parte más baja tendría más presión que la parte alta. Pero vamos estamos hablando de una diferencia mínima.

  4. Os traduzco la explicación de Scientific American:

    “Piénsalo de esta manera, a una altura dada la presión atmosférica ejerce la misma fuerza en todas las superficies expuestas de un objeto. El aire presiona cada centímetro cuadrado de nuestra piel – no presiona dentro de nuestro cráneo-. Esto significa que cada centímetro cuadrado de nuestro periódico en contacto con el aire experimenta la misma fuerza debida a la presión atmosférica, hasta que el papel de periódico se levanta de la mesa. Debido a que el aire no es capaz de moverse lo suficientemente rápido dentro del espacio creado entre el papel y la mesa, las moléculas de ese espacio tienen que ocupar temporalmente más espacio. La densidad en ese espacio baja y la presión también. En realidad, estás creando un vacío parcial (una zona de baja presión) en el espacio entre el periódico y la mesa. Cuando la presión atmosférica ejerce fuerza contra esa área de baja presión, se opone a la rotación de la regla, causando que se parta en dos.”

    Vamos, que el periódico es un medio para que la presión atmosférica rompa la regla.

  5. Yo creo que la mejor solución no es “dar la vuelta” al tetra-brik, sino que tumbarlo, dejando el tapón en la parte de arriba. Consigues lo mismo, y no te obligas a tener una buena puntería debido a la altura a la que ahora está el orificio, pudiendo derramarlo todo por la mesa, con posibles consecuencias similares a las del primer problema.

  6. Qué bien explicadito oiga, a mi me habían explicado lo de echar la leche de ese modo y fascinado comprobé que efectivamente funcionaba, imaginaba que algo tenía que ver con el aire que entraba pero viendo esa radiografía del brick con las flechitas todo queda mucho más clarinete.

    Gracias por esta labor social tan importante. En nombre de todos los desayunadores del mundo, gracias.

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