Aunque rara vez pensamos en ello, el aire nos rodea en todo momento y ejerce una fuerza sobre cada centímetro de nuestro cuerpo. Esta fuerza, conocida como presión del aire, es uno de los temas más importantes de la ciencia, ya que explica los patrones climáticos, cómo vuelan los aviones y una variedad de otras maravillas. En caso de que estés planeando enseñar a los niños sobre la presión atmosférica, te ofrecemos una explicación de los aspectos básicos y algunos experimentos sencillos, divertidos y atractivos para demostrar el poder de este fenómeno natural.

¿Qué es la presión atmosférica?

El término «presión atmosférica» se utiliza en referencia al peso de las moléculas de aire que presionan sobre la tierra. A nivel del mar, la presión del aire es generalmente de 14,7 psi (libras por pulgada cuadrada), lo que significa que 14,7 libras están presionando sobre cada pulgada cuadrada de nuestro cuerpo. La razón por la que todavía podemos mover nuestros cuerpos libremente es porque el aire está ejerciendo presión sobre nosotros en todas las direcciones, y la razón por la que no estamos aplastados es porque la presión del aire dentro de nuestros cuerpos es la misma.La presión del aire está determinada por los siguientes tres factores:

• Temperatura: A medida que el aire se calienta, se expande. Esta expansión hace que la densidad del aire disminuya, lo que se traduce en una menor presión. En cambio, cuando el aire se enfría, se encoge. Esta contracción hace que el aire se vuelva más denso, lo que provoca una mayor presión. Este fenómeno es la razón por la que las zonas cercanas al ecuador, que son cálidas, suelen tener una presión atmosférica baja, y las zonas cercanas a los polos norte y sur, que son frías, tienen una presión atmosférica alta.
• Altitud: Cuanto más alto se está sobre el nivel del mar, menos denso es el aire. Como el aire menos denso pesa menos, produce una menor presión atmosférica, por lo que puede ser difícil respirar en la cima de una montaña alta. También explica por qué los oídos estallan cuando subes o bajas una montaña en coche: el oído interno tiene aire atrapado y, al disminuir la presión del aire en el exterior, el aire atrapado en el oído hace que los tímpanos se expandan. Esta expansión es lo que causa el «pop».
• Humedad: La cantidad de humedad en el aire también afecta a la densidad del aire y, por tanto, a la presión atmosférica. El vapor de agua es un gas ligero comparado con los gases que componen la atmósfera, que es principalmente oxígeno y nitrógeno. Así que cuando la humedad de la atmósfera aumenta, la cantidad de nitrógeno y oxígeno disminuye por unidad de volumen, lo que hace que la densidad del aire disminuya.

Las diferencias de presión atmosférica causan movimiento

Uno de los aspectos más interesantes de la presión atmosférica es que cuando se cambia una bolsa de presión atmosférica, las cosas empiezan a moverse. Esta diferencia de presión que crea el movimiento es lo que causa el viento, los tornados y muchos otros fenómenos meteorológicos.

Cuando hable del movimiento del aire, tenga en cuenta que los científicos hablan en términos de que la presión más alta «empuja» las cosas, no la presión más baja «tira» de las cosas.

Cómo medir la presión del aire

La presión del aire se mide comúnmente utilizando un barómetro de mercurio. Un barómetro de mercurio contiene una columna llena de mercurio, y cuanto más alta sea la presión del aire, más alta será la columna de mercurio. Midiendo la altura de la columna, se puede determinar la presión del aire.

Hoy en día, es más común utilizar un barómetro digital, que es portátil y más preciso que el tipo tradicional. Este aparato utiliza un condensador eléctrico para medir la presión atmosférica.

La presión atmosférica y el tiempo

Las zonas con baja presión suelen estar asociadas al mal tiempo. Si una zona tiene una presión atmosférica baja, el aire de las zonas vecinas, que tienen una presión atmosférica más alta, se desplazará hacia ella. Este cambio, a su vez, hará que el aire se mueva hacia arriba, ya que no tiene otro lugar a donde ir. Cuando el aire se desplaza hacia arriba, el vapor de agua se condensa, lo que da lugar a la formación de nubes y lluvia.

Las zonas con alta presión, en cambio, suelen estar asociadas al buen tiempo. En las zonas de alta presión, el aire de bajo nivel se extenderá hacia fuera, permitiendo que el aire de arriba baje. Este movimiento descendente calienta el aire, provocando la evaporación y dando lugar a un tiempo agradable y seco.

La presión del aire y los experimentos científicos

Aquí tienes 10 sencillos experimentos sobre la presión del aire para niños que pueden ayudarles a entender mejor sus efectos.

Experimento del tornado de interior

Este experimento te permitirá crear un tornado en una botella. Necesitarás:

• Agua
• Un frasco de mayonesa transparente
• Jabón líquido para vajilla
• Colorante alimentario
• Vinagre

Para hacer el experimento, completa los pasos que se indican a continuación:

1. Vierte agua en tu frasco hasta que esté lleno en aproximadamente dos tercios. A continuación, añade varias gotas de colorante alimentario al agua. Cualquier color está bien.
2. Agrega una cucharadita de tu jabón líquido para platos y una cucharadita de vinagre.
3. Cierra el frasco. Asegúrate de que esté lo más ajustada posible para evitar fugas y graves desaguisados.
4. Agita el tarro y luego dale un giro para que el líquido de su interior empiece a girar.

Lo que observarás es un pequeño vórtice que se asemeja a un tornado.

Experimento con agua no derramable

En algunas situaciones, la presión del aire es más fuerte que la gravedad. Este experimento demuestra la fuerza de la presión del aire, ya que mantiene el agua en un vaso en su sitio, incluso cuando el vaso se pone boca abajo.

Este experimento requiere:

• Un vaso de zumo
• Agua
• Una ficha (4 x 6 pulgadas)

Los pasos son los siguientes:

1. Llena tu vaso con agua hasta arriba. Deje que el agua corra por encima para que el borde del vaso esté mojado.
2. Ponga la tarjeta de índice sobre el vaso lleno. Use su mano para presionar la tarjeta hacia abajo con firmeza, haciendo un buen sello alrededor del labio húmedo del vaso.
3. Mientras trabaja sobre un fregadero o una bañera, sostenga la tarjeta en su lugar con una mano y voltee el vaso. Luego, suelte la tarjeta con cuidado. No se moverá, y el agua permanecerá dentro del vaso.

Este experimento demuestra que la fuerza que la presión del aire ejerce contra la ficha es aún mayor que la fuerza que la gravedad ejerce sobre el agua en el vaso. La presión del aire impide que la tarjeta se mueva.

Experimento de soplado de libros

El experimento de soplado de libros demuestra lo poderoso que puede ser el aire comprimido.

Para este proyecto, necesitarás:

• Tres libros
• Una bolsa de plástico grande y hermética

Para realizar este experimento, sigue estos cuatro pasos:

1. Apila tres libros uno encima de otro.
2. Pide al alumno que mueva los libros soplando en su dirección. Por supuesto, no podrán hacerlo.
3. Coloque la bolsa de plástico en su mesa, y luego coloque los tres libros encima. El extremo abierto de la bolsa debe colgar por encima del borde de la mesa.
4. Muestra que si soplas con suficiente fuerza, los libros empezarán a levantarse de la mesa. Es el aire comprimido de la bolsa el que provoca el movimiento.

Experimento de la lata aplastada

Este experimento consiste en utilizar el poder de la presión del aire para aplastar una lata. Necesitarás:

• Agua
• Un recipiente grande
• Cubos de hielo
• Un vaso medidor
• Una lata de refresco vacía
• Una estufa
• Agarraderas o pinzas

Una vez que hayas adquirido los materiales, sigue los siguientes pasos:

1. Llena el recipiente con cubitos de hielo y agua. Ponga este recipiente a un lado para poder utilizarlo más tarde.
2. Vierta 1/2 taza de agua en su lata de refresco vacía.
3. Ponga la lata en el quemador de la estufa. Si su alumno realiza este paso, asegúrese de supervisarlo.
4. Cuando empiece a salir vapor por el agujero de la parte superior, sabrá que el agua del interior está empezando a hervir. Apague la estufa y utilice las pinzas para sacar la lata del quemador.
5. Coloque rápidamente la lata en el recipiente con el agua helada dándole la vuelta y apoyándola en su parte superior. Ahora puedes observar cómo se hunde la lata al enfriarse.

En este experimento, cuando se calentó el agua en la lata, se produjo vapor, que empujó el aire fuera de la lata. Luego, cuando la lata se sumergió en el agua helada, la temperatura del vapor bajó, haciendo que se condensara de nuevo en agua. Este cambio, a su vez, hizo que la presión del aire en el interior de la lata fuera mucho menor que la presión del aire en el exterior, y el peso del aire en el exterior aplastó la lata.

Experimento del huevo mágico

Este experimento consiste en utilizar la fuerza de la presión del aire para empujar un huevo a través del cuello de una botella. Reúne los siguientes materiales para realizar este experimento:

• Un huevo duro
• Una botella con un cuello lo suficientemente ancho como para que el huevo duro pueda pasar
• Una cerilla

Este experimento implica los siguientes pasos:

1. Quita la cáscara a tu huevo duro.
2. Enciende la cerilla y lánzala a la botella.
3. Coloca el huevo pelado en la boca de la botella, con el extremo pequeño del huevo hacia abajo. El huevo saltará dentro de la botella.

Cuando el aire de la botella es consumido por la llama de la cerilla encendida, hace que la presión del aire en la botella sea menor que la del exterior de la misma. La mayor presión de aire en el exterior ejerce una fuerza sobre el huevo, empujándolo hacia el interior de la botella.

Experimento del émbolo

Este sencillo experimento sólo requiere dos émbolos limpios y anticuados de goma y madera. Para realizar el experimento:

1. Pega los dos émbolos. Puede que tengas que mojar las llantas primero.
2. Intenta separarlos.

Completar la separación es mucho más difícil de lo que la mayoría de los niños imaginan. Al embutir los dos émbolos juntos, has forzado la salida del aire de la cavidad que los interiores hicieron al ser empujados juntos. Este aire expulsado hizo que la presión del aire en el interior fuera mucho menor que la del exterior. Como la presión de aire más alta siempre empuja, mantuvo los dos émbolos juntos.

Experimento del embudo de ping pong

El experimento del embudo de ping pong consiste en tener una pelota de ping pong en la taza de un embudo y soplar a través del embudo. La pelota, en lugar de ser soplada, se mantiene firmemente en el cuenco. Para realizar el experimento, sigue dos pasos:

1. Inserta la pelota de ping pong en el embudo y sopla con fuerza. Intenta inclinar la cabeza hacia atrás para que el extremo con la pelota apunte hacia el techo. Comprueba si puedes soplar lo suficientemente fuerte como para que, cuando inviertas el embudo, la pelota no salga volando.
2. Mira si puedes levantar la pelota de la mesa.

Cuando soplas en el embudo, el aire donde está la pelota se mueve más rápidamente y crea una presión de aire más baja que el resto del aire que rodea la pelota. Como resultado, la presión del aire debajo de la pelota es menor que la del aire que la rodea, que es de mayor presión. El aire de mayor presión empuja la bola de vuelta al recipiente del embudo – independientemente de hacia dónde apunte el embudo.

Experimento del sello de la botella de la fuente

El experimento del sello de la botella de la fuente demuestra el uso de la presión del aire para empujar el agua a través de una pajita. Reúne los siguientes materiales:

• Una botella de agua (2 litros)
• Un trozo de arcilla
• Una pajita larga
• Agua

Sigue estos tres sencillos pasos:

1. Llena la botella de agua hasta la mitad.
2. Separa la botella usando el trozo de arcilla envuelto en la pajita para que la boca de la botella quede completamente sellada.
3. Sopla en la pajita con fuerza. Notarás que el agua empieza a salir por la pajita.

Cuando soplas en la botella, la presión del aire dentro de la botella aumenta, lo que a su vez ejerce una fuerza sobre el agua, forzándola a subir por la pajita.

El experimento de la apuesta del millón

Para este experimento, necesitarás:

• Una botella de agua o de refresco
• Un trozo de papel

Para hacer el experimento, sigue estos pasos:

1. Coloca la botella horizontalmente sobre una mesa.
2. Envuelve la bola de papel y métela en la boca de la botella. La bola debe ser aproximadamente la mitad del tamaño de la abertura de la botella.
3. Desafíe al estudiante a soplar el fajo de papel dentro de la botella, diciendo «¡Te apuesto un millón de dólares a que no puedes soplar el papel dentro de la botella!»

Aquellos que intenten el experimento encontrarán muy difícil conseguir que el papel entre en la botella porque no hay lugar para que el aire que ya está dentro salga, excepto por la boca de la botella, en cuyo caso se llevaría el papel con él.

Experimento de los papeles voladores

Para el experimento de los papeles voladores, sólo necesitas una hoja de papel normal. Sostén la hoja contra tu labio inferior, y luego sopla a través de la hoja. Verás que la hoja vuela hacia arriba. Este mismo fenómeno explica cómo pueden volar los aviones. Al soplar a través de la hoja, estás reduciendo la presión del aire, ya que éste se mueve más rápido. Como la presión del aire en la parte inferior de la hoja es ahora relativamente más alta, empuja la hoja de papel hacia arriba.

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