¿Cómo medir La tensión superficial?
Medir la tensión superficial con una barra de equilibrio
Establece la ecuación para obtener la tensión superficial. Construye una pequeña barra de equilibrio. Crea una caja o un plato doblando un trozo de papel de aluminio. Usa el cordel para colgar una aguja o un sujetapapeles horizontalmente en el otro extremo de la barra. Equilibra el recipiente de aluminio colocando un trozo de un material como la arcilla sobre la barra. Introduce la aguja o el sujetapapeles que hayas colgado de la barra en un recipiente lleno de agua. Usa una balanza postal pequeña para pesar varios alfileres o varias gotas de agua medidas. Coloca los alfileres o las gotas de agua uno por uno en el recipiente de aluminio. Multiplica el peso en gramos por 0,00981 N/g para convertir la cantidad de alfileres en una fuerza. Reemplaza las variables en la ecuación y resuélvela.
Para este experimento, la siguiente ecuación determinará la tensión superficial: F = 2sd, en donde F es la fuerza en newtons (N), s es la tensión superficial (N/m) y d es la longitud de la aguja que se usará en el experimento. Puedes reorganizar la ecuación en función de la tensión superficial y obtendrás s = F/2d.  La fuerza se calcula al final del experimento. Antes de empezar, utiliza una regla para medir la aguja en metros. Para medir la tensión superficial en este experimento, se utilizará una barra de equilibrio y una aguja pequeña que quede flotando sobre la superficie del agua. Para que los resultados que obtengas sean precisos, debes construir bien la barra de equilibrio, para lo cual puedes usar diversos materiales. Sin embargo, debes asegurarte de que la barra central esté hecha de un material resistente como la madera, el plástico o el cartón denso.  Marca el centro del material que utilizarás para construir la barra (una pajita, una regla de plástico) y perfora o taladra allí un agujero. Esto constituirá el punto de apoyo; es decir, el punto mediante el cual la barra de equilibrio podrá girar con libertad. En caso de que vayas a usar una pajita, puedes perforarla en el centro con un alfiler o un clavo. En cada extremo de la barra de equilibrio, perfora o taladra un agujero de forma que estén a la misma distancia del centro. Introduce un cordel a través de cada agujero para sujetar los recipientes que colgarás de allí. El alfiler o el clavo con el que hayas perforado el punto de apoyo debe quedar apoyado horizontalmente sobre libros o trozos de algún material rígido que no vaya a desmoronarse, ya que el centro de la barra de equilibrio debe poder girar con libertad sobre el alfiler o el clavo en la parte central. No tienes que crear una forma cuadrada ni redonda exacta pero sí debes asegurarte de que sea lo suficientemente resistente, ya que llenarás este recipiente con agua o colocarás allí otro peso. Cuelga la caja o el plato que hayas creado de un extremo de la barra de equilibrio. Para sostenerlo, hazle agujeros pequeños a los lados a través de los cuales puedas introducir el cordel. En el otro lado, ata un extremo del cordel a un sujetapapeles o una aguja de forma que queden completamente extendidos, ya que este experimento solo funcionará si el sujetapapeles o la aguja se encuentran en posición horizontal. Debes asegurarte de que la barra esté completamente pareja antes de iniciar el experimento. Debido a que el recipiente pesará más que la aguja, la barra se inclinará hacia ese lado, por lo que debes colocar una cantidad suficiente de arcilla del otro lado de la barra para equilibrarla. A esto se le conoce como hacer contrapeso. La aguja debe quedar en la parte superior de la superficie del agua, por lo que quizás este paso requiera un esfuerzo adicional. Asegúrate de que la aguja no quede sumergida en el agua. Llena un recipiente con agua (o con cualquier otro líquido cuya tensión superficial quieras averiguar) y colócalo debajo de la aguja. El recipiente debe quedar a una distancia suficiente de la aguja como para que esta pueda quedar apoyada directamente sobre la superficie del líquido. Después de colocar la aguja sobre la superficie del agua, la cuerda de la cual la aguja esté colgando debe quedar tensa. Debes colocar los alfileres o las gotas de agua uno por uno en el recipiente de aluminio que hayas construido. Para hacer este cálculo, debes conocer el peso exacto necesario para poder levantar la aguja y separarla del agua.  Cuenta una cantidad determinada de alfileres o gotas de agua y pésalos. Para saber cuánto pesa cada alfiler o gota de agua individual, divide el peso total entre la cantidad de alfileres o gotas. Por ejemplo, si 30 alfileres pesan 15 g: 15/30 = 0,5. Por tanto, cada alfiler pesa 0,5 g. Hazlo hasta que la aguja se separe de la superficie del agua. Coloca lentamente un alfiler o una gota de agua en el recipiente de aluminio. Hazlo un alfiler o gota de agua a la vez. Presta mucha atención a la aguja cada vez que añadas más peso para ver si se separa del agua. Cuando la aguja deje de estar en contacto con la superficie del agua, deja de añadir más alfileres o gotas de agua.  Cuenta cuántos alfileres o gotas de agua fueron necesarios para que el contrapeso se separara de la superficie del agua. Registra esta cantidad. Haz el mismo experimento varias veces (5 o 6) para obtener resultados más precisos. Obtén un promedio de los resultados. Para ello, suma la cantidad de alfileres que fueron necesarios en cada experimento y divídela entre la cantidad de experimentos que hayas realizado. Para poder calcular la tensión superficial, necesitas la cantidad total de fuerza necesaria para que la aguja se separara de la superficie del líquido. Puedes usar el factor de conversión 0,00981 N/g para realizar este cálculo fácilmente debido a que obtuviste el peso de los alfileres en el paso anterior.  Multiplica la cantidad de alfileres que colocaste en el recipiente de aluminio por el peso de cada alfiler. Por ejemplo: 5 alfileres que pesan 0,5 g por alfiler = 5 x 0,5 = 2,5 g. Multiplica esta cantidad en gramos por el factor de conversión 0,00981 N/g: 2,5 x 0,00981 = 0,025 N. Puedes encontrar la fuerza en la ecuación mediante las medidas que hayas obtenido en el experimento. Para ello, reemplaza cada valor por la variable correspondiente y emplea el orden de operaciones para resolver la ecuación. Siguiendo el ejemplo anterior, si la aguja medía 0,025 m, obtendrías lo siguiente al reemplazar las variables en la ecuación: S = F/2d = 0,025 N/(2 x 0,025) = 0,05 N/m. El líquido tiene una tensión superficial de 0,05 N/m.
Measuring Surface Tension with a Balance Beam