¿Por qué una pelota de ping-pong no flota sobre una superficie de bolas de acero? ¿Cómo se calcula aquí la flotabilidad?

Question

Coloca el vaso de precipitados lleno de bolas de acero y sumerge la pelota de ping-pong bajo las bolas de acero. La pelota de ping-pong no sale a flote. ¿Por qué no flota? ¿Flotan las pelotas de tenis de mesa cuando se reduce el diámetro de las pelotas de acero? ¿Cómo se calcula la flotabilidad de las bolas de acero? ¿Saldría sin fricción?

Answer 1

Los rodamientos de bolas se comportan como un sólido porque las fuerzas entre las bolas de acero (es decir, la fricción) son lo suficientemente grandes como para mantener las bolas en posición una respecto de la otra.

Si se aplica suficiente fuerza a un sólido se provocará su fractura o se causará flujo de plástico . Así, por ejemplo, si se ata una cuerda a la pelota y se tira hacia arriba con suficiente fuerza, las bolas de acero fluirán unas sobre otras y la pelota de ping-pong se moverá hacia arriba. La fuerza necesaria está relacionada con límite elástico de la sólido formado por las bolas de acero.

Puedes hacer que las bolas de acero se comporten como un fluido haciendo que un gas fluya a través de ellas. Esto crea un lecho fluidizado . El gas separa las bolas de acero, de modo que desaparece la fricción entre ellas, y en este estado las bolas de acero se comportarán como un fluido y la pelota de ping-pong flotará hacia arriba.

También puede agitar el vaso de precipitados. Esto equivale a añadir energía térmica, es decir, calentar el sistema hasta que se derrita. Si agitas el vaso, verás que la pelota de ping-pong flota hacia arriba.

Answer 2

Bueno, ¿y si las bolas de acero fueran extremadamente pequeñas, digamos de tamaño molecular. En ese caso, el anillo de restricción tendría el aspecto de un collar de acero pulido, y probablemente sujetaría la bola aunque el cristal se hiciera añicos, bajo el agua, en una piscina. . (Las fuerzas de van der Waals, y los enlaces metálicos, darían cuenta de ello).

Pero este ejemplo dado, muestra pelotas discretas de tamaño intermedio, y a menos que estén magnetizadas, su acoplamiento con el contenedor es lo que permite la retención de la pelota de tenis. Si ESTE montaje estuviera en el fondo de una piscina más profunda, y el vaso se rompiera, las bolas de acero se alejarían radialmente, y la pelota de tenis saldría disparada.

(Nota: He respondido a esta pregunta como si hubiera agua en el vaso de precipitados junto con las bolas de acero y la pelota de tenis. Pero la respuesta no cambia por mi error).

El término "fuerza de Van der Waals" se utiliza a veces de forma imprecisa para referirse a todas las fuerzas intermoleculares.