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1Insectos que caminan sobre el agua

INSECTOS QUE CAMINAN SOBRE EL AGUA

Algunos insectos saltan ágilmente a través de la superficie de los estanques, pareciendo desafiar a la física con sus movimientos. La tensión superficial es la propiedad del agua que hace posible esta hazaña. Cabe decir que, el agua es uno de los líquidos que presenta mayor tensión superficial lo que proporciona una gran ventaja a los insectos que se mantienen y viven sobre ella ya que los permite sostenerse en la misma. Varios insectos han adaptado equipamiento especial para caminar sobre el agua de manera que la sección inferior de las patas medias y traseras está especialmente adaptada para propulsar al insecto a lo largo de la superficie del agua sin romper la tensión superficial. Para una mejor comprensión del tema es necesario explicar la tensión superficial: Se llama tensión superficial al trabajo de formación isotérmica (T=constante) de la unidad de área de la superficie de un liquido.

El área de la superficie del líquido se aumenta, trasladando partículas del interior del líquido hacia la superficie, para lo cual se necesita hacer trabajo. La capa superficial ejerce sobre el líquido una gran presión interna del orden de decenas de millares de atmosferas. Las partículas (moléculas) de la capa superficial del liquido tienen mayor energía potencial que las partículas que se hallan sumergidas en el, dado que para estas se ubiquen en la superficie ha sido necesario hacer trabajo para vencer las

2Insectos que caminan sobre el agua

fuerzas de cohesión, transformándose este trabajo en energía potencial almacenada en estas moléculas. Debido a la tensión superficial, la superficie de un líquido se comporta como una delgada película elástica, presentando cierta resistencia a la penetración de objetos. El efecto principal de la tensión superficial es que tiende a disminuir su superficie para un volumen dado, de ahí que un líquido en ausencia de gravedad adopte la forma esférica, que es la que tiene menor relación área/volumen. El agua tiene una alta tensión superficial, debido a los puentes (enlaces) de hidrógeno. Cabe señalar que, la cohesión es necesaria para crear la tensión superficial y se define como la fuerza de atracción entre las moléculas del líquido del mismo tipo. Si tenemos dos moléculas aisladas como el de la figura, cada una de ellas se verá afectada por una fuerza que tiende a juntarlas y aproximarlas entre sí.

La tensión superficial del agua también hace posible la acción capilar. Debido a que las moléculas de agua en la superficie buscan unirse a otras moléculas, incluso si no son de agua (una propiedad denominada adherencia), fácilmente trepan conductos cuando suficientes moléculas de agua están disponibles. Asimismo, la adherencia, se define como la atracción mutua, entre las moléculas ubicadas en la superficie de un cuerpo y de un fluido, que están en contacto.

Coeficiente de tensión superficial. Definición Es una cantidad física escalar, que mide el trabajo que se requiere para llevar las moléculas del interior del líquido hacia la superficie, creando una nueva unidad de superficie, viene dado por:

Siendo, ( ) la fuerza que actúa sobre el borde del liquido, y ( ) la longitud del borde derecho. Unidad: ( ) se mide en N/m

3Insectos que caminan sobre el agua

Propiedades: 

La tensión superficial ( ) depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en general, será un líquido y un sólido.



El valor de la tensión superficial ( ) depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares (fuerzas de cohesión) en el seno del líquido. Así, cuanto mayor son las fuerzas de cohesión del líquido, mayor es su tensión superficial.



 

Para un líquido dado, el valor de ( ) disminuye con la temperatura, debido al aumento de la agitación térmica, la cual, produce una disminución de la intensidad efectiva de la interacción de las fuerzas cohesivas. La tensión superficial depende de la composición química del líquido, y de la presencia de agentes tensioactivos ó surfactantes. El valor de ( ) tiende a cero a medida que la temperatura se acerca a la temperatura crítica ( ) del líquido. Para este punto crítico el líquido no se



diferencia del vapor. La tensión superficial de los líquidos no depende de las dimensiones de su superficie libre.

Es así que, el peso del insecto queda compensado por la resistencia de la superficie del agua a ser deformada. Esta fuerza sólo tiene componente vertical, pues la horizontal se anula:

Donde:



: es el radio de la depresión circular que forma la pata sobre la superficie.



: es el número de patas del insecto.



: es el coeficiente de tensión superficial del líquido.



: es el ángulo de contacto.

Por ejemplo, veamos un problema:

4Insectos que caminan sobre el agua

 Un insecto de 6 patas esta posado en un líquido de coeficiente de tensión superficial ángulo de contacto de

. Cada depresión tiene un radio de

y un

. Hallar el peso (W) del insecto.

SOLUCIÓN:

BIBLIOGRAFIA

http://repositorio.pucp.edu.pe/index/bitstream/handle/123456789/7140/Medina _Fisica2_Cap4.pdf?sequence=5 A.Navarro – F.Taipe: Física Vol.2, Ed. Gómez, Perú 2010. http://www.ehowenespanol.com/propiedad-fisica-insectos-puedan-caminarsuperficie-del-agua-estancada-info_206901/ http://ruthciscar.blogspot.com/2012/12/tienen-poderes-los-insectos-paraandar.html http://www.medciencia.com/por-que-algunos-insectos-pueden-mantenerse-ydesplazarse-sobre-el-agua/ Walter Pérez Terrel – Regulo A.Sabrera Alvarado: Física II, Teoría y Problemas, Ed. Megabyte, Perú.