FLUIDOS Y PRESIÓN

Tensión superficial: fórmula, capilaridad y ejemplos

Una gota sobre una hoja encerada se redondea y una aguja colocada con cuidado puede quedar sostenida en la superficie. No es una “piel” sólida: son fuerzas moleculares en la interfaz.

Editorial Ejemplode 5 min Revisado editorialmente
Respuesta rápida

La tensión superficial γ mide fuerza por unidad de longitud en una interfaz líquida: γ=F/L. Surge de la cohesión molecular y tiende a reducir el área. Depende del líquido, la otra fase y la temperatura.

    La superficie de un líquido tiende a reducir su área

    Las moléculas del interior están rodeadas por otras moléculas; las de la superficie no. Ese desequilibrio hace que la interfaz se comporte como si intentara contraerse.

    La intensidad se expresa como fuerza por longitud. Para usarla bien hay que saber cuántas superficies tiran, cuál es la longitud efectiva y en qué condiciones se midió el valor.

    Gota redondeada, moléculas en superficie con fuerzas hacia dentro y tubo capilar con ascenso h.
    La cohesión reduce el área; el balance con adhesión y peso explica el mojado y la capilaridad.

    Conexiones de la familia

    Ubica este fenómeno entre las características de los fluidos. Para distinguirlo del soporte por fluido desplazado, revisa el principio de Arquímedes.

    Fórmula principal

    Tensión superficialγ=F/L

    Fuerza tangencial por longitud efectiva de contacto.

    Magnitudes, símbolos y unidades

    MagnitudSímboloUnidadSímbolo de unidadNota
    Tensión superficialγnewton por metroN/mTambién equivale a J/m².
    FuerzaFnewtonNComponente asociada a la interfaz.
    Longitud efectivaLmetromPuede incluir dos caras.
    Ángulo de contactoθgrado o radián° o radDescribe el mojado.

    Fórmulas derivadas

    Película de dos caras

    F=2γl

    Procedencia: Cada cara tira a lo largo del alambre.

    Cuándo usarla: Película ideal con dos superficies.

    Ascenso capilar

    h=2γcosθ/(ρgr)

    Procedencia: Equilibrio entre fuerza superficial y peso de la columna.

    Cuándo usarla: Tubo cilíndrico fino y equilibrio.

    Cómo analizar tensión superficial

    1. Identifica la interfaz

      Líquido–aire, líquido–líquido o líquido–sólido.

    2. Cuenta superficies

      Una película puede tener dos caras.

    3. Mide la longitud

      Usa la longitud efectiva de contacto.

    4. Declara condiciones

      Temperatura y composición cambian γ.

    5. Distingue fenómenos

      Separa tensión superficial, empuje y presión.

    6. Interpreta el mojado

      Relaciona adhesión, cohesión y ángulo.

    10 ejemplos explicados de tensión superficial

    1

    Alambre y película

    Una película con una sola línea efectiva de 0,10 m tira con 0,0073 N. Calcula γ.

    Datos
    F=0,0073 N; L=0,10 m.
    Principio
    γ=F/L.
    Sustitución
    γ=0,0073/0,10.
    Cálculo o razonamiento
    0,0073÷0,10=0,073.
    Resultado
    γ=0,073 N/m.

    Interpretación: El número es próximo al del agua a temperatura ambiente; deben declararse temperatura e interfaz.

    2

    Película con dos superficies

    Una lámina de jabón actúa sobre un alambre de 0,15 m con γ=0,030 N/m. Halla la fuerza total.

    Datos
    γ=0,030 N/m; l=0,15 m; dos superficies.
    Principio
    F=2γl.
    Sustitución
    F=2×0,030×0,15.
    Cálculo o razonamiento
    2×0,030×0,15=0,009.
    Resultado
    F=0,009 N.

    Interpretación: El factor 2 aparece porque la película tiene dos caras.

    3

    Longitud necesaria

    Una fuerza de 0,014 N se equilibra con una interfaz de γ=0,070 N/m. Halla L efectiva.

    Datos
    F=0,014 N; γ=0,070 N/m.
    Principio
    L=F/γ.
    Sustitución
    L=0,014/0,070.
    Cálculo o razonamiento
    0,014÷0,070=0,20.
    Resultado
    L=0,20 m.

    Interpretación: La longitud efectiva puede incluir varios bordes de contacto.

    4

    Gota sobre cera

    Una gota se redondea y presenta un ángulo de contacto grande. ¿Qué domina relativamente?

    Datos
    Agua sobre superficie poco mojable.
    Principio
    La forma depende de la competencia entre cohesión y adhesión.
    Sustitución
    Ángulo grande → adhesión al sólido relativamente débil frente a cohesión.
    Cálculo o razonamiento
    Análisis cualitativo.
    Resultado
    La gota moja poco y se redondea.

    Interpretación: El ángulo depende de las sustancias y del estado de la superficie.

    5

    Agua en vidrio

    El agua forma un menisco cóncavo en un tubo de vidrio limpio. ¿Qué indica?

    Datos
    Interfaz agua–vidrio–aire.
    Principio
    Si la adhesión al vidrio favorece el contacto, el líquido sube junto a la pared.
    Sustitución
    Menisco cóncavo → ángulo de contacto menor de 90°.
    Cálculo o razonamiento
    Clasificación geométrica.
    Resultado
    El agua moja el vidrio y puede ascender por capilaridad.

    Interpretación: No es porque el líquido “ignore” la gravedad; la subida se detiene cuando las fuerzas se equilibran.

    6

    Capilar más estrecho

    Se comparan dos tubos del mismo material, uno con la mitad de radio. ¿Cómo cambia la altura ideal del agua?

    Datos
    Mismo líquido, ángulo y temperatura; r2=r1/2.
    Principio
    h=2γcosθ/(ρgr), por tanto h∝1/r.
    Sustitución
    h2/h1=r1/r2=2.
    Cálculo o razonamiento
    La razón es 2.
    Resultado
    El tubo más estrecho alcanza el doble de altura ideal.

    Interpretación: El resultado supone tubos uniformes y equilibrio capilar.

    7

    Altura capilar

    Agua con γ=0,072 N/m sube en un tubo de radio 0,50 mm; toma θ=0°, ρ=1000 y g=9,8. Estima h.

    Datos
    γ=0,072; r=0,00050 m; cosθ=1; ρ=1000; g=9,8.
    Principio
    h=2γcosθ/(ρgr).
    Sustitución
    h=2×0,072/(1000×9,8×0,00050).
    Cálculo o razonamiento
    Numerador 0,144; denominador 4,9; h≈0,0294.
    Resultado
    h≈0,029 m=2,9 cm.

    Interpretación: Convertir milímetros a metros es esencial.

    8

    Efecto de temperatura

    La tensión superficial del agua baja de 0,073 a 0,059 N/m al aumentar mucho la temperatura. ¿Qué cambio porcentual aproximado hay?

    Datos
    γ1=0,073; γ2=0,059 N/m.
    Principio
    Cambio porcentual=(γ2−γ1)/γ1×100 %.
    Sustitución
    (0,059−0,073)/0,073×100 %.
    Cálculo o razonamiento
    −0,014/0,073×100≈−19,2 %.
    Resultado
    Disminuye aproximadamente 19 %.

    Interpretación: La tensión superficial no es una constante universal; depende de la temperatura.

    9

    Burbuja pequeña

    Dos burbujas de jabón tienen radios 1 mm y 2 mm. ¿Cuál presenta mayor exceso de presión?

    Datos
    Misma γ; r1=1 mm; r2=2 mm.
    Principio
    Para una burbuja de jabón ideal, Δp=4γ/r.
    Sustitución
    Δp1/Δp2=r2/r1=2.
    Cálculo o razonamiento
    La burbuja pequeña tiene el doble.
    Resultado
    La de 1 mm presenta mayor exceso de presión.

    Interpretación: La fórmula cambia para una gota con una sola interfaz; hay que identificar el sistema.

    10

    Detergente en agua

    Se añade detergente y γ disminuye. ¿Qué ocurre con la facilidad para extender el agua sobre una superficie compatible?

    Datos
    Misma superficie; tensión superficial menor.
    Principio
    Reducir γ suele facilitar el aumento de área y el mojado, aunque también importa el ángulo de contacto.
    Sustitución
    Menor energía superficial por área.
    Cálculo o razonamiento
    Razonamiento cualitativo.
    Resultado
    El agua jabonosa tiende a extenderse con más facilidad.

    Interpretación: No debe afirmarse que el resultado es idéntico sobre cualquier material.

    Ahora te toca a ti

    Ejercicio 1

    F=0,006 N y L=0,10 m. Halla γ.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 0,060 N/m.

    F/L.

    Ejercicio 2

    Película de dos caras: γ=0,025 N/m y l=0,20 m. Halla F.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 0,010 N.

    2γl.

    Ejercicio 3

    ¿Qué tubo produce mayor ascenso: radio grande o pequeño?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: El pequeño.

    h∝1/r.

    Ejercicio 4

    ¿γ del agua es idéntica a toda temperatura?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: No.

    Disminuye generalmente al aumentar la temperatura.

    Ejercicio 5

    ¿Cohesión y adhesión son lo mismo?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: No.

    Cohesión: moléculas semejantes; adhesión: sustancias distintas.

    Errores frecuentes

    Error: Olvidar la segunda cara de una película.

    Corrección: Usa F=2γl cuando corresponda.

    Cada superficie contribuye.

    Error: Dar γ sin especificar interfaz y temperatura.

    Corrección: Declara las condiciones.

    No es constante universal.

    Error: Llamar flotación a una aguja sostenida por la superficie.

    Corrección: Distingue tensión superficial de empuje.

    El mecanismo dominante puede ser interfacial.

    Error: Usar milímetros como metros en capilaridad.

    Corrección: Convierte r al SI.

    El error cambia h por factor 1000.

    Error: Afirmar que el agua siempre sube en cualquier tubo.

    Corrección: Revisa el ángulo de contacto.

    Si θ>90°, el líquido puede deprimirse.

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    Pregunta 1 de 10

    γ se mide en:

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    Fuentes y revisión editorial

    Cómo citar este artículo

    Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Tensión superficial: fórmula, capilaridad y ejemplos. https://www.ejemplode.com/fisica/tension-superficial/

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