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.
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
Fuerza tangencial por longitud efectiva de contacto.
Magnitudes, símbolos y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de unidad | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Tensión superficial | γ | newton por metro | N/m | También equivale a J/m². |
| Fuerza | F | newton | N | Componente asociada a la interfaz. |
| Longitud efectiva | L | metro | m | Puede incluir dos caras. |
| Ángulo de contacto | θ | grado o radián | ° o rad | Describe el mojado. |
Fórmulas derivadas
Película de dos caras
F=2γlProcedencia: 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
Identifica la interfaz
Líquido–aire, líquido–líquido o líquido–sólido.
Cuenta superficies
Una película puede tener dos caras.
Mide la longitud
Usa la longitud efectiva de contacto.
Declara condiciones
Temperatura y composición cambian γ.
Distingue fenómenos
Separa tensión superficial, empuje y presión.
Interpreta el mojado
Relaciona adhesión, cohesión y ángulo.
10 ejemplos explicados de tensión superficial
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Pon a prueba lo aprendido
Pregunta 1 de 10
γ se mide en:
Pregunta 2 de 10
γ=F/L despeja F como:
Pregunta 3 de 10
Película de dos caras usa:
Pregunta 4 de 10
Cohesión ocurre entre:
Pregunta 5 de 10
Adhesión ocurre entre:
Pregunta 6 de 10
Menor radio capilar produce generalmente:
Pregunta 7 de 10
θ
Pregunta 8 de 10
Al subir temperatura, γ del agua suele:
Pregunta 9 de 10
Aguja en superficie puede sostenerse por:
Pregunta 10 de 10
Gota busca menor:
Resultado del test
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Revisa tus errores
Preguntas frecuentes
Las fuerzas intermoleculares y el desequilibrio de interacciones en la superficie.
Porque la esfera minimiza el área para un volumen dado.
El ascenso o descenso de un líquido en un conducto estrecho por tensión superficial y mojado.
Normalmente la reduce en las condiciones de uso.
Sí dimensionalmente; expresan fuerza por longitud o energía por área.
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/
Fuentes consultadas
- OpenStax College Physics 2e, 11.8: Surface Tension and Capillary ActionCohesión, adhesión, tensión superficial y capilaridad.
- OpenStax University Physics Volume 1, 14.1: Fluids, Density, and PressureFluidos, densidad, presión y variación hidrostática.
- OpenStax University Physics Volume 1, 14.2: Measuring PressurePresión absoluta, manométrica, atmosférica, barómetros y manómetros.
- NIST Guide to the SI, Chapter 4Unidades derivadas SI, incluidos newton y pascal.
- BIPM: SI Brochure, 9th editionDefiniciones y escritura de las unidades del Sistema Internacional.
Responsable editorial
Editorial Ejemplode
Responsable de la selección, verificación y actualización del contenido, los ejemplos y las fuentes.
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