¡Error! La respuesta correcta es la C, el nivel queda igual. ¿Por qué?

Los fenómenos físicos detrás de esta respuesta son la flotación y la densidad. El primero implica el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad. En cambio, la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no.

Los cubos flotan porque el hielo es menos denso que el agua (un cubito de hielo pesa menos que un cubito de agua del mismo volumen, su mellizo de agua). Si sustituimos el volumen del hielo sumergido por agua, pesará lo mismo que el volumen total de hielo. Al fundirse el hielo se convierte en agua que ocupa precisamente el volumen sumergido y el nivel del agua no cambia.

¡Error! La respuesta correcta es la C, el nivel queda igual. ¿Por qué?

Los fenómenos físicos detrás de esta respuesta son la flotación y la densidad. El primero implica el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad. En cambio, la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no.

Los cubos flotan porque el hielo es menos denso que el agua (un cubito de hielo pesa menos que un cubito de agua del mismo volumen, su mellizo de agua). Si sustituimos el volumen del hielo sumergido por agua, pesará lo mismo que el volumen total de hielo. Al fundirse el hielo se convierte en agua que ocupa precisamente el volumen sumergido y el nivel del agua no cambia.

¡Correcto! El nivel queda igual. ¿Por qué?

Los fenómenos físicos detrás de esta respuesta son la flotación y la densidad. El primero implica el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad. En cambio, la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no.

Los cubos flotan porque el hielo es menos denso que el agua (un cubito de hielo pesa menos que un cubito de agua del mismo volumen, su mellizo de agua). Si sustituimos el volumen del hielo sumergido por agua, pesará lo mismo que el volumen total de hielo. Al fundirse el hielo se convierte en agua que ocupa precisamente el volumen sumergido y el nivel del agua no cambia.

Como mencionamos en el apartado anterior, el fundamento físico detrás de la flotación está en el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad.

Esto puede visualizarse si uno le hace agujeritos a un tanque. El agua sale con mayor velocidad a medida que los agujeros se acercan al fondo, porque la presión es mayor con la profundidad. O, si ponemos el dedo para evitar que el agua salga por los agujeros, tenemos que hacer más fuerza para los agujeros de mayor profundidad.

Cada punto del líquido entonces está comprimido, y esa compresión es mayor a mayor profundidad. Ahora pienso en una superficie imaginaria como la de la figura. El líquido dentro de la superficie está quieto, en equilibrio. En cada punto de la parte inferior de la superficie imaginaria la presión tienden a apuntar hacia arriba y en la parte superior hacia abajo. La magnitud de cada una de esas fuerzas debidas a la presión del agua aumenta con la profundidad y su acción combinada es un empuje hacia arriba.

Como el líquido está en equilibrio ese empuje hacia arriba es igual al peso del líquido dentro de la superficie imaginaria. Si ahora reemplazo lo que está adentro de la superficie imaginaria por un cuerpo de la misma forma, ese cuerpo recibirá un empuje hacia arriba igual al peso de su “mellizo” de agua.

Entendemos ahora qué determina si un cuerpo flota o se hunde en agua: si el objeto es más pesado que su mellizo de agua, se hundirá hasta el fondo. Si es más liviano flotará. En la figura, el cuerpo A se hunde, el B flota.

Esto equivale a decir que la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no: como el cuerpo y su mellizo tienen el mismo volumen, el más pesado es el más denso.

El Titanic, a pesar de tener motores muy pesados y un casco metálico, gran parte de su interior era de aire, y su peso era menor que un Titanic de agua. Por eso flotaba. Después de chocar con el iceberg, a medida que iba entrándole agua por las roturas y aumentaba la desesperación de Kate Blanchet por rescatar a Leonardo di Caprio, el barco se iba haciendo cada vez más pesado hasta hundirse en el mar y la leyenda.

Pregunta ¿Dónde está á la línea de flotación de un barco? Respuesta: en la posición tal que el volumen sumergido, reemplazado por agua, pesa igual que todo el barco.

¡Error! La respuesta correcta es la C, el nivel queda igual. ¿Por qué?

Los fenómenos físicos detrás de esta respuesta son la flotación y la densidad. El primero implica el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad. En cambio, la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no.

Los cubos flotan porque el hielo es menos denso que el agua (un cubito de hielo pesa menos que un cubito de agua del mismo volumen, su mellizo de agua). Si sustituimos el volumen del hielo sumergido por agua, pesará lo mismo que el volumen total de hielo. Al fundirse el hielo se convierte en agua que ocupa precisamente el volumen sumergido y el nivel del agua no cambia.

¡Error! La respuesta correcta es la C, el nivel queda igual. ¿Por qué?

Los fenómenos físicos detrás de esta respuesta son la flotación y la densidad. El primero implica el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad. En cambio, la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no.

Los cubos flotan porque el hielo es menos denso que el agua (un cubito de hielo pesa menos que un cubito de agua del mismo volumen, su mellizo de agua). Si sustituimos el volumen del hielo sumergido por agua, pesará lo mismo que el volumen total de hielo. Al fundirse el hielo se convierte en agua que ocupa precisamente el volumen sumergido y el nivel del agua no cambia.

¡Correcto! El nivel queda igual. ¿Por qué?

Los fenómenos físicos detrás de esta respuesta son la flotación y la densidad. El primero implica el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad. En cambio, la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no.

Los cubos flotan porque el hielo es menos denso que el agua (un cubito de hielo pesa menos que un cubito de agua del mismo volumen, su mellizo de agua). Si sustituimos el volumen del hielo sumergido por agua, pesará lo mismo que el volumen total de hielo. Al fundirse el hielo se convierte en agua que ocupa precisamente el volumen sumergido y el nivel del agua no cambia.

Como mencionamos en el apartado anterior, el fundamento físico detrás de la flotación está en el hecho de que la presión en un líquido aumenta a medida que aumenta la profundidad.

Esto puede visualizarse si uno le hace agujeritos a un tanque. El agua sale con mayor velocidad a medida que los agujeros se acercan al fondo, porque la presión es mayor con la profundidad. O, si ponemos el dedo para evitar que el agua salga por los agujeros, tenemos que hacer más fuerza para los agujeros de mayor profundidad.

Cada punto del líquido entonces está comprimido, y esa compresión es mayor a mayor profundidad. Ahora pienso en una superficie imaginaria como la de la figura. El líquido dentro de la superficie está quieto, en equilibrio. En cada punto de la parte inferior de la superficie imaginaria la presión tienden a apuntar hacia arriba y en la parte superior hacia abajo. La magnitud de cada una de esas fuerzas debidas a la presión del agua aumenta con la profundidad y su acción combinada es un empuje hacia arriba.

Como el líquido está en equilibrio ese empuje hacia arriba es igual al peso del líquido dentro de la superficie imaginaria. Si ahora reemplazo lo que está adentro de la superficie imaginaria por un cuerpo de la misma forma, ese cuerpo recibirá un empuje hacia arriba igual al peso de su “mellizo” de agua.

Entendemos ahora qué determina si un cuerpo flota o se hunde en agua: si el objeto es más pesado que su mellizo de agua, se hundirá hasta el fondo. Si es más liviano flotará. En la figura, el cuerpo A se hunde, el B flota.

Esto equivale a decir que la densidad de un cuerpo respecto a la del agua es lo que determina si flota o no: como el cuerpo y su mellizo tienen el mismo volumen, el más pesado es el más denso.

El Titanic, a pesar de tener motores muy pesados y un casco metálico, gran parte de su interior era de aire, y su peso era menor que un Titanic de agua. Por eso flotaba. Después de chocar con el iceberg, a medida que iba entrándole agua por las roturas y aumentaba la desesperación de Kate Blanchet por rescatar a Leonardo di Caprio, el barco se iba haciendo cada vez más pesado hasta hundirse en el mar y la leyenda.

Pregunta ¿Dónde está á la línea de flotación de un barco? Respuesta: en la posición tal que el volumen sumergido, reemplazado por agua, pesa igual que todo el barco.

¡Correcto! Se entibia más lento porque la frazada impide el pasaje de energía desde el ambiente a la lata. ¿Por qué?

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es el calor. La temperatura de las cosas es una medida de la agitación de los átomos y las moléculas que la componen: cuanta mayor es la agitación mayor es la temperatura.

Si la lata está fría, su temperatura es menor que la temperatura ambiente, de modo que las moléculas del aire, al chocar con las de la lata les comunican una mayor agitación. Y a la vez la lata, al estar más fría que el ambiente, absorbe más radiación de la que emite.

Entonces, cuando abrigamos la lata, en realidad disminuimos el pasaje de energía desde el  ambiente a la lata, y el resultado es que la lata se mantiene fría más tiempo.

¡Error! La respuesta correcta es la A. Se entibia más lento porque la frazada impide el pasaje de energía desde el ambiente a la lata. ¿Por qué?

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es el calor. La temperatura de las cosas es una medida de la agitación de los átomos y las moléculas que la componen: cuanta mayor es la agitación mayor es la temperatura.

Si la lata está fría, su temperatura es menor que la temperatura ambiente, de modo que las moléculas del aire, al chocar con las de la lata les comunican una mayor agitación. Y a la vez la lata, al estar más fría que el ambiente, absorbe más radiación de la que emite.

Entonces, cuando abrigamos la lata, en realidad disminuimos el pasaje de energía desde el ambiente a la lata, y el resultado es que la lata se mantiene fría más tiempo.

Por un tiempo se creyó que el calor es una especie de líquido indestructible que pasa de un cuerpo a otro. En esta visión, los cuerpos más calientes tienen más de ese líquido y los fríos menos. Hoy sabemos que la materia -tanto los cuerpos inanimados como las latas de gaseosa o los animados como nosotros mismos- está hecha de entidades muy pequeñas, los átomos, y que esos átomos pueden moverse y vibrar.Si fuéramos capaces de hacer zoom dentro de, por ejemplo, un líquido, veríamos a los átomos moviéndose al azar, chocándose entre sí como una multitud caótica. Y si ahora calentáramos ese líquido (poniéndolo al sol o en la hornalla de la cocina) veríamos que la agitación es mayor.

La temperatura de las cosas entonces es una medida de la agitación de los átomos y las moléculas que la componen: cuanta mayor es la agitación mayor es la temperatura.

Qué pasa entonces si ponemos en contacto dos cuerpos, uno más caliente que el otro.

Las moléculas de un cuerpo empiezan a chocar con las del otro y, en promedio las más rápidas (las del cuerpo más caliente) tienden a frenarse, a perder velocidad, y las más lentas (las del menos caliente) tienden a ganar velocidad. Después de muchos choques la situación se equilibra: el calor pasó del cuerpo caliente al frío. Pero no hay ningún “líquido” que haya pasado de un cuerpo a otro. Simplemente las agitaciones erráticas de cada cuerpo se equilibraron.

Lo mismo pasaría si mezcláramos dos líquidos, por ejemplo, si tiráramos un chorrito de agua fría en el agua caliente del mate. Las moléculas rápidas del agua caliente chocarían con las más lentas del agua fría hasta llegar a un equilibrio en el que todas, en promedio, se mueven a la misma velocidad.

Cuanto más rápido se mueve una molécula, decimos que mayor es su energía. Y en física, cuando hablamos de calor nos referimos al pasaje de energía de un cuerpo a otro.

Vimos que al poner en contacto dos cuerpos el calor fluye del de mayor al de menor temperatura. Pero también es posible calentar algo dándole energía en forma de radiación, donde no hay choques entre átomos sino a través de “choques” de la luz con los átomos. Un ejemplo sería el agua de la piscina, que se calienta un día de sol: en realidad la luz está hecha de unas especies de municiones (los fotones) que los átomos absorben y al absorberlos se mueven más rápido. Cuando la luz del sol pega en la pileta deposita alguna de esas municiones en las moléculas de agua, las moléculas se aceleran y así el agua se calienta.

Hay además otros tipos de radiación invisible, hecha también del mismo tipo de “municiones” que la luz que vemos, la radiación infrarroja, que también es capaz de calentar al ser absorbida. Por ejemplo, cuando ponemos las manos cerca del calentador eléctrico o cerca de las brasas del asado, nuestras manos están absorbiendo radiación infrarroja y así se calientan.

Y del mismo modo que los cuerpos absorben radiación infrarroja y se calientan, también pueden emitir esa radiación y enfriarse: la plancha de hierro caliente se va enfriando gradualmente después de que la sacamos del fuego, porque va perdiendo muchas de las municiones infrarrojas.

Al abrigarnos en un día frío disminuimos nuestra pérdida de energía hacia el exterior y nos sentimos más calientes. Más aún, los seres vivos en realidad tenemos un “calentador” interno, nuestro metabolismo, que genera la energía de agitación que nos mantiene a 36 grados centígrados.

Con la lata de gaseosa la situación es distinta. Si la lata está fría, su temperatura es menor que la temperatura ambiente, de modo que las moléculas del aire, al chocar con las de la lata, les comunican una mayor agitación. Y a la vez la lata, al estar más fría que el ambiente, absorbe más radiación de la que emite. Entonces, cuando abrigamos la lata, en realidad disminuimos el pasaje de energía desde el ambiente a la lata, y el resultado es que la misma se mantiene fría más tiempo.

¡Correcto! El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es: La dependencia del tono con el movimiento de la fuente de sonido.

Un tono corresponde a una secuencia de compresiones que se repite regularmente y, cuanto más cerca están están esas compresiones una de la otra, el sonido es más agudo; cuanto más saparadas están, más grave es el sonido. Así, mientras la sirena se está acercando, suena más aguda y, al alejarse, pasa a sonar más grave. Esa dependencia del tono con el movimiento de la fuente de sonido es una consecuencia del hecho de que el sonido es una onda.

¡Error! La respuesta correcta es la A.

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es: La dependencia del tono con el movimiento de la fuente de sonido.

Un tono corresponde a una secuencia de compresiones que se repite regularmente y, cuanto más cerca están están esas compresiones una de la otra, el sonido es más agudo; cuanto más saparadas están, más grave es el sonido. Así, mientras la sirena se está acercando, suena más aguda y, al alejarse, pasa a sonar más grave. Esa dependencia del tono con el movimiento de la fuente de sonido es una consecuencia del hecho de que el sonido es una onda.

Para visualizar el cambio de tono de la ambulancia representemos a esa secuencia de compresiones como una fila de chicos corriendo. En una plataforma fija – que juega el papel la sirena de la ambulancia – hay chicos que saltan al piso y corren hacia una puerta – que juega el papel del oído – a una velocidad de seis metros por segundo. Una vez que un chico salta, el siguiente se mueve hacia el borde de la plataforma y salta justo un segundo después del salto anterior. En otras palabras, los chicos saltan de la plataforma una vez por segundo. Eso significa que la distancia entre los chicos será de seis metros, y que el tiempo entre el pasaje sucesivo de chicos por la puerta será de un segundo.

Ahora supongamos que la ambulancia se mueve hacia la puerta a una velocidad de dos metros por segundo. Esto quiere decir que, en el tiempo entre salto y salto, la ambulancia se movió dos metros; de modo que la distancia entre los chicos que corren en el piso será ahora de cuatro metros, dos menos que antes.

Como en ambos casos la velocidad a la que corren los chicos es la misma (seis metros por segundo), en el segundo caso el tiempo entre el pasaje sucesivo de los chicos por la puerta es menor, ya que están más cerca: Debido al movimiento de la plataforma hacia la puerta, la frecuencia de pasaje de chicos aumentó. El sonido se volvió más agudo.

Del mismo modo, si la plataforma se moviera de derecha a izquierda, alejándose de la puerta, la frecuencia con la que los chicos pasarían por la puerta sería menor. El sonido sería más grave en este caso.

Una variante de este efecto – llamado el “efecto Doppler” – de muchas aplicaciones prácticas, corresponde a los chicos que, corriendo, llegan a una pared y de inmediato invierten la dirección de la carrera. Si la pared está quieta, la distancia entre chicos es siempre de seis metros, tanto los que van hacia la puerta como los que “rebotan”.

El “rebote” de los chicos en la pared corresponde al eco, la reflexión del sonido en la pared; y el hecho de que la distancia sea la misma para las dos direcciones se debe a que el eco de un sonido tiene el mismo tono que el sonido original. Ahora supongamos que la pared se mueve de derecha a izquierda, digamos, a seis metros por segundo. El primer chico llega a la pared y se refleja. Medio segundo después la pared se movió tres metros hacia la izquierda y el segundo chico se movió tres metros a la derecha y pared y chico “se encuentran”. La distancia entre el primer y el segundo chico reflejado es entonces tres metros. El proceso se repite, y la separación entre chicos reflejados es menor.

La frecuencia del sonido reflejado aumentó debido al movimiento de la pared. En este caso la frecuencia se duplicó, pero el aumento en la frecuencia será distinto si la velocidad de la pared fuera otra. Midiendo el cambio de frecuencia de una onda reflejada en un objeto puede saberse la velocidad del objeto. Una aplicación médica de este principio es el ultrasonido Doppler: una onda de ultrasonido se emite con un micrófono en contacto con la piel. Parte de la onda se refleja en los glóbulos sanguíneos y con el cambio de frecuencia es posible saber la velocidad de la sangre.

El mismo principio, usando ondas de radio, es usado por radares de uso meteorológico: la onda de radio se refleja en gotas de agua o hielo de la atmósfera y el cambio de frecuencia de la onda reflejada da información del movimiento de las masas de lluvia y permite pronosticar (algunas veces con éxito) el estado del tiempo. Del mismo modo funciona el detector que usa la policía para hacer las multas de exceso de velocidad: usa una onda de radio que se refleja en su auto. También utiliza el efecto Doppler el murciélago que emite un sonido de una cierta frecuencia y, evaluando la frecuencia del eco que regresa, puede saber si su presa está quieta o moviéndose.

Una nota histórica divertida es que la primera medición del efecto Doppler, en 1845, es el único experimento de física en el que se recurrió a músicos. El meteorólogo holandés Buys Ballot ubicó a varios trompetistas en una plataforma abierta en un vagón de tren. Al costado de la vía, músicos con oído absoluto anotaban los cambios de tono con el movimiento del tren, verificando la predicción que Doppler había publicado tres años antes.

¡Correcto!

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es: La caída de los cuerpos.

Los cuerpos caen por efecto de la fuerza de gravedad que nos atrae hacia el centro de la tierra. En la caída hay también otra fuerza que, dependiendo de la forma del cuerpo que cae, es a veces más importante que en otras: la resistencia del aire. Si apuntáramos al punto de donde sale la manzana, en ausencia de gravedad el proyectil seguiría en línea recta hasta el blanco. Pero como la caída sucede en presencia de gravedad, el movimiento es la composición de otros dos: el movimiento uniforme (inclinado en este caso) y el vertical. Al dispararse, el proyectil empieza a caer – del mismo modo que la manzana – por efecto de la gravedad; de modo que, si se dispara simultáneamente al momento de caída de la manzana, ambos caerán verticalmente la misma altura.

¡Error! La respuesta correcta es la A.

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es: La caída de los cuerpos.

Los cuerpos caen por efecto de la fuerza de gravedad que nos atrae hacia el centro de la tierra. En la caída hay también otra fuerza que, dependiendo de la forma del cuerpo que cae, es a veces más importante que en otras: la resistencia del aire. Si apuntáramos al punto de donde sale la manzana, en ausencia de gravedad el proyectil seguiría en línea recta hasta el blanco. Pero como la caída sucede en presencia de gravedad, el movimiento es la composición de otros dos: el movimiento uniforme (inclinado en este caso) y el vertical. Al dispararse, el proyectil empieza a caer – del mismo modo que la manzana – por efecto de la gravedad; de modo que, si se dispara simultáneamente al momento de caída de la manzana, ambos caerán verticalmente la misma altura.

Habíamos mecnionado que los cuerpos caen por efecto de la fuerza de gravedad que nos atrae hacia el centro de la tierra, y que en la caída influye también la fuerza ejercida por la resistencia del aire. Para una pluma o una hoja de papel o un paracaidista, la influencia del aire es grande. Para una manzana o una botella de agua, no tanto. Por ejemplo, si dejan caer simultáneamente dos botellas de plástico, una llena de agua y otra vacía, verán que llegan al piso al mismo tiempo.

Lo que hace varios siglos descifró Galileo Galilei es que, si descontáramos la influencia del aire, todos los cuerpos caerían con la misma aceleración. Si tomásemos una manzana
y una bala, del mismo tipo que el proyectil que usamos en nuestro experimento mental, y las dejásemos caer al mismo tiempo, veríamos que llegan al piso también al mismo tiempo.

El movimiento vertical, entonces, es acelerado. Esto quiere decir que la velocidad de una manzana que cae aumenta gradualmente.

Ahora imaginemos que tiramos un proyectil, una pelota de tenis por ejemplo, en dirección horizontal. Si no hubiera gravedad, seguiría en línea recta. En presencia de gravedad, su trayectoria es la composición de dos movimientos: el desplazamiento horizontal que tendría en ausencia de gravedad, y el desplazamiento vertical debido a su caída libre.

A intervalos iguales de tiempo, el movimiento horizontal recorre iguales distancias, pero el vertical, al ser acelerado, recorre mayores distancias a intervalos iguales. El resultado es la proverbial parábola, que vemos en las pelotas de fútbol y en los chorros de agua.

Con el tiro del proyectil a la manzana pasa lo mismo. Como explicábamos anteriormente, si apuntáramos al punto de donde sale la manzana, en ausencia de gravedad el proyectil seguiría en línea recta hasta el blanco. Pero como la caída sucede en presencia de gravedad, el movimiento es la composición de dos movimientos: el movimiento uniforme (inclinado en este caso) y el vertical. Al dispararse el proyectil, éste empieza a caer – del mismo modo que la manzana – por efecto de la gravedad de modo que; si se dispara simultáneamente al momento de caída de la manzana, ambos caerán verticalmente la misma altura.

La respuesta entonces es: Hay que tirarle a la posición exacta de la que cae la manzana.

El siguiente sitio muestra una animación ilustrativa de este problema:

¡Error! La respuesta correcta es la C, el arco iris no está a ninguna distancia porque no es un objeto. ¿Por qué?

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es la refracción, el quiebre del rayo de luz.

El origen del arco iris está en que los rayos de luz se quiebran cuando pasan del aire a las gotas de lluvia, por eso el arco iris no está en ninguna ubicación. Cuando dos personas ven el arco en el cielo en realidad están viendo distintos arcos; hay tantos arco iris como ojos que ven a la tormenta. Estrictamente cada uno de nuestros ojos ve un arco distinto. Y como siempre vemos los rayos que forman el mismo ángulo con los rayos de sol, el arco iris, curiosamente, no tiene un tamaño, su tamaño es una ilusión. La mente proyecta su imagen en el cielo y lo achica o lo agranda dependiendo del fondo o el paisaje contra el que aparece.

¡Error! La respuesta correcta es la C, el arco iris no está a ninguna distancia porque no es un objeto. ¿Por qué?

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es la refracción, el quiebre del rayo de luz.

El origen del arco iris está en que los rayos de luz se quiebran cuando pasan del aire a las gotas de lluvia, por eso el arco iris no está en ninguna ubicación. Cuando dos personas ven el arco en el cielo en realidad están viendo distintos arcos; hay tantos arco iris como ojos que ven a la tormenta. Estrictamente cada uno de nuestros ojos ve un arco distinto. Y como siempre vemos los rayos que forman el mismo ángulo con los rayos de sol, el arco iris, curiosamente, no tiene un tamaño, su tamaño es una ilusión. La mente proyecta su imagen en el cielo y lo achica o lo agranda dependiendo del fondo o el paisaje contra el que aparece.

¡Correcto! El arco iris no está a ninguna distancia porque no es un objeto. ¿Por qué?

El fenómeno físico que está detrás de esta respuesta es la refracción, el quiebre del rayo de luz.

El origen del arco iris está en que los rayos de luz se quiebran cuando pasan del aire a las gotas de lluvia, por eso el arco iris no está en ninguna ubicación. Cuando dos personas ven el arco en el cielo en realidad están viendo distintos arcos; hay tantos arco iris como ojos que ven a la tormenta. Estrictamente cada uno de nuestros ojos ve un arco distinto. Y como siempre vemos los rayos que forman el mismo ángulo con los rayos de sol, el arco iris, curiosamente, no tiene un tamaño, su tamaño es una ilusión. La mente proyecta su imagen en el cielo y lo achica o lo agranda dependiendo del fondo o el paisaje contra el que aparece.

El arco iris es una especie de truco de magia de la naturaleza y, como ocurre a medida con los trucos, comprender su razón física y descifrar su lógica nos enriquece la experiencia de observarlo. La ciencia, entonces, funciona al revés de lo que suele decirse: ni recorta el encanto ni empobrece el contenido poético de los fenómenos naturales sino que, al explicarlos, dilata su encanto y enriquece su poesía.

El origen del arco iris está en que los rayos de luz se quiebran cuando pasan del aire al agua.

En general se quiebran al entrar a cualquier material transparente que, además de agua puede ser el vidrio o plástico.

Los rayos de luz viajan de un punto a otro siguiendo la trayectoria que les lleva el menor tiempo. Por ejemplo, si estamos en la cancha de fútbol y queremos ir hacia la pelota en el menor tiempo posible corremos hacia la pelota en línea recta porque el trayecto más corto entre dos puntos es justamente una línea recta. Lo mismo pasa con los rayos del sol o de una linterna.

Ahora bien, cuando la luz entra al agua la cosa cambia ya que luz no viaja a la misma velocidad en el aire que en agua: viaja más lento en el agua. Y como resultado el trayecto más rápido para un rayo de luz que entra en el agua no es una línea recta sino una línea quebrada.

Por ejemplo, digamos que un guardavidas quiere llegar rescatar a su amigo lo más rápido posible ¿Qué camino debe seguir? Si elige la línea recta nadará un trayecto más largo que si eligiera la línea quebrada. Como todos nos desplazamos más rápido corriendo que nadando, al guardavidas le conviene elegir un camino más largo que la línea recta, de modo de acortar el trayecto en el agua y alargarlo en la playa. El camino más rápido es entonces la línea quebrada.

Del mismo modo, los rayos de luz se quiebran al pasar del aire al agua, o del aire al vidrio. El fenómeno del quiebre del rayo de luz es lo que llamamos refracción.

A este quiebre lo vieron por ejemplo en una pajita en un vaso de agua.

El origen del arco iris está en que la luz blanca del sol está hecha de rayos de todos los colores que al entrar al agua se quiebran, y los rayos azules se quiebran más que los rojos. Los rayos azules son como guardavidas que nadan más lentos que los guardavidas que corresponden a los rayos rojos.

Por eso vemos el arcoíris cuando tenemos el sol de espalda y por eso cuanto más bajo está el sol más alto está el arco iris. Y por eso el arco está dentro de un cono, como un cucurucho de helado, cuya punta forma un ángulo de unos 42 grados.