Traducido por José Luis García Herrero.
El profesor de física Keith Gibbs comparte algunas de sus muchas demostraciones y experimentos para la clase de física.
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En más de 30 años de impartir física, me he encontrado con muchas demostraciones e ideas pedagógicas interesantes, a menudo sugeridas por mis familiares, amigos, compañeros y antiguos alumnos. En 2000, empecé a reunir estas ideas, que formaron la base del sitio Web Schoolphysics y del CD-ROM de la colección. Con el paso del tiempo, añadí más explicaciones para profesores cuya especialidad no es la física.
A continuación se muestran cuatro ideas de la colección. Espero que al menos una de ellas os parezca nueva, desafiante, informativa y divertida, y que las ideas tiendan a hacer la asignatura más popular y a que la gente se dé cuenta de que puede ser interesante y divertida.
Edades: 13-15
Este sencillo experimento demuestra que la presión de vapor de agua saturada depende de la temperatura. Es preferible llevarla a cabo como demostración del profesor, con una pantalla de protección entre el montaje y los alumnos.
El vapor se condensará en el matraz, reduciendo la presión y permitiendo que el agua empiece a hervir de nuevo. Cuando el agua deje de hervir, echa más agua fría sobre el matraz. ¿Hasta que temperatura se puede bajar y seguir observando el agua en ebullición? Deberías poder conseguir que el agua hierva a 40 ºC. ¡Yo de conseguido en una ocasión que el agua hirviera a la temperatura corporal (37 ºC)!
Utiliza gafas de protección. Aunque es poco probable, es posible que el matraz se haga añicos, así que conviene usar una pantalla de protección entre los experimentos y líos alumnos. Si es posible, sitúate tú también tras la pantalla.
Consulta también la nota general sobre seguridad.
La explicación consiste en que la presión de vapor saturado del agua depende de la temperatura: a menor temperatura, menos cantidad de vapor de agua se puede contener (ver Tabla 1). Cuando el agua se condensa, disminuye la presión en el matraz, lo que permite, lógicamente, que el agua hierva a menos de 100ºC.
Temperatura |
Presión de vapor saturado |
---|---|
37 °C | 0.06 x 105 Pa |
60 °C | 0.19 x 105 Pa |
75 °C | 0.38 x 105 Pa |
85 °C | 0.57 x 105 Pa |
100 °C | 105 Pa |
Un método más sencillo es llenar parcialmente (alrededor del 20%) una jeringuilla con agua caliente a unos 50-60ºC. Al tirar del émbolo de la jeringuilla y reducir la presión, conseguirás que el agua hierva muy por debajo de los 100ºC.
Edades: 14-18
Se trata de una sencilla demostración de la fuerza centrípeta.
atracciones de feria deberían
estar agradecidos a la fuerza
centrípeta
Imagen cortesía de
inabeanpod; fuente Flickr
La fuerza que ejerce el gancho sobre la moneda genera la fuerza centrípeta, que siempre actúa hacia el centro de rotación.
¿Cuántas monedas puedes colocar sobre la percha? Mi récord es cinco monedas de un penique. Con una sola moneda de un penique y mucho cuidado, una vez conseguí incluso parar el movimiento de la percha sin que se cayera la moneda.
Edades: 16-18
Se trata de una simulación a pequeña escala del tipo de separador electromagnético que se usa a nivel industrial para separar metales no ferrosos de otras clases de deshechos no metálicos, y es adecuada como demostración del profesor.
electroimán gigante, como
los usados en la separación
de metales a nivel industria.l
Imagen cortesía de
ZargonDesign / iStockphoto
El electroimán de corriente alterna induce corrientes circulares en las limaduras de aluminio. Estas corrientes convierten las limaduras en pequeños electroimanes que son repelidos por el electroimán grande y por eso salen despedidas de la cartulina. Con los trocitos de papel no ocurre porque no se inducen corrientes, y por eso siguen en depositados en la cartulina.
En la versión de cinta transportadora de este experimento, la mezcla de partículas metálicas y no metálicas pasa a lo largo de una cinta sobre la cual se sitúa un electroimán de corriente alterna, que induce corrientes circulares en los deshechos metálicos, siendo repelidos por el campo magnético y proyectados fuera de la cinta, quedando en ella los deshechos no metálicos. Los centros educativos pueden construir una versión de demostración usando mezclas de aluminio y papel.
Edades: 11-18, dependiendo del enfoque de la teoría.
Es una demostración muy útil de una de las ideas de la relatividad, y basta usar un bloque de madera flotando en una jarra de agua suspendida de un muelle.
ordenador del cielo nocturno,
mostrando el efecto de un
agujero negro con una masa
de 10 soles, y visto a una
distancia de 600 km. La
teoría de la relatividad
general de Einstein permite
calcular algunos detalles de
la estructura del agujero
negro. Se cree que los
agujeros negros son
distorsiones del espacio-
tiempo, con volumen nulo y
densidad infinita.
Imagen cortesía de Ute Kraus;
fuente: Wikimedia Commons
La profundidad a la que flota el bloque de madera depende tanto de su peso (no de su masa) como del empuje que sufre, el cual depende del peso del agua desplazada por el bloque. Por tanto, cuando la aceleración de la jarra y del bloque cambia, el peso del bloque y el empuje que éste sufre cambian de manera proporcional entre sí. El resultado es que la profundidad a la que flota el bloque de madera no cambia durante las oscilaciones.
Los objetos que sufren una aceleración se comportan del mismo modo que bajo el efecto de la gravedad. Cuando la jarra y su contenido oscilan, sufren una aceleración debida al campo gravitatorio terrestre y el movimiento armónico simple de la oscilación.
Cuando la jarra se mueve hacia arriba, su aceleración total es mayor que la de la gravedad terrestre, y al caer, su aceleración total es menor que la de la gravedad. En la parte inferior del movimiento, es como si la jarra estuviera en la Luna, donde el campo gravitatorio es menor que en la Tierra.
Se trata de unas demostración muy útil de la equivalencia entre campos gravitatorios e inerciales.
Los editores de Science in School quieren agradecer a Catherine Cutajar y Gerd Vogt su ayuda en la selección de los experimentos incluidos en este artículo.