Introducción a las Ciencias Físicas Libro de Profesorscie.edusalta.gov.ar/olimpiadas/archivos/cartillafisica.pdf · Editorial Kapelusz. Buenos Aires. 1957. Se fijan, por ejemplo,

Introducción a lasCiencias FísicasLibro de Profesor

Guía de experiencias y proyectos

Prof. Raúl Horacio Bazo




Edilab Editora S.A.

Humberto Primo 458 DBuenos Aires Argentina




Departamento Académico Edilab Editora SA

CoordinadorProf. Raúl Horacio Bazo

Concepto GráficoLaura MateuGabriel Mateu

IlustraciónLaura Mateu

Ninguna parte de esta publicación, incluído el diseño de la cubierta, puede reproducirse,almacenarse o transmitirse en ninguna forma, ni por ningún medio, sea éste eléctrico, quí-mico, mecánico, óptico, de grabación o de fotocopia, sin la previa autorización escrita porparte de la Editorial.

Edilab Editora SA.

Indice

Introducción pág. 7

Introducción a las Ciencias Físicas | Parte I pág. 9

Guía de experiencias, con observaciones y conclusiones pág. 11Experiencias extras, con observaciones y conclusiones pág. 77

Introducción a las Ciencias Físicas | Parte II pág. 95

Guía de experiencias, con observaciones y conclusiones pág. 97Experiencias extras, con observaciones y conclusiones pág. 165

Experimentos proyectables pág. 185

Introducción pág. 187Armado del proyector con objetivo normal pág. 188Armado del proyector con microobjetivo pág. 189Sección armados básicos pág. 191

Experimentos proyectables:Algunas propiedades de los líquidos pág. 193Cinemática pág. 197Espectros magnéticos pág. 198Cristales pág. 200El fenómeno de interferencia pág. 202Vida vegetal y animalpág. pág. 206

Proyectos de investigación pág. 209

Densidad de gases pág. 210El interior de una mancha de tinta pág. 212Cromatografía pág. 214Síntesis del cloruro de cinc pág. 216Transmisión por correas pág. 218Horno solar pág. 220Electroimán pág. 222Permeabilidad del suelo pág. 224La temperatura y los organismos pág. 226El ciclo de agua pág. 228

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Introducción

Las Ciencias Físicas se originan en la observación de los hechos que ocurren en laNaturaleza. Sin embargo, la observación no puede, por sí sola, proporcionar la informaciónnecesaria para interpretar la complejidad e interrelación de los fenómenos.Para penetrar en ellos los científicos - desde la época galileana - han adquirido confianzaen los instrumentos de experimentación, y destreza en el manejo de los mismos.Puesto que la experimentación ocupa un lugar tan relevante en la actividad de los inestigadores, resulta indiscutible que la enseñanza de las ciencias debe privilegiar losaspectos experimentales, aunque sus objetivos no sean idénticos a los de un científico ensu labor de descubrimiento.Nada es más oportuno que recurrir a Enrique Loedel, quien en su célebre y siempre vigente “Enseñanza de la Física” nos dice:

“En la enseñanza no basta con instruir, lo fundamental es educar. Y educar, en estecaso, es hacer que la personalidad del alumno no se sienta absorbida por al del maestro; que el motivo de la aceptación de las afirmaciones no sea la autoridad de ésteno la de los textos escritos; que en cada caso adquiera conciencia de que por sí mismohubiera podido llegar a tales o cuales resultados; que se sienta actor y autor frente a loshechos, percibiendo con claridad cuál ha sido el camino seguido por sus predecesores;que conserve la independencia de su mente, y hasta una honrada rebeldía intelectual,que hagan que sólo se someta a los hechos y a su propio juicio. Que aprenda a utilizarsus manos y su mente; que sepa del fracaso aleccionador; y que sienta en sí mismo laalegría que proporciona la aprehensión del fruto tras un proplongado esfuerzo.”

Algunas cuestiones en torno a la metodología propuesta

La realidad del aula sumada a las dificultades propias de los temas científicos hacen pocoprobable que se pueda proponer a los alumnos una cabal exploración alrededor de undeterminado tópico. Hemos reservado esta posibilidad para que sea desarrollada sobre labase de “Proyectos de investigación” en el Taller de Ciencias o en el Club de Ciencias.En el aula o en el laboratorio son practicables experimentos que permitan detectar regularidades que conduzcan, a través de pautas claras, a la formulación de alguna ley opropiedad universal, tal como lo proponemos en el tema sobre conservación de la masa oen las experiencias sobre reflexión de la luz.También se puede orientar la actividad hacia la verificación de una ley, de una regla o deun comportamiento, tal como aparece en las experiencias sobre resultante y equilibrantede dos fuerzas concurrentes o sobre tropismos y taxismos.Muchas veces, en posesión de una ley, es factible predecir el valor que adoptará una variable en determinada situación, para someter a la prueba experimental el valor calculado. Las experiencias sobre palancas se prestan muy bien a este abordaje.En numerosas experiencias se estudian aplicaciones de los fenómenos naturales (instrumentos ópticos, procesos químicos, etc.); en otras se procura ejercitar habilidades,tal como en el tema sobre mediciones o en el estudio de una población.También se han incluido experiencias que permiten efectuar el estudio o la simulación deprocesos naturales en los temas sobre ecosistema y el organismo humano.

Características de las guías y otros materiales abarcados por esta obra

Este libro ha sido escrito con la finalidad de que sea aplicado, en el Ciclo Básico de laenseñanza secundaria y en el último ciclo de la enseñanza primaria, para facilitar el abordaje experimental de la introducción a lasdisciplinas científicas que aparecen en losdiseños curriculares respectivos.Este objetivo, sumado a la necesaria síntesis final, determinó la selección efectuada conrespecto a las experiencias que aparecen en el libro del alumno. Las llameremos de aquíen adelante, experiencias seleccionadas.Las mismas experiencias se incluyen en este libro, aprovechando los márgenes interiorespara anotar observaciones, sugerencias y conclusiones.Se han desarrollado, además, experiencias extras que pueden ser usadas como extensión,profundización o, simplemente, como reemplazo de las seleccionadas. Las experienciasextras forman parte de este libro; para que se las pueda proponer a los alumnos se

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Loedel, Enrique. Enseñanza de laFísica. Editorial Kapelusz. BuenosAires. 1957.

Se fijan, por ejemplo, los brazosde la potencia y de la resistencia,y el valor de la resistencia. Conellos se calcula el valor necesariode la potencia.Se reproduce el experimento conlos cuatro valores y se observa sise logra el equilibrio. En el casoafirmativo, la predicción resultacorrecta.

acompaña, aparte, un conjunto de “masters” que pueden ser reproducidos cuando sedesee.Otra sección es la Proyección de experimentos, con su conjunto de experimentos proyectables. Estos se presentan desarrollados para que los lleve a cabo el docente posibilitando la demostración y la explicación, a toda la clase o a grupos numerosos, devaliosas microexperiencias o de experimentos realizados en pequeñas dimensiones.Como dijimos antes, existe una sección de proyectos de investigación propuestos de talmanera que ofrecen la posibilidad de múltiples abordajes en el Taller de Ciencias o en elClub de Ciencias.Finalmente, como complemento de las experiencias seleccionadas, se han elaboradofichas para el alumno. Estas fichas, al igual que las experiencias, están agrupadas enTemas y se adjuntan para ser entregadas al grupo de alumno que constituyen en equipode trabajo.Se espera que la ficha ayude a elaborar el informe del grupo y forme parte de aquél.Para reponer las fichas, a medida que se vayan agotando, se incluye un conjunto de “masters” que pueden ser reproducidos cuando sea necesario.Para elaborar todo este material hemos contado con la colaboración y la opinión demuchos colegas, a quienes agradecemos sinceramente, y hemos consultado bibliografíamuy variada entre la que se cuenta el Curso de Introducción a las Ciencias Físicas (I.P.S.)(Ed. Reverté); Química, una ciencia experimental (Ed. Reverté); Biología, el hombre y suambiente (B.S.C.S.) (Ed. Norma); Microscope reserch experiment manual (Ed. Nisco) y elManual de la Unesco para la enseñanza de las Ciencias (Ed. Sudamericana).

Algunas normas de seguridad en el laboratorio

Puesto que al realizar experimentos se manipulan objetos de vidrio, compuestos químicosy mecheros, no está demás tener presentes (docentes y alumnos) algunos consejos queeviten pequeños contratiempos.• Mantener los materiales ordenados en sus respectivas cajas.• Descartar todo material de vidrio roto o rajado.• Sujetar firmemente en su soporte el material de vidrio.• Al colocar tubos de vidrio o termómetros dentro de tapones perforados, manipularlos

con una tela y untarlos con glicerina como lubricante. No apoyar el extremo del tubo en la palma de la mano.

• Al calentar sustancias dentro de tubos de ensayo, hacerlo con suavidad. No dirigir laboca del tubo hacia sectores donde haya personas trabajando.

• Si se salpica con líquidos, lavarse inmediatamente con abundante agua.• Si se derraman líquidos sobre la mesa, limpiarlos tan pronto como sea posible. Si son

ácidos, espolvorear bicarbonato y agregar agua. Si son álcalis (bases) lavar con agua y luego vinagre diluido.

• Mantener los líquidos inflamables y sus vapores lejos de la llama.• No cambiar las tapas de los recipientes. Si se procede al rellenado de los mismos,

respetar la leyenda de la etiqueta.• Al transferir líquidos usar el embudo. Si se usa la pipeta, no aspirar con la boca. El

ácido se agrega al agua, nunca a la inversa.• Apagar el mechero antes de retirarse.• Disponer de extinguidor y llave de corte de corriente al alcance del profesor o del

ayudante.

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Se sugiere entregar una hoja defichas (un Tema) a cada equipo dealumnos. Ellos deberán recortar laficha correspondiente a cada ex-periencia y utilizarla como base desu informe.

Sugerimos que trate el tema de laseguridad con sus alumnos y com-parta con ellos estos y otros con-sejos.

Introducción a lasCiencias FísicasParte IGuía de experiencias, con observaciones y conclusiones

Tema 1 | Para empezar, efectuemos mediciones

Experiencia 1.1: Medición directa de longitudesExperiencia 1.2: Medición de volúmenesExperiencia 1.3: Medición de masasExperiencia 1.4: Mejorando la precisión de la balanzaExperiencia 1.5: Equivalencia entre municiones y gramos

Tema 2 | La balanza da su veredicto / El comportamiento de la masa

Experiencia 2.1: Determinación de la masa de un líquidoExperiencia 2.2: Masa de una sustancia disueltaExperiencia 2.3: Masa de una solución mixtaExperiencia 2.4: Masa de un gas

Tema 3 | Información para un identi - kit / Propiedades físicas de la materia

Experiencia 3.1: Densidad de sólidosExperiencia 3.2: Punto de solidificaciónExperiencia 3.3: Dilatación de líquidosExperiencia 3.4: Conductividad eléctrica y susceptibilidad magnética

Tema 4 | Con más información la identificación es más precisa / Propiedades químicas de la materia

Experiencia 4.1: SolubilidadExperiencia 4.2: DisolventesExperiencia 4.3: Solubilidad de gasesExperiencia 4.4: Acidos y bases

Tema 5 | Separaciones que no son divorcios / Separación de sustancias

Experiencia 5.1: Separación de sustancias sólidasExperiencia 5.2: Destilación fraccionadaExperiencia 5.3: Descomposición del agua

Tema 6 | La Química en acción / Procesos químicos

Experiencia 6.1: Obtención de oxígenoExperiencia 6.2: Obtención de hidrógenoExperiencia 6.3: Obtención de dióxido de carbonoExperiencia 6.4: Síntesis del cloruro de cinc

Tema 7 | Una transformación espontánea / Radiactividad

Experiencia 7.1: Acción de una muestra radiactiva sobre una placa fotográficaExperiencia 7.2: Más información sobre radiactividadExperiencia 7.3: Comportamiento de una muestra radiactiva en la cámara de niebla

Tema 8 | Cuando el microscopio no alcanza un modelo nos ayuda / Un modelo parala estructura de la materia

Experiencia 8.1: Primera aproximación al modelo de la estructura de la materia:átomos y sustancias compuestas

Experiencia 8.2: Segunda aproximación al modelo de la estructura de la materia:el comportamiento de la masa en las sustancias compuestas

Experiencia 8.3: Una aplicación del modelo de estructura de la materia: las moléculas

Tema 9 | Los seres vivos y su entorno

Experiencia 9.1: Estudio de una muestra de sueloExperiencia 9.2: Tropismos y adaptaciones de la raízExperiencia 9.3: TaxismosExperiencia 9.4: Estudio anatómico de un pezExperiencia 9.5: El fenómeno de ósmosisExperiencia 9.6: La clorofilaExperiencia 9.7: El almidón en los vegetalesExperiencia 9.8: Estudio de una población

Tema 10 | Nuestro marvilloso organismo

Experiencia 10.1: Palancas en el cuerpoExperiencia 10.2: Acción de la saliva sobre el almidón cocidoExperiencia 10.3: El estetoscopioExperiencia 10.4: Mecánica respiratoria


Objetivos• Comprender el significado del proceso de medición.• Adquirir destreza en el manejo de instrumentos adecuados para la medición de

diversas magnitudes.

Indicaciones generales de armadoEn este tema se utilizarán los siguientes conjuntos básicos:

a. Balanza de brazos iguales

El detalle 1 muestra como se colocan las nueces sobre el soporte vertical formado por eltrípode y el vástago largo. En elvástago de la nuez inferior se inserta la escala. El vástagopequeño ubicado en la nuez superior sostiene a otra nuez a la que se le ha cambiado elpitón de empuñadura macizo por otro que permite colgar uno de los ganchos para balanza.

Detalle 1

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2015 10 5 0 5 10 15 20

vástago ø 10 largo

regla graduada

aguja indicadora

trípode

platillo

escala(ver detalle 1)

detalle 1

detalle 2

vástago pequeño

pitón para colgar

gancho para balanza

vástago ø 6

aquí se inserta la escala

Los vástagos que atraviesan a lasnueces superior e inferior debenquedar de distinto lado del vásta-go vertical.

El detalle 2 muestra como se cuelga la regla graduada para formar la cruz de la balanza.Con el mismo sistema se cuelgan los platillos en los extremos de la cruz.

Detalle 2

Previo a ello se atornilla la aguja indicadora a fiel en el orificio roscado que se existe en elborde de la regla.La cruz debe oscilar libremente y la aguja debe pasar lo más cerca posible de la escala,sin rozar con ella.En la posición vertical la aguja debe señalar el cero de la escala. Esto se logra regulandoadecuadamente la inclinación de la nuez de la que cuelga la cruz.La balanza está en condiciones de ser usa cuando, al oscilar descargada, el fiel se apartadel cero la misma distancia hacia ambos lados.Si es necesario puede colocarse un indicador de cursor en cada brazo y posicionarloshasta lograr el equilibrio (ver figura).

Este instrumento debe manejarse con delicadeza verificando en todo momento que noexistan roces en los puntos de suspensión.

IntroducciónEn nuestra vida cotidiana hacemos uso de expresiones tales como “30 cm de cinta”, “100gramos de jamón”, “medio litro de alcohol”, “5 m2 de baldosas”.

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aguja indicadora o fiel

gancho para balanza

eje corto

regla graduada

indicador de cursor indicador de cursor

En la regla se colocan tres ejescortos; dos en los extremos y unoen el agujero superior de los tresubicados en el centro de la misma.

Los platillos deben ser armadoscolocando al platillo propiamentedicho el soporte para colgarlo. Los alambres verticales se hacenpasar por las ranuras laterales delplatillo y se tira con firmeza haciaarriba. Cuando el ensanchamien-to de sus extremos se aloja en lacavidad correspondiente del pla-tillo, los alambres quedan traba-dos y el conjunto está listo paraser usado.

Si se prevé un uso reiterado de labalanza será conveniente dejarlaarmada, con lo que se ahorrarámucho tiempo en las sucesivasexperiencias.

Es conveniente indicar a los alum-nos la posición correcta para ob-servar la aguja, evitando erro-resde paralelaje.

Es conveniente indicar a los alum-nos la posición correcta para ob-servar la aguja, evitando erro-resde paralelaje.

Al cargar y descargar los platillosdeben sostenerse para evitaroscilaciones bruscas y golpes.

Todas estas expresiones llevan implícito el proceso de medición al que estamos tan habituados que, tal vez, no reparamos en sus detalles y fundamentos.Con las experiencias de este tema nos proponemos aprender un poco más sobre la medición de magnitudes tales como longitud, la superficie, el volumen y la masa de losobjetos.En el caso de la masa nos ocuparemos especialmente del instrumento adecuado paradeterminarla: la balanza de platillos de brazos iguales.

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Este tema está dedicado a rea-li-zar experimentos sobre medi-ciónde diversas magnitudes con el do-ble propósito de destacar aspec-tos significativos del proceso demedición y de familiarizar al alum-no con métodos e instrumentosadecuados para efectuar me-di-ciones durante el curso.Sin pretender el abordaje de la te-oría de errores, se introduce la no-ción de valor más probable y sepresenta al histograma como unmedio útil para representar gráfi-camente un conjunto de datos. Es-te recurso será muy usado en elpróximo tema por lo que se reco-mienda no desatenderlo.En la experiencia sobre mediciónde volúmenes se procura entrenaren el uso de la probeta gra-duaday dar un ejemplo acerca de losproblemas que pueden aparecersi se intenta usar al volumen comoindicador de la cantidad de mate-ria.La presentación de la masa comoalternativa para ese fin conduce almanejo y calibración de la ba-lan-za de platillos de brazos iguales.Un tratamiento detallado de esasección resultará muy provechosodebido al uso que se le dará a labalanza en los temas siguientes.

Se proponen experiencias extrassobre:- Medición indirecta de longitudes.- Medición de áreas.

Experiencia 1.1 | Medición directa de longitudes

Materiales necesarios1 regla milimetrada

ProcedimientoNos proponemos determinar la longitud de algún objeto del aula, por ejemplo, el ancho deel pizarrón o el largo de la mesa.Para poder efectuar comparaciones es necesario que todos midan el mismo objeto con lamisma regla.Para ello habrá que ponerse de acuerdo en qué medir. Esto significa no sólo decidir sobreque objeto trabajaremos sino también sobre que línea efectuaremos las mediciones.Por ejemplo se puede elegir un borde de la mesa, o trazar en el pizarrón una recta paralelaa sus bordes horizontales.Cuando todo esté decidido cada alumno realizará la medición de la longitud elegida y anotará su lectura en una tabla que tiene el profesor, sin comunicar a los demás ese resultado.Terminadas las mediciones se las podrá resumir en una tabla como la siguiente:

El promedio de todas las mediciones nos da el valor más probable de la longitud que estamos buscando.

l1 . c1 + l2 . c2 + … + ln . cnLongitud más probable = l = ________________________________

c1 + c2 + … + cn

También se puede dibujar un diagrama de barras o histograma a partir de la tabla.

Cuestionario1. Si se midió el mismo objeto con la misma regla, ¿a qué atribuye las diferencias en las

lecturas?2. Ubique la longitud más probable ( I ) en el histograma. ¿Cómo se distribuyen los

valores con respecto a l?

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Lectura efectuada (cm)

Cantidad de alumnos que la efectuaron c1 c2

l1 l2

cn

ln…

…

cantidad dealumnos

lectura (cm)

Con esta experiencia se trata deintroducir técnicas que tienden amejorar los resultados de unamedición.

Es importante que los alumnoscomprendan la necesidad deestas precauciones.

Dentro de lo posible conviene evi-tar la ayuda del profesor paraefectuar la lectura. Si el alumnotiene problemas para apreciar elresultado puede ser orientado,pero es importante que él decidael valor de su lectura.

Esta forma de resumir la tablasimplifica los cálculos.

Si es necesario explique breve-mente el significado de la fórmula.

Probablemente tenga que ayudara los alumnos con la elección dela escala en cada eje.

Respuestas1. A pequeños errores en la posi-ción de la regla, a diferente a-pro-xiimación de la lectura de la esca-la, etc.2. Respuesta a cargo de losalumnos. Se espera una distribu-ción relativamente simétrica al-rededor de l.

Experiencia 1.2 | Medición de volúmenes

Materiales necesarios1 probeta graduada 1 vaso precipitado u otro recipiente

hilo de nylon masilla o plastilinaarena seca

ProcedimientoCuando se trata de determinar el volumen de un líquido de manera directa se utiliza unaprobeta graduada en unidades de volumen, como centímetros cúbicos o milímetros.Además el hecho de que un sólido desplace un volumen de líquido igual al suyo al sumergirse totalmente permite una medición indirecta del volumen del sólido.Para poner en práctica este método determinaremos el vólumen de un trozo de masilla ode plastilina procediendo como sigue.Se echa agua en la probeta graduada, aproximadamente hasta la mitad de su escala y selee el volumen (vA).

Se suspende de un hilo el trozo de masilla y se lo sumerge completamente en el agua dela probeta. Se lee el volumen de la masilla más el agua (vT).

La diferencia VT – VA da el volumen del trozo de masilla (VM).Se repite el procedimiento cinco veces, con un volumen de agua distinto en cada caso, yse obtiene el valor más probable de VM.

Valor más probable vM =

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Con esta experiencia se trata deejercitar técnicas para medir el vo-lumen de líquidos y de sólidos.Además se intenta mostrar que elvolumen presenta algunas limita-ciones como indicador de la canti-dad de materia.

Esto es válido porque el líquido seadapta a la forma de la probeta.

Naturalmente, si un sólido es re-gular su volumen puede calcular-se aplicando fórmulas conocidas.

Si los alumnos no usaron antes laprobeta graduada será útil instruir-los para su lectura.Convendremos en mirar horizon-talmente tomando como referen-cia la parte inferior del arco delmenisco.

( VA )

( VT )

VA (ml) VT (ml) VM = VT - VA (ml)

1

2

3

4

5

Como los trozos de masilla son di-ferentes en cada grupo, no corres-ponde efectuar comparaciones.

Una cuestión para tener en cuentaCuando un sólido está fraccionado en trozos muy pequeños, como la arena, puede echarse en la probeta para medir su volumen. ¿Será correcto este procedimiento? Para averiguarlo procederemos como sigue.En la probeta (bien seca) se echa arena seca hasta la mitad de la escala aproximadamente y se lee el volumen (v1).Se vuelca el contenido de la probeta en un recipiente seco y se echa agua en la probetahasta aproximadamente la tercera parte de la escala. Se lee el volumen (v2).Finalmente se agrega al agua de la probeta la arena del recipiente y se lee el volumen (v3).Se efectua la diferencia v3 – v2 que da el volumen real de la arena.Seguramente ha obtenido un volumen menor que (v1), que correspondía a la arena seca.Las causas de esta disminución del volumen serán analizadas en el cuestionario.Por ahora obtenemos como conclusión que, en ciertos casos, debe indicarse el procedimiento seguido para medir el volumen al comunicar el resulado a otra persona.

Cuestionario1. ¿Por qué es tan importante que la arena y los recipientes estén secos, para la segunda

parte de la experiencia?2. ¿A que atribuye la diferencia entre el volumen de la arena seca y el de la arena

húmeda?3. Calcule el porcentaje de aire retenido por la muestra de arena y compare este resultado

con el de sus compañeros.

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Si la probeta no está seca parte dela arena quedará retenida en susparedes y perturbará el experi-mento.

Antes de agregar la arena convie-ne secar las paredes interiores dela probeta con un cilindro de papelpara evitar que la arena se adhiera.Cuidado: evite que los alumnosvuelquen la arena en el desagüe.Tenga preparado un recipientedonde arrojarla. Así podrá, ade-más, recuperarla.

Respuestas1. Porque de ese modo se evitaque parte de la arena quede adhe-rida a las paredes.2. La arena seca retiene aire entresus granos. Ese espacio es ocu-pado por el agua en la segundamedición.3. La relación vol. aire / vol. arenaseca ronda el 40%, aunque de-pende del tamaño de los granosde arena.

Experiencia 1.3 | Medición de masas

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 portapesas con pesas

municiones dispositivo para giros (sin pitón)

ProcedimientoHemos visto que el volumen tiene algunas limitaciones como indicador de la cantidad demateria.La masa no presenta tales limitaciones y es utilizada universalmente con esa finalidad.Trataremos de determinar la masa de algunos objetos por comparación con masas“patrón”, mediante la balanza de brazos iguales.Nuestras masas patrón serán, al comienzo, los discos ranurados que están en el portapesas. Ellos tienen indicada su masa en gramos.Una vez armada la balanza, con todas las precauciones indicadas en 3.1, se coloca en unplatillo el objeto cuya masa se quiere determinar y se depositan pesas en el otro platillobuscando el equilibrio.

No espere que la balanza se detenga. El equilibrio existe cuando de logra que la agujaoscile apartándose del cero la misma distancia hacia ambos lados.Determine ahora la masa m1 del dispositivo para giros (sin pitón) y compare el resultadocon el de sus compañeros.Probablemente no logró equilibrar totalmente la balanza. Ello se debe a que su menorpatrón es 1 gramo lo que provoca diferencias demasiado grandes al agregar o quitar unapesa.Pruebe ahora utilizando municiones además de pesas.Determine nuevamente la masa m2 del dispositivo para giros y compare el resultado con elde sus compañeros.¿Ha mejorado la precisión de la balanza?Para ejercitar el manejo de la balanza determine la masa de varios objetos que le suministrará el profesor. Compare los resultados para cada uno.

Cuestionario1. ¿Cómo se puede fundamentar la afirmación “al usar municiones aumenta la precisión de

la balanza”?

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Si se entrega objetos similares atodos los grupos se podrán efec-tuar comparaciones.

Respuesta1. Al usar municiones se obtienenvalores más acotados, con menortolerancia o incerteza.

Debe evitarse la lectura con la ba-lanza detenida pues el rozamientoen el punto de suspensión puedegenerar una falsa posición deequilibrio.

Se trata de mostrar que con pesasde 1 gramo se obtienen valorespoco precisos.

Con esta experiencia se trata deadquirir destreza en el manejo dela balanza de brazos iguales.

El uso frecuente de la balanza enlos próximos experimentos justifi-ca que se le dedique algo de tiem-po a habituarse en el manejo de lamisma.

Insista en la necesidad de obser-var cuidadosamente todas las ins-trucciones para el armado de labalanza.

2015 10 5 0 5 10 15 20

objeto pesas

Experiencia 1.4 | Mejorando la precisión de la balanza


municiones alambre - alicate

ProcedimientoEn la experiencia anterior vimos que al disminuir el valor mínimo de nuestras masas patrónla balanza aumenta su precisión.Al utilizar municiones logramos expresar la masa de algunos objetos con menor incertezaque cuando sólo usamos pesas de 1 gramo.Trataremos de mejorar aún más las mediciones para poder expresarlas en fracción demunición.Para ello se equilibra muy bien la balanza descargada. Luego se corta un trozo de alambre, (por ejemplo 12 cm de alambre de cobre) y se lo coloca en un platillo; en el otrose coloca una munición.Se recorta al alambre hasta que equilibre a la munición y se descarga la balanza.El alambre se dobla en forma de U para formar un “jinetillo” que se “montará” sobre la cruzde la balanza.Este jinetillo es capaz de equilibrar a una munición cuando está montado justo sobre elpunto de suspensión de un platillo. Como cada brazo de la cruz está dividido en diez partes iguales, cada una de ellas representa 0,1 munición.Entonces, colocando convenientemente el jinetillo podemos determinar masas con unaaproximación de una décima de munición.

Determine ahora la masa del dispositivo para giros utilizando el jinetillo. Exprese su valoren gramos más municiones, teniendo en cuenta la décima de munición.m =Guarde el jinetillo junto con las municiones.

Cuestionario1. Compare el resultado de su medición con el obtenido por sus compañeros. ¿Cuál es elvalor más probable del dispositivo para giros?2. Para construir el jinetillo tomamos una munición al azar. ¿Qué estamos suponiendoentonces sobre la masa de las municiones?

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si el jinetillo se coloca aquírepresenta 0,7 de munición

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 munición

Respuestas1. La respuesta surgirá luego delos cálculos correspondientes. Laconfección de un histograma per-mitirá ver la distribución de los re-sultados de la medición y ayudaráa comprender el significado delvalor más probable.2. Estamos suponiendo que todaslas municiones tienen igual masa.

Con esta experiencia se trata deconstruir y aplicar un dispositivosencillo que mejore la precisión dela balanza.

La construcción del jinetillo llevaalgo de tiempo pero esclarece elsignificado de su uso.Si se desea ahorrar tiempo tengalos jinetillos preparados de ante-mano y ejercite su utilización.

La justificación de esta situaciónrequiere del conocimiento de la leyde equilibrio de la palanca que, po-siblemente, los alumnos no pose-an. En ese caso será preferible noencarar la justificación y adoptar laregla práctica directamente.

Si desea que los alumnos com-prueben la regla utilizada hagacortar una tira de papel que equili-bre a una munición y subdivídalaen 10 partes iguales. Determinemediante el jinetillo la masa de 3,4, 5, … trocitos de papel.

Experiencia 1.5 | Equivalencia entre municiones y gramos


municiones jinetillo

ProcedimientoEn las experiencias anteriores expresamos la masa de algunos objetos en gramos másmuniciones. Trataremos de encontrar un procedimiento que nos permita expresar a lamasa sólo en gramos y fracción de gramo, mediante una tabla de conversión de municiones a gramos.Para construir esta tabla habrá que determinar la cantidad de municiones que equilibran amasas conocidas. Nuestras masas patrón serán las pesas de 1 gramo, las que iremosagregando de a una en uno de los platillos. En cada caso equilibraremos mediante lasmuniciones y el jinetillo.Con los datos obtenidos completaremos la siguiente tabla:

En el último renglón de la tabla aparecen los valores muy aproximadamente iguales. Esaconstante representa la masa en gramos correspondiente a una munición y permite convertir masas expresadas en municiones en masas expresadas en gramos.También se puede efectuar la conversión gráficamente al transferir los datos al siguientesistema de coordenadas.

Cuestionario1. ¿De qué manera se utiliza la contante hallada en la tabla para convertir municiones en

gramos?2. ¿Cómo se efectúa la conversión mediante el gráfico?3. En experiencias anteriores se determinaron masas en gramos más municiones.

Exprese dichas masas sólo en gramos y fracción de gramos.

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Con esta experiencia se trata deencontrar procedimientos quepermitan convertir masas expre-sadas en municiones en masasexpresadas en gramos.

Los alumnos deben comprenderque sólo al expresar la masa engramos podrán efectuar compara-ciones sin ningún tipo de restric-ción.

No es necesario buscar la equiva-lencia para masas mayores yaque, en realidad, las municionesse usan para aproximar fraccionesde gramo.

Se trata de encontrar una constan-te que exprese en gramos la ma-sa de una munición.

Los alumnos pueden tener algúnproblema para leer las coordena-das cuando grafican los datos.Cuando varios puntos han sido re-presentados debe trazarse la rec-ta que mejor se ajuste a la distri-bución.Luego se puede mostrar conejemplos cómo se aplica el méto-do de interpolación gráfica.

Respuestas1. Al multiplicar la masa en muni-ciones por la constante se obtienela masa en gramos.2. Se aplica el método de interpo-lación.

3. Respuesta a cargo de los alumnos.

Masa en gramos / (mg)

mg

mm

5

Masa en arandelas pequeñas / (mm)

4321

gramos

municiones5 10 15 20 25 30

5

4

3

2

1

35 401

0,4

0,2

0,24

1 1,4 2

gramos

municiones

Tema 2 | La balanza da su veredicto / El comportamiento dela masa

Objetivos• Investigar el comportamiento de la masa en diversos sistemas materiales.• Adquirir destreza en el manejo de la balanza de brazos iguales.


a. Balanza de brazos igualesVer indicaciones en las experiencias sobre balanza del Tema 1 y en el ítem a. del mismotema.

IntroducciónExisten casos en los que, al reunir dos sustancias, el volumen combinado de ambas varía.Esto ocurre, por ejemplo al disolver sal en agua o al mezclar arena seca con agua.¿Ocurrirá algo parecido con la masa?Realizaremos algunoa experimentos que nos permitirán responder, aunque sea parcialmente, a esa pregunta.

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Este tema está dedicado a reali-zar experimentos que orienten ha-cia la idea de conservación de lamasa. Esto no significa que ello deba imponerse o anticiparse a losalumnos.La comparación de resultados y laconfección de histogramas seránrecursos valiosos para que la ideade conservación de la masa seacompartida por toda la clase.Para que esa comparación seaválida es necesario que todos losgrupos trabajen con masas apro-ximadamente iguales.Cuando ello no es posible, (casodel hielo), se propone una compa-ración de variaciones porcentua-les (depende del manejo matemá-tico de los alumnos).En aquellos casos en los que loshitogramas presenten demasiadadispersión convendrá repetir el ex-perimento con más cuidado antesde forzar la aceptación de la au-sencia de variación de masa.Para realizar los experimentos de este tema es imprescindibleque los estudiantes conozcan elmanejo de la balanza de brazosiguales.Es recomendable realizar todaslas experiencias del tema, pero siel tiempo lo impide y debe selec-cionar tenga presente que paraque la comparación de resultadossea significativa todos los gruposdeben realizar la misma expe-riencia.

Se propone experiencia extra sobre:- Masa del hielo y del agua.

Experiencia 2.1 | Determinación de la masa de un líquido

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 portapesas con pesas1 tubo de ensayo con tapón municiones1 probeta graduada jinetillo

(opcional: una banda de goma y un gancho sujetapapeles)

ProcedimientoTrataremos de determinar la masa de una cierta cantidad de agua (por ejemplo 20 cm3 = 20 ml) mediante la balanza de brazos iguales.Como el agua debe estar contenida en un recipiente (tubo de ensayo con tapón) habrá quedeterminar la masa de ese recipiente vacío y, luego, la masa del recipiente con el agua.¿Cómo se conoce entonces la masa del agua?En efecto, la diferencia entre las determinaciones anteriores da como resultado la masabuscada.Si no se dispone de tapón, o no se desea usarlo, puede colgar el tubo de ensayo medianteuna banda de goma y un pequeño gancho de alambre como muestra la figura.

Cuestionario1. ¿Qué valor de masa obtuvo para 20 ml de agua? Compárelo con el que obtuvieron sus

compañeros.2. En el caso de trabajar con el procedimiento opcional, ¿qué masa habrá que determinar

en la primera oportunidad?

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Con este experimento se trata deadquirir destreza en las técnicasnecesarias para este tema.

Para poder efectuar comparacio-nes al terminar el experimento esnecesario que todos los alumnosdispongan del mismo volumen deagua.

Este procedimiento resultará muyútil cuando sea necesario mante-ner el tubo abierto.

Respuestas1. Respuesta a cargo de los alum-nos. Sugerimos construir un histo-grama.2. Hay que determinar la masa deltubo vacío, la banda de goma y elgancho.

2015 10 5 0 5 10 15 20

Experiencia 2.2 | Masa de una sustancia disuelta

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 portapesas con pesas1 tubo de ensayo con tapón municiones1 gradilla jinetillo

cloruro de sodio


ProcedimientoDeterminaremos la masa de un sistema integrado por sal y agua estando estas sustanciaseparadas en primer lugar, y con la sal disuelta en el agua en segundo lugar.Para ello se pone agua hasta aproximadamente las dos terceras partes del tubo de ensayo,y un poco de sal (alrededor de 3 gramos) sobre untrozo de papel. Se determina la masa delconjunto (m1).Luego se echa la sal dentro del tubo y se agita hasta disolverla.Utilizando las mismas pesas y municiones que antes se determina la masa del conjunto(m2).¿Deberá incluirse el papel?Compare la masa obtenida en primer término con la masa obtenida en segundo término.¿Se registra alguna variación?

Nota: asegúrese de que la balanza esté equilibrada antes de efectuar las determinaciones.

Cuestionario1. Indique la variación de la masa que haya registrado Δm = m2 – m1

Si no existe variación indique Δm = 0,0Compare este resultado con el de sus compañeros.

2. ¿Por qué debe incluirse el trozo de papel en la determinación de m2?

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Con este experimento se trata decomprobar la conservación de lamasa en una disolución.

Para que las conclusiones seansignificativas es conveniente dis-poner de no menos de 10 gruposde trabajo. En caso contrario sesugiere que cada grupo efectúedos veces las determinaciones dela masa.

Es importante insistir en la cuida-dosa manipulación de los materia-les, evitando que algo de sal caigafuera del tubo.

Respuestas1. Respuesta a cargo de los alum-nos. No es conveniente forzar laausencia de variación de la masa.Es preferible volcar los resultados(con su signo) en un histograma.2. Porque el trozo de papel formaparte del sistema, tanto en el pri-mer caso como en el segundo.

Experiencia 2.3 | Masa de una solución mixta

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 portapesas con pesas2 tubos de ensayo con tapón municiones1 gradilla jinetillo

solución de ioduro de potasio solución de nitrato de plomo


ProcedimientoDeterminaremos la masa de un sistema integrado por dos líquidos estando separados, enprimer lugar, y mezclados, en segundo lugar.Para ello se echa una solución de ioduro de potasio hasta completar la tercera parte de unode los tubos.El mismo volumen de solución de nitrato de plomo se echa en el otro tubo.Se tapan ambos tubos y se determina la masa del conjunto (m1).Se retiran los tubos y se añade a uno de ellos el cotenido del otro, determinándose nuevamente la masa del conjunto (m2).¿Habrá que incluir al tubo vacío y a su tapón?Deje en la gradilla el tubo en el que reunió a las soluciones y obsérvelo cuidadosamentedespués de 5 minutos.

Nota: asegúrese de que la balanza esté equilibrada antes de efectuar cada pesada.

Cuestionario1. Indique la variación de la masa que haya registrado Δm = m2 – m1

Si no existe variación indique Δm = 0,0Compare este resultado con el de sus compañeros.

2. Haga una descripción del contenido del tubo que dejó en la gradilla.

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Con este experimento se trata dedemostrar que la masa se conser-va cuando al mezclar dos líquidosse obtiene un precipitado sólido.

Se recomienda mezclar pequeñascantidades de ambas solucionesantes de la clase para asegurarsede que se obtiene un precipitado.

El precipitado que se forma es io-duro de plomo.

Respuestas1. Respuesta a cargo de los alum-nos, con las mismas observacio-nes que para la pregunta 1 delcuestionario anterior.2. Inicialmente se forma un líquidode color amrillo intenso. Al dejar eltubo en la gradilla se observa laformación de un precipitado sólidoen el fondo del tubo.

Experiencia 2.4 | Masa de un gas

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 portapesas con pesas1 tableta efervescente municiones1 frasco pequeño de paredes gruesas, jinetillo

con tapa a rosca cinta adhesiva transparente

ProcedimientoAl echar en un recipiente con agua una tableta efervescente, ésta se disuelve y producegas.Determinaremos la masa de un sistema integrado por agua y media tableta efervescente,antes de disolverla y luego de hacerlo, sin que escape nada de gas.Para ello utilizaremos el frasco con tapa, al que conviene envolver con cinta adhesiva transparente para prevenir roturas.Se determina en primer lugar la masa (m1) del conjunto formado por el frasco, con su tapa,conteniendo agua hasta una tercera parte, más media tableta efervescente colocada en elplatillo de la balanza (guarde la otra mitad de la tableta).Luego se introduce la media tableta en el frasco y muy rápidamente se coloca la tapa bienajustada.Una vez disuelta la tableta se coloca el frasco en la balanza y se determina la masa delconjunto (m2).Se retira el frasco y se destapa muy lentamente, observando lo que sucede.Se determina la masa (m3) del frasco abierto, dejando la tapa en el platillo.Después de determinar m3 agregue en el platillo en el que se encuentra el frasco la mediatableta que no usó y determine la masa del conjunto (m4).

Cuestionario1. Indique la variación de la masa que haya registrado en la primera parte del experimento

Δm = m2 – m1Si no existe variación indique Δm = 0,0Compare este resultado con el de sus compañeros.

2. ¿Qué sucede cuando se destapa lentamente el frasco?3. Compare m3 con m2. ¿Qué representa la variación de masa?4. Compare m4 con m2. ¿Toda la tableta se ha convertido en gas? Justifique.

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Con esta experiencia se trata decomprobar la conservación de lamasa en una reacción en la que seproduce gas, siempre que nada deeste último se pierda.Por otra parte se demuestra quelos gases poseen masa.

El frasco debe ser hermético yfuerte para soportar la presión quese generará en su interior.El exterior del frasco debe estarseco.

Insista en este aspecto. No debeperderse gas.

Algunos alumnos pueden pensarque el gas no tiene masa. La va-riación es pequeña pero aprecia-ble cómodamente en la balanza.

Respuestas1. Respuesta a cargo de los alum-nos, con las mismas observacio-nes que para la pregunta 1 delcuestionario anterior.2. Se puede escuchar el sonidoque produce el escape de gas.3. m3 resulta mayor que m2. Lavariación representa la masa delgas que escapó.4. m4 resulta mayor que m2. Estosignifica que no toda la tableta setransformó en gas, (suponiendoque las mitades eran iguales), yaque la masa de media tableta só-lida supera a la masa de gas pro-ducido.


Objetivos• Investigar ciertos comportamientos físicos de las sustancias, utilizables para distinguirlas

y caracterizarlas.


a. Balanza de brazos igualesVer indicaciones en las experiencias sobre balanza del Tema 1 y en el ítem a. del mismo tema.

b. Equipo para calentamiento

Con esta distribución el equipo se usa para calentar el contenido del tubo de ensayo de manera indirecta (baño de María).Retirando el vaso de precipitado, el soporte de calentamiento y la rejilla con amianto sepuede calentar el tubo mediante la llama directa.En este caso se puede inclinar el tubo de ensayo accionando sobre la nuez que sostiene ala pinza portatubos. (Ver esquema Tema 6, experiencia 6.1.)

c. Portalámparas con soporte

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La balanza de brazos iguales fueusada intensamente en el temadedicado al comportamiento de lamasa.

El equipo permite el agregado deun termómetro o de más tubos deensayo

pinza portatubos

nuez

trípode

soporte de calentamiento

tubo de ensayo

vaso de precipitado


mechero de alcohol

rejilla con amianto

portalámparas

cables de conexión(a la fuente dealimentación / 7 volt)

lámpara

vástago ø 6

base escalonada

El portalámparas se ajusta al vástago mediante el tornillo de rosca larga, accionando la cabeza exterior.La lámpara es de tipo bayoneta.

d. Fuente de alimentaciónSe trata de un transformador - rectificador que al ser conectado a 220 volt c.a. proporcionalas siguientes salidas:- 7 volt c.c. terminales rojo y negro.- 14 volt c.a. terminales amarillo y negro.La fuente está provista de un fusible de 3A ubicado en una de sus caras laterales.

IntroducciónLos objetos que nos rodean están constituidos por sustancias diferentes, aunque no siempre es sencillpo distinguirlas.Por ejemplo, es fácil diferenciar la sustancia que compone el mango de un martillo de la quecompone la cabeza del mismo. ¿Existe la misma facilidad para saber si la cabeza del martillo y los clavos están constituidos por sustancias diferentes?La forma, el tamaño, la masa de distitos objetos no nos informan, por sí solos, sobre lacuestión anterio. Ellas son propiedades de los objetos, pero no de la sustancia que los compone.Existen propiedades que se mantienen, para cada sustancia, en muestras grandes o pequeñas, alargadas o esféricas, livianas o pesadas.Estas propiedades caracterizan a cada sustancia, es decir, que permiten distinguirla de lasdemás y algunas de ellas resultan útiles cuando necesitamos separar sustancias que se encuentran mezcladas.En este tema realizaremos experimetos que nos revelen algunas de esas propiedades características.

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El otro tornillo del portalámparassirve para sostener el cubrelám-paras, que no se utiliza en este te-ma.

Es conveniente que los alumnossepan elegir la conexión adecua-da, en función de los elementosdel circuito y la finalidad del expe-rimento.La fuente posee un interruptor enla cara opuesta a la del fusible.

Este tema está dedicado a reco-nocer la existencia de propieda-des que, desde el puntode vista físico, permitan distinguir y carac-terizar a diversas sustancias.El enfoque de las experienciastiende a poner de manifiesto quela propiedad en estudio tiene dife-rencias al ser observada en sus-tancias distintas y, en cambio, pre-senta alguna regularidad cuandose la estudia en muestras diferen-tes de la misma sustancia.El procedimiento adecuado re-quiere de todos los grupos efec-tuando la totalidad de los ensayosde cada experiencia para poderrealizar comparaciones ya finarlos resultados.Entre las propiedades elegidasexisten algunas que serán utiliza-das más adelante, cuando se trate el tema “separación de siste-mas materiales”.Tenga en cuenta este detalle si ne-cesita seleccionar experiencias.

Se proponen experiencias extrassobre:- Densidad de líquidos.- Punto de ebullición.

Experiencia 3.1 | Densidad de sólidos

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 paralelepípedo de aluminio1 probeta graduada 1 paralelepípedo de hierro1 portapesas con pesas 1 dispositivo para giros (sin pitón)

municiones clavosjinetillo masilla o plastilinahilo de nylon regla milimetrada

ProcedimientoConocindo la masa y el volumen de un cuerpo podemos determinar la densidad de la sustancia que lo compone mediante la relación entre esas magnitudes.

masa (m)densidad = δ = _________________

volumen (m)

Determinaremos la densidad de las sustancias que componen a diversos objetos para comparar luego los resultados.Para determinar la masa se usa la balanza de brazos iguales.Para determinar el volumen se puede proceder de dos maneras:- por desplazamiento de líquido en la probeta graduada- efectuando cálculos luego de medir al objeto si éste es de forma regular.Se trabajará con trozos de plastilina o masilla de diversos tamaños (dándole forma alargadapara que entren en la probeta graduada); el dispositivo para giros, al que le retiraremos elpitón y otros objetos que aparecen en la siguiente tabla:

Cuestionario1. Los trozos de masilla están constituidos por la misma sustancia. ¿Cómo resultan sus

densidades? Compare sus resultados con los de sus compañeros.2. ¿La densidad que obtuvo a partir de los trozos de masilla es diferente de la que obtuvo

a partir de los paralelepípedos de aluminio o de hierro? ¿Son estas últimas distintas?3. ¿Podemos afirmar que la densidad es una propiedad característica de las sustancias

sólidas?4. Compare las densidades obtenidas en el caso del paralelepípedo de aluminio y del

dispositivo para giros. ¿Puede asegurarse que este último está constituido por aluminio? Idem para el paralelepípedo de hierro y los clavos.

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Con esta experiencia se trata deinvestigar si la densidad de unasustancia sólida puede ser unapropiedad característica de la misma.

El concepto de densidad es pre-rrequisito para realizar esta expe-riencia.

Es importante que los alumnoscomprendan que la densidad esuna propiedad de las sustancias yno de los objetos.Si el nivel del curso lo permite, es-ta resulta una buena oportunidadpara introducir el concepto deerror relativo de una medición. Es-to llevaría a comparar la diferenciaentre la precisión de las medidasobtenidas con la balanza y la probeta.

Si se calcula el volumen de los pa-ralelepípedos luego de medir susaristas surgirá la cuestión de la va-lidez de las cifras decimales.Esta cuestión aparecerá tambiénal calcular las densidades.La discusión física del problema ola confección de un histograma,según el caso, ayudarán a tomaruna decisión respecto de la canti-dad de cifras significativas.

Al determinar la masa los alumnosusarán municiones. Para transfor-mar a gramos deberán usar la ta-bla que confeccionaron en la ex-periencia sobre equivalencia entremuniciones y gramos.

Masa (g) Volumen (cm3)

trozo de masilla (1)

trozo de masilla (2)

paralelepípedo de Al

paralelepípedo de Fe

dispositivo para giros

clavos

gδ ( )

cm3

Respuestas1. Respuesta a cargo de los alum-nos. Se espera que los valores dela densidad resulten iguales, den-tro de los errores experimentales.La confección de un histogramapuede reforzar esta conclusión.2. Si. Las distintas sustancias uti-lizadas en el experimento dan va-lores distintos de densidad.3. Las respuestas 1 y 2 parecenindicar que cada sustancia sólidatiene un valor de densidad, que lacaracteriza.4. Las densidades son iguales,dentro del error experimental.Para asegurar que el dispositivopara giros es de aluminio conven-dría probar con alguna otra propie-dad característica.

Experiencia 3.2 | Punto de solidificación

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 nuez1 pinza portatermómetro 1 termómetro

hielo agua cloruro de sodio naftalina

ProcedimientoTrataremos de determinar si la temperatura de solidificación de una sustancia puede servirpara identificar a esa sustancia.En primer lugar probaremos con naftalina.Para llevarla al estado líquido se echan escamas de naftalina en un tubo de ensayo (un tercio a medio tubo) y se lo instala en el equipo para calentamiento.Una vez fundida la naftalina se retira el baño y el mechero, y se coloca el termómetro dentrode ella. Se anota la temperatura de la naftalina cada medio minuto, comenzando desdeaproximadamente 85°C.Observe atentamente el aspecto de la naftalina en el tubo y relaciónelo con la temperaturacorrespondiente.

Nota: pregunte al profesor cómo debe desarmar el equipo.

A continuación trabajaremos con agua.Utilizaremos el equipo, pero esta vez para enfriar.Se pone agua a temperatura ambiente en el tubo de ensayo (un tercio de tubo) y se lo introduce en el vaso de precipitado que contiene una mezcla de hielo molido y sal común.Se introduce el termómetro en el agua procurando que la parte inferior de la escala resultevisible. Se anota la temperatura cada medio minuto, comenzando desde aproximadamente5°C.

Al retirar el vaso de precipitado observe el contenido del tubo de ensayo.

Cuestionario1. ¿Se registran valores reiterados de la temperatura durante un intervalo de tiempo?

¿Cuáles son esos valores? ¿Coinciden los demás grupos?2. ¿Qué representan esos valores constantes?3. ¿Influye la cantidad de agua o de naftalina en la temperatura de solidificación?4. ¿Puede tomarse al punto de solidificación como propiedad característica de cada

sustancia?

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tiempo (min)

ta naftalina (°C)

tiempo (min)

ta agua (°C)

Con esta experiencia se trata deinvestigar si la temperatura de so-lidificación puede ser una pro-piedad característica de cada sus-tancia.

Procure que cada grupo use dis-tintas cantidades de naftalina.

El proceso se acelera si el aguadel baño está calentada de ante-mano.

Para evitar una solidificación loca-lizada alrededor del termómetroconviene precalentarlo en el aguadel baño.Si la temperatura ambiente es ba-ja es mejor dejar el tubo dentro delbaño (sin mechero).

Precaución: para retirar el termó-metro se debe volver a fundir lanaftalina. No arroje naftalina líqui-da en el desagüe. El tubo y el ter-mómetro se terminan de limpiarcon alcohol.

La mezcla frigorífica debe rodearal agua sin tapar la escala del ter-mómetro.

El agua solidifica y retiene al ter-mómetro. Para retirarlo debe es-perar que funda.

Respuestas1. Si. Los valores son aproxima-damente 78°C para la naftalina y0°C para el agua.2. Esas temperaturas correspon-den al punto de solidificación de lanaftalina y del agua, respectiva-mente.3. No; diferentes masas del mis-mo líquido solidifican a la mismatemperatura.4. Las respuestas 1, 2 y 3 parecenindicar que el punto de solidifica-ción es propio de cada sustancia.

Experiencia 3.3 | Dilatación de líquidos

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento tubos de ensayo

tapones de goma perforados tubos de vidrio de igual ø interiormetanol agua otros líquidos bandas de goma

( opcional: 1 termómetro, 1 nuez y 1 pinza portatermómetro)

ProcedimientoTrataremos de de observar si iguales volúmenes de distintos líquidos sufren diferentes grados de dilatación ante similares variaciones de temperatura.Para ello nos valdremos del equipo de calentamiento en el que agregaremos uno o dostubos de ensayo sujetándolos al tubo fijo mediante bandas de goma como muestra la figura.

Se llena cada tubo de ensayo con un líquido distinto (agua, metanol y querosene, por ejemplo) y al colocar el tapón con el tubo de vidrio se presiona para que el líquido asciendaun poco por dicho tubo (ver figura).

Cuidado: no deben quedar burbujas dentro de los tubos de ensayo.

Se señala el nivel que alcanza el líquido en cada caso y se inicia el calentamiento.A intervalos de tiempos iguales (2 minutos por ejemplo) se pbserva el nivel del líquido encada tubo y se marca, si se registran variaciones.Después de tres o cuatro intervalos se retiran el mechero y el baño y se observa el comportamiento de los líquidos.

Cuestionario1. ¿Qué representa la elevación del líquido en el tubo de vidrio?2. Las condiciones del experiemnto aseguran, para cada tubo, igual volumen inicial e igual

variación de temperatura. ¿Qué es lo que cambia en cada tubo de ensayo?3. Indique la elevación (en mm) registrada en cada tubo.4. ¿Se puede usar a la dilatación para distinguir entre dos sustancias líquidas?

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Con esta experiencia se trata deobservar que volúmenes igualesde líquidos distintos sufren dilata-ciones diferentes al ser sometidosa la misma variación de tempera-tura.

Este dispositivo asegura que cadalíquido esté sometido a la mismavariación de temperatura.Los tubos de vidrio que sirven deamplificadores de la dilatación deben tener el mismo diámetro interior.

Es importante que los alumnos sehabitúen a manipular los tubos devidrio con un paño y a untarlos conglicerina u otro lubricante al intro-ducirlos en los tapones.

Haga verificar la ausencia de bur-bujas de aire.

Respuestas1. Representa, con amplificación,el aumento de volumen del líquidoal calentarse.2. Cambia la sustancia de su con-tenido (agua, metanol, etc.).3. Respuesta a cargo de los alum-nos. La comparación entre grupossólo es válida si se trabajó con laopción de determinar la tempera-tura del baño.4. Con condiciones iniciales igua-les e igual variación de temperatu-ra, la dilatación permite distinguirentre dos sustancias líquidas.

pinza portatubos

banda de goma

banda de goma

Experiencia 3.4 | Conductivadad eléctrica y susceptibilidad

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 paralelepípedo de hierro1 portalámpara con soporte 1 paralelepípedo de aluminio1 barra de vidrio 1 paralelepípedo de madera1 barra de acrílico 2 pinzas cocodrilo1 trípode 1 vástago ø 10 largo2 nueces 2 vástagos ø 62 conectores aislados cables de conexión1 imán objetos de distintas sustancias

ProcedimientoNos proponemos estudiar el comportamiento de diferentes sustancias frente al paso de corriente eléctrica y ante la proximidad de un imán.Experimentaremos con varios objetos, por ejemplo los paralelepípedos de hierro, de alumnio y de madera, varillas de vidrio y de acrílico, lápices de madera y de plástico, papel,etc.Para ello se arma el dispositivo de la figura compuesto por la fuente de alimentación, el portalámparas con soporte y otro soporte aislado en el que se colocarán los objetos a estudiar.

De este modo, al sujetar a cada objeto mediante las pinzas cocodrilo y, luego, conectar lafuente de alimentación, el estado de la lámpara permitirá saber si circula corriente eléctrica.El estudio se completa colocando a cada objeto en las proximidades de un imán y observando su comportamiento.Para reunir las observaciones se completa la siguiente tabla indicando si o no.

Cuestionario1. ¿Todas las sustancias se comportan igual en el experimento?2. Con las pruebas efectuadas, ¿puede hacerse alguna clasificación?

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Con esta experiencia se trata deinvestigar el comportamiento dediversas sustancias en cuanto a laatracción o repulsión magnéticasy en cuanto al paso de la corrien-te eléctrica.

Los alumnos pueden sugerir cua-lesquiera otros objetos.

El terminal del cable atraviesa elconector aislado y en el extremose inserta la parte trasera de lapinza cocodrilo.

7V220 V

Material

conduce corriente eléctrica

es atraído por el imán

Trozo dehierro

Trozo dealuminio

Varilla devidrio

Varilla deacrílico

... ...

Instruya a sus alumnos para queconecten la fuente después de co-locar el objeto entre las pinzas co-codrilo.

Si desea clasificar a los conducto-res de acuerdo con su mayor omenor conductividad tendrá quehacer comparar el brillo de la lám-para para cada caso.

Respuestas1. No. Algunas dejan pasar la co-rriente y otras no. Algunas sonatraídas y otras no lo son.2. Las pruebas efectuadas permi-ten clasificar a esas sustancias enconductoras o no conductoras dela electricidad y en susceptibles yno susceptibles al magnetismo.


Objetivos• Investigar ciertos comportamientos químicos de las sustancias, utilizables para

distinguirlas y caracterizarlas.


a. Balanza de brazos igualesVer indicaciones en las experiencias sobre balanza del Tema 1 y en el ítem a. del mismo tema.

b. Equipo para calentamientoVer indicaciones en el ítem b. del Tema 3.

IntroducciónHemos visto que existen propiedades de las sustancias que permiten reconocerlas y distinguirlas.En este tema agregaremos otras propiedades que pueden ser utilizadas como alternativacomo por ejemplo la mayor o menor difucultad para que un sólido se disuelva en un líquido.También estudiaremos un caso en el cual un gas se disuelve en el agua y plantearemos elinterrogante ¿todos los gases se disuelven en el agua?Finalmente aprenderemos un procedimiento que nos permitirá clasificar a lagunas sustancias en dos grandes grupos: los ácidos y las bases.

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Este tema está dedicado a ampliarla disponibilidad de propiedadesque permiten caracterizar a lassustancias.Se realiza un estudio pormenori-zado de la solubilidad y los disol-ventes, abriendo la posibilidad detrabajos de investigación tales co-mo el uso de ciertos ácidos comosolventes o la solubilidad de dife-rentes gases.La clasificación de sustancias enfunción de su acidez o basicidadproporciona un medio para reco-nocer las sustancias que se pro-ducirán en otro tema.

Se propone experiencia extra sobre:- Solubilidad y temperatura.

Experiencia 4.1 | Solubilidad(para dos grupos juntos)


municiones jinetillo1 nuez 1 equipo para calentamiento1 triángulo de pipa 2 tubos de ensayo1 termómetro 1 gradilla1 pinza 1 cápsula de porcelana

cloruro de sodio nitrato de potasio

Procedimiento¿Tendrán todas las sustancias sólidas la misma facilidad para disolverse en agua?Para responder a este interrogante podemos calcular la relación entre la masa del sólido yla masa de agua necesaria para disolverlo.Para ello empleremos el siguiente procedimiento, en el que uno de los grupos trabajará concloruro de sodio y el otro lo hará con nitrato de potasio.Se calienta agua aproximadamente 50°C y se echan 10 cm3 de ella en los tubos de ensayo.Luego se agrega, de a poco, cloruro de sodio en uno de ellos y notrato de potasio en elotro.Se tapan y se agitan vigorosamente para disolver el sólido que contienen, agregando sólidohasta que no se pueda disolver más. Como el contenido se habrá enfriado un poco, se introducen los tubos en el agua caliente (que debe mantenerse aproximadamente en 50°C),asegurándose de que aún después de algunos minutos queda sólido sin disolver.Entonces se coloca el líquido (sin partículas sólidas) de uno de los tubos en la cápsula deporcelana cuya masa (mC) se ha determinado previamente y se determina ahora la masade la cápsula más su contenido (mT) (ver Nota).Luego se evapora lentamente el líquido hasta que desaparezca todo vestigio de humedad yobtiene la masa de la cápsula más su contenido (mE). Con esos datos se calcula la masadel sólido remanente (mS) y del líquido evaporado (mL).Se repite el procedimiento para el otro sólido, cuidando que la temperatura del líquido quese coloca en la cápsula sea igual en ambos casos.Con los datos obtenidos se completa la siguiente tabla.

Nota: para colocar la cápsula de porcelana en el equipo para calentamiento se reemplazael soporte y la rejilla con amianto por el triángulo de pipa.

Cuestionario1. ¿Qué representan los valores de la última columna de la tabla?2. Comparando estos valores entre sí y con los de otros grupos, ¿puede aceptarse que la

solubilidad sea adecuada para distinguir sustancias?

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Con esta experiencia se trata deobservar que distintas sustanciassólidas tienen valores característi-cos de solubilidad a la misma tem-peratura.

Puesto que se necesitan una ba-lanza y un equipo de calentamien-to en cada mesa, se propone reu-nir a los grupos de a dos para quecompartan los materiales.

Se requiere agua caliente porquea temperatura ambiente (20°C a25°C) las solubilidades de estassustancias son prácticamenteiguales.Tal vez haya que introducir el con-cepto de solución saturada.

La temperatura de la solución de-be ser tenida en cuenta para quesea igual para ambas sustancias.

Durante la evaporación deben evi-tarse salpicaduras que arrojen só-lido fuera de la cápsula.Es posible que haya que ayudar aalgún grupo para que encuentre lamanera de efectuar los cálculos:mS = mE - mCmL = mT - mE

A 50°C resulta

mS______ ≅ 0,38 para cloruro de sodiomL

mS______ ≅ 0,81 para nitrato de potasiomL

Respuestas1. Representan la masa de cadasólido que puede disolverse en 1cm3 de agua a la temperatura indi-cada.2. Si todos trabajaron a la mismatemperatura inicial, se espera ob-tener valores similares para cadasólido, pero diferentes de un sóli-do a otro. De este modo resultauna respuesta afirmativa.

Masa del sólido mS (g) Masa del líquido mL (g)

Cloruro de sodio

Nitrato de potasio

mS (a 50°C)mL

Experiencia 4.2 | Disolventes

Materiales necesarios1 gradilla metanol4 tubos de ensayo ácido cítrico1 espátula azúcar1 probeta graduada naftalina

carbonato de magnesio

ProcedimientoHasta ahora hemos usado exclusivamente agua como disolvente. ¿Qué sucederá con lasolubilidad de distintas sustancias frente a diferentes líquidos?Para investigarlo compararemos el comportamiento de algunas muestras de sólidos cuandose los introduce en agua y en metanol.Coloque 4 tubos de ensayo en la gradilla. En dos de ellos (A y B) eche 10 ml de agua y enlos otros dos (C y D) eche 10 ml de metanol. Agregue una punta de espátula de ácido cítrico en A y C y la misma cantidad de azúcar en B y D.

Tape y agite vigorosamente cada uno de los tubos para tratar de disolver el sólido que contienen.Luego de agitarlos durante un tiempo razonable observe el contenido de cada uno y comience a completar la tabla que se encuentra más abajo.Lave bien los tubos (o reemplácelos por otros cuatro) y repita el procedimiento anterior parala naftalina y el carbonato de magnesio, lo que le permitirá terminar de responder en la tabla

Cuestionario1. ¿Puede el uso de distintos disolventes ayudar a distinguir sustancias que se parecen

bajo otras propiedades? Justifique con un ejemplo.2. ¿Se puede distinguir líquidos por su capacidad de disolución? Justifique con un ejemplo.

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Con esta experiencia se trata decomparar el comportamiento delagua y del metanol como disolven-tes, aprovechando esos compor-tamientos para distinguir sustan-cias.

Si desea presentar otros disolven-tes puede aprovechar las expe-riencias sobre obtención de ácidoclorhídrico y de ácido nítrico.

Para que las comparaciones seanválidas es necesario que el volu-men de solvente sea igual en to-dos los tubos y que se añada lamisma cantidad de soluto en cadauno.

El carbonato de magnesio formainicialmente una suspensión tur-bia que decanta al dejarla reposar.

Si fuera necesario puede agregar-se una columna titulada “poco so-luble”.

Respuestas1. Si. Por ejemplo el azúcar y elácido cítrico son ambos muy solu-bles en agua pero se distinguencuando se los intenta disolver conmetanol.2. Si. Se puede diferenciar el aguadel metanol echando escamas denaftalina en cada líquido y obser-vando la solubilidad correspon-diente.

Sustancia

Azúcar

muysoluble

soluble insoluble

En agua

muysoluble

soluble insoluble

En metanolSolubilidad

Acido cítrico

Naftalina

Carbonato de magnesio

Experiencia 4.3 | Solubilidad de gases

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 tubo de ensayo1 pinza portatubos 1 nuez1 tapón de goma perforado 1 tubo de vidrio

solución de amoníaco

ProcedimientoSabemos que algunos sólidos son solubles en agua. ¿Lo serán también los gases?Trataremos de averiguarlo produciendo amoníaco gaseoso por calentamiento de una solución acuosa de dicha sustancia.El gas que se desprende será recogido en el tubo invertido (bien seco) de la parte superior(ver figura).

Se calienta suavemente la solución de amoníaco y se continúa calentando alrededor de 1 minuto desde que comienza a burbujear.Este tiempo será suficiente para que el gas amoníaco expulse a la mayor parte del aire deltubo superior y quede alojado en él. (NO aspire el gas; es muy irritante.)Entonces se retira el tubo superior sin sacudirlo y manteniéndolo invertido se lo introduce enel vaso e precipitado con agua.Observe lo que ocurre y elabore una explicación.Huela el agua que quedó en el tubo. ¿A qué se debe el olor que adquirió?

Cuestionario1. ¿Por qué entra agua en el tubo con amoníaco gaseoso?2. ¿A qué se debe el olor que adquirió el agua?

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Con esta experiencia se trata deverificar la solubilidad del amonía-co gaseoso.

La solución de amoníaco puedeser preparada de antemano y re-partir medio tubo de ensayo a ca-da grupo. El tubo que se usa para recoger elgas debe estar bien seco.

Reitere a los alumnos las precau-ciones que deben observar al atravesar el tapón con el tubo devidrio.

No debe calentarse excesivamen-te para lograr que sólo se despren-da amoníaco. Si se produce vaporde agua, éste disolverá el amoní-aco gaseoso que se pretende ob-tener.

5 El tubo de ensayo puede ser ta-pado con un tapón de mayor diá-metro que él, para evitar que seasuccionado cuando algo de amo-níaco se disuelve inicialmente.El agua penetra en el tubo ocu-pándolo casi totalmente y quedauna burbuja de aire. Si lo desea,se puede calcular el porcentaje detubo de ensayo que queda llenode agua.

Respuestas1. El amoníaco gaseoso se di-suelve fácilmente en el agua y és-ta ocupa el lugar de aquél.2. A la presencia de amoníaco di-suelto en ella.

tubo de vidrio

solución de amoníaco

Experiencia 4.4 | Acidos y bases

Materiales necesarios1 gradilla tubos de ensayo1 pipeta rojo neutral

solución de ácido sulfúrico solución de amoníacoagua destilada

ProcedimientoEl análisis de las propiedades de diversas sustancias ha permitido clasificarlas como ácidosy bases.Un ácido es una sustancia que contiene hidrógeno y que, disuelta en agua, presenta las siguientes propiedades:- conduce la corriente eléctrica;- reacciona con cinc para producir hidrógeno gaseoso;- hace que el indicador rojo neutral adquiera una coloración determinada.

Una base es una sustancia que, disuelta en agua, presenta las siguientes propiedades:- conduce la corriente eléctrica;- reacciona con los ácidos quitándole algunas de sus propiedades;- hace que el indicador rojo neutral adquiera una coloración determinada (distinta del

ácido);- es resbaladiza al tacto.

La propiedad de dar una coloración determinada a un indicador es muy útil par identificar auna sustancia como ácido o base.Para determinar cúal es la coloración correspondiente procederemos como sigue:Coloque 10 ml de agua destilada en tres tubos de ensayo (A, B y C) y agregue en cada uno3 ó 4 gotas de rojo neutral. Agite un poco para homogeneizar la coloración.El tubo A permancerá como testigo.Agregue en B unas gotas de solución de ácido sulfúrico.Agregue en C unas gotas de solución de amoníaco, que es una base.Observe y anote la coloración de cada tubo.Luego eche unas gotas de solución de amoníaco en B, agite y observe la coloración. ¿Quéocurre?El profesor le dará muestras de soluciones para que usted determine si son ácidos o basesaplicando el procedimiento anterior.Como última actividad coloque en un tubo 10 ml de agua de la canilla y agregue 3 ó 4 gotasde rojo neutral.Compare el color con el del tubo testigo A.

Cuestionario1. ¿Qué coloración adquiere el rojo neutral ante la presencia de a) ácido; b) base?2. ¿Qué ocurre al echar amoníaco en el tubo B, que tenía ácido? Justifique.3. Clasifique como ácido o base las sustancias que le dio el profesor.4. ¿Qué puede decir del agua de la canilla con respecto a su carácter ácido o básico?

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Con esta experiencia se trata deconocer y utilizar un procedimien-to para clasificar sustancias áci-das y básicas.

Algunas de estas propiedades se-rán aprovechadas en las seccio-nes siguientes.No se hace mención al sabor parano sugerir a los alumnos la idea dellevarlos a la boca.

No conviene usar agua de la cani-lla por las razones expuestas en larespuesta a la pregunta 4.

Es importante que los alumnoscomprendan la importancia delelemento testigo cuando efectúancomparciones.Las sustancias ácidas hacen virarhacia el violeta el rojo neutral.Las sustancias básicas lo colore-an de anaranjado.Provea las muestras en tubos ofrasquitos numerados.Le sujerimos usar no sólo los ele-mentos de las cajas modulares si-no también sustancias tales comojugo de limón, vinagre, etc.Si lo desea puede dar distintasconcentraciones de un mismo áci-do para establecer comparacio-nes e introducir el concepto de“fuerza de los ácidos”.

Respuestas1. a) Violeta. b) Anaranjado.2. La coloración va cambiandohacia el anaranjado pues una ba-se reacciona con un ácido quitán-dole alguna de sus propiedades.3. Respuesta a cargo de los alum-nos.4. Como el agua corriente tienesales disueltas y está tratada quí-micamente presenta característi-cas diversas según la región, co-loreando de distintas maneras elrojo neutral.


Objetivos• Aplicar conocimientos sobre propiedades de la materia para lograr procedimientos

adecuados para la separación de sutancias.• Realizar experimentos que refuercen la distinción entre mezcla y compuesto.


a. Equipo para calentamientoVer indicaciones en el ítem b. del Tema 3.

b. Fuente de alimentación de energía eléctricaVer indicaciones en el ítem c. del Tema 3.

c. Equipo para filtradoSe dobla un papel de filtro circular según dos diámetros perpendiculares para marcar sucentro. Luego, a partir del semicírculo se forma un cono que se introduce en el embudo, forrándolo interiormente.

d. Dispositivo para recoger gasesEn numerosos experimentos es necesario recuperar gases desprendidos.Si ellos son solubles en agua resulta muy útil un dispositivo como el de la figura.

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Si no dispone de papel de filtropuede reemplazarlo por filtos pa-ra café u otro papel absorbente.

Dos o tres tubos de ensayo llenos de agua e invertidos se encuentran dentro del vaso deprecipitado que tiene agua hasta la mitad.El extremo de la manguera se introduce en uno de los tubos y pasará sucesivamente a losotros a medida que se completa el contenido de gas en cada tubo. Antes de retirarlos delvaso los tubos deben taparse.

IntroducciónLa mayor parte de las sustancias se presenta a nuestros sentidos bajo la forma de mezclasy compuestosa, aunque esto no sea advertido con facilidad.Por ejemplo, el agua fue considerada durante mucho tiempo un “elemento”, es decir, unasustancia que no admitía ser separada en otras sustancias constituyentes.Las propiedades físicas y químicas que estudiamos en temas anteriores nos permitirán,convenientemente aplicadas, separar sustancias que se encuentren reunidas.Una vez separadas las volveremos a reunir, y el resultado que obtengamos nos permitirásaber si estamos en presencia de una muestra o de un compuesto.

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Este tema está dedicado a mos-trar aplicaciones de las propieda-des de la materia en la separa-cieon de sustancias.En el caso de separación demezclas se recomienda preparar-las antes de la clase y distribuir lacantidad adecuada a cada grupo.Esto agiliza el trabajo y hace másconfiables los resultados.Se han elegido distintas metodo-logías para desarrollar las expe-riencias. En una los alumnos di-señan el procedimiento, en otralo fundamentan, en las restantessimplemente lo practican.En todos los casos se pide quereúnan sustancias separadas pa-ra decidir si se trata de una mez-cla o de un compuesto.

Se propone experiencia extra sobre:- Cristalización fraccionada.

Experiencia 5.1 | Separación de sustancias sólidas

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 equipo para filtrado1 imán 1 mortero1 pinza

ProcedimientoLa experiencia que hemos acumulado acerca de las propiedades de la materia nos permiteno sólo identificar a cada sustancia sino también separadas cuando se encuentran reunidasen una mezcla o en un compuesto.En este caso el profesor entregará una muestra en la que se encuentran tres sustancias sólidas finamente granuladas: limaduras de hierro, azufre y cloruro de sodio.Observe la muestra. ¿Puede separarse las sustancias mediante una pinza?Buscaremos otros métodos, aprovechando alguna propiedad específica de cada una de lassustancias de la muestra, según la tabla siguiente.

A partir de estas propiedades diseñe una serie de procedimientos que permitan separar yrecuperar a cada una de estas sustancias.La propuesta del grupo será discutida con el profesor para ser puesta en práctica una vezque haya sido aprobada.Cuando las tres sustancias se encuentran separadas se las volverá a reunir en el mortero,triturándolas con el pilón. ¿Se obtiene una muestra igual a la inicial?

Cuestionario1. ¿Qué propiedad permite separar a las limaduras de hierro? ¿Cómo se logra en el

experimento?2. ¿Cómo se separa el azufre?3. ¿Cómo se recupera el cloruro de sodio?4. ¿Se obtiene una muestra igual a la inicial al volver a reunir a los componentes en el

mortero?

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Con esta experiencia se trata deutilizar propiedades característi-cas de las sustancias para sepa-rar a los componentes de unamezcla de sólidos.

Se recomienda preparar la mez-cla en el mortero con anticipacióny repartir entre 5 g y 10 g de ella a cada grupo, sobre una hoja depapel.Aunque algunas limaduras pue-den ser retiradas en la pinza estono significa que las tres sustanciaspuedan aislarse de esta manera.

Se han elegido sustancias cuyaspropiedades no comunes sugie-ran claramente el camino a seguirpara su separación.

A pesar de que no se lo preguntaen el cuestionario, es convenienteque los alumnos justifiquen cadpaso del procedimiento durante ladefensa de su proyecto.

Con esto se trata se reforzar elconcepto de mezcla, para distin-guirlo del de compuesto.

Respuestas1. Como las limaduras de hierroson los únicos componentes de lamuestra susceptibles al magnetis-mo, se las separa pasando el imánpor debajo del papel que contienea aquélla.2. Al echar el resto de la muestraen un vaso con agua se disuelveel cloruro de sodio y se recuperael azufre mediante filtrado.3. Evaporando el agua del vasohasta la sequedad se obtiene elcloruro de sodio como residuo só-lido.4. Si. Por lo tanto estamos en pre-sencia de una mezcla.

Limaduras de hierro Azufre

Es atraída por un imán

Es soluble en agua

Cloruro de sodio

Propiedad

Sustancia

Experiencia 5.2 | Destilación fraccionada

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 tubo de vidrio acodado1 manguera de PVC 1 tapón de goma con doble perforación1 gradilla tubos de ensayo1 termómetro trocitos de porcelana

ProcedimientoIntentaremos separar dos líquidos que se encuentran en una muestra que entregará el profesor mediante un procedimieto denominado destilación fraccionada, que se basa en lapropiedad de que cada sustancia tiene su propio punto de ebullición.Para ello se completa el armado como indica la figura, teniendo en cuenta:- que conviene echar unos trocitos de porcelana en el líquido;- que el bulbo de termómetro no debe quedar dentro del líquido.

Una vez armado el aparato se calienta suavemente el líquido, registrando la temperaturacada 30 segundos. Cuando se inicie la ebullición se desprenderán vapores que serán recogidos y condensados en el tubo correspondiente, al que rotularemos A.Cuando la temperatura empiece a subir nuevamente se cambia de tubo (B) en el vaso deprecipitado. Luego la temperatura se estabiliza nuevamente. Es el momento de cambiar al tubo C ymantener la ebullición hasta agotar el líquido en el tubo que contenía la muestra.

Cuestionario1. Si la muestra estaba compuesta por dos líquidos, ¿A qué fracciones (A, B o C)

corresponden? Justifique.2. Construya un gráfico de la temperatura en función del tiempo e indique en él los

intervalos correspondientes a cada fracción.3. Al reunir en un tubo las tres fracciones A, B y C, ¿se observa una muestra igual a la

inicial?

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Con esta experiencia se trata deutilizar propiedades característi-cas de las sustancias para separauna mezcla de líquidos.

Se puede preparar de antemanouna mezcla con una tercera partede alcohol y dos terceras partes deagua entregando a cada grupo en-tre 15 cm3 y 20 cm3 de ella en untubo de ensayo grande para quepueda alojar con comodidad al ta-pón con doble perforación.

Recuerde a los alumnos que de-ben lubricar el tubo y el termóme-tro antes de pasarlos a través deltapón. Si es necesario puede re-emplazarse el tubo de ensayo porun erlenmeyer, cuya boca es másgrande.

Los trocitos de porcelana ayudana obtener una ebullición suave,aunque conviene advertir a losalumnos que calienten lo justo pa-ra mantener esa ebullición.

El bulbo del termómetro debe re-gistrar la temperatura del vapor.La manguera debe descenderpermanentemente para evitar quese formen “bolsas” de líquido ensu interior.

La manguera debe introducirsesólo hasta la parte superior del tu-bo par que en ningún momentosuccione el líquido condensado.

Los cambios de tubo de recolec-ción deben hacerse con rapidez.A esta altura puede informar a losalumnos qué líquidos integrabanla muestra para que compruebensi han logrado separarlos.

Respuestas1. Los líquidos que integran lamuestra se han separado en lasfracciones A y C, porque llas fue-ron obtenidas a temperatura cons-tante, propia de la ebullición de ca-da líquido.2.

3. Si. Por lo tanto estamos en pre-sencia de una mezcla.

CBA

A

ta

B C t

Experiencia 5.3 | Descomposición del agua

Materiales necesarios1 fuente de alimentación de energía 1 vaso de precipitado

eléctrica con cables 2 electrodos envainados2 pinzas cocodrilo 2 tubos de ensayo1 gradilla 1 trípode1 vástago ø 10 largo eacido sulfúrico2 nueces agua destilada2 pinzas portatubos

ProcedimientoSi aplicamos al agua los procedimientos que usamos en las experiencias anteriores no logramos separar sustancias distintas, seguimos obteniendo agua.Trataremos de hacerlo mediante un procedimiento denominado electrólisis.Para ello se colocan los electrodos dentro del vaso de precipitado, ajustándolos al borde.

Luego se echa agua destilada hasta un poco más de la mitad del vaso.Los tubos de ensayo se llenan completamente de agua destilada, se tapan con el dedo y seintroducen (invertidos) en el agua del vaso. No debe entrar aire en los tubos.El extremo libre de cada electrodo debe quedar dentro de un tubo de ensayo. Los tubos sesostienen mediante sendas pinzas portatubos.

Mediante los cables y las pinzas cocodrilo se conecta uno de los electrodos con el terminalrojo (+) de la fuente y el otro con el terminal negro (-).Para mejorar la conductividad del líquido se echa con cuidado un poco de ácido sulfúrico enel vaso.Hecho esto se conecta la fuente y se observa atentamente lo que ocurre.Cuando uno de los tubos (A) queda sin agua se desconecta el equipo y se marca el niveldel agua en el otro tubo (B).Vemos que el agua se ha descompuesto en dos gases, que se llaman hidrógeno y oxígeno.Para comprobar que son distintos veros como reaccionan ante una astilla o pajita encendida.

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Con esta experiencia se trata depresentar un procedimiento paraseparar los componentes delagua.

Es conveniente limpiar los electro-dos con una tela esmeril antes decolocarlos.

Hay que tener en cuenta que alproducirse la electrólisis gran par-te del agua de los tubos de ensa-yo pasa al vaso. Si se echa dema-siada agua inicialmente, puededesbordar luego.

La velocidad de la reacción de-pende de la concentración del áci-do, de la diferencia de potencial,del área y limpieza de los electro-dos y de la diferencia entre ellos.Como el agua de los tubos no es-tá acidulada, la reacción puedeactivarse levantándolos un pocopara que el electrolito llegue a loselectrodos.

electrodo electrodo

Se retira el tubo A con cuidado y manteniendo su boca hacia abajo se aproxima la astilla en-cendida. ¿Qué sucede?Se tapa el tubo B y se lo retira colocándolo en la gradilla, se lo destapa y simultáneamentese introduce la astilla encendida o incandescente. ¿Qué sucede?Finalmente se repite la electrólisis pero con ambos electrodos dentro del mismo tubo (loselectrodos NO deben tocarse). Al encontrarse ambos gases reunidos, ¿se forma agua?.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre al acercar la astilla al gas del tubo A?2. ¿Qué ocurre al introducir la astilla en el gas del tubo B?3. ¿Qué relación aproximada existe entre los volúmenes de los gases recogidos?4. ¿Se forma agua al reunir ambos gases en el mismo tubo? ¿Qué nos indica eso?

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En este caso no es suficiente mex-clar los gases para volver a obte-ner agua.

Respuestas1. El gas se inflama y produce unapequeña explosión. Es hidrógeno.2. El gas aviva la combustión. Esoxígeno.3. El volumen de oxígeno es apro-ximadamente la mitad que el de hi-drógeno.4. No. El agua no es una mezclasino una cobinación de elementos.


Objetivos• Aislar ciertos productos provenientes de una reacción química e investigar algunas

propiedades de los mismos.



b. Tubo de seguridadSe lo utiliza para hacer ingresar líquidos dentro de un recipiente y evitar el retroceso del líquido o el escape del gas.Lo construiremos conectando un embudo y un tubo de vidrio recto mediante un trocito demanguera de PVC.

La figura muestra la instalación del tubo de seguridad mediante una pinza portatermómetroque sostiene al embudo mientras el tubo de vidrio se sujeta al atravesar el tapón perforado.El extremo del tubo debe quedar muy cerca del fondo del recipiente para que sea fácilmente cubierto por el líquido que ingresa a través de él, lo que impide el escape de gases a través del tubo.

c. Pruebas de combustibilidad y de densidad de diversos gasesSe trata de pruebas que permiten determinar algunas propiedades de los gases que se hanalmacenado en los tubos de ensayo.Ellos son:- efecto que se produce ante la presencia de una astilla incandescente y de una astilla

ecendida;- densidad del gas con respecto al aire.La primera prueba se efectúa destapando un tubo con gas e introduciendo inmediatamenteuna astilla incandescente.Se repite la prueba con otro tubo y una astilla encendida.Para la prueba de densidad se coloca un tubo en posición normal y otro con la boca haciaabajo. Se los destapa y luego de un minuto se les introduce una astilla incandescente.

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embudo

tubo de vidrio

trocito de manguera

La misión del tubo de seguridadconsiste en hacer llegar el eacidoal recipiente donde se produciráuna reacción previniendo salpica-duras y evitando el retroceso degases.Aquí se propone la construcciónde un tubo de seguridad, pero sisu laboratorio posee uno conven-cional no vacile en utilizarlo.

El gas permanecerá en su tubo según su densidad sea mayor omenor que la del aire, respectiva-mente.

IntroducciónAccionando de diversas maneras sobre una sustancia compuesta se pueden obtener otrassustancias como resultado de su descomposición.Veremos algunos ejemplos en los cuales se liberan gases o vapores como consecuencia dereacciones químicas e investigaremos algunas características de ellos.Finalmente estudiaremos el producto que se obtiene como residuo de una reacción.

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En un tema anterior se trabajó el concepto de sustancia com-puesta.Ahora se propone el análisis de al-gunos productos provenientes dela descomposición de diversassustancias.Si los alumnos no están entrena-dos habrá que discutir el procedi-miento para recoger un gas sobreagua.Sobre el final de este tema se in-troduce el concepto de síntesis.

Se propone experiencia extra sobre:- Obtencieon de ácido clorhídricoy ácido nítrico.

Experiencia 6.1 | Obtención de oxígeno

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 manguera de goma1 tubo de ensayo grande con tapón 1 tubo de vidrio acodado

de lana de vidrio 1 gradillatubos de ensayo clorato de potasiotapones de goma agua de cal

ProcedimientoPara obtener oxígeno gaseoso se colocan 3 gramos de clorato e potasio dentro del tubo deensayo grande (bien seco) y, mediante el tapón de lana de vidrio, se instala el tubo de desprendimiento y la manguera.Entonces se comienza a calentar el sólido muy suavemente pues el clorato de potasio esexplosivo. Cuando se funda completamente comenzará a desprender burbujas de oxígeno.

Para almacenar el gas que se desprenda se procede según las instrucciones d del Tema 5.Cuando se han llenado cinco tubos (el primero de los cuales debe desecharse) se retira lamanguera del vaso de precipitado y se hace burbujear el gas en el agua de cal durante 30segundos. Luego se efectúan las pruebas indivadas en c para determinar las propiedadesdel gas almacenado en los tubos.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre al introducir en el tubo recién destapado: a) la astilla incandescente; b) la

astilla encendida?2. ¿Qué ocurre al introducir la astilla incandescente en: a) el tubo “boca arriba”, un minuto

después de destaparlo; b) el tubo “boca abajo”, un minuto después de destaparlo?3. ¿Qué se puede decir sobre el oxígeno a partir de los resultados obtenidos?

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Con esta experiencia se trata deobtener oxígeno gaseoso a partirdel clorato de potasio y de investi-gar algunas propiedades de dichogas.

En su parte inicial el experimentoes similar a la experiencia extrasobre descomposición del cloratode potasio. No obstante se lo des-cribe nuevamente en previsión deque dicha experiencia no hubiesesido realizada antes.Insista en la necesidad de calentarsuavemente el contenido del tubo.

El tapón de lana de vidrio impideel contacto del clorato de potasiocaliente con el tapón de goma. Nodebe reemplazarse por algodón.

Puesto que el primer tubo contie-ne aire, es necesario desecharlo.El agua de cal se prepara variosdías antes, se la deja reposar y sealmacena el agua clara decantadaen una botella bien tapada.

Respuestas1. a) La astilla se enciende. b)La llama se aviva.2. a) La astilla se enciende co-mo en el primer caso. b) No se re-gistran cambios. La astilla perma-nece incandescente unosinstantes y luego se apaga.3. El oxígeno es un gas cuyadensidad es mayor que la del aire,que aviva la combustión y que noenturbia el agua de cal.

agua de cal

tapón de lana de vidrio

Experiencia 6.2 | Obtención de hidrógeno

Materiales necesarios1 trípode 1 erlenmeyer con tapón doble perforación1 vástago ø 10 largo 1 tubo de vidrio acodado2 nueces 1 manguera de PVC1 pinza portatubos tubos de ensayo con tapón1 pinza portatermómetro agua de cal1 vaso de precipitado ácido clorhídrico1 tubo de seguridad cinc1 gradilla

ProcedimientoRealizaremos un experimento que nos permitirá producir hidrógeno gaseoso a partir de lareacción de ácido clorhídrico con granallas de cinc.El procedimiento se inicia colocando en el erlenmeyer de 5 a 10 gramos de granallas decinc y completando el armado de la figura.

Cuando el equipo está listo se echa ácido clorhídrico a través del tubo de seguridad. Durante la reacción se desprenden burbujas de hidrógeno que se almacena en los tubos deensayo y finalmente se hace burbujear en agua de cal.

Al manipular el ácido se deben tomar todas las precauciones necesarias para no derramarni salpicar.

Se llenan cinco tubos (¿sirven todos?) y se efectúan pruebas de combustibilidad y densidadsimilares a las realizadas con el oxígeno. Para las pruebas de densidad conviene usar unaastilla encendida.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre al introducir en el tubo recién destapado: a) la astilla incandescente; b) la

astilla encendida?2. ¿Qué ocurre al introducir la astilla incandescente en: a) el tubo “boca arriba”, un minuto

después de destaparlo; b) el tubo “boca abajo”, un minuto después de destaparlo?3. ¿Qué se puede decir sobre el hidrógeno a partir de los resultados obtenidos?

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Con esta experiencia se trata deobtener hidrógeno gaseoso a par-tir de la reacción de cinc con ácidoclorhídrico, y de investigar algu-nas propiedades del gas.

No se incluyen fórmulas porque elobjetivo es producir hidrógeno yestudiar algunas de sus propieda-des, pero no investigar la reac-ción.Para ahorrar tiempo se recomien-da entregar la cantidad adecuadade cinc a cada grupo.

Como la reacción del ácido con elcinc liberará calor es convenienteapoyar el erlenmeyer sobre un tra-po húmedo y rodear con éste laparte inferior del recipiente.

Recuerde a los alumnos las pre-cauciones para introducir y retirarlos tubos de vidrio de los agujerosdel tapón.

Es importante que los alumnos to-men conciencia de las precaucio-nes que deben observarse al tra-bajar con ácidos.El primer tubo contiene aire y de-be desecharse. Si el gas produci-do no alcanza para todos puedeagregarse cinc para que la reac-ción continue.

Respuestas1. a) Puede ocurrir que se apagueo que el gas se encienda con unaexplosión muy suave. b) El gas se-enciende con una suave explo-sión.2. a) No se registran cambios. b)El gas se enciende con una suaveexplosión.3. Es un gas muy inflamable, cuyadensidad es menor que la del aire;no enturbia el agua de cal.

ácido clorhídrico

agua de cal

Experiencia 6.3 | Obtención de dióxido de carbono

Materiales necesarios1 trípode 1 erlenmeyer con tapón doble perforación1 vástago ø 10 largo 1 tubo de vidrio acodado2 nueces 1 manguera de PVC1 pinza portatubos tubos de ensayo con tapón1 pinza portatermómetro agua de cal1 vaso de precipitado solución de ácido sulfúrico1 tubo de seguridad carbonato de magnesio1 gradilla

ProcedimientoSi repetimos el procedimiento de la experiencia correspondiente a la obtención de hidrógeno, pero ahora colocando de 4 a 8 gramos de carbonato de magnesio en el erlenmeyer y agregando una solución de ácido sulfúrico obtendremos un gas que resulta sedióxido de carbono.Para controlar la velocidad de la reacción se recomienda:- acumular el polvo sobre un costado del erlenmeyer para que entre progresivamente en

contacto con el ácido;- colocar el tubo de seguridad casi al ras del fondo y agregar el ácido de a poco, teniendo

en cuenta que siempre debe superar el nivel inferior del tubo.

Recuerde que está manipulando un ácido corrosivo. Extreme las precauciones para no derramar ni salpicar.

Una vez recogido el gas y pasado a través del agua de cal, se efectúan las pruebas de inflambilidad (con astilla encendida) y de densidad (indicaciones c).

Cuestionario1. ¿Qué ocurre al introducir la astilla encendida en: a) el tubo recién destapado; b) el tubo

“boca arriba”, un minuto después de destaparlo; c) el tubo “boca abajo”, un minuto después de destaparlo?

2. ¿Qué sucede al hacer burbujear dióxido de carbono en el agua de cal?3. ¿Qué se puede decir sobre el dióxido de carbono a partir de los resultados obtenidos?

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Con esta experiencia se trata deobtener dióxido de carbono gase-oso a partir de la reacción de car-bonato de magnesio con ácidosulfúrico, y de investigar algunaspropiedades del gas.

Como no se pretende investigar lareacción en sí misma, no se inclu-yen fórmulas.

Si se dispone de carbonato demagnesio en trozos la reaccieonserá más lenta.Prepare el agua de cal varios díasantes, déjela decantar y guárdelaen una botella tapada.

Recuerde a los alumnos las pre-cauciones para introducir y retirarlos tubos de vidrio de los agujerosdel tapón.

Reitere la necesidad de manipularel ácido con precaución.

La no inflamabilidad del dióxido decarbono puede hacer que algunosalumnos lo confundan con aire. Laprueba del agua de cal corregiráeste supuesto.

Respuestas1. a) La llama se extingue. b) Lallama se extingue. c) La llama lan-guidese y se apaga, pero en untiempo mayor que en a y b.2. El agua de cal se enturbia.3. Es un gas de mayor densidadque el aire, que extingue el fuegoy enturbia el agua de cal.

ácido sulfúrico

agua de cal

Experiencia 6.4 | Síntesis de cloruro de cinc

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 triángulo de pipa1 embudo ácido clorhídrico1 cápsula de porcelana muestra de cinc

ProcedimientoEn una experiencia anterior obtuvimos hidrógeno a partir de la reacción de ácido clorhídricocon cinc. Ahora utilizaremos la misma reacción para estudiar el residuo que queda de ella.Para ello se echa la muestra de cinc en el tubo de ensayo que se ha sumergido en agua fríaen previsión del calor que se generará al agregar 10 cm3 de ácido clorhídrico.

Se agrega el ácido clorhídrico y se observa la reacción para describirla.Cuando desaparezca totalmente el cinc o, aún quedando residuo sólido, se detenga la reacción se transfiere el líquido que queda en el tubo de ensayo a una cápsula de porcelana con el objeto de evaporarlo al entregarle calor.Para evitar salpicaduras será conveniente mover el mechero cuando se observe que el líquido comienza a borbotear.

Se continua el proceso hasta la sequedad y se observa el residuo sólido que queda en lacápsula, que resulta ser cloruro de cinc.Si reunimos las observaciones efectuadas en la experiencia sobre obtención de hidrógeno yen esta, resulta que en la reacción del cinc con el ácido clorhídrico se liberan calor e hidrógeno gaseoso y se forma cloruro de cinc.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre cuando se agrega el eacido clorhídrico al cinc?2. ¿Qué aspecto tiene el residuo que queda en la cápsula después de la evaporación?

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Con esta experiencia se trata demostrar la formación de un com-puesto como residuo de una reac-ción.

Para 10 cm3 de solución ácida(50%) conviene entregar unamuestra de cinc de 0,5 a 1 gramo.Con estas cantidades el cinc se disolverá completamente y darátiempo a completar el experi-mento.

Como no se hacen determinacio-nes de masa, el hecho de que al-guna salpicadura caiga fuera de lacápsula carece de importancia.

Respuestas1. El contenido de el tubo se ca-lienta y comienza a desprendersegran cantidad de burbujas alrede-dor del cinc.2. Se trata de una sustancia blan-ca que solidifica con una costra.

ácido clorhídrico

agua fría

cinc

triángulo de pipa


Objetivos• Comprobar experimentalmente algunas propiedades de las sustancias radiactivas.• Recabar información que permita elaborar un modelo corpuscular de los fenómenos

radiactivos.


a. Cámara de nieblaSe trata de un dispositivo que permite ver la traza que dejan algunas pertículas cuandoatraviesan una niebla producida por vapores saturados de metanol.Consiste en un recipiente cilíndrico transparente que se apoya sobre la tapa de otro recipiente cilíndrico de telgopor, dentro del que se coloca hielo seco.

Para poner en funcionamiento la cámara de niebla se procede así:1. se retiran el recipiente transparente y la tapa metálica negra;2. sobre el disco de aluminio que queda dentro del recipiente aislante se coloca hielo seco,

de tal manera que al colocar la tapa metálica ésta quede en contacto con el hielo;3. se embebe el paño de lana con metanol;4. se arma el conjunto, ajustando tapa y recipiente;Al cabo de unos 10 minutos se formarán dentro del recipiente transparente (cerca de la tapametálica) trazas de niebla espesa que persistirán largo rato.

Nota: el funcionamiento de la cámara de niebla puede optimizarse ionizando el aire dentrode ella. Esto se logra mediante la conexión de una fuente de alimentación que proporcionela tensión adecuada.Pregunte al profesor si dispone de esa fuente, y en caso afirmativo, solicite que le sea conectada.

b. Fuente luminosa completaSe trata del portalámparas con soporte presentado en las indicaciones del item d. del Tema3, al que se le coloca el cubrelámparas como muestran las figuras.

Para colocar el cubrelámparas se desliza su ranura entre el portalámparas y la cabeza delos tornillos y se ajusta con el tornillo inferior.

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Al retirar la tapa metálica (para in-troducir el hielo seco) hágalo concuidado para evitar deterioros enel recipiente aislante.

El hielo seco (dióxido de carbonoen estado sólido) puede adquirirseen una heladería o en un helade-ro ambulante.Puesto que sublima a -78°C debemanipularse con guantes o con untrapo.

Debe colocarse la cantidad de hie-lo seco suficiente para que permi-ta cerrar el recipiente aislante pre-sionando la tapa metalica contra elhielo.De este modo, los vapores de me-tanol saturarán y se formará nieblaen el fondo del recipiente transpa-rente.Si la capa de niebla es muy delga-da no se la aprecia fácilmente.No obstante las trazas que dejanlas partículas emitidas por lamuestra radiactiva se destacanclaramente.

La ionización del aire dentro de lacámara puede lograrse conectan-do una fuente de alta tensión a losbornes superior y lateral con orifi-cio.Si dispone de esa fuente instálelatomando las precauciones nece-sarias e intercale una resistenciade drenaje en el circuito.

paño de lana

borne lateral

dispositivo parasostener hielo secorecipiente aislante

espacio para hielo seco

recipiente transparente

borne superior

cubrelámparas

c. Fuente de alimentación de energía eléctricaVer indicaciones item c. del Tema 3.

IntroducciónLos químicos medievales, llamados alquimistas, trataron de transformar el plomo en oro por todos los medios a su alcance.Los intentos de lograr esta transformación fueron infructuosos: el plomo seguía siendo plomo.Sin embargo la naturaleza nos ofrece ejemplos de otras transformaciones naturales, como la del radio que se transforma en radón y helio dando origen a una cadena de desintegraciones que finaliza cuando se llega a un elemento estable.Este es el fenómeno llamado radiactividad, algunas de cuyas propiedades estudiaremoscon los siguientes experimentos.

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Los alumnos han reunido hastaaquí información que les permitedistinguir los conceptos de mez-cla, compuesto y elemento.Probablemente la idea de elemen-to químico vaya asociada con lade estabilidad.En este tema se presenta el fenó-meno de radiactividad como de-mostración de la inestabilidad deciertos elementos.En previsión de que no se dispon-ga de muestra radiactiva se propo-ne un trabajo alternativo a partirdel análisis de una fotografía.La noción somera de modelo cor-puscular, a la que se alude en dis-tintas experiencias, prepara el te-rreno para el tema sobre modeloatómico de la materia.

Se propone experiencia extra sobre:- La radiación de fondo.

Experiencia 7.1 | Acción de una muestra radiactiva sobreuna placa fotográfica

Materiales necesarios1 placa fotográfica sensible con 1 muestra radiactiva

envoltorio protector

ProcedimientoEl descubrimiento de la existencia de sustancias radiactivas se originó cuando un científicofrancés, Henri Becquerel, comprobó que una placa fotográfica sin uso había sido velada apesar de que la había guardado muy bien envuelta.Preguntándose por la causa de ese fenómeno Becquerel se dio cuenta de que una muestrade una sustancia que estaba investigando había quedado muy cerca de la placa arruinada,a partir de lo cual relacionó ambos hechos y supuso que la presncia de dicha sustancia erala causa de la veladura, lo cual comprobó experimentalmente.A continuación realizaremos un experimento similar al desarrollado por Becquerel para poner a prueba su hipótesis.Se deja la placa fotográfica dentro de su envoltorio protector y se divide a éste en cuatrosectores, como muestra la figura.

Se coloca la muestra radiactiva sobre la placa, aproximadamente en el centro del sector Ay se la deja dos días sin que cambie de lugar.Luego se hace lo propio con el sector B durante tres días, en el sector C durante cuatro días y finalmente en el sector D durante cinco días.Se manda a revelar la placa y se observa atentamente las marcas que aparecen sobre ella.La ubicación del sector correspondiente a cada marca puede lograrse por comparación conla figura.

Cuestionario1. ¿A qué atribuye la presencia de las marcas sobre la placa fotográfica?2. ¿Se registra alguna relación entre el tiempo de exposición y la intensidad de las

manchas?3. ¿Sirve este experimento para reconocer sustancias radiactivas? ¿Conoce otro método

eficaz?

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Con esta experiencia se trata decomprobar la propiedad de atrave-sar curpos opacos que presentanlas sustancias radiactivas.

Si no dispone de una muestra ra-diactiva puede valerse de los re-sultados presentados en la expe-riencia siguiente.

El experimento completo requieremás de dos semanas. Tenga encuenta esto al planificar la tarea.

Puede usarse una placa fotográfi-ca común o una polaroid. Esta úl-tima tiene la ventaja de su revela-do instantáneo, aunque deberáasesorarse del procedimiento co-rrecto para lograrlo.

Se marcan sectores desigualespara reconocer luego las posicio-nes de la muestra radiactiva.

En la intersección de las rectas di-visorias puede colocarse unamuestra de otra sustancia no ra-diactiva (azufre, por ejemplo) parademostrar que no todas las sus-tancias velan la placa a través desu envoltorio.De ser posible convendría revelaruna placa virgen para que sirva decomparación.

Respuestas1. Ya que las marcas coincidencon las posiciones de la muestraradiactiva puede considerarseque ésta es la causa de la apari-ción de aquéllas.2. Se observa que la intensidadde las manchas es mayor cuantomás grande es el tiempo de expo-sición.3. El experimento permite recono-cer sustancias radiactivas pueséstas tienen la propiedad de velaruna placa fotográfica aún a travésde su envoltorio. Sin embargo es-te método requiere un tiempo pro-longado para dar resultados posi-tivos. El contador Geiser es undetector mucho más eficaz.

A B

C D

Experiencia 7.2 | Más información sobre radiactividad

Materiales necesariosLos esquemas y datos que aparecen en esta hoja

ProcedimientoSi pudiéramos observar las manchas mencionadas en la experiencia anterior con un microscopio de alta resolución notaríamos algunos detalles interesantes.Para no perder esa oportunidad nos valdremos de los resultados de un experimento hechopor otras personas que tenían equipo más sofisticado.Se expusieron tres placas fotográficas (1, 2, 3) a una muestra de una sustancia radiactivausando un dispositivo esquematizado a continuación.

La placa 1 se expuso durante 60 horas, la placa 2 durante 90 horas y la placa 3 durante 120 horas. Al finalizar la exposición se revelaron las placas y se fotografió el centro de cadamancha con un poderoso microscopio.Se registró lo siguiente:

Haga un recuento de los puntos que aparecen en cada placa y complete la siguiente tabla.

Cuestionarion

1. ¿Qué particularidad presenta la relación ____ en la tabla? ¿Qué significa eso?t

2. ¿Cómo puede interpretarse el hecho de observar pequeños puntos (y no una mancha uniforme) al ampliar considerablemente el centro de cada placa?

3. ¿Está de acuerdo esa interpretación con lo observado para la relación?

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Con esta experiencia se trata deinterpretar algunas informacionesque permiten elaborar un modelocorpuscular de los fenómenos ra-diactivos.

Como los tiempos de exposiciónson breves puede suponerse quela actividad de la muestra permane-ce constante durante ese período.

Es conveniente señalar a losalumnos que se ha fotografiadouna porción muy pequeña de lamancha.

También pueden pedirse los co-cientes:

t2 n2 t3 n3_____ y _____ , _____ y _____ , etc.t1 n1 t2 n2

para efectuar las comparacionespertinentes.

Respuestas1. La relación n/t es muy aproxi-madamente constante. Esto pare-ce indicar que el número de pun-tos depende directamente deltiempo de exposición.2. Podría interpretarse suponien-do que la muestra radiactiva emi-te pequeñas partículas que impre-sionan la placa luego de atravesarsu envoltorio.3. Si. A mayor tiempo de exposi-ción llegan más partículas que im-presionan la placa.

muestra radiactiva

placa fotográfica

protección

Placa 1 Placa 2 Placa 3

t= tiempo de exposición (hs) n= número de puntos nt

1

2

3

Placa Nº

Experiencia 7.3 | Comportamiento de una muestra radiactiva en la cámara de niebla

Materiales necesarios1 cámara de niebla 1 fuente luminosa completa1 fuente de alimentación de energía 1 muestra radiactiva

eléctrica

ProcedimientoEn las conclusiones de la experiencia anterior hemos upuesto que la emisión radiactiva secompone de pequeñísimas partículas que escapan de la muestra.Ya que no se las puede ver directamente, trataremos de observar las “huellas” que dejanesas partículas al atravesar una zona de niebla producida dentro de un recipiente transparente (cámara de niebla).Para ello se arma la cámara de niebla siguiendo las indicación (item a.) y se coloca lamuestra radiactiva cerca del fondo del recipiente.Al cabo de 10 ó 15 minutos se formarán cerca del fondo de la cámara, trazas de niebla.Entonces se ilumina lateralmente y se observa muy atentamente desde arriba.

Si las condiciones de observación son adecuadas podrán distinguirse algunas trazas brillantes (destellos muy breves) que se destacan sobre el fondo negro de la cámara. La figura siguiente muestra algunos destellos típicos.

Cuestionario1. ¿Qué aspecto de las trazas hace pensar en partículas emitidas por la muestra

radiactiva?2. ¿Puede explicarse la impresión de puntos en la placa fotográfica (experiencia 7.2) a

partir de la observación de las trazas?

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Con esta experiencia se trata deobservar e interpretar las trazasque aparecen cuando una mues-tra radiactiva se coloca en una pe-queña cámara de niebla.

La muestra radiactiva puede serreemplazada por un pequeño tro-zo fluorescente de esfera de reloj.

Es importante hacer notar a losalumnos que lo que verán no sonpartículas sino estelas de gotitasde de vapor saturado que señalanel camino que describieron laspartículas.

El observador debe colocarse jus-to sobre la cámara. Si las paredesse empañan se las seca medianteun paño absorbente.

Respuestas1. Las direcciones de las trazasconvergen hacia la muestra ra-diactiva. Este indicio sugiere laemisión de partículas por ella.2. Si. Al colocar una placa fotográ-fica cerca de la muestra radiactivapuede esperarse que las partícu-las, luego de atravesar el envolto-rio, impresionen la placa bajo laforma de puntos.

7V220 V

muestra radiactiva

Tema 8 | Cuando el microscopio no alcanza un modelo nosayuda / un modelo para la estructura de la materia

Objetivos• Construir un modelo concreto para representar propiedades de la materia.• Aplicar el modelo para explicar o predecir situaciones relacionadas con la estructura de

la materia.

Indicaciones generales de armado

a. Pizarra magnéticaSe trata de una placa metálica de forma cuadrada que es utilizada para fijar en ella las piezas magnéticas.Para sostenerlo en posición vertical se la inserta en el portapantallas sujeto a una base escalonada.

IntroducciónCon el trabajo realizado hasta aquí reunimos información que nos permite tener alguna ideaacerca de cómo está organizada la materia.Por ejemplo, sabemos que la masa se mantiene constante en las soluciones, en los cambios de estado y en las reacciones químicas.También sabemos que existen propiedades que permiten reconocer a las sustancias puras,que dos o más sustancias puras se pueden reunir en mezclas o en compuestos y que cuando una sustancia pura no se puede descomponer en otras se la denomina “elemento”.En el tema de radiactividad pudimos explicar algunos fenómenos suponiendo que la materiaestá formada por pequeñísimas partículas.Trataremos ahora de elaborar un modelo o representación de la estructura de la materiaque respete y aproveche la información aquí mencionada.

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En este tema se aplican muchosconocimientos adquiridos en te-mas anteriores.A partir de ellos se procura elabo-rar un modelo corpuscular que re-presente la estructura de la mate-ria de acuerdo con la informacióndisponible hasta aquí.Teniendo en cuenta los resultadosobtenidos en lo que respecta a ra-diactividad, se propone que la ma-teria puede estar constituida porpartículas.Luego, a partir de algunas propie-dades de elementos y compues-tos, se establecen las reglas ini-ciales del modelo y el modo derepresentación de las mismas.A continuación se muestra la ca-pacidad predictiva de un modelo alinferir a partir de él la ley de lasproporciones constantes.Finalmente, a modo de aplicación,se introduce el concepto de molé-cula y se explica el comportamien-to molecular en los distintos esta-dos de agregación de la materia.

Si le parece adecuado usted pue-de concluir este tema haciendonotar que el fenómeno de desinte-gración radiactiva no es justificadopor el modelo. Se hace necesariauna ampliación, lo cual demuestrala provisionalidad de modelos, le-yes y teorías físicas.

Se propone experiencia extra sobre:- Otra aplicación del modelo deestructura de la materia: estadosde agregación.

piezas magnéticas

portapantallas

base escalonada

pizarra magnética

Con esta experiencia se trata decomenzar el diseño de un modeloconcreto y simple para la estructu-ra de la materia.

Se puede ejemplificar el conceptode modelo mediante la investiga-ción de la disposición de ciertosobjetos dentro de una caja cerra-da (caja negra).

En este caso se trata de represen-tar mediante dos tipos de imanesalgunos comportamientos de lamateria observados en experien-cias anteriores.

El cuadro cita una determinadaobservación, enuncia la regla queen el modelo corresponde a esaobservación e indica como se re-presenta esa regla mediante laspiezas magnéticas.

Es conveniente sugerir a los alum-nos que adopten una disposicieonpara cada agrupamiento y la con-serven en todo el compuesto.

Algunas configuraciones posiblesson:

Gr P

Gr P2

Gr P3

Gr2 P

Gr2 P3

Respuestas1. Si. En todos los casos se obtie-nen los elementos Gr y P comoproducto de la descomposición.2. Se considera que la disposiciónde átomos de diferentes tipos de-termina que el compuesto tengapropiedades características.3. Se puede representar reunien-do cantidades cualesquiera deimanes grandes y pequeños sindisposición ni proporción definida.

Experiencia 8.1 | Primera aproximación al modelo de la estructura de la materia: átomos y sustancias compuestas

Materiales necesarios1 pizarra magnética imanes circulares (grandes / pequeños)

ProcedimientoPara materializar los componentes del modelo usaremos piezas magnéticas de forma circular, de las cuales tenemos dos tipos: grandes (Gr) y pequeñas (P).Ciertas observaciones que provienen de nuestro conocimiento anterior darán origen a características del modelo; estas características se irán representando mediante los imanes.El siguiente cuadro resume los primeros pasos del modelo:

Aplicaremos el modelo para representar diversos compuestos a partir de los elementos Gr y P. al hacerlo hablaremos de reacciones y de masas par reforzar la idea de representación de situaciones en las cuales dos elementos interactúan para formar un compuesto.Utilizando los imanes y la pizarra magnética debe representarse el compuesto correspondiente a cada uno de los siguientes casos:a) Gr P - b) Gr P2 - c) Gr P3 - d) Gr2 P - e) Gr2 P3En cada caso compare su representación con la de otros grupos.

Cuestionario1. ¿Pueden identificarse los elementos individuales al efectuar las descomposiciones

correspondientes?2. ¿En qué aspecto del modelo puede considerarse representado el hecho de que un

compuesto presente propiedades características distintas de las de los elementos que lo forman?

3. ¿Cómo se puede representar una mezcla de los elementos Gr y P a partir del modelo?

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Los imanes representan átomos

Los imanes grandes representanátomos del elemento Gr los imanespequeños representan átomos delelemento P

Ej.: el conjunto formado por unimán grande y dos pequeños esuna representación delcompuesto Gr P2

El conjunto representativo de uncompuesto puede ser separadoen imanes grandes (átomos Gr)e imanes pequeños (átomos P)

Observación Modelo Representación

Puntos en la placa fotográfica,trazas en la cámara de niebla

Los elementos poseen propiedadescaracterísticas

Los elementos forman compuestoscon nuevas propiedadescaracterísticas

Es posible obtener porseparado alos elementos que formaban uncompuesto

La materia está constituida porpartículas a las que, por ahora,llamaremos átomos

Los átomos de un mismo elementoson idénticos entre sí y diferentesde los de otro elemento

Los átomos de distintos elementosse pueden agrupar de diversasmaneras. Cada agrupamientorepresenta un compuestodeterminado

Cada agrupamiento de átomos dediferentes elementos puede serresuelto en los átomos individuales

Experiencia 8.2 | Segunda aproximación al modelo de la estructura de la materia: el comportamiento de la masa enlas sustancias compuestas

Materiales necesarios1 pizarra magnética con base consideraciones sobre el modelo

imanes circulares (grandes / pequeños) en la experiencia 8.1

ProcedimientoNuestro modelo corpuscular de la materia nos permite hasta ahora representar diversoscompuestos de los elementos Gr y P.Veamos si es posible deducir de él alguna propiedad de la materia, relacionada con la masadel compuesto y de los elementos que la forman.Para ello partiremos de la condición ya enunciada:“Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí y diferentes de los de otro elemento.”De ella se deduce que:“Todos los átomos de un elemento tienen igua masa, diferente de la de los de otro elemento.”Consideremos que en cada átomo del elemeto P tiene masa 1u y que cada átomo del elemento Gr tiene masa 3u.Mediante las piezas magnéticas y la pizarra magneetica repita la representación de loscompuestos de la experiencia 8.1, utilizando todos los imanes disponibles.En cada caso determine:- la masa total de P y Gr disponible mT- la masa de P que reacciona mP- la masa de Gr que reacciona mGr- la masa del compuesto o producto obtenido mC- la masa remanente mR

Luego complete la siguiente tabla:

Cuestionario1. ¿Que sucede al sumar las masas de las dos últimas columnas en cada compuesto?

¿Qué significa eso?2. ¿Reaccionó toda la masa disponible de cada elemento al formar los compuestos?

mP3. Calcule la relación _____ para cada compuesto y compare sus resultados con los de mGr

otros grupos. ¿Qué conclusión se obtiene?

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Con esta experiencia se trata deinferir la ley de conservación de lamasa en las reacciones químicasy la ley de las proporciones cons-tantes, a partir del modelo corpus-cular.

Puede resultar conveniente recor-dar a los alumnos que se trata deun modelo concreto que ayuda acomprender conceptos abstrac-tos. Esto no significa que los ima-nes sean “átomos gigantes”, o quelos átomos se comporten comoimanes.

Esta experiencia intenta mostraruna de las características de unmodelo: la capacidad de predeciralgún hecho o comportamiento dela realidad que representa.

Es preferible hablar de “unidadesde masa” arbitrarias. Si a los alum-nos se les hace difícil, pueden to-marse como gramos (teniendo encuenta que es sólo un modelo).

El experimento alcanza óptimosresultados si se reparte distintacantidad de imanes a cada grupo.

Los valores de la tabla correspon-den a 12 imanes pequeños y a 8imanes grandes.

Respuestas1. Se obtiene un valor constante,igual a la masa disponible, o sea:mC + mR = mTEsto significa que del modelo sepuede deducir la conservación dela masa en las reacciones quími-cas.2. Existen casos en los que sepresenta un exceso de alguno delos elementos al formar el com-puesto.

mP3. La relación ______ es propia mGr

de cada compuesto. Por ejemplo, para Gr P resulta ser1/3 en todos los grupos. Las cues-tiones 2 y 3 ayudan a inferir la leyde las proporciones constantes apartir de un modelo.

mTCompuesto mP mGr mC mR

Gr P

Gr P2

Gr P3

Gr2 P

Gr2 P3

Experiencia 8.3 | Una aplicación del modelo de la estructura de la materia: las moléculas

Materiales necesarios1 pizarra magnética con base consideraciones sobre el modelo

imanes circulares (grandes / pequeños) en las experiencias 8.1 y 8.2

ProcedimientoHasta aquí hemos representado a los compuestos mediante agrupamientos que respetanlas proporciones entre los elementos que los integran. Sin embargo, el modelo no establecela cantidad de compuesto que se puede formar.Así el compuesto Gr P2 puede quedar representado por cualquier agrupamiento en el quehaya doble cantidad de imanes pequeños que de imanes grandes (ver figura).

Diversas representaciones de Gr P2

En nuestro modelo llamaremos moleecula al menor agrupamiento que represente la fórmulade un compuesto. Entonces el agrupamiento 1 de la figura anterior representa launa molécula del compuesto Gr P2.La formación de moléculas no se limita sólo a los compuestos, a veces un elemento se presenta en forma de moléculas constituidas por el agrupamiento de átomos de aquél. Unejemplo es el hidrógeno gaseoso (H2) que está constituido por parejas de átomos de hidrógeno.Utilizando los imanes y la pizarra magnética represente la molécula correspondiente a cadauno de los siguientes casos:a) Gr3 P b) Gr P4 c) Gr3 P3d) P3 e) Gr2 P5 f) Gr2

Cuestionario1. Si a nuestros elementos Gr y P le agregamos el elemento T, representado por un

triángulo, escriba la fórmula que corresponde a cada una de las siguientes moléculas.

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Con esta experiencia se trata deintroducir el concepto de moléculaa partir del modelo de estructurade la materia.

Es probable que los alumnos tien-dan a respetar no sólo la propor-ción sino también las cantidadessugeridas por la fórmula al contruirsus agrupamientos, pero esto nosurge del modelo sino de una ma-nera de interpretarlo. Por eso seintroduce la molécula como el me-nor agrupamiento posible para re-presentar a un compuesto.

Un contraejemplo lo ofrece el he-lio que es un gas monoatómico.

Posibles configuraciones:

a) b)

c) d)

e) f)

Respuesta1. 1) Gr3 T

2) Gr P T3) P T34) Gr2 P T5) Gr2 P2 T26) Gr2 P3 T3

1 2 3

1 2 3

4 5 6


Objetivos• Comprobar algunas características del suelo y su influencia sobre la vida vegetal.• Investigar adaptaciones de los seres vivos al medio.• Estudiar aspectos relacionados con la nutrición y la transformación de energía en las

plantas.• Comprender el concepto de población y de sus parámetros asociados.



b. Germinador

Se arma forrando interiormente con papel secante un vaso de precipitado o un frasco deboca ancha.Luego se coloca en el fondo del recipiente un poco de algodón en contacto con el secante.Para mantener húmedo el germinado se riega diariamente el algodón, evitando inundar elfondo del recipiente.Las semillas que se desea hacer germinar se ubican entre el secante y el vidrio.

c. Dispositivo para el estudio de la transpiración de las plantasSe trata de un dispositivo que permite observar el líquido que la planta debe absorber parareponer la peerdida por transpiración.

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papel secante

algodón

semillas

papel secante

algodón

semillas

tubo de ensayo grande

manguera de PVC

pinza portatermómetro

nuez

pinza portatubos

tapón doble perforado

tubo con boquilla

Algunas indicaciones para lograr un buen funcionamiento:- en el tapón se inserta primero el tubo acodado y luego la rama, procurando hacer esto

último bajo el agua;- el tubo de ensayo debe estar casi completamente lleno de agua antes de colocar el

tapón;- se tapa rápidamente y se completa el armado;- el tubo con boquilla debe contener agua antes de ser insertado en la manguera. El agua

es retenida tapando con el pulgar el extremo superior del tubo. Se destapa luego de insertarlo en la manguera;

- las uniones deben estar muy bien ajustadas; la del tapón y el tallo deben sellarse con cera o parafina fundidas.

d. Dispositivo para recoger oxígeno liberado en la fotosíntesis

Para armar el equipo se procede así:- se sumerge la planta acuática y se la cubre con el embudo que debequedar totalmente

sumergido en el agua;- se llena con agua un tubo de ensayo;- se lo tapa con el pulgar, se lo invierte y se lo introduce en el agua;- se coloca el tubo (que no debe contener aire) sobre el embudo y se lo sujeta con la

pinza portatubos.

e. Construcción de un osmómetroPara construir un osmómetro a partir de una raíz de zanahoria se procede como sigue:

- se ahueca el extremo más grueso de la zanahoria con un cuchillo tratando de hacer un hueco cilíndrico (1) por el que penetre ajustadamente el tubo de vidrio ancho (2);

- se introduce el tubo, rotando como si se atornillara para ajustarlo bien (3);- se sellan, con cera fundida o gotendo estearina de una vela encendida, los espacios que

queden entre la zanahoria y el tubo (4).Una vez que la cera esté sólida podemos comenzar el experimento.

IntroducciónAl considerar la naturaleza en su totalidad observamos la coexistencia de seres vivos y seres inertes, relacionados entre sí.De este modo, los seres inertes constituyen el ambiente en el que nacen, se desarrollan ymueren los seres vivientes.

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Al tapar el tubo se derramará unpoco de agua, y algo de ella pene-trará en el tubo acodado. Es im-portante que no quede aire dentrodel tubo de ensayo.La succión que se produce al eva-porar agua en las hojas hará queel líquido contenido en el tubo conboquilla comience a descenderlentamente.

El recipiente debe permitir que elagua cubra totalmente el embudoantes de colocar el tubo de ensa-yo. Tenga en cuenta que parte delagu del tubo de ensayo pasará alrecipiente al ser desalojada por elgas; esa previsión evitará el des-borde.Asegúrese de que no quede airedentro del tubo de ensayo.

Un buen ajuste entre el tubo y lazanahoria hace poco probable lapérdida de líquido durante el expe-rimento.El sellado es fundamental para eli-minar toda posibilidad de pérdida.

Este tema está dedicado al estu-dio de los componentes de un eco-sistema y de las relaciones exis-tentes entre ellos.

trípode

tubo de ensayo

embudo

pinza portatubos


sellar aquí

1 2 3 4

En este Tema nos ocuparemos de algunas relaciones entre los seres vivientes y su medio,así como del proceso por el cual las plantas transforman sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas dando lugar al primer eslabón en la cadena alimentaria.También nos ocuparemos de los conjuntos de individuos semejantes que habitan un ecosistema, es decir, las poblaciones.

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En su desarrollo se requierenmuestras de suelo, semillas yejemplares vegetales y animalesque pueden provenir de una sali-da de campo realizada al comen-zar la actividad escolar.Si se dispone, además, de terrarioy de acuario la provisión de mate-riales será más sencilla y estarárelacionada más directamentecon la totalidad de lo planificadopara la asignatura.Resulta por demás evidente queeste conjunto de experiencias noagota las posibilidades de trabajoexperimental; se las ha seleccio-nado a modo de ejemplo, paraorientar la actividad.

Se proponen experiencias extrassobre:- Variación de la temperatura dealgunos componentes del suelo.- Influencia de los factores abió-ticos sobre la germinación.- La transpiración en los vegetales.- Un gas que se libera en la foto-síntesis.

Experiencia 9.1 | Estudio de una muestra de suelo

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento muestras de suelo

ProcedimientoExploraremos la presencia de agua y de aire en algunas muestras de tierra.Para ello procederemos como sigue:

Primera parte:Se somete a una porción de tierra desmenuzada y seca al calor de la llama durante algunos minutos, observando cuidadosamente las paredes y la boca del tubo, registrandocualquier cambio que se produzca.

Segunda parte:En el vaso de precipitado se colocan 150 ml de agua. Se eligen uno o más terrones (secos)y se los coloca suavemente dentro del agua, señalando inmediatamente el nivel que éstaalcanza.

Se observa atentamente todo lo que sucede en el interior del vaso y, al cabo de unos minutos, se señala nuevamente el nivel del agua.

Cuestionario1. Sintetice sus observaciones correspondientes a la primera parte del experimento. ¿A

qué las atribuye?2. ¿Qué ocurre dentro del vaso al introducir el terrón en el agua?3. ¿A qué se debe el descenso del nivel final del agua?

60

Con este experimento se trata dedemostrar la presencia de agua yde aire en una muestra de suelo.

Cuanto más seca se presente lamuestra, resultará más sorpren-dente el hecho de que desprendavapor de agua al ser calentada.

Asegúrese de que se caliente le-jos de la parte libre del tubo, parano perturbar la condensación.

4 Los efectos son bien visibles uti-lizando un terrón grande o, a lo su-mo, dos o tres medianos. No es re-comendable usar tierradesmenuzada.

Es importante que el nivel se se-ñale de inmediato, pues descien-de rápidamente en los primerosinstantes.

Respuestas1. Al calentar la muestra de tierrase desprende vapor, que sale porla boca del tubo y se condensa enlas paredes. Esto indica que la tie-rra, a pesar de su aspecto seco,contiene agua.2. El terrón se cubre de burbujas,que luego se desprenden y alcan-zan la superficie del agua.El nivel desciende algo luego dealgunos minutos.3. El agua penetra en el terrón ydesaloja el aire que contenía.

nivel inicial

?

Experiencia 9.2 | Tropismos y adaptaciones de la raíz

Materiales necesarios2 vasos de precipitado * 1 trozo de telgopor

algodón 1 aro de latón (usado en exp. de dilatación)semillas de poroto (remojadas 24 hs.)

* Uno de ellos puede ser reemplazado por un frasco de boca ancha.

ProcedimientoLas respuestas de los vegetales a los estímulos se denominan tropismos. Se los considerapositivos si los organismos se dirigen hacia el estímulo y negativos en el caso contrario.En esta experiencia estudiaremos el comportamiento de la raíz ante dos estímulos: la gravedad terrestre y la humedad.Para ello prepararemos dos germinadores: el Nº 1 se arma de acuerdo con las indicacionesdel item b. El Nº 2 es similar al Nº 1 pero el papel secante y el algodón sólo abarcan la mitad superior del vaso; en la inferior se coloca el aro metálico en el fondo, luego el trozo detelgopor y encima el algodón y el secante. Una pequeña lengua de algodón sobrepasa eltelgopor y llega al fondo del vaso.

Una vez preparados los germinadores se procede a colocar en ellos las semillas de porotoentre el secante y el vidrio, de la siguiente manera:- germinador Nº 1: entre 4 y 6 semillas con diversas orientaciones de la parte cóncava de

ellas;- germinador Nº 2: entre 4 y 6 semillas, todas con la parte cóncava hacia abajo, en

posiciones cercanas y alejadas de la lengua de algodón.Se humedece el algodón y el papel secante, procurando que la humedad llegue a la lenguade algodón (Nº 2) pero que no quede agua en el fondo del vaso. Esta operación se repitediariamente.Se controlan a diario los germinadores, registrndo todas las observaciones qu se produzcan, con las que se podrá contestar el cuestionario.

Cuestionario1. ¿Qué orientación adquieren las raíces en el germinador Nº 1? ¿qué tropismo se ha

puesto en evidencia?2. En el germinador Nº 2, ¿se nota alguna diferencia entre la orientación de las raíces en

las zonas próximas a la lengua de algodón y en las zonas alejadas de ella? ¿Qué tropismo se ha puesto en evidencia?

3. En el germinador Nº 2, ¿qué raíces ramificaron primero? ¿Estamos frente a una adaptación al medio?

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Con esta experiencia se trata deponer en evidencia los tropismosde la raíz y de observar un caso deadaptación al medio ambiente.

El germinador Nº 1 se utilizará pa-ra destacar el geotropismo positi-vo de la raíz.El germinador Nº 2 se utilizará pa-ra destacar el hidrotropismo posi-tivo y observar una adaptacieonde la raíz: su capacidad de ramifi-carse en procura de humedad.Por ello se trata de confinar la zo-na húmeda a la parte superior delvaso, salvo en la región estrechaocupada por la lengua de algodón.

Las posiciones de las semillas sehan elegido en función del tro-pismo que se quiere destacar encada caso.

Es importante que sólo esté hú-medo el algodón y el secante.

Cinco días son suficientes paraefectuar los registros necesarios.

Respuestas1. Las raíces se orientaron haciaabajo, evidenciando geotropismopositivo.2. En la proximidad de la lenguade algodón las raíces se orienta-ron hacia ella, tomando direccio-nes oblicuas con lo que manifies-tan hidrotropismo positivo.3. Las raíces alejadas de la len-gua de algodón ramifican antesque las cercanas a ella. El vegetalse adapta para recoger humedadde la zona que la contiene.

papel secante

algodón

papel secante

lengua de algodón

telgopor

Nº 1 Nº 2

aro metálico

Experiencia 9.3 | Taxismos

Materiales necesarios1 base escalonada 1 tapa de la caja de accesorios1 pinza portatubos papel oscuro1 tubo de ensayo grande papel secante

bichos bolita

ProcedimientoEstudiaremos las respuestas de los bichos bolita a dos clases de estímulos: a) la luz y b) lahumedad.a) Para el primer caso les afreceremos un ambiente con una zona iluminada y otra oscuramediante el siguiente dispositivo, colocado en un ambiente luminoso.

Se humedece el interior del tubo y se colocan algunos bichos bolita dentro del mismo, cercade su bica. Se observa el comportamiento de los mismos y después de 10 ó 15 minutos secoloca el ppel del lado opuesto el tubo.Diez o quince minutos después se repite la operación.

b) Ahora les ofreceremos un ambiente con una zona seca y otra húmeda.Para ello nos valdremos de la tapa de la caja de accesorios (que puede ser reemplazadapor una bandeja u otro recipiente plano) forrando la mitad de su interior con un papel secante bien humedecido.

Se coloca la caja sobre una superficie horizontal en un ambiente con poca luz y se introducen algunos bichos bolita en la zona seca, como muestra la figura.Se observa atentamente el comportamiento de los crustáceos durante 10 ó 15 minutos.

Cuestionario1. ¿Cuál fue el comportamiento de los bichos bolita en el tubo de ensayo? ¿Qué clase de

taxismo manifiestan?2. ¿Cuál fue el comportamiento de los bichos bolita en la bandeja? ¿Qué clase de taxismo

manifiestan?

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Con esta experiencia se trata deinvestigar las reacciones de los bi-chos bolita frente a la luz y la hu-medad.

Es conveniente que el tubo de pa-pel oscuro no ajuste demasiadopara poderlo cambiar de lado confacilidad.

Es conveniente que la iluminaciónsea suave para que este factor no influya demasiado en la expe-riencia.

Respuestas1. Se dirigieron hacia la zona os-cura y al retirar el papel oscuronuevamente buscaron la zona conpoca luz.Los bichos bolita manifiestan foto-taxismo negativo.2. Se dirigieron hacia la zona hú-meda, desplazándose más rápi-damente sobre ésta.Los bichos bolita manifiestan hi-drotaxismo positivo.

pinza portatubos

base escalonada

tubo de ensayo

tubo de papel oscuro

papel secante

zona húmeda

zona seca

Experiencia 9.4 | Estudio anatómico de un pez

Materiales necesarios1 pinza de disección 1 tijera1 bisturí 1 varilla de vidrio1 vidrio de reloj 1 plancha de telgopor1 pez vivo (del acuario) 1 vaso de precipitado o frasco grande1 pez muerto (fresco)

ProcedimientoPara estudiar las adaptaciones de los peces al medio acuático nos dedicaremos a observar:1) los movimientos de un pez tomado del acuario y 2) los órganos respiratorios de un pezmuerto.

Primera parte:Para facilitar el registro de las observaciones conviene dibujar distintas vistas del pez (lateral, frontal, etc.) identificando las aletas y otros detalles. Los siguientes esquemas pueden ser usados como base.

Las preguntas del cuestionario servirán para orientar la observación.

Segunda parte:Se coloca al pez (muerto) sobre la plancha de telgopor y se procede a:- investigar si existe conexión entre la boca y las hendiduras branquiales (fig.1);- dejar a la vista las branquias cortando la base del opérculo (fig.2);

Figura 1 Figura 2

- cortar una branquia y observarla con lente de aumento mientras se la mantiene húmeda sobre un vidrio de reloj.

Cuestionario1. ¿Qué funciones cumplen las distintas aletas con respecto a los desplazamientos y

estabilidad del pez? Compare las aletas con partes de una embarcación.2. ¿Con qué finalidad el pez abre y cierra alternativamente la boca y las hendiduras

branquiales?3. describa y justifique el aspecto de las branquias.

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Con esta esperiencia se trata decaracterizar un conjunto de adap-taciones de los peces a su medioambiente.

Si es necesario retirar el pez delacuario deben tomarse las debi-das precauciones para no causar-le daño.

Como en casi todas las experien-cias, el cuestionario no es exhaus-tivo. Lo invitamos a enriquecerlotanto como le parezca.Un pez de tamaño mediano permi-te efectuar adecuadamente lasobservaciones.Cuanto meas fresco sea, posibili-tará una mejor observación de lasbranquias.

Respuestas1. Aleta caudal: (timón) dirige eldesplazamiento. Aletas dorsal yanal: (quilla) evitan el balanceo la-teral. Aletas pectorales y pélvicas:(estabilizadoras) evitan el cabe-ceo y equilibran al pez cuando nose desplaza.2. Lo hace para que circule elagua entre las branquias comoparte del proceso respiratorio.3. Se trata de láminas muy delga-das con aspecto de flecos paraofrecer la mayor superficie posiblede contacto con el agua, de la cualextraen oxígeno.

pinza

opérculo

branquia

varilla de acrílico

Experiencia 9.5 | El fenómeno de ósmosis

Materiales necesarios1 tubo de vidrio ø 6 mm 1 tubo de vidrio ø 19 mm abierto 1 tapón de goma perforado por los extremos1 vaso de precipitado azúcar

cera o vela zanahoria de tamaño medianocuchillo con punta

ProcedimientoSabemos que se denomina ósmosis al pasaje o difisión de moléculas de agua a través deuna membrana semipermeable, desde la zona de mayor concentración de agua hacia la demenor concentración.Para comprobar este fenómeno utilizaremos una raíz de zanahoria como membrana semipermeable, en la cual construiremos un osmómetro de acuerdo con las indicacionesdel item e. de este Tema.Una vez armado el osmómetro se echan dos o tres cucharaditas de azúcar delntro del tuboancho y se termina de llenar con agua. Entonces se coloca el tapón de goma en el que seha insertado el tubo delgado de vidrio.

Precaución: tape con cuidado para no aflojar el sellado de cera.

Como el tubo estaba lleno de agua, al colocar el tapón algo de líquido subirá por el tubo pequeño. Señale la altura que alcanza el líquido y coloque el osmómetro dentro de un vasode precipitado con un poco de agua.Observe la altura del líquido en el tubito cada 15 ó 20 minutos, tomando nota de lo que ocurre (asegurándose de que no pierda por las juntas selladas).

Repita la observación al cabo de 24 horas y desarme el osmómetro, aprovechando para registrar el estado de las paredes interiores de la cavidad en la zanahoria.Luego lávela bien y déjela sumergida en agua. Observe las paredes al día siguiente.

Cuestionario1. Describa lo que observó en cuanto a la altura del líquido en el tubo delgado. ¿Puede

justificarlo?2. ¿Qué ocurrió con las paredes de la cavidad? ¿Qué efecto produjo la inmersión en

agua?

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Con este experimento se trata deconstruir un dispositivo que permi-ta comprobar el fenómeno de ós-mosis.

Recuerde a los alumnos las pre-cauciones para introducir tubos devidrio en el tapón.

Asegúrese de que no quede aireentre el líquido y el tapón.

Si el líquido desciende habrá querevisar el dispositivo pues existealguna pérdida.

En este momento puede introducirlos conceptos de exósmosis y en-dósmosis.

Respuestas1. El agua aumenta su nivel y lle-ga a desbordar si el tubo no esmuy largo. Eso se debe a que elagua del vaso atravesó las pare-des de la zanahoria, en cuyo inte-rior la concentración de agua eramenor (ósmosis).2. Las paredes estaban blandaspues han cedido agua. Luego, alrecuperarla, se endurecen nueva-mente.

nivel inicial

Experiencia 9.6 | La clorofila

Materiales necesarios1 equipo de calentamiento 1 embudo1 gradilla papel de filtro1 tubo de ensayo bencina1 mortero con pilón alcohol1 probeta hojas verdes y frescas

ProcedimientoLos vegetales transforman la materia inorgánica, que obtienen del suelo, del aire o delagua, en materia orgánica para crecer y alimentarse.En ese proceso de transformación, denominado fotosíntesis, juegan un papel fundamentalla luz y un pigmento llamado clorofila.Nuestro propósito consiste en extraer la clorofila a algunas hojas verdes y someterla a ciertas observaciones.Iniciaremos la extracción de clorofila mediante el siguiente procedimiento:- se cortan las hojas en trozos pequeños y se los tritura en el mortero;- se coloca la masa obtenida en un vaso de precipitado con un poco de alcohol;- se coloca el vaso de precipitado en el soporte de calentamiento y se hace hervir el

alcohol durante algunos minutos;- se recoge el líquido en una probeta, previo filtrado. Observe el color del líquido y del

residuo que queda en el filtro.

Ahora someteremos a la solución alcohólica obtenida a la siguiente prueba:- se llena un tercio de tubo de ensayo con la solución alcohólica y se agrega bencina

hasta la mitad del tubo;- se tapa con un dedo y se lo invierte un instante. Luego se lo deja, en posición normal,

en la gradilla.

Cuestionario1. ¿De qué color quedó el alcohol en la probeta? ¿Y el residuo del filtro?2. ¿Qué ocurrió en el tubo de ensayo al finalizar la prueba?3. Si nos dicen que la bencina se lleva a la clorofila y el alcohol se que da con la xantofila,

¿a qué zona corresponde cada una? ¿Por qué?

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Con esta experiencia se trata deidentificar los pigmentos que tienela clorofila.

No es imprescindible triturar lashojas.

El armado del filtro se indica en elTema sobre separación de sustan-cias.

Con esta prueba se trata de ponerde manifiesto la existencia de di-versos pigmentos en la soluciónalcohólica de clorofila.

Respuestas1. El alcohol adquirió coloraciónverde mientras que el residuo apa-reció desteñido y blanquecino.2. Aparecen dos zonas bien dife-renciadas: una verde (arriba) yotra amarillenta (abajo).3. La clorofila corresponde a la zo-na superior, porque la bencina de-be flotar sobre el alcohol pues tie-ne menor peso específico.

embudo conpapel de filtro

alcohol

Experiencia 9.7 | El almidón en los vegetales

Materiales necesarios1 equipo de calentamiento solución de lugol3 vidrios de reloj almidón1 pinza alcohol1 gotero harina de trigo1 varilla de vidrio papa (una rodaja)

hojas verdes y frescas

ProcedimientoEl proceso de fotosíntesis permite a las plantas transformar materia inorgánica en materiaorgánica (azúcares) que el vegetal utiliza para crecer y alimentarse, almacenando el excedente.El producto final en la cadena de agrupamiento de azúcares es el almidón.En esta experiencia trabajaremos con un método que nos permitirá verificar la presencia dedicha sustancia.Comenzaremos observando la coloración que adquiere un indicador (solución de lugol) alentrar en contacto con almidón.Para ello se coloca una pequeña cantidad de almidón en un vidrio de reloj y se lo mezclacon unas gotas de agua, mediante la ayuda de la varilla de vidrio.Luego se echa una gota de lugol sobre el almidón y se observa el cambio de color.

Ahora sabemos que el lugol toma un color azul oscuro en contacto con el almidón. Esto nospermitirá reconocer su presencia en otras situaciones:a) harina de trigo, con un procedimiento similar al seguido con el almidón;b) en una rodaja de papa, dejando caer una gota de lugol sobre un trozo recién cortado;c) en una hoja que ha sido decolorada con el procedimiento seguido en la experiencia sobre extracción de clorofila, sin cortarla en trozos.

Nota: en el caso c) resulta muy interesante utilizar, además de una hoja normal, otra hojaque fue sometida al siguiente procedimiento antes de ser cortada:- se cubre con tiras de cartulina una parte de la hoja, de tal modo que coincidan las

porciones tapadas en ambas caras. La cartulina se sostiene con ganchos sujetapapeles y se dejan allí 4 ó 5 días. La hoja se corta y la cartulina se retira justo antes de ser decolorada para el caso c).

Cuestionario1. ¿Qué resultados se obtiene en los casos a, b y c? ¿La coloración es igualmente intensa

en todos? ¿Qué indica eso?2. ¿Qué ocurre en el caso c) si se prueba además con la hoja tratada según se indica en la

nota? ¿Cómo se puede interpretar el resultado obtenido?

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Con esta experiencia se trata deaplicar un método que detecte lapresencia de almidón en distintasmuestras. Una de las aplicacionesconduce a verificar la importanciade la luz para la fotosíntesis.

El objetivo perseguido con estaexperiencia no requiere la intro-ducción de fórmulas.

Esta parte de la experiencia re-quiere ser prevista para cumplircon todas sus condiciones en te-ermino.No obstante, los resultados sonmuy ilustrativos y justifican el tra-bajo previo.

Respuestas1. En todos los casos el lugol virahacia el azul, aunque con diferen-te intensidad. Esto indica que lascantidades de almidón existentesen cada muestra son diferentes.2. En la zona que fue cubierta seobtiene menor coloración azul.Eso puede interpretarse así: comoel almidón aparece en la hoja co-mo resultado de la fotosíntesis, lafalta de luz en la zona tapada inte-rrumpe el proceso fotosintético.

almidón

indicador

agua

Experiencia 9.8 | Estudio de una población

Materiales necesarios1 pizarra magnética tapa de la caja de accesorios1 juego de piezas magnéticas (transparente)

ProcedimientoEn el estudio de las poblaciones (vegetales y animales) se requieren ciertos datos, tales como:- el tamaño de la población, o sea el número de individuos que la forman;- la densidad de la población, o relación entre el tamaño de la población y la extensión del

territorio que ocupa.Para ejemplificar estos conceptos simularemos una población mediante piezas magnéticasque representan a los individuos, ubicadas al azar sobre la pizarra magnética que corresponderá al territorio.En nuestro modelo podemos identificar individuos de la especie P (imanes pequeños) e individuos de la especie Gr (imanes grandes).

En primer lugar procederemos a determinar el tamaño de cada población. En este caso, portratarse de pocos individuos distribuidos en un territorio que se domina en su totalidad, sepuede realizar un simple recuento de los ejemplares de cada especie, cuyos resultados seanotan en la siguiente tabla (1):

Cuando las características de los individuos o del territorio no permiten el recuento directose procede por muestreo, tomando parcelas de área conocida y efectuando el recuento deindividuos en cada una de ellas.

Para ejemplificar la técnica de muestreo adoptaremos como “parcela” un área equivalente ala tapa de la caja de accesorios. Ubicándola sobre la pizarra en cuatro sectores elegidos alazar y no superpuestos se obtiene un muestreo cuyos resultados se anotan en la siguientetabla (2):

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parcela

territorio

Especie P Especie Gr

Tamaño de cada población

Nº de individuosen parcela 1




Promedio

Muestreo (especie P)

Con esta experiencia se trata dedeterminar parámetros asociadoscon una población, a partir de unasimulación.

Asegúrese de que la distribuciónde las piezas magnéticas seatotalmente aleatoria.

Como en este caso el recuentodirecto es posible, será conve-niente explicar a los alumnos queel muestreo se realiza para cono-cer la técnica y no porque seanecesario.

Conociendo el área de la parcela, el área del territorio y el promedio de individuos por parcela se puede calcular el tamaño (aproximado) de la población ¿Cómo se logra?

También se puede calcular la densidad de población (D) a partir de la definición que vimosal comienzo:

tamaño de la poblaciónD = ____________________________________

extensión (área) del territorio

Otro dato interesante es el porcentaje de individuos de una determinada especie (%E) en eltotal de la población:

número de individuos E%E = _______________________________ x 100

tamaño de la población

Cuestionario1. ¿Cómo se calcula el tamaño de la población (T) por muestreo?2. ¿Qué se está suponiendo sobre la distribución de los individuos al efectuar el muestreo?3. A partir de los datos de la tabla 1, ¿cuál es la densidad de cada población?4. ¿Cuál es el porcentaje de individuos de la especie P en el total de la población?

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Respuestasárea territorio

1. T = _______________ x prom. indiv.área parcela

2. Se supone que los individuosse distribuyen uniformemente so-bre el territorio.3. Respuesta a cargo de los alum-nos. Si se usaron todas las piezasmagnéticas resulta:

12 ind. ind.D(P) = ____________ ≅ 3,7 _______

3,24 dm2 dm2

8 ind. ind.D(Gr) = ____________ ≅ 2,5 _______

3,24 dm2 dm2

4. Respuesta a cargo de los alum-nos. Si se usaron todas las piezasmagnéticas resulta:

12%P = ________ x 100 = 60

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Tema 10 | Nuestro maravilloso organismo

Objetivos• Estudiar diversas funciones del organismo humano.• Relacionar conceptos de distintas áreas del conocimiento científico.• Construir dispositivos que permitan simular el comportamiento de partes del cuerpo

humano.



b. Banco ópticoPermite sostener la pantalla y al portalentes asegurando alineación. Para ello es importanteverificar que todas las nueces queden en la misma posición con respecto al eje del banco.

En el portalentes se instalan diafragmas y lentes sujetándolos con el dispositivo eléstico correspondiente.En el alojamiento pequeño del portapantalla se inserta un vástago de 6 mm de diámetro.Luego se ubica la pantalla, que queda sujeta por presión.Finalmente se instala el conjunto en el banco óptico.

c. PortavelasCon dos bases escalonadas unidas mediante un vástago pequeño se construye un portavelas de altura regulable.

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trípode

pantalla

portapantalla

lente y/o diafragma

vástago ø 6


nuez

portalentes

vástago pequeño

base escalonada

Cunado se deben instalar la lentey el diafragma simultáneamente,se coloca este último sobre la ca-ra plana de la lente y se sijetanambos sobre el portalentes.

IntroducciónEn este Tema nos ocuparemos de algo que merece toda nuestra atención: nuestro propiocuerpo, el cuerpo humano.Quizá no nos maravillemos lo suficiente frente a ese armonioso conjunto, debido a que estamos tan habituados a sus funciones que difícilmente reparemos en ellas.Pero el hecho de leer estas palabras, de poder pasar las hojas del libro, de asimilar los alimentos que esta mañana tomamos al desayunar, y tantos otros, nos ofrecen ejemplos deleficiente comportamiento de nuestro organimo.A continuación intentaremos penetrar en algunos de sus secretos.

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Este tema está dedicado al estu-dio de algunos aspectos del fun-cionamiento del cuerpo humano, apartir de sus distintos aparatos ysistemas.

Al seleccionar las experiencias sehan preferido las de simulación deprocesos, con la finalidad de rela-cionar el hecho biológico con susfundamentos físicos o físicoquími-cos.

Se proponen experiencias extrassobre:- Sustancias orgánicas e inorgá-nicas en los huesos.- El ojo.

Experiencia 10.1 | Palancas en el cuerpo

Materiales necesarios1 trípode 1 resorte1 vástago ø 10 largo 1 eje largo1 regla graduada 1 eje corto1 nuez 1 gancho para balanza1 portapesas con pesas

ProcedimientoSabemos que los huesos del esqueleto cumplen la función de sostén y que, al articularse,permiten el movimiento originado en el esfuerzo y la coordinación muscular.Desde el punto de vista mecánico los huesos pueden ser considerados como palancas accionadas por los músculos.En esta experiencia trataremos de identificar y de simular algunas palancas de nuestrocuerpo, clasificándolas según su “género”.Para ello debemos tener presente que en una palanca se distinguen:- el punto de apoyo (A)- la potencia (P)- la resistencia (R)

De acuerdo con las posiciones relativas de R, A y P las palancas se clasifican así:- 1º género: R A P ej.: sube y baja- 2º género: A R P ej.: carretilla- 3º género: R P A ej.: caña de pescar

Para simular las palancas de nuestro cuerpo se arma un soporte que sostiene a la reglagraduada (hueso o conjunto de huesos). El portapesas representará a la Resistencia (carga) y el resorte será la Potencia (músculo).

Estamos en condiciones de simular las siguientes situaciones, clasificándolas como palancas.En cada caso: identifique apoyo (A), potencia (P) y resistencia (R); clasifique según el género y arme el dispositivo correspondiente.

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Con esta experiencia se trata derelacionar conceptos de Biología yde Física, a través de la simula-ción y clasificación de palancasóseas.

Si lo cree oportuno puede introdu-cir la condición de equilibrio de lapalanca.

Otros ejemplos:1º género: balanza de brazosiguales - tijera.2º género: rompenueces.3º género: abanderado.

Colocando el eje, el resorte y elportapesas en diferentes agujerosde la regla se puede apreciar lavariedad de esfuerzos que debenhacerse para lograr el equilibrio.El extremo libre del resorte se sos-tiene con la mano.

Esta simulación permite compren-der mejor el comportamiento delas palancas en nuestro cuerpo.

A

R

P

P

A

R

Articulación de la Articulación del talón Articulación del codo,cabeza con el cuello accionado por los bíceps

Cuestionario1. ¿Cuáles son sus respuestas al caso 1?2. ¿Cuáles son sus respuestas al caso 2?3. ¿Cuáles son sus respuestas al caso 3?

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Respuestas1. Apoyo: articulación del occipitalcon el atlas. Resistencia: peso dela cabeza. Potencia: esfuerzo delos músculos de la nuca. Palancade 1º género (RAP).2. Apoyo: parte anterior del pie.Resistencia: peso del cuerpo. Po-tencia: esfuerzo de los músculosgemelos. Palanca de 2º género(ARP).3. Apoyo: articulación del húmerocon el cúbito y el radio. Resisten-cia: peso de la mano. Potencia:esfuerzo de los bíceps. Palancade 3º género (RPA).

En todos los casos los alumnosdeben construir el dispositivo ade-cuado.

Experiencia 10.2 | Acción de la saliva sobre el almidón cocido

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 3 vidrios de reloj2 tubos de ensayo 2 nueces2 pinzas portatubos miga de pan1 gotero reactivo de Fehling1 varilla de vidrio lugol

ProcedimientoEn la experiencia “El almidón en los vegetales” verificamos la presencia de dicha sustanciaen la harina de trigo, mediante el indicador lugol.Puesto que el pan es elaborado con harina de trigo podemos suponer que contiene almidón. ¿Cómo podríamos comprobarlo?En efecto, utilizaremos un procedimiento sinilar al de la experiencia mencionada antes reemplazando el almidón por miga de pan.Después de hacer el experimento sabemos que el pan contiene almidón. Pero éste no esasimilable por nuestro organismo.Sin embargo, el pan es uno de nuestros alimentos más comunes. ¿Existirá algún procesodigestivo que haga asimilable al almidón?Para comprobarlo recurriremos a un indicador, llamado reactivo de Fehling, que forma unprecipitado de color rojo ladrillo cuando se lo calienta en presencia e azúcares asimilablespor nuestro organismo.Compararemos el comportamiento de ese indicador frente a dos muestras de miga de pan,una tratada con agua (A) y otra con saliva (S), colocadas en sendos vidrios de reloj.Para ello se rotulan dos tubos de ensayo (A y S), se vierte en ellos la solución de reactivode Fehling y se introduce en cada uno la correspondiente muestra.Finalmente se calientan los tubos con el mechero, observando atentamente el comportamiento de su contenido.

Cuestionario1. ¿Por qué pudimos afirmar que la miga de pan contiene almidón?2. ¿Se observa algún cambio en el contenido de los tubos de ensayo al calentarlos? ¿Qué

significa eso?3. Comente la siguiente frase: “el proceso digestivo comienza en la boca”.

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Con esta experiencia se trata dedemostrar que la saliva es capazde transformar el almidón en azú-cares asimilables.

Si los alumnos no realizaron esaexperiencia habrá que advertirlessobre el cambio del color del lugolal entrar en contacto con el almi-dón.

Si el nivel del curso lo permite pue-de mencionarse la transformaciónde almidón cocido en dextrosa ymaltosa.

Si se usa la misma varilla para tra-bajar las dos muestras es impor-tante secarla al pasar de una a laotra.

Respuestas1. Porque el lugol adquirió colorazul - negro en contacto con elpan.2. En el tubo S se forma un preci-pitado de color rojizo, lo cual indi-ca que la saliva actúa sobre el al-midón y lo transforma en azúcaresasimilables por nuestro organis-mo.3. Respuesta a cargo de los alum-nos. Se esperan referencias a lainsalivación y a la enzima digesti-va de la saliza (ptialina).

miga de pan tratadacon saliva

miga de pan tratadacon agua

AS

Experiencia 10.3 | El estetoscopio

Materiales necesarios1 embudo 1 tubo de goma1 membrana elástica (trozo de globo)

ProcedimientoObtener información del interior de nuestro cuerpo sin necesidad de penetrar en él constituye una de las tareas iniciales del disgnóstico médico.Para lograrlo los profesionales utilizan diversos recursos e instrumentos. En esta ocasiónnos ocuparemos de uno de ellos: el estetoscopio, mediante el cual se pueden hacer audibles algunas sennales provenientes, por ejemplo, de los latidos del corazón.

DIBUJO: ICN_PI_E10.3

Esta experiencia consiste en construir un modelo sencillo para probarlo y comprender elprincipio de su funcionamiento.Para fabricarlo comenzaremos por colocar la membrana de goma sobre la boca del embudoprocurando que quede bien tensa y ajustada. Si su elasticidad no alcanza para mantenerlaen el lugar se la puede ajustar con un hilo.

Luego se inserta un extremo del tubo de goma en el tubo del embudo y estea listo el estetoscopio.Para usarlo se introduce el extremo libre del tubo de goma en el conducto auditivo y se apoya con firmeza la mambrana elástica sobre la región a auscultar. Es necesario que nohaya ruido en el recinto.De este modo se puede auscultar el corazón de algún compañero apoyando el estetoscopioen la región central izquierda del tórax.Es interesante hacerlo cuando el “paciente está tranquilo y descansado y, luego, cuando hasaltado o corrido 30 segundos y 2 minutos respectivamente.

Cuestionario1. Describa lo que percibe al auscultar el corazón de su companero en los casos

señalados. ¿Cómo se explica eso?2. ¿Cómo se explica el funcionamiento del estetoscopio?

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Con esta experiencia se trata deconstruir un estetoscopio sencilloy de estudiar su funcionamiento.

Si consigue un estetoscopio con-vencional resultará muy intere-sante compararlo con el modelosencillo.

La tensión de la membrana de go-ma es fundamental para lograr unfuncionamiento correcto.

Para demostrar el funcionamientose puede colocar la membrana so-bre los labios entreabiertos tocán-dola rítmicamente con la lengua.

Respuestas1. Inicialmente se perciben soni-dos rítmicos suaves y pausados.Luego, cuanto mayor es la activi-dad física, los sonidos se hacenmás fuertes y frecuentes.Eso se debe a que los sonidos co-rresponden a los movimientos delcorazón y éstos se acentúan pararesponder a la exigencia que im-plica correr o saltar.2. Pequeñas compresiones y des-compresiones sobre la membranase transmiten al aire dentro del tu-bo que, a su vez, actúa sobrenuestro oído interno.

membrana elástica

embudo

tubo de goma

Experiencia 10.4 | Mecánica respiratoria

Materiales necesarios1 tubo de vidro ø 6 mm 1 tapón de goma perforado1 tubo de vidrio ø 19 mm abierto por 2 globitos de goma pequeños

ambos lados

ProcedimientoPara comprender la mecánica respiratoria recordaremos, en primer lugar, los componentesbásicos del aparato respiratorio y de la cavidad torácica, en cuyo interior se alojan los pulmones.

Ahora construiremos un modelo sencillo que nos permita simular aunque sea una parte delmecanismo de la respiración.Para ello se atraviesa el tapón de goma con el tubo delgado, en cuyo extremo inferior se inserta un globito pequeño bien ajustado (fig.1). Se coloca el tapón en un extremo del tuboancho (fig.2). El otro extremo se introduce en el otro globito y se obtiene el dispositivo de lafigura 3.

Entonces se sujeta el tubo con una mano, y con la otra se tira de la membrana A hacia abajo, observando el comportamiento del globito B.Luego se deja que A vuelva a su posición inicial, observando siempre al globo B. Finalmente se repiten esos movimientos rítmicamente.

Cuestionario1. Señale las analogías que pueda encontrar entre los componentes del cuerpo citados

anteriormente y los elementos del modelo.2. Explique la mecánica respiratoria a partir del modelo.

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Con esta experiencia se trata desimular el mecanismo que posibi-lita la ventilación pulmonar.

No se hace referencia a la estruc-tura interna del pulmón pues el ob-jetivo consiste en estudiar la me-cánica de la ventilación pulmonar.

Este modelo permite simular elmovimiento de las costillas.

Los globos y el tapón deben ajus-tar bien para evitar pérdidas de ai-re.

Respuestas1. Faringe - laringe

Tráquea - bronquios

Pulmones

CostillasCavidad torácica

Diafragma

2. Al descender el globo A (dia-fragma) se amplía la cavidad torá-cica. Eso crea una depresión y elaire penetra en el tubo delgado(tráquea) al globo B (pulmón).Cuando A vuelve a su posición au-menta la presión en la cavidad to-rácica y el aire es expulsado.

Figura 1

B

A

Figura 2 Figura 3

faringe

tráquea

bronquio derecho

pulmón derecho

bronquio derecho

pulmón derecho

diafragma

laringe

cavidad nasal

tubo delgado

globo B

tubo ancho

globo A

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Introducción a lasCiencias FísicasParte IGuía de experiencias extras, con observaciones y conclusiones


Experiencia extra: Medición indirecta de longitudesExperiencia extra: Medición de áreas

Tema 2 | La balanza da su veredicto / El comportamiento de la masa

Experiencia extra: Masa del hielo y del agua


Experiencia extra: Densidad de líquidosExperiencia extra: Punto de ebullición


Experiencia extra: Solubilidad y temperatura


Experiencia extra: Cristalización fraccionada


Experiencia extra: Obtención de ácido clorhídrico y de ácido nítrico


Experiencia extra: La “radiación de fondo”

Tema 8 | Cuando el microscopio no alcanza un modelo nos ayuda / Un modelo parala estructura de la materia

Experiencia extra: Otra aplicación del modelo de la estructura de la materia: estados deagregación


Experiencia extra: Variación de la temperatura de algunos componentes del sueloExperiencia extra: Influencia de los factores abióticos sobre la germinaciónExperiencia extra: La transpiración de los vegetalesExperiencia extra: Un gas que se libera en la fotosíntesis

Tema 10 | Nuestro marvilloso organismo

Experiencia extra: Sustancias orgánicas e inorgánicas en los huesosExperiencia extra: El ojo

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Experiencia extra | Medición indirecta de longitudes

Materiales necesarios1 plancha de telgopor 1 hoja de papel milimetrado1 regla milimetrada alfileres o chinches largas

ProcedimientoExisten casos en los que resulta difícil, si no imposible, medir en forma directa una longitud.Un ejemplo de ello lo constituye la medición de la distancia entre nosotros y un objeto distante, que puede verse pero resulta inaccesible.Simularemos este caso considerando que estamos en uno de los extremos del pizarrón ode la mesa (A) y no podemos llegar al otro extremo (P), en el que se encuentra clavado unalfiler o una chinche, perpendicularmente a la superficie del tablero.El objetivo consiste en determinar la longitud de AP, dirigiendo visuales desde distintos puntos y efectuando cálculos.Para ello se trazan en la hoja milimetrada dos segmentos paralelos, desde un borde hastael otro de la misma, separados por 20 cm y se determina el punto medio de cada uno (A y B), con lo que resulta AB perpendicular a cada segmento.

Figura 1 Figura 2

Entonces se coloca la hoja sobre la plancha de telgopor, y se clava un alfiler o chinche en A y otro en B, perpendicularmente en la hoja.Se ubica la hoja de tal manera que A coincida exactamente con el extremo de la mesa o delpizarrón, y se alinean visualmente los tres alfileres (A, B y P).Se prolonga sobre el tablero el segmento 1, que contiene a A, y se desplaza la hoja hasta ___que A coincida con otro punto A’ situado sobre la recta de prolongación (AA’ = 50 cm).Se verifica que el segmento 1 esté sobre la recta trazada antes y se dirige la visual desde A’ hacia P, clavando un alfiler (C) alineado con los de A’ y P, sobre el segmento 2.

Δ ΔLos triángulos A’AP y CB’A’ son semejantes ¿Puede probarlo?

___ ___PA A’B’

Luego resulta _______ = _______ ___ ___AA’ B’C

y PA = _________________

___ ___ ___ ___como los segmentos AA’, A’B’ y B’C son conocidos, se puede calcular PA.Calcúlelo y compare el resultado obtenido en la experiencia 1.1.

CuestionarioΔ Δ

1. ¿Cómo se prueba la semejanza de A’AP y CB’A’?2. Dé un ejemplo en el cual se vea la utilidad del método presentado en esta experiencia.

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Corresponde al Tema 1 | Parte I.Con esta experiencia se trata depresentar un procedimiento paradeterminar la distancia a un puntolejano o inaccesible.

Asegúrese de que los alumnoscomprenden que es los que se es-tá simulando.

Puede ocurrir que los alumnos ne-cesiten alguna aclaración sobrepropiedades geométricas.

La perpendicularidad de los alfile-res o chinches es fundamentalcuando haya que alinearlos vi-sualmente.

La coincidencia de la recta AA’ conla que contiene el segmento 1 ase-gura que B’A’ ⊥ AA’.

Respuestas1. ˆ ˆPAA’ = CB’A’

Δ Δ (rectos)A’AP ˜ CB’A’pues ˆ Δ

APA’ = B’A’C (alt. int. entre AP//B’A’)

2. Medición del ancho de un río;distancia a una casa de la que nossepara un alambrado, etc.

A 1

B 2

20 cmC B'

P

B

A'A

Experiencia extra | Medición de áreas

Materiales necesarios1 regla milimetrada 1 hoja de papel milimetrado1 nuez 1 hoja de papel cuadriculado

ProcedimientoAl medir efectuamos comparaciones entre un objeto y una escala adecuada a la magnitudque queremos medir.Así, para conocer la longitud de un lápiz lo colocamos sobre una regla y contamos la cantidad de divisiones que aquél abarca, Este conteo suele pasar inadvertido pues la reglaestá numerada a partir del cero y, procediendo correctamente, da de manera directa el resultado de la medición (o, al menos, la cantidad de divisiones completas que corresponden a la longitud del lápiz).¿Cómo podemos medir áreas en forma directa?De acuerdo con lo dicho necesitamos una escala adecuada, o sea con unidades de área.Lo más práctico será entonces un papel con cuadros de área conocida sobre el que se colocará el objeto cuya área queremos determinar.Al dibujar el contorno con un lápiz de punta muy fina quedará encerrado un número n decuadros de área a. ¿Cómo se calcula el área A del objeto?En efecto, resulta A = n . aPara aplicar este procedimiento determine el área de una de las caras mayores de la nuez(sin sus pitones) utilizando:1º.Un papel cuadriculado.2º.Un papel milimetrado.Compare sus resultados con los de sus compañeros.

Cuestionario1. ¿Qué resultado obtuvo en el primer caso?2. ¿Qué resultado obtuvo en el segundo caso?3. ¿Cuál de los resultados le merece más confianza? ¿Por qué?

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Corresponde al Tema 1 | Parte I.Con esta experiencia se trata declarificar qué significa efectuaruna medición y de demostrar quelas características de la escala in-fluyen en la presición de la medi-ción.

Los alumnos están tan habituadosa usar la regla graduada que difí-cilmente perciban cada parte delproceso de medición. Bastará ha-cerlos medir con una regla sin nú-meros para que reconozcan quese cuentan unidades. Cuando las figuras son regularesel área se calcula a partir de algu-nas longitudes particulares. ¿Quéhacer en el caso de figuras irregu-lares o complicadas?

El área del cuadrado unidad de ca-da escala se calcula por su defini-ción.Para determinar el número decuadrados abarcados habrá quehacer aproximaciones. Puede su-gerirse a los alumnos que consi-deren primero los cuadrados com-pletos y luego compongancuadrados completos a partir delos parciales.Resultará evidente que las aproxi-maciones se hacen más simplescon el papel milimetrado, a la vezque aumenta el porcentaje de cua-drados completos.

Respuestas1. Respuesta a cargo de los alum-nos. Conviene hallar el valor másprobable, aprovechando todas lasmediciones.2. Respuesta similar a la 1.3. El segundo, puesto que seefectúan menos aproximacionespues la unidad es sensiblementemenor que en el primer caso.

Experiencia extra | Masa del hielo y del agua

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 vaso plástico (liviano) con tapa1 portapesas con pesas municiones

trozos de hielo jinetillo

ProcedimientoCompararemos la masa de un trozo de hielo con la masa del agua que el mismo produce alfundirse.Para ello determine la masa del vaso con su tapa (mV), estando éstos secos.Luego coloque un trozo de hielo en el vaso, tápelo y determine la masa del conjunto.Calcule entonces la masa del hielo (mH).Espere hasta que todo el hielo se funda, (no destape; averigue si queda hielo sacudiendo elvaso).Determine ahora la masa del agua (mA) resultante. (Antes de hacerlo lea la Nota.)Compare las masas del hielo y del agua. ¿Se registra alguna variación?

Nota: es probable que algo de vapor de agua que existe en el aire se condense en el exterior del vaso. ¿Afectará esto al experimento? ¿Qué sugiere hacer antes de determinarla masa del vaso con agua?

Cuestionario1. Indique la variación de masa que haya registrado Δm = mA – mH

Si no existe variación indique Δm = 0,0Trate de obtener una conclusión que generalice sus observaciones y las de sus compañeros.

2. Anote sus respuestas a las preguntas efectuadas en la Nota.

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Corresponde al Tema 2 | Parte I.Con este experimento se trata decomprobar la conservación de lamasa en la fusión.

Un recipiente de dulce de leche oqueso crema puede ser útil.

Es importante tener en cuenta lasindicaciones de la nota. La hume-dad que suele condensarse en elexterior del recipiente puedecambiar radicalmente el resulra-do del experimento.

Respuestas1. Respuesta a cargo de los alum-nos. Como la masa del trozo dehielo puede variar mucho de ungrupo a otro, se sugiere compararel porcentaje de variacieon de lamasa (Δm%).

Δm . 100Δm% = _____________ mH

2. La humedad condensada agre-ga masa al sistema. El problemase resuelve secando el exterior delvaso.

Experiencia extra | Densidad de líquidos

Materiales necesarios1 balanza de brazos iguales 1 vaso plástico (liviano) 1 portapesas con pesas municiones1 probeta graduada jinetillo

metanol

ProcedimientoEn una experiencia encontramos que, en los sólidos, la densidad es una propiedad de cadasustancia.Trataremos de verificar si esto se cumple en los líquidos.Para ello será necesario determinar la masa y el volumen de diversas muestras de líquidosdiferentes para comparar los valores de la densidad en cada caso.En este experimento usaremos metanol y agua, pero puede efectuarse con muchos otros líquidos.Como la probeta graduada resulta incómoda para colocar en la balanza, la masa de cadamuestra se determinará utilizando un recipiente plástico liviano y efectuando las diferenciasde masa correspondientes.¿En qué orden conviene hacer las operaciones de pesada y medición del volumen para disminuir los errores experimentales?Haga las determinaciones y complete la siguiente tabla.

Cuestionario1. ¿Cómo resultan los valores de la densidad para las distintas muestras de agua?

Compare sus resultados con los de sus compañeros.2. ¿Cómo resultan los valores de la densidad para las distintas muestras de metanol?

Compare sus resultados con los de sus compañeros.3. ¿Se puede afirmar que la densidad es una propiedad característica de las sustancias

líquidas?

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Corresponde al Tema 3 | Parte I.Con esta experiencia se trata deinvestigar si la densidad de unasustancia líquida puede ser unapropiedad característica de la mis-ma.

No es conveniente diversificar de-masiado las clases de líquidospues esto impide obtener histo-gramas representativos.

Una alternativa consiste en colgarla probeta (sin su base) medianteun gancho y un clip, como semuestra en la experiencia sobredeterminación de la masa de un lí-quido.El orden más adecuado es:1) pesar el líquido en el recipiente;2) volcar el líquido y determinar elvolumen;3) pesar el recipiente con los pe-queños residuos de líquido quequedan adheridos a sus paredes.

Este procedimiento asegura mejorque otros que la masa de líquidoque resulta de la diferencia corres-ponde al líquido que quedó en laprobeta.

Respuestas1. Los valores de la densidad re-sultan sensiblemente iguales

g(δ ≅ 1 _______ )

cm3

Como antes, un histograma darárespuesta concluyente.2. Similar respuesta

g(δ ≅ 0,8 _______ )

cm3

3. Las respuestas 1 y 2 parecenindicar que cada sustancia líquidatiene un valor propio de la densi-dad.

mtotal (g)

agua

metanol

gδ ( )

cm3mrecip. (g) mlíq. (g) vlíq. (cm3)

Experiencia extra | Punto de ebullición

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 nuez1 pinza portatermómetro 1 termómetro

metanol trocitos de porcelanaagua

ProcedimientoTrataremos de determinar si la temperatura de ebullición de una sustancia líquida puedeservir para identificar a esa sustancia.Para ello se prepara el equipo e calentamiento echando un poco de metanol junto con algunos trocitos de porcelana en el tubo de ensayo, sujetando el termómetro como indica lafigura.

Se lee la temperatura del metanol cada medio minuto a partir de 60°C y se anotan los valores en la tabla.

Precaución: los vapores de metanol son muy inflamables. Mantenga la llama lejos de ellosy apague el mechero cuando el metanol comience a hervir.

Se repite el experimento con agua (llama directa) lleyendo la temperatura a partir de 95°C.

Cuestionario1. ¿A qué temperatura comenzó a hervir el metanol? Compare con otros grupos. ¿Se

mantuvo la temperatura durante la ebullición? Idem para el agua.2. ¿Puede tomarse al punto de ebullición como una propiedad característica?

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Corresponde al Tema 3 | Parte I.Con esta experiencia se trata deinvestigar si la temperatura deebullición puede ser una propie-dad característica de cada sus-tancia.

Si no se desea usar metanol pue-de reemplazarlo por una disolu-ción al 20% de cloruro de sodio enagua.

Procure que cada grupo use dis-tinta cantidad de cada líquido.

Verifique que todo el líquido del tu-bo esté sumergido en el baño.Tenga en cuenta la dilatación delmetanol.

Para ahorrar tiempo, el agua delbaño puede ser calentada previa-mente.

Para mayor seguridad se puedenrecoger vapores en un tubo de en-sayo sumergido en agua fría.

Si se dispone de dos termómetrospuede tomar la temperatura deambos líquidos a la vez.

En este experimento no es nece-sario hablar sobre las razones dela constancia de la temperaturadurante la ebullición.

Es conveniente dar algunas orien-taciones para elegir las escalasdel gráfico.

Respuestas1. A 65°C. Sí, la temperatura novarió durante la ebullición. El aguaempezó a hervir a 100°C, sin va-riar durante la ebullición.2. La respuesta 1 parece indicarque el punto de ebullición es pro-pio de cada sustancia.

termómetro


tiempo (min.)

ta metanol (°C)

ta agua (°C)

0

Experiencia extra | Solubilidad y temperatura

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 probeta graduada1 pinza portatermómetro 5 tubos de ensayo1 termómetro 1 nuez1 gradilla bandas de goma1 pipeta muestras de nitrato de potasio1 alambre recto (agitador)

ProcedimientoTrataremos de observar de que modo influye la temperatura sobre la solubilidad de unasustancia.Para ello se colocan 4 tubos de ensayo bien secos en la gradilla y se introduce en cada unode ellos una muestra de nitrato de potasio, de masa (mS) conocida (1 g, 2 g, 3 g y 4 g respectivamente), rotulando los tubos para reconocerlos y se agrega en cada tubo 2 ml (2 g) de agua (mL).Para calentar los tubos en baño de María se los sujeta con bandas de goma alrededor deun tubo vacío y se los ubica en el equipo de calentamiento.

Se calienta el agua y cuando se disuelve todo el sólido en los cuatro tubos se retira el mechero y se observa atentamente el contenido de cada tubo.Cuando se percibe el primer vestigio de sólido en uno de los tubos se lo identifica y se anota la temperatura de la solución (temperatura de saturación).

mSSe repite la operación para los otros tres tubos y se calcula _____ en todos los casos.mL

CuestionariomS1. Represente los valores de ______ (solubilidad) en función de la temperatura y trate de mL

trazar una curva continua que los una.2. ¿Qué información puede obtener del gráfico anterior?

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Corresponde al Tema 4 | Parte I.Con esta experiencia se trata deinvestigar la influencia de la tem-peratura sobre la solubilidad de unsólido en agua.

Es aconsejable que las muestrasde masa de 1 g, 2 g, 3 g y 4 g res-pectivamente, sean preparadasde antemano. Esto evita armaruna balanza para cada grupo. Delo contrario habrá que proceder areunir a los grupos de a dos.

Los tubos de ensayo deben estarsecos para evitar que parte de lamuestra sólida se adhiera a las pa-redes.Para medir 2 ml de agua se puedellenar la probeta hasta la marcasuperior y retirar de a poco con lapipeta.

El agua del baño puede ser calen-tada previamente.Si necesita abreviar la experienciapuede observar que se disuelvemás sólido a medida que aumen-ta la temperatura, resignando elanálisis cuantitativo.

Una observación atenta permitedeterminar con suficiente seguri-dad el punto de saturación.

Respuestas1.

gS*: solubilidad ( _____ de agua)

ml

2. Aceptando que el fenómenopresenta la continuidad sugeridapor la curva, se pueden conocerlos valores de la solubilidad del ni-trato de potasio a diversas tempe-raturas.

0,5

10

1

1,5

2

S*

30 50 70 90

ta (°C)

Experiencia extra | Cristalización fraccionada

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 equipo para filtrado1 gradilla 1 mortero con pilón

ProcedimientoEn esta oportunidad el profesor entregará una muestra compuesta por cloruro de sodio y nitrato de potasio en partes iguales.Las diferencias que presentan las curvas de solubilidad de estas sustancias aconsejan usarel método de cristalización fraccionada para separarlas.Se introduce la muestra en un tubo e ensayo y se agregan 10 ml de agua, agitando para disolver.Se coloca el tubo de ensayo en el equipo para calentamiento y se calienta hasta la ebullición. Si aún queda sólido sin disolver se agregan otros 10 ml de agua, repitiéndose este proceso hasta que todo el sólido se disuelva. Entonces se marca el nivel alcanzado porel líquido y se evapora mediante ebullición hasta que el volumen se reduzca a la mitad. Seve que aparecen cristales dentro del líquido y en las salpicaduras. ¿De cuéal de los componentes se trata?Para recuperar ese sólido se filtra el líquido estando bien caliente, teniendo la precauciónde precalentar el papel de filtro con un poco de agua caliente (que se desecha antes del filtrado).El líquido que queda en la probeta después de filtrar la solución se deja enfriar (o se enfríaen baño de agua).Aparecen nuevamente cristales. ¿De que componente se trata?Los cristales que se formaron en la probeta se recuperan mediante filtrado. El líquido residual aún contiene sólidos en disolución.El siguiente esquema resume el procedimiento de cristalización fraccionada.

Si parte de los cristales recuperados al cabo de la primera y de la segunda etapa se triturany se reúnen nuevamente, ¿se obtiene una muestra del tipo de la inicial?

Cuestionario1. ¿Qué componente se obtuvo al finalizar la primera etapa? Justifique.2. ¿Qué componente se obtuvo al finalizar la segunda etapa? Justifique. 3. ¿Cómo se podría comprobar que los cristales recuperados corresponden a la sustancia

que se esperaba obtener?

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Corresponde al Tema 5 | Parte I.Con esta experiencia se trata depresentar y fundamentar un méto-do alternativo para la separaciónde una mexcla de sólidos.

Conviene preparar la mezcla deantemano y repartir 15 g de ella acada grupo de alumnos.Se han elegido sustancias cuyascurvas de solubilidad son muy di-ferentes, para asegurar el resulta-do del experimento.El agua debe agregarse de a pocopara usar sólo la necesaria paradisolver todo el sólido.Si se agrega demasiada cantidadde agua costará obtener un preci-pitado al evaporar la mitad delagua.

El líquido debe permanecer ca-liente para evitar que cristalice elnitrato de potasio. Por eso es muyimportante filtrar a través del papelcaliente.Si el filtrado se enfría lentamentese obtienen cristales grandes enforma de aguja. Si se lo enfría enagua los cristales son meas pe-queños, pero diferentes de los delcloruro de sodio.

Se trata de reforzar el concepto demezcla y distinguirlo del de com-puesto.

Respuestas1. Se obtienen cristales de clorurode sodio, pues al disminuir el volu-men de líquido aumenta la con-centración y dicha sustancia preci-pita después de saturar lasolución.2. Se obtienen cristales de nitratode potasio, pues la solubilidad delmismo disminuye notablemente aldescender la temperatura.3. Disolviendo en tubos separa-dos pequeñas cantidades de cadauna y verificando si satisfacen losvalores de solubilidad de sus cur-vas respectivamente.

1a etapa 2a etapa

Experiencia extra | Obtención de ácido clorhídrico y de ácido nítrico

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento tubos de ensayo1 tubo de vidrio acodado solución de ácido sulfúrico1 erlenmeyer cloruro de sodio1 manguera de goma nitrato de potasio1 tapón de goma con doble perforación rojo neutral1 tubo de seguridad agua destilada1 gradilla trocitos de cobre

ProcedimientoA partir del ácido sulfúrico se pueden preparar otros dos ácidos.Para prepar ácido clorhídrico se hace reaccionar al cloruro de sodio contenido en el erlenmeyer con ácido sulfúrico que ingresa por el tubo de seguridad, calentando con el mechero de alcohol.Los vapores que se desprenden son conducidos a un tubo de ensayo que contiene una pequeña cantidad de agua para disolverlos, y que se encuentra en un baño de agua paraenfriarlos.

El líquido recogido en el tubo de ensayo es ácido clorhídrico y será sometido a las siguientes pruebas:- acidez, usando como indicador al rojo neutral (ver experiencia 4.4 del Tema 4 Parte I);- capacidad como solvente del cobre.Luego se lava cuidadosamente el equipo y se repite toda la experiencia reemplazando elcloruro de sodio por nitrato de potasio, para obtener ácido nítrico. Se somete al ácido nítricoa las mismas pruebas anteriores.

Cuestionario1. ¿Qué resultado arrojaron las pruebas con ácido clorhídrico?2. ¿ Qué resultado arrojaron las pruebas con ácido nítrico? 3. ¿Se justifica que se ponga distinto nombre a los líquidos preparados?

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Corresponde al Tema 6 | Parte I.Con esta experiencia se trata depreparar ácidos a partir del sulfúri-co y de comparar algunas de suspropiedades.

El ácido sulfúrico fue utilizado co-mo disolvente en tiempos remo-tos. Luego se lo utilizó como basepara preparar otros disolventes.La experiencia es ilustrativa, perosi usted considera peligroso el ma-nejo de los ácido puede realizarlacomo experimento de cátedra.

La manguera y el tapón de gomapueden ser atacados por los áci-dos, especialmente por el nítrico,por lo que se recomienda lavarlosmuy bien al terminar el experi-mento.

Si el trabajo es realizado por losalumnos, puede abreviarse tiem-po haciendo que unos grupos pre-paren ácido clorhídrico mientrasotros preparan ácido nítrico.

Respuestas1. El indicador vira hacia el viole-ta, lo cual confirma que el líquidoes un ácido. Aparentemente el co-bre no es atacado por el ácidoclorhídrico.2. Se trata de un ácido pues el ro-jo neutral vira hacia el violeta. Elcobre es atacado por este ácido.3. Si, pues al menos difieren enuna propiedad ya que sólo uno deellos ataca al cobre.

agua fría

indicador rojo neutral

ácido sulfúrico

Experiencia extra | La “radiación de fondo”

Materiales necesarios1 cámara de niebla 1 fuente de alimentación 1 fuente luminosa completa energía eléctrica

ProcedimientoLa radiactividad es un fenómeno natural y como tal se manifiesta, con diferente intensidad,en todo momento y lugar.Trataremos de detectar algún vestigio de radiactividad en el ambiente con el material disponible en el laboratorio.Para ello se arma la cámara de niebla siguiendo las indicacines pero en esta oportunidadno se introduce la muestra radiactiva.Cuando se forma vapor saturado en el fondo de la cámara (10 ó 15 minutos) se la iluminalateralmente y se observa desde la parte superior.

Una observación prolongada permitirá ver algunas trazas aisladas y espaciadas en la niebla, destacándose sobre el fondo negro.Si se dispone de un contador Geiger se podrá comprobar que denuncia, mediante chasquidos al azar, la presencia de algunas partículas de emisión radiactiva.

Cuestionario1. ¿Cómo se interpretan las trazas aisladas observadas en la cámara de niebla?2. ¿Las trazas irradian desde un punto como en la experiencia 7.3?

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Corresponde al Tema 7 | Parte I.Con esta experiencia se trata decomprobar la presencia de peque-ñas cantidades de material radiac-tivo en el aire (radiación de fondo).

La presencia de vestigios de ra-diactividad en la atmósfera y en elagua puede ser detectada con ins-trumentos adecuados.Con la cámara de niebla se pue-den captar algunas partículas deemisión radiactiva observando sutraza.

Respuestas1. De acuerdo con la experiencia7.3 las trazas corresponden a par-tículas emitidas por una fuente ra-diactiva. Ya que no hay una mues-tra presente las trazas puedenprovenir de pequeñas cantidadesde material radiactivo presentesen el aire.2. No. En este caso las direccio-nes son al azar pues las partículasno provienen de una fuente única.

7V220 V

Experiencia extra | Otra aplicación del modelo de estructura de la materia: estados de agregación

Materiales necesarios1 pizarra magnética consideraciones sobre el modelo, en

imanes circulares (pequeños / grandes) las experiencias 8.1, 8.2 y 8.3

ProcedimientoEn la naturaleza encontramos la materia en los estados sólido, líquido y gaseoso.Ciertas propiedades que permiten caracterizar esos estados nos ayudarán a representarloscon nuestro modelo a partir de predicciones que surgen de ellas.

Propiedad Predicción

Los gases son fácilmente compresibles Las moléculas de un gas deben encontrarse bastante separadas entre sí

Los líquidos son muy poco compresibles y adoptan Las moléculas de un líquido deben encontrarse la forma del recipiente que los contiene muy póximas entre sí, pero no tienen posiciones fijas

Los sólidos son incomprecibles y tienen forma propia Las moléculas de un sólido deben encontrarsemuy próximas entre sí (casi “tocándose”) y tienenposiciones fijas

Utilizando la pizarra magnética como recipiente, represente la mayor cantidad posible delcompuesto Gr P y disponga sus moléculas para que simulen los estados: a) gaseoso; b) líquido y c) sólido.

Cuestionario1. ¿Qué cambios sufrirá su representación del gas si se supone que ejerce presión

sobre él?2. Si se efectúa suficiente presión un gas puede licuarse. ¿El modelo se ajusta a esta

situación?

88

Corresponde al Tema 8 | Parte I.Con esta experiencia se trata deexplicar el comportamiento de só-lidos, líquidos y gases a partir delmodelo de estructura de la mate-ria.

Los conocimientos previos de losalumnos, aun los netamente em-píricos, facilitan la distinción y lacaracterización de los distintos es-tados.

Será conveniente discutir en claselas relaciones entre cada propie-dad y la predicción que surge deella.

En algunos sólidos carece de sen-tido hablar de moléculas, pero talvez no convenga mencionarloaquí.

Con los imanes disponibles sepueden formar 8 moléculas de GrP, obteniéndose como posiblesconfiguraciones las siguientes:

Respuestas1. Como el gas se comprime lasmoléculas deben aproximarse unpoco, reduciendo el volumen delgas.2. Si. Al comprimir más y más elgas sus moléculas se aproximanlo suficiente para adquirir caracte-rísticas de líquido.

Experiencia extra | Variación de la temperatura de algunos componentes del suelo

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 2 bandas de goma3 tubos de ensayo tierra, arena y agua1 termómetro reloj

Procedimiento¿Tendrán todas las sustancias la misma capacidad para retener el calor?Con el objeto de responder a esta pregunta compararemos la velocidad de enfriamiento deuna muestra de tierra desmenuzada y seca, una de arena seca y otra de agua.Para ello recurriremos al equipo para calentamiento en el que agregaremos dos tibos de ensayo sujetándolos al tubo fijo mediante bandas de goma, como muestra la figura.

Una vez armado el conjunto se llena medio tubo con cada muestra y se los coloca en elequipo para calentamiento, hasta que el agua del baño alcance entre 50° y 60°C.Entonces se retira el mechero y se dejan los tubos dentro del agua caliente durante 5 minutos más, a la espera de que las tres muestras alcancen la misma temperatura. Se retira el baño y se toma la temperatura de cada muestra cada 5 minutos, hasta completar lasiguiente tabla.

Cuestionario1. Compare la velocidad de enfriamiento de las muestras, a partir de los datos de la tabla.2. La propiedad que estamos estudiando, ¿ejerce alguna influencia en el ecosistema? Cite

ejemplos.

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Corresponde al Tema 9 | Parte I.Con esta experiencia se trata deponer de manifiesto la diferenteinercia térmica de diversas sus-tancias presentes en el suelo.

Es importante que las muestrassólidas estén secas y desmenuza-das para permitir la introduccióndel termómetro.Por otra parte al estar secas se ha-rán más notables las diferenciasbuscadas.

Esta forma de sujetar los tubospermite sumergirlos en el baño deMaría sin complicar el soporte.

Es importante que la temperaturainicial sea la misma en todas lasmuestras.

Precaución: al efectuar la medi-ción el bulbo del termómetro debequedar totalmente dentro de lamuestra y permanecer por lo me-nos 30 segundos antes de efec-tuar la lectura. No olvide secar elbulbo luego de retirarlo del agua.

Asegúrese de que los alumnos co-nocen el procedimiento correctopara tomar la temperatura, antesde iniciar el experimento.

Respuestas1. Para las muestras propuestasresulta que la arena tiene la mayorvelocidad de enfriamiento, y elagua la menor.2. Si; evidentemente influirá sobrediversos factores ambientales ytambién sobre los organismos vi-vientes. Ejemplos a cargo de losalumnos.

agua para baño de María

banda de goma

banda de goma

pinza portatubos

30’

ta tierra (°C)

25’20’15’10’

ta arena (°C)

ta agua (°C)

5’0’

Experiencia extra | Influencia de los factores abióticos sobre la germinación

Materiales necesarios5 vasos de precipitado o frascos de semillas de poroto

boca ancha papel secantealgodón papel oscurotijera adhesivo

ProcedimientoLos factores ambientales son capaces de acelerar, retardar y hasta impedir ciertos procesosvitales.En esta ocasión estudiaremos la acción de algunos factores abióticos sobre la germinaciónde semillas de poroto remojadas durante 24 horas.Ellas serán colocadas en germinadores en cuatro de los cuales se hará variar una condición, diferente en cada uno, para posibilitar su estudio.Preparación de los germinadores:a) Germinador testigo: se arma de acuerdo con las indicaciones del item b) del Tema 9. Se

colocan cuatro porotos entre el vidrio y el secante, y se humedece el algodón. Se riega diariamente y se coloca el germinador en un lugar iluminado y ventilado.

b) Germinador sin humedad: se prepara igual que el “testigo” pero con porotos noremojados, sin regar en ningún momento.

c) Germinador sin luz: se lo prepara y se lo trata igual que al “testigo” pero de lo rodea de un papel oscuro.

d) Germinador en frío: igual al “testigo”, pero colocándolo en la heladera.e) Germinador en calor: igual al “testigo”, pero colocándolo al lado de una estufa, cocina o

calentador permanente.Se observan diariamente durante una semana como mínimo, resumiendo las observacionesen un cuadro como el siguiente.

Cuestionario1. ¿Qué función cumple el germinador testigo en la experiencia?2. ¿De qué modo influyen los factores estudiados sobre la germinación?

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Corresponde al Tema 9 | Parte I.Con esta experiencia se trata deexplorar la acción que ejercen so-bre la germinación de semillas al-gunos factores tales como la hu-medad, la temperatura y la luz.

Habrá que dejar algunas semillassin remojar para colocar en el ger-minador sin humedad.

Es importante que los alumnos va-loricen la importancia del elemen-to testigo en toda investigación.

En estos germinadores se varíandrásticamente las condiciones,una por una, tratando de manteneriguales a las demás.

Respuestas1. El germinador testigo sirve co-mo patrón de referencia para cadauno de los factores bajo estudio.2. Respuesta a cargo de los alum-nos. Se espera que reconozcan ala humedad como factor impres-cindible, al frío como retardador yal calor como acelerador (o comofactores que impiden la germina-ción si se hacen extremos).

papel secante

algodón

Germinador Tamaño promedio

a) testigo

b) sin humedad

c) sin luz

d) en frío

e) en calor

ColorDía aparición hojasDía aparición raíz

Experiencia extra | La transpiración en los vegetales

Materiales necesarios1 trípode 1 tubo de ensayo1 vástago ø 10 largo 1 tubo e vidrio con boquilla2 nueces 1 tijera1 pinza portatubos 1 manguera de PVC1 pinza portatermómetro cera o parafina1 tubo de ensayo grande bolsitas de polietileno1 tapón con dos orificios hilo

plantas con hojas

ProcedimientoEn esta experiencia trataremos de verificar el fenómeno de transpiración y de estudiar algunas características del mismo.En primer lugar necesitaremos separar de la planta una rama con hojas. Se la corta con tijera, y el tallo se sumerge inmediatamente en el agua.Esa rama será colocada en el dispositivo que aparece en la figura, de acuerdo con las indi-caciones del item c) del Tema 9.

Luego de verificar que no haya pérdidas en el aparato, se marca el nivel del agua en el tubocon boquilla y se efectúan observaciones cada 5 minutos, bajo diversas condiciones, porejemplo: un ambiente cerrado, luego un ambiente ventilado y finalmete bajo la luz solar.¿Desciende la columna de agua? ¿Por qué?Si la hipótesis es que las hojas transpiran, podría ponerse a prueba encerrando algunas hojas en bolsitas de polietileno y observar luego de dejar la rama expuesta al sol.

Cuestionario1. ¿A qué atribuye el descenso de la columna de agua?2. ¿El descenso de la columna de agua es independiente de las condiciones ambientales?3. ¿Qué se observa en el interior de las bolsitas que cubren las hojas? ¿Qué indica eso?

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Corresponde al Tema 9 | Parte I.Con esta experiencia se trata deponer de manifiesto el fenómenode transpiración de las plantas yde observar su dependencia conrespecto a las condiciones am-bientales.

También puede efectuarse un se-gundo corte debajo del agua paraevitar la absorción de aire por eltallo.

Verifique la estanqueidad y selledonde sea necesario.Cuatro observaciones bajo cadacondición serán suficientes paracomparar.

Si se impermeabiliza (con vaseli-na o con parafina) el haz de unahoja y el envés de otra y se las en-cierra en bolsitas se puede com-probar que los órganos de la trans-piración se encuentran en una delas caras.

Respuestas1. A la evaporación producida enla superficie de las hojas.2. No; cuando la planta está al sol,por ejemplo, la transpiración esmayor.3. Las bolsitas se empañan y apa-recen pequeñas gotas de agua ensu interior. Eso indica que, tal co-mo se había supuesto, las hojasdesprenden vapor de agua.

nivel inicial

Experiencia extra | Un gas que se libera en la fotosíntesis

Materiales necesarios1 embudo 1 pinza portatubos1 tubo de ensayo 1 vaso de precipitado grande (o frasco)1 trípode bicarbonato1 vástago ø 10 largo rama de planta acuática (elodea)1 nuez astilla de madera y fósforos

ProcedimientoSabemos que durante la fotosíntesis las plantas absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno. Trataremos de recoger este último gas haciéndolo burbujear en un tubo de ensayocon agua.Para lograrlo se arma un dispositivo de acuerdo con las indicaciones del item d) del Tema 9,agregando al agua unas cucharaditas de bicarbonato, para aumentar la concentración dedióxido de carbono.

Una vez instalado el dispositivo, se lo ilumina con una luz intensa, preferiblemente luz solary luego de 15 ó 20 minutos se observa lo que ocurre.Se deja el equipo durante 24 horas con iluminación permanente, lo que permitirá recogersuficiente cantidad de gas. Para comprobar que se trata de oxígeno se procede así:- se retira el tubo de ensayo, tapándolo con el pulgar antes de sacarlo del agua;- manteniéndolo tapado se coloca en posición normal, para que el gas quede en la parte

superior;- se destapa el tubo y enseguida se introduce en él la astilla incandescente (como las

paredes estarán húmedas, la astilla no debe tocarlas). ¿Qué ocurre con la astilla?

Nota: para interpretar lo ocurrido se puede consultar la experiencia 6.1 “Obtención de oxígeno” del Tema 6.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre en el dispositivo de la figura luego de estar iluminado?2. ¿Por qué es importante iluminar durante el experimento?3. Al comienzo se agregó bicarbonato al agua para aumentar la concentracieon de dióxido

de carbono. ¿Qué finalidad se perseguía?4. ¿Qué ocurrió al introducir la astilla incandescente en el tubo? ¿Qué significa eso?

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Corresponde al Tema 9 | Parte I.Con esta experiencia se trata derecuperar el gas desprendido du-rante la fotosíntesis y de identifi-carlo como oxígeno.

Con un embudo transparente seobtienen mejores resultados.

Conviene encender la astilla y,apenas antes de introducirla en eltubo, soplarla para extinguir la lla-ma.

Respuestas1. Se observan pequeñas burbu-jas sobre la planta acuática. Esasburbujas se desprenden y se acu-mulan en el tubo de ensayo, des-alojando agua de su interior.2. Porque la luz es necesaria pa-ra el proceso de fotosíntesis.3. Como en la fotosíntesis la plan-ta absorbe dióxido de carbono, seprocuraba incrementar el procesoa través del aumento de su con-centración.4. La combustión se aviva y la as-tilla se enciende. Esto indica queel gas es oxígeno.

luz

Experiencia extra | Sustancias orgánicas e inorgánicas enlos huesos

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 dinamómetro1 vaso de precipitado 1 pinza2 huesos limpios ácido clorhídrico

(por ej.: pata de un cordero)

ProcedimientoLos huesos son rígidos y resistentes, y están formados por tejido vivo.Por eso deben incluir sustancias orgánicas e inorgánicas en su constitución.Para verificarlo procederemos en dos etapas.

Primera parte:Se toma uno de los huesos y se registra su peso en gramos. Luego se lo somete a la acción de la llama directa durante más de media hora.

Se pesa nuevamente el hueso y se inspecciona la zona que estuvo bajo la acción del fuego,golpeándola con algún objeto contundente.

Segunda parte:Se toma el otro hueso y se anota su peso. Luego se lo introduce en una solución de ácidoclorhídrico y al cabo de una semana se lo pesa nuevamente.

Finalmente se inspecciona la parte del hueso que estuvo sumergida en el ácido y se registran los cambios sufridos.

Cuestionario1. ¿Qué ocurrió con el peso del hueso al someterlo a la llama? ¿Qué otra consecuencia

sufrió? ¿A qué atribuye los cambios?2. ¿Qué ocurrió con el peso del hueso al sumergirlo en el ácido? ¿Qué otra consecuencia

apareció? ¿A qué atribuye los cambios?

93

Corresponde al Tema 10 | Parte I.Con esta experiencia se trata deverificar la presencia de sustan-cias orgánicas e inorgánicas enlos huesos.

Si se desea un efecto meas nota-ble utilice la balanza de platillospara comparar las masas del hue-so antes y después del experi-mento.

Es conveniente entregar la solu-cón ácida preparada.Si la preparan los alumnos recuer-de que debe colocarse primero elagua y luego el ácido.

Respuestas1. El peso disminuyó ligeramente;además el hueso se tornó débil yquebradizo. Los cambios se de-ben a la evaporación de agua y deuna sustancia orgánica (oseína),constituyentes del hueso.2. Se registra una disminución depeso, además el hueso se volvióblando y flexible. Esos cambios seatribuyen a la disolución de salesminerales que daban consistenciaal hueso.

viernes

5ves

4nes3nes 2 ne

s

Experiencia extra | El ojo

Materiales necesarios1 banco óptico cartulina1 portavelas tijera1 diafragma circular de ø 2 mm fósforos1 vela

ProcedimientoTrataremos de comprender el funcionamiento del ojo como sistema óptico a partir de unmodelo basado en las siguientes analogías:- el diafragma circular corresponde a la pupila- la lente corresponde al cristalino- la pantalla corresponde a la retina

Bajo estas condiciones armaremos un modelo de ojo que puede “ver” un objeto situado acierta distancia sin la ayuda de anteojos.Para ello se instala la lente, por ahora sin diafragma, en el portalentes al que se coloca sobre el banco óptico, como indica la figura. Se hace lo mismo con la pantalla y se coloca lavela frente a la lente, a unos 45 cm de ella.

Se oscurece el lugar y se enciende la vela, moviendo la pantalla hasta lograr la imagen demayor nitidez, con lo que queda fijada la distancia d.En este momento el modelo corresponde a un ojo con la pupila dilatada (máxima aberturapor no tener diafragma).Ahora iremos cerrando progresivamente la pupila instalando sobre la cara plana de la lente sucesivos diafragmas construidos con cartulina (agujeros centrales de ø 20 mm y 8 mm), para terminar con el de 2 mm de diámetro, provisto con el equipo.Al colocar cada diafragma observe y anote las características de la imagen.

Cuestionario1. ¿Qué representa la distancia d en el ojo real?2. ¿Qué sucede con la luminosidad y con la nitidez de la imagen al cambiar los

diafragmas?3. ¿Cambia de tamaño o la forma de la imagen al cambiar los diafragmas?4. ¿Qué función cumple la pupila en el ojo?

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Corresponde al Tema 10 | Parte I.Con esta experiencia se trata deestudiar el comportamiento físicode un ojo normal a través de unmodelo sencillo.

Aunque simple, el modelo permitemás de lo que se incluye en estaexperiencia. Por ejemplo, se pue-den estudiar deformaciones delojo simulando alargamiento oacortamiento del globo ocular pordesplazamiento de la pantalla lue-go de haber obtenido imagen níti-da. También se puede girar ligera-mente la lente para slmularastigmatismo.

Puesto que se estudia el ojo comosistema óptico no se hace referen-cia aquí al problema de la inver-sión de la imagen.

En estas condiciones, la distanciad es aproximadamente 13 cm.

Los diafragmas se instalan en elmismo portalentes, ajustándoloscon la lente sobre los bordes delmismo.Asegúrese de que el orificio estécentrado con la lente.

Respuestas1. Representa la longitud del glo-bo ocular según el diámetro quepasa por el centro de la pupila.2. La luminosidad disminuyecuando la abertura se hace menor.La nitidez aumenta cuando laabertura se hace menor.3. No. El tamaño y la forma de laimagen no dependen de la abertu-ra de la pupila.4. Regula la cantidad de luz quepenetra en el globo ocular.

d 45 cm

Introducción a lasCiencias FísicasParte IIGuía de experiencias, con observaciones y conclusiones

Tema 1 | Fuerzas y equilibrio

Experiencia 1.1: Fuerza y deformación. El pesoExperiencia 1.2: Calibración de un resorteExperiencia 1.3: Peso específico de sólidosExperiencia 1.4: Centro de gravedad. EquilibrioExperiencia 1.5: Resultante y equilibrante de dos fuerzas concurrentes

Tema 2 | Las fuerzas en acción

Experiencia 2.1: Palancas. Condición de equilibrioExperiencia 2.2: Polea fijaExperiencia 2.3: Fuerzas de rozamientoExperiencia 2.4: Relación entre fuerza y aceleración

Tema 3 | Los fluidos

Experiencia 3.1: Empuje. Peso específico de líquidosExperiencia 3.2: Fuerza y presiónExperiencia 3.3: La presión y los fluidosExperiencia 3.4: Vasos comunicantes. ManómetroExperiencia 3.5: Cohesión, capilaridad y tensión superficial

Tema 4 | El calor y sus efectos

Experiencia 4.1: CalentamientoExperiencia 4.2: Dilatación de sólidosExperiencia 4.3: Los cambios de estadoExperiencia 4.4: Variación de los puntos de ebullición y fusión

Tema 5 | Propagación del calor

Experiencia 5.1: Propagación del calor en sólidosExperiencia 5.2: ConvecciónExperiencia 5.3: Radiación

Tema 6 | Propagación y reflexión de la luz

Experiencia 6.1: Propagación rectilínea. Cámara oscuraExperiencia 6.2: La sombra y los eclipsesExperiencia 6.3: Leyes de la reflexión de la luzExperiencia 6.4: Reflexión convergenteExperiencia 6.5: Reflexión divergente

Tema 7 | Refracción de la luz

Experiencia 7.1: Refracción aire - acrílicoExperiencia 7.2: Reflexión total en el prisma. Reflexiones sucesivasExperiencia 7.3: Lentes convergentesExperiencia 7.4: Lentes divergentes

Tema 8 | Instrumentos ópticos. Optica física

Experiencia 8.1: Lupa Experiencia 8.2: Principio del proyector de diapositivasExperiencia 8.3: Descomposición de la luzExperiencia 8.4: Recomposición de la luz

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Tema 9 | Magnetismo

Experiencia 9.1: Acción de las fuerzas magnéticas a distancia. ArrollamientoExperiencia 9.2: Magnetización y desmagnetizacieon. Magnetismo inducidoExperiencia 9.3: Polos de un imán. Imanes quebradosExperiencia 9.4: Espectros magnéticos

Tema 10 | Electrostática

Experiencia 10.1: Acción de las fuerzas eléctricas a distanciaExperiencia 10.2: Conductores y aisladoresExperiencia 10.3: ElectroscopioExperiencia 10.4: Electróforo

Tema 11 | Corriente eléctrica

Experiencia 11.1: Circuito eléctricoExperiencia 11.2: Resistencia variableExperiencia 11.3: Efectos calóricos de la corriente eléctricaExperiencia 11.4: Efectos magnéticos de la corriente eléctrica

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Objetivos• Fundamentar la medición de pesos mediante un resorte calibrado.• Estudiar experimentalmente el comportamiento de sistemas de fuerzas en equilibrio.


a. Soporte verticalSe trata de un vástago largo ø 10 mm sostenido por el trípode.Constituye un elemento de sostén universal, al que se acoplan otras piezas mediante lasnueces.

b. Montaje vertical de la regla graduadaPara mantener la regla graduada en posición vertical se utiliza la prensa de mesa como indica la figura. Para asegurar la sujeción de la regla conviene usar un suplemento (paralelepípedo de aluminio, por ejemplo).

c. DinamómetroEl dinamómetro provisto con el equipo posee una escala graduada en gramos, y admite unacarga nominal de 100 g.Antes de efectuar la pesada es necesario asegurarse de que el cero de la escala aparece,con el resorte descargado, justo a ras del borde del tubo.De este modo el valor de la fuerza que se desea medir estará dado por el punto de la esca-la que coincide con el borde del tubo (figura 1).

97

Este montaje independiza la regladel soporte vertical y permite ubi-carla en el lugar meas adecuadopara efectuar la medición.

En algunos casos conviene reem-plazar la regla por una regla mili-metrada.

El dinamómetro está diseñado pa-ra trabajar colgado. En otras posi-ciones hay que ajustar el cero y te-ner en cuenta el rozamiento de laescala con el tubo.

Para ajustar el cero del dinamómetro se utiliza el tornillo que se encuentra cerca del ganchosuperior (figura 2). Al aflojar ese tornillo se puede subir o bajar la escala hasta regular el cero; en ese momento se ajusta nuevamente el tornillo.

d. Plano inclinadoNuestro plano inclinado consiste en el caño de hierro habitualmente utilizado para el dilatómetro, sobre el que rueda una polea de la que cuelga el portapesas.Las siguientes figuras tienen por objeto aclarar el montaje de dichos elementos.

)

IntroducciónCon frecuencia utilizamos la palabra “fuerza” y la asociamos con acciones tales como tirar,empujar, apretar, sostener, etc.Intuitivamente podemos decir cuando un objeto es más “pesado” que otro y también somoscapaces de acomodar cosas para que queden en “equilibrio”.¡Cuántos conceptos interesantes! Ellos, y muchos más, son abordados por la Mecánica quetrata de caracterizarlos con precisión a través del experimento y del razonamiento.En este Tema nos ocuparemos de algunas cuestiones relacionadas con las fuerzas, porejemplo, la deformación que producen en ciertos cuerpos, lo que nos permitirá estudiar unafuerza particular: el peso.También trataremos el concepto de equilibrio y lo aplicaremos al estudio de algunos sistemas de fuerzas.

Nota: recomendamos consultar el Tema 1 de la Parte I que trata sobre mediciones en general.Allí encontrarán experiencias sobre medición de longitudes, superficies, volúmenes y masasque servirán de apoyo a las que se proponene en esta Parte II.

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El dinamómetro se sostiene con lamano para permitir el movimientodel cuerpo a lo largo del plano in-clinado.

Para colocar los dos ganchos pa-ra balanza sobre el eje largo esnecesario modificar ligeramente laabertura de uno de ellos.

Este tema está dedicado a intro-ducir y fundamentar la técnica demedición de fuerzas mediante eldinamómetro, para aplicarla luegoa la determinación del peso espe-cífico de sólidos y al estudio de lossistemas de fuerzas.

Se proponen experiencias extrassobre:- Resultante y equilibrante de unsistema de fuerzas paralelas deigual sentido.- Descomposición de una fuerzaen el plano inclinado.

tornillo para regulación

dinamómetro

gancho para polea


gancho para balanza

portapesas

caño de hierro

Experiencia 1.1 | Fuerza y deformación. El peso

Materiales necesarios1 soporte vertical 2 nueces1 portapesas con pesas 1 banda elástica

ProcedimientoAunque resulte imposible dar una definición de fuerza sin recurrir a conceptos aún máscomplicados, nos resulta sencillo identificar a las fuerzas por los efectos que producen.En esta oportunidad nos ocuparemos de las deformaciones que sufre una banda de gomaal ser sometida a fuerzas de tracción.Para ello se colocan dos nueces en el soporte vertical y se las une mediante la banda degoma (figura 1).Se regula la separación entre las nueces para que la banda de goma quede tensa.

Figura1 Figura 2 Figura 3

Usando el portapesas a modo de gancho se tira de la parte media de la banda de gomaejerciendo fuerzas de intensidad y dirección variada (figura 2).¿Existe relación entre la deformación y la intensidad o la dirección y sentido de la fuerza?Luego se libera el extremo inferior de la banda de goma y se cuelga de ella el portapesas.De este modo estamos sometiendo a la banda a una fuerza que llamamos peso (figura 3).Finalmente se agregan (de a una) las pesas de 10 g y se observa el comportamiento de labanda de goma.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre con la banda de goma al aumentar la intensidad de la fuerza?2. ¿Qué relación existe entre la deformación y la fuerza en cuanto a la dirección y sentido?3. ¿Cuál es la dirección y el sentido de la fuerza peso? Justifique.4. ¿Qué ocurre con el peso del portapesas cuando se agregan pesas? Justifique.

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En esta experiencia se trata depresentar a la fuerza como causade deformación, como para parti-cularizar con la variación de longi-tud que provoca la fuerza peso so-bre la banda de goma.

Esta pregunta se reitera, desdo-blada, en el cuestionario.

Acá se comienza a preparar el te-rreno para la calibración de un re-sorte.

Respuestas1. La deformación se acentúa.2. La deformación se produce enla dirección y sentido de la fuerza.3. La fuerza peso tiene direcciónvertical y sentido hacia abajo, se-gún indica la deformación que su-fre la banda de goma.4. El peso del conjunto aumentaya que la banda de goma es esti-rada cada vez más.

Experiencia 1.2 | Calibración de un resorte

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 nuez1 resorte 1 portapesas con pesas1 regla graduada 1 prensa de mesa2 indicadores de cursor

ProcedimientoLos objetos elásticos sufren, dentro de ciertos límites, deformaciones proporcionales a lasfuerzas ejercidas.Esta propiedad nos permitirá “calibrar un resorte”Para ello se coloca una nuez en lo alto del soporte vertical y de ella se cuelga el resorte conel portapesas vacío. Junto con el soporte se instala la regla graduada en posición vertical,con los cursores colocados.El cursor superior debe señalar la posición x0 correspondiente al extremo del resorte (figura 1) y permanecer allí el resto del experimento.

Figura 1 Figura 2

Luego se agrega una pesa de 10 g (P1 = 10 g) y se señala con el cursor inferior la posiciónx1 que alcanza el extremo del resorte (figura 2).Vemos que a una fuerza P1 le corresponde un alargamiento Δx1. ¿Cómo se calcula Δx1?Se agregan pesas (de 10 g en 10 g) y se registran los correspondientes Δx completando lasiguiente tabla:

CuestionarioP

1. ¿Puede considerarse constante la relación _____ ?Δx

2. Construya un gráfico de Δx en función de P para los valores de la tabla.

100

En esta experiencia se trata defundamentar la medición de pesosmediante el dinamómetro.

Estas observaciones correspon-den a lo visto en la experiencia so-bre fuerza y deformación.

Esta posición corresponde a P = 0,vale decir que el peso del portape-sas vacío no se tiene en cuentapara confeccionar la tabla.

Δx1 = x1 - x0También puede medirse Δx en for-ma directa.

Recuerde que no se toma encuenta el peso del portapesas.

Respuestas1. Dentro de los errores experi-

Pmentales ______ puede conside-Δx

rarse constante.2. Gráfico a cargo de los alumnos.Para el intervalo de pesos dado seobtiene proporcionalidad.

x0

Δx

P (gr)

Δx (cm)

PΔx

grcm( )

Experiencia 1.3 | Peso específico de sólidos

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 vástago ø 61 nuez 1 paralelepípedo de hierro1 probeta graduada 1 paralelepípedo de aluminio1 dinamómetro 1 paralelepópedo de madera

hilo de nylon

ProcedimientoSabemos que el tamaño de un objeto no da indicio, por sí solo, del peso de ese objeto; esnecesario además conocer por qué sustancia está constituido.Esto nos lleva al concepto de peso específico (Pe) que es la relación entre el peso y el volumen de un cuerpo.

pesoPe = _____________

volumen

Nos proponemos determinar el peso específico de tres sustancias: hierro, aluminio y madera, trabajando con otros tantos cuerpos de igual volumen.Para ello habrá que:- determinar el volumen (V) mediante la probeta graduada;- determinar el peso (P) mediante el dinamómetro;- completar la tabla.

Nota: el volumen del paralelepípedo de madera nos se puede determinar por el meetodo indicado pues flota. Recuerde que los tres cuerpos tienen igual volumen.

Cuestionario1. Los tres cuerpos tienen igual volumen. ¿Cómo sos sus pesos?2. Si un objeto de hierro pesa 5 veces más que el paralelepípedo de ese material, ¿qué po

demos decir sobre el volumen de ese objeto?

101

En esta experiencia se trata deejemplificar el método para calcu-lar el peso específico de distintossólidos.

El concepto de peso específico esprerrequisito para este trabajo.Si desea contruir ese concepto enforma experimental conviene tra-bajar con cuerpos del mismo ma-terial pero de diferente volumen.

Asegúrese que los alumnos su-mergen completamente el cuerpo yleen correctamente en la probeta.

Como es la primera vez que usanel dinamómetro convendrá asegu-rarse que se lo trata con cuidado yse lo lee correctamente.

Puede ser interesante que losalumnos comparen sus resultadoscon los de una tabla, primero enforma individual y luego calculan-do el valor más probable de Pe apartir de los resultados de todoslos grupos.

Respuestas1. Los pesos son distintos.2. Puesto que el peso y el volu-men son directamente proporcio-nales, el volumen del objeto será5 veces mayor que el del paralele-pípedido.

V

P

P (gr) V (cm3)

Hierro

Aluminio

Madera

gPe ( )

cm3

Experiencia 1.4 | Centro de gravedad. Equilibrio

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 eje largo2 nueces 1 tijera1 vástago ø 6 hilo de nylon1 portapesas con pesas cartulina o cartón

ProcedimientoEstudiaremos las condiciones de equilibrio de los cuerpos suspendidos.Para ello recortaremos una figura irregular en cartulina, practicando varios agujeros (el diámetro algo mayor al eje largo) cerca de sus bordes.Con el portapesas y el hilo se construye una plomada que señala la dirección vertical al sercolgada de un vástago colocado en el extremo superior del soporte vertical. En el mismosoporte se instala una nuez con el eje largo del que se colgará la figura recortada.El hilo de la plomada debe pasar frente al extremo el eje largo.

Vista de frente Vista lateral

Cuando la cartulina deja de oscilar se traza sobre ella la línea vertical que marca el hilo dela plomada; luego se repite este procedimiento colgando la figura de los demás agujeros.¿Concurren aproximadamente en un punto todas las líneas trazadas?Para investigar una propiedad de ese punto, al que llamaremos centro de gravedad (C), sehace un agujero sobre él y se cuelga la cartulina: a) en C; b) por un punto que quede debajode C; c) por un punto que quede arriba de C. Se observa el comportamiento de la figura encada caso.Finalmente se recorta un rectángulo de cartulina y se determina su centro de gravedadmediante el procedimiento anterior.

Cuestionario1. ¿Cuál es el comportamiento de un cuerpo suspendido por:

a. Su centro de gravedad?b. Un punto situadio debajo de su centro de gravedad?c. Un punto situadio sobre su centro de gravedad?

2. ¿En qué punto del rectángulo se encuentra su centro e gravedad?

102

En esta experiencia se trata de de-terminar el centro de gravedad deun cuerpo plano de espesor ho-mogéneo.A partir de esa determinación seestudian las condiciones de con-servacieon del equilibrio en cuer-pos suspendidos.

Es conveniente usar cartón o car-tulina gruesa para que el cuerporesulte lo meas plano posible.Los agujeros deben quedar lim-pios, sin rebaba.

Es muy importante que el hilo y eleje largo estén incluidos en el mis-mo plano.

Para trazar la vertical, que debepasar por el punto de suspensión,es necesario estar colocado exac-tamente frente al hilo.Se disminuye la posibilidad deerror si el hilo está muy cerca delcartón (sin tocarlo).

Esto se hace para ubicar luego elcentro de gravedad de la reglagraduada.

Respuestas1. a) Permanece en la posiciónque le damos. Si se lo hace girarse detiene en cualquier posición(equilibrio indiferente).

b) Se vuelca con facilidad(equilibrio inestable).

c) Oscila y se detiene siempreen la misma posición (equilibrioestable).2. El centro de gravedad de un rec-tángulo se encuentra en el puntode intersección de sus diagonales.

plomada

eje largo

vástago ø 6

Experiencia 1.5 | Resultante y equilibrante de ds fuerzasconcurrentes

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 polea1 vástago ø 10 largo 1 prensa de mesa1 vástago ø 10 corto 1 portapesas con pesas2 nueces 1 gancho para polea1 dinamómetro hilo de nylon1 pitón para balanza

ProcedimientoCuando dos fuerzas concurren en un punto podemos hallar la resultante del sistema mediante la regla del paralelogramo.Podemos equilibrar al sistema mediante una tercera fuerza (equilibrante), opuesta a la resultante pero con igual intensidad que ella.Pondremos a prueba estas afirmaciones en el siguiente experimento.Se arma el dipositivo de la figura, en el cual llamaremos F1 a la fuerza ejercida por el dinamómetro, F2 a la tensión que el peso del vástago corto genera en el hilo y E al peso elportapesas cargado, que actúa como equilibrante del sistema.

Detalle de la polea

103

En esta experiencia se trata de ve-rificar experimentalmente la regladel paralelogramo como procedi-miento para determinar la resul-tante de un sistema de dos fuerzasconcurrentes. Se refuerzan tam-bién los conceptos de resultante yequilibrante.

Para colgar el dinamómetro se re-tira uno de los pitones ciegos de lanuez y se lo reemplaza por el pitónpara balanza.

El portapesas se desliza por el hi-lo de nylon buscando la posiciónde equilibrio.

Es conveniente subir y bajar lique-ramente el vástago corto paraasegurarse que el portapesas al-canzó la posición adecuada.

vástago corto

polea

pitón para balanza

polea

gancho para polea

Una vez logrado el equilibrio se coloca un papel por detrás del sistema y se trazan las direcciones de las tres fuerzas y el punto P de concurrencia.

gramoLuego, mediante una escala adecuada (por ejemplo 1 __________ ), se dibujan los vectores

mm__ __ __ __concurrentes en P y se halla la resultante R de F1 y F2.

Se repite el procedimiento para otros sistemas de fuerzas, cambiando la cantidad de pesasdel portapesas. __ __En todos los casos se comparan R y E.

Cuestionario __1. ¿Cómo se determina la intensidad de R?__ __2. Al comparar R y E en los distintos casos, qué puede decirse sobre:

a. Su dirección?b. Su sentido?c. Su intensidad?

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Respuestas1. Mediante la escala: |R| = esca-la x longitud de R.2. a) Igual dirección. b) Sentidosopuestos. c) Igual intensidad (den-tro de los errores experimentales).

E

F1 F2

E

R

F1

F2


Objetivos• Investigar el comportamiento de algunas máquinas simples.• Reconocer características de las fuerzas de rozamiento.• Verificar la relación entre fuerza y aceleración.


a. Soporte verticalVer indicaciones en el ítem a. del Tema 1.

b. Detalle de armado de las palancasLa regla graduada se sostiene mediante un eje largo que pasa por uno de los agujeros cercano a sus bordes, situado en la parte media de la regla.

De este modo se logra el equilibrio estable pues el punto de suspensión se encuentra másalto que el centro de gravedad.Para colgar el portapesas o el dinamómetro se usa un gancho para balanza sostenido porun eje corto que atraviesa la regla.

IntroducciónLas fuerzas - ejercidas por fenómenos naturales, por el esfuerzo muscular o por las máquinas - nos rodean constantemente y hacen posibles nuestras actividades cotidianas.Un hecho tan común (y necesario) como respirar pone en juego numerosas fuerzas ennuestro organismo.El hombre ha aprendido a diseñar dispositivos que le permitan utilizar, de la mejor manera,las fuerzas que entran en juego en cualquier acción, para ahorrar esfuerzo, ganar comodidad, lograr mayor rendimiento, etc.En est tema podremos trabajar con algunos de esos dispositivos, denominados máquinassimples, y también estudiar a las fuerzas de rozamiento presentes en todo proceso natural.Finalmente observaremos a las fuerzas como causa del cambio de movimiento.

105

Este tema se dedica, inicialmente,al estudio de algunas máquinassimples y se ocupa luego de algu-nas cuestiones de Dinámica (fuer-zas de rozamiento, fuerza y acele-ración).

Se propone experiencia extra sobre:- Polea móvil.

Experiencia 2.1 | Palancas. Condición de equilibrio

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 dinamómetro1 prensa de mesa 1 portapesas con pesas1 vástago ø 10 largo 2 ejes cortos2 nueces 2 ejes largos1 regla graduada 2 ganchos para balanza

ProcedimientoLa palanca es una máquina simple que aparece con mucha frecuencia en la naturaleza y enobras del hombre.En esta experiencia nos proponemos obtener la condición para que una palanca, en cualquiera de sus géneros, permanezca en equilibrio.Para ello tomaremos como potencia (P) a la fuerza ejercida por el resorte del dinamómetroy como resistencia (R) al peso que se coloca en el portapesas. El punto de apoyo (A) será,en todos los casos, el punto medio de la regla graduada.

Palanca de primer géneroSe arma el dispositivo de la figura, cuyos detalles se pueden observar en el item b.

El brazo de potencia (bp) y el de resistencia (br) quedan determinados al colocar los ejes ylos ganchos.Entonces se cuelga el dinamómetro (sin enganchar su extremo inferior) y se agregan pesasen el portapesas hasta que el sistema quede en equilibrio. El peso colocado debe tomarsecomo el “cero de R” pues está equilibrando al peso del dinamómetro.A continuación se engancha el extremo inferior del dinamómetro en el eje sostenido por lanuez (N), y moviendo verticalmente a esta última se horizontaliza la regla.Se coloca una pesa (R = 10 g) y se lee el valor de P en el dinamómetro, luego de horozontalizar la regla.

Se continúa agregando pesas, leyendo en cada caso el dinamómetro, hasta completar la siguiente tabla.

106

En esta experiencia se trata de ob-tener experimentalmente la condi-ción de equilibrio de la palanca.

Si se desea abreviar el tiempo queinsume la experiencia completapuede hacer trabajar a cada grupocon una palanca de determinadogénero y generalizar los resulta-dos en una discusión grupal.Otra posibilidad consiste en quelos grupos roten por distintas me-sas, con las palancas armadaspreviamente.

De este modo se logra que el pe-so de la regla no influya en las de-terminaciones.

Asegúrese de que los alumnos noconsideren la carga que equilibrael dinamómetro al tabular los valo-res de R.

En este momento el dinamómetrodebe indicar cero.

R

A

P

N

br bp

Palanca de segundo géneroSe arma el dispositivo de la figura, cuyos detalles se pueden observar en el item b.

Una vez colocados los ganchos, pero antes de colgar el portapesas, se engancha el dinamómetro y se horizontaliza la regla actuando sobre la nuez (N). En ese momento se registra el valor (V0) que señala el dinamómetro para descontarlo en todas las lecturas posteriores.A continuación se cuelga el portapesas con algunas pesas (R), se horizontaliza la regla y selee el dinamómetro (V). Recuerde que P = V - V0.Se repiten estas operaciones hasta completar la tabla.

Palanca de tercer géneroEl dispositivo es similar al usado para la palanca de segundo género, permutando las posi-ciones del dinamómetro y del portapesas.

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R . bpR . brbp (u)P (gr)br (u)R (gr)


R

A

P

N

br

bp

Para br = 6 u bp = 10 u se obtieneaproximadamente:R (gr) P (gr)10 620 1230 18

Asegúrese de que los alumnosanoten el valor de V0 y lo descuen-ten en todas las lecturas posterio-res de P.


El procedimiento es idéntico al anterior.

Cuestionario1. ¿Qué se observa al comparar los valores de cada renglón en las dos últimas columnas

de las tablas?2. De acuerdo con lo observado, ¿cuál puede ser la condición de equilibrio de la palanca?3. Para una resistencia dada, ¿cómo se puede disminuir la potencia con una palanca?4. Seleccione utensillos que funcionen como palancas y anlice cómo deben ser usados

para ahorrarnos esfuerzo.

108

Recuerde descontar V0 en las lec-turas de P.


Respuestas1. Los productos R . br y P . bp sonmuy aproximadamente iguales.2. R . br = P . bpLos momentos de la resistencia yde la potencia con respecto al pun-to de apoyo tienen igual valor ab-soluto.3. Modificando la posición delpunto de apoyo, para aumentar elbrazo de la potencia.4. Respuesta a cargo de los alum-nos. Como se solicita ahorro deesfuerzo no conviene incluir pa-lancas de 3º género.


Experiencia 2.2 | Polea fija

Materiales necesarios1 prensa de mesa 1 vástago ø 10 largo1 nuez 1 dinamómetro1 portapesas con pesas 1 polea1 gancho para polea 1 eje largo

hilo de nylon

ProcedimientoLa polea es una máquina simple que facilita muchas tareas pues permite cambiar la dirección o el sentido de una fuerza. ¿Permitirá cambiar también la intensidad de la fuerza?Para averiguarlo trabajaremos con una polea fija, incluida en el dispositivo de la figura.

Antes de efectuar mediciones se cuelga el dinamómetro (sin enganchar su extremo inferior)y se agregan pesas al portapesas hasta que el sistema queda en equilibrio. El peso colocado debe tomarse como el “cero de R” pues está equilibrando al peso del dinamómetro.Luego se engancha el extremo inferior del dinamómetro en el eje y se agrega una pesa (R = 10 g), leyendo el correspondiente valor de P en el dinamómetro.Se reiteran las lecturas de P para diferentes valores de R, hasta completar la tabla.

Cuestionario1. Al comparar los valores (R y P) de la tabla, ¿qué regularidad se observa?2. ¿Se ahorra fuerza con una polea fija?3. Analice la polea como una palanca y justifique la igualdad de R y P.

109

En esta experiencia se trata de in-vestigar el comportamiento de lapolea fija en cuanto a la relaciónentre potencia y resistencia.

Asegúrese que los alumnos noconsideren la carga que equilibrael dinamómetro al tabular los valo-res de R.Al engancharlo en el eje, el dina-mómetro debe indicar cero.

Respuestas1. R y P resultan sensiblementeiguales.2. No. Sólo se obtiene comodi-dad.3. Palanca de 1º género en la cualbr = bp = radio.

R (gr)

P (gr)

Experiencia 2.3 | Fuerzas de rozamiento

Materiales necesarios1 prensa de mesa 1 vástago ø 10 corto2 bases escalonadas 3 vástagos ø 61 nuez 2 vástagos portapantallas1 portapesas con pesas 1 polea1 gancho para polea hilo de nylon1 disco de acrílico trozo de paño de lana

ProcedimientoAl arrastra un objeto o al frenar un automóvil se hacen notables las fuerzas debidas a la fricción o rozamiento entre las superficies en contacto.Trataremos de conocer algunas características de esas fuerzas mediante el siguiente dispositivo, en el cual la base escalonada se ha apoyado sobre un paño de lana con el objeto de mejorar el contacto entre su superficie y la de la mesa.

Del extremo libre del hilo se cuelga el portapesas vacío. ¿Se mueve la base escalonada?Se agregan pesas hasta lograr que el sistema comience a moverse muy lentamente y convelocidad constante durante todo el trayecto. ¿Cuál es el valor de la carga en ese momento?

Dejando fija la carga, se cambia el paño por el disco de acrílico y se observa el comportamiento del sistema. Se repite el ensayo, pero ahora con dos bases escalonadassuperpuestas.

Finalmente, se retira la carga y se apoya la base escalonada sobre vástagos que actuaráncomo rodillos. Se comienza a colocar pesas en el extremo el hilo hasta lograr el movimiento.

Cuestionario1. ¿Por qué no se mueve la base al colocar el portapesas vacío?2. Cuando la base se mueve con velocidad constante, ¿qué relación debe existir entre la

carga y la fuerza de rozamiento? Justifique.3. ¿Qué ocurre con la fuerza de rozamiento: a) al cambiar el paño por el disco e acrílico?

b) al trabajar con dos bases escalonadas superpuestas?; c) al colocar la base escalonada sobre los rodillos? Justifique.

110

paño de lana

En esta experiencia se trata de in-vestigar algunas característicasde las fuerzas de rozamiento.

Tenga la precaución de mantenerla mesa bien limpia durante el ex-perimento.

Si se logra la velocidad constante,el valor de la carga es también elde la fuerza de rozamiento.

Al cambiar las superficies varía lafuerza de rozamiento.Al cambiar el peso (fuerza normal)varía la fuerza de rozamiento.

Una o dos pesas de 1 g alcanzanpara poner en movimiento al cuerpo.

Respuestas1. Al colgar el portapesas apareceuna fuerza de rozamiento queequilibra al peso de aquél.2. De acuerdo con el principio deinercia, el sistema está en equili-brio. Luego la carga y la fuerza derozamiento tienen igual intensidady sentidos opuestos.3. a) Disminuye. b) Aumenta. c)Disminuye en forma notable, yaque se trata de rozamiento por ro-dadura.

Experiencia 2.4 | Relacion entre fuerza y aceleración

Materiales necesarios1 prensa de mesa 1 vástago ø 10 corto1 base escalonada 1 nuez1 portapesas con pesas hilo de nylon1 polea trozo de paño de lana1 gancho para polea

ProcedimientoSi sobre un cuerpo actúa un sistema de fuerzas que no está en equilibrio dicho cuerpo sufrecambios en su velocidad, es decir, que adquiere aceleración.En esta experiencia procuraremos ejemplificar la relación entre la aceleración y la fuerzaaplicada.Para ello se preparan los materiales como al iniciar la experiencia sobre fuerzas de rozamiento, agregando pesas hasta lograr que la base escalonada se desplace muy lentamente a con velocidad constante.

Una vez logrado el equilibrio se lleva la base escalonada hacia atrás y se la sostiene mientras se agrega una pesa en el portapesas. Se suelta la base y se observa su desplazamiento.Este procedimiento se repite, agregando las pesas de a una.

Cuestionario1. Dibuje un duagrama de fuerzas que represente la situación inicial (velocidad constante).2. Describa el movimiento delcuerpo a medida que se agregan pesas. Justifique.

fuerza3. El Segundo Principio de la Dinámica dice que ________________ = constante.

aceleración¿Están de acuerdo en él las observaciones realizadas?

111

En esta experiencia se trata de de-mostrar que un sistema de fuerzascon resultante no nula provocaaceleración en el cuerpo sobre elque está aplicado.

Se recomiendan las mismas pre-cauciones que en la experienciasobre fuerzas de rozamiento.

Respuestas1.

2. El cuerpo parte del reposo y ad-quiere aceleración, la cual aumen-ta a medida que se agregan pe-sas. Justificación por 2º principiode la Dinámica.3. Las obsevaciones indican quea mayor fuerza, corresponde ma-yor aceleración. No se puede ase-gurar que exista proporcionalidaddirecta.

paño de lana

FpFr


Objetivos• Practicar y justificar métodos para la determinación del peso específico y de la densidad

de líquidos.• Reconocer la existencia de presión en el interior de un fluido.• Observar algunas propiedades de los líquidos.



IntroducciónEl agua y el aire nos acompañan durante toda nuestra vida. Ellos son los ejemplos de fluidos que se nos presentan en forma inmediata aunque, tal vez, no conozcamos muchasde sus propiedades físicas.En este Tema nos ocuparemos de los fluidos en general y trataremos de investigar algunasde sus características, así como las consecuencias más simples que se desprenden deellas, continuando con el estudio que comenzanos con la experiencia sobre densidad de líquidos en el Tema 3 de la Parte I.

112

Este tema está dedicado al estu-dio de algunas propiedades de losfluidos y sus aplicaciones.El tratamiento incluye el conceptode presión y la determinación delpeso específico de líquidos.

Se proponen experiencias extrassobre:- Densímetro.- Medición de la presión hidros-tática.

Experiencia 3.1 | Empuje. Peso específico de líquidos

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 vástago ø 61 nuez hilo de nylon1 dinamómetro alcohol1 probeta graduada sal común1 paralelepípedo de hierro

ProcedimientoCuando nos introducimos en la pileta experimentamos una sensación extraña: nos sentimosmás livianos. Esa aparente pérdida de peso se debe a que el agua ejerce una fuerza haciaarriba, denominada empuje (E), cuyo valor se halla así: E = peso real - peso aparente.Si tenemos en cuenta que el empuje representa el peso de la porción de líquido desalojadoal sumerjir el cuerpo, estamos en condiciones de calcular el peso específico de los líquidoshaciendo:

empujePe (líq) = _____________________________________

volumen del cuerpo sumergido

Para determinar el peso específico de algunos líquidos usaremos el paralelepípedo de hierro, del que determinaremos inicialmente su peso (P). Luego se lo sumerge en el agua de la probeta graduada y se determina su peso aparente(Pa) y su volumen (V) por desplazamiento de líquido.

Se repite el procedimiento colocando en la probeta agua salada y finalmente alcohol, paracompletar la tabla.

Cuestionario1. ¿Qué representan los valores de la última columna de la tabla?2. Justifique la fórmula usada para calcular el peso específico de los líquidos.3. ¿Se flota mejor en una pileta con agua dulce o con agua salada? ¿Por qué?

113

En esta experiencia se trata de de-terminar el peso específico de dis-tintos líquidos para comparar losresultados.

El Principio de Arquímedes es pre-rrequisito para esta experiencia.

Asegúrese de que los alumnoshan sumergido totalmente el cuer-po antes de hacer las lecturas.

Resultará muy instructivo efectuarla comparación entre los resulta-dos obtenidos por distintos gruposy la consulta a una tabla de pesosespecíficos de líquidos.

Respuestas1. Representan el peso por uni-dad de volumen (peso específico)de cada uno de los líquidos.2.

peso líquido desalojadoPe (líq) = ___________________________

volumen líquido desaloComo:Peso líquido desalojado = Empu-je; Volumen líquido desalo = Volu-men cuerpo; se obtiene la expre-sión usada en la experiencia.3. En agua salada, pues el empu-je es mayor (mayor Pe).

Pa

EPe ( )

V

Agua

Agua salada

Alcohol

V = (cm3)E = P - PaPa (gr)P (gr)

Experiencia 3.2 | Fuerza y presión

Materiales necesarios1 prensa de mesa 1 vástago ø 10 largo1 nuez 1 pinza portatubos1 tubo de vidrio ancho 1 barra de PVC1 portapesas con pesas 1 soporte de brújula1 trozo de espuma de goma 1 polea

ProcedimientoCuando caminamos sobre un terreno blando y tratamos de hacerlo en puntas de pie parano ensuciar el calzado logramos el efecto contrario: nos hundimos más, aunque pesamos lomismo.Esto nos lleva al concepto de presión, al que trataremos de caracterizar con el siguiente experimento.

La barra de PVC pasa dentro del tubo de vidrio, que hace de guía, y se apoya sobre la espuma de goma.Efectuamos dos ensayos:a) Se coloca el soporte de la brújula entre el PVC y la esponja, dejando así constante lasuperficie de contacto (S). En la parte superior se apoya el portapesas y se van retirandopaulativamente las pesas, con lo que se varía la fuerza (F). En todos los casos se observala deformación de la esponja.b) Se carga nuevamente el portapesas y se lo apoya sobre la barra (F= constante). Se hace variar la superficie de contacto (S) cambiando o quitando los objetos entre la barra y laesponja, observando las deformaciones de ésta.

Cuestionario1. Si aceptamos que la deformación de la esponja es un índice de la presión ejercida, ¿qué

ocurre con la presión: a) al variar F, con S constante; b) al variar S, con F constante?F

2. Se define la presión P así: P = _____ ¿Está esto de acuerdo con lo observado? ¿Por qué?S

3. Cite ejemplos habituales en los que intervenga el concepto de presión.

114

En esta experiencia se trata de ca-racterizar, en forma cualitativa, elconcepto de presión.

La espuma de goma se obtienecon una esponja común.

A los objetos que ofician de super-ficie de contacto (soporte de brú-jula y polea) se les puede agregarotros (moneda, diafragma circular,etc.). Conviene conservar la formapara comparar fácilmente el área.

Respuestas1. a) Al disminuir F disminuye ladeformación, luego disminuye lapresión.

b) Al aumentar S disminuye ladeformación, luego disminuye lapresión.2. Si, aunque no se puede asegu-rar que existe proporcionalidad.3. Ejemplos a cargo de los alumnos.

bases circulares

tubo de vidrio

barra de PVC

portapesas

Experiencia 3.3 | La presión y los fluidos

Materiales necesarios1 vaso de precipitado 1 tijera1 tubo de ensayo carton1 tubo de vidrio ancho

ProcedimientoLos buzos y los montañistas están habituados a sufrir cambios en la presión del medio quelos rodea: agua y aire, respectivamente.Ambos medios son fluidos, una de cuyas características es la de transmitir y ejercer presiones en todas las direcciones y sentidos en puntos situados en su interior.Para verificar la existencia de presión en el interior de un fluido procederemos como sigue:a) Se tapa uno de los extremos del tubo de vidrio ancho con una placa de carton humedecido y se introduce dicho extremo en el agua contenida en el vaso de precipitado (figura 1). ¿Se cae el carton?Se inclina el tubo, sin que entre agua en él. ¿Se mantiene el carton en su lugar?Finalmente se echa, lentamente, agua dentro del tubo. ¿En qué momento se desprende elcartón?

Figura 1 Figura 2

b) Se llena completamente con agua un tubo de ensayo y se lo tapa perfectamente con unaplaca de cartón humedecido. Se invierte el tubo, sosteniendo la tapa, y finalmente se retirael dedo que la sostenía. ¿Cae el cartón? ¿Ocurre lo mismo si queda aire en el tubo?

Cuestionario1. Explique el comportamiento del cartón en los distintos momentos del ensayo a). ¿Qué

nombre recibe la presión que actúa en este caso?2. ¿Por qué no cae el cartón (y el agua) en el ensayo b)? ¿Qué nombre recibe la presión

que actúa en este caso?

115

En esta experiencia se trata de ve-rificar la existencia de la presiónatmosférica y de la presión hidros-tática.

El cartón humedecido mejora no-tablemente la adaptación al bordedel tubo.

Si entra algo de agua (muy lenta-mente) se puede aprovechar paraobservar la caída del cartón sinechar agua desde arriba.

No debe quedar aire dentro del tu-bo tapado.

Respuestas1. El cartón queda retenido contrala boca del tubo pues la presióndel líquido lo sostiene. Cae debidoa su peso, cuando se igualan laspresiones (presión hidrostática).2. Lo sostiene la presión que ejer-ce el aire sobre su cara inferior(presión atmosférica).

Experiencia 3.4 | Vasos comunicantes. Manómetro

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 nuez1 pinza portatermómetro 1 manguera de PVC (transparente)1 tubo de vidrio ø 6 mm 1 embudo1 vaso de precipitado azul de metileno

ProcedimientoCuando los albañiles desean colocar puertas y ventanas al mismo nivel utilizan una manguera transparente con agua en su interior. Tal vez no lo sepan, pero están aprovechando un principio físico llamado “de los vasos comunicantes”.Reproduciremos el fenómeno, para poder justificarlo.Para ello se arma el dispositivo de la figura, insertando un extremo de la manguera en el tubo de vidrio sostenido por la pinza portatermómetro y sosteniendo el otro con la mano.

Se echa agua coloreada dentro de la manguera y se ubica el extremo libre a diferentes alturas, comparando la posición del nivel del líquido en ambos tubos.Se inserta el embudo en el extremo libre y se lo desplaza hasta que el agua ocupe parte delcono del embudo (si es necesario se puede agregar agua coloreada). ¿Qué ocurre con losniveles en ambas ramas?Finalmente se retira el embudo y se sopla suavemente por el extremo libre. ¿Qué ocurreahora con los niveles?

Cuestionario1. ¿Qué ocurre con el nivel del líquido en los vasos comunicantes? Justifique.2. ¿Qué ocurre si las ramas son de distinta sección? Justifique.3. ¿Por qué se desnivela el aparato al soplar en una rama?4. ¿Cómo se puede calcular la sobrepresión que se crea al soplar en una rama?

116

En esta experiencia se trata de ob-servar y justificar el comporta-miento de un líquido en vasos co-municantes.

No deben quedar burbujas de airedentro del líquido. Para evitarloconviene echarlo muy lentamente,resbalando por la pared de la man-guera.

Se debe soplar muy lentamente afin de crear una ligera sobrepre-sión en una rama.

Respuestas1. Si hay un solo líquido, el niveles el mismo en ambos tubos, puesambas ramas soportan la mismapresión (atmosférica).2. El nivel sigue siendo el mismopues las presiones también soniguales.3. Porque se crea una sobrepre-sión en esa rama.4. Si se conoce el peso específico(p) del líquido manométrico, resul-ta: Δp = Pe . desnivel.

agua coloreada

Experiencia 3.5 | Cohesión, capilaridad y tension superficial

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 vaso de precipitado2 bases escalonadas alambre de cobre3 nueces hilo de seda2 vástagos ø 6 azul de metileno2 vástagos portapantalla glicerina1 pinza portatermómetro detergente1 tubo de vidrio ø 6 mm bandas de goma1 tubo capilar

ProcedimientoLos líquidos presentan ciertos comportamientos sorprendentes relacionados con su composición interna. En esta experiencia observaremos tres de estos fenómenos, en otrostantos ensayos.

a) CohesiónSe disponen los vástagos, montados horizontalmente, de modo que sus extremos se toquen.

En el lugar de contacto se coloca un poco de glicerina y luego se separan muy lentamentelos extremos de los vástagos. ¿Qué sucede con la glicerina?El ensayo se repite reemplazando a la glicerina por otros líquidos.

b) CapilaridadCon la pinza portatermómetro se sujeta el tubo de vidrio y a éste se le acopla el tubo capilarmediante bandas de goma. El conjunto se introduce en agua coloreada con unas goats deazul de metileno.

¿Qué ocurre con el nivel del líquido en los tubos? Si dispone de mercurio repita el experimento con este líquido.

117

glicerina

banda de goma

En esta experiencia se trata de ob-servar los fenómenos de cohe-sión, capilaridad y tensión superfi-cial, junto con algunasconsecuencias de los mismos.

Separando lentamente se obser-va que la gota se estira, adelga-zando su parte central antes deromperse. Es interesante obser-varla con la lupa.

Si este es el caso, haga observarla forma del menisco.

c) Tensión superficialCon el alambre de cobre (retorcido para lograr mayor rigidez) se construye un aro de aproximadamente 4 cm de diámetro, y se le deja un trozo recto que se usará par manejarlo.Con el hilo de seda se prepara un lazo de menor diámetro que el aro de alambre, y se lo ataen el interior de éste.

En el vaso de precipitado se mezcla agua y detergente tratando de no formar espuma.Se introduce el aro en el agua jabonosa. Al retirarlo se habrá formado una membrana quecontiene al lazo, cuyo comportamiento se observa.Finalmente se rompe la membrana dentro del lazo y se observa la forma que éste adquiere.

Cuestionario1. Describa el comportamiento de la glicerina durante el ensayo a). ¿Este fenómeno se

manifiesta del mismo modo en otros líquidos?2. ¿Cómo explica lo observado en el ensayo a)?3. ¿En qué consiste el fenómeno de capilaridad observado en b)?4. ¿Para qué utilizan las plantas la capilaridad?5. Describa el comportammiento del lazo en los distintos momentos del ensayo c).6. Mencione hechos o fenómenos naturals relacionados con la tension superficial de los

líquidos.

118

lazo

Con una punta fina se logra rom-per la membrana dentro del lazo,sin perder la membrana exterior.

Respuestas1. La glicerina se estira, adelga-zando su parte central. Se rompecuando la separación es notable.En otros líquidos el fenómeno esmucho menos notable.2. Aparecen fuerzas que se opo-nen a la separación de las molécu-las del líquido. Estas fuerzas decohesión dependen de la natura-leza del líquido.3. El agua asciende más en tubosestrechos.4. El fenómeno de capilaridad es-tá relacionado con la conducciónde líquidos en los vegetales.5. Membrana completa: el lazoadopta cualquier forma (fuerzasequilibrantes en su contorno).

Membranaa sólo en el exterior:lazo perfectamente circular (fuer-zas de tracción, normales al con-torno del lazo).6. Ejemplos a cargo de los alum-nos (esfericidad de gotas, insec-tos que caminan sobre el agua,etc.).


Objetivos• Comparar los efectos del calor en sólidos, líquidos y gases.• Investigar algunas características de los cambios de estado.


a. Equipo para calentamiento

Con esta distribución el equipo se usa para calentar el contenido del tubo de ensayo de manera indirecta (baño de María).Retirando el vaso de precipitado, el soporte de calentamiento y la rejilla con amianto sepuede calentar el tubo mediante la llama directa.En este caso se puede inclinar el tubo de ensayo accionando sobre la nuez que sostiene ala pinza portatubos.

b. Soporte verticalVer indicaciones en el ítem a. del Tema 1.

c. DilatómetroSe trata de un dispositivo que permite observar en forma amplificada las variaciones de longitud de un tubo cuando éste sufre variaciones de la temperatura.

119

pinza portatubos

nuez

trípode

soporte de calentamiento

tubo de ensayo

vaso de precipitado


mechero de alcohol

rejilla con amianto

El equipo permite el agregado deun termómetro o de más tubos deensayo.

El caño de aluminio o de hierro está sujeto por la pinza portatermómetro y apoya, a travésde un gancho con dos ángulos rectos, en un eje perpendicular a la aguja indicadora (ver detalle 1).Además debe tenerse en cuenta lo siguiente:- el eje corto se inserta en el agujero superior del dispositivo para giros y luego se lo

ajusta atornillando en la parte superior la aguja indicadora y su contratuerca;- el eje largo se ajusta firmemente con la nuez y permite girar libremente a la aguja

indicadora y a su contrapeso;- el contrapeso de la aguja (vástago ø 6 pequeño) se coloca de tal manera que saque a la

aguja algo fuera del cero de la escala.Cuando todo el aparato esté armado se lleva la aguja a cero desplazando convenientementeel caño de aluminio o de hierro.En el detalle 2 se muestra que la escala va inserta en el extremo de la pinza portatubos quesostiene al balón. Esto permite usar una sola nuez para sujetar ambos elementos.

DIBUJO: ICN_PI_T4 (CAD)

Al efectuar los ajustes finales hay que cuidar que la aguja se mueva lo más cerca de la es-cala para disminuir los posibles errores de lectura.Conviene poner cerca del extremo libre del tubo metálico un recipiente para recoger el va-por de agua condensado.

120

El balón puede ser reemplazadopor otros recipientes de vidrio tér-mico (tubo de ensayo grande o er-lenmeyer)

Puesto que el armado del equipoofrece ciertas dificultades, es con-veniente que lo verifique antes deiniciar los experimentos.

201510505101520

caño de Al o de Fe

balón

escala

tubo de vidrioacodado

tubo de goma


prensa de mesa

vastago ø 10 largo

IntroducciónLa palabra “calor” es usada por todos nosotros muy frecuentemente, pero eso no aseguraque tengamos claro ese concepto.Para acercarnos a la comprensión del mismo podemos trabajar sobre algunos efectos queel calor produce cuando un cuerpo lo absorbe o lo cede.Fenómenos tales como enfriarse o calentarse, dilatarse o contraerse, fundirse o solidificarseestán íntimamente relacionados con el calor y con nuestra experiencia cortidiana.Por eso nos proponemos profundizar su estudio, que habíamos comenzado con las experiencias sobre dilatación de líquidos y destilación fraccionada en los Temas 3 y 5 de laParte I.

121

Este tema está dedicado al estu-dio de los efectos que se manifies-tan en los cuerpos sometidos alcalor: variación de su temperatu-ra, dilatacieon y cambio de estado.Las experiencias procuran resal-tar las carcterísticas propias decada alternativa.

Se proponen experiencias extrassobre:- Cantidad de calor.- Dilatación de gases.

Experiencia 4.1 | Calentamiento

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 termómetro1 nuez 1 pinza portatermómetro1 probeta graduada reloj

ProcedimientoUn efecto inmediato que se produce al entregar calor a un cuerpo es el aumento de su temperatura, al que se denomina calentamiento.Para conocer algo más sobre este fenómeno efectuaremos un experimento que permitirárelacionar la temperatura del cuerpo que es calentado y el tiempo durante el cual actúa lafuente de calor. Para ello se echan 150 ml de agua en el vaso de precipitado y se arma elequipo de la figura.

Luego de encender el mechero se esperan dos o tres minutos y se hace la primera lecturade la temperatura. De allí en adelante se repiten las lecturas cada minuto hasta completar lasiguiente tabla.

Cuestionario1. Construya un gráfico de la temperatura en función del tiempo de acuerdo con los datos

de la tabla (curva de calentamiento).2. ¿Cómo resultan ser las variaciones de temperatura en los tres primeros intervalos? ¿Y

en los tres últimos?3. Una determinada masa de agua, ¿requiere siempre la misma cantidad de calor para

sufrir la misma variación de temperatura?

122

En esta experiencia se trata de tra-zar la curva de calentamiento delagua.

Si la cantidad de lecturas es insu-ficiente, indique a los alumnos queprolonguen el experimento.

Respuestas1. Se espera un gráfico aproxima-damente lineal.2. En los tres primeros intervaloslas variaciones de temperaturason aproximadamente iguales. Lomismo ocurre en los últimos.3. En general, si. Aparecen pe-queñas variaciones, especialmen-te cerca del punto de ebullición,pero caen dentro del margen deerror experimental.

tiempo (min)

temperatura (°C)

0

Experiencia 4.2 | Dilatación de sólidos

Materiales necesarios1 dilatómetro 1 caño de hierro1 caño de aluminio

ProcedimientoAhora nos ocupareos de otro efecto del calor: la dilatación o aumento de las dimensionesde un sólido cuando absorbe calor.Trataremos de determinar si objetos sólidos de igual forma y tamaño, pero de distintas sustancias, sufren diferentes grados de dilatación ante similares variaciones de temperatura.Para ello se prepara el dilatómetro con el caño de hierro, prestando mucha atención a lasindicaciones (item c) para su armado, especialmente la puesta a cero de la aguja antes decomenzar.Se enciende el mechero y cuando el agua comienza a hervir se inicia la observación de laaguja indicadora.

Precaución: por el extremo libre del tubo metálico puede escapar algo de agua caliente yvapor de agua. Ponga un recipiente para recoger el agua y no se coloque delante de la boca del tubo.

Cuando la aguja deja de avanzar (a pesar de que sigue circulando vapor) se anota la posición que alcanzó y se apaga el mechero.Mientras el caño dehierro se va enfriando se observa nuevamente el comportamiento de laaguja.Cuando el caño se puede tocar se marcan sobre él las posiciones de la pinza que lo sujetay de la nuez que sostiene el gancho. Entonces se retira el canno de hierro, se elimina elagua que pudo haber quedado en la manguera de goma y se instala el caño de aluminiocuidando que la distancia entre la pinza y nuez sea la misma que en el caso del caño dehierro.Se repiten las observaciones y anotaciones anteriores.

Cuestionario1. ¿Qué representa el desplazamiento de la aguja frente a ala escala?2. En las condiciones del experimento se han mantenido la forma, la longitud inicial del

caño y la variación de temperatura. ¿Qué es lo que cambia en cada ensayo?3. Indique la dilatación sufrida por cada caño, en unidades de la escala. Compare sus

lecturas con las de otros grupos.4. ¿Se puede usar a la dilatación para distinguir entre dos sustancias sólidas?

123

En esta experiencia se trata de ob-servar que objetos sólidos de igualforma y tamaño, pero de distintassustancias, sufren dilataciones di-ferentes al ser sometidos a la mis-ma variación de temperatura.

La única variable debe ser la sus-tancia que compone a los caños.

Verifique el armado del dilatóme-tro en cada grupo.

Los alumnos saben que el aguahierve a 100° C (experiencia 3.3),luego podrán comprender que elcaño alcanza una temperaturamáxima (algo menor a 100° C porpérdidas) y allí se estabiliza.Asegúrese de tener igual longitudinicial en todos los caños. Sólo así se podrán efectuar compara-ciones.

Respuestas1. Representa, con amplificación,el aumento de longitud del caño alcalentarse.2. Cambia la sustancia que com-pone al caño (hierro y aluminio).3. Para una temperatura inicial de24° C y una longitud de 43 cm seobtiene una desviación de 4 uni-dades para el aluminio y de 2,2unidades para el hierro.Un histograma será útil siempreque todos los grupos hayan traba-jado con la misma longitud inicial.4. Con condiciones iniciales igua-les (forma y longitud) e igual varia-ción de temperatura, la dilataciónpermite distinguir entre dos sus-tancias sólidas.

Experiencia 4.3 | Los cambios de estado

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 termómetro1 pinza portatubos 1 pinza portatermómetro2 nueces 1 tubo de ensayo

ProcedimientoAl entregar o quitar calor a un cuerpo aparece un nuevo efecto: el cambio de estado, una decuyas características observaremos en los siguientes ensayos:a) Se repite el procedimiento de la experiencia sobre calentamiento, partiendo de una temperatura de 80°C u 85°C y se completa la siguiente tabla.

b) Se utilizará un equipo similar, pero ahora para enfriar, colocando en el vaso de precipitado hielo molido rodeando un tubo de ensayo con agua hasta la mitad.

Cuando el agua alcanza una temperatura de 5°C se comienza a leer cada minuto y se completa la tabla.

Cuestionario1. ¿Qué cambios de estado se han producido durante la experiencia?2. Trace los gráficos de la temperatura en función del tiempo en los ensayos a) y b).3. ¿Qué ocurre con la temperatura durante el cambio de estado?

124

En esta experiencia se trata decomprobar la constancia de latemperatura durante los cambiosde estado.

Las experiencias sobre puntos desolidificación y de ebullición apa-recen en el Tema 3 de la Parte I.

Se requiere llegar a la ebullición ymantenerla en 4 ó 5 lecturas. Si esnecesario prolongue el tiempo de-dicado a este ensayo.

Se puede mejorar el enfriamientoagregando sal a l hielo (mezcla fri-gorífica). (Veáse la experiencia si-guiente.)

Se requiere llegar a la solidifica-ción y mantenerla eb 4 ó 5 lectu-ras. Si es necesario prolongue eltiempo de este ensayo.

Respuestas1. a) Ebullición. b) Solidificación.2. Gráficos a cargo de los alum-nos. Se espera que aparezca la“meseta” característica de loscambios de estado.3. Se mantiene constante.

tiempo (min)

temperatura (°C)

0

tiempo (min)

temperatura (°C)

0

Experiencia 4.4 | Variación de los puntos de ebullición y fusión

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 termómetro1 pinza portatubos 1 pinza portatermómetro2 nueces 1 tubo de ensayo1 balón 1 tapón de goma

sal común

ProcedimientoEn condiciones normales el agua hierve a 100°C y solidifica a 0°C. Esto último equivale adecir que el hielo funde a 0°C.Esto ocurre cuando el agua es pura y cuando la presión atmosférica es normal (760 mm Hg).Veamos que ocurre si variamos alguna de esas condiciones.a) Se repite el ensayo a) de la experiencia sobre cambios de estado agregando previamente sal común al agua.

b) Se repite el ensayo b) de la experiencia sobre cambios de estado, con las siguientes variaciones:

- se mezcla sal con el hielo molido;- no se coloca el tubo de ensayo, sino que el termómetro se introduce en el hielo.

c) se hace hervir agua en el balón, sosteniéndolo con la pinza portatubos. Se retira el mechero y se tapa el balón. Cuando no quedan rastros de ebullición se lo invierte y se echaagua fría sobre él. ¿Qué ocurre dentro del balón?

Cuestionario1. ¿Qué ocurre con el punto de ebullición en el ensayo a)? ¿Qué conclusión se obtiene?2. ¿Qué ocurre con el punto de fusión en el ensayo b)? ¿Qué conclusión se obtiene?3. ¿Qué sucede en el tercer paso del ensayo c)? ¿A qué se debe?

125

En esta experiencia se trata de ob-servar cambios en los puntos detransformación debidos a varia-ciones en las condiciones de con-torno.

Las experiencias sobre puntos deebullición y de solidificación apa-recen en el Tema 3 de la Parte I.

Estos ensayos pueden desarro-llarse junto con los de la experien-cia sobre cambios de estado.

Respuestas1. El punto de ebullición aumentacon respecto al que se obtuvo enla experiencia anterior. La presen-cia de impurezas hace variar elpunto de ebullición del agua.2. El punto de fusión disminuyecon respecto al obtenido (solidifi-cación) en la experiencia anterior.La presencia de impurezas hacevariar el punto de fusión del hielo.3. El agua vuelve a hervir pues alenfriar bruscamente el aire del ba-lón, la presión disminuye.


Objetivos• Conocer distintos modos de propagación del calor en la naturaleza.• Ejemplificar consecuencias de los mecanismos de propagación del calor.


a. Equipo para calentamientoVer indicaciones en el ítem a. del Tema 4.

b. Fuente de alimentaciónVer indicaciones en el ítem c. del Tema 6.

c. Fuente luminosaVer indicaciones en el ítem d. del Tema 6.

IntroducciónMuchas de las cosas que hacemos diariamente están relacionadas con el calor; más precisamente, con la posibilidad de transferir calor de un cuerpo a otro. Calentamos agua para bañarnos o para cocinar, ponemos las bebidas y otros alimentos enla heladera, encendemos la estufa… En todas estas acciones está implícita la propagacióndel calor. Conocer el mecanismo que se pone en juego durante esa transferencia fue una gran preocupación de los científicos de los siglos XVIII y XIX. Sus pacientes investigacionesecharon luz sobre el asunto y hoy podemos distinguir tres modos diferentes de propagación.Ellos son el motivo de las experiencias de este Tema.

126

Este tema está dedicado a estu-diar los distintos modos de propa-gación del calor y sus consecuen-cias en diversas aplicaciones.

Se propone experiencia extra sobre:- Propagación del calor en lí-quidos.

Experiencia 5.1 | Propagación del calor en sólidos

Materiales necesarios1 trípode 1 vástago ø 10 corto1 nuez 1 caño de aluminio1 mechero de alcohol 1 canno de hierro

cera

ProcedimientoCuando queremos retirar de la hornalla una sartén o un jarro metálico tomamos precauciones para evitar quemarnos, pues sabemos que el mango suele calentarse bastante. Esto nos indica que el calor entregado por la hornalla se propaga por el cuerpoque se encuentra sobre ella.En esta experiencia observaremos de que modo se propaga el calor en los sólidos.Para ello se colocan algunos trozos de cera igualmente epaciados sobre el caño de aluminio y se lo inserta en el soporte para poder acercar la llama del mechero al extremodel caño.

Se mantiene la llama durante algunos minutos mientras se observa si se registra algún fenómeno en el aparto.Luego se repite el experimento cambiando el caño por otro de hierro, cuidando que los trozos de cera estén en las mismas posiciones que antes.

Cuestionario1. ¿Qué sucede con la cera al calentar el extremo del caño? ¿Ocurre en todos los trozos a

la vez?2. ¿Cómo se propaga el calor en el caño?3. Cuando se usó el caño de hierro, ¿el fenómeno se produjo al mismo tiempo que con el

de aluminio? ¿Qué significa eso?

127

En esta experiencia se trata de ob-tener información para caracteri-zar el mecanismo de propagacióndel calor en sólidos.

Es importante que los trozos decera estén separados por igualdistancia en todos los casos (porejemplo: 4 cm).

Para poder comparar deben man-tenerse las posiciones originales delos trozos de cera y del mechero.

Respuestas1. La cera se funde, pero en formasucesiva comenzando por el trozomás próximo al mechero.2. De partícula a partícula, sindesplazamiento de materia (con-ducción).3. No, es mucho más lento. Lacapcidad de conducción del calordepende de la naturaleza de lassustancias.

caño de aluminio

Experiencia 5.2 | Convección

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 nuez1 pinza cocodrilo 1 tijera

ProcedimientoHemos visto que en los sólidos el calor se propaga por conducción, es decir, sin desplazamiento de materia y en todo sentido.En los fluidos el mecanismo de propagación es distinto y se denomina convección.Para averiguar cómo es el proceso convectivo haremos dos ensayos.a) Se coloca en el equipo para calentamiento un vaso de precipitado con agua que contenga pequeñas impurezas en su interior. Al someter el agua al calor se observa el comportamiento de las impurezas, que muestra indirectamente el comportamiento de lasmoléculas de agua.b) Cortando en tiras finas un trozo de papel liviano se arma un penacho que se sujeta en loalto del soporte con una pinza cocodrilo.

Se coloca el mechero encendido justo debajo de las tiras, a distancia prudencial, y se observa el comportamiento de ellas.Se coloca el mechero en otras posiciones, observando siempre las tiras.

Nota: no debe haber corrientes de aire durante el ensayo b).

Cuestionario1. Describa el comportamiento de las impurezas al calentar el agua.2. Describa el comportamiento de los flecos cuando el mechero está debajo. ¿Ocurre lo

mismo en otras posiciones del mechero?3. En los ensayos se ha representado el fenómeno de convección. ¿En qué consiste?4. ¿En qué lugar del ambiente conviene colocar un calefactor? ¿Por qué?

128

penacho

En esta experiencia se trata de ca-racterizar el fenómeno de convec-ción a partir de la observación dedistintos ejemplos.

Las impurezas (pequeñas partícu-las sólidas) pueden decantar, pe-ro no deben quedar en la superfi-cie del líquido.

El penacho de papel debe quedarsuficientemente alto como paraque no se queme con el calor delmechero.

La condición de ausencia de co-rrientes de aire es fundamentalpara observar correctamente el fe-nómeno.

Respuestas1. Las impurezas adquieren unmovimiento cíclico de ascenso ydescenso.2. Cuando el mechero está deba-jo, la corriente de aire caliente as-ciende y mueve los flecos.En posiciones alejadas de la verti-cal que pasa por los flecos el fenó-meno no se percibe.3. Consiste en el movimiento deascenso y descenso de masa defluido debido a las variaciones detemperatura, que cambian local-mente la densidad de ese fluido.4. Conviene colocarlo en lugaresbajos para que la convección seproduzca en todo el ambiente.

Experiencia 5.3 | Radiación

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 fuente luminosa sin cubrelámpara2 nueces 1 termómetro1 vástago ø 6 1 pinza portatermómetro

ProcedimientoAdemás de la conducción y la convección existe una tercera forma de propagación del calor: la radiación.Gracias a ella nos llega el calor del Sol a pesar de no existir entre él y la Tierra ningún medio material que permita la propagación.Para ejemplificar la propagación del calor por radiación nos valdremos del siguiente dispositivo, que sostiene a la fuente luminosa en la posición indicada mediante el agregadodel vástago horizontal.

Antes de instalar el termómetro en el equipo se mide la temperatura ambiente. Luego se coloca el termómetro con el bulbo debajo de la lámpara, sin llegar a tocarla, y al cabo deunos minutos se lee la temperatura.

Cuestionario1. ¿Existe diferencia entre las dos temperaturas medidas? ¿A qué se debe?2. ¿La propagación de calor desde el filamento hacia el bulbo del termómetro puede haber

sido: a) por conducción? ¿Por qué? b) por convección? ¿Por qué?

3. Las estufas o pantallas infrarrojas se colocan generalmente en lugares altos y, sin embargo calientan a los que están debajo. ¿Por qué?

129

En esta experiencia se trata de di-ferenciar al fenómeno de radia-ciónde los fenómenos de conduc-ción y convección ya estudiados.

El bulbo del termómetro debe que-dar justo debajo de la lámpara ymuy cerca de ella pero sin tocarparte alguna de la misma.

Respuestas1. La temperatura del ambienteresulta menor pues en el segundocaso parte del calor que disipa lalámpara se propaga hasta el bul-bo del termómetro.2. a) No, porque no hubo contac-to. b) No, porque en la convecciónel aire caliente asciende.3. Porque buena parte del calorque generan se propaga por radia-ción (infrarroja).

7V220 V

termómetro


Objetivos• Investigar algunas consecuencias de la propagación rectilínea de la luz.• Estudiar experimentalmente el comportamiento de la luz frente a distintos tipos de

espejos.


a. Pantalla con soporte horizontalSe arma como indica la figura.

La pantalla se instala en el portapantalla deslizándola por uno de los bordes (conviene usarsiempre el mismo en prevensión de rayaduras).Luego se inserta el vástago portapantalla (que es algo más corto que los vástagos ø 6) enla cavidad inferior del portapantalla.Se coloca la nuez y el conjunto se sostiene con el trípode.Si se necesita soporte horizontal se agrega el vástago ø 6.

b. Portavelas múltipleCon dos bases escalonadas unidas por un vástago pequeño se construye un portavelas dealtura regulable que admite hasta 5 velas.

Cuando se necesita una sola vela alcanza con una base escalonada.

c. Fuente de alimentaciónSe trata de un transformador - rectificador que al ser conectado a 220 volt c.a. proporcionalas siguientes salidas:- 7 volt c.c. terminales rojo y negro.- 14 volt c.a. terminales amarillo y negro.

130

Es frecuente que en una serie deexperiencias consecutivas sepueda utilizar el mismo armado,cambiando uno o dos elementos.Esto posibilita realizarlas sin pér-dida de tiempo.

Es conveniente que los alumnossepan elegir la conexión adecua-da, en función de los elementosdel circuito y la finalidad del expe-rimento.

trípode

pantalla

portapantalla

vástago ø 6

La fuente está provista de un fusible de 3A ubicado en una de sus caras laterales.

d. Fuente luminosaSe arma como indica la figura.

El portalámparas se ajusta al vástago mediante el tornillo superior. La leampara es del tipobayoneta.Para colocar el cubrelámpara se desliza su ranura entre el portaleamparas y la cabeza delos tornillos y se ajusta con el tornillo inferior.

e. Disco de HartlSe trata de un círculo graduado sobre el que se pueden sujetar espejos y lentes diseñadospara tal fin, mediante un fleje elástico.El disco está planografiado sobre una base cuadrada lo cual facilita la colocación de unahoja de papel sobre el mismo, como se propone en varias experiencias.Para sostenerlo se introduce el vástago pequeño en el taco plástico posterior y se lo montaen un soporte con base escalonada mediante una nuez y un vástago ø 6 (montaje vertical).

Frente Dorso

En ciertas ocaciones es útil disponer el disco de Hartl en forma horizontal.Para ello se introduce el veastago del soporte vertical en el taco plástico posterior.

Montaje horizontal

131

En la cara opuesta a la del fusibleexiste una llave interruptora.

El zócalo del portalámparas sepuede girar manualmente paraorientar el filamento de maneraadecuada.

El fleje elástico se ajusta a la basedel disco mediante uno de sus ex-tremos, adecuado para ello.

portalámparas

cables de conexión(a la fuente dealimentación / 7 volt)

lámpara

vástago ø 6

base escalonada

cubrelámpara

IntroducciónLa enorme mayoría de la información que nos llega del mundo exterior lo hace a través dela luz. Gracias a ella vemos los objetos y las personas que nos rodean, y también cuerpostan lejanos como las estrellas. ¡Hasta podemos ver nuestra propia imagen en un espejo oen una fotografía!Una manera de mejorar nuestro conocimiento sobre la luz es estudiar su comportamientogeométrico.En este Tema nos ocuparemos de la trayectoria de los rayos luminosos y de la alteraciónque sufre esa trayectoria cuando la luz llega a la superficie de un espejo.

132

Este tema está dedicado al estu-dio experimental de la propaga-ción y de la reflexión de la luz.Se analizan algunas consecuen-cias de la propagacieon rectilínea(cámara oscura, sombra, eclip-ses) y las principales característi-cas de la reflexión en espejos pla-nos, cilíndricos y esféricos.

Se proponen experiencias extrassobre:- Localización de la imagen vir-tual en un espejo plano.- Marcha de rayos en un espejocóncavo.

Experiencia 6.1 | Propagación rectilínea. Cámara oscura

Materiales necesarios1 pantalla con soporte horizontal 1 portalentes1 diafragma circular ø 2 mm 1 portavelas múltiple1 vela

ProcedimientoCuando se apunta con un rifle se alinean dos puntos del mismo con el objeto al que queremos impactar. En este procedimiento está implícita una propiedad de la luz: su propagación en línea recta.Verificaremos esa propiedad y estudiaremos una aplicación de la misma.Para ello se coloca el portalentes con el diafragma circular de 2 mm en el soporte de la pantalla. Se retira ésta y en su lugar se ubica un alumno que tratará de observar la llama dela vela, con un solo ojo, a través del orificio del diafragma. ¿Cómo logra ver la llama?

Como aplicación de la propagación rectilínea construiremos una cámara oscura.Para ello se instala la pantalla a unos 6 cm del difragma circular.Frente al conjunto así armado se ubica la vela encendida y se busca la posición que permita obtener una imagen nítida de la llama sobre la pantalla.

Se observan las características de la imagen en comparación con el objeto (tamaño, posición, desplazamientos laterales).

Cuestionario1. ¿Qué condición geométrica es necesaria para ver la llama de la vela a través del

orificio?2. ¿Cómo se explica la formación de la imagen en la cámara oscura? Trace un diagrama

de rayos. 3. ¿Qué característica de la imagen resulta fundamental para diferenciarla del objeto?4. ¿Conoce alguna aplicación práctica de este dispositivo?

133

En esta experiencia se trata decomprobar la propagacieon rectilí-nea de la luz en medios homogé-neos y de construir un dispositivoque se fundamenta en esa propie-dad.

El portalentes posee un dipositivoelástico que se utiliza para retenerlas lentes, diafragmas o filtros quese instalan dentro de él.

Respuestas1. La llama, el orificio y el ojo de-ben estar sobre una recta (alinea-dos).2. De cada punto de la llama saleun rayo luminoso que se propagaen forma rectilínea a través del ori-ficio.

3. La imagen resulta invertida res-pecto del objeto.4. Es el fundamento de la cámarafotográfica.

pantalla

orificio

Experiencia 6.2 | La sombra y los eclipses

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 nuez1 fuente luminosa sin cubreleampara 1 vástago ø 61 pantalla con soporte horizontal 1 vástago ø 10 largo1 esferita de madera 1 filtro traslúcido

hilo de nylon

ProcedimientoCuando un objeto opaco se interpone en el camino de la luz decimos que produce sombra.Relacionaremos este fenómeno con la propagación rectilínea de la luz y lo utilizaremos paraexplicar la ocurrencia de los eclipses de Luna.Para ello se instala el vástago de 10 mm de diámetro en el soporte horizontal de la pantallay se lo acondiciona para colgar la esferita de madera.

Se reduce la iluminación ambiental, se enciende la lámpara y se interpone la esfera (cuerpoopaco) entre la fuente luminosa y la pantalla. ¿Cómo se explica geométricamente la formación de la sombra en la pantalla?

Para estudiar los eclipses agregaremos un tercer cuerpo: el filtro traslúcido, que se pega sobre la pantalla de tal manera que la sombra lo abarque lo más regularmente posible.Mediante desplazamientos horizontales y verticales de la lámpara se buscan posiciones para que el filtro quede:a) totalmente ensombrecido;b) parcialmente ensombrecido (diversas formas);c) totalmente iluminado.

Cuestionario1. Trace un diagrama de rayos que explique la formación de sombra considerando a la

lámpara como fuente puntual.2. Indique mediante esquemas y aclaraciones las condiciones geométricas que deben

cumplir el filamento de la lámpara, el centro de la esferita y el centro del filtro para que ocurra cada una de las situaciones a), b) y c).

3. Si consideramos (sin tener en cuenta los tamaños relativos) que: lámpara = Sol, esferita = Tierra y filtro = Luna, relacione a los fenómenos estudiados con los eclipses de Luna.

134

En esta experiencia se trata defundamentar la proyección de lasombra y de relacionarla con loseclipses de Luna.

Conviene desplazar lateralmentela pantalla para que la sombra dela esferita se proyecte en la posi-ción central.

Posibles casos de ensombreci-miento parcial:

Respuestas1.

2. a) Los 3 puntos deben estar ali-neados y LE debe ser tal que lasombra tenga, al menos, el diáme-tro del filtro.

b) Puntos alineados o ligera-mente desplazados. Distancias di-versas.

c) E muy desplazado respectode LE.3. a) Eclipse total. b) Eclipse par-cial. c) No hay eclipse.

LE

S

Experiencia 6.3 | Leyes de la reflexión de la luz

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 disco de Hartl, montaje vertical1 lente 1 diafragma de 1 ranura1 espejo plano de Hartl

ProcedimientoCuando la luz se refleja lo hace bajo un comportamiento muy regular. Investigaremos esa regularidad lo cual nos permitirá enunciar las leyes de la reflexión de laluz.Para ello se coloca en el soporte horizontal de la fuente luminosa el portalentes que contiene a la lente y al diafragma de una ranura, con ésta en posición horizontal.

Sobre el disco de Hartl se instala el espejo a lo largo del diámetro que pasa por las graduaciones de 90°; por lo tanto el diámetro normal al espejo pasa por 0°.El conjunto se ajusta de tal manera que:- el rayo que pasa por 0° incida normalmente al espejo;- las trayectorias de los rayos incidente y reflejado queden delineadas sobre el disco.Una vez logradas estas condiciones se va girando el dico y, para cada posición, se miden

ˆlos ángulos de incidencia ( î ) y de reflexión ( r ) y se completa la siguiente tabla.

Cuestionario1. El disco de Hartl está en un plano perpendicular al espejo. ¿Se encuentran sobre ese

plano los rayos incidente y reflejado? ¿Y la normal al espejo?2. Reúna las observaciones de la pregunta 1 en un enunciado general (1ra. ley de la

reflexión).ˆ3. ¿Qué relación parece existir entre î y r ?

4. Enuncie de manera general lo observado en 3 (2ra. ley de la reflexión).

135

En esta experiencia se trata de ob-tener información que permitaenunciar las leyes de la reflexieonde la luz.

El disfragma se apoya sobre la ca-ra plana de la lente y se instalanjuntos en el portalentes.Ubicado el portalentes a distanciaadecuada de la fuente luminosa seobtiene un rayo delgado y nítido.

Es importante que los alumnoscontrolen todas las condicionesprevias antes de efectuar las me-diciones.

Respuestas1. Si, tanto la normal al espejo co-mo los rayos incidente y reflejadose encuentran en el plano quecontiene al disco.2. El rayo incidente, la normal enel punto de incidencia y el rayo re-flejado son coplanares.

ˆ3. Resulta î = r, teniendo en cuen-ta los errores experimentales.4. El ángulo de incidencia es con-gruente con el de reflexión.

î (°)

r (°)ˆ

Experiencia 6.4 | Reflexión convergente

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 disco de Hartl, montaje vertical1 lente 1 diafragma de 5 ranuras1 espejo cilíndrico de Hartl

ProcedimientoCuando la luz se refleja en espejos no planos se producen cambios en las característicasde la imagen. Estos cambios dependen de la forma del espejo utilizado.En esta experiencia estudiaremos el efecto que produce un espejo en cilíndrico cóncavo, esdecir, una porción de superficie cilíndrica pulida su parte interior.Para ello se disponen los elementos como en la experiencia sobre leyes de la reflexión peroutilizando ahora el diafragma de cinco ranuras (dispuestas horizontalmente).Es necesario obtener un haz de rayos paralelos y horizontales. Esto se logra desplazandoel portalentes tanto vertical como horizontalmente hasta que los rayos que pasan rasantesal disco de Hartl dejen trazas paralelas y horizontales.Una vez logrado ese efecto, se coloca el espejo cilíndrico sobre el disco, de tal manera queel rayo central incida en el punto más profundo de su cara interna (vértice del espejo) en dirección perpendicular a su superficie.De este modo el rayo central representa el eje principal del espejo.

Se observa el comportamiento de los rayos refejados en las condiciones señaladas, y también cuando se hace girar al disco ángulos pequeños.

Cuestionario1. ¿Qué sucede con la trayectoria de los rayos reflejados?2. ¿Qué nombre recibe ese punto cuando pertenece al eje principal del espejo?3. ¿Es el foco real o virtual? ¿Por qué?

136

En esta experiencia se trata de de-terminar la existencia del focoprincipal de un espejo cóncavo.

Es importante respetar y controlarlas condiciones previas.

Asegúrese de que los alumnoscomprendan la relacieon entre ra-yo central y eje principal que semenciona en la experiencia.

Al girar ángulos pequeños apare-cen los focos secundarios.

Respuestas1. Los rayos reflejados se cortanen un punto (convergen).2. Foco principal del espejo.3. Es un foco real pues se encuen-tra en la intersección de los rayosreflejados.

Experiencia 6.5 | Reflexión divergente

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 disco de Hartl, montaje vertical1 lente 1 diafragma de 5 ranuras1 espejo cilíndrico de Hartl

ProcedimientoEn la experiencia anterior vimos que en un cóncavo reúne en un punto a los rayos reflejados que provienen de un haz incidente de rayos paralelos.Estudiaremos ahora el efecto que produce un espejo colíndrico convexo, es decir, una porción de superficie cilíndrica pulida en su parte exterior.Para ello basta con disponer todos los elementos como al iniciar la experiencia sobre reflexión convergente y luego girar 180° el disco de Hartl.El rayo central del haz de rayos paralelos incide ahora en el punto más saliente de la caraexterna, en dirección perpendicular a su superficie.

En esas condiciones se observa el comportamiento de los rayos reflejados.Para obtener más información se coloca un papel blanco entre el disco y el espejo manteniendo las condiciones de incidencia.Sobre el papel se trazan:- el rayo central incidente (eje principal);- los rayos reflejados.Luego se retira el papel y se prolongan todas las líneas trazadas.

Cuestionario1. ¿Qué sucede con la trayectoria de los rayos reflejados?2. Al prolongar los rayos reflejados, ¿concurren aproximadamente en un punto?3. ¿Es el foco real o virtual? ¿Por qué?

137

En esta experiencia se trata de de-terminar la existencia y la ubica-cieon del foco principal de un es-pejo convexo.

Esta experiencia puede realizarsejunto con la de reflexión conver-gente, ya que el armado y el pro-cedimiento son similares.

Para trazar los rayos basta con se-ñalar dos o tres puntos de cadauno, distinguiéndolos con núme-ros o colores.

Respuestas1. Los rayos reflejados se alejanentre sí (divergen).2. Si. En las condiciones del expe-rimento ese punto es el foco prin-cipal.3. Es un foco virtual pues se en-cuentra en la intersección de lasprolongaciones de los rayos refle-jados.

Tema 7 | Refracción de la luz. Lentes

Objetivos• Investigar algunas generales y particulares del fenómeno de refracción de la luz.• Estudiar experimentalmente el comportamiento de la luz frente a distintos tipos de

lentes.



b. Fuente de alimentaciónVer indicaciones en el ítem c. del Tema 6.

c. Fuente luminosaVer indicaciones en el ítem d. del Tema 6.

d. Disco de HartlVer indicaciones en el ítem e. del Tema 6.

IntroducciónCuando vemos un objeto sumergido en agua transparente lo apreciamos deformado; porejemplo, una pelota bajo el agua de la pileta parece achatarse.Esto sugiere que la trayectoria de los rayos de luz sufren alguna alteración al atravesar objetos transparentes.Investigaremos este fenómeno y algunas de sus consecuencias que nos permitirán comprender, entre otras cosas, el funcionamiento de los anteojos.

138

Es frecuente que en una serie deexperiencias consecutivas sepueda utilizar el mismo aemado,cambiando uno o dos elementos.Esto posibilita relizarlas sin pérdi-da de tiempo.

Este tema está dedicado a carac-terizar ele fenómeno de la refrac-ción de la luz y estudiar algunasconsecuencias del mismo.Como aplicación, se analizan dis-tintos tipos de lentes preparandoel camino para el próximo Tema:Instrumentos ópticos.

Se propone experiencia extra sobre:- Formación de imágenes en len-tes convergentes.

Experiencia 7.1 | Refracción aire - acrílico

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 disco de Hartl, montaje vertical1 lente 1 diafragma de 1 ranura1 prisma de acrílico

ProcedimientoCuando la luz atraviesa la superficie de separación de dos medios transparentes sufre unadesviación en su trayectoria: se ha producido el fenómeno de refracción.Estudiaremos una característica de esta desviación observando lo que ocurre cuando un rayo de luz pasa del aire al acrílico.Para ello se disponen los materiales como indica la figura, colocando en el portalentes lalente de cristal y el diafragma de una ranura (dispuesta horizontalmente).Sobre el disco de hartl se ubica una hoja de papel y el prima de acrílico.

Se dibuja la traza de la cara mayor del prisma y se hace incidir sobre ella el rayo de luz, rasante al papel.Se marca un punto del rayo incidente, el punto de incidencia y el punto por donde el rayoemerge del acrílico (los tres con el mismo color).Se repite la operación para otros ángulos de incidencia, cambiando el color en cada caso.Cuando se retira el papel se traza el rayo incidente, el rayo refractado y la normal para cadacaso.

Cuestionarioˆ1. Compare los ángulos de incidencia ( î ) y de refracción ( r ) en cada uno de los casos.

2. ¿Encuentra alguna regularidad? Exprésela en forma general.ˆ3. Si se invierte el camino del rayo (del acrílico al aire), ¿qué espera que ocurra con î y r?

139

En esta experiencia se trata decomparar los ángulos de inciden-cia y de refracción en la interfaseaire - acrílico.

El punto por el cual el rayo emer-ge del acrílico debe señalarseexactamente junto a la cara menordel prisma para no considerar lasegunda refracción en esta última.

Respuestasˆ1. En todos los casos resulta î > r.

(Salvo para î = 0°, aunque en estecaso se produce reflexión total enla segunda cara.)2. Cuando la luz pasa del aire alacrílico el rayo se acerca a la nor-mal.3. Se espera el fenómeno inverso.Cuando la luz pasa del acrílico alaire el rayo de aleja de la normal.

Experiencia 7.2 | Reflexión total en el prisma. Reflexionessucesivas

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 disco de Hartl, montaje vertical1 lente 1 diafragma de 1 ranura1 prisma de acrílico 1 barra de acrílico1 tapón de goma perforado

ProcedimientoCuando la luz del acrílico al aire el rayo de aleja de la normal. En este caso existe un ángulode incidencia (aproximadamente 42°) al que corresponde un eangulo de refracción de 90°.¿Qué nombre recibe ese ángulo de incidencia?Si se supera el ángulo límite el rayo no se refrecta sino que se refleja totalmente.Verificaremos este fenómeno con el prisma de acrílico, cuya base es un triángulo rectánguloisósceles.Para ello se disponen los materiales como al iniciar la experiencia refracción aire - acrílico(no hace falta el papel).El rayo luminoso se hace incidir:- normalmente a uno de los catetos;- normalemente a la hipotenusa (fuera de su punto medio).En cada caso se observa la marcha del rayo por dentro del prisma y la marcha del rayoemergente.

Un efecto interesante del fenómeno de reflexión total puede observarse colocando la fuenteluminosa hacia arriba. Una barra de acrílico se sostiene verticalmente sobre la lámpara mediante el tapón de goma.

Se enciende la lámpara observando cuidadosamente el aspecto de la barra tanto en sucuerpo como en su extremo libre.

Cuestionario1. Realice un esquema que represente el caso a) y justifique el fenómeno observado.2. Realice un esquema que represente el caso b) y justifique el fenómeno observado.3. Describa el aspecto de la barra de acrílico cuando la lámpara está encendida.4. ¿Cómo se explica la transmisión de la luz a lo largo de la barra transparente?

140

En esta experiencia se trata de ob-servar el fenómeno de reflexión to-tal en un prisma rectángulo isós-celes.También se aplica ese fenómenopara lograr la transmisión de la luza través de una barra de acrílico.

El concepto de ángulo límite es pre-rrequisito para esta experiencia.

El fenómeno que se observa constituye el fundamento de la fi-bra óptica.

Respuestas1.

El rayo no se desvía al entrar alacrílico (incidencia normal). Comoî = 45° e î < 45° hay reflexión total

ˆcon r = 45°. Luego el rayo refleja-do es perpendicular al cateto y nose desvía al salir.2.

Justificación similar a 1, pero condos reflexiones en caras perpendi-culares.3. El cuerpo de la barra no cambiade aspecto, pero el extremo se ilu-mina.4. Por el fenómeno de reflexión total.

tapón de goma

barra de acrílico

fuente luminosa

rî

45°

ˆ

Experiencia 7.3 | Lentes convergentes

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 disco de Hartl, montaje vertical1 lente 1 diafragma de 5 ranuras1 lente biconvexa de acrílico

ProcedimientoEn esta experiencia estudiaremos el comportamiento de la luz al atravesar una lente acrílicabiconvexa.Comenzaremos por dibujar el contorno de la lente en una hoja de papel. Luego trazaremossu eje principal, que es la mediatriz del segmento que une los dos puntos de encuentro delas caras de la lente.Los materiales se disponen como indica la figura, teniendo en cuenta que:- los rayos que pasan rasantes al disco de Hartl deben ser paralelos;- al colocar la lente sobre el papel debe respetarse estrictamente el contorno dibujado;- el rayo central del haz debe recorrer el eje principal dibujado.

Al observar la marcha de los rayos refractados, ¿se encuentra alguna regularidad? En casoafirmativo señálela en el papel.Finalmente se repiten las operaciones luego de girar 180° el disco.

Cuestionario1. Describa la marcha del haz de rayos después de atravesar la lente.2. ¿Qué ocurre cuando el disco gira un ángulo de 180°?3. El experimento muestra que la lente tiene dos focos principales. Al fijar un sentido para

la luz incidente, ¿cómo se denomina a cada uno de los focos?4. ¿Qué es la distancia focal (f)? ¿Cuánto vale en este caso?

141

En esta experiencia se trata dedetrminar los focos de una lenteconvergente.

e. p. mediatriz de AB

Estas condiciones se logran des-plazando el portalentes tanto hori-zontal como verticalmente.Asegúrese de que los alumnoshan logrado las condiciones detrabajo antes de continuar con elexperimento.

Respuestas1. Los rayos se dirigen a un puntodel eje principal (foco principal).2. Se repite la situación anterior,del otro lado de la lente.3. Foco principal objeto al que es-tá del lado del que llega la luz. Fo-co principal imagen al que concen-tra el haz de rayos paralelos al ejeprincipal.4. Es el segmento cuyos extre-mos son el centro óptico y el focoprincipal imagen.

e.p.

e.p.

A

B

Experiencia 7.4 | Lentes divergentes

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 disco de Hartl, montaje vertical1 lente 1 diafragma de 5 ranuras1 lente bicóncava de acrílico

ProcedimientoEn esta experiencia estudiaremos el comportamiento de la luz al atravesar una lente acrílicabicóncava.Comenzaremos por dibujar el contorno de la lente en una hoja de papel. Al trazar los ejesde simetría de esa figura quedará representado el eje principal de la lente.Los materiales se disponen como indica la figura, observando las mismas precauciones queen la experiencia sobre lentes convergentes.

En estas condiciones se observa el comportamiento de los rayos refractados. ¿Concurrenen un punto como en el caso de la lente biconvexa? ¿Qué ocurre cuando se prolongan através de la lente los rayos refractados?Para finalizar, se repiten las operaciones luego de girar 180° el disco.

Cuestionario1. Describa la marcha del haz de rayos después de atravesar la lente.2. El punto de concurrencia de las prolongaciones de los rayos refractados, ¿es un foco

real o virtual? ¿Por qué?3. ¿Qué ocurre cuando el disco gira un ángulo de 180°?4. El experimento muestra que la lente tiene dos focos principales. Al fijar un sentido para

la luz incidente, ¿cómo se denomina a cada uno de los focos?5. ¿Cuánto vale la distancia focal en este caso?

142

En esta experiencia se trata de de-terminar los focos de una lente di-vergente.

e. p. eje de simetría

Asegúrese de que los alumnoshan logrado las condiciones detrabajo antes de continuar con elexperimento.

Para prolongar los rayos refracta-dos se deben señalar puntos deellos antes de retirar el papel.

Respuestas1. Los rayos se separan (diver-gen). Sus prolongaciones concu-rren en un punto del eje principal(foco principal),2. Es un foco virtual por encontrar-se en la intersección de las prolon-gaciones de los rayos refractados.3. Se repite la situación anterior,del otro lado de la lente.4. Foco principal imagen al queestá del lado del que llega la luz.Foco principal objeto al que quedadel lado opuesto.5. La respuesta depende de losresultados experimentales.

e.p.

e.p.


Objetivos• Fundamentar el principio de funcionamiento de algunos instrumentos ópticos.• Estudiar experimentalmente el comportamiento de la luz blanca al atravesar un prismatransparente.


a. Pantalla con soporte horizontalVer indicaciones en el ítem a. del Tema 6.

b. Portavelas múltipleVer indicaciones en el ítem b. del Tema 6.

c. Fuente de alimentaciónVer indicaciones en el ítem c. del Tema 6.

d. Fuente luminosaVer indicaciones en el ítem d. del Tema 6.

e. Disco de HartlVer indicaciones en el ítem e. del Tema 6.

IntroducciónEn nuestra casa y en la escuela usamos lupas, microscopios y proyectores. También tomamos fotografías y tal vez hasta observamos planetas con un telescopio.Todos estos instrumentos están diseñados a partir de las propiedades ópticas de las lentesque poseen.En este tema estudiaremos algunos instrumentos ópticos sencillos para comprender su funcionamiento.Nos ocuparemos también de otro vistoso fenómeno: la banda de colores comúnmente llamada “arco iris”.

143

Este tema está dedicado en su pri-mera parte a estudiar el funda-mento de algunos instrumentosópticos simples.Luego se introduce el fenómenode la descomposición de la luz porel prisma, lo que permite efectuaruna breve investigación sobre co-lores.

Se proponen experiencias extrassobre:- Principio de la cámara foto-gráfica.- Fotómetro de la mancha de aceite.

Experiencia 8.1 | Lupa

Materiales necesarios1 trípode 1 portapantalla1 vástago ø 10 largo 1 portalentes1 vástago portapantalla 1 pantalla2 nueces 1 lente

ProcedimientoUna de las aplicaciones más sencillas de las lentes es la lupa o lente de aumento.Para que una lente funcione como lupa debe producir una imagen derecha con respecto alobjeto y de mayor tamaño que éste.De acuerdo con lo visto al estudiar las lentes convergentes, ¿dónde debe situarse al objetopara obtener una imagen de esas características?Para comprobar experimentalmente la respuesta se disponen los materiales como indica lafigura.

Los objetos se apoyan sobre la pantalla y se miran desde arriba.La máxima separación entre lente y pantalla, para obtener imágenes derechas y aumentadas, depende de la distancia focal de la lente que es de 10 cm.

Cuestionario1. ¿Hasta qué distancia de la lente dada se puede colocar un objeto para que aquella

funcione como lupa?2. ¿Cómo se justifica ese comportamiento?

144

lente

pantalla

observador

En esta experiencia se trata de es-tudiar el comportamiento óptico ede una lupa o lente de aumento.

Respuestas1. Hasta algo menos de 10 cmpues f = 10 cm.2. Una lente convergente sólo daimágenes derechas y de mayor ta-maño cuando el objeto se sitúa en-tre el foco y la lente.

Experiencia 8.2 | Principio del proyector de diapositivas

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 trípode1 fuente luminosa sin cubrelámpara 1 vástago ø 10 largo2 portapantallas 2 vástagos portapantalla1 pantalla 3 nueces1 diapositiva

ProcedimientoEl proyector de diapositivas es un instrumento óptico de uso muy difundido.Nos proponemos investigar el principio de su funcionamiento construyendo un modelo sencillo.Para ello se adiciona un vástago largo al soporte de la fuente luminosa para disponer de unpequeño banco óptico.Sobre el mismo se instalan, alineados con la lámpara, un portapantalla con la diapositiva yla lente condensadora a unos 15 cm de esta última.

Cuando todo está preparado se oscurece el ambiente y se ubican los elementos hasta conseguir en la pantalla la imagen más nítida posible.

Cuestionario1. ¿Cuál es el objeto luminoso?2. ¿Cómo deben colocarse las diapositivas en el proyector para ver la imagen

correctamente ubicada?3. Fundamente su respuesta a la pregunta anterior.

145

En esta experiencia se trata de es-tudiar algunos fundamentos físi-cos de un proyector de diapositi-vas mediante un modelo sencillo.

Respuestas1. La diapositiva.2. Deben colocarse doblementeinvertidas (arriba - abajo y derecha- izquierda).3. Por la posición relativa objeto -lente, se obtiene imagen mayor,invertida y real.

5 cm 15 cm

Experiencia 8.3 | Descomposición de la luz

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 base escalonada1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 portalentes1 disco de Hartl montaje horizontal 1 lente1 vástago portapantalla tijera1 portapantalla cartulina1 prisma de acrílico

ProcedimientoCuando la luz atraviesa un prisma se produce un fenómeno denominado “descomposiciónde la luz”. Para averiguar en qué consiste realizaremos el siguiente experimento.Comenzaremos por recortar en cartulina una ranura de 5 mm de ancho que se instala en elportalentes en posición vertical, junto con la lente.Sobre el disco de Hartl, colocado horizontalmente, se dispone el prisma y se prepara lapantalla para recoger la luz que lo atravesará.

Antes de encender la lámpara se debe verificar que el filamento esté perpendicular a la lente. En caso contrario, se gira el zócalo hasta conseguirlo.Luego se oscurece el ambiente y se enciende la lámpara haciendo que el haz de luz incidacerca de una arista del prisma (en uno de sus ángulos agudos).Se mueven los instrumentos hasta obtener una imagen clara.

Cuestionario1. ¿Cómo se origina la franja de colores que se ve en la pantalla?2. ¿La franja de colores sufre alguna interrupción? ¿Qué nombre recibe?3. ¿A qué colores corresponde la mayor y la menor desviación?

146

En esta experiencia se trata de ob-servar la descomposición de la luzblanca al atravesar un prima.

La lámpara debe funcionar comofuente puntual.

La ranura debe estar paralela a laarista vertical del prima.

Respuestas1. Se origina por la descomposi-ción de la luz blanca al atravesarel prisma.2. Es una franja continua llamadaespectro luminoso.3. La mayor desviación corres-ponde al violeta y la menor al rojo.

11 cm 25 cm 33 cm

Experiencia 8.4 | Recomposición de la luz

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 base escalonada1 fuente luminosa con soporte horizontal 1 portalentes1 disco de Hartl montaje horizontal 1 lente1 vástago portapantalla 1 lente cilíndrica biconvexa1 portapantalla tijera1 prisma de acrílico cartulina

ProcedimientoHemos probado que cuando la luz atraviesa un prisma transparente se descompone en colores formando un espectro continuo.¿Podrán reunirse esos colores par formar nuevamente un haz de luz blanca?Para averiguarlo comenzaremos por reproducir los pasos de la experiencia descomposiciónde la luz.Una vez obtenido el espectro continuo se instala sobre el disco de Hartl la lente cilíndrica biconvexa de tal manera que intercepte el haz que emerge del prisma.

Disco de Hartl visto desde arriba

Se cambia la posición de esta última lente hasta obtener sobre la pantalla una imagen nítidade la ranura.

Cuestionario1. ¿De qué color es la luz observada sobre la pantalla?2. ¿Qué efecto produce la lente biconvexa sobre el haz de luz que el prisma descompone?3. Si del haz que emerge del prisma se intercepta un color mediante un objeto delgado y

opaco, ¿qué color se observa en la pantalla al suprimir: a) el rojo; b) el naranja; c) el verde; d) el violeta?

4. ¿Qué se entiende por colores complementarios?

147

En esta experiencia se trata de re-componer la luz dispersada por elprisma, mediante una lente con-vergente. Luego se trata de obser-var el color que se obtiene al re-componer el espectro luminoso enel que se ha suprimido un color.

Advierta a los alumnos que lean elcuestionario antes de guardar elequipo pues tendrán que hacer al-gunas pruebas para responder ala pregunta 3.

Respuestas1. Blanca.2. La lente biconvexa recomponela luz que el prisma separó en co-lores.3. a) Verde. b) Violeta. c) Rojo. d)Naranja.4. Dos colores son complementa-rios cuando al superponerse dancolor blanco.

Tema 9 | Magnetismo

Objetivos• Investigar algunas características de los fenómenos magnéticos.• Determinar el patrón de interacción entre imanes.• Fundamentar el funcionamiento de la brújula.

Indicaciones generales de armadoLos armados de este tema son muy sencillos y no requieren indicaciones especiales.

IntroducciónEl magnetismo causó siempre gran curiosidad a los hombres. Mucho antes de conocer susfundamentos físicos, causaba sensación el poder de la “piedra imán” para atraer objetosmetálicos sin que nada visible saliera de ella.Pronto se encontraron aplicaciones útiles del magnetismo y actualmente los imanes nosacompañan tanto en usos domeesticos como en la industria y en la investigación.Las experiencias que integran este tema nos permitirán extender nuestro conocimiento sobre los imanes, iniciado en la experiencia sobre susceptibilidad magnética correspondiente al Tema 3 de la Parte I.

148

Este tema está edicado al estudiode los fenómenos magnéticos bá-sicos y de los espectros magnéti-cos asociados a distintos tipos deimanes.

Se propone experiencia extra sobre:- Magnetismo terrestre. Brújula.

Experiencia 9.1 | Acción de fuerzas magnéticas a distancia.Apantallamiento

Materiales necesarios1 base escalonada 1 imán recto1 vástago ø 6 1 trozo de expandido o telgopor1 nuez hilo de nylon1 pinza cocodrilo ganchos sujetapapeles

ProcedimientoConocemos diversos usos de los imanes, tanto hogareños como de aplicación tecnológica.Pero por simple que sea ese uso, el magnetismo siempre despierta curiosidad ya que aparecen fuerzas entre objetos no vinculados materialmente (acción a distancia).Para poner en evidencia ese fenómeno haremos el siguiente experimento.Se arma un soporte como indica la figura para sostener firmemente al imán y se aproximalentamente a este último un clip o gancho sujetapapeles colgado de un hilo.

Luego de observar el comportamiento del gancho se pega el hilo sobre la mesa, de tal modo que impida que el gancho llegue a tocar el imán. ¿Qué ocurre?Se aleja muy lentamente el imán, observando el comportamiento del gancho y se repite elexperimento aumentando la cantidad de ganchos.Finalmente se vuelve a la posición de la figura y se coloca entre el gancho y el imean: unpapel, un cartón, un trozo de expandido o telgopor, etc.

Cuestionario1. Describa el comportamiento del gancho en las distintas situaciones del experimento.2. ¿Qué ocurre al aumentar la cantidad de ganchos? ¿A qué se debe?3. ¿Qué ocurre al interponer los objetos mencionados entre el gancho y el imán?

149

pinza de cocodrilo

imán

En esta experiencia se trata de ob-servar que la atracción de un imánsobre objetos de hierro se ejerce adistancia y no es interrumpida porbareras no ferromagnéticas.

Respuestas1. El gancho es atraído por elimán y se adhiere a él si el hilo lopermite. Cuando el hilo es cortoparece quedar suspendido.2. Fenómenos similares, aunquea menor distancia ya que se re-quiere más fuerza para sostener alos ganchos.3. La fuerza magnética se siguemanifestando.

Experiencia 9.2 | Magnetización y desmagnetización. Magnetismo inducido

Materiales necesarios1 imán recto limaduras de hierro1 mechero de alcohol clavos de hierro1 pinza ganchos sujetapapeles

ProcedimientoSi disponemos de un imán podemos fabricar nuevos imanes a partir de objetos ferrosos, tales como clavos.Eso se logra frotando al clavo con un extremo del imán, siempre en el mismo sentido.

Para comprobarlo se toma un clavo común y se introduce un extremo en las limaduras dehierro antes y después de frotarlo con el imán.Se toma el clavo magnetizado con la pinza y se lo calienta fuertemente con el mechero.¿Continúa magnetizado?

Otra manera de lograr que el clavo se comporte como un imán es inducir magnetismo en él,por la presencia del imán generador.Para comprobarlo se ponen algunos clips o ganchos sobre la mesa y se acerca el clavo común (figura 1).Luego se coloca el imán a continuación del clavo y se acerca nuevamente a los ganchos (figura 2).Se levantan algunos ganchos y se retira el imán (figura 3). ¿Qué sucede?

Figura 1 Figura 2 Figura 3

Cuestionario1. ¿Qué ocurre al calentar el clavo magnetizado?2. ¿Qué es la “temperatura de Curie”?3. ¿Qué diferencia existe entre las magnetizaciones logradas en ambas partes del

experimento?

150

En esta experiencia se trata depresentar distintas formas demagnetizar y desmagnetizar untrozo e hierro.

Asegúrese de no entregar clavosque fueron magnetizados previa-mente.

El calentamiento debe ser sufi-ciente para que el hierro alcancesu temperatura de Curie.

Asegúrese de no usar un clavomagnetizado antes.

Respuestas1. Si el calentamiento es suficien-te pierde el poder magnético.2. Es la temperatura a la cual ca-da sustancia ferromagnética dejade comportarse como imán.3. La magnetización por frota-miento persiste al retirar el imán.La inducida desaparece junto conel imán.

Experiencia 9.4 | Espectros magnéticos

Materiales necesarios1 imán recto 1 pantalla1 aguja magnética limaduras de hierro1 pieza magnética circular

ProcedimientoComo comprobamos en la experiencia sobre acción de las fuerzas magnéticas, un imán hace sentir sus efectos a bastante distancia de él. Esto nos lleva al concepto de campomagnético.Una manera de hacer visible al campo magnético consiste en producir un espectro magnético mediante limaduras de hierro.Para ello se apoya el imán sobre una mesa no metálica y sobre el imán se coloca la pantalla. Sobre ésta se desparraman uniformemente algunas limaduras de hierro y se golpea suavemente la pantlla para permitir que las limaduras se acomoden.

El experimento se realiza con el imán recto, con la aguja magnética y con la pieza magnética circular.En cada caso se dibuja un esquema del espectro obtenido.

Cuestionario1. Reproduzca el esquema obtenido con: a) el imán recto; b) la aguja magnética; c) la

pieza magnética circular.2. ¿Se puede identificar la posición de los polos en cada caso?3. ¿Se obtuvieron espectros magnéticos similares en los tres casos?

151

En esta experiencia se trata de ob-tener y comparar los espectrosmagnéticos de diversos imanes.

Es importante evitar acumulaciónde limaduras en cualquier punto.

El estudio de los espectros mag-néticos se profundiza en una seriede experimentos proyectables.

Respuestas1. Esquema a cargo de los alum-nos.2. Los polos se identifican fácil-mente en a) y b).3. Los casos a) y b) son similares,pero muy diferentes a c).

Experiencia 9.4 | Espectros magnéticos

Materiales necesarios1 imán recto 1 pantalla1 aguja magnética limaduras de hierro1 pieza magnética circular

ProcedimientoComo comprobamos en la experiencia sobre acción de las fuerzas magnéticas, un imán hace sentir sus efectos a bastante distancia de él. Esto nos lleva al concepto de campomagnético.Una manera de hacer visible al campo magnético consiste en producir un espectro magnético mediante limaduras de hierro.Para ello se apoya el imán sobre una mesa no metálica y sobre el imán se coloca la pantalla. Sobre ésta se desparraman uniformemente algunas limaduras de hierro y se golpea suavemente la pantlla para permitir que las limaduras se acomoden.

El experimento se realiza con el imán recto, con la aguja magnética y con la pieza magnética circular.En cada caso se dibuja un esquema del espectro obtenido.

Cuestionario1. Reproduzca el esquema obtenido con: a) el imán recto; b) la aguja magnética; c) la

pieza magnética circular.2. ¿Se puede identificar la posición de los polos en cada caso?3. ¿Se obtuvieron espectros magnéticos similares en los tres casos?

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En esta experiencia se trata de ob-tener y comparar los espectrosmagnéticos de diversos imanes.

Es importante evitar acumulaciónde limaduras en cualquier punto.

El estudio de los espectros mag-néticos se profundiza en una seriede experimentos proyectables.

Respuestas1. Esquema a cargo de los alum-nos.2. Los polos se identifican fácil-mente en a) y b).3. Los casos a) y b) son similares,pero muy diferentes a c).

imán

limaduras de hierro

pantalla


Objetivos• Investigar algunas características de los fenómenos electrostáticos.• Clasificar materiales según su conductividad eléctrica.• Analizar el funcionamiento de dispositivos para el estudio de la electrostática.


a. Péndulo eléctricoEstá constituido por una pequeña esferita de telopor que se suspende mediante un hilo deseda de lo alto de un soporte vertical.

Para sostener con facilidad la esferita conviene atravesarla con el hilo de seda medianteuna aguja de coser.

b. ElectroscopioNuestro electroscopio está formado por una placa metálica aislada sobre la que se apoyauna hojuela metálica, uno de cuyos extremos puede alejarse con facilidad de la placa.Una base escalonada hace las veces de placa y la hojuela metálica se sostiene medianteun gancho en forma de U (gancho para electroscopio) cuyos extremos se insertan en dospequeños agujeros situados en la cara plana de la base escalonada.

DIBUJO: ICN_PII_T10

El electroscopio se sujeta al soporte vertical mediante una barra de acrílico.153

La humedad del ambiente conspi-ra contra los experimentos deelectrostática pues convierte al ai-re en un buen conductor. Si nopuede evitar los días húmedos pa-ra realizar los experimentos, inten-te “secar” el ambiente medianteuna o más estufas de cuarzo.

esferita de telgopor

vástago ø 6

hilo de seda


trípode

c. ElectróforoEstá compuesto por dos bases escalonadas enfrentadas por sus bases, separadas por undisco de acrílico que se apoya sobre la base inferior. Esta última se sostiene firmementemediante un vástago y una prensa de mesa.Si la mesa es metálica conviene aislar el electróforo colocando dos trocitos de madera o degoma entre la mesa y la prensa.La base superior se manipula mediante un mango aislante constituido por una barra deacrílico.

IntroducciónMuchas veces hemos pasado un rato atrayendo trocitos de papel con una regla de plásticoque frotábamos en el chaleco o en la manga del saco. También hemos visto fuertes tormentas, con relámpagos y rayos.Y, aunque parezca extraño, ambos fenómenos están relacionados pues tienen origen en laelectricidad estática o, más brevemente, electrostática.Las experiencias que integran este tema nos permitirán extender nuestro conocimiento sobre esa parte de la Física a la que ya abordamos en la experiencia sobre conductividadeléctrica correspondiente al Tema 3 de la Parte I.

154

Este tema está dedicado al estu-dio de algunos fenómenos relacio-nados con las interacciones entrecargas eléctricas en reposo.Se utilizan y fundamentan disposi-tivos tales como péndulo eléctrico,electroscopio y electróforo.

Se propone experiencia extra sobre:- Carga del electroscopio por in-ducción.

barra de acrílico

disco de acrílico

base escalonada

vástago ø 6

prensa de mesa

Experiencia 10.1 | Acción de fuerzas eléctricas a distancia.Péndulo eléctrico

Materiales necesarios1 péndulo eléctrico 1 barra de PVC1 paño de lana 1 barra de vidrio

ProcedimientoAsí como al estudiar el magnetismo encontramos fuerzas que actúan entre objetos no vinculados materialmente, también las encontraremos al trabajar en electrostática.Para ponerlas de manifiesto haremos algunos experimentos con el péndulo eléctrico, en elcual la esferita de telgopor está eléctricamente aislada por el hilo de seda.

Nota: los experimentos deben realizarse en un ambiente seco para evitar que el aire húmedo descargue rápidamente el péndulo.

Se frota la barra de PVC con un paño de lana y se la acerca lentamente al péndulo observando el comportamiento de la esferita.

Se carga la esferita por contacto con la barra. Se vuelve a frotar esta última y rápidamentese la acerca al péndulo. ¿Qué ocurre?Se descarga el péndulo, tocándolo con la mano.Se vuelve a cargar la barra de PVC e inmediatamente se acerca la barra de vidrio que hasido frotada enérgicamente con el paño. En todo momento se observa el comportamientode la esferita.

Cuestionario1. Describa el comportamiento de la esferita cuando se acerca la barra de PVC:

a) con la esferita descargada; b) con la esferita cargada.2. Describa el comportamiento de la esferita cuando se acerca la barra de vidrio.3. ¿Qué se puede decir sobre la carga eléctrica en el vidrio y en el PVC?

155

En esta experiencia se trata de ob-servar los fenómenos de atraccióny repulsión electrostática median-te un péndulo liviano y eléctrica-mente aislado.

Tenga en cuenta esta Nota; useestufas de cuarzo para disminuirla humedad en las cercanías delaparato.

Respuestas1. a) La esferita es atraída por labarra (acción a distancia). b) Laesferita es repelida (cargas deigual signo se repelen).2. La esferita es atraída por la ba-rra de vidrio.3. Son de signos opuestos.

Experiencia 10.2 | Conductores y aisladores

Materiales necesarios1 péndulo eléctrico 1 vástago ø 61 barra de PVC 1 vaso de precipitado1 barra de vidrio 1 paño de lana1 barra de acrílico

ProcedimientoCuando hablamos de electrostática nos referimos a cargas eléctricas en reposo. Esto sugiere que también puede haber cargas eléctricas en movimiento.Es la constitución interna de los materiales la que determina si las cargas pueden o no desplazarse, y permite clasificarlos en conductores y aisladores, respectivamente.El siguiente experimento nos permitirá verificar la existencia de ambas clases de materiales.Se trata de cargar a la esferita del péndulo eléctrico a través de distintos materiales.

Para ello se disponen los elementos de tal modo que un extremo de la barra apoyada en elvaso de precipitado quede a 1 cm de la esferita.Se coloca uno de los materiales (por ejemplo la barra de acrílico) y se toca el extremo librecon la barra de PVC frotada con el paño de lana, observando el comportamiento de la esferita.Se repite el procedimiento reemplazando la barra de acrílico por la de vidrio, a ésta por elvástago metálico y por otros materiales.

Cuestionario1. ¿Qué ocurrió con el péndulo cuando el material intermedio era: a) acrílico; b) vidrio;

c) metal; d) otros materiales?2. ¿Cómo se justifican esos fenómenos?3. Clasifique a los materiales dados en conductores y aisladores de la electricidad.4. ¿Funciona el péndulo eléctrico con un hilo metálico?

156

En esta experiencia se trata declasificar a distintos materiales deacuerdo a su capacidad para per-mitir el desplazamiento de cargaseléctricas.

Es conveniente que las posicionesrelativas de la esferita y del mate-rial a clasificar respondan a lascondiciones expuestas.

Respuestas1. a) y b) La esferita no manifestóningún efecto. c) La esferita fueatraída. d) Respuesta cargo delos alumnos.2. La barra de metal permitió quelas cargas eléctricas se desplaza-ran a través de ella; el acrílico y elvidrio no lo permitieron.3. Conductor: barra de metal. Ais-ladores: acrílico y vidrio.4. No, pues se descargaría inme-diatamente a través del hilo.

material a clasificar

Experiencia 10.3 | Electroscopio

Materiales necesarios1 electroscopio 1 barra de PVC1 paño de lana 1 punta metálica o aguja

ProcedimientoEl electroscopio es un dispositivo que permite reconocer cuerpos cargados eléctricamente ycomparar sus respectivas cargas (en cantidad y signo).Efectuaremos algunas p[ruebas y trataremos de justificar los fenómenos observados.

Nota: recuerde que es muy importante que no haya humedad en el ambiente.

Se prepara el electroscopio de acuerdo con las indicaciones del item b asegurándose que la hojuela metálica pueda oscilar con facilidad y se inician las pruebas observando atentamente el comportamiento de dicha hojuela.

• Inducción electrostáticaSe frota enérgicamente la barra de PVC y se la acerca lentamente al electroscopio, sin tocarlo.Luego se aleja la barra.

• Carga por contactoSe toca el cuerpo del electroscopio con la barra gargada, deslizándola sobre aquél. Se reitera dos o tres veces este proceso y se retira la barra.Finalmente se toca con un dedo el cuerpo del electroscopio.

• Poder de las puntasSe carga al electroscopio por contacto y luego se le acerca (sin tocarlo) una punta metálica.

Cuestionario1. ¿En qué se basa el funcionamiento del electroscopio?2. Describa y justifique el comportamiento de la hojuela metálica en cada una de las

pruebas.

157

En esta experiencia se trata de ob-servar y justificar el comporta-miento de un electroscopio frentea un cuerpo cargado eléctrica-mente.

Una vez meas sugerimos utilizarestufas de cuarzo para disminuirla humedad en la proximidad delos aparatos.

Respuestas1. Básicamente, en la interacción(repulsión) entre cargas eléctricasde igual signo.2. Primera pueba: al acercar labarra se redistribuyen las cargasen el electroscopio y la hojuela esrepelida. Al retirar la barra el elec-troscopio queda neutro y la hojue-la cae.

Segunda pueba: al tocar con labarra se transfiere carga al elec-troscopio (hojuela repelida). Al to-car con el dedo se descarga y lahojuela cae.

Tercera prueba: la forma agu-zada del conductor facilita la trans-ferencia de cargas. El electrosco-pio se descarga y la hojuela cae.

Experiencia 10.4 | Electróforo

Materiales necesarios1 electróforo 1 lamparita de neón1 péndulo eléctrico 1 paño de lana

ProcedimientoEstudiaremos el funcionamiento de un dispositivo que permite disponer de abundante cargaelectrostática.Se prepara el electróforo de acuerdo con las instrucciones del item c) y para cargarlo seprocede de la siguiente manera:a) se retira la base superior y se frota al disco de acrílico con un paño de lana, en forma

enérgica y reiterada;b) se coloca la base superior y se tocan ambas bases simultáneamente con los dedos.

Para comprobar si el electróforo quedó cargado se toma la base superior por su mango deacrílico y se la acerca al péndulo eléctrico.Para cargarlo nuevamente se repite el paso b), (después de dos o tres cargas habrá que repetir el proceso completo).También puede comprobarse la carga acercando la base superior a uno de los terminalesde la lamparita de neón. ¿Qué ocurre con ella?

Cuestionario1. Justifique el proceso de carga del electróforo.2. ¿Por qué se produce un destello en la lamparita de neón al acercarla al electróforo

cargado?

158

En esta experiencia se trata depracticar y justificar el procedi-miento para cargar al electróforo.

Respuestas1. a) Al ser frotado, el acrílico ad-quiere carga eléctrica (por ejem-plo: negativa).

b) Al apoyar la base metálicasobre el acrílico las cargas (en es-te caso, negativas) de la base sonrechazadas y se alejan a la carasuperior. Al tocar con el dedo, di-chas cargas van a tierra y el elec-tróforo queda cargado.2. El electróforo se descarga a tra-vés de la lamparita pues es con-ductora.


Objetivos• Investigar el comportamiento de diversos circuitos eléctricos.• Fundamentar efectos y aplicaciones de la corriente eléctrica.


a. Fuente de alimentaciónVer indicaciones en el ítem c. del Tema 6.

b. Fuente luminosaVer indicaciones en el ítem d. del Tema 6.

c. Conector aisladoSe trata de un dispositivo muy útil para intercalr distintos tipos de conductores en un circuito, sujetándolos firmemente.Consta de un cilindro hueco de material aislante (1) en el que se insertan los vástagos de 6 mm, un cuerpo metálico con perforaciones (2) para conectar los terminales de los cablesy un extremo roscado (3) en el que se sujetan los alambres correspondientes a las experiencias.

IntroducciónCon la invención de la pila eléctrica, en 1800, la electricidad se puso en movimiento y enmenos de medio siglo puso en movimiento al mundo.La corriente eléctrica y sus notables efectos calóricos, magnéticos y químicos se constituyeron en una fuente inagotable a la que acudieron los técnicos para desarrollar unavariedad de artefactos que ejercen una influencia notable en la sociedad moderna.Por eso es muy importante explorar algunas cuestiones básicas relacionadas con la corriente eléctrica que nos permitirán ampliar nuestro estudio sobre el tema, iniciado en laexperiencia sobre descomposición del agua en el Tema 5 de la Parte I.

159

32

1

Este tema está dedicado al estu-dio elemental de los circuitos eléc-tricos y de algunos efectos de lacorriente eléctrica.

El fenómeno de la electrólisis delagua fue presentado al trabajarsobre separación se sustanciasen la Parte I.

Se propone experiencia extra sobre:- Circuitos serie y paralelo.

Experiencia 11.1 | Circuito eléctrico

Materiales necesarios1 fuente de alimentación en 7 volt 1 pulsador1 fuente luminosa sin cubrelámpara 3 cables de conexión

ProcedimientoCuando accionamos una llave para encender o apagar una lámpara estamos viendo partede un conjunto al que se denomina circuito eléctrico.Uncircuito eléctrico elemental está compuesto por los elementos señalados en el siguienteesquema.

Armemos un circuito eléctrico elemental con el objeto de identificar sus componentes y observar algunas características de su funcionamiento.

Una vez armado el circuito se procede a:a) oprimir y soltar varias veces el botón del pulsador;b) manteniendo apretado el pulsador, desconectar cualquier cable y volverlo a conectar en

el mismo lugar;c) retirar la lámpara y observar su parte trasera y el interior del zócalo, prestando atención alos contactos eléctricos que se encontrarán.

Cuestionario1. ¿Qué función cumple el pulsador?2. ¿Cuál es la condición necesaria para que la corriente circule por el circuito luego de ser

conectado a la fuente de alimentación?3. ¿Se cierra el circuito a través de la lámpara? ¿Cómo?

160

En esta experiencia se trat deidentificar a los componentes deun circuito eléctrico elemental, ob-servando algunas característicasfuncionales.

Respuestas1. Actúa como interruptor cuandono se oprime el botón. Da continui-dad al oprimirlo.2. Es necesario que no haya inte-rrupciones (circuito cerrado).3. Si. El filamento da continuidadal circuito ya que se conecta almismo a través de la base de lalámpara.

fuente dealimentación

conductor

lámpara (u otro artefacto)interruptor

7V220 V

Experiencia 11.2 | Resistencia variable

Materiales necesarios1 fuente de alimentación en 7 volt 1 pinza cocodrilo1 fuente luminosa sin cubrelámpara 3 cables de conexión2 conectores aislados 2 nueces2 vástagos ø 6 1 prensa de mesa1 vástago ø 10 largo almbre de nichrome

ProcedimientoEn un circuito eléctrico los conductores ofrecen una resistencia eléctrica tan baja que normalmente no la tenemos en cuenta.Sin embargo existen conductores que, como el nichrome, poseen alta resistividad y su efecto se hace notable.En esta experiencia incorporaremos al circuito un trozo de alambre de nichrome de longitud variable y observaremos su influencia sobre el brillo de la lámpara.

Para variar la longitud del nichrome se obica la pinza de cocodrilo en distintos lugares delalambre y se observa el brillo de la lámpara.

Cuestionario1. Dibuje el esquema del circuito utilizado en al experiencia.2. ¿Qué sucede con el brillo de la lámpara al variar la posición del cocodrilo? ¿A qué se

debe?3. ¿Cuál es la posición que produce máximo brillo? ¿Y la de mínimo?4. Dado un alambre de sección constante, ¿de qué depende la resistencia eléctrica del

mismo?

161

En esta experiencia se trata dedisponer de ua resistencia varia-ble a partir de un alambre de altaresistividad y de observar su efec-to sobre el brillo de una lámparaconectada en serie con ella.

Este es el principio del atenuadorde luz ambiental.

Respuestas1.

2. El brillo varía pues cambia elvalor de la resistencia que está enserie con la lámpara.3. Máximo brillo: cocodrilo en elextremo superior. Mínimo brillo:cocodrilo en el extremo inferior.4. A sección constante la resisten-cia eléctrica de un conductor dadodepende de la longitud del mismo.

7V220 V

conector aislado

pinza cocodrilo

alambre denichrome

Experiencia 11.3 | Efectos calóricos de la corriente eléctrica

Materiales necesarios1 fuente de alimentación en 14 volt 1 pinza cocodrilo1 pulsador 3 cables de conexión2 conectores aislados 2 nueces2 vástagos ø 6 1 prensa de mesa1 vástago ø 10 largo almbre de nichrome

ProcedimientoCuando circula corriente eléctrica por un conductor se disipa energía en forma de calor.Verificaremos este fenómeno llamado “efecto Joule” y fundamentaremos algunas aplicaciones del mismo.Para ello se arma el circuito de la figura en el que se podrá variar la longitud del alambre denichrome al cambiar la separación (d) entre los conectores aislados.

Iniciaremos los ensayos con una separación de 15 cm entre los conectores (d = 15 cm). Se oprime el pulsador y para averiguar si se genera calor en el alambre de nichrome se learrima un trocito de telgopor. ¿Qué ocurre?

Como segundo ensayo observaremos el principio de la lámpara eléctrica. Para ello se toma d = 3 cm pero al nichrome se le da forma de un pequeño resorte (enrulado).Se oprime el pulsador unos instantes, liberándolo en cuanto el alambre adquiere luminosidad.

Finalmente, con d = 3 cm, se coloca el nichrome tenso y se mantiene oprimido el pulsador.¿Qué sucede?

Cuestionario1. ¿Qué se verifica con el primer ensayo? ¿Qué aplicaciones prácticas surgen de él?2. ¿Cómo se explica lo observado en el segundo ensayo?3. ¿Qué ocurrió durante el tercer ensayo? ¿Qué aplicación práctica tiene?

162

En esta experiencia se trata de ve-rificar la disipación de calor debidaa la circulación de corriente eléc-trica, relacionándola con algunasaplicaciones prácticas.

En este caso los conectores estánseparados 3 cm pero el alambrees más largo; al darle forma de hé-lice se obtiene incandescencia encasi toda su extensión. Asegúresede que las espiras no se toquen.

Respuestas1. Se verifica la disipación de ca-lor al circular corriente.

Aplicaciones: corte de telgopor,artefactos de calefacción, etc.2. El calor generado hace que elalambre se torne incandescente.3. El alambre se calienta tantoque llega a fundirse.

Aplicación: fusible de protec-ción en instalaciones eléctricas.

14V220 V

d

Experiencia 11.4 | Efectos magnético de la corriente eléctrica

Materiales necesarios1 fuente de alimentación en 7 volt 1 pulsador1 fuente luminosa sin cubrelámpara 3 cables de conexión2 conectores aislados 3 nueces3 vástagos ø 6 2 bases escalonadas1 aguja magnética con soporte (brújula) almbre de cobre

ProcedimientoA principios del siglo XIX un fenómeno llamó la atención de algunos científicos: al circularcorriente eléctrica se alteraba el funcionamiento de una aguja magnética colocada cerca delconductor.Comprobaremos ese fenómeno (efecto Oersted) y observaremos algunas característicasdel mismo mediante el siguiente dispositivo.

La aguja magnética se apoya sobre una nuez a la que se le retira uno de los tornillos deajuste. Dicha nuez se sujeta sobre el vástago horizontal y seregula la altura para que laaguja quede muy cerca y por debajo del alambre de cobre que une a los conectores aislados.Una vez dispuestos los materiales de modo que el almbre de cobre y la aguja magnéticatengan la misma dirección, se oprime el pulsador observando la aguja magnética. Se reiterala operación luego de intercambiar las posiciones de los cables en la fuente (inversión depolaridad pues se está usando corriente continua).Se repite el experimento para otras distancias entre aguja y alambre.

Mediante un suplemento se coloca la aguja por arriba del alambre y se repiten las observaciones.

Cuestionario1. ¿Cuál es el comportamiento de la aguja magnética al oprimir y al soltar el pulsador?2. ¿Qué consecuencia trae el cambio de polaridad en el circuito?3. ¿Qué ocurre cuando se repite el experimento variando la distancia entre la aguja y el

alambre?4. ¿En qué cambia el comportamiento de la aguja cuado se encuentra por arriba del

alambre?

163

En esta experiencia se trata de ve-rificar la existencia del campomagnético creado por una corrien-te continua, estudiando algunasde sus carcterísticas.

Se ha intercalado una lámpara conel doble propósito de hacer nota-ble el paso de la corriente y de dis-minuir la intensidad de la misma.Por eso el campo magnético resul-ta de poca intensidad, aunque su-ficiente para notar claramente suefecto.

Si lo desea puede eliminar la lám-para, advirtiendo que debe oprimir-se muy brevemente el pulsador.

Respuestas1. La aguja tiende a orientarse endirección perpendicular al alam-bre. Al soltar el pulsador, vuelve asu posición original.2. Al cambiar la polaridad la agujainvierte su sentido de orientacióncon respecto al ensayo anterior.3. A medida que la distancia au-menta se atenúa el efecto obser-vado.4. La aguja invierte su sentido deorientación.

7V220 V

164

Introducción a lasCiencias FísicasParte IIGuía de experiencias extras, con observaciones y conclusiones


Experiencia extra: Resultante y equilibrante de un sistema de fuerzas paralelas de igual sentido

Experiencia extra: Descomposición de una fuerza en el plano inclinado


Experiencia extra: Polea móvil


Experiencia extra: DensímetroExperiencia extra: Medición de la presión hidrostática


Experiencia extra: Cantidad de calorExperiencia extra: Dilatación de gases


Experiencia extra: Propagación del calor en líquidos


Experiencia extra: Localización de la imagen virtual en un espejo planoExperiencia extra: Marcha de rayos en un espejo cóncavo

Tema 7 | Refracción de la luz

Experiencia extra: Formación de imágenes en lentes convergentes


Experiencia extra: Principio de la cámara fotográficaExperiencia extra: Fotómetro de la mancha de aceite

Tema 9 | Magnetismo

Experiencia extra: Magnetismo terrestre. Brújula


Experiencia extra: Carga del electroscopio por inducción


Experiencia extra: Circuitos serie y paralelo

165

166

Experiencia extra | Resultante y equilibrante de un sistemade fuerzas paralelas de igual sentido

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 portapesas con pesas1 vástago ø 10 largo 1 prensa de mesa1 vástago ø 10 corto 1 gancho para polea2 nueces 3 ganchos para balanza1 dinamómetro 3 ejes cortos1 pitón para balanza hilo de nylon1 polea

ProcedimientoVerificaremos el procedimiento para encontrar la resultante de un sistema de dos fuerzas__ __ paralelas de igual sentido F1 y F2 mediante el siguiente experimento.__Se arma el dispositivo de la figura en el que la fuerza E equilibra el sistema formado por las __ __fuerzas paralelas F1 y F2.

__ __ __Conviene analizar cómo se determinan las intensidades de F1, F2 y E.__ |F1| = lectura del dinamómetro – peso del gancho__ |F2| = peso del vástago – peso del gancho__|E| = peso de la regla con tres ejes y un gancho + portapesas con pesasComo la regla es un rectángulo, ¿dónde se considera aplicado el peso?En efecto, en el punto medio de la regla o sea en su centro e gravedad C.En este momento se puede trazar un gráfico en escala de las tres fuerzas con sus __respectivos puntos de aplicación, lo cual permitirá hallar gráficamente la resultante R de__ __ __F1 y F2 y compararla con E.

Cuestionario __ __1. Al comparar R y E en distintos casos, ¿qué puede decirse sobre:

a) su intensidad?; b) su sentido?; c) su aplicación?2. ¿Se verifica el método gráfico para hallar la resultante de dos fuerzas paralelas de igual

sentido?

167

Corresponde al Tema 1 | Parte II.En esta experiencia se trata de ve-rificar el procedimiento para deter-minar la resultante de un sistemade fuerzas paralelas del mismosentido.

Para sostener la regla se usanganchos para balanza y ejes cor-tos. Su colocación se muestra cla-ramente al explicar el armado dela balanza, en la Parte I.

El portapesas debe colgarse en elpunto medio de la regla (centro degravedad C).

Si lo considera necesario justifi-que la determinación de las inten-__ __ __ sidades de F1, F2 y E.

El centro de gravedad de un rec-tángulo se determinó experimen-talmente en la experiencia sobreequilibrio de cuerpos suspendidos.

Para repetir el experimento conotros valores basta con cambiar el __ punto de aplicación de F2 y buscar el equilibrio variando la cantidadde pesas.

Respuestas1. a) Igual intensidad. b) Sentidosopuestos. c) Igual punto de aplica-ción.2. El método se verifica pues la re-sultante hallada satisface las con-diciones experimentales.

vástago corto

polea

C

Experiencia extra | Descomposición de una fuerza en elplano inclinado

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 caño de hierro2 nueces 1 gancho para polea2 poleas 2 ganchos para balanza1 dinamómetro 1 eje largo1 pinza portatermómetro hilo de nylon1 portapesas con pesas

Procedimiento __ Cuando un cuerpo se encuentra sobre un plano inclinado su peso (P) se descompone en __ __ una fuerza perpendicular al plano (Pn) y otra paralela al plano (Pp). Para equilibrar a esta __ __ última se debe aplicar una fuerza F opuesta a Pp y de igual intensidad.

Pp hPara un plano de longitud l y altura h resulta: _____ = _____ entonces Pp = _____________

P l __ Pondremos a prueba este procedimiento calculando la intensidad de Pp en varios casos y __comparándola con la de F, determinada experimentalmente en los mismos.Para ello se arma el siguiente dispositivo cuyos detalles se encuentran en las instruccionesdel item d del Tema 1 Parte II.

Una vez fijados h, l y P se determina F con el dinamómetro (la mejor lectura se obtienecuando se permite que el cuerpo baje lentamente por el caño de hierro, con velocidad constante).Se repite el procedimiento para varios pesos distintos, a partir de 70 gramos. En todos los casos se calcula Pp y se compara su valor con el correspondiente de F.

Cuestionario1. ¿Resultan los valores P y F aproximadamente iguales? ¿Qué significa esa igualdad?2. Justifique la expresión que permite calcular Pp.

168

Corresponde al Tema 1 | Parte II.En esta experiencia se trata de ve-rificar el procedimiento análiticopara descomponer una fuerza enel plano inclinado.

Con esta expresión se calcularáexperimentalmente la intensidadde F y finalmente se compararánambas intensidades.

Conviene advertir a los alumnosque I representa la longitud totaldel caño y que h es la distancia en-tre el extremo superior del caño yel plano horizontal que pasa por elextremo inferior del mismo.

Con pesos menores de 70 g la po-lea tiende a volcarse.

Respuestas1. Si. Esto significa que el experi-mento confirma las afirmacionesteóricas acerca de la descomposi-ción de P.2. Se justifica por aplicación desemejanza de triángulos.

h

P

caño de hierro

el dinamómetro sesostiene con la mano

h

l

Experiencia extra | Polea móvil

Materiales necesarios1 prensa de mesa 1 vástago ø 10 largo1 nuez 1 vástago ø 61 portapesas con pesas 1 polea1 dinamómetro 1 gancho para polea1 eje largo hilo de nylon

ProcedimientoHemos visto que la polea fija brinda comodidad pero no ahorra esfuerzo. ¿Tendrá el mismocomportamiento la polea móvil?Para averiguarlo nos valdremos del siguiente dispositivo, que contiene una polea móvil ensu parte inferior.

Al efectuar las mediciones hay que tener en cuenta que la polea está sostenida por el hilo y,por lo tanto, su peso y el de los ganchos debe considerarse incluído en R.Luego resulta:R = peso del portapesas con pesas + peso de la polea y los ganchos.P = lectura del dinamómetro.Hechas estas consideraciones se inicia el experimento comenzando por una carga no menor que 70 gramos, para aumentar progresivamente y completar la tabla.

Cuestionario1. Al completar los pares de valores (R y P) de la tabla, ¿qué relación parece haber entre

ellos?2. ¿Se ahora esfuerzo con una polea móvil?

R3. Analice la polea móvil como una palanca y justifique que P = ______

2

169

Corresponde al Tema 2 | Parte II.Con esta experiencia se trata deanalizar el comportamiento de lapolea móvil como máquina simple.

Asegúrese de que los alumnos de-terminen el peso de la polea y losganchos, para sumarlos a la cargaal tabular R.Con cargas menores de 70 g la po-lea tiende a volcarse.

RespuestasR

1. Resulta aprox. P = ______ .2

2. Si. Considerando despreciableel peso de la polea, la fuerza apli-cada es la mitad del peso de lacarga.3. Palanca de 2º género con bp = 2 br.

R (gr)

P (gr)

Experiencia extra | Densímetro

Materiales necesarios1 probeta graduada municiones1 tubo de ensayo alcohol1 gradilla sal común

ProcedimientoSabemos que la densidad (∂) de una sustancia es la relación entre la masa (m) del cuerpocompuesto por esa sustancia y el volumen (v) de dicho cuerpo.

m(∂) = ______

vPor lo tanto, masas iguales de diferentes sustancias ocuparán distintos volúmenes. En estapropiedad se basa un sencillo instrumento, llamado densímetro, que nos proponemos construir.Para ello se toma un tubo de ensayo y se le hace una marca en su interior, a unos 5 cm dela boca.Luego se echan aproximadamente 35 ml de agua en la probeta, se introduce el tubo y se locarga con municiones hasta que la marca quede a ras del agua.

En este momento tenemos al densímetro calibrado con la densidad del agua y podremoscompararla con la de otros líquidos.Para ello se coloca el tubo calibrado en:a) agua con abundante sal;b) alcohol.En ambos casos se observa la posición de la marca con respecto a la superficie del líquido.

Cuestionario1. ¿Qué posición corresponde a la marca hecha en el tubo, en los casos a) y b), con

respecto a la superficie del líquido?2. Si tenemos en cuenta que el tubo cargado tiene siempre la misma masa, ¿cómo resulta

la densidad del agua salada y la del alcohol con respecto a la densidad del agua? ¿Por qué?

3. ¿Qué procedimiento permitiría calibrar en forma más completa a nuestro densímetro?

170

Corresponde al Tema 3 | Parte II.En esta experiencia se trata decontruir un densímetro, funda-mentando divha construcción.

En el Tema 3 de la Parte I se inclu-ye una experiencia sobre densidad.

La marca se hace dentro del tubopara evitar su borrado.

Esta parte de la experiencia se re-laciona con la correspondiente alpeso específico de líquidos.

Respuestas1. a) Marca más arriba de la su-perficie. b) Marca más abajo de lasuperficie.2. ∂ agua salada > ∂ agua. ∂

∂ alcohol < ∂ agua, pues ∂ es in-versamente proporcional al volu-men de líquido desalojado.3. Efectuar el cálculo de las densi-dades anteriores y graduar la es-cala subdividiéndola en unidadesiguales.

municiones

Experiencia extra | Medición de la presión hidrostática

Materiales necesarios1 soporte vertical 2 nueces1 pinza portatermómetro 1 manguera de PVC (transparente)1 pinza portatubos alcohol1 tubo de vidrio ø 6 mm azul de metileno1 probeta graduada regla milimetrada

ProcedimientoEn una experiencia anterior comprobamos la existencia de la presión hidrostática. Trataremos ahora de medirla utilizando el manómetro de rama abierta, contruído en la experiencia sobre vasos comunicantes (Tema 3, Parte II).Para ello se arma el dispositivo utilizando la pinza portatubos para mantener juntas ambasramas del manómetro, dentro de las cuales se echa alcohol coloreado con unas gotas deazul de metileno.

El extremo libre del manómetro se sumerge lentamente en el agua de la probeta, mientrasse observa el comportamiento del alcohol coloreado.Luego se detiene la manguera en una determinada profundidad y se miden los desniveles h y h’ (ver figura).

Nota: al medir h tenga en cuenta que en la manguera entra algo de agua. Debe medirse ladistancia entre las superficies libres del líquido.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre en el manómetro al sumergir su extremo libre en la probeta?

gr2. Sabiendo que el peso específico del alcohol es 0,8 _______ , calcule la presión que existe

cm3

en el interior de la probeta a la profundidad h que midió?

171

Corresponde al tema 3 | Parte II.En esta experiencia se trata de de-terminar el valor de la presión hi-drostática mediante un dispositivoconstruido por los alumnos.

El líquido manométrico no debecontener burbujas de aire.

Asegúrese de que los alumnosrespeten lo indicado en la Nota.Puede ser interesante que funda-menten esa indicación.

Respuestas1. El manómetro se desnivelapues se crea una sobrepresión enla rama sumergida.

gr2. Δp = 0,8 ______ . h’ (cm)

cm3

luego P = Δp + P . atmosférica

h’

h

Experiencia extra | Cantidad de calor

Materiales necesarios1 equipo para calentamiento 1 termómetro1 nuez 1 pinza portatermómetro1 probeta graduada reloj

ProcedimientoEn esta experiencia trataremos de obtener algunos datos que nos permitan caracterizar lamagnitud llamada cantidad de calor.Convendremos que la llama del mechero entrega iguales “cantidades de calor” en intervalosde tiempo iguales y procederemos a compararlos bajo distintas condiciones.a) Se trata de conseguir que distintas masas de agua sufran la misma variación de

temperatura, midiendo el tiempo necesario para ello.En el equipo para calentamiento se colocan sucesivamente 50 g, 100 g y 200 g de agua. En cada caso se determina el tiempo necesario para que el agua pase de 30°C a 60°C.

Agua, Δta 30°C

b) Se trata de lograr que la misma masa de agua sufra distintas variaciones de temperatura, midiendo el tiempo necesario para ello.Pueden utilizarse los datos obtenidos en la experiencia sobre calentamiento del Tema 4, Parte II.

c) Se trata de lograr que iguales masas de distintos líquidos sufran iguales variaciones de temperatura, midiendo el tiempo necesario para ello.Se repite lo hecho en a), con 100 g de alcohol (se necesitan 125 ml) y se aprovecha el dato ya obtenido para el agua.

Masa= 100 g, Δta 30°C

CuestionarioPara responder tenga en cuenta que consideramos que la cantidad de calor es proporcionalal tiempo durante el cual actúa el mechero.1. ¿Qué relación encuentra entre la cantidad de calor y: la masa, en el caso a); la variación

de temperatura, en el caso b); el líquido, en el caso c)?2. ¿Cómo se interpreta lo observado en c)?3. Analice la ecuación fundamental de la calorimetría Q= m.c.Δta a partir de las

conclusiones anteriores.

172

Corresponde al Tema 4 | Parte II.En esta experiencia se trata deefectuar un conjunto de observa-ciones que justifiquen a la ecua-ción fundamental de la calorome-tría.

Esta convención constituye la pre-misa básica a la hora de extraerconclusiones.

Para disminuir los errores es con-veniente enfriar el vidrio el vaso deprecipitado entre un ensayo y el si-guiente.

A partir de la tabla que originó lacurva de calentamiento puedentomarse dos, cuatro y seis interva-los de temperatura con sus corres-pondientes intervalos de tiempo.

Recuerde que la densidad del al-cohol es aproximadamente de

gr0,8 _______

cm3

Respuestas1. La cantidad de calor parece te-ner una relación de proporcionali-dad directa con la masa (caso a) ycon la variación de temperatura(caso b). En el caso c) las cantida-des de calor resultaron distintas.2. Iguales masas de distintos lí-quidos requieren distintas cantida-des de calor para iguales variacio-nes de temperatura (la cantidadde calor depende de la naturalezadel cuerpo).3. Las conclusiones se sintetizan,con mayor precisión, en esa ecua-ción.

50 100

Masa (g)

Tiempo (seg)

200

agua alcohol

Líquido

Tiempo (seg)

Experiencia extra | Dilatación de gases

Materiales necesarios1 soporte vertical 1 pinza portatubos1 nuez 1 balón1 vaso de precipitado 1 tapón de goma perforado1 tubo capilar 1 tubo de vidrio1 mechero

ProcedimientoHabiendo probado que loss ólidos y los líquidos se dilatan, no nos sorprenderá que tambiénlo hagan los gases. ¿Será visible esa dilatación? Para averiguarlo haremos dos pruebas.a) En el tapón perforado se inserta el tubo capilar y se introduce en éste una gotita de agua.

Con ese conjunto se tapa el balón (que está lleno de aire) y se lo sostiene bien apretado entre las manos. ¿Qué pasa con la gotita de agua?

b) Se cambia el tubo capilar por el tubo de vidrio común y se lo instala en el soporte mediante la pinza portatubos. El extremo del tubo debe quedar sumergido en el agua.

Se acerca la llama al cuerpo del balón y se observa el interior del vaso. Después de retirar el mechero se continua observando el equipo por unos minutos.

Cuestionario1. Explique lo observado en la prueba a)2. ¿Qué ocurre en la primera parte de la prueba b)? Justifique3. ¿Qué sucede un rato después de retirar el mechero? ¿A qué se debe?

173

Corresponde al Tema 4 | Parte II.En esta experiencia se trata de ob-servar fenómenos relacionadoscon la dilatación de los gases.

Este es el principio del “termosco-pio” de Galileo.El calor que entregan las manosdilata el aire del balón y la gotita sedesplaza.

Respuestas1. El calor que entregan las ma-nos dilata el aire del balón. El airedilatado desplaza el aire conteni-do en el tubo y, con él, a la gotita.2. Se observan burbujas que sa-len por el extremo del tubo. Co-rresponden al aire dilatado, queocupaba el balón.3. Entra agua en el tubo y en el ba-lón pues el aire residual se contraey baja la presión interior.

Experiencia extra | Propagación del calor en líquidos

Materiales necesarios1 trípode 1 vástago ø 10 corto1 nuez 1 pinza portatubos1 mechero 1 tubo de ensayo1 trozo de vela

ProcedimientoHemos visto que en los sólidos el calor se propaga por conducción, es decir sin deslizamiento de material y en todo sentido.Trataremos de ver si en los líquidos ocurre algo similar.Para ello calentaremos la parte superior del agua contenida en un tubo y observaremos sise propaga hacia el fondo. Como elemento testigo usaremos un trozo de vela, que funde amenos de 100°C, colocado en el fondo del tubo.

Se calienta la zona superior del agua hasta la ebullición y se observa si el trozo de vela hasufrido algún cambio.Si se coloca un trocito de vela en la superficie del agua se comprobará que funde de inmediato.

Cuestionario1. ¿Se funde el trozo de vela del fondo del recipiente? ¿A qué se debe?2. En el agua, ¿el calor se propaga por conducción? Justifique3. Los recipientes con líquidos se calientan desde el fondo, ¿cómo parece propagarse el

calor en los líquidos?

174

Corresponde al Tema 5 | Parte II.En esta experiencia se trata de ob-tener información que permitadescartar a la conducción comomecanismo principal de la propa-gación del calor en líquidos.

Se debe entregar calor sólo a lazona cercana a la superficie.

Un pequeño trozo de vela sujetocon un hilo mostrará rotundamen-te el efecto.

Respuestas1. No, pues el agua del fondo ca-si ni se ha calentado.2. No, de lo contrario la tempera-tura en el fondo aumentaría en for-ma notable.3. Parece propagarse desde aba-jo hacia arriba.

trozo de vela

Experiencia extra | Localización de la imagen virtual en unespejo plano

Materiales necesarios1 trípode 1 espejo plano1 nuez 2 bases escalonadas (portavelas)1 vástago ø 6 2 velas1 vástago portapantalla

ProcedimientoCuando un objeto se refleja en un espejo plano su imagen parece ubicarse detrás de esteultimo.Trataremos de determinar la relación que existe entre las posiciones del objeto y de su imagen, con respecto al espejo.Para ello se instala el espejo en el portapantalla como indica la figura 1.

Figura 1 Figura 2 (así ve el observador)

Se coloca una vela apagada frente al espejo y el observador se ubica detrás de la vela demodo que vea la imagen de ella algo tapada por el objeto (figura 2).La otra vela se ubica detrás del espejo y se busca una posición tal que sup arte superior parezca exactamente la continuación de la imagen de la primera vela.Se miden las distancias d1 y d2 (figura 3) entre cada vela y el espejo y se observa que posición ocupa, con respecto al espejo, la recta VV’ que une las velas. Se repite el procedimiento variando la posición de las velas.

Figura 3 (vista desde arriba)

175

Corresponde al Tema 6 | Parte II.En esta experiencia se trata de de-terminar la relación entre las posi-ciones de un objeto y de su ima-gen en un espejo plano.

La correcta ubicación del obseva-dor es importante para que la rec-ta determinada por las velas seaperpendicular al espejo.

V E V'

d1 d2

d1 (cm) d2 (cm)

Cuestionario1. Teniendo en cuenta los errors experimentales, ¿pueden considerarse aproximadamente

iguales las distancias d1 y d2?2. ¿Qué posición ocupa la recta VV’ con respecto al espejo?3. A partir de las respuestas anteriores, ¿qué puede decirse de las posiciones del objeto y

de al imagen con respecto al espejo?

176

Respuestas1. Si; d1 es aproximadamenteigual a d2 en los distintos casos. Sise hacen varias mediciones y sepromedia, mejoran los resultados.2. VV’ es perpendicular al espejo.3. Las posiciones de la imagen ydel objeto son simétricas con res-pecto al espejo.

Experiencia extra | Marcha de rayos en un espejo cóncavo

Materiales necesarios1 fuente de alimentación 1 portalentes1 fuente luminosa con soporte 1 disco de Hartl, montaje vertical

horizontal 1 diafragma de 5 ranuras1 lente 1 diafragma de 1 ranura1 espejo cilíndrico de Hartl

ProcedimientoPara realizar esta experiencia es necesario dibujar la traza del espejo en un papel blanco ydeterminar el centro de curvatura C, que se encuentra en la intersección de las mediatricesde dos cuerdas cualesquiera (figura 1).

Figura 1

Figura 2

Se traza también el eje principal y se determina el foco principal F (geométricamente o mediante el procedimiento desarrollado en la experiencia sobre reflexión convergente delTema 6, Parte II).Con el diafragma de una ranura se obtiene un rayo luminoso que se hace incidir rasante sobre el disco de Hartl. Entonces se instalan el papel y el espejo de tal manera que el ejeprincipal quede paralelo a la traza del rayo, a 1,5 cm del mismo aproximadamente (el espejo debe quedar exactamente sobre su traza) (figura 2).Una vez lograda la distribución de la figura se hará incidir un rayo luminoso bajo determinadas condiciones y, utilizando un color distinto para cada caso, se marcarán lospuntos que permitan trazar los rayos incidente y reflejado al retirar el papel.Las condiciones de incidencia son:a) rayo incidente paralelo al eje principal;b) rayo incidente que pasa por el foco principal;c) rayo incidente que pasa por el centro de curvatura C.

Cuestionario1. Indique la característica principal de la trayectoria del rayo en cada uno de los casos

a), b) y c).2. ¿Cómo se justifica que el rayo que pasa por el centro de curvatura se refleja sobre sí

mismo?

177

Corresponde al Tema 6 | Parte II.En esta experiencia se trata de de-terminar la trayectoria de los rayosprincipales de un espejo cóncavo.

Si le parece oportuno, fundamen-te la construcción geométrica paradeterminar el centro de curvatura.

Las distintas condiciones de inci-dencia se logran girando conve-nientemente el disco de Hartl.Para trazar los rayos es suficienteseñalar un punto del rayo inciden-te, el punto de incidencia y un pun-to del rayo reflejado.

Respuestas1. El rayo reflejado: a) pasa por elfoco principal; b) paralelo al ejeprincipal; c) coincide con el rayoincidente.2. Esto se debe a que ese rayo re-sulta perpendicular a la superficiedel espejo (incidencia normal).

C

e.p.

Experiencia extra | Formación de imágenes en lentes convergentes

Materiales necesarios1 trípode 1 lente de crystal (f= 10 cm)1 vástago ø 10 largo 1 pantalla1 vástago portapantalla 1 portavelas multiple1 portapantalla 1 vela1 portalentes 2 nueces

ProcedimientoEn esta experiencia observaremos las posiciones y tamaños relativos de una vela (objeto) yde su imagen producida por una lente convergente.Para ello se disponen los materials como en la figura. Como la lente tiene una distancia focal de 10 cm su radio de curvatura es de 20 cm; pore so comenzaremos colocando la velaa meas de 20 cm de la lente.

Cuando todo está preparado se reduce la iluminación ambiental y se enciende la vela, desplazando la pantalla hasta obtener la imagen de maxima nitidez. Entonces se observanlas características de esa imagen (distancia a la lente, orientación y tamaño relativos al objeto).Se repiten las operaciones ubicando la vela a 20 cm de la lente y en otras posiciones máscercanas a la pantalla.

Cuestionario1. Caracterice la ubicación, orientación y tamaño de la imagen cuando el objeto se

encuentra:a) a más de 20 cm de la lente (más allá del centro de curvatura);b) a 20 cm de la lente (en el centro de curvatura);c) entre 20 cm y 10 cm de la lente (entre el centro de curvatura y el foco del objeto);d) a menos de 10 cm de la lente (entre el foco y la lente).

2. Las imagines que se forman en la pantalla, ¿son reales o virtuales? ¿Por qué?

178

Corresponde al Tema 7 | Parte II.En esta experiencia se trata de ca-racterizar la imagen producida poruna lente convergente para distin-tas posiciones del objeto.

Se requiere el vástago largo comoeje del banco óptico pues la pan-talla sufrirá desplazamientos nota-bles.

Respuestas1. a) menor que el objeto e inver-tida, ubicada entre el centro decurvatura y el foco imagen;

b) igual al objeto e invertida,ubicada en el centro de curvatura;

c) mayor que el objeto e inverti-da, ubicada más allá del centro decurvatura;

d) no se forma imagen en lapantalla (imagen virtual).2. Son reales porque se formanen la intersección de los rayos re-fractados.

Experiencia extra | Principio de la cámara fotográfica

Materiales necesarios1 pantalla con soporte horizontal 1 portalentes1 portavelas multiple 1 lente1 diafragma circular ø 20 mm cartulina1 vela tijera

ProcedimientoNos proponemos comprender el funcionamiento de una cámara fotográfica, construyento unmodelo sencillo.Comenzaremos por recortar en cartulina dos diafragmas circulares cuyos agujeros centrales tengan diámetros de 20 mm y 8 mm respectivamente.Luego se disponen los materials como indica la figura, sin colocar todavía ningún diafragmajunto a la lente.

Con el ambiente oscurecido, se acomoda el sistema hasta lograr una imagen nítida.Luego se colocan, uno a uno los diafragmas circulares y se observa la imagen en cada caso.Finalmente se tapa momentáneamente el orificio del útimo diafragma colocado con un objeto opaco, observando la pantalla.

Cuestionario1. Busque una descripción o esquema de una cámara fotográfica y compare sus elementos

básicos con los que usó en el experimento.2. ¿Qué función cumple el obturador?3. ¿Qué función cumple el diafragma?4. ¿Qué clase de imagen se forma sobre la placa fotográfica?

179

Corresponde al Tema 8 | Parte II.En esta experiencia se trata de es-tudiar algunos fundamentos físi-cos de una cámarafotográfica através de un modelo sencillo.

Son los mismos que se construye-ron para la experiencia sobre elojo, en el Tema 10 de la Parte I.

Respuestas1. Película Pantalla

Objetivo LenteDiafragma DiafragmaObturador Objeto opaco

2. Impide la entrada de luz a la cá-mara.3. Regula la entrada de luz cuan-do el obturador está abierto.4. Real, invertida y de menor ta-maño que el objeto.

40 cm

Experiencia extra | Fotómetro de la mancha de aceite

Materiales necesarios1 trípode 2 bases escalonadas (portavelas)1 vástago ø 6 pequeño 1 portapantallas5 velas 1 trozo de cartulina de 15 cm x 15 cm

Nota: en la parte central de la cartulina se deja caer una gota de aceite y se espera a quesea absorbida por el material.

ProcedimientoUn fotómetro es un instrumento que permite comparar la intensidad de dos fuentes de luz.En esta oportunidad nos ocuparemos del fotómetro de la mancha de aceite o de Bunsen.Con la cartulina actuando como pantalla, se coloca una vela a cada lado de la misma y aigual distancia de ésta. (El ambiente debe estar oscuro).Desde una posición lateral se observan ambas caras de la cartulina. ¿Qué sucede con elaspecto de la mancha?

En efecto, la igualdad de iluminación en ambas caras hace que la mancha pase casi inadvertida o que presente el mismo aspecto en ambos lados.Entonces, dejando fija la vela de la derecha se colocan a la izquierda 2, 3 y 4 velas. En cada caso se desplaza el portavelas hasta igualar la ilumnación en la pantalla y se determina d’.

Cuestionariol

1. Si llamamos l a la intensidad luminosa de cada grupo de velas, calcule ______ para cada d’2uno y compare los resultados.

2. Teniendo en cuenta los errores experimentales, ¿qué expression puede escribir a partir de lo visto en la pregunta anterior?

180

Corresponde al Tema 8 | Parte II. En esta experiencia se trata de ob-tener la ley de la Fotometría, me-diante un Fotómetro de Bunsen.

La condición de oscuridad es im-portantísima. Una luz, aunque seaindirecta, modifica totalmente elaspecto de la mancha.

Al dejar fija la vela de la derecha dse mantiene en todo el experimento.

Respuestas1. Se espera que, considerandolos errores de observación, se ob-tengan cocientes aproximada-mente iguales.2.

l’ l l’______ = etc. o bien ______ = ______

d’2 d2 d’2

d’ d

1

Distancia d’ (cm)

Intensidad luminosa

Cantidad de velas 2 3 4

i 2i 3i 4i

Experiencia extra | Magnetismo terrestre. Brújula

Materiales necesarios1 aguja magnética 1 soporte para aguja magnética1 base para brújula

ProcedimientoDesde tiempos remotos el hombre utiliza la aguja magnética para orientarse. Esto es possible gracias a que la Tierra se comporta como un gifgantesco imán cuyos polosse encuentran cerca de los polos geográficos.El “imán Tierra” interactúa con cualquier otro imán de acuerdo con lo visto en la experienciasobre polos magnéticos.Para comprobatlo se coloca la aguja magnética sobre su soporte, para que pueda oscilar libremente (figura 1).

Figura 1 (vista lateral)

Figura 1 (vista desde arriba)

Figura 2

Se la deja oscilar unos instantes y se observa su posición.Se la aparta suavement y se la deja oscilar otra vez. ¿Vuelve a la misma posición?A continuación se orienta la base de la brújula de acuerdo con los puntos cardinals y se coloca la aguja con su soporte sobre dicha base (figura 2). ¿Qué dirección geográfica señala aproximadamente la aguja?

Cuestionario1. Describa el comportamiento de la aguja magnética luego de oscilar libremente?2. ¿Qué dirección geográfica señala la aguja?3. ¿A qué polo geográfico señala el extremo rojo de la aguja?

181

Corresponde al Tema 9 | Parte II.En esta experiencia se trata de ob-servar la existencia del campomagnético terrestre y de presentarla brújula como un instrumentoadecuado para la orientación en laTierra.

La base de la brújula se encuentraen la caja del proyector.

Los puntos cardinales deben de-terminarse orientándose con elSol.

Respuestas1. La aguja adopta siempre la mis-ma posición.2. La dirección Norte - Sur.3. Al polo Norte geográfico.

soporte

aguja magnética

N

S

O

E

SO

NENO

SE

soporte

aguja magnética

Experiencia extra | Carga del electroscopio por inducción

Materiales necesarios1 electroscopio 1 barra de PVC1 paño de lana

ProcedimientoYa sabemos cargar un electroscopio por contacto con la barra de PVC.Trataremos de cargarlo sin que exista contacto entre ambos.Para ello se prepara el electroscopio, asegurándose que la hojuela pueda oscilar con facilidad y se inicia el proceso observando atentamente el comportamiento de dicha hojuela.a) Se acerca la barra de PVC cargada por frotamiento, sin tocar el electroscopio.b) Se toca el electroscopio con un dedo, sin alejar la barra.c) Se retira el dedo pero se mantiene la barra en su lugar.d) Se retira la barra cargada.

a) b) c) d)

Para comparar el signo de las cargas entre el electroscopio y la barra se los pone en contacto brevemente. ¿Qué ocurre con la hojuela en el primer instante?

Cuestionario1. Justifique el comportamiento de la hojuela metálica en los distintos pasos del

experimento.2. ¿Cuál es la diferencia fundamental en cuanto al resultado obtenido al cargar al

electroscopio por contacto y por inducción?

182

Corresponde al Tema 10 | Parte II.En esta experiencia se trata depracticar y fundamentar un proce-dimiento alternativo para cargar elelectroscopio.

Respuestas1. a) Al redistribuirse las cargas lahojuela es repelida.

b) Escapan cargas del mismosigno que las de la barra y mo-mentáneamente no hay repulsión.

c) La presencia de la barra re-tiene, agrupadas, cargas de signoopuesto a las de ella.

d) Esas cargas se distribuyenpor todo el electroscopio, que que-da cargado y la hojuela es repeli-da.2. En el primer caso adquiere car-ga del mismo signo que la barra.En el segundo caso su carga esopuesta a la barra como se verifi-ca con la última prueba.

Experiencia extra | Circuitos serie y paralelo

Materiales necesarios1 fuente de alimentación (en 7 volt) 2 pinzas cocodrilo1 fuente luminosa 6 cables de conexión

ProcedimientoCuando un circuito eléctrico contiene dos lámparas éstas pueden conectarse una a continuación de la otra (en serie) o sobre ramas diferentes del circuito (en paralelo o derivación).Nos proponemos investigar algunas características de cada tipo de conexión.Para ello se arman, de a uno a la vez, los circuitos esquematizados a continuación (parasimplificar el armado se pueden usar los portaleamparas sin sus bases).

Circuito serie Circuito paralelo

En cada uno de los circuitos se observa lo que sucede cuando se aflojan, de a una, las lámparas.Es muy ilustrativo comparar el brillo de las lámparas en ambos circuitos con el brillo que seobtiene en un circuito de una sola lámpara.

Cuestionario1. ¿Qué ocurre al aflojar cualquier lámpara en el circuito en serie? Justifique.2. ¿Qué ocurre al aflojar cualquier lámpara en el circuito en paralelo? Justifique.3. Compare el brillo que se obtiene en un corcuito de una sola lámpara con el brillo de las

lámparas en los distintos momentos de la experiencia.4. ¿Qué tipo de conexión se usa en las instalaciones domiciliarias? ¿Por qué?

183

Corresponde al Tema 11 | Parte II.En esta experiencia se trata de in-vestigar las diferencias funciona-les de los circuitos en serie y para-lelo.

Esta experiencia es adecuada pa-ra alentar a los alumnos para queformulen hipótesis acerca del fun-cionamiento de cada circuito,guiándose por el cuestionario.

Respuestas1. Se apaga la otra porque se abreel circuito.2. La otra lámpara sigue encendi-da sin cambiar el brillo, pues cadarama funciona en forma indepen-diente.3. En el circuito en paralelo laslámparas tienen, en todo momen-to, igual brillo que en el circuitoelemental. En el circuito en serie elbrillo es menor que en la lámparatestigo.4. Se usa una conexión en parale-lo. De lo contrario el circuito se in-terrumpiría al apagar cualquierlámpara o al desenchufar cual-quier artefacto.

7 volt 7 volt

pinza cocodrilo

pinza cocodrilo

184

Experimentos proyectables

ntroducciónArmado del proyector con objetivo normalArmado del proyector con microobjetivoSección armados básicos

Experimento proyectable: Algunas propiedades de los líquidos

Experimentos sobre tensión superficialExperimentos sobre capilaridadExperimentos con glicerina, alcohol y agua

Experimento proyectable: Cinemática

Estudio de un movimiento rectilíneo

Experimento proyectable: Espectros magnéticos

Espectro magnético de un imán rectilíneoEspectros magnéticos de dos imanes coaxiales

Experimento proyectable: Cristales

Cristales de salCristales de azúcarCristales de azufreCristales de naftalina

Experimento proyectable: El fenómeno de interferencia

Interpretación del patrón de interferenciaCondición para que un punto sea nodal o antinodalCondición de máximo en el patrón de interferenciaInterferencia luminosa

Experimento proyectable: Vida vegetal y animal

Observación de células vejetalesObservación de tejidos vejetalesObservación de recubrimiento epidérmico en aves, peces y mamíferosObservación de insectos

185

186

Proyección de experimentos

Introducción

El proyector y sus accesorios ofrecen la posibilidad de ampliar, en imágenes observablespor toda la clase o por grupos numerosos, un conjunto de experimentos realizados en dimensiones reducidas o de microexperiencias para las que se debería recurrir a un microscopio. Permite, además, proyectar diapositivas con un mecanismo similar al de unproyector convencional.El proyector está diseñado para funcionar tanto en forma horizontal como vertical. En esteúltimo caso, un espejo de desviación permite que la imagen se proyecte en una pantalla colocada en la posición habitual.Puesto que en la proyección de experimentos las imágenes se forman por contrastes netosentre luz y sombra, es posible proyectar en ambientes no totalmente oscurecidos.El proyector junto con sus accesorios permiten:• Realizar experimentos demostrativos que pueden ser vistos por toda la clase.• Observar numerosos detalles, visibles gracias a la ampliación lograda.• Brindar explicaciones al grupo en general pues todos -profesor y alumnos- están viendo

las mismas imágenes.• Atenuar, en el caso de las microexperiencias, el lento proceso de la observación

individual en el microscopio.• Combinar la proyección de experimentos con la de diapositivas.Para pasar revista detallada a todas estas posibilidades será útil comenzar por un análisisdel equipo en cuestión, para pasar luego a las recomendaciones de manejo.

187

El proyector modular de experimentos didácticos se arma a partir de los componentes de lacaja 3001, los cuales se instalan sobre el perfil del banco óptico de 340 mm que se encuentra en la mencionada caja.Las referencias a la Sección Armados básicos se encuentran en la página 205.

Armado del proyector con objetivo normal

Los detalles pormenorizados de este montaje se encuentran en el armado K1 y K2 en laSección armados básicos. Aquí se presenta una reseña de ellos para guiar el orden de lasoperaciones y se dedica más espacio al trabajo experimental con el proyector.

• 1er. paso: se apoya el perfil de banco óptico de 340 mm de tal manera que la escala graduada aparezca legible y quede sobre una de las caras perpendiculares a la mesa.Sobre la cara superior, desde el extremo que corresponde al cero de la escala, se colocan(en este orden) un carrito portalentes, la fuente de luz con su sistema de lentes hacia el carrito y la base en V, y se ajustan los tornillos de fijación según las posiciones indicadas enla figura.

• 2do. paso: en el carrito portalentes se coloca el tubo de montaje óptico que contiene al objetivo de proyección, fácilmente identificable pues está prearmado y posee una lente de40 mm de diámetro en su extremo delantero.Se sujeta el tubo del objetivo con el fleje soporte de montaje de tal modo que quede firmepero pueda deslizarse suavemente para el enfoque.Se conectan los terminales de la fuente de luz a la fuente de tensión en 12/14V cc o ca (encontrándose ésta apagada).Se enciende la fuente y se realiza un preenfoque, empujando suavemente el tubo de montaje hacia delante o hacia atrás pero nunca tirando del mismo. Teniendo en cuenta que las posiciones de la figura anterior son válidas para una distanciaentre 1.70 m y 2 m entre el proyector y la pantalla, se obtendrá un campo de más de 70 cm de diámetro en la pantalla.

12 / 14V

Nota:En el caso de que el objetivo del proyector haya sido desarmado para realizar otra experiencia, se lo rearma fácilmente consultando el armado K2 en la Sección armados básicos.

• 3er. paso: si se desea colocar el proyector en posición vertical porque así lo requiere el tipode experiencia (por ejemplo para la proyección de campos magnéticos), se debe colocar delante del objetivo un espejo a 45° para desviar la imagen hacia la pantalla y llevar los demás componentes hacia atrás.En ese caso se modifican las posiciones según indica la figura.

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55 mm 100 mm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 201 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 30 1 2 3 46 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 201 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 30 1 2 3 46 7 8 9

Armado del proyector con microobjetivo

Los detalles pormenorizados de este montaje se encuentran en el armado K3 y K4 en laSección armados básicos. Aquí se presenta una reseña de ellos para guiar el orden de lasoperaciones y se dedica más espacio al trabajo experimental con el proyector.

• 1er. paso: se reiteran las operaciones del primer paso anterior, pero colocando (en este orden) el espejo a 45°, el carrito portalentes, la platina para microproyección con su aletahorizontal opuesta al carrito, la fuente de luz y la base en V, y se ajustan los tornillos de fijación según las posiciones indicadas en la figura.

• 2do. paso: en el carrito portalentes se coloca el tubo de montaje óptico que contiene al microobjetivo de proyección, fácilmente identificable pues está prearmado y posee un tubode menor diámetro sobresaliendo en su extremo posterior.Se sujeta el tubo del microobjetivo con el fleje soporte de montaje de tal modo que quedefirme pero pueda deslizarse suavemente para el enfoque.Se conectan los terminales de la fuente de luz a la fuente de tensión en la salida de corriente alterna (encontrándose ésta apagada).Se coloca el proyector en posición vertical, se enciende la fuente y se realiza un preenfoque, empujando suavemente el tubo de montaje hacia delante o hacia atrás peronunca tirando del mismo..Teniendo en cuenta que las posiciones de la figura anterior son válidas para una distanciaentre 1.70 m y 2 m entre el proyector y la pantalla y se obtendrá un campo de más de 70 cm de diámetro en la pantalla, con una ampliación de 60X en microproyección.

Nota:En el caso de que el microobjetivo del proyector haya sido desarmado para realizar otra experiencia, se lo rearma fácilmente consultando el armado K3 en la Sección armados básicos.

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90 m

m50

mm

50 mm 50 mm 90 mm

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93

06

78

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 201 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 30 1 2 3 46 7 8 9

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01

23

45

67

89

102

01

23

45

67

89

12

34

53

01

23

46

78

9

12 / 14V

Sección armados básicos

K1 / Fuente de luz de baja tensiónComo fuente de luz para los experimentos de proyección se provee un sistema de iluminación con lámpara halógena de 30W de potencia útil en 12 / 14V c.a., sistema de doble condensador y espejo.Si se desea observar el sistema óptico de la fuente debe retirarse su cubierta quitando loscuatro tornillos para fijar la cubierta, que se encuentran a los costados de la misma. Luegose extrae la cubierta tirando hacia arriba. Si no es fácil retirarla deben aflojarse (sin quitarlos) los dos tornillos que se encuentran en la parte trasera.En la parte delantera de la fuente de luz, frente a la lente condensadora, existe un dispositivo incorporado a la carcaza que permite la colocación de marcos de diapositivas,por ejemplo en la experiencia sobre proyección de patrones de interferencia variables.Cuando el proyector se usa en posición vertical, el dispositivo mencionado permite colocar ycentrar recipientes cilíndricos para sostenerlos frente al haz de luz.

K2 / Objetivo del proyector modularEl objetivo del proyector se encuentra prearmado en la caja de embalaje y se lo reconocefácilmente pues posee una lente de 40 mm de diámetro inmediatamente después del frentedel tubo de montaje.No obstante, ante un eventual desarme del objetivo para realizar otra experiencia, se indican a continuación los pasos a seguir para armarlo nuevamente:

• 1er. paso: se apoya sobre la mesa un tubo de montaje de 70 mm de largo y se coloca sobreel extremo del mismo una lente de distancia focal +100, que quedará retenida al insertar elfrente de montaje.

• 2do. paso: se apoya el frente de montaje sobre la mesa y, por la parte trasera del tubo demontaje se introducen, en este orden, un separador de 27 mm de largo, un diafragma circular de 20 mm de diámetro, otro separador de 27 mm y una lente de +200 mm de distancia focal con su cara plana apoyada en el borde del último separador.

• 3er. paso: se coloca un aro de ajuste de 14 mm de ancho sobre la lente y se efectúa unasuave presión hacia abajo para que el sistema óptico quede retenido entre el frente de montaje y el aro de ajuste.

K3 / Microobjetivo del proyector modularEl microobjetivo del proyector se encuentra prearmado en la caja de embalaje y se lo reconoce fácilmente pues posee un tubo de menor diámetro sobresaliendo de su extremoposterior.No obstante, ante un eventual desarme del microobjetivo para realizar otra experiencia, se indican a continuación los pasos a seguir para armarlo nuevamente:

• 1er. paso: se apoya sobre la mesa un tubo de montaje de 70 mm con su frente colocado yse introduce desde el extremo trasero del mismo un separador de 45 mm de largo.

• 2do. paso: se introduce a continuación el conjunto de lentes montadas con diafragma (tubode menor diámetro con lentes de 16 mm de diámetro en sus extremos) con su aro de montaje hacia adelante, apoyándolo sobre el separador colocado anteriormente.

191

30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 40 1 2 3 4 5 6 7 86 7 8 9207 8 9 1 2 3 4 5

dispositivo para diapositivas y recipientes

bim

• 3er. paso: se retiene el conjunto con un aro de ajuste de 14 mm de ancho efectuando unasuave presión hacia abajo para que el sistema óptico quede retenido entre el frente de montaje y el aro de ajuste.

K4 / Platina para microproyección y espejo de desviaciónCuando se trabaja en microproyección se necesita agregar una lentilla condensadora pordelante de la fuente de luz. Esto se logra mediante una placa de color negro mate que además permite apoyar los preparados que se van a proyectar, actuando como platina.Para instalarla en el banco óptico sobre el que se monta el proyector modular se recurre alsistema de tornillo y plaqueta de fijación ya descripto.

En la microproyección, y en algunos casos de proyección con objetivo normal, el proyectormodular debe ubicarse en posición vertical. Para que la imagen se dirija a la pantalla se adiciona un espejo a 45° en el camino del haz de luz.La colocación del espejo en el banco óptico se realiza a través del sistema de tornillo y plaqueta de fijación.

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30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 40 1 2 3 4 5 6 7 86 7 8 9

bim

30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 40 1 2 3 4 5 6 7 86 7 8 9

bim

Algunas propiedades de los líquidos

Experimentos sobre tensión superficial

a) Una gota de aguaSe requiere un recipiente transparente de dimensiones apropiadas para que pueda ser ubicado por detrás del objetivo de proyección. Una vez que el recipiente se encuentra bien limpio y seco, se depositan suavemente dos otres gotas de agua.El recipiente con las gotas se coloca en el proyector de tal manera que la luz incida desdeabajo; por esta razón será necesario desviar el haz de luz que emerge del objetivo para lograr que la imagen se forme sobre una pantalla.

Cuando se enfoque la imagen se podrá apreciar la forma lenticular de las gotas, atribuible ala elasticidad de su superficie.Trabajando sobre las gotas mediante un objeto con punta se puede observar esa elasticidad intentando romper la membrana superficial, arrastrando una gota, intentandounir dos gotas, etc.

Luego se deposita una gota de detergente diluido sobre una de las gotas de agua. Se observará como el detergente se va difundiendo en el agua provocando un debilitamientode la membrana elástica. Finalmente la membrana cede y la gota pierde su forma.

b) Agua y detergenteSe toma el recipiente utilizado en el experimento anterior y, luego de limpiarlo y secarlo perfectamente, se unta una mitad del fondo con detergente.El recipiente así preparado se instala en el proyector de tal modo que la luz incida desdeabajo. Una vez que se ha enfocado la imagen se deposita suavemente una gota de agua en laparte limpia y se observa la forma que adquiere.

Finalmente se deposita otra gota en la parte untada con detergente. Se observará que nose forma la gota sino que el agua se desparrama. Lo mismo ocurre con la gota del lado limpio si llega a tocar la zona con detergente.

c) La superficie del agua (I)Se vuelve a limpiar el recipiente empleado en los experimentos anteriores y se echa aguahasta la mitad de su altura.Sobre la superficie del agua se deposita muy suavemente un pequeño trozo de tela metálica, de tal modo que quede sostenida por la tensión superficial del líquido.Entonces se coloca el recipiente en el proyector de tal modo que la luz incida desde abajo,pudiéndose observar las deformaciones que el cuerpo produce en la membrana elástica.

Se repiten las observaciones cambiando la rejilla por otros objetos livianos tales como unpequeño clip o un ganchito de abrochadora.

Las deformaciones que los objetos producen a su alrededor actúan como pequeñas lentesy desdibujan el contorno de los objetos. Este hecho puede hacerse más notable con uncontraejemplo: al hundir los objetos su forma queda perfentamente definida en la proyección.

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1

2

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1

6

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1

2

3

4

5

recipiente con gotas de agua

No use para el detergente el mis-mo gotero que tiene reservadopara el agua.

d) La superficie del agua (II)Se trata de observar los mismos fenómenos que en el experimento anterior, pero ahora aras de la superficie.Para ello debe utilizarse una pequeña caja transparente (recipiente prismático) de tamañoadecuado para que pueda colocarse detrás del objetivo del proyector cuando este se encuentre apoyado sobre la mesa como indica la figura.

Se echa agua en el recipiente, bien limpio, hasta una altura conveniente para que la superficie del agua aparezca en el centro de la imagen cuando el recipiente se instale en elproyector. Una vez enfocado el sistema se deposita suavemente la rejilla metálica sobre lasuperficie del agua y se observa la pantalla, teniendo en cuenta que la proyección invierte laimagen cambiando “arriba” por “abajo” y viceversa.

Se podrá observar el hundimiento de la membrana elástica que sostiene al cuerpo metálico.Se repiten las observaciones con el clip y el ganchito para abrochadora.

Un efecto interesante se logra al tocar suavemente la superficie del agua con un pequeñoaro de alambre y levantarlo suavemente. Se verá el estiramiento de la membrana alrededor del aro.

e) La superficie del agua (III)Este experimento es una continuación del anterior, por lo que se utiliza el mismo recipientecon idéntica cantidad de agua.Se trata de observar una vez más la elasticidad de la membrana superficial del agua.

Cuando el recipiente está ubicado en el proyector, y la imagen se encuentra enfocada, seesparce talco sobre el agua, teniendo en cuenta que la proyección invierte la imagen cambiando “arriba” por “abajo” y viceversa.Se podrá observar que el talco se deposita sobre la superficie, sin hundirse.A continuación se deposita una gota de detergente en un extremo de la superficie y al cabode unos instantes se observará el hundimiento progresivo del talco, índice de la pérdida de la tensión superficial.

f) Pompas de jabónSe trata de observar detalles del comportamiento de delgadas membranas transparentes.Para ello se instala el recipiente prismático vacío en el proyector con el propósito de colocar dentro de dicho recipiente algunas pompas de jabón.Esto se logra tomando una pequeña cantidad de solución jabonosa con el extremo de un tubo delgado y soplando suavemente dentro del recipiente transparente.Con un poco de entrenamiento se podrán formar pompas de distintos tamaños que adquirirán formas diversas al estar en contacto con las paredes del recipiente.

Se podrá observar:- la tendencia a formar superficies esféricas;- la elasticidad de la membrana al ser tocada, por ejemplo, con un pequeño aro de

alambre;- las formas geométricas en los lugares de contacto entre pompas;- los colores iridiscentes debidos a pequeñas variaciones en el espesor de la membrana

jabonosa.

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 201 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 40

1 2 3 4 5 6 7 86 7 8 9

recipiente con agua

No fabrique las pompas de jabóndirectamente dentro del proyectorpues humedecerá y ensuciará laslentes.

Experimentos sobre capilaridad

a) Ascenso capilar del aguaEl ascenso capilar del agua, en relación inversa a la sección del tubo, puede observarseclaramente en la proyección.Para ello se utiliza la misma disposición experimental que en los casos anteriores, peroahora se hecha agua sólo hasta que la superficie de la misma aparezca en el tercio superior de la imagen (recuerde que la proyección invierte la imagen).

Una vez enfocado el sistema se aparea un tubo de vidrio de 6 mm de diámetro con un tubo capilar de tal modo que sus extremos inferiores estén a la misma altura, y se los hacedescender hasta que toquen la superficie del agua.Se observará que el agua asciende de inmediato en ambos tubos, siendo mucho más notable el efecto en el tubo de menor diámetro.

Experimentos con aceite, alcohol y agua

a) Agua y alcoholLa membrana elástica que se forma en la superficie de los líquidos es más fuerte en unosque en otros.Dos líquidos tales como el alcohol y el agua son adecuados para observar esa diferencia.Para observarla se trabajará con el proyector en posición vertical, colocando el espejo dedesviación, y el recipiente chato empleado en los primeros experimentos sobre tensión superficial.

Se colorea el agua y se forma una capa delgada en el fondo del recipiente antes de llevarlo al proyector.Una vez enfocado el sistema se depositan sobre el agua coloreada dos o tres gotas de alcohol.

Se observará el juego de fuerzas contrarias en el límite entre el alcohol y el agua, del queresulta un efecto notable: el agua, cuya tensión superficial es mayor que la del alcohol,arrastra a este último hacia fuera dejando seco el fondo del recipiente.

b) Una gota de aceiteSe limpia y se seca perfectamente el recipiente del experimento anterior y se depositansuavemente una o dos gotas de aceite.

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 40

1 2 3 4 5 6 7 86 7 8 9

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5

recipiente con agua coloreada

alcohol

Las gotas de alcohol se depositanjuntas, sin espaciar la caída.

Al instalar el recipiente en el proyector se apreciará la forma lenticular de las gotas, atribuible a la elasticidad de su superficie.Trabajando sobre las gotas mediante un objeto con punta se puede observar esa elasticidad intentando romper la membrana superficial, arrastrando una gota, intentandounir dos gotas, etc.Luego se deposita una gota de agua en un sector limpio del recipiente y se repiten las pruebas para comparar la resistencia de la membrana superficial del agua y del aceite.

c) Agua sobre aceite (I)Por tratarse de líquidos no miscibles, el aceite y el agua brindan la posibilidad de observarla formación de gotas que sobrenadan o se hunden en otro líquido.En este experimento se las observará a través de la superficie del líquido que hace de “continente”, con el proyector vertical y la luz incidiendo desde abajo. En otro experimentose completará la observación mirando a ras de la superficie.

Se echa aceite hasta la mitad del recipiente chato y se lo instala en el proyector.Una vez enfocado el sistema se deposita una gota de agua en el recipiente.Se observará que dicha gota adquiere la típica forma lenticular, vista en varios experimentos anteriores.Debe evitarse que la gota se desplace y llegue al borde del recipiente, pues se extendería alo largo del mismo.

d) Aceite sobre agua (I)Como continuación del experimento anterior se observará ahora el comportamiento de unagota de aceite en un recipiente con agua, a través de la superficie de esta última. La observación se completará con otro experimento efectuado a ras de la superficie del agua.

Se echa agua hasta la mitad del recipiente chato y se lo instala en el proyector con la luz incidiendo desde abajo.Una vez enfocado el sistema se deposita una gota de aceite sobre la superficie del agua.Se observará un notable aumento del diámetro de la gota, que presenta forma circular en laimagen.Si se agregan una o dos gotas de aceite se observará el mismo efecto y además se veráque aunque sus bordes se toquen las gotas conservan su individualidad.

e) Agua sobre aceite (II)Como complemento del experimento “Agua sobre aceite (I)” se observará ahora la formación de gotas de agua en aceite en una proyección a ras de la superficie.Para este experimento se vuelve a usar el recipiente prismático (bien limpio y seco) y se coloca el proyector en posición normal.

Se echa aceite en el recipiente hasta una altura conveniente para que la superficie del líquido aparezca en el centro de la imagen al enfocar el sistema (recuerde que la proyección invierte la imagen).

Se deposita una gota de agua sobre el aceite, con lo cual se podrá observar la formación deuna gota que, en general, no llega a hundirse totalmente aunque queda por debajo de la superficie.Se agrega una o más gotas de agua sobre la ya existente, hasta que atraviesa la membrana y se hunde, adquiriendo una forma casi perfectamente esférica. Si fuese necesario habrá que levantar un poco el recipiente para apreciar las gotas en el fondo.

f) Aceite sobre agua (II)Como complemento del experimento “Aceite sobre agua (I)” se observará ahora la formación de gotas de aceite sobre agua en una proyección a ras de la superficie.Para ello se procede de manera análoga que en el experimento anterior, pero ahora conagua dentro del recipiente prismático.Al depositar una o dos gotas de aceite sobre el agua se podrá observar que asumen unaforma muy achatada, hundiendo ligeramente la membrana superficial de agua (recuerde lainversión de la imagen).

196

Cinemática

Estudio de un movimiento rectilíneo

Se trata de efectuar el estudio del movimiento de un objeto que describe una trayectoriarectilínea, a partir del conocimiento de sus posiciones (x) en diversos instantes (t).En este caso el objeto será una burbuja de aire que se desplaza a través de un líquido contenido en un tubo transparente.

Para sostener al tubo de vidrio se emplea un soporte como el que muestra la figura.

Una vez enfocado el sistema se lleva la burbuja hacia el extremo del tubo que está cercadel soporte. Así, al apoyar el soporte sobre la mesa, la burbuja se desplazará hasta el otroextremo y en su camino cruzará el campo de proyección.En ese trayecto se podrán tomar los datos necesarios para efectuar el estudio previsto, quepuede realizarse:- con el mismo líquido, variando la inclinación del tubo;- con distintos líquidos, dejando fija la inclinación del tubo.

197

aquí se instala el tubo de vidrio

Espectros magnéticos

Para la proyección de espectros magnéticos se requieren recipientes transparentes chatos,con imanes adheridos en el lado externo del fondo. Con ellos, al esparcir limaduras de hierro en su interior, se logrará hacer visibles las líneas de fuerza del campo magnético correspondiente a la configuración de imanes elegida.

Espectro magnético de un imán rectilíneo

Se trata de proyectar el espectro magnético de un imán recto pegado en el exterior de unode los recipientes mencionados.Para ello se esparcen limaduras de hierro dentro del recipiente, sin sobrecargar, y se lo instala en el proyector de tal manera que la luz incida desde abajo.

Entonces se comienza a golpear muy suavemente el recipiente y se observa como las limaduras se van orientando poco a poco, reproduciendo el campo característico de unimán recto.

Los ejes que se han dibujado ayudan a describir el campo y a estudiar sus simetrías.

Espectros magnéticos de dos imanes rectilíneos coaxiales

Se trata de proyectar el espectro magnético creado por dos imanes rectilíneos con sus polos enfrentados. Esto nos conduce a las posibilidades que se han representado en los siguientes esquemas:

polos en atracción polos en repulsión

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recipiente con limaduras de hierro

N NS S N NS S

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5

Para llevar a cabo el experimento se esparcen limaduras de hierro dentro de los recipientes y se instala uno de ellos en el proyector.

Cuando el sistema está enfocado se golpea muy suavemente el recipiente para observar laconfiguración que adoptan las limaduras. Luego de esquematizar el espectro obtenido seretira el recipiente tratando de no desacomodar su contenido en previsión de que sea necesario observarlo nuevamente.A continuación se repite el procedimiento con el otro recipiente y se efectúa la comparación de ambos espectros.

Los ejes que se han dibujado en los recipientes ayudan a describir y comparar los espectros magnéticos obtenidos.

199

Cristales

Para proyectar cristales de diversas sustancias se utiliza el proyector en posición vertical,con el microobjetivo colocado en reemplazo del objetivo convencional.Los cristales se depositan sobre un portaobjeto que, a su vez, se coloca en la platina y se lodesplaza cuidadosamente hasta lograr un centrado correcto de la imagen. El enfoque se realiza moviendo verticalmente el tubo que contiene al microobjetivo.

A continuación se proponen diversos métodos para obtener cristales, a partir de sustanciasde muy fácil acceso, para proyectarlos y efectuar observaciones y comparaciones.

Cristales de sal

Se pueden proyectar gránulos de sal esparcidos sobre un portaobjeto, observando que, engeneral, adoptan forma cúbica.Es muy interesante observar la formación de cristales a partir de una solución salina saturada.Para ello se disuelve sal en un poco de agua dentro de un tubo de ensayo y se depositanpequeñas gotas de la solución sobre un portaobjeto. Se deja éste en reposo, sobre un lugar firme, hasta que se evapore el agua. Entonces se proyecta el sólido que ha quedadosobre el vidrio.El proceso de formación de cristales puede observarse si se deposita en un portaobjeto unagota, pequeña y delgada, de solución salina y se la proyecta durante la evaporación delagua (el calor de la lámpara ayudará a activar la evaporación). Se podrá observar que laspartículas de sal se van depositando lentamente y en forma ordenada.

Cristales de azúcar

Los materiales y el procedimiento son similares al que se propone para proyectar los cristales de sal.En este caso se obtienen cristales de formas variadas que, en general, parecen partir de uncentro común.Al disponer de cristales de sal y de azúcar se pueden efectuar comparaciones.

• Cristales de azufreNos valdremos del método siguiente para obtener cristales de azufre.Se coloca un cono de papel dentro del embudo y se lo instala en el soporte mediante unapinza portatubos.En el tubo de ensayo, limpio y seco, se echa azufre hasta aproximadamente su cuarta partey, sosteniéndolo mediante la otra pinza portatubos, se lo acerca al mechero encendido.Se calienta suavemente el azufre, sin que se oscurezca, y cuando está completamente líquido se lo vierte dentro del cono de papel.Cuando se observa la formación de una capa superficial sólida se la perfora y se vuelca, sobre un papel extendido, el azufre que todavía se encuentra en estado líquido.

200

También se puede usar el reci-piente transparente circular quesirvió para las experiencias sobretensión superficial.

portaobjetos con cristales

Si dispone de sulfuro de carbonopuede obtener cristales de azufrerómbico disolviendo algo de azu-fre en dicho líquido. Al evaporar-se el sulfuro de carbono se obten-drán los cristales.

Es muy ilustrativo preparar crista-les de ambos sólidos en el mismoportaobjeto.

La evaporación se puede acele-rar colocando el portaobjeto en unambiente cálido.

Estos ejemplos pueden enrique-cerse mucho, de acuerdo con lassustancias que existan en el labo-ratorio.

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1

2

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8

9

1

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5

Entonces se abre el cono de papel y se extraen con cuidado los cristales que aparecen ensu interior, los que podrán proyectarse depositándolos sobre un portaobjeto.Podrán observarse así cristales de azufre monoclínico, con forma de afiladas agujas.

Cristales de naftalina

Los cristales de naftalina se obtienen por sublimación, para lo cual es necesario fundir unaporción de naftalina contenida en un tubo de ensayo. De este modo los vapores que desprende el líquido se solidifican al tocar las paredes del tubo de ensayo, que se encuentran más frías que tales vapores.También es posible recoger cristales de naftalina sosteniendo un portaobjeto cerca de la boca del tubo de ensayo.

Al proyectar los cristales obtenidos se podrá observar su forma regular, aproximadamentehexagonal.

201

portaobjeto

Para limpiar los elementos quecontienen naftalina sólida usemetanol.

El fenómeno de interferencia

El fenómeno de interferencia se manifiesta cuando dos conjuntos de ondas, provenientesde la misma fuente de luz coherente, se superponen. Entonces aparecen puntos donde lasondas se refuerzan (interferencia constructiva) y puntos donde las ondas se anulan (interferencia destructiva).Como consecuencia de ello se produce un efecto como el que muestra la figura, en la quelas zonas claras corresponden a la interferencia constructiva (máximos de interferencia) ylas zonas oscuras corresponden a la interferencia destructiva (mínimos de interferencia).

Proyección de patrones de interferencia

Cuando dos ondas se superponen aparece el fenómeno de interferencia que se manifiestaen diversos puntos del espacio bajo la forma de refuerzo o de anulación del movimiento vibratorio asociado a las ondas que se propagan.Una buena simulación de ese fenómeno puede lograrse al proyectar un conjunto de semicircunferencias concéntricas y superponerle otro con las mismas características, peroque puede desplazarse con respecto al primero.

Algunos detalles del modelo:Para interpretar correctamente las imágenes que aparecerán al efectuar la proyección debetenerse en cuenta que: - el centro de cada conjunto de circunferencias representa una fuente que emite ondas

periódicas;- las circunferencias blancas representan las crestas de las ondas circulares;- las circunferencias negras, del mismo ancho que el espacio que las separa,

representan los valles de las ondas circulares periódicasλ

- el ancho de una banda (blanca o negra) representa una semilongitud de onda _____2

Interpretación del patrón de interferencia

Para establecer las características del modelo conviene proyectar un solo sistema de circunferencias, lo que permitirá establecer analogías con fenómenos naturales tales comolas ondas que se producen al dejar caer gotas sobre la superficie del agua.Una vez aclaradas las analogías entre el modelo y los fenómenos ondulatorios, se superpone el otro sistema de semicircunferencias, con lo cual aparecerán de inmediato figuras de interferencia, salvo cuando las fuentes emisoras están superpuestas.Para comprender el significado de las franjas en el patrón de interferencia conviene fijar unadistancia d entre las fuentes y observar que:- si una cresta se superpone con otra cresta se genera una cresta doble (se duplica la

amplitud);- si un valle se superpone con otro valle se genera un valle doble (se duplica la amplitud);- si una cresta se superpone con un valle se anulan mutuamente (la amplitud vale cero).En el último caso estamos sobre una línea nodal, mientras que en los dos casos primerosnos hallamos sobre una línea antinodal, que corresponde a un “máximo”. Existe un máximo central o de orden cero a cuyos lados se distribuyen, en forma simétrica, otros máximos (1, 2, 3, etc.) separados por “mínimos”.

202

y

fuente emisora

valle

cresta

2

y

Asegúrese de que los alumnoscomprenden las analogías entreel modelo y el fenómeno ondula-torio.

El efecto de máximo y mínimo (líneas antinodales y nodales) se percibe mejor mirando aras de la pantalla desde el lado opuesto a las fuentes emisoras.Una vez que se han interpretado los detalles del patrón de interferencia se puede observarcomo cambia al variar la distancia d entre las fuentes emisoras, haciendo el conteo de losmáximos y observando el ancho de las franjas en cada caso.Si mide d en longitudes de onda, podrá establecer la relación entre la cantidad de líneas nodales y la separación entre fuentes emisoras.

Condición para que un punto sea nodal o antinodal

Una vez interpretado el modelo, asegurándose que los alumnos comprenden su funcionamiento, se lo puede aplicar al estudio de ciertas particularidades del fenómeno deinterferencia. En este caso se desarrolla una secuencia experimental que permite obtener la condición que cumplen los puntos situados sobre las líneas nodales o antinodales del patrón proyectado. Se proyecta un patrón de interferencia para una distancia d entre las fuentes emisoras F1 y F2 . Es muy conveniente proyectar sobre un papel blanco o sobre una superficie quepermita escribir en ella.Observando dicho patrón es fácil reconocer que, salvo para puntos de la línea antinodal quecorresponde al máximo central, las trayectorias desde F1 y desde F2 a un punto de la figuratienen longitudes diferentes. Se trata entonces de determinar la diferencia de camino parallegar a distintos puntos.

Sea, por ejemplo, P un punto de la primera línea nodal. Debe determinarse la longitud de_____ _____ _____ _____F1 P y de F2 P en semilongitudes de onda para efectuar la diferencia F1 P - F2 P.Repitiendo este procedimiento para puntos de otras líneas nodales se encontrará que:

_____ _____ λ- para la 1ra línea nodal F1 P - F2 P = _____

2_____ _____ λ

- para la 2da línea nodal F1 P - F2 P = 3 _____2

_____ _____ λ- para la 3ra línea nodal F1 P - F2 P = 5 _____

2Como la diferencia de camino resulta ser un número impar de semilongitudes de onda seexplica la anulación de la perturbación en los puntos nodales pues las ondas llegan a ellosfuera de fase.

203

línea nodal (mínimo)

máximo central ( )

línea nodal

m1

m1

m2m3

m2m3

m0

1

F2

F

P

El concepto de máximo y mínimose reforzará si se efectúa la ob-servación de esta manera.

Conviene tomar la distancia d co-mo un número entero de semilon-gitudes de onda.Al señalar puntos sobre el papel,las mediciones se podrán efec-tuar aún después de apagar elproyector. En ese caso no olvideseñalar F1 y F2 .

Si d = n . λ , existen n líneas no-dales.

Aplicando el procedimiento anterior a puntos de los máximos de orden 1, 2, 3, etc., se obtendrá que la diferencia de camino es siempre un número par de semilongitudes de onda,es decir, que las ondas llegan en fase a dichos puntos y, por lo tanto, se refuerzan.

Condición de máximo en el patrón de interferencia

Se trata ahora de relacionar el ángulo ß, que se forma entre el eje de cada línea antinodal yel eje del máximo central, con la longitud de onda λ y la distancia S entre las fuentes emisoras.

λPara ello se miden S y λ con la misma unidad y se efectúa la razón _____.

2Luego se mide ß1 (1er máximo) y se calcula sen ß1.Al comparar los resultados obtenidos se encontrará que

λ_____ = sen ß1SContinuando con ß2 (2do máximo) se hallará que

λ λ2 . _____ = sen ß2 y en general n . _____ = sen ßnS Ssiendo n el número de orden del máximo considerado.Esta expresión permite, por ejemplo, calcular la longitud de onda a partir de los demás datos obtenidos en forma experimental.En nuestro caso, en el cual λ es fija, se puede predecir la posición de los máximos para unaseparación S dada.Volviendo al patrón de interferencia se ve que en la expresión anterior puede tomarse

OB rsen ß = ______ o bien sen ß = _____

AB D

Esto permite obtener una expresión alternativa para la condición de máximoλ r r . S

n . _____ = _____ y entonces λ = ________S D n . D

Observación directa de la interferencia de la luz

Puesto que la luz es un fenómeno ondulatorio, debería manifestar el fenómeno de interferencia -bajo la forma de zonas claras y oscuras- cuando la luz nos llega desde dosfuentes puntuales muy próximas.Para observarlo se arma un dispositivo como el de la figura, colocando delante de la lámpara un diafragma de una ranura, de tal modo que el filamento y la ranura queden en elmismo plano.

204

B

O

ß1

ß2

AS

A

D

O

B

r

ß

Asegúrese de que los alumnoscomprenden el modo de determi-nar los ángulos.

Este modo de experimentaciónes muy conveniente pues suelesorprender a los alumnos.

Si S se mide en longitudes de onda es fácil determinar la razón

λ_____ .

2

En una cartulina o tarjeta se perforan, con una aguja delgada, dos pequeños agujeritosmuy próximos (menos de 0,5mm de separación).Es conveniente efectuar la observación con el laboratorio en penumbra, situándose a másde 2 metros de la lámpara. La tarjeta debe colocarse lo más cerca posible del ojo del observador, cuidando que el eje que une los agujeritos quede perpendicular a la ranura.En esas condiciones se observará, si los agujeritos están convenientemente efectuados, lazona luminosa de la ranura dividida en franjas claras y oscuras muy netas y delgadas. Sonlos máximos y mínimos de interferencia, a cuya interpretación conduce el experimento quese desarrolla a continuación.

205

tarjeta

ranura

Vida vegetal y animal

El sistema de microproyección permite disponer de imágenes ampliadas de algunos preparados, posibilitando la observación simultánea por parte de todos los alumnos.A continuación se sugieren, a modo de ejemplo, diversas observaciones para las cuales sedebe disponer del proyector adaptado para la proyección de preparados microscópicos o demicroexperiencias.

Observación de células vegetales

a) Células (o celdillas) en una lámina de corchoEfectuar un corte muy delgado -casi transparente- de una lámina tomada de una plancha decorcho natural (no use corcho de botella).

Al observarlo en la proyección, luego de depositarlo en el portaobjeto, se apreciarán las celdillas formadas por las paredes de celulosa, o sea la parte inerte de las células.

b) Células en catáfila de cebollaMediante la técnica adecuada, (corte en V, levantamiento del vértice y extracción con la pinza), se preparan muestras muy delgadas tomadas de la “cáscara u hoja blanca” de la cebolla.A una de las muestras se la colorea con azul de metileno para la mejor identificación de loscomponentes celulares.

c) Células en cáscara de bananaSobre una gota de agua depositada en un portaobjeto se extiende un trozo de tejido desprendido de la cara interna de una cáscara de banana.A otra muestra similar se le agrega una gota de solución de lugol.Luego de observarlas en la proyección, se las compara con un preparado obtenido a partirde material extraído del mismo lugar que el anterior, pero muy cerca de la cara externa.

d) Células en pulpa de tomateLuego de cortar un tomate se extrae una pequeña porción de su pulpa con una aguja y sela extiende sobre un portaobjeto.Al proyectar la muestra obtenida se observará la estructura celular, que puede ser comparada con la de las muestras anteriores.

Observación de tejidos vegetales

Mediante técnicas similares a las empleadas para obtener muestras de la catáfila de cebollay del corcho, se pueden hacer preparados para observar características, similitudes y diferencias en tejidos epidérmico y de reserva en muestras de:- hoja de malvón - hoja de lirio- epidermis de ortiga - tallo de zapallo- tallo de acelga - tubérculo de papa (colorear c/ lugol).

206

30

1

2

3

4

5

6

7

8

9

40

6

7

8

9

20

4

5

6

7

8

9

1

2

3

4

5

microobjetivo

platina

Si dispone de un micrótomo le se-rá más sencillo efectuar el corteadecuado.

Observación del recubrimiento epidérmico en aves, peces y mamíferos

a) Plumas de avesUna vez distinguidos los dos tipos de plumas típicos de toda ave (pennas y tectrices) sepuede efectuar la proyección ampliada de cada tipo para observar en detalle sus características.Por ejemplo, en una penna se podrán ver los ganchos que le dan fortaleza al unir en unaespecie de entretejido las barbas y barbillas.Las tectrices, en cambio, no poseen ganchos y desarrollan suaves barbas que atrapan y retienen el aire lo que les permite proteger al ave del frío.

pluma penna pluma tectriz

b) Escamas de pecesPara observar y proyectar una escama se la debe lavar con agua y depositarla en un portaobjeto sobre una gota de agua.Se podrán ver los anillos de crecimiento estacional, que dan cuenta de la edad del pez. Estos anillos aparecen muy apretados durante los períodos de crecimiento lento (invierno) ymás espaciados en los períodos de crecimiento rápido (verano).También se podrán observar detalles que distinguen a las escamas cicloides (bordes suaves) de las estenoides (con un borde finamente dentado).

escama estenoide escama cicloide

c) Pelos de mamíferosAntes de proyectar pelos, deben limpiarse con agua tibia y jabonosa; a continuación se losdeshidrata con alcohol, cambiándolo varias veces.No debe quedar agua residual sobre los pelos porque perturbará considerablemente las observaciones.Se pueden montar, entre dos portaobjetos, pelos de diversos mamíferos: hombre, conejo,perro, gato, ratón, vaca, caballo, cerdo, etc., con la finalidad de establecer comparaciones.Una preparación cuidadosa permitirá observar diferencias en la cutícula, la corteza y la región central según la especie.

d) Huellas digitalesSobre uno o más portaobjetos bien limpios se imprimen huellas de la primera falange de losdedos de la mano. Para eso se puede usar una almohadilla para sellos con poca tinta, parano empastar la imagen.Para lograr una buena impresión conviene empezar por un costado del dedo y hacerlo girarsobre su eje, presionando en forma pareja durante todo el recorrido.

207

Las pennas o plumas “exteriores”cubren el cuerpo del ave y pro-veen superficies para volar. Lastectrices o plumas “bajas” se en-cuentran por debajo de las pen-nas en ejemplares adultos.

Estos anillos son similares a losque aparecen en el interior deltronco de los árboles.

El dedo debe girar pero no desli-zarse.

Al proyectar las huellas se podrán observar tres tipos básicos:- espirales, que aparecen cerca del centro de la falange;- rizos y crestas, que comienzan a un lado del dedo, se curvan y vuelven hacia atrás,

dirigiéndose al lado opuesto;- arcos y líneas, que comienzan casi rectos en la parte inferior de la falange y se

levantan más y más alto hacia la punta del dedo.

espirales rizos y crestas arcos y líneas

Si se proyectan huellas de distintos alumnos se podrán observar las diferencias notablesque presentan, lo que las hace adecuadas para la identificación personal.

Observación de insectos

Insectos tales como moscas caseras, mosquitos, langostas, libélulas, etc., presentan características distintivas, algunas de las cuales son fácilmente perceptibles en la microproyección. Citemos a modo de ejemplo:

a) Conformación generalEl campo del microproyector alcanza a abarcar en su totalidad un mosquito o una mosca detamaño mediano.Los ejemplares deben ser sacrificados en un frasco matainsectos para evitar daños en suconformación exterior.Al proyectar se presentarán zonas fuera de foco pues el ejemplar que se encuentra sobre el portaobjeto no ha sido aplanado para no modificar su aspecto. Es preferible enfocar nuevamante cada vez que sea necesario.Se podrán observar características tales como cantidad de patas y de alas, forma y secciones del cuerpo, etc., lo cual permitirá efectuar valiosas comparaciones.

b) Observación de alasAl proyectar imágenes de alas de diversos ejemplares se podrá apreciar su estructura surcada por finas “venas”, con retículos de variados tamaños.Se podrán efectuar además comparaciones en cuanto a forma y tamaño, tanto entre unejemplar y otro como, dentro de un mismo ejemplar, según de que par de alas se trate.

c) Observación de patasPara observar detalles de las patas de un insecto se separa cuidadosamente una de ellas yse la deposita sobre un portaobjeto con una gota de agua.Se podrán observar pelos gruesos y fuertes distribuidos en la superficie. Conviene prestarespecial atención al extremo, tratando de observar la presencia de adaptaciones tales comoalmohadillas pegajosas o garras para aferrarse a las superficies por las que transitan o enlas que descienden.Resulta interesante no sólo comparar el aspecto de las extremidades de distintos ejemplares sino el de las de un mismo ejemplar, de acuerdo con su ubicación en elmismo. Se podrá, asimismo, relacionar ese aspecto con la función que desempeñan.

208

El microobjetivo puede usarsecomo lupa con soporte (véanselas instrucciones correspon-dientes).

Durante la confección de los pre-parados se puede usar el mi-croobjetivo como lupa con sopor-te. De este modo las manos delobservador quedan libres paraefectuar las disecciones.

Proyectos de investigación

La actividad experimental no agota su relación de aprendizaje al realizar experimentos ligados con la planificación de una determinada asignatura. por el contrario, dicha actividadse enriquece si se la practica en situaciones de mayor libertad, al menos en lo que a tiempo e intereses se refiere.El Taller de Ciencias o el Club de Ciencias son ámbitos propicios para esa práctica, ya queen ellos se puede trabajar sobre proyectos de investigación que demanden creatividad,precisión y voluntad para superar pequeñas o grandes dificultades.Al trabajar sobre la base de proyectos el profesor dispone de un amplio margen de maniobra para adecuar el nivel, la metodología y las dificultades a la realidad de cadagrupo. Desde la simple sugerencia del tema, dejando el resto de la iniciativa a los alumnoshasta la propuesta del proyecto casi como un trabajo práctico extenso pero pautado, sepueden elegir diversos abordajes para llevar a cabo la investigación.A continuación se proponen, a título de ejemplo, algunos proyectos relacionados con temastratados en las Parte I y II. Dichos proyectos están redactados con la idea de ofrecer sugerencias al docente, para su posterior transferencia a los alumnos de acuerdo al abordaje que él elija.Los proyectos son los siguientes (se indican entre paréntesis las experiencias o temas conlos que aquéllos se relacionan directamente):

Proyecto: Densidad de gases(Experiencias 2.4; 3.1; 4.3 y 6.1 | Parte I)

Proyecto: El interior de una mancha de tinta(Experiencias 5.1 y 5.2 | Parte I)

Proyecto: Cromatografía(Tema 5 | Parte I)

Proyecto: Síntesis del cloruro de cinc(Experiencias 6.4 y 8.2 | Parte I)

Proyecto: Transmisión por correas(Experiencia 2.2 | Parte II)

Proyecto: Horno solar(Experiencias 4.1; 4.3; 5.3 y 6.4 | Parte II)

Proyecto: Electroimán(Experiencias 9.2 y 11.4 | Parte II)

Proyecto: Permeabilidad del suelo(Experiencia 9.1 | Parte I)

Proyecto: La temperatura y los organismos(Experiencias 9.3 y 9.4 | Parte I)

Proyecto: El ciclo de agua(Tema 9 | Parte I)

209

Proyecto: Densidad de gases

Este proyecto puede originarse a partir de las experiencias sobre densidad de sólidos y líquidos.

Planteo inicial del problema¿Cómo se determina la densidad de un gas?Como los alumnos han trabajado con sólidos y líquidos saben que para determinar la densidad de una sustancia deben conocer su masa y su volumen.Si hicieron también el experimento sobre “masa de un gas” conocen el procedimiento paradeterminarla. Queda ahora determinar el volumen.

Replanteo del problema¿Cómo se determina el volumen de un gas que se desprende de una reacción?En este momento se espera que los alumnos propongan algún método para recoger el gas,que permita además determinar su volumen.Si los alumnos trabajaron en las experiencias sobre obtención de oxígeno es muy probableque propongan almacenar el gas en un recipiente lleno de agua e invertido. (Esto implicasuponer que el gas a recoger no es soluble en el agua.) En ese caso convendrá hacerlosreflexionar acerca del tamaño que deberá tener el recipiente para almacenar todo el gas.Queda aún pendiente la forma de conocer el volumen del gas almacenado, para poder calcular la densidad del mismo.

Si los alumnos no han trabajado previamente en la determinación de la masa de un gasaparecen interrogantes adicionales:- ¿cómo se obtiene el gas en cuestión?- ¿cómo se determina su masa?En este caso sugerimos comenzar con la experiencia mencionada (Tema 2 / Parte I) y luegoretomar el Proyecto.

Etapa experimentalSe trata ahora de diseñar y ejecutar un plan de trabajo que a resolver el problema planteado.En este proyecto pueden aparecer, en términos generales, los siguientes pasos:• Preparar el material necesario:

Balanza de brazos iguales / Portapesas, municines y jinetillo calibrado / Tubo de ensayo, tapón, tubo de vidrio y manguera para conducir el gas desprendido / Botella y balde para recoger el gas / Tableta efervescente / Elementos para soporte.

210

El experimento sobre “masa de ungas” se encuentra en el Tema 2 dela Parte I.

La experiencia sobre “obtenciónde oxígeno” se encuentra en el Te-ma 6 de la Parte I.Una tableta efervescente producealrededor de 40 cm3 de gas en 8 ó10 minutos. La escasa cantidad degas que se produce luego no influ-ye demasiado en la determinaciónfinal.

La manguera debe llegar lo máscerca posible del fondo de la bote-lla para evitar que parte del gas sedisuelva al atravesar el agua. Lamanguera debe retirarse antes dedestapar el tubo de ensayo.

• Determinar la masa de gas que desprende una tableta efervescente al disolverse en agua (veáse la experiencia sobre “masa de un gas” debidamente modificada para permitir la determinación del volumen del gas desprendido).

• Recoger el gas desprendido (esta operación se efectúa combinada con la anterior).• Determinar el volumen del gas recogido.• Calcular la densidad del gas.• Analizar las dificultades encontradas durante el desarrollo del experimento (por ejemplo:

pérdida de gas) antes de repetirlo.• Reiterar el experimento al menos una vez, con otra tableta.

Interpretación de los datosEn este momento se espera que los alumnos comparen los resultados obtenidos, acudan alas tablas para verificar esos resultados, critiquen el trabajo realizado, etc.Todo ello les permitirá enunciar sus…

ConclusionesAquí la conclusión inmediata consiste en informar cual es el valor más probable de la densidad del gas producido.Pero es posible que aparezcan otras conclusiones que den lugar a nuevos problemas, talescomo:- influencia de la temperatura en la densidad del gas;- determinación de la densidad para gases solubles en agua.

Informe científicoEn el marco de las tareas realizadas en el proyecto reviste importancia la elaboración del informe en el que se reseñan las etapas desarrolladas. De este modo las observaciones,las hipótesis, las mediciones, los gráficos, las conclusiones, etc., que fueron anotadas - enprimera instancia - en forma no del todo ordenada, serán sistematizadas y pulidas para lograr una comunicación sencilla, significativa y global del proyecto.La estructura del informe podrá ser analizada por el equipo para adecuarla a las circunstancias y alternativas de la actividad desarrollada.

211

La determinación de masas debehacerse con sumo cuidado paradisminuir al máximo los inevita-bles errores experimentales.La modificación consiste en reco-ger todo el gas producido por unatableta en un solo recipiente de vo-lumen conocido. Para determinarel volumen del gas basta con co-nocer el volumen de agua residualen la botella y restarlo de la capa-cidad de la misma.Ya que el plan de trabajo fue dise-ñado por los alumnos es importan-te que ellos mismos lo critiquen.

Esta es una excelente oportuni-dad para analizar los errores rela-tivos y su propagación.

Si trabajan varios grupos o se ha-cen varias determinaciones serámuy ilustrativo confeccionar unhistograma.

Proyecto: El interior de una mancha de tinta

Este proyecto puede originarse a partir de las experiencias sobre separación de sustanciasdel Tema 5 de la Parte I.

Planteo inicial del problema¿A qué se debe el color negro de la tinta?Es probable que el trabajo previo en separación de sustancias oriente a los alumnos paraproponer respuestas que tomarán forma de hipótesis.Algunas de esas hipótesis podrían ser:- el líquido contiene pequeñas partículas negras en suspensión;- el color negro proviene de un colorante sólido disuelto en el líquido;- la tinta contiene líquidos de diversos colores que al mezclarse dan el color negro.Si las hipótesis no aparecen pueden ser sugeridas para mantener interés en el proyecto apartir de la puesta a prueba de alguna de ellas.Si se acepta que en la tinta negra existe más de una sustancia, queda ahora por decidir cómo se las puede separar.

Replanteo del problema¿Cómo se pueden separar las sustancias que contiene la tinta negra?En este momento se espera que los alumnos propongan métodos para resolver el problema, de acuerdo con su experiencia en separación de sustancias.Estos métodos variarán según la hipótesis que se desee poner a prueba y conducen al grupo a la…

Etapa experimentalSe trata ahora de diseñar y ejecutar un plan de trabajo que permita poner a prueba la hipótesis elegida. Como disponemos de varias hipótesis se abre la posibilidad de trazar diferentes planes.a) Para hipótesis que hablen de “partículas sólidas en suspensión” el método más

apropiado es el filtrado.En este caso se obtendrá un resultado negativo, pero el papel de filtro mostrará al cabo de un rato que el color negro inicial se ha separado en algunos colores distintos.

b) Para hipótesis que hablen de “colorantes disueltos” o de “mezclas de líquidos” resulta adecuado el método de destilación fraccionada (veáse la experiencia en el Tema 5 de la Parte I).

212

Puede usarse una buena tinta ne-gra del tipo lavable o permanente.No use tinta china pues contienepartículas sólidas negras en sus-pensión e invalidaría el proyectosobre cromatografía.

El papel de filtro debe humedecer-se con agua antes del filtrado de latinta.Asegúrese de que los alumnos ob-serven el papel de filtro despuésde algunos minutos.

El seguimiento de la temperatura permitirá apreciar que la muestra contenía un solo líquidoque aparece claro, casi incoloro, al destilarlo.El residuo sólido parece ser responsible del color negro de la tinta. Para comprobarlo se lodisuelve nuevamente agregándole agua.

Interpretación de los datosEn este momento se espera que los alumnos ordenen las observaciones efectuadas en losdiferentes ensayods, contruyan el gráfico de la temperatura en función del tiempo para elensayo b), critiquen el trabajo realizado, etc.Todo ello les permitirá enunciar sus…

ConclusionesLos ensayos realizados conducen a conclusiones del tipo:- la muestra de tinta no parece contener partículas sólidas en suspensión;- la muestra de tinta está compuesta por un líquido claro y un sólido oscuro disuelto en él.Observaciones más precisas pueden llevar a determinar si el líquido es o no agua, si al reunir de nuevo a los componentes se obtiene tinta, etc.Por otra parte la observación del papel de filtro con colores separados dará lugar a un nuevo problema relacionado con la composición del sólido disuelto en la muestra de tinta(veáse el proyecto sobre cromatografía).


213

Evite que el residuo sólido sea re-calentado pues produce olor des-agradable.Así se obtiene de nuevo una solu-ción negra.

Puesto que el plan de trabajo fuediseñado por los alumnos, es im-portante que ellos mismos lo criti-quen.

Incentive la curiosidad de susalumnos haciéndoles notar posi-bles vías de continuidad de las in-vestigaciones.

Proyecto: Cromatografía

Este proyecto se origina a partir del Proyecto “El interior de una mancha de tinta” al observar la variedad de colores que aparecen en el papel de filtro utilizado en uno de losensayos.

Planteo inicial del problema¿Resulta ser el color negro de la tinta una mezcla de colores?La respuesta depende en gran medida de que se logre una mejor separación de esos colores, lo que conduce a un…

Replanteo del problema¿Cómo se puede lograr una separación más eficiente de esos colores?¿Se obtendrá color negro al mezclarlos nuevamente?Para resolver la primera parte del problema convendrá ilustrar a los alumnos sobre el método de cromatografía en papel desde el punto de vista descriptivo, sin necesidad defundamentarlo debido a la complejidad.Este método requiere pincelar una franja de tinta cerca del extremo de una tira de papel defiltro (u otro papel absorbente) y colocarla en una probeta con un poco de agua en el fondo,de tal modo que su extremo llegue a tocar la superficie del agua.

Al cabo de 20 ó 30 minutos la fracción de movimiento más rápido llegará cerca del bordesuperior de la tira, y los colores se habrán separado todo lo que permitía el equipo.Ahora los lumnos disponen de una tira coloreada y se espera que propongan un procedimiento para responder a la segunda parte del problema.

Etapa experimentalSe trata ahora de diseñar y ejecutar un plan de trabajo que conduzca a resolver el problemaplanteado, en cada una de sus etapas.a) Observación de la tira coloreada:El diseño del plan se asemeja a la descripción efectuada más arriba. Se puede incentivar alos alumnos para que propongan variantes que mejoren los resultados (por ejemplo: reemplazar la probeta por otra más grande o por una botella de boca ancha, lo que permitedisponer de una tira más larga).

b) Mezcla de colores:Es necesario primero disponer de líquidos coloreados para luego mezclarlos.Ello se consigue recortando de la tira, ya seca, las distintas secciones de color. Luego se recorta cada sección en pequeños trozos y se los introduce en un tubo de ensayo con unapequeña cantidad de agua, agitando con una varilla.Finalmente se reúnen los líquidos en un solo tubo.

Interpretación de los datosEn este momento se espera que los alumnos decidan comparar el color de la mezcla con elde la tinta.Puesto que el color de la mezcla no es negro, debido a la dilución, puede compararse conel que se obtiene al mezclar un poco de tinta con agua en otro tubo de ensayo.

ConclusionesLa primera parte del problema se respondió al obtener la tira coloreada mediante el métodode cromatografía en papel.

214

Probablemente resulte suficientedecir que los colores que se obser-van en el papel de filtro correspon-den a distintas sustancias, cadauna de las cuales - al disolverse -recorre el papel de filtro con distin-ta velocidad.El experimento puede comenzarindependientemente de que lafranja de tinta esté o no seca.

Conviene tapar la probeta o la bo-tella para evitar la evaporación delagua.Evite que la tira de papel entre encontacto con la humedad de lasparedes del recipiente.

Cuanto menor sea la cantidad deagua, más concentrado será el co-lor que se obtenga.

Otra posibilidad, algo más laborio-sa, consiste en concentrar la mez-cla obtenida, por evaporación departe del agua que contiene. Esteprocedimiento da respuesta alnuevo problema presentado másadelante.

tinta

agua

tira de papel de filtro

En cuanto a la segunda parte los alumnos podrían argumentar que no obtuvieron color negro al mezclar los distintos líquidos coloreados.Sin embargo, la comparación con tinta diluída da resultado positivo y puede sugerir un nuevo problema: ¿podrá lograrse el color negro original a partir de la mezcla obtenida?


215

Proyecto: Síntesis del cloruro de cinc

Este proyecto se origina al realizar la experiencia del mismo nombre, en el Tema 6 de laParte I. En esa experiencia se fijó de antemano la cantidad de ácido clorhídrico que se debía utilizar, pero no se hizo lo mismo con la masa de cinc.De aquí deriva el…

Planteo inicial del problema¿Se puede hacer reaccionar cualquier cantidad de cinc con una cantidad dada de ácidoclorhídrico?Es probable que al efectuar la experiencia mencionada, en algunos grupos haya quedadocinc sin reaccionar dentro del tubo de ensayo. Esto hace sospechar que el planteo inicialtendrá respuesta negativa pero abre nuevos interrogantes:- ¿qué ocurre si se usa muy poco cinc?- ¿existe una cantidad óptima de cinc para efectuar la reacción?- ¿la cantidad de cloruro de cinc formado es siempre la misma?Todo ello nos conduce al…

Replanteo del problema¿Existe relación entre la masa de cinc reaccionante y la masa de cloruro de cinc que se obtiene como producto?Puesto que la pregunta se responde por si o no, sólo tiene sentido formular hipótesis si éstas incluyen argumentos que procuren justificarlas. En caso contrario será preferibla buscar la respuesta por la vía empírica, sin intentar anticiparla.Ambos caminos llevan a la…

Etapa experimentalSe trata de diseñar y ejecutar un plan de trabajo que permita resolver el problema planteado. Dicho problema menciona la masa de cinc reaccionante y a la masa de producto, lo que indica que el objetivo inicial del experimento consiste en determinar esasmasas.Al haber realizado la experiencia sobre síntesis del cloruro de cinc en el Tema 6, los alumnos estarán en condiciones de modificar esa experiencia para encontrar las masasbuscadas.En términos generles pueden aparecer los siguientes pasos:- preparar muestras de cinc de masas conocidas y hacer reaccionar cada una con

cantidades iguales de ácido clorhídrico (por ejemplo 10 cm3);- si queda sólido remanente al concluir la reacción, determinar su masa (previo secado)

para conocer así la masa de cinc que intervino en la reacción;- evaporar el líquido (sin partículas sólidas) para obtener cloruro de cinc que se ha

formado y determinar así la masa del producto;- efectuar la relación entre la masa de cinc reaccionante y la masa de producto para cada

caso y comparar los resultados.Una tabla como la que sigue ayudará a sistematizar los datos:

Del cuidado que pongan los alumnos al planificar y ejecutar los distintos pasos dependerála confiabilidad de los resultados.Algunos detalles a tener en cuenta son:- al verter el líquido en la cápsula de porcelana para proceder a evaporarlo, hay que evitar

que algún residuo sólido escape del tubo de ensayo;- lavar el tubo y el cinc residual con agua (5 cm3 son suficientes) y agregar ésta al líquido

contenido en la cápsula de porcelana;- secar muy bien el cinc residual antes de determinar su masa;

216

Es importante que el cinc no ten-ga rastros de humedad al determi-nar su masa.Al efectuar la evaporación debenevitarse salpicaduras que arrojenproducto fuera de la cápsula.

Asegúrese de que los alumnos in-cluyan en su plan de trabajo pre-cauciones del tipo de los “detalles”que aparecen luego de la tabla.

El agua de lavado contiene algode sólido disuelto; por eso se ladebe agregar en la cápsula paraevaporarla.Si se demora esta operación ha-brá que volver a calentar el sólidopara que escape la humedad queabsorbió.

Masa de cincutilizada

Masa de cincremanente

Masa de cincreaccionante

Masa de producto masa remanentemasa de producto

- una vez evaporado todo el líquido de la cápsula determinar la masa de producto tan pronto como sea posible para evitar que el cloruro de cinc absorba la humedad del aire.

Interpretación de los datosEn este momento se espera que los alumnos comparen los resultados obtenidos, acudan atablas para verificarlos, critiquen el trabajo realizado, etc.Todo ello los conducirá a enunciar sus…

ConclusionesLa conclusión que surge de inmediato, a partir de la muy aproximada igualdad de las razo-nes en la última columna de la tabla, es la respuesta afirmativa a la pregunta bajo la cual sereformuló el problema.Pueden aparecer, además, observaciones relacionadas con las pruebas efectuadas y conlas preguntas previas al replanteo del problema.Reviste especial interés la interpretación que los alumnos hagan sobre la existencia de cinc que queda sin reaccionar, pues la observación de que para una cantidad dada de ácido existe una masa límite de cinc reaccionante puede sugerir un nuevo problema: ¿se combinan todas las sustancias en una proporción constante cuando se forman compuestos?


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Esta pregunta puede ser respon-dida con la ayuda del modelo deestructura de la materia que apa-rece en el Tema 8 de la Parte I.

Proyecto: Transmisión por correas

Este proyecto puede originarse a partir de las experiencias sobre máquinas simples, en particular sobre poleas.También puede surgir cuando se observa que al acoplar mediante una correa dos poleassolidarias con los ejes de dos mecanismos se puede transmitir el movimiento circular deuno de ellos al otro. Citemos como ejemplo la transmisión entre un motor eléctrico y el ejede un torno.Se apreciará de inmediato que tanto la polea motriz como la traccionada tienen varias gargantas, de radios diferentes.Estamos en condiciones de formular el…

Planteo inicial del problema¿Cuál es la finalidad de variar el radio de las poleas utilizadas para transmitir movimientoscirculares?Aun sin realizar experimentos - y tal vez basándose en observaciones sobre su bicicleta -los alumnos pueden sugerir que al variar el radio de las poleas se obtiene una variación dela velocidad de rotación.Es posible, aunque menos probable, que imaginen una variación entre la fuerza ejercida enla polea motriz y la obtenida en la polea traccionada.Todo ello nos lleva al…

Replanteo del problema¿Qué relación existe entre el radio y el número de vueltas en dos poleas acopladas?¿Qué relación existe entre el radio y la fuerza tangencial en dos poleas acopladas?Así replanteado, el problema se presta a la formulación de hipótesis.Estas podrán abarcar desde enunciados muy poco precisos, del tipo “a radios distintos corresponden diferentes cantidades de vueltas en cada polea”, hasta enunciados que hablen de proporcionalidad (inversa o directa) entre número de vueltas y radio de las poleas.Lo mismo puede decirse de la relación entre radios y fuerzas.El grado de presición que se alcance en las hipótesis dependerá de varios factores inherentes al grupo de alumnos y a la influencia que el docente estime oportuno ejercer sobre su trabajo.

Etapa experimentalAquí se espera que los alumnos diseñen y ejecuten un plan de trabajo que permita poner aprueba las hipótesis formuladas.

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Aunque la bicicleta disponga decadena y poleas dentadas, el prin-cipio de funcionamiento es similaral de las poleas que originan elproyecto.

No pierda la oportunidad de moti-var a sus alumnos para que formu-len hipótesis en lugar de explorar“a ciegas”.

El portapesas (fuerza motriz) y eldinamómetro están ligados a laspoleas por un hilo de nylon que ro-dea la garganta exterior de cadauna.Sería más correcto determinar lafuerza en el eje, pero resulta lgo di-ficultoso por el material disponible.

fuerza en polea motriz

fuerza en polea traccionada

En este proyecto pueden aparecer, en términos generales, los siguientes pasos:• Preparar el material necesario: bases escalonadas (poleas), elementos de soporte,

portapesas, dinamómetro, hilo de nylon, cordón o hilo grueso a modo de correa.• Acoplar las poleas en todas las formas posibles mediante la correa, aprovechando que

cada una de ellas tiene dos gargantas (mayor y menor).• Determinar en cada caso:

- el radio (r) de las gargantas utilizadas;- el número de vueltas (n) que da la polea traccionada para una cantidad determinada

de vueltas de la polea motriz;- la fuerza (f) que se ejerce en el borde exterior de la polea traccionada para distintas

fuerzas ejercidas en el borde exterior de la polea motriz;- completar para cada caso de acople, tablas del tipo siguiente:

- repetir los ensayos con una correa de distinta longitud.

Interpretación de los datosEn este momento se espera que los alumnos comparen los datos correspondientes en cadapar de tablas con el fin de hallar alguna regularidad.Si fuese necesario, se los podrá orientar para que calculen razones entre las variables homónimas. Si la proporcionalidad inversa que se obtiene estaba mencionada en la hipótesis, esa orientación sera prácticamente innecesaria.

ConclusionesEn este caso las conclusiones más inmediatas consistirán en la confirmación o el rechazode las hipótesis, habida cuenta de que la experimentación fue suficientemente reiterada como para hacerla confiable.Por otra parte, durante el desarrollo del proyecto pueden haber surgido observaciones e interrogantes que den continuidad al trabajo.Citemos, a modo de ejemplo:- ¿cómo s aplican las conclusiones para explicar el funcinamiento de una bicicleta con

cambios?- ¿qué se gana y que se pierde en las distintas formas de acoplamiento?- ¿qué ocurre con el trabajo mecánico en cada polea?- ¿cómo se puede variar el sentido de giro de la polea traccionada sin variar el de la polea

motriz?


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Polea motriz r n f1 f2 f3 f4

Polea traccionada r’ n’ f’1 f’2 f’3 f’4

Es conveniente que se experi-mente tanto con radios distintoscomo con radios iguales.

Asegúrese de que los alumnos mi-den el radio al fondo de la gargan-ta y no al borde de ella.

Para determinar el valor de estasfuerzas se procede como indica lafigura.

Se deben confeccionar las dos ta-blas para cada caso de acople.Los valores de la fuerza en la po-lea motriz varían según la canti-dad de pesas que se coloquen enel portapesas.

Estas preguntas conectan al pro-yecto con sus aplicaciones en mu-chísimos mecanismos y ofrecen laoportunidad de profundizar el tema.

Proyecto: Horno solar

Este proyecto puede originarse a partir de temas tales como formas de energía no contaminantes o reflexión de la luz en espejos curvos.

Planteo inicial del problema¿Cómo funciona un horno solar?Un primer paso en el camino hacia la solución del problema consistirá en la búsqueda de información bibliográfica.En ella los alumnos hallarán reiteradas referencias a grandes espejos cóncavos que concentran rayos del Sol en su foco, en el que se encuentra la sala del horno.Una vez satisfecha la información teórica, se impone un…

Replanteo del problema¿Es posible simular un horno solar con elementos sencillos?Si los alumnos realizaron experiencias con espejos cilíndricos (especialmente las de reflexión convergente del Tema 6, Parte II) saben que un espejo cóncavo es capaz de concentrar un su foco un haz de rayos paralelos.El conocimiento de esta propiedad, más algo de creatividad, les permitirá abordar la…

Etapa experimentalAquí se espera que los alumnos diseñen y construyan un dispositivo que les permita calentar un poco de agua contenida en un tubo de ensayo mediante un espejo (o un conjunto de espejos).Se espera también que controlen el funcionamiento del aparato y lo perfeccionen hasta lograr la ebullición del agua contenida en el tubo.Si no surge de la propia iniciativa de los estudiantes, se les puede sugerir que usen un espejo de un faro delantero (en desuso) de un automóvil, con lo que se logrará un buen rendimiento sin mayores complicaciones.

La disposición de los elementos de la figura requiere de una iluminación vertical. Precisamente uno de los problemas a resolver es el de la orientación del espejo, lo queconstituirá el principal factor de perfeccionamiento del aparato.La presencia del termómetro nos recuerda que el proyecto no consiste solamente en construir el modelo sino, además, en controlar su funcionamiento.Para ello pueden sugerirse, entre otros ensayos:- trazar curvas de calentamiento para la misma masa de agua a distintas horas del día (la

luz debe incidir siempre en la dirección del eje principal y el agua debe estar en el foco del espejo);

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Por ejemplo, en Odeille (Pirineosfranceses) funciona un horno, conuna superficie parabólica de 9000espejos, que alcanza mæas de3300°C en pocos minutos.

El proyecto no se agota en laconstrucciæon del dispositivo sinoque prevé el control de eficiencia yrendimiento, con las consiguien-tes mejoras.

El faro, desprovisto de su vidrio,proporciona un excelente espejoconvergente.

faro en desuso

agua

termómetro

soporte paracalentamiento

- colocar el bulbo del termómetro (sin el tubo de ensayo) en el foco y determinar la temperatura que se alcanza. Conviene iniciar este ensayo usando lámparas incandescentes en lugar de luz solar, pues la temperatura que se obtiene con esta última llega a superar el límite superior del termómetro.

Interpretación de los datosEn este momento será necesario elegir escalas convenientes paar representar los datos obtenidos en los distintos ensayos y trazar las gráficas que mejor se ajusten a los punto señalados.El trabajo se presta para múltiples comparaciones:- rendimiento a distintas horas del día;- temperatura obtenida con diversas lámparas;- efectividad de diferentes espejos, etc.Todo ello dará lugar a las…

ConclusionesEn este caso la conclusión inmediata consiste en la respuesta afirmativa al problema planteado, a continuación de la cual aparecerá una serir de consideraciones relacionadascon las pruebas efectuadas.A menos que se hubiera resuelto durante el proyecto, queda planteado el problema de lograr un sistema de suspensión que permita variar la orientación del espejo con facilidad.


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No se pide un mecanismo de relo-jería sino un sistema de sujeciónque facilite la orientación del espe-jo para recibir la luz solar en la di-rección del eje principal.

Proyecto: Electroimán

Este proyecto puede originarse a partir de la experiencia sobre efecto magnético de la corriente eléctrica del Tema 11, Parte II.En ella se registra un efecto muy débil, lo que conduce con naturalidad al…

Planteo inicial del problema¿Se puede reforzar el efecto magnético de una corriente eléctrica?Para responder confundamento es necesario disponer de información que aclare el comportamiento del campo magnético alrededor del conductor.Es conveniente que sea el profesor quien brinde la información, pues los textos explican deinmediato el funcionamiento de un electroimán y al conocerlo el alumno perderá el interésen el proyecto.Ya en posesión del concepto de campo magnético de un solenoide, estamos en condicionesde pasar al…

Replanteo del problema¿Es posible construir un imán eléctrico?¿De qué factores depende su funcionamiento?El trabajo previo sobre efecto magnético de una corriente y la fundamentación teórica quepermitió replantear el problema conducen a la…

Etapa experimentalEn este momento se espera que los alumnos puedan reunir e interpretar la información disponible para diseñar y construir un dispositivo que, alimentado con corriente continua debaja tensión, pueda atraer pequeños objetos ferromagnéticos.Se espera también que propongan un plan de trabajo que permita conocer de qué modo influyen el comportamiento del electroimán factores tales como su longitud, el número deespiras y la tensión de alimentación.Para la etapa constructiva deberán elaborar un listado del material necesario en el que aparecerá - además de la fuente de alimentación, interruptor, cables y otros elementos delequipo modular - alambre de bobinado o alambre envainado de pequeña sección. Una vezconseguido éste, podrán iniciar el armado del electroimán hasta obtener un modelo que funcione en forma aceptable.

Es conveniente recordar a los alumnos que mantengan oprimido el pulsador durante lapsosbreves pues están cortocircuitando la fuente.El diseño y la construcción del electroimán facilitarán el desarrollo de la investigación sobresu comportamiento.Esta puede iniciarse pidiendo a los alumnos que formulen hipótesis acerca de los factoresque podrían modificar la intensidad del campo magnético creado por el electroimán. Estashipótesis pueden indicar el sentido en que se manifestará la influencia o, simplemente, indicar que se espera alguna modificación.Por ejemplo:- al aumentar el número de espiras aumentará la intensidad del campo;- igual número de espiras distribuidas en longitudes diferentes producirán campos

magnéticos de distinta intensidad.Una vez formuladas todas las hipótesis que el grupo proponga habrá que ponerlas a pruebamediante experimentos para los cuales habrá que:- elegir un criterio que permita comparar la intensidad del campo magnético en distintas

situaciones;- aislar una variable por vez;- prever la repetición de los ensayos tantas veces como sea necesario.

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Las diversas variables aparecie-ron seguramente al presentar lainformación inicial.

El proyecto no se agota en laconstrucción del dispositivo sinoque abarca el estudio experimen-tal de algunas variables que con-dicionan el funcionamiento deaquél.

Asegúrese de que los alumnostendrán en cuenta esta observa-ción.

No desperdicie la oportunidad demotivar a los alumnos para queformulen hipótesis en lugar dedesarrollar una exploración “a cie-gas”.

Estas condiciones deberán tener-se en cuenta aun en el caso de nohaber formulado hipótesis.

14V220 V

Interpretación de los datosEn este momento se espera que los alumnos ordenen las observaciones efectuadas en losdiferentes ensayos y hagan las correspondientes comparaciones con la finalidad de enunciar las…

ConclusionesAquí surge una primera conclusión que ofrece una respuesta afirmativa a la primera partedel problema, a continuación de la cual aparecerá una serie de conclusiones que verifiqueno refuten cada una de las hipótesis formuladas acerca de los factores modificadores delcomportamiento del electroimán.Aun frente al supuesto de que se hayan tenido en cuenta todas las variables, puede darsecontinuidad al tema explorando aplicaciones de los electroimanes en la industria y en la investigación científica.


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Si el trabajo se efectuó en formaordenada y sistemática las com-paraciones serán más fáciles derealizar.

De este modo se conecta el pro-yecto con la práctica tecnológica ycientífica.

Proyecto: Permeabilidad del suelo

Este proyecto puede originarse como parte de los trabajos posteriores a una salida de campo en la cual se recogieron muestras de diversos tipos de suelo que incluyen vegetación y otros seres vivos que habitan en el lugar.Supondremos que se han efectuado algunos trabajos sobre las muestras, entre ellos el deobservación detallada de las características de las partículas de cada muestra de suelo y deos seres vivos que la habitan. Llega así el momento de trabajar sobre la permeabilidad decada muestra.

Planteo del problema¿Qué relación existe entre la permeabilidad del suelo y el tamaño de las partículas que locomponen?A esta pregunta le seguirá inmediatamente otra: ¿qué resultado se obtiene al comparar lapermeabilidad de los distintos tipos de suelo?Los términos en que ha sido planteada la primera parte del problema permiten solicitar a losalumnos que formulen hipótesis para intentar responderlo, una vez que estemos seguros que comprenden el concepto “permeabilidad”.Una vez formulada la hipótesis habrá que ponerla a prueba, lo que nos conduce a la…

Etapa experimentalEn este momento se espera que los alumnos diseñen y ejecuten un plan que les permitaobtener información suficiente para confirmar o rechazar la hipótesis que formularon.Este plan de trabajo se desarrollará probablemente alrededor de la idea de determinarcuanto tarda en pasar cierta cantidad de agua a través de cada muestra, o de la idea equivalente: cuanta agua pasa a través de cada muestra en determinado tiempo.Como estas ideas son equivalentes, los materiales necesarios son los mismos y las secuencias experimentales sólo difieren en la determinación del volumen de agua antes odespués de atravesar la muestra.

Interpretación de los datosEste es el momento de comparar los resultados obtenidos y ordenar las muestras A, B,C,etc., en función de su permeabilidad, para enunciar así las…

ConclusionesEn este caso la conclusión inmediata consistirá en la confirmación o el rechazo de la hipótesis, habida cuenta de que la experimentación fue suficientemente reiterada como para hacerla confiable.Se puede ahora pasar a la segunda parte del problema que tiende a clasificar a los tipos desuelo (arenoso, arcilloso. Etc.) en función de su permeabilidad.Caben aquí dos posibilidades:a) si se conoce la relación entre cada tipo de suelo y el tamaño de sus partículas se puedeaplicar de inmediato la conclusión hallada antes;b) reiterar el experimento para los distintos tipos de suelo y responder así empíricamente.

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Entre estas características apare-ce el tamaño promedio de las par-tículas.

Este puede ser el planteo inicial sino se tomó en cuenta el tamañode las partículas de cada muestra.

No deje pasar la oportunidad demotivar a los alumnos para queformulen hipótesis en lugar de emprender una investigación “aciegas”.

En cualquier caso, asegúrese deque los alumnos han previsto sa-turar con agua la muestra antes decomenzar la toma de datos.

Es importante que los alumnos re-conozcan el valor de las pruebasrepetidas.

Hasta aquí se trabajó sobre la ba-se del tamaño de las partículas.

B

A

B

A

Si se desea rigorizar o profundizar este proyecto se pueden sugerir actividades tales como:- representar en un mismo gráfico la cantidad de agua recogida (para cada muestra) en

función del tiempo y comparar el gráfico con las conclusiones obtenidas;- relacionar la permeabilidad con la aireación del suelo;- relacionar la permeabilidad con la variedad y características de los seres vivos que

fueron hallados en la muestra;- relacionar la permeabilidad con la capacidad productiva del suelo;- investigar técnicas que tiendan a modificar la permeabilidad del suelo para adecuarlo a la

actividad productiva.


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De este modo el proyecto se enri-quece y da lugar a múltiples cone-xiones.

Proyecto: La temperatura y los organismos

Este proyecto puede originarse como una extensión de las experiencias sobre taxismos, otambién a partir de observaciones efectuadas en salidas de campo o en la actividad cotidiana.Por su experiencia personal o por la información recogida a través de lecturas, películas,etc., los alumnos reconocen que la temperatura influye sobre el comportamiento de los animales. De aquí podemos pasar al…

Planteo inicial del problema¿Qué modificaciones sufre el comportamiento de los animales ante los cambios de temperatura?A poco de iniciar la búsqueda de información los alumnos enciontrarán una ramificación enel problema al descubrir que mientras los mamíferos y las aves son capaces de regular sutemperatura corporal, el resto de loa animales está condicionado por los cambios de temperatura del ambiente.Esta observación hace suponer que los cambios de comportamiento serán más notables enla segunda clase (poiquilotermos), y sugiere el…

Replanteo del problema¿Qué modificaciones sufre el comportamiento de reptiles, anfibios, insectos o peces antelas variaciones de temperatura?¿Tiene el mismo efecto un cambio gradual que uno súbito?Así planteado, el problema se presta a la formulación de hipótesis que incluirán mencionesa movimiento, ritmo respiratorio y otros signos vitales para la primera parte.Como la segunda parte puede responderse por sí o no, las hipítesis deberían incluir algunafundamentación o aclaración adicional (por ejemplo: “los cambios súbitos acentuarán lasmodificaciones en el ritmo respiratorio”).Para poner a prueba las hipótesis pasamos a la…

Etapa experimentalAquí se espera que los alumnos diseñen y ejecuten un plan de trabajo que permita aceptaro rechazar las hipótesis formuladas.En el caso de que no se formulen hipótesis el plan apuntará a obtener información para responder a cada parte del replanteo del problema.Por la índole del tema el diseño experimental requerirá básicamente:- seleccionar ejemplares vivos para efectuar los experimentos;- planificar experimentos en los que la única variable sea la temperatura del ambiente, y

que permitan controlar sus variaciones.Para estos experimentos resulta adecuada la cámara de ambientación que se encuentra enla caja que contiene el proyector.Este recipiente transparente posee en su interior un conjunto de resistencias eléctricas aisladas que al ser alimentadas con baja tensión (7 volt o 14 volt) disipan calor en el interiorde la cámara.Este dispositivo puede utilizarse en cualquier posición y admite ser usado con agua en suinterior.En este proyecto la cámara de ambientación puede ser utilizada:

- Para aumentar en forma gradual la temperatura de agua y observar el comportamiento de un pez (figura 1). Los cambios bruscos se pueden lograr colocando el pez, en forma sucesiva, en vasos de precipitado con agua del acuario a distintas temperaturas.

- Para someter a bichos bolita o lombrices a distintas temperaturas. Esto se logra trabajando con la cámara en posición horizontal, sin tapa. La convección del aire en su interior hace que la temperatura aumente sensiblemente desde el piso al techo. Una pequeña “bandeja” (de cartulina, por ejemplo) permite colocar a los ejemplares a distintas alturas (figura 2).

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Este replanteo facilita la etapa ex-perimental pues admite observa-ciones en procesos de corta dura-ción.

Asegúrese de que el diseño expe-rimental no someterá a los ejem-plares vivos a sufrimientos innece-sarios.

Es muy importante aislar perfecta-mente la variable bajo estudio.

La cámara de ambientación sólose conecta a 14 volt cuando con-tiene agua, para evitar deteriorosen su estructura.

La “bandeja” debe estar humede-cida para facilitar el desplaza-miento de los ejemplares.

Figura 1

Figura 2

Interpretación de los datosEn este momento se espera que los alumnos ordenen las observaciones efectuadas en losdistintos ensayos y hagan las correspondientes comparaciones, con lo que podrán enunciarsus…

ConclusionesSi los experimentos fueron realizados cuidadosamente y se reiteraron varias veces bajocondiciones cada vez más estrictas, se habrá obtenido información suficiente para aceptaro rechazar las hipótesis formuladas.En el caso de no existir hipótesis, las conclusiones constituirán una descripción de los cambios registrados en el comportamiento de los ejemplares que intervinieron en los ensayos.Algunas conclusiones serán, probablemente, cualitativas. Tal puede ser el caso de la movilidad, en la que se registrará aumento o disminución sin asugnar valores numéricos.La observación del ritmo respiratorio del pez ofrece la posibilidad de cuantificar (número derespiraciones por minuto) y, consecuentemente, graficar los datos obtenidos.


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7 / 14V220 V

7 V220 V

“bandeja” de cartulina

Es muy importante que los alum-nos valoricen las pruebas repeti-das como un método para dar ma-yor confiabilidad a los resultados.

Proyecto: El ciclo del agua

Este proyecto puede originarse a partir de la observación de fenómenos atmosféricos talescomo niebla, lluvia, granizo, etc., y de fenómenos cotidianos tales como la formación de gotas de agua sobre los azulejos del cuarto de baño.También puede surgir como una profundización, una vez introducida la idea de “ciclo delagua” en la naturaleza.Al existir puntos de partida diferentes, se generarán distintas formas del…

Planteo del problema¿Qué transformaciones sufre el agua en la naturaleza?¿En qué consiste el ciclo del agua?¿Qué fenómenos físicos intervienen en el ciclo del agua?¿Qué factores influyen en el ciclo del agua?Las primeras preguntas no se prestan a la formulación de hipótesis sino que se satisfacencon la descripción del proceso.Esta fundamentación justifica reproducir el fenómeno para efectuar su estudio experimental.La última pregunra, en cambio, admite se respondida mediante hipótesis que serán luegosometidas a la prueba empírica. Esto se verá reforzado si dichas respuestas incluyen afirmaciones acerca del tipo de influencia que ejercen los factores involucrados.Por uno u otro camino llegamos a la…

Etapa experimentalAquí se espera que los alumnos diseñen y ejecuten un plan de trabajo que les permita resolver el problema, ya sea para describirlo o verificar la descripción que conocen, o paraponer a prueba las hipótesis.En cualquiera de los enfoques el núcleo del experimento consistirá en reproducir las etapasdel ciclo del agua (evaporación, condensación, precipitación, eventualmente fusión).Si se ha puesto interés en los factores que influyen en el proceso, habrá que prever la manera de aislarlos para estudiar cada uno de ellos por separado.Un dispositivo adecuado para realizar esos experimentos es la cámara de ambientacióndescripta en el proyecto “La temperatura y los organismos”.En este caso se la puede utilizar con una pequeña cantidad de agua para facilitar el calentamiento y la consiguiente evaporación. La cantidad de calor entregada por unidad detiempo se varía conectando los terminales de la cámara a 7 volt o 14 volt.Si se desea comenzar el ciclo desde la fusión bastará reemplazar el agua por algunos trocitos de hielo.Para variar las condiciones de condensación se puede colocar un vaso de precipitado conagua a distintas temperaturas y con hielo sobre la boca de la cámara.

Interpretación de los datosUna vez que se han completado los ensayos bajo diversas “condiciones ambientales” seespera que los alumnos ordenen las observaciones efectuadas lo que les permitirá describirel proceso estudiado y efectuar las comparaciones pertinentes.De este modo podrán enunciar sus…

ConclusionesEl tipo de conclusiones a las que se arribe dependerá del planteo elegido para el problema.

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Los distintos puntos de partida su-ponen diferente información ini-cial, situación que condiciona laprofundidad del “planteo del pro-blema”.

Es muy importante que las varia-bles elegidas se estudien de auna.

Los alumnos deben reconocerque en esta simulación se está re-emplazando el calor del Sol por uncalefactor que está en contactocon el agua.Como la cámara contiene aguacubriendo las resistencias cale-factoras, puede conectarse a 14volt.

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Si los experimentos se realizaron con cuidado y las variables se aislaron correctamente, seobtendrá información suficiente ya sea para describir en forma completa el ciclo del agua,para justificar cada una de las etapas o para aceptar o rechazar las hipótesis formuladas encuanto a los factores ambientales en su desarrollo.En este proyecto se ha estudiado el ciclo del agua desde un punto de vista físico. Una interesante vía para continuarlo es la de investigar la participación de los seres vivos en dicho ciclo.También se puede considerar de qué modo influyen en el ciclo del agua las modificacionesque la actividad humana produce sobre nuestro planeta.


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Estos enfoques conectan al pro-yecto con cuestiones relaciona-das con la conservación del medioambiente.

Documents

Introducción a las Ciencias Físicas Libro de Profesorscie.edusalta.gov.ar/olimpiadas/archivos/cartillafisica.pdf · Editorial Kapelusz. Buenos Aires. 1957. Se fijan, por ejemplo,