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HABLEMOS DE CIENCIA FISICA 8°
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PROGRAMA DE EXPERIMENTOS
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1.Cómo hacer humo que baja
El tubo se puede hacer con lámina
de acetato grueso. Puede enrollarse
para hacer un tubo cilíndrico o se puede doblar para hacer un prisma.
El tubo mostrado es de 45 cm de longitud pero puede ser menor.
Una tira de papel se enrolla para hacer el tubito combustible.
EXPERIMENTOS DE FISICA
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El tubito de papel se introduce en una perforación hecha a la medida justa en el tubo de plástico.
Cerca de la base del tubo hay otra perforación para permitir el flujo uniforme del aire.
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El extremo superior del tubo de plástico se cubre con una tarjeta de cartulina para que
no entren corrientes de aire.
Sitúa el arreglo en un lugar seguro, lejos de objetos que puedan quemarse. Antes de encender el tubito asegúrate de tener a la mano un vaso de agua para apagar un posible fuego.
Usa un plato debajo de la flama para recolectar las cenizas que caen.
Nota que debajo del tubo hay una tarjeta igual a la que cubre el extremo superior del tubo. En esta tarjeta habrá algo interesante que observar.
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El humo del interior del tubo es muy denso y rápidamente inicia su descenso.
El humo que baja forma una corriente que parece de un líquido espeso.
Mientras hay flama no hay mucho humo externo.
Cuando se apaga la flama pero continúa la combustión, aparece el humo externo que sube y el humo interno sigue bajando.
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¿Qué sucede con el humo si no se usa
un tubo de plástico?
Las corrientes de aire no dejan fluir suavemente al humo y no se forma la corriente de caída.
Observa la tarjeta inferior después de haber terminado la caída del humo. ¿De qué color queda? ¿Cómo se siente? ¿A qué huele? ¿Qué piensas que tiene?
RESPONDE AQUÍ:
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2. Cómo algo invisible aplasta una lata
La lata debe ser de aluminio delgado, como las de refresco.
Se vierte un poquito de agua en su interior, aproximadamente dos
cucharadas.
La lata con el agua se pone al fuego. Puede ser un mechero de alcohol, como en la foto, o uno de gas o la estufa de la casa.
En cualquier caso debes tener mucho cuidado, usa un guante para manejar objetos calientes.
El agua de la lata hierve y después de medio o un minuto desde que se haya iniciado la ebullición la lata está lista.
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Como la lata está caliente se usa una pinza para manejarla. La pinza se puede
hacer con dos tiras o reglas de madera pegadas con cinta a una pieza de madera
del ancho de la lata, unos 6.5 cm.
¿Por qué se necesita que la lata tenga agua hirviendo para ser comprimida?
La lata es tomada con las pinzas y rápidamente es llevada a un recipiente
que contiene agua fría.
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La lata se invierte de manera que la apertura quede hacia abajo y se sumerge en el agua fría.
Casi al momento, con un tronido, la lata se comprime de golpe.
¿QUE COMPRIMIO LA LATA?
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4. Cómo hacer el reflector solar
El plato reflector consta de doce gajos de cartón delgado cubiertos de papel aluminio.
Es necesario que recortes los gajos copiados de un patrón que imprimes.
Cualquier cartón o cartulina se curva fácilmente en una
orientación y difícilmente en otra. Toma eso en cuenta
para orientar las figuras de manera que sea fácil curvar
las piezas.
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Observa que las líneas largas del patrón NO son rectas, tienen la curvatura justa para lograr la forma parabólica del plato. Debes dibujar y recortar con precisión. Recorta el patrón impreso y úsalo para dibujar los doce gajos.
Necesitas una hoja de cartón delgado de 50 × 50 centímetros. Dibuja el patrón 12 veces alternando la orientación para aprovechar el material.
La lámina de papel aluminio tiene un lado más brillante que el otro. Es el lado brillante el que se usa para reflejar. Pega la lámina antes de recortar los gajos.
Mezcla partes iguales de pegamento blanco para papel y agua en un plato. Con una brocha esparce una capa delgada de la mezcla sobre la cara opuesta a los contornos que dibujaste. Cubre bien toda la hoja. Rápidamente pega la lámina de papel aluminio. Cuida que no queden ampollas. Mientras esperas que seque el pegamento enjuaga bien la brocha. La lámina no queda muy firme con este pegamento, así que trátala con cuidado.
Una vez seco el pegamento recorta las figuras, hazlo con precisión. Ya recortadas, curva las piezas un poco y pégalas una a una formando el plato. Vigila que los bordes contiguos queden bien juntos, sin rendijas, de eso depende la curvatura correcta del plato.
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Recorta los sobrantes de cinta. El plato queda de aproximadamente 40 centímetros
de diámetro y 10 de altura.
El papel aluminio queda un poco arrugado pero no importa. Si hay arrugas grandes aplánalas con cuidado. Si te quedaron ampollas, pícalas con un alfiler y aplánalas.
Para situar pequeños objetos en el foco del reflector se construye un armazón con tiras delgadas de madera o alambre delgado. El reflector mostrado tiene dos tiras de madera balsa de unos 43 centímetros de longitud con otras dos tiras de 7 centímetros. Las tiras largas se ajustan en muescas hechas en las marcas del borde de dos gajos opuestos y se pegan con pegamento blanco.
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¡Cuidado con el Sol!
Nunca mires hacia el Sol, su radiación daña los ojos. La luz reflejada por el plato es también muy intensa y puede causar daño. Es recomendable que
uses lentes para el Sol y aún así no te quedes mirando los reflejos.
Una vez que tengas el reflector ¿qué puedes hacer con él?
Lo que hace el reflector
¿Cómo saber cuándo está bien orientado el plato?
No es necesario deslumbrarse al mirar la superficie reflectora. La
sombra del objeto situado en el foco debe quedar justo en el orificio del
fondo. Si observas la sombra del plato en el piso, el orificio se ve
como si estuviera tapado.
Fuera de foco
Justo en el foco
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El agua tarda en hervir en el vaso.
Si en vez de vaso usas una pequeña lata, como las de leche condensada,
pintada de negro mate, puedes hacer que un poco de agua, como una
cucharada, hierva después de dos minutos de estar en el foco del plato.
Aquí puedes ver la ebullición del agua en el fondo de la lata.
La lata se ha fijado con alambres de clip y cinta adhesiva.
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Un malvavisco en el foco no llega a tostarse pero sí se calienta.
El malvavisco se calienta hasta hacerse como melcocha y ¡sabe diferente!
Un termómetro situado en el foco llegó a medir una temperatura mayor a 180 grados Celsius.
¿Qué puedes hacer en ese sitio caliente?
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Y la luz también viaja en sentido contrario
Si sitúas una lámpara pequeña en el foco del reflector, la luz
sigue el camino inverso a la del Sol.
El reflector puede usarse como un faro para dirigir un haz de
luz a lo lejos.
Cada gajo refleja la luz y si observas de lejos verás una línea luminosa en cada gajo.
¿Por qué solamente una línea y no se ve iluminada toda el área del gajo?
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ESCRIBE AQUÍ TUS APRECIACIONES SOBRE LA EXPERIENCIA
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5. Máquina de Ondas
La foto muestra una serie de palitos iguales pegados a una cinta larga. La cinta está sujeta por los dos extremos y está tensa, es decir hay una fuerza que la mantiene estirada.
¿Qué sucede si movemos uno de los palitos torciendo un poco la cinta y luego lo soltamos?
Lo que hemos visto es una onda viajera que se propaga por la torsión de la cinta. La cinta tensa es elástica y cada palito comunica su movimiento al siguiente.
¿Qué le sucede a una onda viajera cuando llega al extremo de la máquina?
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6. Copas que cantan
Las copas son como campanas de vidrio que suenan al ser levemente golpeadas, pero suenan de otra manera si son frotadas por el borde con el dedo húmedo. ¿Cómo se pueden producir tonos diferentes con una misma copa?
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¿Por qué suena la copa al ser frotada? Si observamos de cerca vemos pequeñas ondas en la superficie del líquido cerca del borde de la copa.
¿Por qué se hacen ondas en la superficie del líquido?
¿Hay relación de las ondas de la superficie con el sonido?
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Ondas y gotas
Cuando se frota el dedo en el borde de la copa, el dedo no resbala suavemente sobre el vidrio, resbala de una manera semejante a la de un arco de violín sobre las cuerdas. Por la fuerza de fricción, el arco arrastra un poquito la cuerda, la cuerda se libera y retorna, el arco la vuelve a arrastrar y ese movimiento se repite periódicamente, es una vibración cuya frecuencia queda determinada por la cuerda. En el caso de la copa, esta vibra con una frecuencia determinada por la copa con líquido.
La pared de vidrio vibra y comunica la vibración a la superficie del líquido. Sobre la superficie se propaga entonces una onda.
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Si se frota con más fuerza el sonido es más intenso y la ondas en la superficie se hacen de mayor amplitud. Cuando la amplitud es muy grande, la aceleración en la superficie del líquido es tan grande que algunas partes del líquido se separan de la superficie y forman gotitas que salen disparadas. Observa cómo las gotas se producen en cuatro regiones distribuidas alrededor del borde.
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El borde de la copa vibra con gran amplitud en cuatro zonas, eso hace que en la superficie del líquido se formen patrones que dividen la superficie en cuatro partes.
Al frotar con más fuerza se produce un brote de gotas que semeja una explosión ¡la mesa salpicada!
Y después algo notable: al dejar de frotar, algunas gotas permanecen sobre la superficie durante unos segundos. Algunas se funden entre sí y forman gotas más grandes antes de, al fin, reunirse con el resto del líquido.
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6. Ondas de jabón
La pared de las burbujas de jabón es líquida y tiene dos superficies, la del exterior y la del interior. A esa capa líquida que forma la burbuja le llamaremos película de jabón. Aquí "película" no se refiere al cine, significa pielecita, capa delgadita.
Antes de formar la burbuja, la película de jabón estaba en un aro de alambre y estaba plana. Es así como nos interesa verla. La foto muestra una película de jabón en un rectángulo de alambre.
La película de jabón es elástica y está tensa. Es un medio para la propagación de ondas.
Las ondas que veremos son estacionarias.
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Las fotos siguientes muestran el primer modo en que se forma una onda estacionaria en la película de jabón en el rectángulo de alambre.
La película se estira moviéndose hacia abajo y hacia arriba de manera periódica.
Esa no es la única manera en que se hace una onda estacionaria
Al mover el rectángulo de alambre manteniendo en reposo su parte central se produce esto:
Aquí hay dos regiones que oscilan con gran amplitud. La parte central de la película no se mueve, es una línea nodal.
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Cómo hacer ondas de jabón
La solución
La película de jabón debe ser muy resistente y durar mucho. Tú puedes probar tu propia receta, la siguiente es una sugerencia que puedes usar para empezar:
Líquido para lavar platos.
3 partes
Glicerina. La venden en la farmacia. No compres de la preparada, perfumada, debe ser pura. Cuídala porque no es barata. La glicerina sirve para estabilizar la película, hace que dure más tiempo.
3 partes
Miel de maíz clara sin sabor (para bebé). Sirve también para que la película dure más tiempo.
1 parte
Por ejemplo: puedes usar como medida la capacidad de un vasito como los de queso suave: 3 vasitos de líquido para lavar, 3 de glicerina y 1 de miel. En total tendrás unos 280 ml de solución, suficiente para una charola de unos 20 X 15 cm.
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La solución resultante es espesa y pegajosa, debes trabajar con cuidado y limpieza, de preferencia en una mesa de la cocina en donde sea fácil limpiar cualquier derrame. Mezcla todo muy bien con una cuchara. Puedes almacenar la solución en una botella de refresco limpia.
El marco de alambre
El alambre galvanizado se vende en la tlapalería.
Necesitas unas pinzas para cortar y doblar alambre.
El marco mostrado mide 18 X 9 cm. Los extremos del
alambre están unidos con cinta adhesiva.
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El marco de alambre debe estar muy limpio antes de usarlo.
El movimiento del marco de alambre
Para obtener el primer modo basta
con mover el marco alternadamente
hacia arriba y abajo. Hay que
hallar la frecuencia adecuada para que
se mantenga la oscilación.
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Para el segundo modo hay que mantener la parte central del marco en reposo, marcada con los puntos rojos.
El marco oscila girando alternadamente en uno y en otro sentido.
En ambos casos no es necesario mover el marco con gran amplitud, basta una amplitud de un centímetro. Lo que sí es necesario encontrar es la frecuencia adecuada, que depende del tamaño del marco.
¿Cuál de los modos tiene una frecuencia mayor?
Estos no son los únicos modos en que puede oscilar la película de jabón. Hay un tercer, un cuarto modo, y así sucesivamente. ¿Puedes lograr un modo superior? ¿Qué tienes que hacer para lograrlo?
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Cómo hacer chispas con azúcar
El brillo se percibe solamente en un
ambiente de oscuridad total. Debes
permanecer a oscuras un minuto o dos para acostumbrar tus ojos.
Frente a un espejo ves el brillo en tu
boca. No permitas que el cubito se humedezca, para brillar debe estar seco.
También puedes romper el cubito con
unas pinzas.
El brillo es débil, se ve un poco más
intenso si trituras el azúcar con una
botella de vidrio chica llena de agua.
Por su curvatura, la botella con agua
actúa como lente de aumento y al
verla desde arriba el brillo es mayor.
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Aquí el brillo azul es el de varios trozos:
La cinta adhesiva también emite luz
Cuando se desenrolla la cinta adhesiva de
plástico, en el sitio en el que se va
despegando va emitiendo luz. Cualquier cinta
funciona pero la mejor es la llamada
"mágica", la que difícilmente se ve cuando
está pegada sobre un papel.
Al igual que con el azúcar, para ver bien el brillo es necesario que estés en un cuarto a
oscuras y que hayas pasado uno o dos minutos ahí para acostumbrarte a la oscuridad.
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Para no desperdiciar cinta vuelve a enrollarla y empieza de nuevo, funciona varias veces.
Si pegas dos trozos de cinta, uno sobre otro sobre una superficie de plástico limpia,
despegas los dos juntos y después los separas, cada trozo queda con carga eléctrica.
¿Qué sucede si los acercas? ¿Se puede saber si sus cargas son del mismo signo o si
son diferentes?
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¿Qué es lo que brilla?
La luz azul proviene del aire que está junto al azúcar que se rompe o la cinta que se
despega. El aire emite luz al ser atravesado por cargas eléctricas que pasan de un trozo de
azúcar a otro o bien de una parte de la cinta a otra. Las cargas eléctricas viajan de una
parte a otra pues hay una diferencia de potencial o voltaje grande entre las partes. Este
voltaje aparece al separarse las partes del azúcar cristalina, o las capas de cinta en el rollo,
que quedan con cargas eléctricas de signo contrario. El fenómeno se llama triboluminiscencia.
La luz emitida es idéntica a la de las chispas eléctricas que ves al frotar ciertas prendas en la
oscuridad. Un relámpago también es el brillo del aire provocado por el paso de una corriente eléctrica.
Cuando al espejo veas el brillo al morder un cubito de azúcar sabrás que hay ¡alto voltaje en
tu boca!