¿Podemos diseñar experimentos para adolescentes? ¿Los laboratorios de los institutos están equipados?
Atendiendo a mi experiencia como alumna respondería que no. Jamás pisé un laboratorio para realizar un experimento de física, y solamente visualicé uno de química. Hasta aquí mis vivencias en un laboratorio antes de la universidad. Pero, comparando con lo que hemos visto hoy, claramente es posible, poniendo un poco de ganas y de interés. El docente a veces lo tiene complicado, dado el tamaño de los grupos de alumnos y, sobre todo, la falta de ayuda en muchos casos. El departamento de física y química debe ser un soporte que colabore para que todos los alumnos tengan cierta experiencia en el laboratorio. Se organizan los experimentos en grupo, prioritariamente en parejas y, preferiblemente, con diversidad de roles, para asegurar que todos se involucran, aunque esto no siempre es posible.
Para realizar cualquier tipo de “excursión” al laboratorio, es preciso que los alumnos conozcan las normas de seguridad, es MUY IMPORTANTE que sean conscientes de los peligros y de las precauciones que deben tomar.
Para mantener su atención y que trabajen los contenidos de la práctica de una manera lógica es importante proporcionarles un guion de prácticas, ya sea en papel o en vídeo. La modalidad en vídeo facilita una explicación más completa. Tiene el inconveniente de que, al ser tantos alumnos en el aula, el ruido impide escuchar bien el audio. Sería positivo incorporar cascos para aislar los ruidos exteriores.
Además, para que aprovechen el contenido de aprendizaje de los experimentos, es importante pedirles una pequeña tarea a realizar a partir de las observaciones y las mediciones tomadas. Debe ser un informe sencillo acorde a sus conocimientos y a sus posibilidades. Es útil dejarles un informe “ejemplo” que les pueda servir de guía a la hora de organizarse.
Una vez conocida la teoría… ¡A EXPERIMENTAR!
No tienen por qué ser experimentos complejos ni que requieran materiales muy específicos, simplemente con un par de esferas, un muelle, una regla y un hilo fuerte, se pueden hacer experimentos para comprender conceptos a veces tan complejos como la caída libre, la ley de Hooke y el movimiento de un péndulo. Por ejemplo, en clase hemos aprendido experimentos sencillos para utilizar estos conceptos y extraer a partir de mediciones el valor de la constante de gravedad.
1) Movimiento parabólico: el experimento consiste en dejar caer una esfera al ser golpeada por otra. Mediante un micrófono y un software de audición, es posible calcular el tiempo al que se produce cada golpe y mediante una sencilla ecuación, calcular la gravedad. Es importante que la esfera caiga en caída libre directamente, para poder despreciar la variable horizontal:
Conocido el tiempo y la altura de caída, conseguimos despejar el valor de la gravedad.
2) Movimiento oscilatorio simple: se coloca una esfera suspendida de un hilo con una longitud conocida. Se separa la esfera 5º de su posición de equilibrio y se suelta, contando el tiempo empleado por el péndulo en realizar 30 oscilaciones. Con estas medidas se puede extraer el período y, con el período (T) y la longitud de la cuerda (l), se puede extraer de nuevo el valor de la gravedad. Es conveniente realizar la experiencia varias veces y ajustar a una recta, para asegurar un valor más preciso.
3) Ley de Hooke: esta es mi favorita y, probablemente la más sencilla. Es mi favorita porque implica varias partes, por un lado extraer la constante del muelle y por otro, utilizar dicha constante para calcular el valor de la gravedad.
Se calcula la elongación del muelle para distintas masas. Representando el incremento de masa frente al incremento de longitud del muelle, podemos extraer (k/g) de la pendiente. A mayor masa, mayor elongación conseguiremos.
Por otra parte, extraemos la constante del muelle cronometrando el tiempo que tarda el muelle en realizar 30 oscilaciones. Esto permite extraer el período. Para distintas masas, se obtendrá un período distinto. Representamos la recta y de la pendiente extraemos el valor de k.
Dividiendo k entre (k/g) obtenido al principio, tenemos el valor de g.
¿Tan difícil creeis que es implantar experiencias de este tipo en los institutos? Seguro que coincidimos en que no.
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