¿Cuántos experimentos serías capaz de diseñar para explicar Física a tus alumnos?
Es difícil alcanzar el número del profesor Alejandro del Mazo, capaz de enseñarnos conceptos de distintos campos de la Física con experiencias muy diversas, construyendo sus propios montajes y recurriendo a materiales asequibles. Como estudiantes del máster en profesor, hemos tenido la suerte de ser testigos de dos clases totalmente experimentales, donde hemos aprendido y refrescado más física que en toda nuestra formación hasta ahora, basada fundamentalmente en teoría, papel, ejercicios y un par de prácticas en el laboratorio en las que costaba encontrar la conexión con lo que veíamos en clase.
¿Qué conclusión podemos sacar de esto? Ya lo dice el refranero español, “una imagen vale más que mil palabras”. Hemos aprendido a base de ver, de demostrarnos lo que dicen las fórmulas que aprendemos, de asociar el experimento a la teoría que explica el profesor en la pizarra, a ver aplicaciones reales (no conocía en absoluto el fundamento del micrófono). La Física pasa de ser la rama difícil que cuesta mucho comprender a la rama que explica la “magia” que nos rodea. Para los alumnos, esta metodología implica cambiar la asignatura de aburrida a fascinante, logrando que se impliquen, que quieran saber el truco de lo que ven y de lo que oyen.
¿Y qué hemos aprendido? En 2 tardes hemos aprendido óptica, acústica, electrostática, ondas, mecánica y electromagnetismo. Si me llegan a decir en 2 bachillerato que en 2 semanas íbamos a dar todo eso, me hubiera parecido imposible y hubiera pensado que era una locura. Pues bien, no significa que la ayuda de los experimentos haga que vayamos a explicar medio temario en la mitad de tiempo, pero sí aseguramos que los alumnos se motiven, muestren interés o entiendan con mayor facilidad conceptos abstractos y complejos.
Algunos experimentos que me llamaron la atención:
CANICAS INVISIBLES
Un experimento curiosos a la par que sencillo sirvió para explicar el fenómeno de refracción. Para ello, Alejandro colocó un tarro de cristal sobre una cartulina negra y nos preguntó qué veíamos. Aparentemente el tarro contenía agua y una canica (que parecía una burbuja). Pero, ¿realmente hay una canica? Alejandro saca una canica tras otra del tarro de agua. ¿Cómo es posible?
La explicación se basa en canicas de gel y refracción: Dentro del tarro hay agua, una canica de vidrio y un conjunto de canicas de gel (que en realidad están formadas por un alto porcentaje en agua). Así, cuando el tarro está lleno de agua, no vemos las canicas, porque el índice de refracción de las canicas de gel es similar al del agua. Solo vemos la canica de vidrio, ya que el índice de refracción sí presenta un índice de refracción diferenciado. Cuando se retira el agua, sí somos capaces de ver las canicas de gel dentro del tarro. Ahora el medio circundante es aire, y ya existe una diferencia entre el índice de refracción de las canicas y del medio (aire).
EXPLOTAR UN GLOBO A DISTANCIA
¿Serías capaz de explotar un globo sin tocarlo? Solo necesitas un láser de color distinto al globo. Si iluminamos el globo rojo con un láser rojo, no pasa nada, pero al apuntar al globo verde… ¡PUM! ¡EXPLOTA!
El color del que vemos los objetos es aquel correspondiente a la longitud de onda que refleja. Es decir, el globo verde absorbe todas las longitudes de onda del visible, salvo la correspondiente al color verde, que es reflejada. Lo mismo pasa con el globo rojo. Cuando apuntamos con el láser rojo hacia el globo rojo no pasa nada porque no absorbe esa radiación, la refleja. Por otra parte, al apuntar con el láser rojo al globo verde explota, ya que absorbe la energía del láser, se calienta y explota.
ELECTROSTÁTICA SENCILLA
El montaje es básico. Se coloca un un soporte del que cuelga un hilo de nylon con una bola de poliespan cubierta de grafito. Por otra parte, se tiene un tubo de PVC y un trozo de tela de pelo.
Se frota el tubo de PVC con el pelo, de manera que se carga (negativamente por convenio). Al acercar el tubo a la bola, esta se acerca. Si la bola no está cargada, ¿por qué pasa? La bola se polariza, es decir, las cargas se orientan, de manera que las cargas negativas se orientan en un lado y las positivas en otro, el que se ve atraído por la barra.
En esa situación, al tocar la bola de poliespan, las cargas negativas son descargadas en nuestra mano, la bola queda cargada positivamente y se une a la barra bruscamente, se descarga y se separa.
Si cogemos la barra de PVC cargada y tocamos la bola de poliespan y grafito, la bola se carga negativamente y después bola y barra se repelen.
CUERDA – ONDA
Se puede explicar fácilmente el movimiento de una onda usando una cuerda. Podemos visualizar los vientres y nodos de la onda transversal que se forma. Si además se hace uniendo una cuerda fluorescente a un taladro, se consigue una onda transversal estacionaria. También podemos ver cómo varía la longitud de onda con la frecuencia. Al aumentar la frecuencia, disminuye la longitud de onda.
¿CUÁNTO PESA EL AIRE?
A veces puede resultar complicado para los alumnos comprender que los gases también tienen masa y, por tanto, pesan. Alejandro nos ha enseñado una manera muy fácil de verlo. Para ello, solo se necesita una botella y un tapón que se agujerea para encajar una válvula y una junta para evitar fugas:
La intención es pesar la botella tal cual, con el tapón y la válvula y, posteriormente, se introduce más aire en la botella utilizando una bomba de bicicleta. Así:
- Peso inicial: 38,37 g
- Peso final: 39,22 g
- Peso del aire introducido: 0,85 g
Si el aire introducido tiene masa, el aire que había antes también debe tener masa.
Además, al introducir aire en la botella, se ha producido un aumento de la presión y esto conlleva un aumento de la temperatura. De hecho, si se toca la botella antes y después de introducir más aire, se nota que está más caliente al final del experimento, de manera que este experimento también permite explicar las leyes de los gases.
LÍNEAS DE CAMPO
Este concepto suele ser un poco abstracto, pero se puede ver introduciendo limaduras de hierro dentro de un tarro de cristal y utilizando 2 imanes. Se conecta por un lado el imán por el polo Norte y por otro lado se conecta el polo Sur. Así, se ven las líneas saliendo que van de un polo a otro. Si se conectan los imanes por el mismo polo, las limaduras se repelen, es decir, se forma un campo magnético alrededor de cada polo de forma individual:
EL MICRÓFONO
He dejado para el final el experimento a mi parecer más interesante. Nunca me había preguntado en qué se basa el funcionamiento de un micrófono.
Se puede construir un micrófono sencillo simulando la imagen arriba. ¿En qué se basa? Al hablar, la membrana situada sobre el imán y la bobina, produce pequeñas vibraciones y, por tanto, pequeños movimientos en el imán en el interior de la bobina. Cuando ocurre esto, se genera una corriente inducida. La señal se transmite a un amplificador y a un altavoz y oímos el sonido amplificado.
Además, ¡este es el fundamento de la guitarra eléctrica!
Si quieres ver más experimentos de Alejandro del Mazo:
- Canal de Youtube de Alejandro del Mazo
- Libro de experimentos de acústica y óptica
Además, os dejo una clase de Alejandro del Mazo:
Y tú, ¿qué experimentos serías capaz de diseñar?
Referencias:
- DEL MAZO VIVAR, Alejandro. Con el aire a cuestas. Papeles salmantinos de educación, 2006, no 6, p. 213-224.
- DEL MAZO VIVAR, Alejandro; MAÍLLO, Santiago Velasco; MOLINA, Rafael Garcia. Oír y ver: 61 experimentos de acústica y óptica. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Murcia, 2016.
- MAÍLLO, Santiago Velasco; DEL MAZO VIVAR, Alejandro; SÁNCHEZ, María Jesús Santos. Experimenta: 75 experimentos de física con materiales sencillos para ESO y Bachillerato. Universidad de Salamanca, 2019.
- Micrófonos: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Audio/mic.html [consulta: 28/02/2020]
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