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Universidad de Salamanca
Ana García
Ingeniera Química y futura docente
 

Prácticas de laboratorio de Secundaria y Bachillerato

Esta entrada tiene como protagonista a Alejandro del Mazo, profesor actualmente jubilado del IES Francisco Salinas de Salamanca. Durante dos sesiones nos ha mostrado su metodología, cómo enfocar la enseñanza de los conocimientos de Física mediante la realización de prácticas de laboratorio en Secundaria y Bachillerato, utilizando materiales caseros.

A continuación se muestran diferentes experiencias de laboratorio realizadas por Alejandro los días 7 y 8 de Marzo:

PRÁCTICAS DE ELECTROSTÁTICA

- Péndulo electrostático: Consiste en una pequeña esfera de porexpan que pende de un hilo, actuando como un péndulo al ser atraída por un tubo de PVC, previamente cargado por frotamiento. 

AM 1

Al acercar el tubo cargado negativamente a la bola, ésta es a atraída por el mismo, debido a la polarización de cargas en la bola, quedando las cargas positivas más cerca del tubo y las negativas más alejadas.

Al tocar con un dedo la bola de porexpan por la parte donde están polarizadas las cargas negativas, éstas pasan de la bola al dedo, quedando la bola únicamente cargada positivamente, haciendo que sea atraída más fuerte por el tubo, hasta llegar a ponerse en contacto con él.

- Electróforo de Volta. Máquina eléctrica que sirve para producir electricidad estática y generar chispas eléctricas. 

AM 2

Si se frota la superficie aislante con piel, ésta queda cargada negativamente. Así, al colocar sobre ella la superficie metálica, las cargas de la última se polarizan, quedando cargada positivamente en la parte que está en contacto con la superficie aislante (cargada al inicio con carga negativa), siendo repelida la carga negativa a la otra casa, como se observa en la figura situada abajo a a izquierda.

Al tocar la superficie metálica con el dedo, se elimina dicha carga negativa, quedando cargada positivamente. Por lo que si levantamos el disco metálico por el mango aislante y tocamos la superficie metálica, se producirá un pequeña chispa eléctrica, generada por una diferencia de potencial.

AM 3

Electrómetro de Henley. AM 4Es un péndulo eléctrico compuesto por un vástago de madera en el cual permanece fijo un transportador de ángulos, en cuyo centro existe un pequeño eje, alrededor del cual gira una aguja con una bola de porexpan en su extremo. Al ponerse en contacto el conjunto con una superfie cargada eléctricamente (superficie metálica anterior), la bola se polariza, y al ser repelida por la superficie metálica, produce un ángulo que mide el potencial de la carga acumulada en dicha superficie. Ver vídeo: Heley’s electrometer.

Con el electrómetro de Henley, también se puede observar el efecto fotoeléctrico en el aluminio, mediante una lámpara de luz negra. Ver vídeo: Photoelectric effect in aluminium.

PRÁCTICAS SOBRE MOVIMIENTOS ONDULATORIOS

Ondas estacionarias en un SÓLIDO: Mediante los movimientos realizados en un muelle, se pueden diferenciar las ondas longitudinales de las transversales.

AM 5

Ondas estacionarias en el AIRE: Considerando un tubo cerrado, el vientre de la onda (máxima amplitud) se origina en el extremo donde entra el aire y el nodo en el extremo cerrado. Al aumentar la frecuencia, disminuye la longitud de onda, como se observa en el dibujo.

AM 6

De este modo se explica el funcionamiento de las ondas del sonido en los instrumentos de viento, pudiendo realizar problemas aplicados a estos conceptos, tales como:

1. Calcular la frecuencia de un diapasón, cuando se hace vibrar frente a un tubo cerrado por un extremo, sabiendo que la velocidad del sonido es 340 m/s.AM 7

                                AM 8        

¿Se puede ver el sonido?

El tubo de Kundt es un dispositivo que permite reconocer la posición de nodos y vientres de ondas estacionarias gracias a los diferentes patrones que forman en polvo de corcho presentAM 9e en el interior de un tubo, produciendo sonido con un altavoz conectado a un generador de señales. 

Ciertas frecuencias sonoras producen una onda estacionaria en el tubo. El polvo se junta en los nodos de presión, que coinciden con los vientres de velocidad. En el siguiente vídeo se
deo se observa el funcionamiento del Tubo de Kundt.

AM 10

Teniendo en cuenta el mismo principio, pero en posición vertical, se explica el funcionamiento de un levitador acústico.

 

PRÁCTICAS SOBRE ÓPTICA

Lentes: Para proyectar la imagen de una lámpara halógena en la pared, se usan como lentes convergentes dos lupas, separadas por un difragma, que reducirá la imperfección de la lente (aberración esférica), en la imagen que se percibe.

Observando la foto, se aprecia con gran claridad la imagen real, invertida y de mayor tamaño, que observamos teóricamente.AM 11                   AM 12

 Fenómenos de la luz: A continuación se observarán las diferencias entre la REFLEXIÓN, REFRACCIÓN Y DIFRACCIÓN.

Para la observación de estos fenómenos se utiliza una cubeta cubierta de agua a la que se le ha añadido rodamina (compuesto orgánico que posee fluorescencia). Al incidir sobre el agua la luz de un puntero láser, se observan los siguientes fenómenos (en lugar de rodamina, se puede añadir una pequeña cantidad de leche al agua):

- Reflexión: El ángulo de incidencia = ángulo de reflexiónAM 13

- Refracción: ángulo de incidencia distinto del ángulo de reflexión (se pueden medir ambos con la escala de medida, para obtener el índice de refracción del agua). Para realizar este cálculo, es necesario añadir partículas de polvo en el espacio entre el agua y el borde de la cubeta para poder apreciar con mejor claridad la diferencia de los índices de refracción de ambos medios.AM 14

AM 15

 

- Difracción: Fenómeno por el cual se produce una desviación de los rayos luminosos cuando pasan por una abertura de diámetro pequeño.           AM 17   En la realidad se observan círculos concéntricos alrededor del diámetro de la abertura:AM 16     

Espectros continuos y discontinuos: Se pueden observar ambos espectros si se mira a través de la parte plástica transparente de un CD hacia una luz que emite una bombilla (espectro continuo) o hacia la luz emitida por un fluorescente (espectro discontinuo, debido al gas fluorescente). Estos hechos son debidos a que todo sólido sometido a una temperatura emite radiación (observada mediante espectros).

ELECTROMAGNETISMO

AM 18

Se puede entender y observar las líneas del campo magnético al poner en contacto un imán con limaduras de hierro.

En esta sesión también se recreó el experimento de Oersted, en el que se observa la acción de la corriente eléctrica sobre un imán, es decir, se entiende cómo la electricidad está relacionada con el magnetismo. Pero fue con una experiencia vivida y “sentida” en primera persona, como entendimos la relación inversa, descubierta por Faraday. Todos los alumnos unidos por nuestras manos experimentamos el paso de la corriente eléctrica por cada uno de nosotros, generada por un campo magnético.

Para finalizar esta entrada se muestra la imagen que muestra cómo enseñar a los alumnos la diferencia entre sustancias paramagnéticas y diamagnéticas, mientras que las primeras (ej. sulfato de cobre) tienen al menos un “spin” atómico desapareado y por lo tanto, buscan orientarse a favor de un campo magnético externo; las segundas (ej. cloruro de sodio) tienen todos sus electrones apareados spin-spin y se oponen a la dirección del campo externo.AM 19

 

Así SÍ se aprende Física y Química!! 

GRACIAS ALEJANDRO!!

 

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