Son vanas y están plagadas de errores las ciencias que no han nacido del experimento, madre de toda certidumbre.
Leonardo Da Vinci
En las dos últimas sesiones de esta semana en el Máster tuvimos la suerte de asistir a una serie de demostraciones y experimentos de Física realizados por Alejandro del Mazo Vivar, quien fuera profesor de Física y Química en el IES Francisco Salinas. El mismo que fue galardonado en los Premios de Física RSEF – Fundación BBVA 2014 en la categoría de Enseñanza y Divulgación de la Física, por “su extraordinario trabajo en el diseño y producción de experimentos, vídeos, fotografías, cursos, etc, ajustándose a las condiciones prácticas impuestas por el número de alumnos y por la escasez de medios”.
De esta forma pudimos observar en primera persona una gran cantidad de experimentos, los cuáles abarcaban prácticamente todas las ramas de la Física, desde electrostática, movimiento ondulatorio, ondas estacionarias, radiación electromagnética, propiedades de la luz, interferencias, lentes, magnetismo, inducción, espectros y hasta incluso pudimos ver partículas alfa en la cámara de niebla.
No me voy a detener aquí a explicar todos los experimentos que realizó, puesto que se podría escribir un libro, y de hecho está escrito y ya hemos hablado de él en este blog: “Experimenta: 60 experimentos con materiales sencillos” cuya reseña, escrita por Rafael García Molina podéis encontrar en en la siguiente referencia: Velasco, Santiago, Alejandro del Mazo, y María Jesús Santos. «Experimenta. 60 experimentos con materiales sencillos». Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, Reseñas, 10, n.o 1 (2013): 139-40.
[Disponible en http://revistas.uca.es/index.php/eureka/article/download/2801/2449.]
Si que quiero comentar brevemente un par de las demostraciones que vimos, porque se me antojan muy adecuadas para implementarlas en clase, creo que con ellas se conseguiría una mejor comprensión de contenidos que en ocasiones son difíciles de asimilar por los estudiantes. Pero antes de pasar a ellas aquí os dejo unos links en los que podréis ver algunos de los experimentos realizados, espero que os gusten tanto como a mí.
https://www.youtube.com/watch?v=0w5BmJUD6sI
https://rsef.es/images/Fisica/VideosAdelMAZO.pdf
Visualizando los patrones de interferencia:
Como puede verse en la imagen lo que tenemos es una tabla con una doble rendija. En cada una de las rendijas tenemos un plástico que tiene dibujada la representación de una onda. Ambos plásticos son exactamente iguales. De esta forma sencillamente moviendo dichos plásticos podemos observar cómo se produce la superposición de las ondas en cada uno de los puntos de la tabla.
Así por ejemplo se ve claramente como en el centro ambas ondas llegan en fase, por lo que tenemos un punto iluminado, que representamos con un punto blanco. Sin embargo si movemos los plásticos hasta el siguiente orificio observaremos como las dos ondas quedan en oposición de fase. Se ve claramente que un máximo de una de las ondas se corresponde con un mínimo de la otra, de forma que al sumar ambas lo que obtendremos será un punto oscuro, que simbolizamos con un punto marrón.
La verdad es que la demostración es muy sencilla, pero al mismo tiempo muy visual, con lo que conseguiremos que nuestros estudiantes aprendan y aprehendan el por qué se produce ese patrón tan característico, lo cual es un contenido que suele ser bastante complicado de entender.
Vientres y nodos
Otra de las demostraciones que más me llamaron la atención fue la relacionada con las ondas estacionarias en u n tubo abierto por un extremo. Recuerdo que cuando estaba en 2º de Bachillerato era un concepto complicado de asimilar y que además teníamos que aprendernos la dichosa formulita, la cual nunca he sido capaz de retener del todo. Sin embargo, con un sencillo montaje y un poquito de “cacharreo” es muy sencillo deducir dicha fórmula.
No necesitamos más que el montaje de la imagen y algo que emita sonido, como un diapasón por ejemplo. Lo que tenemos en la foto es un tubo abierto por un extremo y que en el otro presenta un émbolo que podemos mover. Lo único que hemos de hacer es hacer sonar el diapasón en la boca del tubo e ir moviendo lentamente el émbolo hasta la posición donde escuchemos como se intensifica el sonido (resonancia). Marcamos esa posición y continuamos buscando las siguientes.
En la boca del tubo siempre tenemos un vientre mientras que en émbolo siempre existe un nodo. Una sencilla representación de la onda nos permite deducir que la distancia entre un vientre y el nódo contiguo es equivalente a un cuarto de la longitud de onda, y que por tanto la distancia entre dos nodos equivale a un medio de dicha longitud.
Si hemos dicho que en la boca siempre hay un vientre y en el émbolo un nodo, entonces el primer armónico (el punto donde más se oye la primera vez) ha de corresponder a ¼ de la longitud de onda. Del mismo modo para el segundo tendríamos el vientre al inicio del tubo, el nodo, que anteriormente era responsable del primer armónico, un nuevo vientre, y un segundo nodo que es el que ahora corresponde con el émbolo. Bien, en el primer caso teníamos una longitud de ¼ λ y siendo la longitud entre el primer y segundo nodos ½ λentonces la posición de este segundo nodo será ¾ λ. De forma análoga se puede proceder con los siguientes nodos de manera que es sencillo deducir que la expresión, tan sencilla de olvidar, es la siguiente:
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