Innovar en el laboratorio de Física y Química

En la segunda parte de la primera semana, el profesor Alejandro del Mazo Vivar nos ha enseñado a diseñar experimentos con materiales sencillos, baratos y al alcance de todo el mundo. Son experimentos prácticos muy útiles para que los alumnos de Educación Secundaria Obligatoria y de Bachillerato puedan comprender, de una forma muy visual, muchos conceptos y teorías de Física y Química.

Durante toda la educación secundaria y el bachillerato, muchos alumnos encuentran dificultades para comprender algunos conceptos de física, ya que consideran que son demasiado abstractos y que no tienen aplicación práctica. De esta forma, fabricando estos instrumentos y llevando a cabo los experimentos que nos han enseñado, podemos ayudar a que los alumnos puedan ver que no es tan abstracto y que realmente la mayoría de las teorías de la física tienen una aplicación práctica y que se encuentran en la vida cotidiana.

Asi, por ejemplo, de la primera sesión de clase en la que se nos han mostrado estos experimentos, me ha llamado la atención el experimento para que los alumnos entiendan los fenómenos ópticos de reflexión y refracción. Estos fenómenos se imparten el el Bloque 4 de la asignatura de Física, de 2º de Bachillerato. Al ser dos fenómenos ópticos, es esencial que los alumnos observen directamente cómo se producen y por qué.

Este experimento que hemos observado, consiste en una simple cubeta de PVC, con tapa, que podríamos fabricar nosotros mismos (también podríamos utilizar una cubeta de vidrio), rellena de agua a la que se le ha añadido unas gotas de una sustancia colorante, que en este caso es fluorescente, pero valdría cualquier colorante, incluso un poco de tinta de rotulador. También se necesita un láser, y un incienso.

En primer lugar, se enciende un incienso dentro de la cubeta, se deja arder durante un poco de tiempo, y se cierra la cubeta, de forma que queda un poco de humo en el interior de la cubeta, sobre el agua. Esto último permite que los rayos que incidan en la cubeta se visualicen mejor, gracias al humo presente en el aire que hay en el interior. Por último, se hace incidir e rayo del láser, desde  un lateral de la cubeta, de forma que se observe el rayo reflejado, desde la superficie del agua, y el rayo refractado, en el interior del agua, ya que para que haya refracción se necesita un cambio de medio, en este caso el medio inicial es el aire y el final es el agua. El rayo refractado es de distinto color que el rayo reflejado, por el colorante fluorescente presente en el agua, que es el que produce el cambio de color. En nuestro caso el rayo reflejado es verde y el refractado es naranja.

Variando la posición del rayo incidente, se observan las diferencias entre el rayo reflejado y el rayo refractado. Así los alumnos pueden observar los cambios en los ángulos, incluso se puede observar el caso de la reflexión total, poniendo el láser en una posición determinada, tal y como muestra la foto siguiente:

De esta forma, a través del fenómeno de reflexión total podemos explicar su aplicación en la fibra óptica de utilizamos diariamente para conectarnos a internet. Así, los alumnos ven una aplicación real de un fenómeno físico y comprenden su utilidad.

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En la segunda sesión de clase en la que hemos visto estos experimentos, me ha llamado uno en concreto, muy útil para explicar conceptos de ondas como: frecuencia, longitud de onda y amplitud.

Este experimento consiste en hacer girar muy rápido una cuerda o cordel, para observar cómo se comporta como una onda. Para que la cuerda gire lo suficientemente rápido, uno de los extremos tiene que estar unido a un taladro y el otro extremo unido a un punto fijo, o sujeto por una persona. De esta forma la cuerda gira a mucha velocidad. El comportamiento ondulatorio de la cuerda, se puede observar en el siguiente video:

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Tal y como se observa, la cuerda se comporta como una onda, con sus correspondientes nudos. Este comportamiento se puede utilizar para explicar los conceptos de longitud de onda, frecuencia y amplitud, y además podríamos utilizarlo para realizar algunos cálculos matemáticos con las fórmulas de ondas, tal y como ha realizado el profesor en clase. De esta forma, podemos apoyarnos en un experimento visual, para que los alumnos comprendan el significado de los cálculos de los problemas que realizan en las clases.