Nombre: Flotar y hundirse

Categoría: Física

                    - Propulsión/ flotabilidad en agua

Grupo de edad: niños de 6 a 10 años

Número de participantes: 5-10 niños

Dónde: aula de experiencias o al aire libre

Duración: 20 minutos aprox.

Objetivos para los niños:

Los niños pueden observar qué objetos flotan en el agua y cuáles se hunden.

Indicar a los niños que coloquen los objetos con cuidado en la superficie del agua y experimenten incluso con objetos pesados.

Preparación/materiales:

Objetos varios de la esfera de experiencias del niño como: botones, poliestireno, palillos para los dientes, chinchetas, corcho, plastelina, piezas varias de juguetes, agua, cuencos, etc.

Explicación científica:

Que un objeto flote o se hunda depende de la relación entre la capacidad de flotación (flotabilidad) y el peso del objeto. Cuando se sumerge un objeto en el agua pueden darse tres situaciones:

Flotabilidad < peso = el objeto se hunde

Flotabilidad = peso = el objeto flota

Flotabilidad > peso = el objeto sube hasta la superficie y flota.

En el caso de los objetos sólidos  y compactos (por ejemplo, una bola de madera o de goma, corcho, etc.) es la densidad del objeto (gramos/ cm³ de objeto) en comparación con la densidad del líquido la que determina si el objeto flota o se hunde. Si la densidad del material es menor que la del líquido el objeto flota.

Otro factor importante en el caso de muchos cuerpos flotantes (barcos, pelotas, botellas vacías, etc.) es también su forma. Es importante que cuando se colocan en el agua desplacen un gran volumen de agua sin que les entre nada. Lo mismo se aplica al experimento que se describe: el barco de plastelina desplaza una cantidad de agua considerablemente mayor a la desplazada por la bola de plastelina a pesar de que ambos están hechos del mismo material.

Pasos:

Después de colocar los cuencos encima de la mesa, los niños pueden coger los distintos materiales y objetos y ponerlos en el agua y descubrir cuáles flotan y cuáles se hunden.

El experimento puede plantearse como un problema de tipo orientado, por ejemplo, ¿qué hemos de hacer para conseguir que la plastelina flote? (moldear la plastelina para que adopte forma de barco).

Posibles variaciones:

Contar a los niños qué se quiere hacer: hoy es un gran día para nadar y bucear y vamos a probar qué objetos flotan y cuáles se hunden en el agua. Llenar dos o tres cuencos con agua y colocarlos encima de una mesa o fuera en el suelo.

Los niños pueden construir barcos de poliestireno y probar si flotan o no. En caso de hacerlo, puede añadirse más peso y observarse en qué momento se hunden.

Cuidado con:

En la superficie del agua hay una película que mantienen los objetos pesados en la superficie.

Referencias:

http://www.physik.uni-kassel.de/did/gs/Schiff.htm

Caroline Schneider y Bastian Fleck

Spannende Experimente von Hermann Krekeler und Marlies Kieper-Bastian. Ravensburger Verlag.

En detalle:

©http://www.physik.uni-kassel.de/did/gs/Schiff.htm

Nombre: Barcos hechos con globos

Categoría:

Física: propulsión/movimiento/mecánica

Grupo de edad: niños de 4 a 10 años

Número de participantes: 4 niños

Dónde: una habitación con azulejos

Duración: 20-30 minutos aprox.

Preparación/materiales:

Globos, pajitas, láminas de poliestireno, dos palillos largos, palillos de dientes, cinta adhesiva, acuarelas, tijeras, cuchillo, papel.

Las láminas de poliestireno deben cortarse en trozos pequeños antes de empezar la actividad.

Objetivos para los niños:

• Que conozcan los principios de la propulsión
• Que descubran que el poliestireno flota en el agua
• Aprender a construir un barco con materiales sencillos.

Pasos:

1.       Recortar la estructura del barco (triangular por la parte delantera, rectangular por detrás, la parte superior debe tener forma rectangular)

2.       Juntar las dos láminas, una encima de la otra, con la ayuda de palillos para los dientes.

3.       Recortar la vela y pegarla al palillo largo.

4.       Hinchar un poco el globo e insertar la pajita de modo que sobresalgan unos 3 cm. Sujetar la pajita al globo con cinta adhesiva.

5.       Con la cinta adhesiva la pajita se pega al globo.

6.       Ahora el barco ya puede echarse al agua.

Explicación científica:

El aire que se sale del globo ejerce un efecto de propulsión que hace que el barco salga disparado hacia adelante.

El aire sale a presión del globo porque el material de goma con el que está hecho se contrae.

El aire que sale impulsa rápidamente el globo hacia adelante (repulsión).

La repulsión es un tipo de fuerza ejercida sobre un cuerpo desde el cual se repele o emite una masa (Meyers grosses Taschenlexikon).

Cuidado con:

Hinchar el globo antes de empezar el experimento para simplificar el proceso.

Comprobar que no queda ningún orificio entre el globo y la pajita por el que pueda escaparse el aire.

Para que los niños puedan hinchar los globos más fácilmente, sacarlos con la ayuda del palillo largo.

Posibles variaciones:

Los globos pueden sacarse todos juntos del barco con el palillo largo, para que el barco flote sólo. Además, la estructura del barco puede modificarse (no es necesario que sea rectangular).

Referencias:

Variation von:

Sachunterricht konstruktivistisch be-greifen, Band 1, Schneider Verlag Hohengehren 2001

En detalle:

Nombre: Barcos con propulsión por chorro

Categoría:  Física

                          - Mecánica

Grupo de edad: niños de 4 a 6 años

Número de participantes: 4 niños

Dónde: habitación con azulejos

Duración: 30 minutos aprox.

Preparación/materiales:

Pelar la naranja el día anterior con cuidado de no romperla.

Pasadas unas horas será necesario remodelar el barco.

Huevos a los que se les ha sacado la clara y la yema.

Clavos, pelas de naranja, velas pequeñas, huevos vacíos, cinta adhesiva

Objetivos para los niños:

• Los niños aprenden que el agua se evapora cuando se calienta.
• Aprenden que las pieles de naranja flotan en el agua.
• Aprenden a manejar fuego, cáscaras de huevo y las pelas de naranja con cuidado.

Pasos:

1. Clavar los clavos en la piel de la naranja de tal modo que formen un triángulo y sobre el que colocar el huevo.
2. Colocar las velas en el centro del cuenco.
3. Hacer un agujero en el huevo y rellenarlo con agua.
4. Colocar el huevo encima de los clavos de modo que el agujero quede hacia atrás (no en la dirección de avance).
5. Pueden recortarse velas o un timón de papel para decorar el barco.

Explicación científica:

Después de encender la vela, el agua de dentro del huevo (el calentador del barco) empieza a hervir y sale disparado un chorro de vapor. El vapor se expande, sale del orificio a presión y hacia atrás y dirige el barco en sentido contrario. De acuerdo con la ley del físico británico Isaac Newton (1643-1727), cualquier movimiento provoca otro movimiento en sentido contrario.

Posibles variaciones:

Se puede realizar el mismo experimento con huevos más grandes o más pequeños y/o con pelas de naranja más o menos largas.

Es importante que antes de realizar el experimento con los niños se pruebe la capacidad de flotación de la pela de naranja y de la cáscara de huevo.

Cuidado con:

La piel de naranja debe de ser suficientemente larga para flotar y no hundirse en el agua.

No colocar el huevo justo encima de la llama de la vela para evitar que ésta se apague.

Referencias:

Sachunterricht konstruktivistisch be-greifen, Band 1, Schneider Verlag Hohengehren 2001

En detalle:

Nombre: Una competición de barcos con aceite y jabón líquido para lavar los platos

Categoría: Química

                    - Lejía y ácidos

Grupo de edad: niños de 5 años o mayores

Número de participantes: 4-6 niños

Dónde: en el lavadero o en un aula con un cubo grande y plástico para cubrir el suelo

Duración: 15 minutos aprox.

Preparación/materiales:

Recortar el corcho en láminas del mismo tamaño y grosor. Llenar el lavadero o el cubo (en el aula, poner el plástico debajo del cubo) con agua; pipeta de repuesto, jabón líquido para platos, aceite, corcho cortado en láminas, cuchillo, pipeta para el aceite y el jabón líquido para platos.

Objetivos para los niños:

Los niños deberán ser capaces de reconocer el efecto producido por el fluir del aceite/jabón líquido para platos y reconocerlo como una posible alternativa de locomoción.

Pasos:

1. Hacer un agujero en los discos de corcho a modo de canal desde la tercera parte del disco hasta el final.
2. Tirar el corcho al agua por el lado derecho del cuenco o el cubo.
3. Colocar el jabón líquido para platos en el agujero previamente hecho en los discos con una pipeta (una gota es suficiente).
4. Observar y analizar la reacción.
5. Coger un segundo disco de corcho y hacerlo mover con aceite (repetir pasos 3 y 4). Hacer una carrera con otros discos adicionales. ¿Cuál de los dos líquidos tiene mayor efecto de  propulsión?

Explicación científica:

Los dos líquidos utilizados con fines de propulsión no se mezclan (aceite) o sólo lo hacen parcialmente (jabón líquido para platos) con el agua. Además, tienen densidad distinta y por ello se benefician de la tensión superficial del agua. Dado que el canal de los discos sólo permite que el líquido salga (fluya, acción) en una única dirección, el corcho es propulsado hacia adelante gracias al movimiento de flujo (reacción).

Posibles variaciones:

Para poder empezar el experimento más rápidamente pueden utilizarse otros materiales como papel o cartón. Utilizar distintos tipos de líquidos para recalar el efecto y/o ilustrar algunas características particulares. Véase también el experimento “¿Qué materiales se mezclan con el agua?” La actividad puede alargarse si se diseñan/construyen los barcos de carreras hecho que facilita que los niños asimilen mejor los conocimientos.

Cuidado con:

Dejar que sólo los niños más cuidadosos jueguen con los cuchillos.

Una alternativa es recortar el papel y el cartón con tijeras.

Referencias:

Erstaunliche Experimete aus dem Orbis Verlag, München 2003

En detalle:

Nombre: Barcos con propulsión magnética

Categoría:  Física

-          Electrónica (magnetismo)

Grupo de edad: niños de 5 años o mayores

Número de participantes: -

Dónde: en una mesa de trabajo y/o lavadero

Duración: 15 minutos aprox.

Preparación/ materiales:

Dar un cubo relleno de agua y material para protegerse de las salpicaduras de agua a los niños. El experimento también puede realizarse en el lavadero. El resto de materiales se reparte del mismo modo.

Papel, clavos, clips para sujetar papeles, imán

Objetivos para los niños:

El objetivo es que relacionen los diferentes experimentos.

Pasos:

1. Hacer un barco de papel.
2. Poner los clavos y los clips para sujetar el papel en el barco.
3. Poner el barco en el agua y moverlo con la ayuda de un imán sin tocar el cubo.
4. Puede hacerse una carrera a modo de examen de aptitud.

Explicación científica:

Los clavos y los clips para sujetar papeles están hechos con hierro, material atraído por el imán. Cuando se colocan en el barco,  éste se mueve en dirección al imán. Este es un ejemplo para mostrar el efecto de la fuerza de atracción magnética.

Posibles variaciones:

Materiales distintos para construir los barcos. Una carrera de barcos moviendo los imanes por la parte inferior.

Cuidado con:

Se trata de un experimento bastante seguro.

Referencias:

Dröse/Weiss: Versuche im Sachunterricht der Grundschule, Auer Verlag Donauwörth 2002

En detalle:

                                      © Dröse/Weiss: Versuche im Sachunterricht der Grundschule, Auer Verlag Donauwörth 2002

Nombre: Barcos en equilibrio

Categoría: Física

                   - Mecánica

Grupo de edad: niños de 5 a 6 años

Número de participantes: 12 niños

Dónde: aula

Duración: 60 minutos aprox.

Preparación/materiales:

Láminas de poliestireno, ladrillos, piedras, dos palanganas llenas de agua

Se dispone de dos mesas preparadas  para realizar actividades manuales.

Colocar una palangana encima de cada mesa y llenarlas de agua. Los ladrillos y las piedras se colocan en una caja cerca de las mesas.

Objetivos para los niños:

Los niños deben familiarizarse con el equilibrio.

Los niños deben tener la oportunidad de experimentar y reconocer distintos pesos.

Pasos:

Introducción:

Preguntamos cómo cargar barcos sin que se vuelquen.

Vamos a las mesas de trabajo.

Realización:

Los niños cargan los barcos de poliestireno con ladrillos y piedras.

Final:

Discusión de los resultados. ¿Por qué flotan algunos barcos? ¿Por qué se hunden? ¿Por qué los ladrillos permanecen en los barcos?

Explicación científica:

El equilibrio puede explicarse fácilmente utilizando el ejemplo de la balanza. El lado donde se coloca más peso es el que se inclina.

Posibles variaciones:

Utilizar distintos materiales para cargar los barcos.

Utilizar láminas hechas de distintos materiales, por ejemplo, madera, plastelina,...

Cuidado con:

Con las grandes cantidades de agua porque el experimento se realiza dentro del agua.

Referencias:

Experimente aus der Praxis

Balkenwaage Informationen unter:

www.uni-tuebingen.de/uni/pki/skripten/V1_10A_Waage.DOC

En detalle:

En equilibrio, el centro de gravedad de las cuerdas se encuentra por debajo del centro de oscilación. Si se intenta equilibrar varios pesos, el centro de gravedad se desplaza hasta que el par de torsión se nivela gracias al centro de gravedad. El equilibrio de los pares de torsión sirve para enseñar qué parámetros afectan a la sensibilidad del equilibrio.

Fórmula                                                                   Explicación

T₁ = (m+∆m).g.l. sin(90-α) = (m+ ∆m).g.l.cos α        Derecha

T₂ =-m.g.l. sin(90-α) = -m. g.l.cos α                         Izquierda     Par de torsión

T₃ = -M.g.x_s.sin α                                                      Barras     

T₁ +  T₂ +  T₃ = 0                                                        Condiciones de                                      

(m+ ∆m).g.l.cos α  = m.g.l. cos α + M.g.x_s.sin α       equilibrio

Tan α/ ∆m = l/M. x_s ≈ α/∆m                                       Sensibilidad de la escala

Derivación de la ecuación en relación a la sensibilidad del equilibrio.

        © www.uni-tuebingen.de/uni/pki/skripten/V1_10A_Waage.DOC