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Los experimentos incluidos en esta sección permiten explorar las cualidades físicas de la materia y su entorno. Se exploran conceptos tales como adhesión, presión, peso, movimiento, balance, energía y más.
¿Cuáles materiales se atraen? La fuente de agua Microgravedad Bola que no pesa El aire ocupa campo Se mueven sin tocarlas Acción y reacción El agua que no se derrama El peso de la atmósfera
¿Flota o se hunde?
A través del cuello ¿Cuántos alfileres caben? El poder capilar Un mar de aire Balance imposible Estática en movimiento El peso del aire Chorros inclinados El camino del sol Presión increíble
Más experimentos
¿Cuáles materiales se atraen?
Necesita:
Objetos metálicos Un imán
Montaje:Coloque los objetos metálicos sobre una mesa.Acerque el imán a los diferentes metales.Clasifíquelos en materiales magnéticos y no magnéticos.Identifique el tipo de metal de cada objeto.
¿Qué está pasando?Los materiales que son atraídos por un imán se denominan magnéticos, como el hierro, el acero, la plata. En su mayoría los metales son materiales magnéticos, pero hay algunos que no lo son. Por ejemplo el cobre, el aluminio y el níquel, entre otros, no son magnéticos y no son atraídos por los imanes. Puede probar con otro tipo de materiales para descubrir cuales son magnéticos.
Contribución de:Licda. Leda Roldán S.Universidad de Costa Rica
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La fuente de agua
Necesita:
Un frasco con tapa de metal. Una pajilla de orificio pequeño. Plasticina. Agua teñida. Un recipiente con agua bien caliente.
Montaje:Perfore la tapa del frasco y pase la pajilla por el orificio.Selle la unión de la tapa y la pajilla con la plasticina y luego tape el orificio de la pajilla con plasticina hasta que quede un pequeño orificio. Perfore la plasticina del orificio con un alfiler para hacer un hueco pequeño de salida.Llene el frasco hasta las tres cuartas partes con agua teñida.Tape el frasco de manera que la pajilla quede dentro del agua.Coloque el frasco dentro del recipiente con agua caliente. Tenga cuidado de no quemarse. Observe como sale el agua por el orificio de la pajilla.
¿Qué está pasando?El agua caliente en el recipiente calienta el contenido del frasco. Como consecuencia, el aire dentro del recipente también se calienta, se expande y empuja el agua. Ésta se desliza por la pajilla, sube por ella y sale por el pequeño orificio, generando una fuente.
Contribución de:Licda. Leda Roldán S.Universidad de Costa Rica
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Microgravedad
Necesita:
Un vaso de estereofón Un lápiz o un punzón Agua Recipiente grande o palangana
Montaje:Perfore un pequeño agujero en el borde inferior del vaso. Tape con un dedo el agujero y llene el vaso con agua. Quite el dedo que cubre el agujero y observe lo que sucede. Use la palangana para recoger el agua. Cubra de nuevo el agujero.Ahora pruebe nuevamente. Llene el vaso con agua, cubra el hueco, súbase en una silla o grada y deje caer el vaso en la
palangana.
¿Qué está pasando?El vaso que cae demuestra, por un breve instante, la microgravedad que afecta a los astronautas en sus vuelos espaciales. Cuando el vaso está fijo el agua sale por el agujero por efecto de su peso, pero cuando el vaso cae, el agua dentro de él cae a la misma velocidad, por eso no sale por el agujero.
Contribución de:Luz María Moya, M.Sc.Universidad de Costa Rica
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Bola que no pesa
Necesita:
Un vaso plástico Cuerda Cinta engomada Una bolita de madera o una cuenta de collar
Montaje:Arme su aparato según aparece en la figura, dejando la bolita fija en el punto medio de la cuerda y pegando con cinta engomada la cuerda al vaso.Coloque el vaso sobre la mesa, sujete la cuenta por encima del vaso y déjela caer. Observe el movimiento de la cuenta.Ahora, súbase sobre una silla o escalera, cuelgue entre sus dedos el aparato por la bolita y déjelo caer. Observe el movimiento de la bolita.
¿Qué está pasando?Cuando la cuenta y el vaso caen juntos, aunque la cuenta cae tan rápido como en la primera prueba, ahora el vaso está cayendo a la misma velocidad que la cuenta. La cuenta aparenta no tener peso temporalmente.
Contribución de:Luz María Moya, M.Sc.Universidad de Costa Rica
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El aire ocupa campo
Necesita:
Un vaso de vidrio transparente Un pañuelo pequeño o servilleta de papel Un recipiente hondo con agua
Montaje:Meta el pañuelo en el fondo del vaso bien apretado de modo que no se caiga. Introduzca el vaso, boca abajo, en el recipiente con agua y sosténgalo ahí. Saque el vaso e investigue que cambios sufrió el pañuelo.
¿Qué está pasando?El pañuelo no se moja pues el aire dentro del vaso impide la entrada del agua.
Contribución de:Luz María Moya, M.Sc.Universidad de Costa Rica
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Se mueven sin tocarlas
Necesita:
Dos latas vacías de refresco Un puñado de pajillas (~ 10)
Montaje:Acomode las pajillas paralelas una con otra sobre la mesa. Coloque dos latas sobre las pajillas, dejando entre ellas una separación de aproximadamente 1cm. Con otra pajilla sople fuerte en la región entre las latas. Observe como se mueven. Intente botarlas de la mesa soplando y sin tocarlas.
¿Qué está pasando?Al soplar entre las latas, se disminuye la presión del aire en esa región. El aire estacionario que rodea las latas se mueve a la región de menor presión, movimiento que junta las latas en vez de separarlas.
Contribución de: Luz María Moya, M.Sc. , Universidad de Costa Rica
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Acción y reacción
Necesita:
Un globo de hule pequeño Una pajilla flexible Cinta adhesiva Un alfiler con cabeza Un lápiz con borrador
Montaje:Coloque el extremo más largo de la pajilla en la boca del globo. Si la boquilla del globo queda floja entonces sujételo con cinta adhesiva. Pinche la pajilla con el alfiler en la mitad y clávela en el borrador del lápiz. Infle el globo con cuidado de que no se despegue de la pajilla y deje escapar el aire.
¿Qué está pasando?El gas sale rápidamente del globo en donde se encuentra a mayor presión, produciendo una reacción sobre la pajilla y el globo, que hará que juntos giren en sentido contrario. Este es el mismo principio por el cual se elevan los cohetes.
Contribución de:Luz María Moya, M.Sc.Universidad de Costa Rica
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El agua que no se derrama
Necesita:
Un vaso plástico Agua Una lámina plana lisa de aluminio, vidrio o plástico
rígido Mucha paciencia Un sitio al aire libre para hacer el experimento
Montaje:En el patio o jardín de su casa llene el vaso con agua hasta el borde y tápelo con la lámina. Invierta la lámina y el vaso juntos, sin mover el vaso. Ahora, muy rápidamente y sin sostener el vaso, deslice la lámina liberando el vaso en caída libre. Observe atentamente la caída del vaso y el agua.
¿Qué está pasando?La inercia del vaso y el agua resisten el movimiento de la lámina y, momentáneamente, quedan suspendidos en el
aire. Luego el vaso y el agua caen juntos sin derramarse el agua. Fue Galileo quien demostró que todos los objetos en caída libre caen con la misma aceleración.
Contribución de:Luz María Moya, M.Sc.Universidad de Costa Rica
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El peso de la atmósfera
Necesita:
Una lata de refresco vacía (aluminio) Una fuente de calor (lámpara de alcohol, la cocina de
su casa) Un plato con agua Unas pinzas o un par de guantes aislantes de cocina. Ayuda de sus mayores y cuidado
Montaje:Ponga un poco de agua en la lata, no más de 1/4 de la lata. Llévela al fuego y deje que hierva por unos 30 segundos. Con ayuda de los guantes, retire del calor la lata e inmediatamente póngala boca abajo en el agua del plato. Observe lo que sucede.
¿Qué está pasando?Al calentar la lata se crea un vacío y al ponerla boca abajo en el agua, se impide la entrada del aire. Entonces la presión interna en la lata disminuye. La diferencia creada entre la presión atmosférica externa y la presión interna, la hará comprimirse.
Contribución de: Luz María Moya, M.Sc. , Universidad de Costa Rica
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¿Flota o se hunde?
Necesita:
3 vasos grandes Un huevo Agua Sal
Montaje: Llene dos vasos con agua, añade sal a uno de ellos, agítelo para disolverla. Coloque el huevo en el vaso que tiene solo agua, y observe su comportamiento. Colóquelo ahora en el que tiene agua con sal, observará que flota. En el tercer vaso ponga el huevo, añada agua hasta que lo cubra y un poco más. Agregue agua con sal, hasta que consiga que el huevo quede entre dos aguas (ni flota ni se hunde). Si añade agua, observará que se hunde. Si agrega un poco de agua salada, lo verá flotar de nuevo.
¿Qué sucede? Sobre el huevo actúan dos fuerzas, su peso y el empuje (la fuerza que hace hacia arriba el agua). Si el peso es mayor que el empuje, el huevo se hunde. En caso contrario flota y si son iguales, queda entre dos aguas.
Al añadir sal al agua, conseguimos un líquido mas denso que el agua pura, lo que hace que el empuje que sufre el huevo sea mayor y supere el peso del huevo: el huevo flota.
Así también se puede explicar el hecho de que sea más fácil flotar en el agua del mar que en el agua de ríos y piscinas.
Contribución de:MBA. Randall FigueroaUniversidad de Costa Rica
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A través del cuello
Necesita:
Una botella Un huevo hervido sin cáscara Un trozo de papel Un fósforo
Montaje:Compare el tamaño del huevo hervido con la boca de una botella; el diámetro de la boca debe ser ligeramente menor que el del huevo.
Ahora introduzca en el interior de la botella un
pedacito de papel encendido y, unos segundos después, ponga el huevo sobre la boca de la botella.
¿Qué sucedió? La presión en el interior de la botella bajó, con lo cual succiona el huevo.
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¿Cuántos alfileres caben?
Necesita:
Una copa Agua Una caja de alfileres
¿Qué hacer?Llene la copa con agua hasta el borde.
Estime cuantos alfileres cree que puede introducir en la copa sin que se riegue el agua. Ahora introduzca alfileres de uno en uno. Pare de cuando en cuando y ajuste su estimación. ¿Cuántos alfileres cree que caben?
¿Qué está pasando?Los vidrios, por haber sido manipulados, generalmene conservan una cantidad de grasa en los bordes. Esta grasa repele el agua. Como consecuencia, el agua que desalojan los alfileres, en vez de desbordarse, forma una prominencia (menisco) en la superficie.
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El poder capilar
Necesita:
Dos tazones, Agua, Un trozo de lana o una tira de franela, Tierra
Montaje:Mezcle un poco de tierra en el agua en uno de los tazones. Colóquelo sobre una caja para que quede a un nivel superior que el segundo tazón. Ahora suspenda el trozo de lana del borde del tazón superior, de tal manera que se sumerja en el líquido. El otro extremo de la lana deberá caer en el tazón inferior. Después de un tiempo, verá gotas limpias caer por la lana al segundo
tazón.
¿Qué está sucediendo?La lana sirve como puente para que el agua se adhiera y traslade, debido a su atracción capilar y bajo el efecto de la fuerza gravitacional . Las partículas suspendidas de tierra quedan atrás.
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Un mar de aire
Necesita:
Una regla larga Una hoja grande de periódico, extendida
Montaje:Coloque la regla en el centro, debajo del papel, con el extremo salido. Ahora pruebe golpear el extremo de la regla y observe lo que pasa.
¿Qué está sucediendo?El aire encima del periódico está presionando con su peso sobre toda la superficie de la hoja.
Si se calcula el peso del aire por centímetro cuadrado y la dimensión de la superficie de la hoja, se podrá calcular la fuerza ejercida por el aire sobre toda la hoja.
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Balance imposible
Necesita:
Un corcho Un palito de dientes Dos tenedores metálicos Un hilo
Montaje:Corte un palito de dientes de tal manera que el corte tenga forma de "V". Inserte el otro extremo en el centro del fondo de un corcho. Ahora coloque los dos tenedores en los lados del corcho. Asegúrese que están bien sujetos y coloque el final de palillo sobre un hilo. Deberá balancearce perfectamente y, si inclina el hilo, podrá hacerlo desplazarse sin caerse.
¿Qué está pasando?Si el centro de masa de un objeto está exactamente encima de un apoyo, entonces el objeto no cae, afectado por la fuerza gravitacional.
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Estática en movimiento
Necesita:
Un globo Una lata vacía de aluminio
Preparación previa:Infle el globo con aire y ate el final. Luego frote el globo contra su cabellera limpia unas 10 veces.
Ahora coloque la lata en el suelo y ,sin tocarla con el globo, hágala moverse alejándose de usted. Si se le acaba la estática del globo, recárguelo frotando el pelo nuevamente.
¿Qué está pasando?Al frotar el globo este se carga negativamente. Esta es una carga de energía electrostática. Al aproximarlo a la lata, esta distribuye sus cargas en ambos lados. Como es un cilindro, los lados están muy cerca y son curvos, por ello al repelerse las cargas iguales del globo y la lata, esta rota.
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El peso del aire
Necesita:
Dos globos Un gancho de ropa Una percha para colgarlo Hilo
Montaje:Infle los globos y los sujeta al gancho con hilo. Cuelgue el gancho y ajuste los globos en los extremos, hasta que esté nivelado. Ahora reviente uno de los globos y observe qué pasa con el gancho.
¿Qué está pasando?El aire que contienen los globos pesa. Al quitar uno de ellos, la balanza se inclina hacia el otro.
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Chorros inclinados
Necesita:
Un tubo de cartón Plasticina Agua Un punzón
MontajeHaga 4 huecos a distancias iguales en un lado del tubo. Luego tápele el fondo con plasticina, para que el agua no salga por allí. Llénelo y observe la inclinación de los chorros de agua.
¿Qué está pasando?La presión en los diferentes puntos es proporcinal a su altura: entre más alta la columna, más presión. Por ello los huecos en la base disparan el líquido más lejos.
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El camino del sol
Necesita:
Un día soleado Una lupa Una silla Masking tape, lápices Un reloj con segundero Papel blanco
Montaje: Sujete la lupa a un extremo de una silla con masking tape. Ponga el papel debajo y súbalo con libros hasta que pueda ver un círculo pequeño de luz.
Trace su contorno. Seguidamente, tome el tiempo que dura el sol en salir totalmente del círculo.
Nunca mire el sol directamente, puede dañarse los ojos.
¿Qué está pasando?El círculo es una imagen pequeñita del sol. Cuando este ha salido totalmente del círculo, el sol se ha movido 1/2° en su rotación de 360° (un día completo).
Este experimento también le sirve para seguir la inclinación de los rayos solares.
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Presión increíble
Necesita:
Un vaso Agua Un cuadrado de cartulina
Montaje:Llene un vaso de agua hasta el borde. Coloque una cartulina en la superficie sin que queden burbujas de aire. Ahora gire el vaso sobre el lavatorio, sosteniendo firmemente la cartulina. Quite su mano de la cartulina y observe.
¿Qué está pasando?Lo que mantiene la cartulina en su lugar es la presión del aire que empuja hacia arriba. La presión del aire es mayor que el peso del agua hacia abajo sobre la cartulina. Mientras que la cartulina no se humedezca y no hayan muchas burbujas de aire en el vaso, se mantendrá en su lugar.
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Más experimentos: Huevos en movimiento
Última actualización: 22 de abril de 2005
Botella de Leyden
MATERIALES NECESARIOS: vaso plástico o trozo largo de plástico, porta rollo fotográfico, cinta adhesiva, electróforo (descripto en el experimento anterior), clavo, papel de aluminio, agua
La botella de Leyden es un artefacto capaz de almacenar energía eléctrica. Su nombre homenajea a la ciudad holandesa de Leyden donde fue inventada hace más de 200 años. Con algunas modificaciones la botella de Leyden forma parte de la mayoría de los dispositivos electrónicos actuales y se denomina comúnmente capacitor. Construiremos una botella de Leyden y comprobaremos que la energía almacenada se libera a traves de una leve descarga electrica (chispa).
PROCEDIMIENTO :
1. Te va a hacer falta un recipiente pequeño con tapa. Un porta rollo fotográfico es ideal. 2. Pincha la tapa del porta rollo con un clavo de 5cm de forma tal forma que la cabeza
quede del lado de arriba (mirá la figura). 3. Llena el porta rollo de agua y ponele la tapa como indica la figura. 4. Conseguite un trozo de papel de aluminio y envolvé el porta rollo por fuera como se
indica en la figura. Es conveniente que la base tambien este cubierta de aluminio.
Listo. Ya construiste tu propia Botella de Leyden! Por el momento el aparatito esta descargado y no almacena ninguna energía. Vamos a cargarlo con ayuda del electróforo propuesto en el experimento anterior.
5. Frota el disco de telgopor (o la bandejita de fiambre ) con una prenda de lana durante mas o menos un minuto.
6. Dejalo sobre una mesa y rápidamente ponele encima el disco envuelto en papel de aluminio. En esta parte del experimento, tu mano no debe tocar el disco, por eso es importante agarrarlo por la manija que debe ser lo mas larga que se pueda.
7. Ahora si, tocá el disco de metal con la mano. Si hiciste todo bien debería saltar a tu dedo una leve chispa eléctrica.
8. Tomá el electróforo por la manija y acercalo a tu Botella de Leyden hasta que el disco toque la cabeza del clavo. Se supone que ahora la Botella está cargada.
9. Para descargar la botella hay que utilizar un trozo de cable. Uno de los extremos del cable debe estar en contacto con el papel de aluminio y que el otro extremo debe acercarse a la cabeza del clavo. Cuando este suficientemente cerca se producirá una chispa.
10. Un modo sencillo de cargar la botella consiste en pasear la cabeza del clavo por la pantalla de un televisor mientras se lo enciende y apaga repetidas veces cuidando de sostenerla por la parte plastica sin tocar el papel de aluminio.
Ver otro experimento
Una pelota que levita
MATERIALES: una pelotita de ping pong o de telgopor, un secador de pelo (Figura izquierda).
PROCEDIMIENTO:
1. El flujo de aire del secador debe apuntar hacia arriba.
2. Tomá la pelotita y acercala al centro de la corriente de aire a cierta distancia por encima del secador. Con un poco de cuidado soltala. Si sentís que se va para arriba, subi un poco la mano hasta que sientas que la pelotita se queda alli donde la dejas. Ahora si, soltala .
3. Vas a observar que la pelotita queda en equilibrio suspendida en la corriente de aire (ver Figura derecha).
Izquierda: secador y pelota.Derecha: imagen de la pelota
flotando en la corriente verticalde aire generada por el secador
Qué otras cosas podes hacer?
1. Camina unos pasos con el secador en posición vertical. La pelotita seguirá tus movimientos.
2. Pasá la mano por el flujo de aire entre el secador y la pelota. Verás que la pelota desciende y luego asciende. Si lo repetís varias veces podrás hacer que la pelota oscile verticalmente.
3. Acerca el secador a una pared. Cuando este suficientemente cerca (casi pegado a la pared) la pelotita ascenderá.
4. Incliná el secador lentamente vas a observar que aun cuando la corriente de aire no es perfectamente vertical, la pelotita no se cae.
5. La posición de equilibrio de la pelota depende de su peso. Si la pelota es de telgopor podés clavar en la base una o mas chinches o clips. Volvé a ponerla en la corriente de aire vertical. Al pesar mas, la posición de equilibrio se desplaza hacia abajo.
Porque la pelota se mantiene en equilibrio?
El dibujo de la izquierda esquematiza la corriente de aire que sale del secador (en celeste). Naturalmente, la velocidad del aire es mayor en la parte central de la corriente y menor en los bordes. Por eso la flecha azul tiene mayor longitud en el centro puesto que es el punto en el que el aire tiene mayor velocidad. Fuera de la corriente el aire esta en reposo (es decir esta quieto). Las regiones en las que el aire se esta moviendo rápidamente son de baja presión, mientras que las regiones en donde el aire son de alta presión (ver figura de la izquierda).
Por lo tanto, se produce una diferencia de presiones entre el centro de la corriente y el borde.
Cuando la pelota se desplaza de su posición central, experimenta una presión proveniente del aire en reposo que es mayor que la que siente debida al aire en movimiento. Esta diferencia de presiones crea una fuerza neta sobre la pelota que la devuelve al centro de la corriente impidiendo que caiga.
En la figura de la derecha las flechas rojas horizontales muestran que también existe una corriente de aire que se dirige desde la región de alta presion a la región de baja presión que ayuda a que la pelota conserve su equilibrio en el centro de la corriente.
Ver otro experimento
La hoja que se despega
Este experimento tiene como objetivo ilustrar la aparicion de una fuerza cuando un objeto esta sometido a una diferencia de presiones creada por aire en movimiento.
MATERIALES: un secador, una hoja de papel, un libro de tapa dura, cinta adhesiva
PROCEDIMIENTO:
1. Con un trozo de cinta adhesiva pega una hoja de papel a la tapa dura de un libro, como indica la foto. Pon el libro en posición vertical sobre una mesa (ver foto superior)
2. Con el secador de pelo aplica una corriente de aire paralela a la hoja y que pase a 10 cm por encima de la misma. La corriente debe ir desde la parte adherida al libro hacia la parte libre de la hoja (ver foto inferior).
3. Verás que la hoja se separa del libro y se acerca a la corriente de aire creada por el secador.
La explicación de este fenómeno es parecida a la que dimos en el caso de la pelota que levita. La corriente de aire sobre la hoja genera una zona de baja presión. Por debajo de la hoja el aire esta en reposo, esto es una zona de alta presión. En el esquema se observa la dirección de la fuerza resultante debida a la diferencia de presiones. La hoja se separa del libro.
Que otras cosas podes hacer?
Utiliza un argumento similar para explicar porque las ventanas o puertas de una casa se cierran de golpe cuando sopla alguna corriente de aire.
Muy sencilla
CELDA SOLAR DE LAMINA DE COBRE
Una celda solar es un dispositivo que convierte la energía lumínica del sol en electricidad. Las celdas solares que se usan
en las casas de campo y otros están hechos de silicio y requieren mucha tecnología para construirlos. Esta es una celda solar
muy simple que no es tan eficiente, pero que te servirá para hacer demostraciones en una feria de ciencias o con los alunmos de tu colegio. Su construcción lleva como una hora. Esta celda solar está hecha de oxido cuproso en ves de silcio. El óxido cuproso
es uno de los primeros materiales que mostraron el llamado efecto fotoeléctrico en el cual la luz hace que la electricidad fluya en un material determinado. Albert Einsten trató de explicar el
efecto fotoeléctrico, lo que le hizo ganar el premio Novel y lo llevó a descubrir la Teoría de la Relatividad.
Materiales:
Necesitarás: 1. Un trozo de lámina de cobre de 30 por 30 cm, que no sea ni
muy grueso ni muy delgado. Aunque funcionará con lo que encuentres.
2. Dos clips tipo "quijada de caimán". 3. Un tester bien sensible o un microamperímetro. Puedes
usar los medidores de corriente de los radioreceptores antiguos.
4. Una hornilla eléctrica que cuendo se caliente, su resistencia se vuelva roja.
5. Una botella de plástico descartable o un frasco de vidrio de boca ancha.
6. Sal de mesa. 7. Agua limpia.
8. Papel de lija o cepillo de cerdas de alambre para taladro eléctrico.
9. Tijeras para cortar metal.
Cómo se contruye la celda solar
Se puede usar una hornilla: El primer paso es cortar un trozo de cobre del tamaño de la hornilla. Nos lavamos las manos para no dejar manchas de grasa en la lámina. Luego lavamos la
lámina para quitar todo rastro de grasa y finalmente lijamos cualquier trazo de corrosión o suciedad. Luego colocamos la
lámina sobre el calentador y hacemos que caliente al máximo. Al calentarse el cobre se observan bellas figuras
producidas por la oxidación. El cobre se cubrirá con los colores rojo, naranja y púrpura. Al calentarse más el cobre, los
colores son reemplazados con una capa obscura de óxido cúprico. Este no es el óxido que buscamos, pero luego se
descascara mostrando los colores rojo, naranja y púrpura del óxido cuproso que se encuentra por abajo. Los últimos rastros de color desaparecen al calentarse la cocina tomando un color rojo. Cuando el calentador de la cocina está al rojo
vivo, la lámina de cobre se cubrirá con una capa de óxido cúprico. Deja calentando por media hora, para que la capa negra
sea gruesa. Esto es importante porque una capa gruesa se descascara muy bien, mientras que una capa delgada se quedará
colada al cobre. Después de media hora apaga la hornilla y deja la lámina sobre ésta para que se enfríe lentamente.
Si haces enfriar muy rápidamente el óxido negro se quedara pegado al cobre. Al enfriarse el cobre, se encoge, lo
mismo que el óxido, pero en forma diferente, lo que hace que el óxido salte en forma de escamas. Cuando el cobre ha
enfriado a la temperatura ambiente (unos 20 minutos) la mayor parte del óxido negro se habrá separado. Frota un poco con las
manos debajo de agua corriente para separar los trozos pequeños. Resiste la tentación de quitar todas las manchas
negras raspando fuerte o doblando el cobre. Esto podría dañar la delicada capa roja de óxido cuproso que hace que funcione la
celda solar. Cómo se ensambla Corta otra lámina de cobre del mismo tamaño que la anterior, dobla ambas piezas
suavemente de manera que quepan dentro de la botella o frasco sin tocarse. La capa de óxido debe apuntar hacia el exterior de la
botella. Coloca dos clips "quijada de caimán", uno a cada lámina. Conecta el clip de la lámina sin tratar al terminal positivo
del tester o microamperímetro. El clip de la lámina con óxido debe ir al terminal negativo. Ahora vierte agua salada (usa unas tres cucharas de sal) en la botella, cuidando que el agua no llegue
a los clips, deja unos 3 cm de espacio entre el agua y los clips. Estos no deben mojarse.
La foto de arriba muestra la celda solar en la sombra, nota que el tester indica 6
microamperios de corriente. La celda solar es una batería, aún en la obscuridad. Debido al agua salada que la hace funcionar
como una pila electroquímica.
La foto de arriba muestra a la celda solar en pleno sol. Nota que el tester muestra 33 microamperios de corriente.
Cómo funciona?
El óxido cuproso es un material llamado semiconductor. Un semiconductor, como indica su nombre está entre un conductor, donde la electricidad puede fluir libremente y un aislante, donde los electrones se encuentran unidos firmemente a sus átomos y no fluyen fácilmente. Cuando la luz del sol llega a los electrones del óxido cuproso, algunos de los electrones ganan suficiente energía como para pasar de un nivel de energía (u órbita) a otro y se convierten en electrones libres. Los electrones libres se mueven por el agua salada, luego van a la lámina de cobre, van por el cable, llegan al tester y vuelven al óxido cuproso. Los electrones son los que hacen mover a la aguja del tester o miliamperímetro. Cuando no hay mucha luz, no
hay suficientes electrones para hacer un trabajo que haga mover a la aguja del tester.
GLOBO SIMPLE DE 2,5 m
Este globo se puede hacer en unas 3 a 4 horas. Se eleva simplemente haciendo que el Sol caliente el aire en el interior.
Materiales:
16 bolsas negras grandes para basura 1 rollo de cinta maskin , o varios rollos de cinta Scotch Tijeras
Instrucciones:
1. Se cortan todas las bolsas y se las abre como se ve abajo
2. Se las encola a todas juntas con ayuda de la cinta Scoth o maskin, se usan pequeños trozos de cinta para sujetar las bolsas al piso y evitar que se muevan. Se deben usar todas las bolsas. Debemos obtener con las bolsas 8 juegos de 300 cm x 90cm
3. Se doblan las bolsas como se muestra abajo.
4. Se usa la cinta para marcar las bolsas dobladas como se muestra. Se debe tratar de seguir esta forma, con ese borde redondeado para que el globo tenga la forma apropiada.
5. Se corta con tijeras las formas y luego se las encola con cinta una a una. Debemos asegurarnos que la cinta adhesiva vaya en un solo lado.
6. Se terminan las 8 piezas..
7. Se Invierte el globo como con una media, de forma que el globo muestre la cinta en el interior. El globo ya ha sido terminado. La bquilla puede ser demasiado grande, por lo que hay que colocarle un simple faldón.
Una vez que se sujeta el faldón al globo se corta lo que sobre y
se sella todo con cinta adhesiva.
Abajo podemos ver el globo terminado. Este vuela simplemente sacándolo a la interperie y haciendo que los rayos del Sol calienten el
aire en el interio del globo por unos minutos, luego se nota que el globo comienza a elevarse. Se puede colocar una carga en la parte de abjo
del globo, dependiendo del tamaño de éste.
Un simple generador Van de Graaff En los proyectos que mostramos en esta misma revista virtual hicimos aparatos que
toman el alto voltaje de un aparato de televisión. Ahora construiremos un diminuto
aparato que puede generar hasta 12 000 voltios a partir de una lata de soda y una banda de goma (liga). Este aparato se llama Van de Graaff , se lo puede encontrar en los museos de ciencia porque puede dar hasta 500 000 voltios o más. El nuestro es más modesto pero puede producir chsipas de unos 2 centímetros de longitud, aunque el
amperaje (la corriente) es muy poca, por lo que el aparato, con sus 12 000 voltios no es peligroso. Produce electricidad estática. Materiales que necesitas
Una lata vacía de soda un pequeño clavo
Una liga (banda de goma) grande de 1 o 2 cm de ancho y de 6 a 10 cm de largo Un fusible de unos 5x20 millimetros
Un pequeño motor de corriente contínua (de un juguete) Un vaso de plastoform (o de papel parafinado)
Pegamento instantáneo Dos cables de unos 15 cm de longitud
Dos piezas de tubo de tuberia plástica de 3/4 de pulgada PVC de 5 o 7 cm de longitud
Acople de 3/4 de PVC Un conector T de 3/4 PVC
Cinta adhesiva Un bloque de madera
Tanto material! No te preocupes, da una mirada a las fotos y te darás cuenta de lo simple que es fabricar el aparato. Iniciaremos por la parte de abajo.
Lo primero que hay que hacer es cortar una pieza de 5 a 7 centímetros de un tubo de 3/4 de pulgada de PVC y se lo encola a una base de madera. Esta pieza sujetará el generador
y nos permitirá quitar con facilidad así como reemplazar a la banda de goma (liga) o hacer ajustes.
El conector T de PVC sujetará el pequeño motor. Para sujetar al motor es mejor envolver alrededor algo de cinta aislante. Se puede dejar el eje tal como está, pero es mejor
ponerle algo de cinta aislante o un tubito de plástico para que actúe como polea para la banda de goma. Luego perforamos un agujero a un lado del conector T de PVC justo debajo de la polea del motor. Este agujero se usará para sujetar el "cepillo" inferior que es simplemente cable pelado en un extremo y que está casi tocando la banda de goma
en la polea. Como se ve en la foto, el cable pelado se sujeta en si lugar con cinta adhesiva o pegamento. Se coloca la banda de goma en la polea y se deja que cuelgue del conector T. Ahora, cortamos unos 8 a 10 cm de tubo de 3/4 de PVC. Este irá sobre el conector T, con la banda de goma en el interior. Usamos un clavito para sujetar
la banda de goma. El largo del tubo debe ser de la misma longitud que la banda de goma. Esta no debe estar muy estirada porque la fricción evitará que el motor gire.
Cortamos el vaso de plastoform desde la base, dejando unos 2.5cm y cortamos un agujero del mismo diámetro que el tubo en la base y al medio. Introducimos el tubo PVC
por este agujero.
Luego perforanos tres agujeros en el acople de PVC. Dos de estos tiene que estar en lugares opuestos porque sujetarán el clavito que actuará de eje para la banda de goma. El tercer agujero se encuentra entre los otros dos y sujetará el "cepillo" superior, el que,
al igual que el de abajo se encuentra tan cerca que "casi" toca a la goma. El cepillo superior se sujeta al tubo de unión de PVC y el acople se pone en el tubo de 3/4 sobre el soporte de vaso de plastoform. La banda de goma se jala por el acople y se lo sostiene
en su lugar con el clavo. Se pela el cable y se le da unas vueltas para que los alambritos no se separen mucho. El otro extremo del cable se sujeta dentro de la lata
de soda para que esté electricamente conectado al "cepillo".
Necesitamos un pequeño tubo de vidrio que funcione como polea de baja fricción y como complemento "triboeléctrico" de la banda de goma, ambos nos servirián para
generar electricidad estática por fricción. El vidrio y la goma son muy buenos generadores de electricidad. El tubo se consigue de un fisible eléctyrico. Los
extremos metálicos se quitan con un soldador. Guarden las tapitas de metal...los usaremos para otro proyecto! El tubito de vidrio no tiene imperfecciones y no se romperá facilmente. El siguiente paso es un poco difícil: metemos el clavito por uno de los agujeros en el tubo, luego se introduce el tubito
de vidrio, después la vbanda de goma que debe estar sobre el tubito de vidrio y finalmente metemos el clavito en el orificio del frente. La banda de goma debe girar
sobre el tubito de vidrio y este girar sobre el clavito. Ahora encolamos la base del vasito en el tubo de PVC. Es mejor usar silicona caliente para que ayude a que esté
estable. Ahora ya podemos usar una lata de soda, estas se usan porque no tienen esquinas, lo cual minimiza la "descarga de corona". Con una cuchilla, corta un
agujero en la base de la lata. Con el mismo borde del corte en la base, se hace sujetar el cable pelado del "cepillo" y se presiona la lata hasta que toque el vaso cortado.
Finalmente, soldamos unos cables al motor para las pilas. Se pueden usar un par de pilas, o una batería de 9 voltios. Pero la batería hace girar demasiado rápido al motor y
se rompe el tubo de vidrio, aunque el voltaje obtenido es más alto.
Para hacer funcionar el Van de Graaff conecta las pilas. Si los "cepillos" están muy cerca, pero sin tocar a la banda de goma, sentirás una chsipa que sale de la lata de soda al acercar el dedo. Es buena idea sujetar con la otra mano el cable de abajo, del cepillo
inferior. Se puede usar este aparato junto a las campanas de Franklin que se ve en esta misma revista.
Cómo funciona? Seguramente que, alguna vez, frotaste un globo en tu cabello, luego lo pegaste a la
pared. Si nunca lo haz hecho inténtalo! El generador Van de Graaff usa este mismo truco, así como otros dos para generar el alto voltaje necesario para producir una
chispa.
El primer truco
Cuando el globo hizo contacto con tu cabello, las moléculas de goma tocáron las moléculas de cabello. Al tocarse, las moléculas de goma atraen electrones de las
moléculas del cabello. Al apartar el globo del cabello, algunos de esos electrones se quedan en el globo, dándole una carga negativa. Los electrones extra en el globo repelen a los electrones el la pared empujándoles de la superficie. La superficie de la pared se queda con una carga positiva, porque hay menos electrones que cuando era
neutra. La pared con carga positiva atrae al globo negativo con fuerza suficiente como para mantenerlo pegado contra sí. Si seleccionamos materiales y los frotamos unos con los otros, podemos encontrar cuales se quedan con carga negativa y cuales
con carga positiva. Podemos tomar estos objetos en pares y colocarlos en una lista; del más positivo al más negativo. Esta lista se llama La Série Triboeléctrica. El prefijo
Tribo- significa "frotar".
La Serie triboeléctrica
Los Más positivos (en este extremo pierden electrones)
asbesto pelo de conejo
vidrio cabello nylon lana seda papel
algodón goma dura
goma sintética poliester
plastoform orlon saran
poliuretano polietileno
polipropileno Cloruro de Polivinilo (tubo PVC)
teflon goma de silicona
Los Más negativos (en este extremo roban electrones)
Nuestro Van de Graaff usa un tubo de vidrio y una banda de goma. Esta roba electrones del tubo de vidrio, dejándolo con carga positiva, mientras que la goma se
queda con carga negativa.
En este dibujo se puede ver claramente la banda de goma las poleas y los "cepillos" en ambos extremos, arriba y abajo.
El segundo truco
La carga triboeléctrica es el primer truco. El segundo está en los cepillos de alambre. Cuando se acerca un metal a un objeto cargado, éste hace que los electrones en el metal
se muevan. Si el objeto tiene carga positiva jala los electrones, si tiene carga negativa los empuja. Los electrones tienen carga negativa. Como cargas iguales se repelen y
los electrones tienen todos igual carga, siempre tratan de estar lo más alejados posibles los unos de los otros. Si el objeto de metal tiene una punta, los electrones en ésta son
empujados por el resto de los electrones en el resto del objeto. Entonces en una punta hay muchos electrones empuja do desde el metal, pero ninguno empujando desde el
aire. Si hay suficientes electrones en el metal, estos pueden empujar a otros electrones hacia el aire. Los electrones aterrizan en las moléculas del aire dandoles una
carga negativa. El aire cargado negatívamente es repelido del metal cargado negatívamente y un viento con carga negativa sopla desde el metal. Se llama a esto "descarga de corona" porque se puede observar una luz en forma de corona. Lo
mismo pasa a la inversa si el metal tiene muy pocos electrones (si tiene carga positiva). En la punta, todas las cargas positivas en el metal jalan todos los electrones dejándolo muy cargado. las moléculas de aire que llegan a la punta pierden electrones por la
punta positiva. Las moléculas de aire son ahora positivas y son repelidas por el metal con la misma carga.
El Tercer truco
Luego de aprender este último trtuco podremos entender el funcionamiento del generador. Dijimos que todos los electrones tiene la misma carga y tratan de alejarse
unos de otros tanto como sea posible. El tercer truco usa la lata de soda para tomar ventaja de esto. Si le damos a la lata una carga de electrones, estos tratarán de estar lo más alejados unos de otros como sea posible. Esto tiene el efecto de que todos los
electrones se van al exterior de la lata. Cualquier electrón en el interior sentirá el empuje de los otros y se moverá. Los electrones en el exterior sienten el empuje de la lata, pero no del aire que no tiene carga. Esto significa que si ponemos electrones en el interior de la lata, serán jalados al exterior. Podemos meter tantos electrones como queramos
al interior de la lata, todos se irán al exterior.
Entonces cómo funciona el VDG?
Funciona haciendo trabajar los tres trucos que hemos visto. El motor hace girar la goma. Esta va alrededor del vidrio y le roba electrones. La banda de goma es más
grande que el tubo de vidrio. Los electrones robados del vidrio se distribuyen por toda la banda de goma. La carga positiva del vidrio atrae electrones del cable en el cepillo superior. Estos electrones cargan el aire saliendo de los puntas del cepillo. El aire es
repelido por el cable y atraído al vidrio. Pero el aire cargado no puede llegar al vidrio, porque la banda de goma se interpone. El aire cargado llega a la goma y le transfieren electrones. La banda de goma llega al cepillo de abajo. Los electrones en la goma empujana los electrones del cable. Los electrones del cable son alejados y se van a
tierra o a la persona que está agarrando el cable. Las puntas del cepillo inferior son ahora positivas y ellas jalan a los electrones de cualquier molécula de aire que las toque. Esta moléculas positívamente cargadas son repelidas por el cable con la misma carga y son atraídas por los electrones de la goma. Cuando llegan a ésta, recoge de nuevo sus electrones y la goma y el aire pierden su carga. La banda de goma está ahora lista
para robar más electrones del tubo de vidrio. El cepillo de arriba está conectado a la lata de soda. Tiene carga positiva y atrae electrones de la lata, las cargas positivas de la lata se alejan unas de otras. Se transfieren electrones de la lata de soda hacia tierra,
usando la banda de goma para esto. En poco tiempo la lata de soda pierde tantos electrones que se vuelve 12 000 voltios más positivo que la conección a tierra. Si la
lata fuese más grande se llegaría a un voltaje más alto. El Aire se ioniza en un campo eléctrico de unos 50 000 voltios por centímetro. El aire ionizado conduce la electricidad
como un cable. Se puede ver el aire ionizado conduciendo electricidad cuando se calienta tanto que emite luz, en este caso le llamamos chispa eléctrica.
Trucos con el Van de Graaf Una de las cosas interesantes para ver con el VDG es cómo las cargas iguales se
repelen. Tomamos papel de servilleta y cortamos tiras de este liviano papel. Encolamos con cinta adhesiva los extremos y luego sujetamos al generador Van de Graaf. Se verá como si la lata de soda tuviera cabello.
Al encender el Van de Graaff , notamos que las tiras de papel adquieren la misma carga y se repelen las unas con las otras. Las tiras se paran como los pelos en la
espalda de un gato. Si tenemos un compañero con el cabello muy delgado, podemos pedirle que se suba a un banco de plástico y toque el generador VDG, al instante su
cabello se parará.
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LANZADOR DE COHETES DE AGUA Este es un simple lazador de cohetes que funciona con la presión del aire y del agua. Veamos algunos de los componentes para hacerlo:
Las botellas (cohetes) que usaremos tienen la boquilla de las mismas dimensiones que los tubos de plástico.
Usaremos el método del australiano Ian Clark que usa un fijador de cables colocado en la boquilla de la botella, la muestra es de color verde
Nosotros usaremos 6 de estos dispositivos y se sujetan a en su sitio con ayuda de un tubo adaptador, como se ve en la foto de abajo este tubo tiene también una cuerda sujeta en la parte inferior que nos sirve como disparador. Al jalar el disparador se libera la botela y esta sale volabndo a las alturas.
En el otro extremo del tubo se coloca una válvula de auto para que permita la entrada del aire e impida su salida de la botella.
Aunque la boquilla de la botella cabe perfectamente en el tubo, cuando se bombea aire a preión, este escapa debido a la alta presión antes. Para evitar esto se calienta un poco el tubo y se forma una saliente que funciona como un tapón del aire, tal como se puede ver en la foto de abajo.
Antes de lanzar el cohete debemos entender que este aduiqere mucha energía potencial y que si se maneja sin cuidado puede llegar a lastimar a las personas o niños, de manera que se recomienda precausión.
QUE SE NECESITA1 pieza de 3 metros de tubo de PVC de 1/2 pulgada.
1 pieza de PVC 1 1/2 pulgadas
2 codos de PVC a 90 grados
1 tapón para el tudo de 1/2"
2 conectores roscados para tubo de 1/2"
1 cemento para PVC
1 paquete de sujetadores de cables.
1 prensa para maguera que sea ligeramente mayor que el tubo de 1/2"
1 válvula de neumático de automovil
Taladro
1 inflador de bicileta.
COMO SE HACE Como vemos al lado, debenos colocar los sujetadores de cables y sobre esto se coloca el tubo grueso. Luego aseguranos a los sujetadores de cables en la parte inferior con la prensa de manguera.
En la parte de abajo se puede ver que ya esta listo el lanzador. Simplemente se bombea aire con el inflador de bicicleta, se jala de la cuerda que libera a los sujetadores y el cohete sale disparado.
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