Descripción general del proyecto y las actividades

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1 Descripción general del proyecto y las actividades Nº Proyecto. 90 Título del Proyecto. LA CIENCIA ES DIVERTIDA CON IMANES Centro educativo solicitante. CEIP FEDERICO GARCÍA LORCA 1 Coordinador/a. ELISA PÉREZ ROMERO Temática a la que se acoge. Temática libre Objetivos y justificación: JUSTIFICACIÓN En el fondo, los científicos somos gente con suerte: podemos jugar a lo que queramos durante toda la vida (Lee Smolin). Nuestras alumnas y alumnos necesitan investigar el mundo que les rodea para poder comprenderlo y para ello elaboran sus propias teorías. Desde la escuela debemos plantearles situaciones en las que pueda poner a prueba dichas teorías, ayudarles a verificarlas, modificarlas, ampliarlas e incluso rechazarlas, haciéndoles sentir que se cometen errores, no se fracasa. En definitiva, situaciones que les permitan desarrollar su pensamiento lógico. No queremos enseñar física, química, matemáticas no queremos transmitir información, lo que queremos es hacer ciencia con ellos para que la acción sea exploración y comprensión de la realidad, insistiendo en la idea de que el lenguaje de la física no es algo misterioso, si no que por el contrario, puede ser simple y entretenido. Se trata de que, participando en su juego, les ayudemos a pasar de la acción a la simbolización. Concretamente este curso hemos pensado que podría ser interesante, además de divertido estudiar los efectos de los imanes sobre las cosas, analizando cuáles son sus propiedades, qué tipo de materiales atraen y por qué,

2 qué significa esos de los polos positivos y negativos, cómo se puede comparar la potencia entre unos y otros imanes, de qué manera se pueden construir juegos divertidos utilizando imanes, etc. Estamos convencidos/as de que encontrarán en esta actividad una fuente inagotable para su imaginación y curiosidad. La introducción a la temática será a partir del Proyecto El Espacio con el que descubriremos que nuestro planeta, la Tierra es un gran imán al que siempre estamos pegados. Justificamos, pues, un año más la realización de las Pandillas científicas destacando la importancia que tienen para nuestros alumnos y alumnas ya que forman parte de su vida cotidiana. 2 OBJETIVOS - Desmitificar las ciencias acercando a los niños y niñas al mundo científico. - Familiarizarse con el trabajo científico (observar, plantear ideas, experimentar, sacar conclusiones...) - Despertar el interés por la experimentación para adquirir nuevos conocimientos de una manera más autónoma. - Utilizar con propiedad términos y expresiones propios de la temática que vamos a trabajar. - Conocer e identificar por medio de la experimentación los imanes. - Manipular y observar la actuación de los imanes con distintos tipos de materia. CONTENIDOS - Ley de la gravedad (Experimento 1). - Propiedades del imán: atracción hacia materiales magnéticos, distintos tipos de metales (experimentos del 2 al 6). - Potencia de los imanes: la fuerza magnética (experimento 7) - Atracción o repulsión entre dos imanes. Polos positivos y negativos (experimentos del 8 al 11) - El campo magnético (experimento 12 al 14) - La tierra, un imán gigantesco (experimento 15) RELACIÓN DE ACTIVIDADES 1. LA TIERRA, UN GIGANTESCO IMÁN. TODO CAE

3 La ley de gravedad: La fuerza de gravedad es una fuerza muy importante en la vida cotidiana, estamos pegados al suelo gracias a ella. La gravedad es máxima en la superficie y disminuye al alejarse del planeta porque aumenta la distancia entre las masas implicadas. Sin embargo, también disminuye al adentrarse en el interior de la Tierra, en el centro de la Tierra la gravedad es nula, como en el espacio exterior. Presentaremos la temática a partir de la canción de Jorge Drexler Todo Cae : Todo cae tarde o temprano a pesar de que por un lapso de tiempo el suelo parezca infinitamente lejano todo cae, todo caerá hacia su centro todo cuerpo por más ingenioso viaja al encuentro de su reposo 3 Material necesario todo cae quién lo diría cuando en un breve lapso de levedad tu amor vence a la gravedad y a la entropía Todo cae, todo caerá y sin embargo flota mientras tanto esta nota en algún pentagrama leve y al compás de ese breve sonido un planeta gira y una planta respira y el aire caliente sube y el vapor de una nube destila una gota que oscila un instante glaciar y hacia el suelo cae tarde o temprano 1 libro y 1 folio 2 botellas de plástico iguales 2 pelotas idénticas Arena, garbanzos u otro material que aumente el peso de la botella Plumas, bloques de madera, lápices, para experimentar con más objetos a ver cuál cae primero

4 1. sujeta el libro y el folio a la misma altura y déjalos caer al mismo tiempo 2. observa cuál cae primero. 3. haz un segundo intento colocando el folio en vertical. 4. ahora un tercero colocando el papel sobre el libro. Podrás observar que el libro cae más rápido que el folio, si colocas este último en horizontal. Y si lo colocas en vertical, qué sucede? Y cuando el folio está encima del libro? Anótalo todo. En el primer caso el peso del libro vence a la resistencia del aire mientras el folio es sostenido por ésta. En el segundo caso, al estar de lado la superficie para la resistencia del aire es menor para que lo pueda sostener. En el tercer caso, el libro le abre camino al folio y caen juntos llena una de las botellas con arena y la otra déjala vacía. 6. súbete a la mesa y deja caer las dos botellas al mismo tiempo (con las bocas hacia abajo). Las dos botellas caerán al mismo tiempo aunque tengan distinto peso. 7. Sujeta las dos pelotas o dos canicas con una mano entre el dedo índice y el pulgar, con la otra mano dale un fuerte golpe hacia adelante a uno de ellos de forma que salga disparado hacia el frente.

5 Hasta el siglo XVI se creía que los objetos más pesados caían más rápido que los ligeros tal como lo había dicho Aristóteles. Galileo Galilei, cuestionó esta creencia y arrojó dos objetos de diferente peso desde la torre inclinada de Pisa y mostró que caían al mismo tiempo. 5 Sólo hay dos fuerzas que controlan el tiempo de caída de los cuerpos: la de la gravedad y la resistencia del aire. Si los objetos son iguales la resistencia del aire es la misma por lo que sólo es la fuerza de la gravedad la que influye en el tiempo que tardan en caer al suelo, aunque uno de ellos viaje un rato horizontalmente.

6 2. CONSTRUYE TU PROPIA BRÚJULA. Material necesario Una aguja Un imán Un recipiente Un corcho entre 6 y 12 mm de grosor Un poco de celo 6 Cogemos la aguja y la frotamos al menos 50 veces en una sola dirección con uno de los polos del imán. Por otro lado, llenamos el recipiente con agua y dejamos flotar el corcho en ella. Con mucho cuidado, centramos la aguja en el corcho y la fijamos con un trozo de celo. Ya tenemos terminada nuestra brújula casera. Para probar su eficacia, podemos acercar el imán a la aguja y veremos cómo gira al verse atraída por él. Al frotar la aguja con uno de los polos del imán, ésta se magnetiza y comienza a repeler los polos con distinto signo al suyo y atraer a los del mismo. Es por esto que, mientras no haya ninguna interferencia, la aguja siempre apuntará al Norte de la Tierra. La Tierra es, en el fondo, como un gigantesco imán. Su norte magnético nos ha permitido crear brújulas con las que orientarnos en el espacio desde hace miles de años. Como sabréis, una imán atrae a otro imán (o lo repele, dependiendo del polo), por eso, la invención de la brújula se dio mediante la imantación de la punta de la aguja de la brújula, de forma que entre el hierro del núcleo y el imán de la aguja se consigue señalar el Norte magnético mencionado anteriormente. Ojo! El Norte Magnético es diferente dependiendo de donde nos encontremos y no siempre coincide con el Norte geográfico (polo Norte o polo Sur), que es el que nos interesa. Por ejemplo, en las zonas polares la brújula es inservible por la convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre.

7 3 EL CLIP SUSPENDIDO 7 Soy un gran mago, mira como el clip se queda suspendido en el aire Quieres aprender mi truco? Materiales: cuerda 1 imán 1 clip cinta adhesiva 1 frasco de vidrio con tapa metálica Corta la cuerda del mismo tamaño que el alto del frasco Ata el clip a un extremo de la cuerda. Con cinta adhesiva, pega el otro extremo de la cuerda a la parte inferior dentro del frasco. Pega el imán al interior de la tapa. Coloca la tapa en el frasco y voltéalo que para que el clip cuelgue de la cadena. Cuidadosamente, voltea el frasco a su lado correcto para que el clip continúe siendo atraído por el imán. Parece que el clip se ha suspendido en el aire. Esto se debe a que la cuerda evita que el clip se adhiera al imán. 4 CÓMO SACAR UN CLIP DE UN VASO DE AGUA SIN MOJARTE LOS DEDOS? Los imanes tienen una extraordinaria capacidad de atraer objetos de hierro aún dentro del agua.

8 Materiales: Un imán Un vaso con agua Un clip - Coloca el clip dentro del vaso con agua. - Acerca el imán al vaso y notarás que el clip empieza a moverse, sube el imán y verás como el clip se pega a la pared del vaso y va subiendo a medida que subes el imán. - Ahora esta fuera del agua y puedes tomarlo sin mojarte los dedos! 8 La fuerza magnética del imán pasa a través del agua, del plástico, del vidrio y de muchos materiales más. Incluso a través del hierro o el acero, pero la fuerza magnética pierde su poder cuando pasa a través de estos metales, ya que ellos absorben parte de su fuerza. 5. PUEDES CONVERTIR EN UN IMÁN ALGO QUE NO LO ERA? Materiales: Un imán Un destornillador de tamaño mediano Varios clips - Pasa tu destornillador sobre los clips Qué ocurre? Nada: el destornillador no atrae los clips porque no es un imán. - Ahora, con la ayuda de un adulto, pasa un lado de tu imán unas 10 veces a lo largo de la parte metálica del destornillador, siempre en el mismo sentido. Frótalo bien hasta el extremo del destornillador. - Prueba una vez más a acercar el destornillador a los clips Qué ocurre ahora?

9 La imantación es una propiedad que puede transmitirse. En el imán los electrones se mueven en la misma dirección y al frotarlo con el destornillador hace que los electrones del mismo actúen de la misma manera, atrayendo así a otros objetos magnéticos durante un tiempo determinado. 6 HACEMOS UN CIRCUITO DE COCHES? 9 Material necesario: o Cartón y pinturas o 1 imán o 1 palillo largo o cinta adhesiva o 1 coche de juguete metálico Antes de construir el juego probamos cómo movemos un imán con ayuda de otro teniendo distintos obstáculos de por medio (un trozo de cartón, un libro, una mesa, etc.) Dibuja sobre un cartón (aprox. 30x50) un circuito. Con cinta adhesiva, pega en un palillo largo un imán. Coloca un auto de metal sobre el circuito. Cuidadosamente manipula el imán por debajo del cartón para que no se vea. El auto se deslizará por el circuito ten mucho cuidado con las curvas! Pero quién conduce ese coche???? La fuerza magnética del imán traspasa el cartón y hace que nuestro coche se desplace. Parece que el auto se mueva solo. 7. PIRATAS AL ABORDAJE!! (LOS IMANES SE ATRAEN ENTRE SÍ) Materiales: - Dos imanes.

10 - Dos tapas de tarros de mermelada. - 2 banderitas, plastilina - Un recipiente de plástico con agua por la mitad. Construye dos sencillos barcos, uno pirata colocando la bandera pirata en una tapadera con un poco de plastilina y a otro le pones la bandera inglesa. Toma dos imanes y coloca cada uno en el centro de cada tapadera. Coloca suavemente los barcos sobre el agua del recipiente. Obsérvalos se acercan? Cuando están lejos uno del otro, se siguen atrayendo los imanes? 10 Los imanes atraen el hierro, pero también son capaces de atraerse entre sí. 8. HACEMOS UNA COMPETICIÓN DE PESCA? Materiales: - un imán. - Papel. - Hilo. - Objetos que contengan hierro. - 2 palitos o 2 reglas de plástico o madera. - Fixo. - Un recipiente de plástico. - Ata uno de los extremos del hilo al palito, y el otro al imán. Para que se sujete mejor pon fixo. - Envuelve los objetos con una sola capa de papel y fixo: serán los peces. Colócalos en el recipiente. - El ganador será el que saque más peces. Atención, pasa bien el anzuelo por los objetos, algunos sólo tienen hierro por un lado. La fuerza magnética del imán pasa a través muchos materiales, en este caso, a través del papel.

11 9. SE ATRAEN O SE REPELEN? Materiales: - Dos imanes. - Cinta adhesiva marrón. - Lápiz y una hoja de papel - En la hoja de papel dibuja un círculo dividido por la mitad. - Pega cada trocito de cinta adhesiva en los extremos de los imanes que se atraen. - Coloca un imán en el centro del círculo, sobre la línea. Coloca el segundo imán fuera del círculo, manteniendo los dos polos marcados frente a frente, y después acércalo muy lentamente desplazándolo sobre la línea. Qué ocurre? - Vuelve a empezar, pero esta vez coloca el imán fuera del círculo en el otro sentido. Qué ocurre cuando acercas muy lentamente este imán al otro? Puedes hacer que el imán salga del círculo? Y si mueves el imán de lado? 11 Los imanes tienen dos polos llamados positivo y negativo. Los polos positivos y negativos se atraen, mientras que dos polos positivos o dos polos negativos se repelen EL PÉNDULO LOCO He construido un péndulo como el de un reloj de pared pero no lo puedo controlar Me ayudas a intentar que pare?

12 Material necesario 8 imanes pequeños (sirven los imanes extraídos de los auriculares estropeados) Cápsula de plástico pequeña en la que guardar un imán. Plastilina Hilo Soporte para el péndulo 12 En primer lugar vamos a construir el péndulo. Para ello vamos a utilizar una pequeña cápsula de plástico en la que colocaremos el imán en la parte más baja. Hay que tener cuidado de que uno de los polos del imán quede apuntando hacia abajo. En la parte de arriba de la cápsula haremos un pequeño agujero para pasar el hilo del que la vamos a colgar. La forma de la cápsula no tiene importancia (en el dibujo y en las fotos hemos puesto cápsulas diferentes). Ahora tenemos que colgar el péndulo de un soporte. En la foto aparece un soporte de laboratorio, pero nos sirve cualquier objeto casero al que pueda atarse el hilo. Una parte importante es preparar la base con los imanes sobre la que va oscilar el péndulo. En el dibujo hemos puesto un ejemplo con 6 imanes formando un hexágono y uno más situado en el centro (justo debajo del punto del que cuelga el péndulo). Un detalle muy importante es que los imanes tienen que estar orientados al revés que el imán del péndulo, de forma que lo repelan. También es importante que los imanes queden sujetos a la base. Basta con que la base sea de hierro y los imanes quedarán unidos a ella. Si la base es de otro material, pueden unirse los imanes con plastilina o pegamento. Los imanes de la base repelen al imán del péndulo. Cuando soltamos el péndulo se pone en movimiento y tiende a oscilar en un plano como cualquier péndulo, pero cuando llega a la zona de acción de los imanes experimenta una

13 fuerza de repulsión que le hace cambiar la dirección y el plano de oscilación. La gravedad hace que el péndulo tienda a volver a la posición de equilibrio, pero en su camino va a encontrar siempre una fuerza de repulsión que le hará cambiar su trayectoria. Y así... indefinidamente sin parar nunca. O parando cuando el azar le lleve a encontrar un punto de equilibrio. 11. IMANES QUE LEVITAN 13 Material necesario Imanes anulares. Se pueden obtener de los auriculares que se utilizan para los aparatos de música (walkman, radios, etc), una vez que se han estropeado. Una pajita para refrescos Una bolita de plastilina Sujeta la pajita con la bola de plastilina de forma que quede vertical. Ensarta un imán través de la pajita. Añade más imanes procurando que se enfrenten siempre polos opuestos. Observa cómo los imanes levitan unos sobre otros. En esta experiencia vemos cómo los imanes pueden levitar unos sobre otros debido a la repulsión que ejercen entre sí dos polos magnéticos del mismo signo. 12. EL CAMPO MAGNÉTICO Cómo podemos ver el campo magnético? Material necesario: Limaduras de hierro Imanes

14 Un papel Un salero para rellenar con las limaduras de hierro y poder espolvorearlas más fácilmente Las limaduras de hierro pueden comprarse en tiendas de juguetes científicos. También pueden obtenerse minúsculos hilos de hierro (cumplen el mismo papel que las limaduras) cortando con unas tijeras un estropajo de lana de acero (o de hierro) de los que se utilizan en la cocina para fregar las sartenes y cazuelas). 14 PRECAUCIÓN: algunas limaduras de hierro, sobre todo si son un poco grandes, pueden producir cortes en la piel. Los hilos que cortamos del estropajo son tan finos que se clavan muy fácilmente en los dedos; aunque no deben resultar peligrosos, pueden ser muy molestos. En cualquier caso, es mejor ponerse unos guantes de látex de los que venden en los supermercados Vamos a cubrir un imán con una hoja de papel y vamos a espolvorear lentamente las limaduras sobre el papel. Observa como las limaduras se van orientando y dibujando las líneas de campo. Para recuperar las limaduras separa con cuidado el papel del imán y vuelve a echarlas al recipiente (salero). Ten cuidado de que el imán no entre en contacto con las limaduras, porque puede resultar un tanto trabajoso el separarlas. Lo mejor es que previamente forres el imán con plástico del que se utiliza para envolver los alimentos. Los imanes producen un campo magnético consistente en una serie de líneas de fuerza que salen por el polo norte del imán, entran por el polo sur del mismo y recorren el imán por su interior hacia el norte del imán. 13. EL ACELERADOR MAGNÉTICO Quieres ver cómo construyo un rifle del oeste? Material necesario:

15 Cinta adhesiva. 4 imanes de boro-neodimio. Nosotros lo vamos a construir con las barras de imán y las bolas del geomax. 9 bolas de acero. Una regla de madera o plástico de 50 cm de longitud. 15 Sobre una regla de madera, plástico o simplemente un listón de madera se colocan los cuatro imanes alternando sus polos. Es preferible que la regla tenga una surco en su centro, aunque no es necesario. La distancia entre los imanes es la equivalente a 4 veces el diámetro de las bolas de acero que vayamos a utilizar. Sujetamos los imanes fuertemente a la regla con cinta adhesiva, procurando que el eje del imán esté a la misma altura que el centro de las bolas, para ello pondremos debajo de éstos un trozo de cartón, un trozo de madera o un papel doblado. Todo el conjunto debe quedar perfectamente alineado. Colocaremos ocho de la bolas distribuidas por parejas detrás de cada uno de los imanes, tal como muestra la foto. La bola restante es la que hace que comience la reacción en cadena: cuando ésta se acerca al primer imán transfiere su energía y la tercera bola sale disparada hasta llegar al segundo imán, después saldrá la quinta, la séptima y por último la novena bola que es lanzada con una energía cinética bastante más alta que la que tenía la primera bola Para volver a disparar se colocan otra vez las bolas en la posición inicial.

16 El punto de partida consiste en lanzar una bola sobre un primer imán. En la colisión, se transfiere la energía a otra bola, de manera similar al juego del billar, la segunda bola transfiere energía a la tercera y así sucesivamente. Se van produciendo pequeños incrementos de energía, debido a que la bola que sale despedida está siempre más cerca del segundo imán que del primero y se van acumulando según se va pasando por una sucesión de campos magnéticos. Podemos decir que aumenta la energía cinética, en cada choque, a costa de la energía potencial EL ALUMINIO Y LOS METALES El aluminio es un metal, Pero es o no magnético? Podemos conseguir que un recipiente de aluminio se mueva si le acercamos un imán? Material necesario Un pequeño recipiente de aluminio de los que se utilizan para hornear postres o para hacer flanes. Un imán. Un hilo fino Un plato con agua Vamos a colocar el recipiente flotando en un plato con agua. El objetivo es disminuir el rozamiento y que el recipiente se pueda mover más o menos libremente. Después vamos a colgar el imán de un hilo y lo vamos a hacer girar, sobre si mismo, lo más deprisa posible (basta con retorcer el hilo). Al colocar el imán girando en el interior del recipiente veremos como reacciona éste. El recipiente comienza también a girar. Cuando el imán cambia el sentido de giro, también cambia el sentido del recipiente. Atención. Hay que tener mucho cuidado para que el imán no roce con el recipiente. Si se tocan, el giro será debido a los golpes que recibe. Algunas sugerencias: Cuanto más potente sea el imán mejor saldrá el experimento. Además, si es grande y se encuentra próximo a las paredes se observará mejor el efecto

17 La velocidad de giro también influye Los polos del imán tienen que estar en el plano horizontal, perpendiculares al eje de giro El efecto es debido al movimiento del campo magnético con respecto a las paredes del recipiente. Cuando un conductor (en este caso el recipiente metálico) se mueve en el seno de un campo magnético (el generado por el imán) o el campo magnético se mueve con respecto al conductor, el conductor responde tratando de anular el efecto del imán: se generan corrientes inducidas que crean un campo magnético contrario al que actúa que, en este caso, provoca que se mueve el sistema. Se trata de un ejemplo de la conocida como Ley de Lenz CARRERAS DE BARCOS O DE COCHES SEGÚN DISEÑES LOS CORCHOS CON COCHES O BARCOS. Materiales 1º Corchos 2º Algunos clips metálicos 3º Clavos 4º Agujas de coser 6º Imanes de herradura 7º Palos delgados de madera 8º Papel de varios colores 9Cinta adhesiva 5º Una bandeja de plástico grande Nº 1 Secciones Nº 1 y Nº 2 Corta con un chuchillo unos barquitos de corcho, colócales con una aguja o un palito muy fino un mástil y en el colocaras una velita que tendrá que ser de diferente color para cada barco si quieres hacer carreras y que se distinga con el color el jugador que pilota el barco, cada jugador tendrá en su mano un palito con un imán en el extremo para poder pilotar el barco, los barquitos se pondrán en una bandeja con agua y un objeto central para poder girarlo Nº 3 Para colocar la bandeja tendrás que ponerla entre libros dejando espacio suficiente para que puedan entrar y desplazarse los palos de los jugadores.

18 Después de bien nivelada la bandeja se le introducirá el agua, unos 3 centímetros aproximadamente, después ya solo te queda colocar los barcos y la boya en el agua Solo siguiendo los dibujos te puedes dar cuenta de lo fácil que resulta este juego. 1º Dobla uno de los extremos de cada clips e introduce esta parte en el corcho como se puede ver en el dibujo, en la otra parte del corcho es decir en la parte opuesta al clip introduce una aguja que ara las veces de mástil donde se colocaran las velas que estarán hechas con unos papeles de colores que se pegaran al mástil con cinta adhesiva. Luego ya puedes colocar en cada uno de los extremos de los palos los imanes y pegarlos con cinta como se ve en los dibujos. Solo nos queda fabricar la boya central que se puede hacer con un corcho una banderita de papel que se pegara e una aguja como se demuestra en el dibujo. SOLO NOS QUEDA EMPEZAR A JUGAR. Si no quieres barquitos por la incomodidad del agua puedes cambiar por coches los barcos y quitar el agua 18