Figúrate! Podrías formar cientos de imágenes diferentes con elementos reciclables?

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1 Página1 Figúrate! Podrías formar cientos de imágenes diferentes con elementos reciclables? Elaboró: Elizabeth Monsalve Practicante L. Física. Centro Interactivo. Fecha: Agosto 31 de 2015 Imagen tomada de Caleidoscopio. Proviene de las palabras KALOS- bello, EIDOS-forma y SCOPEO-observar; es decir, KALEIDOSCOPIO significa instrumento para observar formas hermosas. Desde antes de los

2 Página2 antiguos egipcios, se conocían los principios de la simetría de reflexión y se pulían piezas de piedra caliza para formar ángulos y observar las imágenes multiplicadas. Pero el Caleidoscopio fue inventado en 1816 por el inglés David Brewster y desde entonces no ha dejado de fascinar al mundo. Poco después penetró en Rusia, donde fue acogido con gran admiración. Incluso se llegaron a fabricar con piedras preciosas. Objetivos pedagógicos Que los participantes a través de la construcción de un sencillo artefacto realizado con materiales reciclables vivan la experiencia de observar cientos de imágenes diferentes; principalmente con esto se pretende que el participante desarrolle habilidades de observación, auto cuestionamiento y formulación de hipótesis así como la elaboración de explicaciones basadas en las evidencias. Objetivos experienciales Permitir a los participantes evidenciar a través de la construcción de un caleidoscopio fenómenos que permitan comprender mejor la naturaleza de la luz, describir acertadamente la reflexión y refracción de la luz con base a lo visto en el experimento, así como aplicar los conocimientos previos sobre la propagación de la luz a situaciones problemáticas de la vida cotidiana. Lo ideal es permitir que se propicie un espacio de debate abierto acerca de qué se está observando y por qué?, por qué se ven de una forma u otra las imágenes?, cómo aumentar o disminuir la cantidad de imágenes visualizadas?, en cualquier forma que posicionemos los espejos obtendremos el mismo resultado, éste variará, por qué? Que se diviertan evidenciando uno de los fenómenos de propagación de la luz. Preparación logística Público objetivo: Duración estimada: Espacio de trabajo: Capacidad máxima: Familiar min. La realización de esta actividad requiere sillas y mesas para que los participantes puedan trabajar cómodamente. Es preferible que los niños trabajen en compañía de un adulto. 15 personas Qué se necesita? Cantidad Descripción 1 Tubo de cartón de 9 cm de largo por 5 cm de diámetro. 2 Cuadrados de cartón de 7x7 cm 1 Cuadrado de papel mantequilla de 7x7 cm

3 Página3 Cantidad Descripción 1 Cuadrado de 7x7 cm de acetato 1 Circulo de 5 cm de diámetro de acetato 1 Tira de cinta adhesiva de papel de 2metros Piedritas o confeti de colores 3 Espejos rectangulares de 9x3.5 cm Orientaciones metodológicas En esta actividad se construye, en equipos de 2 personas o individualmente, un dispositivo que haciendo uso de un juego de espejos permite disfrutar de imágenes inigualables y absolutamente diferentes cada vez que es usado mostrando una de las más bellas y divertidas aplicaciones de la reflexión de la luz. Qué hacer? Antes de comenzar la actividad es recomendable que el guía reciba a un grupo de aproximadamente 15 visitantes en la zona "isla de la luz" y los invite a "desencájate ondas" donde llevará a cabo la experiencia. El guía puede hacer un acompañamiento a través de algunos de los módulos relacionados con la luz en la sala de Universo, como pretexto para un breve diálogo de saberes en torno a los fenómenos de propagación de la luz. La intención no es explicar los fenómenos involucrados en todos y cada uno de los módulos, sino evidenciar algunos de éstos y promover la curiosidad de los visitantes, para que asistan a la actividad del caleidoscopio. Se puede iniciar la actividad preguntando a los participantes si creen que es posible obtener un numero interminable de imágenes con materiales reciclables? e invitarlos a intentarlo. Posteriormente se organiza al grupo en las mesas, para que todos puedan estar cómodos. A lo largo de la actividad es conveniente que el guía formule preguntas como Qué diferencia hay entre la imagen que se ve en el espejo y nosotros?, Por qué usar espejos en la construcción del caleidoscopio?, Por qué ubicar los espejos de ésta manera y no de otra? Influirá en algo el largo del tubo, en qué, por qué? Por qué usar piedras o papeles de distintos colores y no solamente de un color? De esta forma se incentivan la participación activa y el diálogo de saberes al tiempo que la actividad en sí se convierte en algo más interesante. Una buena forma de cerrar la actividad es preguntar Cómo podríamos aumentar la cantidad de imágenes visualizadas?, por qué las ambulancias tienen los letrero escritos al revés? Qué clase de espejos conocen? Es preferible que este cierre se haga con la participación de todos los

4 Página4 involucrados, charlando abiertamente sobre las ideas que fueron surgiendo durante la construcción del caleidoscopio. Orientaciones conceptuales El Caleidoscopio: Un caleidoscopio es un tubo que contiene tres espejos, que forman un prisma (para la óptica un prisma es un medio transparente limitado por caras planas no paralelas y se producen tres efectos: reflexiones, refracciones y descomposición de la luz) tetraédrico con su parte reflectante hacia el interior, al extremo de los cuales se encuentran dos láminas traslúcidas entre las cuales hay distintos objetos de color y forma diferente, cuyas imágenes se ven multiplicadas al ir girando el tubo mientras se mira por el extremo opuesto. El caleidoscopio moderno fue inventado en 1816 por el físico escocés David Brewster. Dichos espejos pueden estar dispuestos a distintos ángulos. A 45º de cada uno se generan ocho imágenes duplicadas. A 60º se observan seis duplicados y a 90º cuatro. Aunque lo más común es que esté integrado por tres espejos, también puede construirse un caleidoscopio con dos, o más de tres para conseguir distintos tipos de efectos. Reflexión de la Luz. La luz es una manifestación de energía. Gracias a ella las imágenes pueden ser reflejadas en un espejo, en la superficie del agua o un piso muy brillante. Esto se debe a un fenómeno llamado reflexión de la luz. La reflexión ocurre cuando los rayos de luz que inciden en una superficie chocan en ella, se desvían y regresan al medio que salieron formando un ángulo igual al de la luz incidente, muy distinta a la refracción. Es el cambio de dirección, en el mismo medio, que experimenta un rayo luminoso al incidir oblicuamente sobre una superficie. Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes: 1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano. 2a. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Imagen tomada de

5 Página5 La reflexión especular se produce cuando un rayo de luz incide sobre una superficie pulida (espejo) y cambia su dirección sin cambiar el medio por donde se propaga. Reflexión difusa Cuando un rayo de luz incide sobre una superficie "no pulida", los rayos no se reflejan en ninguna dirección, es decir se difunden. Esto se puede producir por ejemplo en la madera. Reflexión interna total Cuando en la refracción el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico ocurre lo que se conoce como reflexión interna total. Cálculo del ángulo crítico: En fórmula: : Ángulo crítico; : Índice de refracción. Retro reflexión La retro reflexión es la capacidad que tienen algunas superficies que por su estructura pueden reflejar la luz de vuelta hacia la fuente, sin que importe el ángulo de incidencia original. Este comportamiento se puede observar en un espejo, pero únicamente cuando éste se encuentra perpendicular a la fuente; es decir, cuando el ángulo de incidencia es igual a 90. Se puede construir un retro reflector simple colocando tres espejos ordinarios de forma que todos sean perpendiculares entre sí (un reflector esquinero). La imagen que se produce es igual a la imagen producida por un espejo pero invertida. Tal como se observa en la figura, la combinación de las diferentes superficies hace que el haz de luz sea reflejado de vuelta a la fuente. Espejos Planos Las leyes de la reflexión de la luz explican los efectos que se producen en los espejos planos. La imagen producida por un espejo plano es o simétrica del objeto reflejado, a izquierda/derecha. o idéntica al objeto reflejado, en sentido vertical. o virtual en cuanto el objeto reflejado aparece visible en un lugar en que no se encuentra realmente, sino que es el resultado de la intersección de los rayos luminosos reflejados Espejos Curvos Las leyes de la reflexión de la luz también explican los efectos que se producen en los espejos curvos; los cuales deforman la imagen en el sentido de la curvatura: o o Los espejos de curvatura en sentido vertical deforman la imagen haciéndola más alta o más baja que el objeto. Los espejos de curvatura en sentido horizontal deforman la imagen haciéndola más ancha o más angosta que el objeto. Espejos esféricos.

6 Página6 Conforme a la segunda ley de la reflexión de la luz, los espejos de curvatura esférica reflejan los rayos de luz en el mismo ángulo de incidencia, pero respecto del radio de la esfera que pasa por el punto de incidencia. Los espejos convexos, cuya curvatura esférica saliente es la que refleja, permiten abarcar un campo visual mucho mayor, produciendo imágenes más pequeñas y con apariencia de que los objetos se encuentran a mayor distancia que la real. (Este es un efecto de importancia a tener en cuenta en algunos espejos retrovisores de auto, que pueden producir errores de apreciación acerca de la posición de los vehículos que permiten ver). Los espejos cóncavos, cuya curvatura esférica interna es la que refleja, el comportamiento de los rayos de luz reflejados resulta mucho más complejo; sobre todo respecto de objetos que se encuentren fuera de la línea del eje determinado por el centro de la esfera y el vértice del casco de esfera. Para los objetos que se encuentren sobre la línea del eje de un espejo cóncavo, el comportamiento de la imagen dependerá de la distancia a que se encuentre. Conexiones con la vida diaria Adicional al hecho que el caleidoscopio es concebido como un juguete desde su creación, es posible que algunos de los participantes hayan tenido la oportunidad de haber interactuado anteriormente con él. Por otra parte los espejos es algo que vemos a diario en muchos sitios: baños, ascensores, vehículos, súper mercados, etc. sería preciso afirmar que los espejos hacen parte de nuestro diario vivir. Ligado a éstos encontramos la reflexión, que es un fenómeno de propagación de la luz y uno de los objetivos de la actividad es que los participantes vinculen fenómenos físicos, principalmente los relacionados con la naturaleza y comportamiento de la luz, a su diario vivir. Imagen tomada de as-y-espejos.html Imagen tomada de es-de-vida-iii-en-la-sala-de-los-mil-espejos

7 Página7 Imagen tomada de Referencias Wikipedia. (2015, Agosto 12). Reflexión (Física). Recuperado de La física con Alma. Caleidoscopio. Recuperado de El Liceo Digital. La Luz. Recuperado de Wikipedia. (2015, Agosto 24). Caleidoscopio. Recuperado de Cultura Colectiva. Cómo hacer un caleidoscopio? Recuperado de Inventario de materiales Nombre de la actividad Figúrate! Fecha Cantidad de participantes Cantidad Descripción Permanente Rotación Valor unitario Total 15 Tubos de cartón de 9x5 cm Diario 30 Cuadrados de cartón de 7x7 Diario

8 Página8 cm 15 Cuadrados de papel mantequilla de7x7 cm 15 Cuadrados de Acetato de 7x7 cm 15 Círculos de Acetato de 5 cm de diámetro Diario $ 50 $ 750 Diario $ 50 $ 750 Diario $ 50 $ Rollos de cinta adhesiva de papel x Cuando se termine. $ $ Bolsa de 1 lb de pedrería pequeña x Cuando se termine. $ $ Espejos rectangulares de 9 x 3,5 cm Diario $ 300 $ Total materiales $ PERMANENTE; si el material no requiere cambios; como cuchillos, tablas de picado etc. ROTACIÓN: si el insumo se consume, diario, semanal, mensual, semestral