Libros para ni_os
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2012 EL MARAVILLOSO MUNDO DE LA FÍSICA RECREACTIVA
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2012
EL MARAVILLOSO MUNDO DE LA
FÍSICA RECREACTIVA
ÍNDICE
1. Presentación………………………………..……..….4pág.
2. Hidrostática……………………………………………5 pág.
¿Cómo atravesar un globo sin que se reviente ?……………………...6pág.
¿La botella de plástico esta vacía ?………………………………………….9pág.
¿un vaso que no derrama agua ?…………………………………………...12pág.
3. Calor y Temperatura……………………………….15pág.
“Cuando el calor se va”…………………………………………………………...17pág.
“Tiempo de exposición al sol”…………………………………………………………….20pág.
¿Cuánta energía se requiere para cambiar tu temperatura?..23pág.
4. Electrostática…………………………………..........26pág.
¿El globo atrae a la lata?……………………………………………………….28pág.
¿El globo atrayente?……………………………………………………………….20pág.
¿Las láminas de aluminio de separan ?...........................................23pág.
5. Aprende jugando …………………….…………..…36pág.
6. Actividades interactivas…………………………..43pág.
PRESENTACIÓN
El propósito de este cuadernillo es hacer que los niños como tú, puedan desarrollar su
capacidad de observación, experimentación, investigación, exploración mediante
sencillas experiencias.
Aquí encontrarás experimentos que podrás hacer en tu casa con materiales sencillos
y fáciles de adquirir; en esta ocasión escogimos aquellos que están relacionados con
los temas de hidrostática, calor y temperatura y electrostática. Te invitamos a que
los hagas con cuidado y que observes cuál será su resultado.
En nuestra vida cotidiana se produce fenómenos, algunos son más fáciles de entender
que otros, basta con preguntar u observa con mucho cuidado, pero hay otros que es
más difícil desentrañarlos, sin embargo no hay que desanimarnos, estos experimentos
sencillos que te presentamos te permitirán entender fenómenos muy complicados.
Encontrarás un montón de
experimentos divertidos que
podrás hacer de una forma
sencilla, con materiales que
podrás encontrar con facilidad.
Todo el experimento está
explicado paso a paso, de forma
muy detallada, con la lista de
materiales que vas a necesitar, la
dificultad, la explicación teórica
de lo que sucede, Son muchos los
beneficios que podrás obtener ,
Empieza a experimentar y
conviértete en un auténtico
científico! ¡Lo pasarás muy bien a
la vez que aprendes un montón de
cosas nuevas!
HI
DR
OS
TÁ
TIC
A
¿Cómo atravesar un globo...
Sin que se reviente? Materiales:
Alfiler o Palillo con punta
Globos
Procedimiento:
Infla los globos. Pica con el alfiler uno de los
globos en la parte media.
Ahora pica el otro globo en cualquiera de las dos
puntas. Advertencia
¿Qué pasó?
1, 2: Cuando picas el
globo por la mitad se revienta.
3, 4: Cuando lo picas
por los extremos,
aparentemente nopasa
nada. Si teacercas, verás
que elaire está escapando
suavemente
por elagujero que hiciste
con el alfiler.
APRENDIZAJE ESPERADO: Experimentar con la presión venciendo la resistencia
de los materiales
ADVERTENCIA: Si el globo está muy inflado, se romperá aunque lo perfores en los extremos, si está poco inflado, puede que no estalle aunque
lo perfores por la mitad.
¡OBSERVA!
Sobre cada una de nuestras cabezas tenemos aproximadamente 2 toneladas de aire ¿Cómo es posible que
no notemos semejante presión?
La densidad del aire En la atmósfera, la presión, temperatura y densidad son inversamente proporcionales a
la altura. A mayor altura, menor presión, menortemperatura y menor densidad. En la
corteza terrestre, la presión, temperatura y densidad son directamente proporcionales
a la profundidad. A mayor profundidad, la temperatura, presión y densidad serán
mayores. Con este experimento se puede ver que con la misma cantidad de aire los
globos pueden inflarse más o menos dependiendo de la resistencia del material. El aire
tendrá una densidad (masa/volumen) mayor dentro de un globo muy resistente. Adentro
del globo la presión del aire será igual en todas las direcciones y estará a temperatura
constante. : "
RESPONDE:
APLICALO A TU VIDA
Ley de Boyle A temperatura constante, los volúmenes ocupados por un gas
son inversamente proporcionales a las presiones a las que está sometido".
o ¿Qué concepto tienes sobre presión?
o ¿A qué crees que se deba que el globo no se reviente al momento
de picarlo por los extremos?
o ¿El aire que introduces con tu boca en el globo de que manera permite que este no se reviente?
¿Te has fijado que el aire está aunque no lo veamos, y que lo respiras por la nariz y por la boca?
¿La botella de plástico está vacía?
Materiales:
1 botella de plástico
1 globo
2 recipientes
Recipiente con Agua caliente
Recipiente con Agua fría y hielos
Procedimiento:
1: Tapa el cuello de la botella con el globo. Llena uno de los recipientes con agua
caliente y el otro con agua fría. Pon la botella dentro del recipiente con agua
caliente y después pásalo al que contiene agua fría.
2: Mete la botella tapada con el globo al congelador.
3: Hazlo con una botella de refresco.
¿Qué pasó?
En uno de los dos
casos se infla el
globo; en el otro
se desinfla.
ADVERTENCIA: El experimento puede fallar si hay fuga de aire entre el globo y la botella, y también si la diferencia de temperatura no es suficiente para cambiar
notablemente el volumen del aire dentro de la botella.
¡OBSERVA!
¿Quieres saber más? Los gases pueden cambiar su volumen por un cambio de la temperatura o de la presión. A
más temperatura y menos presión, ocupan mayor volumen.
Obsérvalo en la naturaleza
La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea el
planeta y está compuesta principalmente por una
mezcla de gases que denominamos aire. La
temperatura del aire disminuye con la altura a una
razón de 6.5°C por cada 1000 m; si consideramos
que la temperatura promedio a nivel del mar es de
20°C, alcanzaremos la temperatura de congelación
del agua cerca de los 3000 metros sobre el nivel del
mar. La atmósfera está compuesta por
aproximadamente 78% de nitrógeno, 21% de
oxígeno y 1% de otros gases. A estos
constituyentes hay que añadir el vapor de agua, que
puede variar entre el 0% y el 5% del total. A
medida que aumenta el contenido de vapor de agua,
el de los demás gases disminuye proporcionalmente.
APLICALO A TU VIDA
RESPONDE:
o ¿A que se debe que uno de los globos se infle y el otro no?
o ¿Los gases pueden cambiar su volumen? ¿por qué?
o ¿El aire se expande con el aumento de temperatura?
¿Un vaso que no derrama el agua? Materiales
1 vaso con agua
1 pedazo de papel
Procedimiento 1) Tapa el vaso con agua con un pedazo de papel más grande que su
boca, procura que se moje el papel que está en contacto con el
vaso.
2) Pon una mano sobre el papel y voltéalo boca abajo; retira la
mano que sostiene el papel pero sigue sosteniendo el vaso. De
preferencia hazlo en el patio por si no funciona el experimento.
¿Qué pasó? Que el agua no se cae aunque el
vaso esté boca abajo, aunque esté
lleno, aunque esté medio vacío.
Variaciones: Introduce un popote en un vaso
con agua y tapa con tu dedo la
parte superior. Saca el popote
del agua y verás que el agua no
se cae hasta que separas el
dedo de la parte superior del
popote.
¿Te has fijado que tu vaso con leche se vacía cuando lo volteas? ¿Qué estamos en el fondo de un mar de aire?
ADVERTENCIA: EL experimento puede fallar si entra aire al vaso.
¡OBSERVA!
¿Quieres saber más? Presión atmosférica La atmósfera está compuesta por varias capas. El aire, al igual que todos los materiales, tiene un peso, poco pero pesa. El peso de la columna de aire que está sobre nosotros ejerce una presión en todas direcciones. La capa de la atmósfera más cercana a la superficie de la Tierra se llama tropósfera, alcanza 9 km en los polos y los 18 km en el ecuador. Se ha calculado que el peso del aire es de .001 kilo* por cada litro (1 litro es igual a 1 decímetro cúbico), lo puedes comparar con el peso del agua que es de 1 kilo por cada litro, con el de una roca promedio que pesa 2.3 kilos y con el del cuerpo humano, cuyo peso promedio es de 0.95 kilos por ese mismo volumen (muy cercano al del agua). El peso de la columna de aire producirá una presión mucho mayor en el nivel del mar que arriba de las montañas.
RESPONDE:
o ¿Por qué el agua no se cae cuando el vaso esta boca abajo?
o ¿interviene la presión atmosférica para que el agua no se derrame al momento de voltear el vaso?
CAL
OR Y
TEM
PER
ATU
RA
“Cuando el calor se va” Materiales
1 vela
1 cerillo
1 adulto que vigile
Procedimiento
1) Enciende la vela y deja
el cerillo prendido arriba de
ella.
2) Apaga la vela sin apagar
el cerillo y deja el cerillo
prendido arriba de la vela.
Observa La vela se vuelve a prender aunque el cerillo no
esté en contacto con ella.
APRENDIZAJE ESPERADO: Comprobar la transferencia de calor en algunos
materiales y su importancia en nuestra vida diaria.
¿Has sentido alguna vez frías tus manos y para calentarlas las has frotado?
¡OBSERVA!
Aplícalo a tu vida:
Sabiendo que el aire caliente tiende a subir puedes mejorar el microclima de tu casa:
cuando hace mucho frío, aísla el cuarto que tenga el techo más alto o el que tenga salida
de aire por arriba.
Encuéntralo en la Naturaleza: El calor puede transmitirse por conducción (como cuando tocas una plancha), por
convección (como en el agua que se calienta en una estufa) y por radiación (como en un
día soleado). La convección se hace a través de un fluido en movimiento; puedes
visualizar este fenómeno poniendo a hervir agua en una olla (se ve mejor si el fondo es
de color claro) con semillas depimienta negra. La convección es de dos tipos: natural e
inducida o forzada.
La natural es cuando calientas el agua; la
forzada es cuando mueves el café con
una cuchara. Para que haya transmisión
de calor por convección es necesario que
haya una variación de temperatura (lo
que hace que cambie la densidad del
fluido) y que se venza la resistencia del
fluido al movimiento. Por un lado existe
la caída del fluido más frío (que es más
denso y por lo tanto es más atraído por
la gravedad) y por otro lado, el más
caliente se vuelve más ligero y asciende.
Cuando asciende, se expande por estar a
menos presión, se enfría y continúa el
ciclo. La convección, junto con la
rotación de la Tierra,rigen en gran parte
el movimiento del aire en la atmósfera,
generando las
corrientes atmosféricas que controlan
el clima.
ADVERTENCIA: EL experimento puede fallar si el vapor de la cera no alcance la llama del cerillo.
RESPONDE:
o ¿Porque la vela se vuelve a prender?
o ¿Que diferencia existe entre calor y temperatura?
o ¿Que relación guarda la dilatación con el efecto del calor?
Tiempo de exposición al sol
Materiales: Un día de sol.
Camisas de varios colores incluyendo una negra y otra
blanca.
Procedimiento: 1) Ponte una camisa negra y sal al sol cinco minutos
2) Luego ponte la camisa blanca y ve al sol otros cinco minutos. Prueba con camisas
de varios colores y materiales.
Observa: Con la camisa negra se siente más calor que con la blanca.
¿te has dado cuenta que en verano usas ropa de color mas clara que en invierno?
¡OBSERVA!
Aplícalo a tu vida: Los carros negros se calientan más que los de color claro. A medida que el carro se
queda más tiempo expuesto al sol, más se calentará el aire en su interior.
En temporada de calor extremo puedes mejorar el clima de tu carro dejando un poco
abierta la ventana. Mantén fresca tu recámara no dejando que entre el sol para que no
se caliente el aire, puedes hacerlo manteniendo cerradas las cortinas.
Encuéntralo en la Naturaleza:
El estado del tiempo de una región depende,
entre otras cosas, del tiempo de exposición a
los rayos solares durante el día. En verano los
días son más largos que en el invierno,
mientras más dure el día más tiempo iluminará
el sol y más se calentará el aire.
Como vimos con materiales de distinto color, hay colores que atrapan más radiación que
otros, los obscuros más que los claros. Al porcentaje de radiación que reflejan los
materiales, es decir la que no absorben, se le llama albedo (ver Tabla). Si consideramos
que el aire se calienta al estar en contacto con el suelo, y viendo que las nubes reflejan
gran parte de los rayos solares, entonces entendemos por qué en los días nublados hace
mucho menos calor que en los días despejados. Los polos cubiertos de nieve casi no se
calientan porque casi todos los rayos se reflejan y porque allí los rayos llegan muy
inclinados. En los últimos años se ha derretido una parte importante del casquete polar
del norte, los científicos están preocupados ya que esto indica que está subiendo la
temperatura global de la Tierra. La Tierra puede absorber mayor cantidad de calor al
convertirse la nieve en agua, ya que el albedo del agua es menor que el de la nieve.
RESPONDE:
o ¿Por qué crees que con la camisa negra se siente más calor que con la blanca?
o ¿Cómo se transmite el calor en este experimento? Explica.
son muy extremos entre el
día y la noche.
¿Cuánta energía se requiere para cambiar tu temperatura?
Materiales: Tres vasos de plástico. Agua, tierra, aire.
Termómetro.
¿Te haz dado cuenta que si se le entrega calor a dos cuerpos de la misma masa y la misma temperatura inicial, la temperatura final será distinta?
Procedimiento: Llena un vaso con agua, pon un poco de tierra en otro vaso (nota que aquí
tierra está con minúscula para designar al suelo y no al planeta), y el tercero
déjalo vacío (o sea con aire). Mete al refrigerador los tres vasos, sácalos a los diez minutos y tócalos con la frente, compáralos para saber cuál es
el más frío. Después pon los vasos que tienen agua y tierra al sol por 15
minutos y con un termómetro mide la temperatura del agua y de la tierra.
Observa: Cuando sacas los vasos del refrigerador podrás percibir que los vasos que
contienen aire y tierra están más fríos
que el que tiene agua. Cuando midas la temperatura de la tierra y del agua
después de haberlos dejado 15 minutos
al sol intenso podrás ver que la tierra
está más caliente que el agua.
Aplícalo a tu vida: Se sabe que todos los objetos tienden a tener la misma temperatura, esto
quiere decir que si pasa un tiempo considerable sin exponer los objetos a
una fuente de calor tenderán a tener todos ellos la temperatura ambiente. El tiempo que tardan en adquirir esta temperatura depende de su calor
específico y de la cantidad del material.
El hombre, como los mamíferos y aves, regulan su temperatura. Los animales
de sangre caliente utilizamos la mayor parte de la energía que consumimos en mantenernos a una temperatura constante (aproximadamente 36.5 °C),
mientras que la temperatura ambiente casi siempre es mucho menor. Los
reptiles, de sangre fría, dependen del calor ambiental para aumentar su temperatura, por eso cuando el día está soleado se mueven rápidamente
mientras que en la noche, cuando la temperatura ambiental es menor, se
mantienen inmóviles.
El cuerpo humano, al igual que la Tierra, tiene un elevado porcentaje de agua y puede regular su temperatura fácilmente gracias a su alto calor
específico.
¡OBSERVA!
¿Cómo afecta al
clima? Aunque el océano absorbe casi todo el
calor proveniente del sol (tiene un bajo albedo), su temperatura casi no cambia
por su gran calor específico.
Si el planeta no estuviera cubierto por
agua en un 75 %, las noches serían muy frías. Los lugares cercanos a un lago o
un océano tienen un clima mucho más
agradable que los desiertos, dónde los cambios de temperatura son muy
extremos entre el día y la noche.
Responde:
o ¿Que entiendes por calor especifico?
o ¿Porque el vaso que tiene agua se enfría mas lentamente?
EL
EC
TR
OS
TÁ
TI
¿El globo atrae a la lata?
Materiales:
Latas de refresco vacías
Globos
paño de lana
Procedimiento:
Globos en la parte media. Colocamos la lata encima de una mesa o en el suelo.
Inflamos el globo y lo frotamos bien con un paño de lana.
Acercamos el globo a la lata sin tocarla.
¿Quépasó?
Observa que la lata persigue al globo.
APRENDIZAJE ESPERADO: Comprobar cómo los cuerpos se cargan eléctricamente
a través de diferentes formas como frotamiento, inducción, o contacto .
¡OB
SER
VA!
¿Alguna vez no se te ha parado los cabellos al momento de frotar un globo y ponerlo encima de tu cabeza?
¿Quieres saber más?
FROTAMIENTO
Cuando se frotan dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones igual
al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con
carga negativa.
Ejemplos:
Si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones
del vidrio a la seda. (el vidrio adquiere una carga eléctrica positiva al perder un
determinado número de cargas negativas (electrones); estas cargas negativas son
atraídas por la seda, con lo cual se satura de cargas negativas
Si se frota un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones
del paño al lápiz.
El cuerpo se cargara positivamente o negativamente dependiendo del cuerpo con
que se frote.
Los cuerpos poseerán cargas contrarias con este tipo de electrización.
Responde:
o ¿Qué pasa cuando acercamos el globo a la lata?
o ¿A qué se debe que la lata persiga al globo?
o ¿Que tipo de electrización crees que se da? ¿Por qué?
¿El globo atrayente? Materiales:
Sal
Hoja de papel
Globo
Franela.
Procedimiento:
Poner sal sobre una hoja de papel.
Inflar un globo y anudarlos.
Frotar la punta del globo con la franela.
Acercar la punta del globo a la sal.
¿Qué pasó?
Ver el globo con la
Sal pegada.
¡OBSERVA!
¿Haz observado que Cuando enciendes el televisor y se coloca una hoja de papel es fuertemente atraída por la pantalla
ypermanece pegada un tiempomoderadamente largo?
¿Quieres saber más?
CONTACTO
Características
-
- Tiene lugar cuando se pone en contacto un cuerpo no cargado y aislado con otro
cargado.
- Después del contacto ambos quedan argados con el mismo signo.
- Existe una transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en
mayor cantidad hacia el que los contenga en menor proporción y manteniéndose
este flujo hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos.
Responde:
o ¿Qué sucede al acercar la punta del globo
a la sal? ¿Por qué se da este fenómeno?
o ¿Que tipo de electrización crees que se da? ¿por qué?
¿Las láminas de aluminio se separan?
Materiales
Tira larga de papel de aluminio
tubo de cartón estrecho
globo
paño de lana
hilo
Procedimiento
Cortamos un tira larga de papel de aluminio.
Doblamos por la mitad y la dejamos caer apoyada en el tubo de cartón (sirve el
tubo donde viene envuelto el papel de aluminio, un tubo hecho con cartulina o
cualquier otro material aislante), conviene que el tubo sea estrecho para que nos
queden dos láminas de aluminio cerca una de otra.
Con un hilo colgamos el conjunto de una lámpara, del pomo de una puerta, etc. las
láminas no deben tocar el suelo.
El electroscopio ya está listo para funcionar. En la foto se ha utilizado una barra
vertical como soporte del tubo de cartón.
Inflamos un globo y lo frotamos con un paño de lana y tocamos con él la parte
superior del electroscopio, (también podemos frotar en un jersey o con nuestro
propio pelo).
Observa Observaremos como las láminas de
aluminio se separan un poco, por lo
tanto el globo tiene carga eléctrica.
¡OBSERVA!
¿Cuando te sientas en una silla plástica, al rozar los bellos del brazo en la silla, haznotado que se erizan?
¿Quieres saber más?
INDUCCIÓN
- La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.
- Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro.
- Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una
interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro.
- Como resultado de esta interacción, la distribución inicial se altera: el cuerpo
electrizado provoca el desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro.
- En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en
el cuerpo neutro, pero en algunas zonas se carga positivamente y en otras
negativamente.
- Se dice que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo
electrizado, denominado inductor, induce una carga con signo contrario en el
cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
- También se le denomina electrización por polarización, observa la figura:
Responde:
¿Todos los cuerpos están formados por átomos? ¿Por qué ocurre esto?
¿Qué tipo de electrización crees que se da? ¿por qué?
Relaciona los estados de agregación con las imágenes de la izquierda.
ESTADO SOLIDO
ESTADO LÍQUIDO
ESTADO GASEOSO
APRENDE JUGANDO
ORDENA LAS PALABRAS HASTA FORMAR UN TEXTO CON SENTIDO
Cuando dos sistemas o cuerpos en
desequilibrio
Térmica al de menor temperatura hasta conseguir
Térmico entra en contacto, el de mayor
temperatura
Desde un cuerpo que se halla a mayor
temperatura
El equilibrio térmico. El
calor es la
A otro de menor temperatura
Transfiere energía
Transferencia de energía
Escribe en los espacios en blanco las palabras adecuadas
R Y T I E R R A Z C R
A E E O X I G E N O E
D A M S A G X A I R S
E I P V I D A H N I P
N R E A W E R T Y U I
S E R P L A N E T A R
I F A Q R V B N O Ñ A
D A T M O S F E R A C
A J U A B I T G H K I
D L R T O C L I M A O
G R A V E D A D F T N
Densidad
Aire
Atmosfera
Temperatura
Vida
Clima
Tierra
Planeta
Gravedad
Respiración
Oxigeno
Ubica las siguientes palabras en la sopa de letras
PETMRUEATRA AMTORFESIAC PENSIRO
MDIEDA RNEGEAI PTAIRLACSU
SAUSTNCAI BOTJEO TÑOAMA
TRMCOEI CPUEOR LACOR
Arma las palabras
ACTIVIDADES INTERACTIVAS:
Puedes visitar las siguientes páginas para complementar tu aprendizaje:
http://www.estudiargratis.com.ar/juegos-
educativos/preguntas-respuestas-ciencia.htm
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