Mis experimentos favoritos – conectando profesores e ideas Teach article

Todos los profesores tienen, al menos, un experimento favorito que están deseando compartir. Continúa leyendo para saber más sobre las sesiones mensuales de experiencias compartidas y descubre algunos experimentos asequibles de física que puedes hacer en clase.

La ciencia es universal, pero cómo la enseñamos varía enormemente de un sitio a otro. Todos los profesores tienen, por lo menos, un experimento favorito que les encanta compartir, y nuevas ideas aparecen constantemente, evolucionan y son compartidas por increíbles profesores en toda Europa y más allá. Pero a algunas ideas les cuesta trabajo cruzar las fronteras, sean geográficas, culturales, lingüísticas o curriculares. Con “Mis experimentos favoritos”, Michael Gregory ha convertido en su objetivo expandir las buenas ideas entre profesores. Desde 2017 ha viajado en bicicleta por más de 30 países (incluyendo los 25 de la UE en el continente) preguntando a los educadores “¿Cuál es tu EXPERIMENTO FAVORITO? Y compartiendo sus respuestas en su canal de YouTube

También organiza reuniones mensuales online para profesores de experimentos compartidos.  En este artículo se presentan algunos ejemplos de física de una sesión reciente.

Para dar una idea de lo que se puede esperar de estas sesiones mensuales de intercambio de experimentos, compartimos en este artículo una pequeña muestra del encuentro más reciente.

Usando materiales simples y baratos, estos experimentos muestran fenómenos sorprendentes. El nivel de dificultad debería ser lo suficientemente bajo como para que cualquiera pueda intentarlo en su propia clase, como una pequeña demostración para provocar el interés de los estudiantes más jóvenes o con más detalle para ilustrar los temas de física más avanzados. Esta selección presenta experimentos de física, pero los encuentros mensuales incluyen también biología, química, geología y ciencia general.

Actividad 1: La copa de Pitágoras – Panagiotis (Takis) Lazos, Atenas, Grecia

Una copa de Pitágoras, también conocida como el vaso de Tántalo o el vaso de la avaricia, es una copa que contiene un sifón, que automáticamente vaciará el contenido de la copa si se llena por encima de un determinado nivel. Es una divertida demostración de la presión en los vasos comunicantes (tubo y copa) y del principio del sifón.^[2] Puede ser montado en unos 20-30 minutos y la demostración dura menos de 5 minutos.

Vea la grabación

Conexiones curriculares:

• Primaria – pregunta/observación (pregunta: “¿por qué se vacía la copa?”, “¿qué observáis?”, “¿qué deducís?”, etc.)
• Secundaria – presión, principio de los vasos comunicantes, ingeniería y construcción (el alumnado puede hacer, evaluar y mejorar sus propios diseños)

Materiales

• Un vaso de plástico o una botella transparente
• Un tubo flexible de plástico (unos 25 cm)
• Pegamento caliente (pistola)

Procedimiento

1. Hacer un agujero cerca de o en el fondo del vaso.
2. Pegar un extremo del tubo de manera que el agua pueda salir por el agujero. Sellar la unión del tubo con el vaso comprobando que no gotea.
3. Doblar el tubo de manera que el otro extremo quede en el interior del vaso cerca del fondo. El codo debe quedar por debajo del borde del vaso, la altura del codo determinará el nivel máximo de llenado del vaso.
4. El vaso debe retener el agua (sin pérdidas) cuando se llene hasta un nivel inferior al de la altura del codo, pero, cuando se sobrepase, el agua dentro del codo creará un sifón que vaciará el vaso completamente

Debate

El vaso de Pitágoras hecho de barro y otros materiales es vendido frecuentemente como un recuerdo en Grecia, Chipre y el Mediterráneo oriental. Hecho con materiales opacos, es imposible ver el interior y esto dificulta que el alumnado entienda los relativamente simples principios en juego. Fabricando en el laboratorio su propia versión transparente, conseguirán una comprensión más intuitiva de la presión en fluidos.

Actividad 2: El motor más sencillo del mundo – Gordana Varnica, Požega, Serbia

Este sencillo motor homopolar es una demostración fácil y divertida de la acción de fuerza de Lorentz: un cable que conduce una corriente dentro de un campo magnético, experimentará una fuerza perpendicular al sentido de la corriente y al del campo magnético.^[3] La experiencia puede montarse en minutos y puede ser resultar útil para debates más largos sobre la fuerza electromotriz, cuestionando a los alumnos  el sentido y la dirección del campo magnético y de la corriente para predecir la dirección de la fuerza.

Vea la grabación del encuentro y el vídeo del experimento.

Conexiones con el currículum:

• Primaria y primer ciclo de Secundaria – creación de un circuito simple y conversión de energía eléctrica en energía cinética.
• Secundaria y Bachillerato – inducción electromagnética, ley de Lorentz, introducción a los motores eléctricos y las dinamos.

Materiales

• Imán de neodimio  – redondo, del tamaño de una moneda o más pequeño.
• Pila (AA, AAA o similar).
• Alambre de cobre.

Procedimiento

1. Coloque la pila sobre el imán.
2. Doble el cable de manera que asiente bien en los dos extremos de la pila cerrando un circuito a través del imán de la parte inferior.
3. El cable debería experimentar una fuerza electromotriz debido a la corriente que está circulando a través del campo magnético del imán de la parte inferior. Con un poco de cuidado debería ser posible doblar/colocar el cable de manera que pueda girar continuamente alrededor de la pila.

Debate

Los motores homopolares simples como este fueron la primera demostración de electromagnetismo hace dos siglos, ¡y todavía consiguen fascinar a generaciones de jóvenes científicos en la actualidad!

Actividad 3: Termómetro con una botella de cerveza – Michael Gregory, París, Francia.

Construya un sencillo termómetro de gas a partir de una botella de vidrio vacía y unos pocos materiales más.^[4] Rápido y fácil, puede hacerse en una sesión de 45 minutos, en Primaria o primer ciclo de Secundaria para demostrar el funcionamiento de un termómetro simple o en segundo ciclo de Secundaria y Bachillerato (de 14 a 18 años aproximadamente) para una sesión más avanzada. El termómetro puede ser calibrado y los resultados extrapolados para el cálculo experimental del cero absoluto.

Vea la grabación

Conexiones con el currículum:

• Primaria – diferencia entre temperatura y calor, tipos de termómetro, medida de la temperatura
• Primer ciclo de Secundaria – expansión de los gases / expansión térmica en general, medición y calibración
• Segundo ciclo de Secundaria y Bachillerato – ley de los gases/termodinámica, toma de medidas y evaluación de la incertidumbre y las fuentes de error, extrapolación de datos gráfica y algebraicamente, cálculo experimental del cero absoluto.

Materiales

• Botella de vidrio vacía (cerveza, vino, refresco, etc.)
• Tapón para la botella con un orificio adecuado a la pajita (tubo)
• Globo
• Tubo o pajita transparente de pequeño diámetro.
• Agua (mejor coloreada para mayor visibilidad)

Para la calibración

• Termómetro de laboratorio
• Agua caliente/fría

Procedimiento

1. Insertar el tubo en el agujero del tapón, dejando 1-2 cm de longitud en la parte de abajo del tapón
2. Insertar el globo en la parte de arriba de la botella y llenarlo cuidadosamente con agua (el globo no debe cubrir completamente la boca de la botella antes de estar lleno, porque la presión del aire en el interior de la botella impediría llenar el globo)
3. Una vez el globo esté lleno, insertar el tapón en la botella. Normalmente, al hacer el sellado, el tapón desplazará su propio volumen de agua hacia el tubo y, de esta manera, la temperatura inicial debería tener unos centímetros de agua visibles por encima del tapón
4. El termómetro debería estar ahora listo para demostrar los cambios de temperatura
5. Calibración – el termómetro puede ser calibrado colocándolo en dos baños de agua con temperaturas conocidas. Dentro de una incertidumbre razonable, puede considerarse que el termómetro está a presión constante y, por tanto, un incremento de volumen es proporcional a un incremento de temperatura. Una escala lineal puede ser empleada tanto para interpolar como para extrapolar entre las temperaturas conocidas.

Debate

Este sencillo termómetro de gas puede utilizarse para una medida experimental aproximada del cero absoluto, extrapolando la calibración hasta que el volumen de gas en la botella sea cero. Para ello, la altura del agua en el tubo debe convertirse a volumen para poder determinar la temperatura a la cuál el volumen de gas en la botella sería cero. Esto puede hacerse gráfica o algebraicamente, dependiendo del nivel de aprendizaje.

Para más detalles sobre la calibración y solución de problemas, por favor vea este documento (en inglés).

Resumen

Profesores increíbles de toda Europa hacen experimentos excelentes todos los días, y los profesionales reflexivos aprenden de su experiencia, siempre mejorando, ajustando e ideando nuevos experimentos. Mis Experimentos Favoritos es una colección de proyectos para reunir y compartir algunos de los mejores experimentos en Europa y en todo el mundo, y estas reuniones mensuales para compartir experimentos son una forma de mantenerse al día con algunas de las mejores ideas, ya que son continuamente mejoradas por grandes profesores como usted.

Esta es una pequeña muestra de los casi 100 experimentos que han compartido decenas de profesores durante el primer año de estas reuniones mensuales. Muchos de los mejores educadores de Europa esperan reunirse cada mes para compartir sus experimentos favoritos más recientes. ¡Espero que se una a nosotros el próximo mes para compartir la diversión!

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