Programación
Taller: 1
a)
Implosión de latas
Al calentar el agua interior de la lata las moléculas
de aire se agitan con más fuerza y aumenta la presión interior, si dejamos el
agujero abierto, éstas salen al exterior equilibrándose la presión interior con
la exterior.
Si cerramos el agujero, aumenta la presión interior
conforme se va calentando la lata, pasando por el punto de ebullición a estado
gaseoso.
Si metemos la lata en un bol con agua fría, las
moléculas del interior de la lata se agitan con menor fuerza y disminuye la
presión interior, de forma que la presión atmosférica es mayor y aplasta la
lata.
Además, ocurre un cambio de fase: de estado gaseoso –
el vapor de agua- a estado líquido. (La densidad del agua líquida es unas 1600
veces superior a la del vapor de agua, o lo que es lo mismo ocupa 1600 veces
menos y al producirse en un instante muy pequeño (ese cambio de fase) se queda
un gran vacío dentro de la lata que hace que la presión atmosférica la aplaste
rápidamente. La densidad y el volumen mantienen una relación inversa.
-
Vamos realizar una experiencia en donde se
aprecia el efecto de una implosión frente a la explosión.
-
En el primer caso, es la acción de
romperse hacia dentro, con estruendo, las paredes de una cavidad en cuyo
interior existe una presión inferior a la exterior
-
En el caso de la explosión, la fuerza se
expande bruscamente irradiándose lejos de la fuente. Esto genera una onda de
choque que puede hacer mucho ruido
CUESTIONARIO:
Pregunta: En la implosión las fuerzas van
Respuesta correcta: de fuera a dentro
1ª Respuesta incorrecta: de dentro a fuera
2ª Respuesta incorrecta: de dentro a fuera, a veces
3ª Respuesta incorrecta: de dentro a fuera siempre
b)
Los gases se comportan
CHARLES:
Para cualquier gas, la temperatura y el volumen son
directamente proporcionales. Si todo lo demás se mantiene constante: la presión
y la cantidad de gas, a medida que suba la temperatura, el volumen también
aumenta; y cuando disminuye la temperatura de un gas también lo hace su
volumen,
Si calientas un gas se expande, las partículas se
mueven más rápidamente, si el gas se enfría, el movimiento de las partículas se
aminora y el volumen se contrae.
Se cubrirá la boca de una botella con un globo. Si
sumergimos la botella en el vaso de precipitado con agua caliente, observamos
que el globo se infla debido a que las moléculas de aire del interior de la
botella al calentarse se agitan, aumentando los choques entre ellas y buscando
la manera de expandirse dentro del espacio que ocupan, se observa que, al
aumentar la temperatura, aumenta el volumen del aire que había en la botella.
Si pudiéramos medir ambas magnitudes, veríamos que lo hacen directamente
proporcional.
EXPERIENCIA:
Si tomamos la botella y la sumergimos en el bol de
agua fría, se observa el proceso inverso, al enfriarse las moléculas de aire, estas
se contraen ocupando menor espacio
V1/T1 = V2/T2
BOYLE-MARIOTTE:
A temperatura constante, el volumen de una masa fija
de gas es inversamente proporcional a la, presión que ejerce ese gas.
Cuando las partículas se van moviendo por un espacio grande,
chocan menos contra las paredes del recipiente y la presión es pequeña; si se
reduce el volumen, tienen menos espacio y las partículas se mueven y van
chocando más veces contra las paredes del recipiente, de forma que la presión
aumenta, es la explicación que la TCM da a la ley de Boyle y Mariotte.
EXPERIENCIA:
Si empujamos el émbolo y modificamos el volumen del aire del cilindro de la jeringuilla,
a temperatura y masas constantes, a la mitad o al doble, observamos como se ve
también modificada la presión del tensiómetro al doble o a la mitad; ambas
magnitudes son inversamente proporcionales.
GAY-LUSSAC
La presión de un gas es directamente proporcional a su
temperatura, siempre y cuando mantenga un volumen constante, es decir, ocupen
el mismo espacio. Si ese mismo gas, en volumen constante, lo enfriamos, bajamos
su temperatura, al disminuir la temperatura la presión es directamente
proporcional, lo que significa que si la presión disminuye, la temperatura
también lo hace, al disminuir la temperatura, las moléculas se mueven más
despacio y al moverse más despacio chocan menos veces entre sí y las paredes;
en el otro caso, al haber más temperatura, las moléculas se mueven más rápido,
chocan más veces contra las paredes del recipiente y hacen más presión. Si
aumentamos la temperatura, las partículas ocupan el mismo volumen, pero se
mueven más rápido, chocan más veces contra las paredes del recipiente,
ejerciendo más presión sobre las paredes.
EXPERIENCIA:
Echamos agua en un plato y colorante, para hacer más
visible el ascenso del agua durante la experiencia. Encendemos la vela y
ponemos sobre ella, boca abajo, un vaso. Mientras la vela está encendida la
presión interior del vaso aumenta, en la misma proporción que la temperatura,
cuando la vela se apaga, disminuye la temperatura y por consiguiente la
presión, por lo que la presión exterior empuja al agua hacia arriba del vaso,
en busca del equilibrio isobárico.
CUESTIONARIO:
Pregunta: Un proceso isocórico es un proceso termodinámico en el que
Respuesta correcta: el volumen permanece constante
1ª Respuesta incorrecta: la temperatura permanece constante
2ª Respuesta incorrecta: la presión permanece constante
3ª Respuesta incorrecta: la presión y el volumen permanecen constantes
Taller: 2 Eolípila
Fue inventada en el siglo I por el griego Herón de
Alejandría. Se considera la primera máquina térmica.
Cuando se calienta el agua de su interior, esta pasa a
vapor y sale por los tubos. Por la ley de acción-reacción, la pila empieza a
girar.
Hemos conseguido movimiento por la presión ejercida
por el vapor de agua dentro de la pila, transformado energía térmica en energía
mecánica por medio de la evaporación del agua, produciéndose un principio de
acción y reacción en la salida de los tubos laterales,
3º LEY DE NEWTON Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este
realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido contrario sobre el
cuerpo que la produjo
Algunos
ejemplos donde actúan las fuerzas acción-reacción son los siguientes:
·
Si una persona empuja a otra de peso similar, las dos se mueven con la
misma velocidad, pero en sentido contrario.
·
Cuando saltamos, empujamos a la tierra hacia abajo, que no se mueve debido
a su gran masa, y esta nos empuja con la misma intensidad hacia arriba.
·
Una persona que rema en un bote empuja el agua con el remo en un sentido y
el agua responde empujando el bote en sentido opuesto.
·
Cuando caminamos empujamos a la tierra hacia atrás con nuestros pies, a lo
que la tierra responde empujándonos a nosotros hacia delante, haciendo que
avancemos.
·
Cuando se dispara una bala, la explosión de la pólvora ejerce una fuerza
sobre la pistola (que es el retroceso que sufren las armas de fuego al ser
disparadas), la cual reacciona ejerciendo una fuerza de igual intensidad, pero
en sentido contrario sobre la bala.
·
La fuerza de reacción que una superficie ejerce sobre un objeto apoyado en
ella, llamada fuerza normal con dirección perpendicular a la superficie.
·
Las fuerzas a distancia no son una excepción, como la fuerza que la Tierra
ejerce sobre la Luna y viceversa, su correspondiente pareja de acción y
reacción:
DESAROLLO DE LA EXPERIENCIA
Tomamos la eolípila y la rellenamos con la jeringuilla
de agua, la colocamos en le bol, flotando, encendemos la vela y acomodamos
soportes para facilitar la ebullición del agua, momento en que empezará a salir
vapor de agua por las toberas y a girar por el principio de acción reacción.
CUESTIONARIO:
Pregunta: La eolípila fue inventada en el siglo I por
Respuesta correcta: Herón de Alejandría
1ª Respuesta incorrecta: Herón II de Siracusa
2ª Respuesta incorrecta: Hiérocles
3ª Respuesta incorrecta: Filón de Bizancio
Campana de vacío y globos
Introducimos el globo dentro del recipiente (campana
de vacío). Cuando nosotros hemos inflado el globo, lo que hemos hecho es añadir
presión al interior del globo, como las paredes son elásticas la presión del
interior del globo, intenta igualarse a la exterior del globo, pero cuando
sometemos el globo al vacío, lo que ocurre es que la presión dentro de la
campana está disminuyendo y el globo lo que hace es hincharse para igualar su
presión interior a la del exterior, por lo que lo que hace es hincharse para
igualar la presión interior a la exterior, por eso es capaz de expandirse
tanto.
Conectamos la campana a la bomba de vacío, que
extraerá el aire de su interior. El globo se está haciendo cada vez más grande
sin quitarle el nudo. Al extraer el aire del interior de la campana la presión
disminuye y el aire del interior del globo se expande.
Como la presión del interior de la campana es menor
que la presión atmosférica del exterior, la tapa no se puede levantar porque es
presionada por el aire que la rodea.
Al dejar entrar aire, al interior de la campana, la
presión aumenta y el aire del globo se comprime. Cuando se igualan las
presiones dentro y fuera de la campana, ésta ya se puede abrir.
(Esta experiencia va en la misma mesa que la eolípila
pequeña por si hay que sustituirla)
Taller: 3
Heridas y agua oxigenada
Cuando nos echamos agua oxigenada para curar las
heridas, observamos que aparecen burbujas, estas son el oxígeno liberado por la
rápida descomposición del peróxido en contacto con la sangre y las células de
la piel, también puede suceder cuando se almacena el peróxido de hidrógeno,
pero de una manera más lenta, obsérvese cómo los envases de plástico que la
contienen se hinchan.
La descomposición rápida del peróxido de hidrógeno en
contacto con la sangre o la piel es debida a que estas contienen un catalizador
que es una sustancia que acelera la velocidad de una reacción química, pero se
recuperar al final de ella.
EXPERIENCUA A:
AGUA OXIGENADA (30% DE AGUA OXIGENada)
detergente LIQUIDO
gotas DE COLORANE
YODURO DE POTASICO DISUELTO EN AGUA
Al añadirlo la descomposición es rapidísima y el
oxígeno gaseoso formado es atrapado por el detergente formando burbujas. El
vapor desprendido es agua caliente que se forma porque esta reacción es exotérmica,
es decir, cede calor cuando se produce.
-
La descomposición del agua oxigenada es
utilizada por la policía científica (prueba de luminol) para encontrar restos
de sangre en la escena de un crimen, pues los detectives rocían con agua
oxigenada y luminol (se ilumina en contacto con el oxígeno gaseoso), está en
contacto con la sangre hace que se desprenda rápidamente oxígeno de forma
activa el luminol y queda patente la huella sanguínea.
Si utilizamos en vez de yoduro potásico una sal de
hierro con el agua oxigenada, también se produce el efecto catalizador y se
debe a la presencia del hierro, pues este por estar presente en la sangre hace
que se observen esas burbujas cuando se echa agua oxigenada y hace que se
active el luminol.
Fíjense, que por las imperceptibles cantidades de
hierro que hay en el vidrio por lo que no se almacena el agua oxigenada en
tarros de cristal,
EXPERIENCIA B
Agua oxigenada (mejor si es de 30% 0 50%)
detergente
Sangre
Al echarla, sale un burbujeo y se llena el vaso de
espuma, el agua oxigenada se descompone en agua y oxigeno gaseoso que forma la
espuma blanca, podemos reconocer el oxígeno acercando una cerilla y los
destellos surgen de la combustión del oxígeno atrapado en la espuma
La sangre tiene una enzima que se llama catalasa, que
actúa como catalizador o precipitado de la descomposición del agua oxigenada en
agua y oxígeno gaseoso. En ese desprendimiento de oxígeno gaseosos, las
bacterias anaeróbicas (que no pueden vivir en ambientes de oxigeno) por lo que
esta cantidad de oxigeno consigue matarlas y así quedan limpias las heridas de
estas bacterias
CUESTIONARIO:
Pregunta: La catalasa es una enzima que cataliza la descomposición del agua
oxigenada (peróxido de hidrógeno)
Respuesta correcta: en oxígeno y agua
1ª Respuesta incorrecta: oxígeno e hidrógeno
2ª Respuesta incorrecta: agua e hidrógeno
3ª Respuesta incorrecta: hidrógeno
Apagando fuegos
Vamos a
demostrar la ley de conservación de la masa, en la fabricación de un extintor.
Pesamos el
globo
Tomamos
bicarbonato sódico con la espátula y lo pesamos en la báscula con el cristal de
relojero. (Taramos la báscula)
Pesamos la
botella
Pesamos el
globo
Echamos 25
ml de agua, 25 mg
Vertemos el
bicarbonato dentro del globo
Pesamos todo
el conjunto, después de la reacción química, volvemos a pesar, para comprobar
que no se ha perdido masa.
Ponemos el
globo en la boquilla del embudo. Y echamos bicarbonato dentro (___g), lo
separamos del embudo.
Tomamos la
botella y vertemos el vinagre (___ g) aproximadamente 1/3 de la botella
Tomamos lo
boquilla del globo con el bicarbonato sódico centro y la ajustamos a la boca de
la botella, sin verter todavía el contenido del bicarbonato dentro de la
botella. Hacemos que caiga el bicarbonato en el vinagre, reaccionando ambos y
produciéndose el dióxido de carbono gaseoso, el globo se infla a causa de la
presión que se ha formado dentro de la botella
Al mezclar
el vinagre (que es un ácido) con el bicarbonato de sodio (que es un base),
reaccionan y se transforman en agua, acetato de sodio (una sal) y dióxido de
carbono (un gas). El dióxido de carbono (CO2) es el gas responsable de que se
formen las burbujas de la erupción del volcán y que se hinche el globo. Cuando
dejan de producirse burbujas, la reacción química ha terminado y el globo no se
hinchará más. Las reacciones químicas terminan cuando se consumen los
reactivos.
CUESTIONARIO:
Pregunta: Durante toda reacción química ordinaria la
masa consumida de los reactivos es
Respuesta correcta: igual a la masa de los productos
obtenidos
1ª Respuesta incorrecta: mayor a la masa de los
productos obtenidos
2ª Respuesta incorrecta: menor a la masa de los
productos obtenidos
3ª Respuesta incorrecta: distinta, unas veces mayor o
menor, a la masa de los productos obtenidos
Taller: 4
Eficiencia energética A+++
a) Invierno
Tomamos el aire frío de la
habitación, que se sitúa en las partes bajas y lo hacemos pasar por la parrilla
de latas expuesta al sol, por lo que lo calentamos y lo hacemos pasar a la
habitación por la parte superior. Un estrechamiento en la salida (Venturi) hace
que este pase rápidamente al circuito de la habitación, succionando aire de la
parte inferior, por la baja presión realizada en la parte alta del aparato.
b) Verano,
sacamos el aire caliente situado en la parte alta de la habitación y lo
llevamos a la parte baja de la “maquina” que lo incorpora en la parrilla que
sobrecalienta y acaba expulsándolo al exterior y que utilizamos como
succionador del que hay en el interior.
c) El
agujero de invierno, inferior, puede ser reutilizado para instalar un
ventilador que recircule aire del exterior al interior y refuerce la corriente
de aire
Colocar sondas y hacer estudio de resultados
CUESTIONARIO:
Pregunta: Las energías renovables son las que se
obtienen de
Respuesta correcta: fuentes naturales virtualmente inagotables
como R) la energía solar
1ª Respuesta incorrecta: el carbón y el gas natural
2ª Respuesta incorrecta: el petróleo
3ª Respuesta incorrecta: la fisión y fusión nuclear
Galileo en mi escalera
Realizar experiencias con péndulos en los que se
demuestre que péndulos de igual longitud, pero distintas masas, oscilan
simultáneamente (ley de la independencia de las masas)
El período de oscilación de un péndulo es
independiente de la amplitud de arranque, para amplitudes menores a 10º (ley
del isocronismo)
A menor longitud de la cuerda, menor tiempo de
oscilación y a mayor tiempo de oscilación, mayor longitud de la cuerda
Aplicación de la ciencia a nuestro
COMUNICACIONES:
Pregunta: En un péndulo simple el período es más largo
cuanto
Respuesta correcta: más largo es el hilo del péndulo
1ª respuesta incorrecta: menos largo es el hilo del
péndulo
2ª respuesta incorrecta: mayor es la masa
3ª respuesta incorrecta: mayor es la amplitud de la oscilación
Taller: 5
Eco-labora
Pregunta: La regla de las tres erres, también conocida
como las tres R de la Ecología, es una propuesta sobre hábitos de consumo
Respuesta correcta: Recicla, reduce y reutiliza
1ª respuesta incorrecta: Recicla, reluce y reutiliza
2ª respuesta incorrecta: Recicla, realiza y reutiliza
3ª respuesta incorrecta: Recicla, reduce y realiza
Nautilus mágico
Si tomas 10 números cualesquiera de la
sucesión de Fibonacci y los sumas, obtienes como suma un número múltiplo de 11,
que equivale a sumar 11 veces consigo mismo el término número 7 de la sucesión.
Por ejemplo:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13,
21, 34 = 8 * 11 = 88
21, 34, 55, 89, 144, 233, 377,
610, 987, 1597 =
377 * 11 = 4147
En realidad sucede siempre que se haga con una
sucesión de números obtenidos de la suma de los dos anteriores, por lo que
podría plantearse un juego como:
Disponer de 10 teselas numeradas: 0, 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9 y echarlas en una taza de forma que se ofrezca a alguien
que saque dos al azar y continúe la sucesión a partir de la suma de los dos
términos inmediatos anteriores, hasta ques se obtenga el término número 10,
bastará que el oficiante multiplique el término 7 por 11 (lo hará en segundos
si aplica algunas de las "estrategias" de cálculo rápido dejando
"pasmao" al interviniente)
Sean 3 y 4, por ejemplo (se observa que no son
ambos términos de la sucesión de Fibonacci)
3, 4, 7, 11, 18, 29, 47, 76, 123, 199 =
11 * 47 =
Algunas
regularidades:
·
Cualquier número natural se puede escribir mediante la suma de un número
limitado de términos de la sucesión de Fibonacci, cada uno de ellos distinto a
los demás. Por ejemplo, {\displaystyle
17=13+3+1}
, {\displaystyle 65=55+8+2}17 = 13+3+1 65= 55+8+2
·
Tan solo un término de cada tres es par, uno de cada cuatro es múltiplo de
3, uno de cada cinco es múltiplo de 5, etc.
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13,
21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597
{\displaystyle m}{\displaystyle
f_{n}={\frac {\alpha ^{n}-\beta ^{n}}{\alpha -\beta }}}Si tomas 10 números cualesquiera de la
sucesión de Fibonacci y los sumas, obtienes como suma un número múltiplo de 11,
que equivale a sumar 11 veces consigo mismo el término número 7 de la sucesión.
Por ejemplo:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13,
21, 34 = 8 * 11 = 88
21, 34, 55, 89, 144, 233, 377,
610, 987, 1597 =
377 * 11 = 4147
En realidad sucede siempre que se haga con una
sucesión de números obtenidos de la suma de los dos anteriores, por lo que
podría plantearse un juego como:
Disponer de 10 teselas numeradas: 0, 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9 y echarlas en una taza de forma que se ofrezca a alguien
que saque dos al azar y continúe la sucesión a partir de la suma de los dos
términos inmediatos anteriores, hasta ques se obtenga el término número 10,
bastará que el oficiante multiplique el término 7 por 11 (lo hará en segundos
si aplica algunas de las "estrategias" de cálculo rápido dejando
"pasmao" al interviniente)
Sean 3 y 4, por ejemplo (se observa que no son
ambos términos de la sucesión de Fibonacci)
3, 4, 7, 11, 18, 29, 47, 76, 123, 199 =
11 * 47 =
Algunas
regularidades:
·
Cualquier número natural se puede escribir mediante la suma de un número
limitado de términos de la sucesión de Fibonacci, cada uno de ellos distinto a
los demás. Por ejemplo, {\displaystyle
17=13+3+1}
, {\displaystyle 65=55+8+2}17 =
13+3+1 65= 55+8+2
·
Tan solo un término de cada tres es par, uno de cada cuatro es múltiplo de
3, uno de cada cinco es múltiplo de 5, etc.
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13,
21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597
{\displaystyle m}{\displaystyle
f_{n}={\frac {\alpha ^{n}-\beta ^{n}}{\alpha -\beta }}}
La suma de los n números de la sucesión de Fibonacci es igual al término n
+ 2 menos 1
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13,
21, 34, 55, 89, 144,
233, 377, 610, 987, 1597
{\displaystyle m}{\displaystyle
f_{n}={\frac {\alpha ^{n}-\beta ^{n}}{\alpha -\beta }}}
CUESTIONES:
Pregunta: Sucesión descrita por Leonardo de Pisa, matemático italiano del siglo XIII
conocido por
Respuesta
correcta: Leonardo Pisano
1ª respuesta
incorrecta: Leonardo Pizzano
2ª respuesta
incorrecta: Leonardo Bigoglio
3ª respuesta
incorrecta: Leonardo Migliarino
{\displaystyle n}
primeros números
es igual al número que ocupa la posición {\displaystyle n+2}
menos uno. Es
decir
{\displaystyle f_{0}+f_{1}+f_{2}+\cdots
+f_{n}=f_{n+2}-1}
·
Otras identidades interesantes incluyen las siguientes:
CUESTIONES:
Pregunta: Sucesión descrita por Leonardo de Pisa, matemático italiano del siglo XIII
conocido por
Respuesta
correcta: Leonardo Pisano
1ª respuesta
incorrecta: Leonardo Pizzano
2ª respuesta
incorrecta: Leonardo Bigoglio
3ª respuesta
incorrecta: Leonardo Migliarino
Taller: 6
Magia en la fontana
Pregunta: Es un sistema hidráulico que por medio de la
presión hidrostática produce
Respuesta correcta: una salida de agua presión
1ª respuesta incorrecta: una entrada de aire a presión
2ª respuesta incorrecta: una salida de refresco de
cola
3ª respuesta incorrecta:
la caída de un objeto al fondo de un estanque
Pregunta: Vasos comunicantes es el conjunto de
recipientes comunicados que contienen un líquido homogéneo que cuando
Respuesta correcta: está en reposo alcanza el mismo
nivel en todos ellos
1ª respuesta incorrecta: está en reposo alcanza el
máximo nivel en el primero de ellos
2ª respuesta incorrecta: está en reposo alcanza el
mismo nivel en dos de ellos
3ª respuesta incorrecta: en movimiento alcanza el
mismo nivel en todos ellos
Semillero autómata
Pregunta: La automatización y robótica industrial
permite realizar una actividad
Respuesta correcta: sin la necesidad de la intervención
humana y de tareas de supervisión y guía externa
1ª respuesta incorrecta: con la necesidad de la
intervención humana y de tareas de supervisión y guía externa
2ª respuesta incorrecta: con la necesidad de la
intervención humana y manteniendo los márgenes de error de las decisiones
humanas
3ª respuesta incorrecta:
sin la necesidad de la intervención humana y manteniendo los márgenes de error
de las decisiones humanas
