Experimentos de Luz y Sonido en el Aula

LUZ: Proyectamos luz hacia una lámina de plástico transparente, después hacia un trozo de papel de seda blanco y por último hacia una cartulina. Enumeramos los tres conceptos (transparente, opaco y translúcido). ¿Qué elementos podemos encontrar en el aula que reflejen la luz? La pizarra, el móvil, el reloj. La luz emitida por la linterna, al llegar al móvil o el reloj, choca con este objeto que es opaco y la luz rebota hacia otra dirección. Decimos que la luz refleja cuando las ondas de un cuerpo luminoso chocan con uno opaco. Cuando la luz viaja en línea recta y choca con un objeto, esto la hace cambiar de dirección. A este fenómeno lo llamamos reflexión de la luz. ¿Qué creéis que pasará si introducimos un tenedor en el agua? ¿Y una moneda? La moneda cambia de tamaño (se deforma) e incluso en algunas partes no se ve. Un tenedor, si ponemos la vista a la altura del vaso de agua, parece que esté roto; bajo el agua parece que no sea el mismo. Esto es una ilusión óptica. A este fenómeno se le denomina refracción. Es el cambio de dirección de las ondas de luz al entrar en contacto con un medio en el cual no se encontraban inicialmente. Con estos dos experimentos, demostramos que los objetos al meterlos en el agua ni se rompen ni se deforman, sino que se trata de una ilusión óptica que se produce al la luz pasar por dos medios, en este caso el aire y el agua.

Colores: La luz solar tiene 7 colores. Esto lo podemos ver con el arcoíris, que es un efecto natural que se produce cuando la luz blanca atraviesa gotas de agua, lo que provoca que la luz se descomponga mostrando sus siete colores. ¿Los objetos tienen color? La respuesta depende de si los cuerpos son focos luminosos o no: En los cuerpos luminosos, el color que apreciamos es el de la luz emitida por el cuerpo, es decir, una linterna de luz roja emite únicamente el color rojo. En los cuerpos no luminosos, el color que vemos depende del color de la luz con la que se esté enfocando el cuerpo. Cuando enfocamos con luz blanca, el objeto absorbe todos los colores excepto uno, que lo refleja, y es el que podemos apreciar. Por ejemplo, una silla verde absorbe 6 colores; el verde, al no poder ser absorbido por la silla, lo refleja. Si apuntamos a la misma silla con una luz de distinto color, no veremos el verde, sino un color diferente. El color NO es una propiedad intrínseca de los objetos. Lo que ocurre con el color blanco es que el objeto ha reflejado los 7 colores, y en cambio el color negro es el resultado de la absorción de todos ellos. La luz no se tiñe; cuando la luz pasa por el papel de color, este actúa como filtro absorbiendo la luz blanca y proyectando (reflejando) el color que no puede absorber.

Lentes convergentes y divergentes: Las lentes son cuerpos transparentes que producen una refracción cuando son atravesados por rayos de luz. Estos rayos de luz sufren dos tipos de desviación: convergente y divergente. Lente convergente: hacen que los rayos que pasan a través de ellas se unan en un punto, es decir, que converjan. Estas lentes constan de dos superficies y, al menos una de ellas, es curva. Las lentes convergentes son más gruesas en la parte central que en los bordes, lo que significa que son convexas. Lente divergente: son capaces de separar los rayos de luz que inciden en ellas o hacer que diverjan. Tienen dos superficies, siendo cóncava al menos una de ellas. Las lentes divergentes son más gruesas en los bordes que en el centro, lo que significa que son cóncavas. Experimento: Con dos tipos de lentes, enfocamos dos rayos láser y pudimos observar cómo en la lente convergente los rayos se llegaban a cruzar en un punto. En cambio, con la lente divergente, los rayos se iban separando.

Los espejos: Los rayos de luz que llegan a los espejos llegan paralelos, se reflejan y siguen paralelos. No se dispersan. En cambio, una pared refleja la luz y la dispersa. Tipos de espejos: Planos: La forma y distancia de la imagen dentro del espejo es igual a la forma y distancia del objeto real. Se obtiene una imagen simétrica. Esféricos: La imagen no guarda proporción con el objeto real, resultando en una imagen deformada. Experimento: En el espejo plano, los rayos del láser salen por donde entran; si enfocamos la luz a 30º (plataforma circular), reflejan y salen por el mismo ángulo. En el espejo esférico, si enfocamos a 30º, los rayos se dispersan un poco y salen por un ángulo diferente.

SONIDO: El sonido es una forma de energía producida por la vibración de la materia, es decir, las vibraciones producen sonido. Diapasón y vaso de agua: Las vibraciones traspasan el agua y salpican. El diapasón produce sonido, por eso salpica. El sonido es vibración y la vibración es movimiento. Diapasón y pelota de ping-pong: Suena el diapasón y la pelota rebota, lo que demuestra el movimiento o la vibración que ejerce sobre los objetos que están alrededor. ¿Cómo se propaga el sonido? Mediante ondas longitudinales, que son paralelas a lo que se propaga. Con un muelle, si lo comprimes un poco por los lados y luego lo sueltas, se propagan. Se pueden representar ondas longitudinales, de compresión y extensión. Medios a través de los cuales se propaga: Sólido: Un teléfono hecho con vasos. El sonido se encuentra con las partículas del aire, después pasa la vibración por el agujero donde está el nudo de la cuerda y viaja por esta. Los sonidos pueden traspasar los sólidos. Si la cuerda no está tensada, no funciona. Líquidos: Sonidos subacuáticos: Llena con agua una pecera, a continuación coloca tu oído en la pared del recipiente e introduce un despertador dentro. O con 2 piedras, sí que se produce sonido. Aire: La lata de metal con globo y sal. Los niños creen que el sonido se propaga a través del aire, se confunden con el sonido. La sal baila por la vibración que pasa a la lata, la sal vibra y salta contra el globo. Si la lata estuviera cerrada, no funcionaría. Conclusión con copas musicales: se puede transmitir el sonido en líquido, sólido y gas. Depende del agua; suena de otra forma, más grave y más lento. La cantidad de agua hace una diferencia en la frecuencia, el sonido y la distancia. Gracias al sólido, líquido y gas se produce sonido.

Ideas erróneas: 1.- El sonido es algo material, un conjunto de partículas. 2.- Normalmente los niños piensan que el sonido va en línea recta. Algunos piensan que se mueve en forma de espiral o en forma de burbujas. 3.- El sonido viaja por el aire, pero no a través de sólidos o líquidos. 4.- El sonido puede viajar por el espacio vacío. 5.- En los instrumentos de viento, lo que vibra es el instrumento en sí, no la columna de aire que se forma en su interior. 6.- La altura (o tono) de un sonido es lo mismo que su intensidad.

Máquina: es un conjunto de elementos móviles y fijos ajustados entre sí que se usan para facilitar o realizar un trabajo determinado, generalmente transformando una forma de energía en movimiento o trabajo. Pueden clasificarse en Máquinas simples: sencillas, formadas por una pieza o por dos. Algunas de las máquinas simples son las siguientes: palanca, torno, polea, plano inclinado, manivela… Máquinas compuestas: son aquellas que están formadas por muchas piezas, algunas de ellas máquinas simples. Por ejemplo: una bicicleta, un coche, un ordenador....

Experimentos

Palancas: localizaron las palancas en una bicicleta: el manillar, los pedales, los frenos, las palancas de ajuste. Se comprobó a partir de la posición de las manos en el manillar que si a una palanca se le aplica la fuerza más lejos del punto de apoyo, el esfuerzo es menor para obtener el mismo resultado que aplicando la fuerza más cerca del punto de apoyo.

Marchas: Se utilizará la técnica de la tela de araña (ovillo de lana) para generar un debate. “¿Cuál es la mejor combinación plato-piñón en la bicicleta?”. Introducir el funcionamiento de los planos inclinados, que es la base de todas las máquinas. Siempre se hace el mismo trabajo; las máquinas lo único que hacen es hacerlo en más recorrido para tener que aplicar menos fuerza, como en el ejemplo de subir un peso a pulso o por una rampa.

Dirección: los alumnos que piensan que un movimiento constante requiere una fuerza constante, realizamos el experimento del giroscopio: una rueda que gira se mantendrá verticalmente debido a su propia fuerza giroscópica. Es importante entender también la importancia de la dirección para ir rectos; al avanzar con la bicicleta estamos continuamente realizando pequeños giros para mantener la dirección recta. El efecto contra manillar al tomar una curva también es interesante: para girar a la izquierda, empezamos haciendo un pequeño giro a la derecha.

Fricción: una vez entendido el concepto de fricción (la fuerza que existe entre dos superficies en contacto), vimos el desplazamiento de distintos coches de juguete en diversos materiales. La influencia de las superficies: cuando las ruedas se movían pero no se desplazaban, y la posibilidad de demasiada fricción. En estos casos, también influyen las ruedas de los vehículos. Sería conveniente una rueda rugosa, ya que de este modo no resbalaría tanto. Pero la mayor duda que surge a los niños es que la fricción siempre se opone y molesta el movimiento. Por lo tanto, siempre se desea eliminar la fricción. Pero en los vehículos sería necesaria para el frenado, y también para acelerar y mover el vehículo. Queríamos trasladar esto mediante la práctica de las bicicletas. Ruedas deshinchadas costarían mucho desplazarse, ya que se produciría demasiada fricción. Con ruedas hinchadas, no tendríamos ninguna dificultad ni en el desplazamiento ni en el frenado.