El material de un tubo afecta el movimiento de un imán que cae por

¿El material de un tubo afecta la
velocidad a la que cae un imán
dentro del tubo?
Guía para profesor
Se descubre que los imanes caen más lento dentro de los tubos de cobre que
dentro de los tubos de plástico o cartón, gracias a que el cobre es un buen
conductor.
TEMAS PARA APRENDER: Conducción, magnetismo, velocidad, atracción,
corrientes de Eddie, electrones.
PROCEDIMIENTO
Para empezar, invita a tus estudiantes a sentarse en grupos de 4 o 5
estudiantes. Todavía no les pases los materiales.
1. Pregunta:
Pregúntale a tu estudiantes si el material de un tubo afecta la velocidad a la que
cae un imán dentro del tubo. Nota, el imán no se pega al tubo. (Ojo: ¡No les des
la respuesta! Sólo escucha sus ideas).
2. Hipótesis:
Los estudiantes deben responder con algunas teorías. Si no saben qué decir
puedes darles ideas con estas preguntas (Ojo: Sólo diles las siguientes
preguntas para guiarlos; no les des las respuestas).
1 Pregunta
Respuesta esperada
¿Los imanes pueden ser afectador por Sí. Cuando intento juntar dos polos
fuerzas invisibles?
negativos siento que se empujan o
repelen.
3. Experimento
Material
Un tubo de cobre de 50 cm,
diámetro grande
Un tubo de cobre de 50 cm,
diámetro mediano
Un tubo de cobre de 50 cm,
diámetro chico
Un tubo de plástico de 50 cm
Un tubo de cartón de 50 cm
Un imán fuerte
Costo aproximado
$980 por unidad
$980 por unidad
$980 por unidad
$400 por unidad
$500 por unidad
$4.000 por unidad
Costo total aprox. por curso
$7.840
Instrucciones
1. Asegurarse de que todos los tubos sean del mismo largo.
Qué hacer
Dejar que los estudiantes dejen caer el imán por cada uno de los
tubos, teniendo los tubos de forma vertical. Es más impresionante
hacerlo en este orden:
1. Plástico
2. Cartón
3. Cobre de diámetro grande
4. Cobre de diámetro mediano
5. Cobre de diámetro chico
Notarán que en los tubos de plástico y cartón el imán cae como si
cayera afuera del tubo. Sin embargo, en los tubos de cobre el imán
cae más lento. Entre más pequeño el diámetro del tubo de cobre
cae más lento el imán.
4. Analizar resultados: Revisar si la hipótesis era correcta
Ahora vuelve a hacerles la pregunta a los estudiantes: ¿ El material de un tubo
afecta la velocidad a la que cae un imán dentro del tubo? Escucha las
2 respuestas de los estudiantes. Ahora varios deberían aceptar que estaban
equivocados antes del experimento.
6. Profesor da explicación de qué pasó y describe aplicaciones
Explicación:
La razón por la cual el imán cae más rápido en los tubos de cobre que en el de
plástico o cartón es que la conductividad del cobre es mayor. La conductividad
describe la habilidad de un material para facilitar el flujo de una corriente
eléctrica. Las corrientes eléctricas necesitan electrones libres para ayudarlas a
fluir. El cobre tiene muchos electrones libres, entonces es un buen conductor. El
plástico y el cartón no tienen casi electrones libres, entonces son malos
conductores (es decir, buenos aislantes).
Cuando el imán cae dentro del tubo, estos electrones libres en el cobre sienten
un campo magnético cambiante, lo cual no les gusta. Éstos se alborotan y crean
corrientes y campos magnéticos para deshacer el cambio en el campo
magnético del imán. Entonces, intentan trancar al imán para que no pueda
seguir cayendo.
Entre más delgado sea el tubo de cobre, la corriente será más efectiva en
intentar trancar al imán, entonces el imán caerá aún más lentamente.
Aplicaciones:
El cobre hoy en día es uno de los mejores y más baratos conductores del
mundo. Por eso se usa para hacer la mayoría de los cables de la electricidad del
mundo y algunas veces las tuberías.
Para Chile es muy importante el cobre, ya que es el mayor productor de cobre
en el mundo.
SEGURIDAD
Ten cuidado con:
•
Asegurarte que los bordes de los tubos estén pulidos y suaves para que
no se corten los estudiantes.
ESTÁNDARES DE EDUCACIÓN
Este experimento es un complemento para la clase de ciencias de 3º a 6º básico
de acuerdo con los estándares del Ministerio de Educación.
Para saber cuándo hacer este experimento te damos unas ideas de qué
secciones del currículum escolar a continuación.
3 3o básico:
Se ve o no se ve
4o básico:
¿Qué efectos provocan las fuerzas de atracción y de repulsión?
Las fuerzas
El módulo de una fuerza
Las fuerzas de atracción y las de repulsión
La fuerza magnética
5o básico:
Fuerza y movimiento
¿De qué manera las fuerzas y el movimiento forman parte de tu vida?
¿Qué puede hacer que cambie la rapidez de una bolita?
¿Qué es el movimiento?
¿Qué son las fuerzas?
¿Cómo influyen las fuerzas en el movimiento de los objetos?
¿Cómo afecta la fuerza de gravedad a los objetos?
¿Cuáles son las leyes del movimiento?
6o básico:
Fuerza y movimiento
¿Qué es la corriente eléctrica y cómo funciona?
¿Qué es la energía?
REFERENCIAS
Patricia Caldera. Tornado in a Bottle - Tornado Tube.
Revisado 20 de febrero del 2012. En línea:
http://www.stevespanglerscience.com/experiment/tornado-in-a-bottle
Escrito por: María Cuéllar | mcuellar@ecoscience.org | Febrero 2012
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