Atraídos por la Ciencia. IES María Inmaculada.

Descripción general del proyecto y las actividades
Nº Proyecto. 41
Título del Proyecto. ATRAIDOS POR LA CIENCIA
Centro educativo solicitante. IES MARIA INMACULADA
Coordinador/a. Mª DOLORES TARANILLA LÓPEZ
Temática a la que se acoge. Temática libre
Objetivos y justificación:
El electromagnestismo participa activamente en nuestras vidas. Es, ha sido y será la base de
muchos avances tecnológicos, como el motor, el trasporte ferroviario o técnicas médicas como la
resonancia magnética. En este mundo amenazado por constantes crisis energéticas, el
electromagnetismo ha permitido conseguir nuevas fuentes de energía, lo cual ha supuesto un
mayor desarrollo tecnológico, económico y social.
Sin embargo, a pesar de su importancia, es muy desconocido por la sociedad, quizás porque las
leyes que lo gobiernan son complejas. Nuestro proyecto pretende que el visitante comprenda de
una manera sencilla y lúdica, a la par que rigurosa, qué es el electromagnetismo y qué papel
desempeña en las distintas experiencias que se van a presentar.
Relación de actividades
• Actividad 1: El campo magnético terrestre.
Interrogante que plantea. ¿Cómo se distribuyen las líneas del campo magnético a lo largo de
la Tierra?
Descripción de la actividad. Cortar una bola de corcho blanco en dos hemisferios iguales,
cavar en el centro para alojar un imán. Unir los dos hemisferios. Colocar un papel sobre la mesa y
sobre él, una botella abierta. Se coloca la bola sobre la botella y se espolvorean las limaduras de
hierro, indicando la dirección de las líneas de campo. Mediante el giro de la botella podrá
observarse bien el fenómeno.
Además se presentarán varios imanes con distintas formas, colocados sobre superficies
espolvoreadas con polvo de hierro, para que se observen las distintas líneas de fuerza que se
forman.
Interacción con el visitante: Al ser una actividad de iniciación, se le preguntará al visitante
conceptos básicos sobre qué es un imán y qué partes tiene, así como qué efectos produce sobre
ciertos materiales. El visitante podrá observar las líneas de fuerza e incluso, si tiene la madurez
necesaria, podría espolvorear él mismo la superficie o la bola.
Material necesario. bola de corcho blanco, limaduras de hierro en un salero, embudo, cutter,
imanes de diferentes formas, bandeja y pliegos de papel.
Consideraciones especiales. Para finalizar y reiniciar la actividad, se separan los hemisferios,
se saca el imán y las limaduras caerán sobre el papel, introduciéndolas de nuevo en el salero
mediante el embudo. Se evitará así que las virutas de hierro se esparzan.
Duración. 10 minutos
• Actividad 2: Polígonos magnéticos flotantes.
Interrogante que plantea. ¿Los imanes también actúan en el agua? ¿Por qué algunas
configuraciones son más difíciles de obtener que otras?, por ejemplo 4 imanes forman rápidamente
un cuadrado, pero es difícil de obtener un imán en el centro y los otros tres imanes formando un
trío.
Descripción de la actividad. Se llena un recipiente grande de agua aproximadamente a la
mitad. Se van colocando unos tapones imanes pegados (que presenten el mismo polo para que se
repelan), uno a uno, en el centro. Sucesivamente se irán formando el triángulo, cuadrado,
pentágono, hexágono, etc.
Interacción con el visitante. El visitante puede ir colocando los tapones uno a uno,
observando la formación de los polígonos e intentando explicar el fenómeno.
Material necesario. Recipiente, agua, tapones de botellas de leche, imanes planos pequeños.
Consideraciones especiales. Debido a la simplicidad de la actividad, no es necesario ningún
tipo de consideración especial. Para no mojar el suelo y evitar resbalones se pueden sacar los
imanes sin mojarse las manos, atrayéndolos con otro imán.
Duración. 5 minutos
• Actividad 3: Construcción de un electroimán casero.
Interrogante que plantea. ¿Cómo conseguir que un tornillo se convierta en un imán?
Descripción de la actividad: Se toma un hilo de cobre de unos 30cm y se enrolla a lo
largo de un tornillo. Los extremos se conectan a una pila, por ejemplo, de petaca. El paso de la
corriente por el cable de cobre enrollado permite que el tornillo se comporte como un imán,
atrayendo piezas metálicas ligeras, como clips.
Interacción con el visitante: El visitante podrá observar y manipular el electroimán,
comprobando cómo sólo si está conectado a la corriente eléctrica se produce una atracción sobre el
metal. Incluso podrá construir uno propio si lo desea. Finalmente se le informará sobre sus
aplicaciones prácticas.
Material necesario: Tornillos de hierro, cables de cobre, pilas AA o de petaca, clips.
Consideraciones especiales: Ninguna, debido a la sencillez y seguridad de la experiencia.
Las pilas utilizadas provocan una corriente que no causa daños en el visitante en caso de
descarga.
Duración: 4 minutos.
• Actividad 4: Construye un motor eléctrico
Interrogante que plantea: ¿Cómo unir los elementos necesarios para la construcción del
motor?
Descripción de la actividad: Se presentarán dos modelos de motores eléctricos sencillos,
uno cuya fuente de energía eléctrica es una pila de petaca y otro una pila cilíndrica C.
En el de la pila de petaca se conectará a sus bornes una espira de cobre, que girará al pasar
cerca un imán.
En el de la pila cilíndrica C, se adosará en la base un imán de neodimio y se colocará un
alambre de cobre con forma acorazonada en la parte superior. Cuando los extremos del alambre
toquen el imán de neodimio empezará a girar.
Interacción con el visitante: Se invitará al visitante a observar y reproducir la experiencia.
Una vez comprobado lo que ocurre se le explica la base teórica de la experiencia, así como
sus aplicaciones prácticas de forma breve.
Material necesario: Pilas cilíndricas C y de petaca, imanes de neodimio, cabes de cobre,
cinta aislante, espira de cobre.
Consideraciones especiales: Ninguna, debido a la sencillez y seguridad de la experiencia.
Las pilas utilizadas provocan una corriente que no causa daños en el visitante en caso de
descarga.
Duración: 6 minutos.
• Actividad 5: Vaso de aluminio giratorio.
Interrogante que plantea. ¿Cómo es posible que un imán rotando consiga hacer girar un vaso
de aluminio sin tocarlo?
Descripción de la actividad: sobre un bote lleno de agua hasta que casi rebose, se coloca un
vaso de aluminio. Se introduce un imán que rotará con la ayuda de un pequeño motor eléctrico. Sin
permitir que el imán toque el vaso, se observa que el vaso de aluminio gira en el mismo sentido que
el imán.
Interacción con el visitante: El visitante podrá observar el fenómeno e incluso introducir el
imán giratorio en el vaso, comprobando previamente que el imán no atrae el aluminio y que por
tanto no es la causa del movimiento. Se le animará a dar su explicación para posteriormente
aclararle la base teórica de dicho experimento.
Material necesario: vaso de aluminio, bote de cristal, agua, bandeja de plástico para recoger el
agua que se pueda derramar, imán de neodimio, motor eléctrico pequeño y pila.
Consideraciones especiales: Ninguna en particular.
Duración: 4 minutos
•
Actividad 6: Tren Imán
Interrogante que plantea: ¿Cómo es posible que una pila AA avance en el interior de una pila
sin ser empujada por nada aparentemente?
Descripción de la actividad: Se introduce una pila AA en el interior de un cable de cobre
enrollado sobre un cilindro previamente, a modo de solenoide. La pila llevará adosada tres
pequeños imanes de neodimio a cada extremo. La pila avanzará automáticamente a lo largo del
solenoide, debido a las fuerzas de atracción y repulsión que se generan entre el campo magnético
de los imanes y el inducido por la corriente eléctrica.
Interacción con el visitante: El visitante podrá observar el fenómeno e incluso introducir la pila
con los imanes en el solenoide. Se le pedirá una posible explicación y nuestros alumnos se
encargarán de explicar la base teórica de este experimento.
Material necesario: Pila AA, 6 pequeños imanes de neodimio, cable de cobre enrollado.
Consideraciones especiales: Ninguna en particular.
Duración: 3 minutos.
• Actividad 7: Tubo de Lenz.
Interrogante que plantea: ¿Por qué un imán cae por un tubo de cobre a menor velocidad
que una pieza de las mismas dimensiones hecha de otro material?
Descripción de la actividad: Se toma una pieza de goma o madera y se deja caer por el
interior de un tubo de cobre. A continuación de hace lo mismo con un imán de neodimio y
se observa cómo la caída es más lenta. Se procede a dar una explicación teórica del
fenómeno.
Interacción con el visitante: Se invita al visitante a que sean ellos los que comprueben
que ni la pieza de goma o madera ni el imán atraen al cobre. Y por supuesto se les ofrece
que sean ellos los que dejen caer ambos materiales por el tubo para que observen las
distintas velocidades de caída. Tras preguntarles su opinión sobre la causa del fenómeno,
los alumnos les explicarán la base teórica del mismo.
Material necesario: tubo de cobre de 1,5 metros de longitud, imán de neodimio y ficha de
madera o goma de dimensiones parecidas al imán.
Consideraciones especiales: Ninguna en particular. Si acaso tener precaución para que
los materiales lanzados por el tubo no se rompan al caer.
Duración: 4 minutos.
• Actividad 8: Levitaciones magnéticas con grafito pirolítico.
Interrogante que plantea: ¿Cómo se consigue que un cuerpo levite desafiando la ley de la
gravedad?
Descripción de la actividad: Se presentará al visitante una pequeña superficie hecha a
base de imanes cúbicos, sobre los que se coloca una placa de grafito pirolítico. Este material es
fuertemente diamagnético, es decir, repele los campos magnéticos y por tanto levita sobre los
imanes. Mediante esta experiencia el visitante puede comprobar que el magnetismo no implica
siempre “atracción” sino también todo lo contrario.
Este fenómeno tiene muchas aplicaciones prácticas, pero en nuestro proyecto vamos a
explicar una de ellas: el tren de levitación magnética (MAGLEV). Se explicará en las actividades 9 y
10.
Interacción con el visitante: observación y participación en la realización de las
levitaciones. Invitación a conocer las aplicaciones prácticas de este fenómeno,
mostrándoles las actividades 9 y 10 posteriormente.
Material necesario: imanes cúbicos, placa de grafito pirolítico, barrita para deslizar el
grafito sobre los cubos.
Consideraciones especiales: Sólo podrán manejar el grafito pirolítico los alumnos y los
visitantes con cierta madurez, puesto que es un material delicado.
Duración: 2 minutos.
•
Actividad 9: Aplicación práctica de las levitaciones magnéticas: tren
MAGLEV (I).
Interrogante que plantea: ¿Cómo se mantiene suspendido en el aire un tren de levitación
magnética MAGLEV?
Descripción de la actividad: Se presenta al visitante una maqueta de un tren que se
desplaza sobre una estructura a modo de vía o canal. La base de la vía y la base del tren
llevan imanes adheridos, colocados de tal manera que sus polos magnéticos coincidan y
por tanto se repelan. Dicha repulsión provocará que el tren levite, disminuyendo el
rozamiento significativamente.
Interacción con el visitante: El visitante podrá observar y manipular la maqueta,
desplazando el tren sobre la vía y percibiendo cómo el tren “flota”.
Material necesario: tren de plástico, imanes, canaleta de metacrilato, pegamento, paneles
de madera.
Consideraciones especiales: Ninguna en particular.
Duración: 2 minutos.
•
Actividad 10: Aplicación práctica de las levitaciones magnéticas: tren
MAGLEV (II).
Interrogante que plantea: ¿Cómo se propulsa un tren MAGLEV?
Descripción de la actividad: Se construyen dos filas hechas a base de cilindros
magnéticos y esferas de acero. Las piezas deben colocarse de tal manera que una fila
presente una polaridad norte y la otra fila sur. Ambas filas no son paralelas, sino que se van
estrechando hasta formar un canal. En medio del canal se coloca un cilindro magnético con
dos esferas en los extremos para permitir que ruede. Si el cilindro central está colocado con
la polaridad adecuada, se producirá una atracción con los imanes del canal que lo
impulsarán hacia adelante.
Interacción con el visitante: El visitante podrá observar y colocar el cilindro central para
comprobar que se desliza atraído por los imanes, sin necesidad de ser impulsado manualmente. Se
le explicará que en los trenes MAGLEV los imanes del canal son electroimanes que cambian su
polaridad y permiten mayores velocidades, combinando la propulsión por atracciones y el empuje
por repulsiones.
Material necesario: cilindros magnéticos, esferas de acero y nivel para comprobar que la
superficie de rodaje no está inclinada (lo cual desvirtuaría el fenómeno). Las filas del canal pueden
construirse también con los listones metálicos a los que se adhieran imanes de neodimio.
Consideraciones especiales: Debemos ser precavidos con los niños pequeños. Sólo podrán
observar la experiencia y no podrán manipular los materiales, ante el riesgo de que se lleven a
la boca e ingieran alguna pieza.
Duración: 4minutos.
•
Actividad 11: Ferrofluídos.
Interrogante que plantea: ¿Qué son los ferrofluídos? ¿Qué aplicaciones prácticas
tienen?.
Descripción de la actividad: El visitante, bajo la supervisión y ayuda de los participantes,
podrá elaborar un ferrofluído casero a base de polvo de hierro y aceite, para a continuación
observar su comportamiento ante la presencia de un campo magnético. Podrá observar
igualmente el comportamiento de un ferrofluído hecho de tóner negro. Se proveerá al
visitante de una lupa para ver con más detalle el fenómeno. Posteriormente se le informará
de las aplicaciones de estos materiales en diversos campos, como la industria
automovilística y la medicina.
Interacción con el visitante. El visitante podrá elaborar su propio ferrofluído y observar su
comportamiento ante la presencia de un imán.
Material necesario: polvo de hierro, recipientes para depositar el polvo de hierro, aceite
vegetal, placas de petri, cucharillas, lupa e imán de neodimio. Se presentará un ferrofluido ya
elaborado a partir de tóner negro.
Consideraciones especiales. Los ferrofluídos son tóxicos si se ingieren. Se evitará que niños
pequeños los elaboren y manipulen.
Duración. 5 minutos.
• Actividad 12: Actividades lúdicas para niños.
Interrogantes que plantea: Ninguno en especial. Su objetivo es divertir a los
visitantes más pequeños.
Descripción de la actividad: por una parte se ofrecerá la opción de elaborar un
imán de nevera a partir de tarjetas que podrán colorear.
Otra actividad alternativa es hacer una carrera con barcos: se elaborarán pequeños
barquitos de juguete a los que se les acoplarán piezas metálicas en los extremos.
Los niños podrán desplazarlos con una “caña de pescar”, en cuyo extremo se
colocará un imán. La atracción del imán sobre el metal de los barcos conseguirá
desplazarlos, siendo el ganador el que primero llegue a la meta.
Interacción con el visitante: Los niños elaborarán sus propios imanes de nevera y
dirigirán los barcos en la carrera.
Material necesario: Para los imanes de nevera se necesitan cartulinas, lápices de
colores, restos de imanes de nevera reciclados y cinta adhesiva de doble cara.
Para la carrera de barcos palos de madera de helados, clips, imanes, varas de
madera, hilo y un recipiente con un poco de agua (sobre el que “navegarán” los
barcos).
Consideraciones especiales: Ninguna, salvo tener cuidado de que los niños no
salpiquen agua al suelo.
Duración: 10 minutos.
• Actividad 13: Alfileres flotantes.
Interrogante que plantea: ¿Cómo mantener en tensión hilos atados por un solo
extremo?
Descripción de la actividad: En una estructura cúbica de madera se anclan hilos
engarzados a agujas de lana. En la parte central se coloca un imán circular. Las
agujas se verán atraídas por el imán y harán que los hilos se tensen, sea cual sea
la dimensión del espacio que ocupen.
Interacción con el visitante: El visitante podrá observar e incluso pasar el dedo
por el espacio libre que queda entre el imán y las agujas, para confirmar que no
están pegadas por ningún medio artificial.
Material necesario: Estructura cúbica de madera, imán circular, hilos y agujas de
lana.
Consideraciones especiales: No se le permitirá a los niños que toquen la
estructura ante el riesgo de que se pinchen con las agujas.
Duración: 1minuto.