3 ejemplos de experimentos de ciencias para escolares

En este trabajo propongo tres experiencias sencillas, para realizarlo con los escolares del segundo grado de educación secundaria, buscando lograr en ellos, los desempeños planificados en el Currículo Nacional dado por el MINEDU. Todas ellos pueden realizarse con materiales domésticos o del contexto, ya que muchas instituciones educativas sobre todos rurales, no cuentan con un laboratorio de física.

Las experiencias propuestas permiten estudiar el átomo y su estructura a través de la electricidad estática, la transferencia del calor, el movimiento de un cuerpo y pretenden despertar la curiosidad y el interés de los estudiantes por las ciencias.

Experimento 01: «Evidenciando la electricidad estática»

Campos temáticos

La interacción entre materia y energía en la nube electrónica del átomo.

Problematiza situaciones para hacer una indagación

Problema

¿Porqué los cuerpos se atraen?

Hipótesis

«Si los cuerpos se cargan negativamente, entonces pueden atraer a otros cuerpos con cargas positivas»

Fundamento teórico

La electricidad estática es un tipo de energía que resulta de un exceso de carga eléctrica, que acumulan determinados materiales, normalmente
por rozamiento.
(…) las teorías atómicas modernas afirman que la materia, está constituida, por tres tipos de partículas: los protones (con carga eléctrica positiva), los electrones (con carga eléctrica negativa) y los neutrones (sin carga eléctrica). Con esta estructura los átomos tienden al equilibrio y adoptan una distribución espacial, de forma que los protones se sitúan junto a los neutrones, en el núcleo atómico, mientras que los electrones se mueven vertiginosamente sin una posición fija alrededor de ellos, consiguiendo la neutralidad eléctrica y una gran estabilidad. Sin embargo, esta estructura ideal sufre pequeñas modificaciones en materiales como los conductores y aislantes.

En el caso de los materiales conductores, los electrones adquieren una enorme libertad de movimiento, dentro de los átomos, convirtiéndose en verdaderos vehículos de transporte de cargas de carga eléctrica, como es el caso de los metales.En el caso de los materiales aislantes, su estructura atómica no les permite ese grado de movilidad de los electrones, siendo muy limitado el desplazamiento de cargas a través de ellos.Éstos materiales son: el vidrio, el plástico, la madera.
Fuente: https://www.n9.cl/es/s/p9lin

Diseña estrategias para hacer indagación

Materiales

• Pedazo de tubo plástico de luz de unos 30 cm
• Paño sintético o de seda
• Botella plástica de !/2 litro, llena de agua
• Lata vacía de gaseosa
• Virutas de madera y de aluminio
• Serpentina de papel

Procedimiento

• Primero se coloca sobre una mesa, los pedacitos de viruta de madera y de aluminio, la serpentina de papel y la lata vacía de gaseosa.
• Se hace un agujero en la base de la botella, para crear un chorro de agua.
• Luego se frota el tubo plástico con el paño sintético.
• Por último, se acerca el tubo de plástico a los diversos materiales y observamos lo que ocurre y registramos los datos en una tabla.

Para mayor información puedes visualizar este video:

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=QPcyhDGD5D4

Genera y registra datos e información

Analiza datos e información

El tubo de plástico al friccionar con la tela, adquirió electrones(cargas eléctricas negativas) de la tela, produciendo un desequilibrio eléctrico en el tubo de plástico. Por lo tanto, la tela sintética perdió electrones y quedó con una carga positiva, mientras que el tubo de plástico ganó cargas negativas; pero como el tubo de plástico no puede mantenerse en desequilibrio eléctrico, entonces tratará de perder esas cargas negativas cediéndolo a las diminutas virutas de madera, serpentina, las virutas de aluminio, la lata vacía de aluminio e incluso a un chorro de agua. Eso explica, que éstos materiales tienden a atraerse o pegarse al tubo de plástico, ya que las cargas eléctricas de igual signo se repelen o se separan y las cargas eléctricas de distinto signo se atraen.

Evalúa y comunica el proceso y resultados de su indagación

Todos los cuerpos están formados por átomos y éstos contienen partículas positivas y negativas, los cuales están en estado de equilibrio eléctrico.

Las cargas eléctricas distintas tienden atraerse y las cargas eléctricas iguales se repelen o se separan.

Los cuerpos al cargarse negativamente tienden a traer a otros cuerpos con carga positiva, con el fin de mantener su equilibrio eléctrico.

Experimento 02: «Midiendo la velocidad del agua en una botella»

Campo temático

La distancia, el tiempo y la velocidad, en el movimiento de un cuerpo.

Problematiza situaciones para hacer una indagación.

Problema

¿Cuál es la diferencia que hay entre velocidad media y rapidez media?

Hipótesis

La velocidad media relaciona el desplazamiento por unidad de tiempo, mientras que la rapidez media relaciona la longitud recorrida por unidad de tiempo.

Diseña estrategias de indagación

Para realizar este experimento se necesita utilizar los siguientes materiales:

Materiales

• Una botella descartable de 1 litro y medio, con su tapa.
• Un sorbete
• Plumón indeleble
• Cronómetro
• Plastilina
• Una aguja gruesa
• Un recipiente de plástico
• Agua
• Un destornillador

Montaje del experimento

• Hacemos un hueco a la tapa de la botella, con la ayuda de un clavo o destornillador  caliente, como para que ingrese el sorbete.

• Colocamos el sorbete a unos 3 cm del agujero de la tapa y lo sellamos con plastilina.

• Hacemos un agujero en la base de la botella, con ayuda de una aguja gruesa.

• Marcamos la posición de inicio, desde donde empezarás a contar los cambios de posición del nivel de agua y los tiempos respectivos, en la botella.

• Con la regla mide distancias iguales, por ejemplo un centímetro, desde la posición de inicio hasta la posición de 8 cm, para que la botella quede graduada.

Procedimiento

• Llenamos de agua la botella y comprueba si por el orificio, fluye el agua de manera permanente(un choro fino).
• El agua debe quedar por encima del nivel de la marca de inicio y coloca la botella encima del recipiente de plástico, para que recoja el líquido que sale de la botella.
• Cierra la botella con su tapa, de modo que quede bien ajustado y el trozo de sorbete que sale al exterior de la botella debe estar a unos 3 cm de la tapa.
• Cuando el agua llegue a la señal que haz marcado como inicio, pon el cronómetro en marcha.
• Deja que el agua siga saliendo al paso del nivel, por cada una de las señales que marcaste en la botella.

• Registra los tiempos en cada una de las marcas.
• Cuando hayas realizado las ocho medidas, da por finalizado la experiencia.

Genera y registra datos o información

Los estudiantes registran los tiempos y las posiciones en la tabla, por cada recorrido del agua en cada nivel y completan la siguiente tabla:

Analiza datos e información

Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas:

1.-¿Qué expresa la distancia recorrida y el tiempo transcurrido en la experiencia realizada?

2.-¿Qué valor tiene la velocidad del agua en la experiencia?

3.-Con la información obtenida ¿Podrías predecir el tiempo que tardará en recorrer el agua 50 cm, sin efectuar la experiencia?.

4.-Haz un dibujo del montaje experimental realizado.

5.-Luego de analizar los datos obtenidos en la experiencia,escribe dos conclusiones.

Experimento 03:»Construyendo un volcán oceánico»

Contenido temático

Transferencia del calor por convección

Problematiza situaciones para hacer una indagación

Problema

¿Cómo se puede transferir el calor por convección?

Hipótesis

Si en el agua existen zonas con diferentes temperaturas, el agua de la zona más caliente tenderá a ascender desplazando a masas frías y más pesadas de agua hacia abajo.

Diseña estrategias para hacer indagación

Materiales

• Frasco de vidrio con tapa de plástico
• Botella descartable de tres litros y cortada por la mitad
• Agua coloreada de azul
• Colorante rojo de repostería
• Cocina
• 1 desarmador

Procedimiento

• Calentamos la parte metálica del destornillador y acercamos a la tapa de la botella plástica, para hacer un agujero en el centro de dicha tapa.
• Hervimos medio litro de agua en un vaso de precipitación.
• Colocamos agua, hasta las tres cuartas partes de la botella descartable y agregamos unas dos o tres gotas de colorante de repostería de color azul, para que el agua se tiña de un color azulino claro.
• Luego llenamos con agua caliente el frasco de vidrio (puede ser un frasco vacío de café) y agregamos unas gotas de colorante rojo.
• Introducimos con mucho cuidado la botella de vidrio, dentro de la botella descartable con agua fría, sujetando de los bordes de la tapa plástica de dicho envase para no quemarnos, y observamos lo que sucede.

Puede visualizar el siguiente video:

https://www.youtube.com/watch?v=Hrnhr56Gk9U

Registra datos e información

El agua caliente del frasco de vidrio asciende hacia zonas donde la temperatura es menor, debido a su baja densidad en comparación con el agua fría, que contiene la botella descartable y a esta forma de transferencia del calor, se llama convección.

Analiza datos e información

La convección es una forma de transferencia del calor, que se da en los fluídos como los líquidos y gases, que se encuentran a diferentes temperaturas.

Contesta a las siguientes preguntas:

¿En que otros ejemplos de la vida cotidiana, se observa el fenómeno de la convección?

¿Tiene que ver la convección con la formación de los vientos?

¿Qué otras formas de transferencia del calor conoces?

Evalúa y comunica el proceso y resultados de su indagación

Los resultados logrados nos permiten comprender que en un fluido, el calor se transfiere por convección y es una de las tres formas de transferencia de calor que se da entre zonas de los líquidos o gases que se encuentran a diferentes temperaturas.