Péndulo Electrostático.
La inducción de la carga se puede realizar frotando materiales de diferente tendencia. Un experimento sencillo es frotar un globo inflado con el cabello o con una bufanda de lana (o acrílica). Con ello, el globo se llena de electrones, cargándose negativamente. La capacidad de electrificación de los cuerpos por rozamiento se denomina efecto triboeléctrico.
Si lo acercamos a una bola de papel de plata, que hemos suspendido por un hilo, observaremos como inicialmente los dos cuerpos se atraen, ya que la bola es neutra. Posteriormente, una vez que se han tocado, se repelerán, porque el exceso de electrones del globo se traspasa a la bola, quedando los dos cuerpos con exceso de carga del mismo signo, en este caso electrones.
Carga Eléctrica y Agua.
Otro experimento muy curioso tiene que ver con el agua. Al acercar el globo, que previamente ha sido inducido con carga frotándolo, el chorro de agua se desvía hacia éste.
La atracción del chorro de agua por el globo cargado electrostáticamente se debe a que el agua conduce la corriente eléctrica y permite que las cargas del mismo signo que las del globo se alejen de él, y las de signo opuesto se acerquen. De este modo, la fuerza de atracción es mayor que la de repulsión entre las cargas del mismo signo, ya que éstas están más alejadas.
Otro curioso experimento similar se puede realizar con pompas de jabón. Sobre una superficie lisa mojada, haz una pompa de jabón con una pajita. Frota el globo hinchado con la cabeza, así se cargará negativamente. Al acercar el globo a la pompa, esta se dirige hacia el globo.
La superficie de la pompa tiene las mismas cargas positivas que negativas pero está formada por impurezas de metal (positivo) en el interior y de detergente (negativo) en el exterior. Como el globo se ha cargado negativamente, la pompa se produce una redistribución de cargas, haciendo que la zona más próxima al globo se quede cargada positivamente. Así, la fuerza atracción por cargas de signo opuesto es mayor que la de repulsión por cargas del mismo signo por la distancia entre las cargas.
Como segundo experimento hacemos una segunda pompa en el interior de la primera. Si acercamos el globo, la pompa exterior se ve atraída por el globo. Sin embargo, la pompa interior no se ve afectada. Esto es así porque la pompa exterior actúa como una jaula de Faraday al ser un conductor delgado. Este efecto es el mismo que cuando cae un rayo sobre un avión y el interior no se ve afectado.
En los días de tormenta también podemos experimentar los efectos de la electricidad electrostática. Las nubes son eléctricamente neutras, sin embargo, los electrones que en ellas se encuentran tienden a dirigirse a la parte más cercana al suelo, ya que éste suele estar cargado positivamente, debido a su composición. Como consecuencia, la acumulación de electrones en la parte inferior aumenta hasta que llega un momento en que es tan elevada que el aire (aislante) se convierte en conductor, haciendo que los electrones vayan a tierra en forma de rayo.
En un lugar con numerosos equipos eléctricos y con suelos de moqueta, el ambiente suele cargarse de electrones, ya que éstos no pueden derivarse a tierra, al ser lamoqueta un material aislante. Cuando andamos sobre ella, estas cargas pasan a nuestro cuerpo y se irán acumulando, si llevamos zapatos con suelas de goma (también un aislante). En el momento que toquemos un metal, todo este desequilibrio eléctrico tenderá a reducirse produciéndose la desagradable descarga eléctrica o calambre.
Nubes en una Botella.
Instrucciones:
1. Vierte agua caliente dentro de la botella (así se consigue una humedad del 100% en el interior).
2. Agita la botella (con el tapón puesto) pasa así humedecer sus paredes.
3. Enciende una cerilla e introdúcela cuidadosamente en la botella
4. Apaga la cerilla inmediatamente después. De esta forma conseguimos que el humo se quede dentro de la botella.
5. Seguidamente cierra bien la botella con el tapón.
6. Aprieta con fuerza, puedes usar las dos manos, la botella.
7. Retira la fuerza y observa… como se produce una nube de humo.
Explicación.
Cuando introducimos un poco de humo en la botella este se diluye al ser muy poca su proporción con respecto al aire. Al apretar la botella, aumenta la presión en el interior y por ende la temperatura, según la ley de los gases.
Al soltar la botella, la presión disminuye, al volver al estado inicial, haciendo que la temperatura baje y que las pequeñísimas gotas de vapor de agua se condensen el las partículas de humo volviéndose perceptibles…
Cómo meter un huevo en una botella.
En este experimento, comprobaremos, de una forma sencilla, la termodinámica del aire (gas) contenido en la botella.
Material Necesario
• Una botella de cristal cuya boca sea algo menor que el tamaño de un huevo
• Un huevo cocido y pelado. También se puede utilizar un globo relleno de agua con un tamaño algo mayor que la boca de la botella de cristal.
• Una cerilla.
Instrucciones.
Enciende la cerilla e introdúcela en la botella de cristal. Seguidamente coloca el huevo duro sobre la boca de la botella para taparlo. Espera unos segundos y comprobarás como funciona.
Explicación.
Al calentarse el aire que está contenido en la botella, las moléculas que constituyen el aire (nitrógeno 78%, oxígeno 21%, etc.) se mueven de una forma más frenética (teoría cinética de los gases) por lo que si confinan en un recinto cerrado, ejercerán mayor presión sobre las paredes del recinto. En el caso del aire que estaba dentro de la botella, al no estar confinado, se escapa al exterior, para mantener así la presión constante en el interior. Cuando la boca de la botella se tapa con el huevo, que posee una gran flexibilidad por estar cocido, la pequeña llama se apaga (combustión del oxígeno del interior) con lo que la temperatura comienza a descender, disminuyendo la presión del aire al estar contenido en un volumen constante.
Como consecuencia de la menor presión del aire del interior de la botella, el aire del exterior ejerce una presión sobre el huevo haciendo que éste se introduzca por su flexibilidad. Una vez que el huevo está dentro de la botella y la boca de la botella está libre, las presiones se igualan.
Moneda Obediente.
Todos lo materiales sólidos cuentan con una cierta elasticidad intrínseca a temperatura ambiente debido a su estructura interna. Es decir, se deforman cuando se ven sometidos a una acción o fuerza, y recuperan su forma inicial de equilibrio cuando ésta se retira. Si esta solicitación o fuerza supera un cierto valor, el cuerpo no vuelve a recuperar su forma inicial, ya que se ha supera el límite elástico. A partir de este punto, los materiales entran en la zona de plasticidad, que también posee un límite, que deriva en la rotura.
Cuando dos cuerpos están en contacto, se produce una cierta fricción que depende de la estructura superficial de los cuerpos o rugosidad, descrita por el coeficiente de rozamiento. El valor del rozamiento puede ser estático, cuando la velocidad relativa entre los cuerpos es nula, o dinámico, siendo menor, normalmente, éste último. Este rozamiento implica una pérdida de trabajo útil en forma de calor. Las articulaciones del cuerpo humano poseen un coeficiente de fricción muy bajo, mucho menor que el que hay entre el hielo y el acero (esquís).
Con este sencillo experimento, lograremos sacar una moneda situada en el interior de un vaso sin tocarla con las manos y sin tocar el vaso.
Material Necesario.
- Mesa o superficie plana horizontal firme.
- 5 monedas (cuatro monedas iguales y de mayor tamaño que la última)
- 1 vaso de cristal
- 1 servilleta de tela
Instrucciones.
link: http://www.metacafe.com/fplayer/850449/obedient_coin.swf?Metacafe_850449
Sitúa sobre la superficie plana la servilleta estirada. Coloca las cuatro monedas juntas, dos a dos, sobre la servilleta a una distancia que coincida con el diámetro del vaso de cristal. Deja la quinta moneda (la más pequeña) entre las otras cuatro monedas, también sobre la servilleta. Por último, sitúa el vaso boca abajo coincidiendo con el centro de las monedas, para que así tenga suficiente estabilidad.
Para sacar la moneda del interior deberás rascar la servilleta sólo en el mismo sentido en el que quieres sacar la moneda. Comprobarás como poco a poco la moneda se va desplazando hacia el exterior. Este movimiento dependerá del ritmo de rascado, con lo que debes encontrar el más acertado.
Explicación
La “magia” de este experimento es muy sencilla. Cuando rascas la servilleta, la estás estirando ya que las fibras con las que está elaborada tienen cierta elasticidad. La moneda también se desplaza al estar sobre ésta, y ser un movimiento relativamente lento. Cuando levantamos el dedo, eliminamos la tensión, con lo que las fibras hacen que la servilleta vuelva a su posición de equilibrio de una forma muy brusca (rápida). El rozamiento entre la moneda y la servilleta es muy pequeño (menor cuanto mayor es la velocidad), por lo que la servilleta se desliza por debajo de la moneda, haciendo que ésta se mantenga en el mismo lugar, o se mueva muy poco en el sentido del retroceso. Cada vez que hagas este proceso, consigues mover un poco la moneda, en una exclusiva dirección.
El vaso no se mueve porque la fricción entre las monedas sobre las que se ha colocado es muy pequeña…
Microscopio Digital Casero.
Como hemos dicho, en el mercado existen microscopios digitales que se conectan al puerto USB del ordenador, con una capacidad de hasta 25 aumentos, similar al de las lupas más sofisticadas. Está formado por una cámara CCD de 0’3 mega pixels.
Sin embargo, también puedes crearte un sencillo microscopio digital con una webcam y una lente de la unidad lectora de CDs. Tan sólo necesitas una cartulina de color negro (importante) en la que haréis en pequeño orificio, menor al de la lente, sobre la que pegaréis ésta. A su vez, pegaréis la cartulina a la webcam, para que no entre luz al conjunto, haciendo coincidir las dos lentes. De esta forma la lente del CD ROM actuará como una lupa, convirtiendo nuestra webcam en un microscopio.
Como consejo, haced incidir luz blanca a cierta distancia (no directamente) sobre el objeto, y así obtendréis mejores resultados. La lente redonda y plana que contienen los lectores de DVD también son válidas, consiguiendo en torno a los 7x aumentos. Cuanto mayor sea la definición de la cámara, lógicamente, mayores serán los resultados.
Materiales:
Para construir este microscopio el material necesario es:
• Una caja de cerillos grande.
• Un trozo de espejo de 3 x 3 cm y 3 mm de grosor.
• Una esfera o gota de vidrio (podría funcionar una canica transparente, muy nítida y sin burbujas).
• Un trozo de cristal que hará las veces de portaobjetos.
• Una muestra de tejido (cutícula de cebolla o lámina fina que hay entre las capas de ésta).
• Solución de yodo (como el que suele haber en el botiquín de primeros auxilios) diluidos en alcohol.
• Cinta adhesiva transparente que funcionará como cubre objetos.
• Cinta adhesiva transparente para sujetar la esfera de vidrio.
Metodología:
Metodología de observación con el microscopio óptico casero…
En uno de los extremos de la caja, haremos un pequeño orificio en el que insertaremos la esfera de vidrio. Junto a ella, y en la base de la caja, haremos un agujero lo suficientemente grande para que quepa el portaobjetos. En el otro extremo de la caja, y en su parte superior, haremos un agujero del ancho del espejo, y en el situaremos éste último con una inclinación de aproximadamente 45º.
La forma de utilizarlo es mirar a través de la espera hacia el espejo situando entre éstos el portaobjetos sobre el que hemos pegado la cutícula de cebolla teñida con la solución yodada. Para que el resultado sea óptimo, dirigiremos el conjunto de caja y portaobjetos para que la luz de una bombilla próxima que incida sobre el espejo se refleje en éste y se dirija hacía la bola de vidrio. (Ver figura adjunta).
Si no tenéis tiempo o paciencia, siempre podréis utilizar unos prismáticos, pero en una forma inversa a la habitual, acercando la lente de mayor tamaño al objeto que queréis observar y enfocando finamente…
Alarma Casera Anti-Intrusos.
El término “sistema de alarma” está asociado a empresas que se encargan de instalar sofisticados sistemas en casas y oficinas. Sin embargo, nosotros también podemos crearnos nuestra propia alarma de una forma más sencilla de lo que pensamos…
Material Necesario
• Recortar un cuadrado de cartón 10cmX10cm.
• 1 Pinza de la ropa (clothespin).
• 3 gomas elásticas del mismo tamaño.
• 1 clip para papel muy grande.
• 3 clips para papel de mediano tamaño.
• 1 chincheta.
• 1 batería del tipo AA.
• 1 trozo de hilo de nylon o de cuerda fina.
• 1 pieza de cartón duro y delgado.
• 1 plato de aluminio como los utilizados en pastelería.
• 1 trozo de cinta adhesiva.
Debes comprar
• 1 porta baterías Radio Shack 270-401A (1€) o similar.
• 1 timbre de 3 voltios Radio Shack 273-053A (3’5 €) o similar.
Pasos a Seguir.
1. Hacer cuatro agujeros en el cartón en los bordes del portabatería para fijarlo.
2. Pasar una goma elástica a través de un agujero y después sobre el agujero más cercano, dejando los dos bucles en el mismo lado. Hacerlo también en dos agujeros que faltan.
3. Utilizar los clips pequeños pasándolos por los bucles de las gomas elásticas para que así se sujeten las gomas.
4. Poner la batería dentro del portabaterías.
5. Sujetar el conjunto con el sistema de gomas elásticas realizado en los pasos anteriores introduciéndolo entre las gomas.
6. Hacer dos agujeros a cada lado de la pinza de la ropa.
7. Hacer los pasos 2 y 3 con estos dos nuevos agujeros.
8. Sujetar la pinza introduciéndola entre la goma y el cartón. Esta forma de sujeción se puede sustituir pegando las piezas al cartón con pegamento.
9. Clavar la chincheta para hacer dos agujeros para el timbre por los agujeros dispuestos para su sujeción.
10. Desdoblar el clip grande y pasar ambos extremos por los agujeros de sujeción y doblar el alambre lo suficiente para sujetar el timbre. Este paso también se puede hacer como en los casos anteriores.
11. Sacar la pinza y cortar dos trozos del plato del plato de aluminio del ancho de la pinza y del doble de largo.
12. Hacer un agujero con la chincheta en una de las puntas de los trozos metálicos recortados.
13. Pegar cada uno de los dos trozos metálicos a una de las partes interiores de la pinza, por el lugar que se sujeta la ropa. (Ver forma en el video)
14. Volver a introducir la pinza en la goma.
15. Cortar un trozo cuadrado de cartón de un ancho similar al de la pinza y hacerle un agujero con la chincheta.
16. Pasar por el agujero del cartón el hilo y atarlo. En el otro extremo hacer un dudo en la chincheta.
17. Conectar un cable negro del portabaterías en una de las chapas metálicas por su agujero y el otro en la otra.
18. Pinza el trozo de cartón duro por el lado en el que no está el agujero.
19. Une los dos cables rojos.
20. Usar la cinta adhesiva (haciendo un bucle) para pegar el cartón a la puerta y clavar la chincheta en la pared contigua.
21. Comprobar que funciona.
