Cultura científica

1. LEY DE HOOK ( Todos)

-La ley de Hook establece que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de la Fuerza que se le aplique, siempre y cuando dicho muelle no se deforme permanentemente.

F = k. (x-xº)

-EXPERIMENTO: Para demostrar que esta ley se cumple, vamos a pesar tres canicas y un vaso y a medir con una regla la variación del muelle que previamente hemos colocado en una barra soporte.

1. Primero pesamos el vaso de plástico y las canicas en una báscula electrónica para calcular la masa de cada uno de los objetos. Cuando ya tengamos las masas en gramos las pasamos a kg y calculamos el peso en Newtones (P = m.g )

Masas:

- vaso: 4,35 gr

- canica 1: 19,97 gr

- canica 2: 20,02 gr

- canica 3: 24, 74 gr

- total : 69,08 gr

2. Medimos con una regla el muelle y observamos la diferencia de "x" en los diferentes casos.

*Nota ( las medidas no corresponden al 100% al de las imágenes, pues la perspectiva del ojo no era la misma que la de la cámara, aunque se ajusta bastante)

Medidas:

OBJETO	MEDIDA	x
MUELLE SUELTO	1,9 cm	0 cm
VASO	2,2 cm	0,3 cm
VASO Y CANICA 1	5,4 cm	3,2 cm
VASO Y CANICA 1,2	8,7 cm	3,3 cm
VASO Y CANICA 1,2,3	12,7 cm	3,8 cm

3. Con las medidas sacadas a cm del muelle se pasan a metros y se calcula la constante (K) usando la fórmula del principio: F = k. (x-xº) despejando la k

CANICAS	MASA (Kg )	FUERZA ( N)	INCREMENTO DE x ( m)	CONSTANTE ( K9)
1	0,1997 kg	1,957 N	0,032	61,16
2	0,2002 kg	1,961 N	0,033	59,42
3	0,2474 kg	2,420 N	0,038	63,68

La K debe de ser igual o lo más parecido posible en todos los casos

2. ESTUDIO DE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA DE UN FLUIDO ( David)

-Hidrostática: presión que experimenta un elemento por el simple hecho de estar sumergido en un líquido ( en este caso agua).

p = d. g. h

-EXPERIMENTO: Vamos a comprobar con una chapa cuál es la presión que actúa bajo el agua. Para esto necesitamos un tubo translúcido abierto por las dos bases, una chapa que tape la boca del tubo ( la chapa tiene que estar atada a un hilo o cuerda) y un vaso de precipitado con agua en el que quepa por lo menos la mitad del tubo.

El primer paso es llenar el vaso con agua y colocar la chapa como se muestra en la foto. Esta tiene que tapar la boquilla inferior.

Después se introduce el tubo en el vaso mientras sujetamos el hilo. Una vez que el tubo tenga suficiente agua se suelta la cuerda y se observa el resultado del experimento.

CONCLUSIÓN: al soltar la cuerda, la chapa se ha quedado pegada al tubo durante unas milésimas de segundo (es la presión que actúa). Esto es debido a que al sumergir el objeto en el agua, se forma otra presión inferior a esta. Sin embargo, como el tubo no es hermético, el líquido va entrando poco a poco hasta que ambas presiones cambian y provoca la caída de la chapa.

Antes: Plíq. > P air.

Después: Plíq. < P air.

3. COMPROBACIÓN DEL PRINCIPIO DE PASCAL ( Carmen G)

-Principio de Pascal: la presión ejercida sobre un fluido incompresible ( densidad constante a lo largo de este)se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido ( la presión es constante).

F1. S2 = F2 . S1

- EXPERIMENTO: necesitaremos dos jeringuillas con aire y unidas entre sí ( gracias a esto se evita la entrada o salida de fluidos o gases) y observar lo que pasa al presionar una de ellas.

jeringuilla pequeña: 2 cm3

jeringuilla grande: 2 cm3

CONCLUSIÓN: A pesar de que las jeringuillas no suben a la misma altura, ambos tienen la misma presión. Si se analiza el Principio de Pascal, es lógico que las alturas no coincidan, ya que el grosor es diferente ( por eso se ha utilizado este aparato para la demostración)

4. PRESIÓN ATMOSFÉRICA (Javier)

-La Presión atmosférica es la Fuerza que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. 1atm = 760 Hg

P = F/A

-EXPERIMENTO: Para esto vamos a observar qué sucede cuando la presión interna de un recipiente aumenta.

Materiales: Barra de soporte, tubo de ensayo, mechero, globo y tapón de corcho ( con el diámetro suficiente para que tapone la boca del tubo)

El primer paso es echar un poco de agua en el tubo y poner el tapón en su boquilla ( no hay que ponerlo con fuerza). Después lo colocaremos en la barra para poder calentarlo con el mechero de alcohol y observamos lo que pasa.

A continuación hacemos lo mismo sustituyendo el tapón con un globo.

CONCLUSIÓN: La presión del interior del tubo aumenta conforme lo vamos calentando hasta superar la presión atmosférica y provocando que el tapón salga y que el globo se hinche.

5. MEDICIÓN DE PRESIÓN CON UN TUBO (Carmen)

-Ley de Boyle: ley de los gases ideales que relaciona la presión y el volumen de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante.

-EXPERIMENTO: para comprobar que esta ley se cumple, vamos a medir la presión que ejerce el líquido ( en este caso agua)

Materiales: tubo U con medidas y con solo una salida, vaso de precipitados y agua.

Para empezar debemos llenar el vaso con agua. Después se introduce la parte abierta del tubo en este y observamos cuánto ha subido.

La parte que ha subido corresponde a la presión que está sometida el agua del vaso.

CONCLUSIÓN: según la ley de Boyle, debe existir una relación entre la presión. Sin embargo, no hemos entendido bien el proceso del experimento y no podemos dar una aclaración concreta ( Aunque al meter el tubo en el agua, las pequeñas gotas que había en el tubo han subido en este).

6. CENTRO DE GRAVEDAD ( Todos)

-EXPERIMENTO: Vamos a buscar El Centro de gravedad de una lata sin estar apoyada sobre su base completa. Esta debe contener dentro líquido para que mantenga el equilibrio y observaremos cuánta cantidad se necesita para que la lata no se caiga.

Materiales: Una lata de refresco de la marca CocaCola ( en este caso ), un vaso de precipitados, una bandeja, un papel, una aguja y un hilo.

El primer paso es llenar la lata de agua lo suficiente hasta que se mantenga en equilibrio ( no hace falta demasiada)

Después echamos el agua de la lata en un vaso de precipitados con el mismo diámetro de base ( o similar) para ver la cantidad de agua que había en la lata ( hay que mirar hasta donde se llena). Este agua se vuelve a echar en la lata y, además, el vaso de precipitados debe tener la misma cantidad de agua que la lata.

Para encontrar el punto de gravedad debemos dibujar un triángulo según la forma del agua en la misma inclinación en la que la lata se mantenga y recontar la figura.

El siguiente paso es enebrar un hilo en una aguja y esa aguja clavarla por cada vértice del triangulo ( una vez cortado ) y es hilo se deja caer hacia abajo por la fuerza de la gravedad. Más tarde se dibuja con un lápiz la línea que marca el hilo en el triángulo y este proceso se repite en todos los vértices.

CONCLUSIÓN: El centro de gravedad de un cuerpo es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo.

7. REFRESCOS CALENTITOS Y PRESIÓN (David)

MATERIALES: Lata de refresco, bandeja de plástico, pinzas metálicas con agarradera, mechero de alcohol, cuenco ( de cristal) y cerillas

PRESIÓN: Magnitud que se define como es cociente entre a fuerza aplicada y la superficie sobre la q se aplica dicha fuerza.

En primer lugar llenamos 1/3 de la capacidad de la lata y del cuenco con agua. Agarramos la lata con las pinzas agarraderas, encendemos el mechero y colocamos a esta encima de la llama hasta que se caliente el liquido.

Una vez el liquido este caliente y salga humillo de la boca de la lata la damos la vuelta y la volcamos sobre el cuenco con agua.

En nuestro caso el movimiento de muñeca que realizamos fue lento y por lo tanto debido a el cambio de presión el liquido del cuenco es absorbido por la lata ( va subiendo por ella ) hasta que no queda nada en el cuenco.

CONCLUSION: al dar la vuelta al refresco con una lenta velocidad el aire que esta dentro de la lata se sale y el hueco que este deja es ocupado por el agua que es absorbido.

Volvimos a repetir este experimento con los mismos materiales pero con una rápida velocidad y este fue el resultado:

CONCLUSIÓN: Al aumentar la velocidad respecto a la anterior prueba no da tiempo a q el aire se salga y por un cambio de presión muy brusco a lata se comprime al ser tapado su boca ( agujero ) con el agua del cuenco.

PBL: REACCIONES QUÍMICAS ( INTRODUCCIÓN)

1.- ENUNCIADO Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA.

Se ha previsto dar a conocer las actividades de ampliación de Física y Química de 4º ESO organizando la exposición de un taller de Química a los alumnos del primer ciclo de Secundaria, para ello, se solicita a los alumnos de 4º que preparen varias reacciones químicas que pudieran ser de interés.

Se les propone 5 de carácter obligatorio y, al menos una, elegida por ellos.

Las de carácter obligatorio serán:

Comprobación de la presencia de NaCl mediante nitrato de plata (realmente era sal lo del frasco de las disoluciones)

NaCl + AgNO₃ ⇒ ↓AgCl (sólido blanco) + NaNO₃

Estudio de una reacción de neutralización con Indicadores ácido - base

HCl (aq) + NaOH (aq) ⇒ NaCl (aq) + H₂O (l)

CH₃COOH(vinagre) + NH₃⇒ CH₃COO-NH₄

Estudio de una reacción química de precipitación y aumento de la solubilidad con la temperatura

KI +Pb(NO₃)₂ ⇒ 2 KNO₃ +↓PbI₂

El yoduro de plomo (II) es un compuesto mucho más soluble en caliente que en frío. Si el recipiente donde se ha dado la reacción anterior se calienta, el precipitado se disuelve y, al enfriarse de nuevo, se forma un precipitado en forma de escamas brillantes, denominado “lluvia de oro”.

Estudio de una reacción de saponificación

Presencia de almidón mediante una disolución de Yodo (Lugol) e influencia de la temperatura

Con carácter voluntario elegirán una reacción química que pueda ser reproducida con facilidad, seguridad y con los medios existentes en el laboratorio

2.- PRESENTACIÓN DE LAS SOLUCIONES

Cada grupo tendrá que realizar las siguientes acciones:

Exponer públicamente en internet un trabajo "de grupo" que contenga:

Fotografías o vídeos de cada una de las reacciones obligatorias.
Vídeo de la experiencia voluntaria elegida por ellos
Vídeo, más extenso, con la explicación de la experiencia que será expuesta a los alumnos de 1º ESO

(A la vista de las experiencias voluntarias el profesor asignará a cada grupo el vídeo elegido para su exposición)

Entregar :

El diario personal reflexivo
Pendrive con el vídeo que será expuesto a los de 1º ESO

3.- RECURSOS

Libro de Ampliación de Física y Química del seminario.

Laboratorio de Física y laboratorio de Química.

Cámaras fotográficas, o en su defecto móviles personales, solicitando permiso para utilizarlos.

4.- METODOLOGÍA DE TRABAJO

Se trabajará en grupos cooperativos heterogéneos de tres personas

Cada componente del grupo se responsabilizará de fotografiar, subir al blog, comentar y exponer a los otros grupos, al menos una de las actuaciones, debiendo figurar claramente su nombre para identificar su trabajo.

Cada grupo se distribuirá el trabajo de diseño, dibujo y publicación en internet, que normalmente se hará en clase y, si no fuera posible, en casa

Es fundamental la distribución de los trabajos. Si uno lo hace mal repercute en todo el grupo.

Diariamente se confeccionará un diario reflexivo analizando lo que se ha realizado y queda por realizar.

La calificación de la participación de los componentes del grupo se realizará esporádicamente cuando lo indique el profesor.

Terminado el trabajo cada grupo expondrá lo realizado y cada componente defenderá la parte de la que se responsabilizó.

5.- CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Se valorará la calidad del blog y meticulosidad en la realización de las acciones ajustándose a la rúbrica que contenga todas las reacciones obligatorias, (50% de la calificación), La reacción voluntaria se valorará con un 30% de la calificación y el entusiasmo demostrado en la realización del trabajo (observación del profesor y evaluación del grupo) (+/- 20% de la calificación)

Rúbrica para la valoración del blog de las reacciones obligatorias

NOMBRES

Introducción del PBL

Neutralización

Saponificación

Precipitación de AgCl

Precipitación de PbI₂

Presencia de almidón

Explicación del ejercicio

Cuadro de indicadores

Reacciones químicas

Fotos o vídeo

Explicación del ejercicio

Cuadro de indicadores

Reacciones químicas

Fotos o vídeo

Explicación del ejercicio

Cuadro de indicadores

Reacciones químicas

Fotos o vídeo

Explicación del ejercicio

Cuadro de indicadores

Reacciones químicas

Fotos o vídeo

Explicación del ejercicio

Cuadro de indicadores

Reacciones químicas

Fotos o vídeo

6.- OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Conocer algunas reacciones químicas
Familiarizarse en el manejo de los materiales de laboratorio

NEUTRALIZACIÓN

HCl (aq) + NaOH (aq) ⇒ NaCl (aq) + H₂O (l)

CH₃COOH(vinagre) + NH₃⇒ CH₃COO-NH₄

EXPLICACIÓN DEL EJERCICIO
En este PBL, vamos a diferenciar una sustancia ácida de una sustancia base ( pH). Después las neutralizaremos entre sí. Los pasos que hemos seguido son los siguientes:

1.En dos vasos de precipitado se añaden un ácido y un base (no se sabe todavía cuál es cual).

2.El siguiente paso es diferenciar las sustancias. Para ello hemos utilizado unas tiritas especiales que cambian de color según el pH. Como se puede ver en la escala de colores, el rojo es ácido (1) y el azul oscuro es base (14)

3.Para confirmar que en cada vaso hay una base y un ácido, les hemos puesto unas etiquetas y después hemos echado una sustancia diferente para ver que no nos hemos equivocado. ( el ácido se vuelve rojo y la base adquiere un color rosa chicle por la fenoctaleina )

4. Echamos la base en el matraz aforado

5.El último paso de este experimento es neutralizar la base con el ácido que habíamos dejado en otro vaso distinto. Como no teníamos suficiente tuvimos que echarlo de la botella.

http://prezi.com/ujaroc6u8m6i/?utm_campaign=share&utm_medium=copy
(aquí hay un enlace por si hubiera problemas para ver el vídeo)

Como se puede ver en el vídeo, al neutralizarse la mezcla se vuelve transparente.

CUADRO

LLUVIA DE ORO

EXPLICACIÓN DEL EJERCICIO

En este experimento tenemos como objetivo crear "lluvia de oro" (escamas doradas producidas al enfriarse) a partir de la reacción química:

KI +Pb(NO₃)₂ ⇒ 2 KNO₃ +↓PbI₂

1.Se echa Pb(NO₃)_{2 en un tubo de ensayo. Este líquido tiene que transparente. A continuación se le añade unas gotas de Yoduro potásico. A medida que echamos este compuesto. El color va cambiando hasta ser amarillo.}

2.Se calienta el compuesto con ayuda de un mechero de alcohol y un soporte con pinzas. Tras esperar un poco, la mezcla se vuelve transparente como antes.

3.Una vez ya calentado, lo dejamos enfriar para que las "escamas" se produzcan y se puedan ver. En nuestro caso, utilizamos un poco de agua fría para acelerar el proceso.

Como se puede ver en la imagen, parece que dentro del compuesto hay "escamas doradas" o purpurina. Por eso, esta reacción se conoce como Lluvia de oro.

PRESENCIA DE ALMIDÓN

EXPLICACIÓN DEL EJERCICIO

1.Se echa en un tubo de ensayo almidón en polvo y a continuación se le añade un poco de agua para que no se quede demasiado concentrado.

2. Después se echa el lugol (contiene yodo). Esto provoca una reacción que cambia el color a azul ultramar.

3.Al calentar el tubo con ayuda de un mechero de alcohol, podemos observar que el almidón y el lugol se vuelven casi transparentes.

4. Para volver a restaurar los enlaces del Yodo, teníamos que enfriar el tubo para que su color cambie al azul de antes. Para acelerar e proceso metimos el tubo en un vaso con agua fría. Sin embargo no dio tiempo a que cambiase de color.

SAPONIFICACIÓN

EXPLICACIÓN DEL EJERCICIO:
En esta reacción realizaremos jabón a partir de sosa cáustica, aceite usado (colado) y agua. También necesitaremos un vaso y un palillo de plástico y un vaso de precipitados.
MATERIAL:
Paleta de Plástico
Vaso de Plástico
25 ml de aceite
25 ml de agua
4 g de sosa cáustica

1.Pesamos en el vaso de precipitados 4gr de sosa cáustica ( La sosa puede quemar!!)

2. Echamos 25 ml de aceite y 25 ml de agua sobre la sosa en este mismo orden y a continuación se remueve la mezcla con el palillo de forma constante y en el mismo sentido para que no se corte y se forme una masa más pastosa.

Pásalo al vaso de plástico y déjalo secar y si quieres que tenga un olor agradable añádele algún tipo de esencia (limón, fresa, vainilla...)

Cuando pasen unos días sacamos cuidadosamente el contenido del vaso de plástico y si hemos realizado el experimento correctamente saldrá un jabón suave al tacto por la acción de la glicerina. Para sacarlo es necesario mucho cuidado, ya que puede haber sosa en el vaso.

*(En nuestro caso, no salió como debería. Sin embargo, lejos de parecer jabón, parecía gelatina)

DOBLE SUSTITUCIÓN

NaCl + AgNO₃ ⇒ ↓AgCl (sólido blanco) + NaNO₃

EXPLICACIÓN DEL EJERCICIO:

1.En un mortero, picamos sulfato de cobre (polvo de color azul) de forma que podamos romper los mayores enlaces posibles. Una vez terminado este paso, echamos el sulfato en un vaso de precipitados y lo disolvemos en agua.

2.El siguiente paso es introducir el clavo en esta disolución y esperar.

3. Tras una semana de reposo, la disolución debería estar de color marrón por el material del clavo. Sin embargo, en nuestro caso se ha formado una capucha rosada en esta.