Sesiones

 

 

Magia o química

Hace muchos siglos los alquimistas buscaban la piedra filosofal en contacto con la cual las cosas se convertían en oro. También buscaban una infusión de la piedra filosofal, el elixir de la vida eterna... No lo consiguieron pero descubrieron nuevas sustancias y nuevas reacciones químicas.
En esta sesión de Magia o química realizaremos algunas actividades químicas sorprendentes que parecen magia aunque todas tengan una explicación.
Pequeños bloques de corcho blanco desaparecen,. Sustancias que absorben el agua se convierten finalmente en nieve. El contenido de una botella cambia de color cuando se agita, el agua se convierte en vino y luego otra vez en agua, una mancha persistente se hace desaparecer soplando, un genio parece salir de una botella, la velocidad de una reacción cambia al ritmo de la música., o el color del contenido de un recipiente cambia periódicamente.

Arde o no arde

Sin fuego, el hombre hubiera sido un animal poco importante en el paisaje africano. Fue el fuego el que amplió las horas en el que los hombres primitivos podían permanecer despiertos después de la puesta del sol. Les ayudó a esterilizar la comida que podía estar contaminada o estropeada, y, quizás lo más importante, permitió cambiar las propiedades de nuestro entorno. Con cerillas y mecheros de varios tipos (de mecha, zipos, de gas …) el fuego se consigue con facilidad.
Como hizo Faraday en una de sus famosas conferencias en la Royal Institution de Londres, se analiza la combustión de una vela y se miden con un termopar las temperaturas de las diferentes partes de su llama. Se plantea la pregunta de si arden los metales y alguno, el magnesio, lo hace con una llama verdaderamente brillante. Se quema un billete de cinco euros que permanece intacto. Como los magos se desencadenan llamaradas que no dejan rastro con papel flash. Arrojando polvo de licopodio sobre la llama de una vela se generan nuevas llamaradas que dejan olor a chamusquina.

 

Un menú gastronómico con ciencia

En el fondo la cocina y sus utensilios se parecen a un laboratorio de química: cazuelas, ollas, sartenes…sustituyen a probetas, matraces, vasos de precipitados…. La cocina ha sido como la alquimia pero ahora desde Nicholas kurty y Hervé This se busca una explicación científica a los procesos.
Con esta perspectiva se propone un menú con primeros, segundos platos y postres que se elabora frente a los asistentes al mismo tiempo que se justifican con argumentos científicos los pasos que se van dando al cocinar. Se explica lo que es una emulsión cuando se hace mayonesa, cómo se introduce el aire al batir las claras a punto de nieve o en la nata montada y el comportamiento del almidón al hacer bechamel.
Al cocinar con calor se coagulan las proteínas del huevo al cocer un huevo duro, o cocinar un huevo a la plancha o una tortilla francesa. Se producen reacciones de Maillard al freír patatas o al hacer carne a la plancha. Las Reacciones de caramelización nos permiten preparar caramelo líquido o se manifiestan al reducir coca cola.
La elaboración de un helado de vainilla con nitrógeno líquido permite mejorar la cremosidad de la mezcla al conseguir cristales diminutos con el rápido enfriamiento.

La magia de los números

Como pensaban los pitagóricos los números son algo mágico... Nacieron para contar, ordenar, medir, establecer pautas armoniosas, codificar..., pero guardan en su interior muchos misterios.
Se inicia la sesión con operaciones que producen resultados curiosos luego el monitor adivina números. edades, fechas... que piensan los asistentes. Se miden longitudes que conducen a números muy grandes y se obtienen el número pi y el número phi en medidas realizadas sobre objetos y el cuerpo humano.
El monitor que dirige la sesión hace propuestas a los asistentes desde una pantalla conectada a un ordenador. Estos con lápiz, papel responden a lo que se va proponiendo.
La sesión se puede realizar en dos versiones. En la primera sólo se necesita que los asistentes dominen las operaciones aritméticas básicas y en la segunda se debe tener un ligero conocimiento del algebra y de la resolución de ecuaciones de primer grado.
Para mejor aprovechamiento y para que se pueda conseguir mayor participación se aconseja que esta sesión se realice para treinta asistentes.

Funciones

Se muestran relaciones entre magnitudes utilizando fenómenos físicos. Así surgen la proporcionalidad directa, la cuadrática, la inversa, la inversa del cuadrado, la exponencial, la sinusoidal…. que aparecen en el análisis del movimiento, del sonido, de la transmisión de la luz … Se hacen evidentes con la ayuda un sistema de adquisición de datos. Se presenta la matemática como algo relacionado con el entorno que nos rodea pasando de este a la abstracción.

La presión y el aire

Cuando una fuerza actúa sobre una superficie sus efectos no sólo dependen del valor de la fuerza sino de la superficie sobre la que se aplica. Por eso una persona, como hacen los faquires sobre una cama de clavos, no chafa con su peso vasos de plástico uniformemente distribuidos. Los fluidos también ejercen presión y esta depende de la profundidad y se ejerce en todas direcciones
Vivimos debajo de un gran océano de aire. Por eso necesitamos hacer un gran esfuerzo para levantar una plancha de goma sobre una mesa. Por la misma razón al eliminar el aire de una lata de refrescos con una bomba de vacío se chafa, dos hemisferios (de Magdeburgo) no se pueden separar, un globo se hincha sin soplar, una pequeña cantidad de espuma de afeitar en un recipiente crece hasta convertirse en una gran serpiente, tapones de recipientes de rollos de fotos saltan por los aires, el agua hierve a la temperatura ambiente y una bola de goma y un trozo de ligero corcho blanco caen al mismo tiempo en un tubo en el que se ha eliminado el aire.

El movimiento y la leyes de Newton

Galileo afirmó que la Tierra se mueve alrededor del Sol como otros planetas. Cuando sus conclusiones chocaron con las ideas vigentes se dedicó al estudio de las leyes del movimiento en general. En esta sesión se trata el movimiento, el uniforme, el uniformemente acelerado, la caída libre… movimientos que se acercan al caos como una extraña moneda cuyo movimiento no parece acabar nunca. Se utiliza, para hacer el estudio de cada movimiento, un equipo de adquisición de datos por ordenador.
Después se van enunciando los principios de Newton que se presentan con experimentos. El principio de inercia justifica el por qué una vajilla no cae de una mesa cuando se tira de un mantel y el comportamiento de unos platillos volantes que se mueven por el suelo sin rozamiento. El principio de inercia aplicado a la rotación de una silla giratoria permite explicar el cambio de velocidad de giro estirando o encogiendo los brazos que sujetan unas pesas o una rueda de bicicleta que se comporta como un gran giroscopio. El principio de acción y reacción se muestra con globos y cohetes que funcionan con agua y aire o con vinagre y bicarbonato.

Más que frío

Aquí se maneja un gas muy frío que es el componente fundamental del aire, el nitrógeno, que en estado líquido tiene una temperatura de 196 º C bajo cero.
El nitrógeno líquido cambia de estado, se transforma a gas en contacto con la temperatura ambiente. Se producen humos,... El contacto con algo tan frío como el nitrógeno líquido produce efectos curiosos sobre los cuerpos que se ponen en contacto con él. Los pétalos de las flores se rompen como el cristal, una pelota de goma estalla en añicos cuando golpea el suelo y un plátano o una naranja se endurecen de tal manera que sirven para clavar clavos. Además con nitrógeno líquido elaboramos helados con gran rapidez, y nos los comemos.

Chispas y Rayos

Se recuerdan algunos fenómenos electrostáticos que culminan con una barrita electrizada que mantiene papeles suspendidos en el aire. Se hace funcionar un antiguo generador de Whinmurst que carga dos botellas de Leyden entre las que se producen chispazos y se hacen funcionar artilugios como las campanas de Franklin o un panel chispeante. Se utiliza después un gran Van de Graaff (que produce 200.000 voltios) para cargar eléctricamente a personas (reproduciendo antiguas demostraciones electrostáticas (el beso electrostático, el círculo del calambre…) o poniéndole los pelos de punta. Se ioniza el mismo aire produciendo el “viento eléctrico”. Se muestra una jaula metálica en la que un pajarito en su interior está protegido de grandes descargas,. Con el Van de Graaff se reproducen pequeñas tormentas con rayos y truenos y se simula el funcionamiento de un pararrayos.
La corriente eléctrica que se obtiene sólo dura un instante. La pila de Volta, que aquí se muestra en una original versión, hace funcionar un reloj de cocina cuando se vierte zumo de naranja o manzana, produce un fluo de carga constante.

Imanes y corrientes

El fenómeno que hace que unas piedras pudieran atraer el hierro llamó la atención a muchas personas. Aquí se estudian algunas propiedades de los imanes, el cómo una corriente eléctrica puede producir efectos sobre una brújula y también, como hizo Faraday, se generan corrientes eléctricas con imanes. Luego se estudia la autoinducción. Un pequeño imán que cae por un tubo parece vencer las leyes de la caída libre y como gran efecto espectacular, una pieza de aluminio sube por encima de una bobina.
Siguiendo las experiencias de Faraday se muestran los fundamentos de los transformadores, la generación de corrientes inducidas con imanes y bobinas, el fundamento de los alternadores y los motores y cómo la corriente alterna permite, gracias a los transformadores, el transporte de la energía eléctrica sin pérdidas lo que se muestra con una sencilla maqueta. Se recuerda así el aprovechamiento que hicieron Tesla y Westinghouse de la energía del agua al caer en las cataratas del Niágara y su transporte. Luego Tesla intentó transmitir la energía eléctrica sin cables …
Chispas ascienden entre dos arcos. Se muestra también una bobina Tesla, un extraño transformador que es capaz de generar espectaculares chispas, encender un fluorescente a distancia e incluso convertir una bombilla corriente en una bola de plasma.

Sonido y música

Con equipo de adquisición de datos por ordenador, que actúa como osciloscopio, se analizan diversos sonidos: el de un diapasón, el de dos diapasones que vibran con frecuencias próximas, ruidos y el sonido de un xilofón emitiendo notas diferentes. De esta manera se presentan los conceptos de tono, timbre,... Luego se analizan las características de la voz humana cantando o pronunciando diferentes fonemas. Con un dispositivo electrónico se modifica la voz haciéndola más aguda y más grave. El generador de señales conectado al amplificador y al altavoz sirve para averiguar los umbrales de la percepción sonora de los asistentes, que dependen de la edad. Un sonómetro mide la intensidad en decibelios de algunos sonidos: una persona gritando, varias gritando y sonidos que producen dolor e incluso pueden romper copas de cristal...
(Esta sesión también puede ser adecuada para asignatura de música de ka ESO)

Luz, color y rayos laser

Se descompone la luz blanca con un prisma y luego con focos con los colores primarios se reconstruye la luz blanca. Con ellos se producen sombras con los colores complementarios.
La luz producida por un láser es muy intensa, poco dispersa y coherente a diferencia de la luz de las bombillas de incandescencia, los tubos fluorescentes y las bombillas de bajo consumo. Esto la hace especialmente adecuada para comprobar las leyes de la óptica geométrica: reflexión, refracción y reflexión total Esta última es el fundamento de la fibra óptica que aquí se consigue con un chorro de agua. Con la luz coherente de un láser, también puede comprobarse la difracción, la separación de la propagación rectilínea de la luz cuando incide sobre rendijas muy estrechas.
La sesión acaba con un láser de discoteca cuyo haz baila al ritmo de la música.

Así es si así os parece

Se presentan ciertas imágenes que engañan a nuestro cerebro haciéndole interpretar lo que no es. La visión utilizando dos ojos permite ver en relieve o en tres dimensiones. La iluminación estroboscópica, una luz se apaga y se enciende en rápida frecuencia, permite ver un chorro de agua descompuesto en gotas o las aspas de un ventilador aparentemente quietas por la persistencia de imágenes en la retina. Este mismo fenómeno proporciona la apariencia de movimiento que fue el fundamento de algunos juguetes ópticos como el zootropo y el praxinoscopio y en los que se basan el cine o la televisión sobre cuyo origen se reflexiona ayudados por fragmentos de las primeras películas y de fragmentos de los primeros tiempos de la televisión.

Energía y motores

A partir de un “péndulo rompedientes” se ilustra el principio de conservación de la energía que también explica el comportamiento de pelotas cortadas por la mitad o la gran altura que alcanza una pelota de tenis que cae sobre una pelota de baloncesto.
Un balancín que se mueve por el calor, un pajarito bebedor … ilustran la necesidad que tiene cualquier motor térmico de funcionar entre dos focos de temperatura, uno caliente y otro frío. Esto se muestra con el funcionamiento de un artilugio que mueve un motor tomando energía de un vaso con agua caliente y cediéndola a un vaso de agua fría y que también funciona de manera reversible. Finalmente se muestra el funcionamiento de una máquina de vapor ilustrando el comportamiento de una de las primeras máquinas térmicas. Las primeras máquinas de vapor se utilizaron en las minas y luego en otras industrias, en trenes y barcos.
Después los motores de combustión interna dieron lugar al desarrollo de los actuales coches-

Robótica ambulante

Se parte de las ideas sobre los robots que aparecen en las narraciones y en las películas de ciencia ficción (se muestran réplicas de antiguos robots de juguete y trailers de algunas películas sobre robots. Estos relatos dieron origen a los primeros brazos articulados (aquí se muestra uno) que luego se aplicaron en la industria o se utilizan en las naves y estaciones espaciales. Robots móviles se utilizan para acceder a lugares remotos o difíciles (volcanes, barcos hundidos como el Titanic). En el espacio robots móviles como los que desembarcaron en Marte como el Pathfinder o hace poco el Liberty y el Spirit utilizan sensores para percibir el entorno y enviar información a la Tierra. En Robótica Ambulante están representados por un vehículo que se programa para eludir obstáculos o seguir una línea negra dibujada en el suelo y otro que, controlado desde el ordenador, vigila entornos distantes.
En esta sesión también se muestran: un perro mascota que responde a nuestras ordenes (cuando quiere), una serpiente vigilante, un robot bípedo que evoluciona (y habla en inglés frente al publico), una robot femenina y otro que camina, hace gimnasia y da volteretas.