COLECCIÓN DE DEMOSTRACIONES DE FÍSICA Departamento de ...

COLECCIÓN DE DEMOSTRACIONES DE FÍSICADepartamento de Física y Matemáticas

Demos disponibles a 1/03/2015

Categoría I Mecánica

Categoría II Fluidos

Categoría III Termodinámica

Categoría IV Oscilaciones y Ondas

Categoría V Electromagnetismo

Categoría VI Óptica

Categoría VII Cuántica

Categoría VII Estado Sólido

Categoría VIII Astronomía

Demo_I.1_DobleConoConRampa

Demo_I.2_DiscoDeEuler

Demo I.3_BoteEnergiaElastica

Demo I.4_PenduloNewton

Demo I.5_EsferaEnergíaElastica

Demo I.6 Caída libre y tiro horizontal

Demo I.7_Giróscopo

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Demo_II.1_PlatoDeLeidenFrost

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Demo_IV.1_TuboDeResonancia

Demo_IV.2_OndasEstacionarias

Demo_IV.3_Diapasones_InteferenciaResonancia

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Demo_V.1.LinternaDinamo

Demo_V.2.MotorMagnetico

Demo_V.3.TuboDeLenz

Demo_V.4.VaritaLevitadora

Demo_V.5.BolaDePlasma

Demo_V.6.KitElectrostatica

Demo_V.7.Ferrofluido

Demo_V.8.Levitron

Demo_V.9.FuerzaMagnetica

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Demo_VI.1.DiscoDeNewton

Demo_VI.2.EspejosEsfericos

Demo_VI.3.Periscopio

Demo_VI.4.FibraOptica

Demo_VI.5.RadiometroCrookes

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Demo_VIII.1_Constelacion3D

Demo_VIII.2_ModeloDeEclipses

Demo_VIII.3_AgujeroNegro

Demo_VIII.4_RadioDelSol

Demo_VIII.5_FasesDeLaLuna

Demo_VIII.6_Planisferio


Demo I.1 : DOBLE CONO CON RAMPA

Autor de la ficha y fecha Germán Ros (Junio 2014)


Palabras clave Centro de masa, mínimo de energía potencial

Objetivo Mostrar de forma sorpredente que el centro de masas cae hacia el mínimo de energía potencial gravitatoria

Material Rampa, doble cono, varilla cilíndrica

Tiempo de montaje Nulo

Descripción El doble cono sube por la rampa mientras su centro de masas en realidad está cayendo.

Comentarios y Sugerencias

Conviene dejar caer antes una varilla metálica cilíndrica para comparar el fenómeno y aumentar la sorpresa.

Artículo donado por Germán Ros


Demo I.2 : DISCO DE EULER



Palabras clave Conservación de la energía y del momento angular. Rotación. Precesión.

Objetivo Mostrar el movimiento de precesión. Sorprender ante la aparente violación de la conservación de la energia.

Material Espejo, disco


Descripción Para ponerlo en funcionamiento, se inicia manualmente un movimiento derotación de un disco sobre una plataforma, del mismo modo en que usualmente se hace girar una moneda sobre una mesa.

A pesar de la disipación de energía, la rotación se prolonga durante unos dos minutos. Dicha disipación por fricción con el aire y el suelo hace disminuir la velocidad de rotación. Al pasar el tiempo, el golpeo con la superficie (es un espejo ligeramente cóncavo) produce una disminución dela velocidad de rotación y de la amplitud de precesión pero un aumento muy grande de su frecuencia de precesión, lo que produce a su vez un sonido cada vez más agudo.

Vídeo de ejemplo:https://www.youtube.com/watch?v=ug2bKCG4gZYVídeo: http://www.youtube.com/watch?v=zpCJ_4Dg2zMMuestra, a cámara lenta (40 veces más lento que la realidad), como la

http://www.youtube.com/watch?v=zpCJ_4Dg2zM

https://www.youtube.com/watch?v=ug2bKCG4gZY

velocidad de rotación es prácticamente nula en las fases finales del movimiento, todo lo contrario de lo que ocurre con la velocidad de precesión.


Conviene hacer girar antes una moneda sobre la mesa y ver que dura pocos segundos, mientras el disco de Euler dura más dos minutos.

El disco viene acompañado de imanes reflectantes que se pueden pegar enél. Al hacerlo girar con ellos, si se le ilumina con una lintera o láser en condiciones de oscuridad produce un efecto visual muy espectacular.

Un estudio muy detallado del movimiento de este objeto se puede encontrar en: http://xxx.lanl.gov/pdf/physics/0008227

Algunos cálculos más sencillos se pueden encontrar enhttp://www.real-world-physics-problems.com/eulers-disk.html


http://www.real-world-physics-problems.com/eulers-disk.html

http://xxx.lanl.gov/pdf/physics/0008227


Demo I.3 : Bote mágico. Conversión de energía elástica en cinética.

Autor de la ficha y fecha Germán Ros. (Octubre 2014)


Palabras clave Conservación energía. Energía elástica. Energía cinética

Objetivo Mostrar de forma sorprendernte la conversión de energía elástica en cinética.

Material Bote mágico


Tiempo en clase 2 minutos

Descripción El bote tiene en su interior unas pilas sujetas a una goma elástica que está unida a los extresmos.

Cuando se lanza rodando sobre una superficie plana, parte de la energía proporcionada se almacena en forma de energía potencial elástica ya que la inercia de las pilas provoca que las gomas se vayan enrollando. Al frernarse, las gomas se desenrrollan haciendo girar el bote en sentido contrario por lo que vuelve a la posición inicial.


Conviene mostrarlo a los alumnos por el lado que está tapado para que no se vea el mecanismo interior y parezca que el bote vuelve “sólo”.

El bote está insipirado en un episodio de “El Mundo de Beakman”https://www.youtube.com/watch?v=zljMGEWYIqI

Artículo fabricado y donado por Sandra Sánchez Gordo (alumna del Grado de Ingeniería de Telecomunicaciones)

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


Demo I.4 : Péndulo de Newton

Autor de la ficha y fecha Germán Ros. (Febrero 2015)


Palabras clave Conservación energía cinética y del momento lineal.

Objetivo Ejemplo clásico de colisión quasi-elástica

Material Péndulo


Tiempo en clase 2-5 minutos

Descripción El péndulo de Newton es un dispositivo que demuestra la conservación de la energía y de la cantidad de movimiento. Está constituido por un conjunto de péndulos idénticos colocados de tal modo que las bolas se encuentran perfectamente alineadas horizontalmente y justamente en contacto con sus adyacentes cuando están en reposo. Cada bola está suspendida de un marco por medio de dos hilos de igual longitud, inclinados al mismo ángulo en sentido contrario el uno con el otro. Esta disposición de los hilos de suspensión permite restringir el movimiento delas bolas en un mismo plano vertical.


Se pueden hacer varios experimentos:

- Con dos bolas únicamente, separar la primera y observar que tras la colisión la segunda bola (incialmente en reposo) asciende la misma altura aproximadamente que se separó la primera, que ahora permanece en reposo.

- Con todas las bolas, levantar la primera una cierta altura y dejar caer, de modo que la última asciende aproximadamente la misma altura. Repetir

http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ndulo

http://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimiento#Conservaci.C3.B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa

levantando dos bolas, tres y cuatro. En el caso de levantar 3 ó 4 bolas, la predicción del estudiante es más problemática.

- Se pueden levantar las dos bolas de los extremos con igual ángulo y comprobar que tras la colisión ambas vuelven aproximadamente a su altura inicial y las tres del centro no se mueven. Se puede hacer también con dos bolas de cada extremo.

Puede ser útil utilizar una cartulina graduada que se puede colocar en el péndulo para observar mejor que las alturas antes y después de la colisión son aproximadamente iguales.

- Se puede simular una colisión inelástica pegando un trozo de plastilina en alguna bola. Por ejemplo, si se pone el trozo de plastilina entre las dos últimas bolas (de forma que quedan unidas), se observa que al desplazar labola inicial y tras la colisión, salen despedidas las dos bolas del final pero alcanzando una menor altura. Se puede hacer razonar a los estudiantes queocurriría si las bolas fuesen de distinto tamaño (por ejemplo añadir plastilina a la última bola en la parte exterior, para aumentar su masa) o si no estuvieran todas ellas en contacto.

- Se puede iniciar una discusión interesante planteando a los estudiantes otros tipos de movimiento en los que también se conserva la energía y la cantidad de movimiento, pero no se observan en el péndulo de Newton. Por ejemplo, siguiendo con el caso de las 3 bolas y asumiendo una velocidad inicial relativa de 1, no se observa que desplazando una, el resultado final sea que esta misma bola invierta su movimiento con una velocidad de -1/3 y las otras dos se desplacen en sentido contrario a la primera con velocidades de 2/3 cada una. Sin embargo, este caso cumple la conservación de la energía y la cantidad de movimiento. Una posible explicación se puede atribuir al efecto que tienen las fuerzas de compresión en las interfaces de las bolas durante el choque. Siguiendo conel caso de las 3 bolas, lo que ocurre es que la fuerza en la interfaz [1,2] que actúa sobre la bola 1 es suficiente para dejar la bola 1 en reposo después de su colisión con la bola 2, mientras que la fuerza en la interfaz [2,3] es la misma y también suficiente para llevar a la bola 3 desde el reposo hasta una velocidad igual a la de la bola 1 después de la colisión. Las fuerzas sobre la bola 2 (interfaces [1,2] y [2,3]) son iguales y de sentido contrario, por tanto la bola 2 permanece en reposo.

Parte del texto ha sido extraido de http://fisicademos.blogs.uv.es/files/2014/10/demo109.pdf

F. Herrmann, and P. Schmalzle, 1981, “Simple explanation of a well-known collision experiment”, Am. J. Phys. 49(8), 761-76


http://fisicademos.blogs.uv.es/files/2014/10/demo109.pdf


Demo I.5 : Esfera de energía elástica



Palabras clave Energia potencial elástica, conservación de la energía

Objetivo Mostrar la energía potencial elástica en acción

Material Semiesfera elástica y pelota de ping-pong



Descripción Conviene comenzar por mostrar el principio de conservación de la energíacon la pelota de ping-pong, dejándola caer y rebotar. Se pueden discutir conceptos como la energía cinética, potencial y el rozamiento.

Después repetirlo con la semiesfera sóla y discutir el concepto de energía potencial elástica y su conservación.

Finalmente colocar la pelota de ping-pong dentro de la semiesfera. En estecaso la pelota sale mucho más alta (dará en el techo), lo que se puede relacionar de nuevo con la energía potencial y con el hecho de la que la inercia de la bola es menor que la de la semiesfera.


Otro experimento alternativo es hacer chochar una pelota de tenis y una debaloncesto. En este enlace se puede consultar más detalles:





Demo I.6 : Caída libre y tiro horizontal



Palabras clave Caída de graves

Objetivo Mostrar que un cuerpo propulsado horizontalmente caerá verticalmente al mismo tiempo que un cuerpo igual en caída libre.

Material Semiesfera elástica y pelota de ping-pong

Tiempo de montaje 1 minuto


Descripción Sitúa las dos bolas en los extremos del brazo articulado y pulsa el disparador. Una bola se deja caer y la otra es lanzada horizontalmente apreciando el sonido "click" al mismo tiempo cuando las dos bolas tocan el suelo




Demo I.7 : Giróscopo



Palabras clave Consevación del momento angular. Precesión

Objetivo Mostrar un ejemplo de conservación del momento angular

Material Giróscopo



Descripción El giróscopo o giroscopio (del griego "skopeein = ver" y "gyros = giro") está formado esencialmente por un cuerpo con simetría de rotación que gira alrededor del eje e dicha simetría.

Cuando el giróscopo se somete a un momento de una fuerza comienza a girar conservanado la orientación de su eje de rotación ante fuerzas externas que tiendan a desviarlo mejor que un objeto no giratorio.


Éste fenómeno, el efecto giroscópico, puede observarse fácil y cotidianamente en peonzas, o monedas lanzadas a rodar. El giro en vuelo impartido por el jugador a un un balón derugby, o el de una bala disparadadesde un arma de ánima rayada para estabilizar su trayectoria son ejemplos de aplicación del efecto.

Experimentos similares se producen cuando se sujeta una rueda y se le hace girar. Puede consultarse este enlace y en estos vídeos:



http://es.wikipedia.org/wiki/Rugby

https://www.youtube.com/watch?v=NeXIV-wMVUkhttps://www.youtube.com/watch?v=Mcy4fVLHumI

Articulo donado por Jorge Fernández Soriano.

https://www.youtube.com/watch?v=NeXIV-wMVUk

https://www.youtube.com/watch?v=Mcy4fVLHumI


Demo II.1 : PLATO DE LEIDENFROST


Categoría II Fluidos

Palabras clave Conductividad. Tensión superficial.

Objetivo Mostrar el efecto Leidenfrost. Conductividad. Tensión superficial.

Material Plato de Leidenfrost. Mechero bunsen. Agua

Tiempo de montaje 5 minutos (lo que tarda en calentarse)

Descripción Se trata de un platillo cóncavo fabricado en acero. Cuando se calienta con un mechero bunsen varios cientos de grados, si vertemos unas gotas de agua, algunas de las gotas se mantienen flotando en estado líquido incluso habiendo excedido con creces el punto de ebullición del agua. Este experimento demuestra la baja conductividad del vapor y también la gran tensión superficial del agua.

El efecto Leidenfrost es un fenómeno en el que un líquido, en contacto próximo con una masa significativamente más caliente que el punto de ebullición del líquido, produce una capa de vapor aislante que mantiene que el líquido de hervir rápidamente.

A temperaturas por encima del punto Leidenfrost, la parte inferior de la gota de agua se vaporiza inmediatamente en contacto con la placa caliente. El gas resultante suspende el resto de la gotita de agua justo por encima de ella, evitando cualquier contacto más directo entre el agua líquida y el plato caliente. Como el vapor tiene una conductividad térmica

mucho más pobre, la transferencia de calor entre la olla y la gota se ralentiza considerablemente.

La temperatura a la que el efecto Leidenfrost comienza a ocurrir no es fácil de predecir. Incluso si el volumen de la gota de líquido sigue siendo el mismo, el punto de Leidenfrost puede ser bastante diferente, con una dependencia complicada de las propiedades de la superficie, así como cualesquiera impurezas en el líquido. Algunas investigaciones han estimado el punto Leidenfrost por una gota de agua en una sartén podría ocurrir en 193ºC.


Puede servir para mostrar una analogía con el funcionamiento de las superficies hidrófobas.

Partiendo del efecto Leidenfrost, losCazadores de Mitos Adam Savage y Jamie Hyneman comprueban que es posible meter la mano en metal fundido y no quemarse. Es en el episodio 23 de la séptima temporada, el metal elegido es el plomo ya que este es relativamente fácil de fundir, la temperatura del liquido metal es de 454ºC

http://www.youtube.com/watch?v=sH7EbIRoR6c#t=16


http://www.youtube.com/watch?v=sH7EbIRoR6c#t=16


Demo IV.1 : TUBO DE RESONANCIA


Categoría IV Oscilaciones y ondas

Palabras clave Sonido, resonancia

Objetivo Mostrar el fenómeno de la resonancia de ondas sonoras

Material Thunder tube o tubo de resonancia


Descripción La vibración del muelle se transmite a través de la membrana a la cavidad.En el interior de la cavidad las ondas se reflejan, interfieren y se produce la resonancia, obteniendo sonidos de alta intensidad.


Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=tpO0RCcE4zwCómo hacer uno casero: http://www.ehow.com/how_4780912_make-thunder-tube.html


http://www.ehow.com/how_4780912_make-thunder-tube.html

http://www.ehow.com/how_4780912_make-thunder-tube.html

https://www.youtube.com/watch?v=tpO0RCcE4zw


Demo IV.2: ONDAS ESTACIONARIAS

Autor de la icha y fecha Germán Ros (Junio 2014)


Palabras clave Interferencia. Ondas estacionarias.

Objetivo Visualizar la formación de ondas estacionarias

Material Aparato. 4 pilas AA.


DescripciónPara crear ondas estacionarias en una cuerda mediante el ajuste de la velocidad de dos motores y la distancia entre ellos. Si se hace funcionar enla oscuridad unos led integrados de color rojo, verde y azul crean unos efectos envolventes sobre la cuerda oscilante.

Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos dela onda llamados nodos, permanecen inmóviles.

Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio.

Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio (cuerda, tubo con aire, membrana, etc.). La amplitud de la oscilación para cada punto depende de su posición, la frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que interfieren. Tiene puntos que no vibran

(nodos), que permanecen inmóviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con una amplitud de vibración máxima, igual al doble de la de las ondas que interfieren, y con una energía máxima. El nombre de onda estacionaria proviene de la aparente inmovilidad de los nodos. La distancia que separa dos nodos o dos antinodos consecutivos es media longitud de onda.

La formación de ondas estacionarias en una cuerda se debe a la suma (combinación lineal) de infinitos modos de vibración, llamados modos normales, los cuales tienen una frecuencia de vibración dada por la siguiente expresión (para un modo n) f=nv/2L donde L es la longitud de lacuercda y v es la velocidad de progación de la onda que viene dada por v=(T/mu)^(1/2), donde T es la tensión de la cuerda y mu su densidad lineal de masa.

Vídeos explicativos:https://www.youtube.com/watch?v=kvwgGE09YlE


Fabricacion casera:http://www.youtube.com/watch?v=BnEKwOpDJf0


http://www.youtube.com/watch?v=BnEKwOpDJf0

https://www.youtube.com/watch?v=kvwgGE09YlE


Demo IV.3: Diapasones. Intereferncia y resonancia de ondas sonoras

Autor de la icha y fecha Germán Ros (Junio 2014)


Palabras clave Interferencia. Resonancia

Objetivo Experimentar de forma sencilla los fenómenos de interferencia y resonancia de ondas sonoras.

Material 2 diapasones iguales y 1 diferente.


Descripción Si se golpea un diapasón y se le hace girar, se podrán escuchar máximos y mínimos producidos por la interferencia constructiva y destructiva del sonido emitido por sus dos ramas.Si se colocan dos diapasones iguales a una cierta distancia y se golpean, también se produce un efecto similar. Caminando cerca de ellos se puedenescuchar los máximos y los mínimos.

Si se colocan los tres diapasones cerca uno de otro y se golpea uno de ellos, se puede comprobar que el que emite a la misma frecuencia natural, comienzará a vibrar fruto de la resonancia, mientras que el otro cuya frecunecia natural es diferente no lo hace.


La interferencia con dos fuentes se puede hacer mejor con dos altavoces y algún programa que emita una frecuencia concreta. Un ejemplo puede verse en este video:https://www.youtube.com/watch?v=q2AynYYMskA

https://www.youtube.com/watch?v=q2AynYYMskA


Demo V.1: LINTERNA ALIMENTADA CON UNA DINAMO

Autor de la ficha Germán Ros (Junio 2014)

Categoría V. Electromagnetismo

Palabras clave Inducción magnética, dinamo

Objetivo Observar una linterna alimentada por una dinamo y aprender sobre el fenómeno de la inducción electromagnética. Aplicación de la conservación de la energía.

Material Linterna alimentada por una dinamo. Existen modelos en los que se gira una palanca y en otros se aprieta un pulsador.


Descripción DINAMOEn 1831 Michael Faraday descubrió cómo transformar energía mecánica en energía eléctrica continua mediante variaciones relativas entre conductores eléctricos y campos magnéticos. Este fenómeno se llama inducción eléctrica yfue una de las bases de nuestra actual sociedad tecnológica.La dinamo de pistola está basada en este fenómeno: consta de un imán en forma de disco que gira dentro de un núcleo de hierro con unas bobinas arrolladas. Cuando el imán gira, en las bobinas se induce una corriente. Lasbobinas están conectadas entre sí, de tal manera que cada una de ellas equivale al borne de un generador. La diferencia de potencial generada en las bobinas permite alimentar una pequeña bombilla. Cuanto más rápido se gira, más rápido gira el imán y más energía eléctrica se genera.

Comentarios y Sugerencias Artículo donado por Germán Ros


Demo V.2: MOTOR MAGNÉTICO



Palabras clave Fuerza magnética sobre una corriente, motor

Objetivo Observar la fuerza y el par que ejerce un campo magnético sobre una corriente. Transformación de energía eléctrica y magnética en mecánica.

Material Soporte con imán, pila y espiras de hilo de cobre.


Descripción Este ejemplo de motor es una ilustración habitual de una aplicación tecnológica de la fuerza magnética. hay que colocar la espira en el soporte, colocando tambien en su sitio la pila y el imán. Cuando la corriente pasa por las espiras, el campo magnético del imán produce un par de fuerzas que hace girar dichas espiras. A veces es necesrio dar un pequeño empuje inicial para poner en movimiento las espiras.

El hilo de cobre está inicialmente recubierto por un barniz. Los extremos rectos de este hilo (los que hacen contacto con los soportes) han sido lijados para quitar ese barniz solo por un lado, el mismo para ambos extremos. Éste es un punto clave del funcionamiento de este motor ya que permite transformar en alterna (aunque no sinusoidal) una corriente continua. De este modo el par de fuerzas sólo actúa en un semiperiodo produciendo par en el mismo sentido de giro. En caso contrario, en el semiperiodo opuesto el par frenaría el motor pero al estar cubierto por el barniz en ese semiperiodo no le atraviesa corriente y no hay par que lo frene.


Es muy sencillo hacerlo de forma casera y puede ser bueno pedírselo a los alumnos. Existen múltiples webs y videos con diversos ejemplos. Basta buscar por motor homopolar, motor eléctrico, motor sencillo o palabras similares.

Se puede cambiar la orientación del imán, lo que cambia el sentido de giro, o alejarlo de la espira para ver que disminuye la velocidad angular.



Demo V.3: TUBO DE LENZ



Palabras clave Inducción electromagnética, Tubo de Lenz, Corrientes de Focault

Objetivo Observar la caída de un imán por dentro de un tubo metálico (cobre o aluminio) y cómo se ralentiza su caída por efecto de la interacción entre su campo magnético y las corrientes inducidase en el tubo.

Material tubo de cobre o aluminio y cilindros (uno no magnético y otromagnético)


Descripción Cuando se deja caer por el interior del tubo el cilindro no magnético, se observa que cae con movimiento acelerado por efecto de la gravedad con acelaración normal.

Cuando se deja caer el cilindro magnético, la variación del flujo magnético que produce su campo magnético al caer a través del tubo conductor, induce en el material corrientes de Foucault. Éstas a su vez, generan una fuerza sobreel imán en dirección contraria a la gravedad para hacer disminuir esa variación de flujo, lo que hace más lenta la caída del cilindro, que prácticamente cae con velocidad constante (en caso de darle tiempo a alcanzarla velocidad límite).


Es intersante hacer la comparativa entre los dos cilindros. También sería útil tener un tubo igual pero no conductor para ver que entonces no se producen corrientes de Focault y no se ralentiza la caída.



Demo V.4: VARITA LEVITADORA



Palabras clave Campo eléctrico, conductores, levitación

Objetivo Observar la transmisión de carga a los conductores, visualización de la fuerza eléctrica

Material Varita mágica, dos pilas AAA, voladores metálicos diversos

Tiempo de montaje No

Descripción El funcionamiento se consigue a partir de energía electrostática, ya que la varita no es otra cosa que un pequeño generador de "Van der Graaff", y los objetos voladores son finas láminas metálicas. Al contactar el volador con la barita se transfieren electrones al volador que queda cargado negativamente. Entonces el campo que crea la varita ejerce una fuerza eléctrica de repulsión sobre el volador mayor que la fuerza de la gravedad, por lo que éste levita. Al acercar la mano el volador se ve atraido para descargarse.


MANEJAR CON MUCHO CUIDADO LOS VOLADORES. LEER LAS INSTRUCCIONES DONDE VIENEN SUGERENCIAS DE USO.

Vídeo con su manejo básico:https://www.youtube.com/watch?v=WlbtYx7kL00Vídeo con otros usos:http://www.youtube.com/watch?v=HQR159bvKRkSe pueden buscar más opciones. En inglés se denomina “Fun fly stick”


http://www.youtube.com/watch?v=HQR159bvKRk

https://www.youtube.com/watch?v=WlbtYx7kL00


Demo V.5: BOLA DE PLASMA



Palabras clave Plasma, ruptura de dieléctrico, rayos

Objetivo Ejemplo de ruputra de dieléctrico

Material Bola de plasma, conexión a la red eleéctrica

Tiempo de montaje No

Descripción La lámpara de plasma que conocemos fue inventada por Bill Parker, a partir de los trabajos llevados a cabo en 1894 por el físico Nikola Tesla, que experimentó con corrientes de alta frecuencia en tubos de cristal. Una lámparade este tipo es, por lo general, una esfera de cristal transparente, llena de una mezcla de gases nobles (xenón, kriptón y/o neón) a baja presión, sobre el que se le aplica una corriente alterna de alta frecuencia y alto voltaje (aproximadamente 35kHz y 2-5kV), que es generada por un transformador de alta tensión. Una esfera más pequeña en su centro funciona como un electrodo.

Los destellos centelleantes se producen por la ionización de los gases encerrados, dando lugar a plasma (cuarto estado de la materia), similar a los rayos. Esto se produce porque los electrones acelerados por el campo eléctricocreado por el electrodo esférico central arrancan electrones de los átomos del gas noble que hay en su interior, los cuáles, al recapturar otros electrones, emiten luz, lo que indica la trayectoria que van siguiendo los primeros, hasta límites de la esfera de cristal, donde el potencial eléctrico es menor.

El color de los rayos depende de la mezcla de los gases inertes que hay en su interior.


Sirve para explicar la formación de rayos en la atmósfera.

La colocación de una mano cerca del cristal altera el campo eléctrico de alta frecuencia, causando un único rayo dentro de la esfera en dirección al punto de contacto. Esto es así porque cuando se acerca cualquier objeto conductor a la esfera se produce una corriente eléctrica; como el cristal no bloquea el flujode corriente cuando están implicadas altas frecuencias, actúa como el dieléctrico en un condensador eléctrico formado entre el gas ionizado y, en este caso, la mano.

El campo de radiofrecuencia producido por las lámparas de plasma puede interferir en aparatos electrónicos, al generar una carga estática en el dispositivo, y también provoca el calentamiento de la esfera de cristal. Además, cuando se coloca un metal sobre la superficie de cristal de una lámpara de plasma, se puede producir un pequeño rayo, con el consiguiente riesgo.

Después de unos minutos de encendido constante, cerca de la esfera de cristal suele acumularse ozono, a partir del oxígeno del aire, acelerándose si se coloca la mano o cualquier objeto metálico sobre el cristal.

Se pueden buscar en internet otras muchas experiencias a realizar con la bola de plasma.



Demo V.6: KIT DE ELECTROSTATICA



Palabras clave Cargas, conductores, electroscopio, electróforo, jaula de faraday

Objetivo Realizar diversos experimentos relacionados con la electrostática y los materiales conductores

Material Electróforo, jaula de faraday, electroscopio, materiales conductores y aislantesetc

Tiempo de montaje Depende del experimento entre 5-15 minutos

Descripción El kit contiene multitud de elementos con los que realizar diversos experimentos:

Generar carga electrostática

Atracción y repulsión de cargas

Transferencia de carga entre conductores

Electroscopio

Descarga por efecto punta

Electróforo

Jaula de Faraday (apantallamiento eléctrico)


Se acompaña de un libro de instrucciones con diversas sugerencias y explicación de los experimentos que se pueden realizar



Demo V.7: FERROFLUIDO (fluido superparamagnético)



Palabras clave Ferrofluido

Objetivo Visualizar las líneas de campo magnético. Observar el comportamiento de un material de gran susceptibilidad magnética.

Material Ferrofluido. Imán(es). Pipeta. Vaso de precipitados.


Descripción Extraer el ferrofluido del bote con una pipeta (ojo, mancha mucho) y depositarlo en un vaso de precipitados. Acercar y mover el imán a su alrededor para visualizar las líneas de campo magnético. Al finalizar, introducir de nuevo el fluido en el bote.

El material se suele degradar e ir perdiendo propiedades, tras unos 2 años se suele recomendar cambiarlo.

Un ferrofluido es un líquido que se polariza en presencia de un campo magnético. Los ferrofluidos se componen de partículas ferromagnéticas suspendidas en un fluido portador, que comúnmente es un solvente orgánico oagua. Las nanopartículas ferromagńeticas están recubiertas de un surfactante para prevenir su aglomeración a causa de las fuerzas magnéticas y de van der Waals. Los ferrofluidos, a pesar de su nombre, no muestran ferromagnetismo, pues no retienen su magnetización en ausencia de un campo aplicado de manera externa. De hecho, los ferrofluidos muestran paramagnetismo y normalmente se identifican como "superparamagnéticos" por su gran susceptibilidad magnética.

Los ferrofluidos se componen de partículas ferromagnéticas microscópicas, normalmente magnetita, hematita o algún otro compuesto con contenido de

Fe2+ o Fe3+. Las nanopartículas típicamente son del orden de 10 nm. Esto es lo suficientemente pequeño para que la agitación térmica las distribuya uniformemente dentro del fluido portador, así como para contribuir a la respuesta magnética general del fluido.


Se trata de una sustancia muy curiosa con multitud de aplicaciones en la actualidad. Los ferrofluidos suelen utilizarse en altavoces para disipar el calor entre la bobina y el imán, así como amortiguar pasivamente el movimiento delcono. También se emplean para formar sellos líquidos que rodean las flechas giratorias de los discos duros. Además poseen propiedades reductoras de la fricción. Si se aplican a la superficie de un imán de gran potencia, tal como los fabricados en neodimio, el imán podrá deslizarse sobre superficies lisas con un mínimo de resistencia.Tiene otras múltiples aplicaciones en la industria aerospacial, de defensa (pintura aborbente de señales radar), aplicaciones en óptica, medicina (detección del cáncer), automotriz etc.

Ferrofluido casero:

Es posible elaborar un sencillo ferrofluido por medio de pequeñas partículas magnéticas mezcladas con aceite mineral, vegetal o automotor (SAE10 u otro tipo de aceite ligero). No se deben utilizar limaduras de hierro pues son demasiado grandes. Las siguientes son buenas fuentes de partículas magnéticas pequeñas:

polvo de ferrita;tóner magnético de impresora láser;polvo de inspección magnético, usado en negocios de soldadura;partículas de lana de acero quemada;partículas raspadas de la superficie de cintas de vídeo;partículas extraídas de la arena por medio de un imán y una bolsa de plásticotinta magnética, empleada para imprimir cheques.

Una proporción de 1:1 entre aceite y polvo magnético da buenos resultados.Sin embargo, estos fluidos no tienen buena estabilidad, tendiendo a la acumulación de las partículas y la rápida pérdida de propiedades. Los ferrofluidos profesionales utilizan emulsificantes para suspender partículas magnéticas aceitosas muy finas, de menos de un micrómetro de diámetro (octano o queroseno) en agua.

Más detalles:http://www.sci-spot.com/Chemistry/liqimag.htm http://scitoys.com/scitoys/scitoys/magnets/magnets.html#rheological


http://scitoys.com/scitoys/scitoys/magnets/magnets.html#rheological

http://www.sci-spot.com/Chemistry/liqimag.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Cheque

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADdeo

http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura

http://es.wikipedia.org/wiki/Limaduras_de_hierro


Demo V.8: LEVITRON



Palabras clave Giroscopo. Levitación magnética

Objetivo Mostrar el movimiento de un giróscopoy el efecto de levitación magnética.

Material Base y peonza

Tiempo de montaje Hace falta práctica para montarlo rápidamente. Conviene estabilizarlo y usarlosiemrpe sobre la misma superficie. Sino, el tiempo de montaje puede ser largo.

Descripción Consiste básicamente de una peonza con un imán interior (trompo magnético permanente) que gira levitando sobre sobre una plataforma negra de plástico que contiene un imán permanente de forma toroidal.

Al poner a girar la peonza encima de la plataforma su momento magnético apunta en una dirección antiparalela a la magnetización de la base con lo que aparece una fuerza magnética repulsiva que actúa en contra de la gravedad.

Esto lo transforma en una especie de giroscopo con un movimiento de precesión entorno a la dirección del campo magnético.

Para compensar la fuerza de gravedad y la fuerza magnética contrapuesta posee anillos a modo de contrapesos que deben colocarse pacientemente hastalograr un equilibrio determinado. Para lograr una perfecta estabilización en el proceso de levitación, existen parámetros funcionales, como el peso y la velocidad de rotación de la peonza, los cuales son fundamentales para lograr un buen equilibrio y lograr la levitación.

La peonza gira durante unos minutos hasta que la resistencia del aire hace quesu velocidad se reduzca por debajo de cierto valor crítico provocando que la

peonza caiga en la plataforma.

Puede usarse como analogía macroscópica de las trampas de gradiente magnético utilizados para confinar las partículas con momento magnético.


Versiones más costosas de laboratorio pueden sostener la levitación de la peonza en forma indefinida, manteniendo activamente la rotación de la mismacompensada por artificios de la rotación. Los fabricantes del Levitron han desarrollado un “Perpetuator”, que se coloca debajo del Levitron el cual envíaimpulsos magnéticos adicionales. La fuerza adicional impulsa a la peonza para hacerla girar lo suficiente como para mantener una velocidad constante.

Levitron casero:

http://www.youtube.com/watch?v=JOZeCTF_Ilk

Web con explicación:

http://francis.naukas.com/2012/12/26/como-funciona-la-peonza-que-levita-en-el-aire-incluye-formulas-matematicas/

Artículos más detallados:

http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/452/1948/1207

http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/65/4/10.1119/1.18488

http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/82/2/10.1063/1.365856

http://iopscience.iop.org/0022-3727/31/6/015/

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167278998002516


http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167278998002516

http://iopscience.iop.org/0022-3727/31/6/015/

http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/82/2/10.1063/1.365856

http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/65/4/10.1119/1.18488

http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/452/1948/1207



http://www.youtube.com/watch?v=JOZeCTF_Ilk


Demo V.9: FUERZA MAGNETICA

Autor de la ficha Germán Ros (Febrero 2015)


Palabras clave Levitación magnética

Objetivo Mostrar el efecto de la fuerza magnética en imanes.

Material Soporte y 4 imanes


Descripción Con 4 imanes bicolores con las caras marcadas, se puede mostrar el efecto de la fuerza magnética y conseguir que leviten por repulsión magnética.




Demo VI.1: DISCO DE NEWTON


Categoría VI. Óptica

Palabras clave Colores, Interferencia, Suma aditiva

Objetivo Comprobar que el blanco es el resultado de la mezcla aditiva de colores

Material Disco con franjas de colores y manivela para hacerlo girar


Descripción En la suma aditiva de colores, es decir, mediante la interferencia de haces de luz, la superposición de los diversos colores del arco iris produce el color blanco. En realidad bastaría con sumar rojo, azul y verde para que nuestra perecepción fuera de color blanco y así funcionan la mayoría de televisores y proyectores.

Al hacer girar la manivela el disco gira a gran velocidad y se ve blanco. De esta forma se cuenta que Newton demostró que la luz blanca es la superposición de luces de diferentes colores, como en la descomposición espectral de la luz blanca proporcionada por un prisma. Cuando el disco está inmóvil, nuestro sistema visual percibe cada punto de un color diferente. Cuando el disco gira, en un punto fijo en el plano del disco en el cual se fija nuestro sistema visual, pasan sectores del disco con los diferentes colores. El fenómeno de Persistencia de la visión por el que la imagen retiniana persiste en la misma una fracción de segundo, hace que sesuperpongan los colores cuando la velocidad de cambio es suficientemente elevada y por tanto, no dándole tiempo al sistemavisual a discriminar los colores en los cambios de los sectores debidos a los giros.


Es interesante comparar los resultados con lo que los alumnos esperan antes de realizarlo. Acostumbrados a la suma sustractiva de los colores que ocurre cuando utilzamos pigmentos en lugar de luz (así funcionan las impresoras por ejemplo), los alumnos responden que al sumar los colores uno obtendría negro en lugar de blanco.

Suma sustractiva de colores Suma aditiva de colores



Demo VI.1: ESEPEJOS ESFÉRICOS



Palabras clave Reflexión, imágenes

Objetivo Obtener una imagen por reflexión en los dos espejos esféricos acoplados

Material Dos espejos esféricos de la misma curvatura. Objeto pequeño para introducir.Hay dos modelos de diferentes tamaños disponibles.

Tiempo de montaje < 1 minuto

Descripción Es un ejercicio sencillo de óptica geométrica. Se trata de comprobar que la imagen de un objeto situado en el centro de un espejo esférico rodeado de otroidéntico del mismo radio R y que están separados un distancia igual a R/2, se produce justamente en la posción de la abertura.

Con esta configuración, el foco de cada uno de los espejos se encuentra situado precisamente en el vértice del otro espejo. Debido a ello, el espejo E1 proporciona una imagen de A localizada en el infinito. Esta imagen intermediaactúa como objeto para el espejo E2 con lo cual la imagen final A', se obtieneen el Foco imagen de dicho espejo E2 . Es decir, la imagen final, producida por todo el sistema, se obtiene justamente sobre la abertura central del espejo superior E1 .

Se puede demostrar que en este sistema, para un objeto de pequeñas dimensiones, tanto el módulo del aumento lateral como el aumento axial toman un valor igual a la unidad. Este hecho justifica por qué el sistema

proporciona una imagen tridimensional sin distorsión que presenta un efecto de volumen muy realista.

(Explicación tomada de: http://fisicademos.blogs.uv.es/files/2013/01/demo43.pdf )


El objeto puede apoyarse directamente sobre la superficie del espejo inferior. Sin embargo, si se coloca sobre un pequeño trozo de cartulina o tela negra, el impacto visual de la imagen es mayor ya que se suprime la imagen producida por una primera reflexión adicional en el espejo inferior (imagen invertida en la abertura) así como las imágenes múltiples de otros objetos exteriores.

Las huellas dactilares, el polvo y posibles arañazos, deterioran la superficie pulida de los espejos y, por tanto, la calidad de las imágenes. Por ello, los espejos se deben manejar con cuidado evitando tocar con los dedos la superficie reflectante. Una vez finalizada la demostración, al guardar los espejos en la caja, se debe proteger la superficie con un papel o tejido de textura suave.




Demo VI.3: PERISOCOPIO



Palabras clave Reflexión, propagación

Objetivo Entender la propagación rectilínea de la luz y el fenómeno de la reflexión

Material Periscopio


Descripción El periscopio puede ser útil para entender la propagación rectilínea de la luz y el fenómeno de la reflexión.


El proceso de fabricación es muy sencillo y sólo se necesitan cajas de cartón, pegamento, tijeras, celo y 2 espejos planos.

Artículo construido y donado por alumnos de la Diplomatura de Magisterio


Demo VI.4: FIBRA ÓPTICA



Palabras clave Reflexión total. Fibra óptica

Objetivo Entender el funcionamiento de la fibra óptica y visualizar el fenómeno de la reflexión total interna

Material Botella de agua con el agujero. Puntero láser (no adjunto). Agua



Descripción Se llena la botella de agua. Al abrir el tapón y el agujero, comienza a salir el agua. En ese momento apuntar desde el lado opuesto al agujero y perpendicularmente al mismo con un rayo láser. Dentro del agua se produce reflexión total interna y la luz viaja confinada dentro del agua. Al poner la mano al final del chorro se puede ver cómo la luz ha viajado por el interior delchorro.


Colocar una cubeta donde caiga el agua.



Demo VI.5: RADIÓMETRO DE CROOKES



Palabras clave Luz, fuerza de arrastre térmico, transformación de la energía

Objetivo Conversión de energía electromagnética en mecánica

Material Radiómetro, fuente luminosa

Tiempo de montaje Menos de 1 minuto

Descripción El radiómetro de Crookes es un dispositivo inventado en 1873 por el químico inglés sir William Crookes. Consiste en cuatro brazos que sostienen cada uno un álabe o placa en sus extremos, pintados de blanco de un lado y denegro del otro. Los cuatro brazos que soportan las placas están suspendidos enuna aguja y sostenidos por un eje de vidrio para disminuir en lo posible la fricción. Este molinito se encuentra dentro de una esfera de vidrio sellada y enla que se ha realizado un vacío no total.

Los álabes rotan al ser expuestos a luz, siendo más rápido el giro cuanto más intensa es la luz incidente. Eso proporciona una medida cuantitativa de la intensidad de la radiación electromagnética. La explicación de la rotación de este dispositivo ha sido históricamente el motivo de mucha controversia científica.

El momento que generan las placas en los extremos de los brazos es muy pequeño, por lo que el eje debe estar muy bien equilibrado. Crookes quería saber si la luz al chocar en una superficie ejercía alguna fuerza, así que pensó que la luz rebotaría en los lados plateados de las placas, mientras que sería absorbida por el lado ennegrecido. Si todo lo que hubiera fuera una pura transferencia de momento entre los fotones incidentes y las placas, tendríamosque las placas girarían de manera que el lado negro fuese delante, puesto que

http://es.wikipedia.org/wiki/Luz

http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_fuerza

http://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio

http://es.wikipedia.org/wiki/William_Crookes

http://es.wikipedia.org/wiki/1873

al absorberse ahí los fotones, se tomaría menos cantidad de movimiento o momento que en los lados plateados, donde los fotones son reflejados (rebotan). Pero Crookes se llevó una sorpresa al observar que su radiómetro giraba de manera contraria a lo previsto (el lado negro de las placas se alejaba de la luz).

Originalmente se pensó que el giro era producido por el calentamiento de los lados negros de las placas, pero en posteriores experimentos se comprobó que el radiómetro giraba en sentido opuesto de nuevo (lado negro yendo hacia la luz) si se enfriaba bruscamente. Esto contradecía esa hipótesis original y muchas otras teorías) ya que el lado claro no podía calentarse y producir con ello el giro.

La explicación fue hallada por dos grandes científicos, Sir James Clerk Maxwell y Osborne Reynolds: el efecto real ocurre en los bordes de las paletas.

Básicamente, en el lado caliente, las moléculas del gas se están moviendo con una velocidad media más alta que los gases en el lado frío. Cuando las moléculas calientes golpean el borde de la paleta, en promedio producirán unafuerza en la paleta que está hacia el lado fresco. Puesto que la velocidad media de las moléculas calientes es mayor que la velocidad media de las moléculas frías, habrá una fuerza en la paleta hacia el lado fresco. A este efecto se le llamó 'arrastre térmico'.

Comentarios y Sugerencias Artículo donado por Germán Ros


Demo VIII.1: CONSTELACIÓN EN 3D



Palabras clave Constelación 3D

Objetivo Entender que las constelaciones son el fruto de nuestro punto de visión en en el Cosmos y que no son conjuntos físicos reales de estrellas

Material Maqueta de la constelación de Orión


Descripción


Cómo construirlo: visitar web del proyecto unaweRos, R.M., Capell, A., Colom, J. El Planisferio y 40 actividades más. Editorial Antares. Barcelona. 2006.



Demo VIII.2: MODELO DE ECLIPSES



Palabras clave Modelo de eclipses

Objetivo Entender las posiciones del conjunto Sol-Tierra-Luna en los eclipses lunares y solares.

Material Maqueta, linterna


Descripción La linterna simula ser el Sol. Colocando la Luna entre el Sol y la tierra, se puede simular el efecto de los eclipses de Sol. Intercambiando la posición de la Tierra y la Luna se simulan los eclipses lunares.


Cómo construirlo: visitar web del proyecto unaweSe puede intentar explicar la diferencia entre las zonas de umbra y penumbra de un eclipse. Conviene resaltar al explicarlo que la escala de distancias no es realista.



Demo VIII.3: AGUJERO NEGRO



Palabras clave Agujero negro, espacio-tiempo

Objetivo Entender porqué se llaman negros a los agujeros negros, visualizar el espacio-tiempo

Material Tela (la que hay disponible no tiene agujero que en realidad es mejor para la experiencia), pelotas diversas (baloncesto, tenis etc. no incluidas).


Descripción La tela representa el espacio tiempo, el cual se deforma al colocar sobre élun objeto masivo. Cuánto mayor es la masa, mayor es el hundimiento y más velocidad es necesario que tenga un cuerpo que se acerca para no caeren él. Se puede visualizar lanzando otras pelotas más pequeñas con diferentes velocidades.


Puede servir para entender las diferentes tipos de órbitas, visualizar porqué existen los puntos de Laplace etc.Moreno, R., Taller de Astronomía, Editorial Akal, Madrid, 1998Moreno, R., Experimentos para todas las edades, Ed. Rialp. Madrid, 2008



Demo VIII.4: RADIO DEL SOL



Palabras clave Radio del Sol, Cámara oscura

Objetivo Calcular de forma sencilla el tamaño del Sol

Material La cámara oscura


Descripción Con este sencillo instrumento podemos hallar el radio del Sol conociendo la distancia Tierra-Sol y midiendo su longitud y el tamaño de la mancha que se observa en él al apuntarlo hacia el Sol


H. Expósito y Y. Rodríguez. Revista electrónica de Unidades Didácticas y experiencias educativas. (2006)



Demo VIII.5: FASES DE LA LUNA



Palabras clave Fases de la Luna

Objetivo Reconocer las fases lunares

Material Modelo


Descripción Cada flecha nos indica la dirección del Sol y de la Luna y, dentro de la ventana de la flecha de la Luna, veréis la fase en que se encuentra cuando los dos astros se encuentran en la posición (ángulo) de las flechas.

1. Si un día se ve el Sol y la Luna simultáneamente, apuntad cada astro con su flecha y comprobareis cómo en la ventana hay la fase de la Luna que estáis viendo. Con nuestro aparato podréis calcularel ángulo que forman los tres astros

2. Si sólo se ve la Luna, buscad el dibujo que corresponda a la fase que estáis observando y, apuntando nuestro satélite con la flecha de la Luna, la otra flecha nos indicará la dirección hacia dónde se encuentra el Sol (que puede no verse).

3. Si veis el Sol y consultáis en un anuario o en un calendario cuantos días han pasado des de la última luna nueva, podréis deducir, con las flechas, hacia dónde se encuentra la Luna.

En cualquiera de los casos, y si tenemos en cuenta el movimiento

de rotación terrestre, podéis deducir a qué horas se podrán ver el Sol y/o la Luna, cuándo estarán por encima del horizonte, etc


Ros, R.M., Capell, A., Colom, J. Sistema Solar, actividades para el aula. Editorial Antares. Barcelona. 2005.En la web del proyecto unawe vienen las plantillas para montarlo

ECOLECCIÓN DE DEMOSTRACIONES DE FÍSICA

Departamento de Física y Matemáticas

Demo VIII.6: PLANISFERIO



Palabras clave Planisferio, constelaciones

Objetivo Aprender a menejar un planisferio

Material Modelo


Descripción El manejo del planisferio se puede combinar con algún programa informático (por ejemplo, stellarium) para aprender a utilizarlo.

Comentarios y Sugerencias En la web del proyecto unawe vienen las plantillas para montarlo


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