Manual de la UNESCO para la enseñanza de las ciencias

Nuevo Manual de la Unesco para la ensedanza de las ciencias

Nuevo Manual de 1aUnesco para la enseñanza de las ciencias a

Editorial Sudamericana / Buenos Aires 1975

EDICIÓN EN ESPAÑ~L AUTORIZADA POR LA

LA CIENCIA Y LA CULTURA ORGANIZACION DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACION,

TRADUCCI~N DE ALBERTO E. J. FESQUET Y CARLOS E. A. GoNDELL

PRINTED IN ARGENTINA IMPRESO EN LA ARGENTINA

@ 1973, Unesco Queda hecho el depósito que previene la ley 11.723. @ (para la ver- sión española) 1975, Editorial Sudamericana Sociedad Anónima, calle Humberto l? 545, Buenos Aires.

ThüM DEL ORIGINAL EN INGLÉS: “NEW UNESCO SOURCE BO0,K FOR SCIENCE TEACHING”

Prefacio

El Nuevo Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias se ha preparado con el propbsito de actualizar el M a - nual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias proporcionando un repertorio más amplio de material científico apto para incluir en los cursos de introducción a las ciencias. h Conferencia General de la Unesco, en su decimoquinta sesión de 1908, resolvió que se efectuara una nueva edición, como consecuencia de los pedidos formulados en tal sentido por los estados miembros. La coordinación de la revisión estuvo

a cargo del Centro de Enseñanza de la Ciencia de la Universidad de Maryland, EE. UU., bajo la supervisión editorial del Dr. J. David Lockard, director del mencio- nado Centro y de la Clearing House on Science and Mathematics Curricular De- velopments. Fueron miembros agregados del equipo revisor los Dres. Alfred de Vito, J. Dudley Herron, Ralph W. Lefler, Ro- bert W. Menefee y Wayne Taylor. La revisión final del manuscrito estuvo

a cargo del Dr. H. Ibstedmt y los Sres. J. Kent y E. G. Smith.

Como preparación previa a la revisión se recogieron numerosos comentarios y sugerencias remitidas por los usuarios de las ediciones anteriores del Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias, tarea que estuvo a cargo de la Confedera- ción Mundial de Organizaciones de Profe- sionales de la Enseñanza (WCOTP), organizaciones de maestros y asociaciones profesionales, que fueron invitadas a contribuir con sus sugerencias tendientes al mejoramiento del mismo, y la Asociación de Zambia para la Educación Científica

coordinó un estudio especial. Posterior- mente se organizó una reunión bajo los auspicios de la WCOTP, en la cual se es- tablecieron los lineamientos de la revisión. La historia del Manual de la Unesco

para la Enseñanza de las Ciencias se re- monta a la época de la terminación de la segunda guerra mundial, en la cual, la Unesco patrocinó la edición de un peque- ño volumen titulado Sugerencias para Maestros que Enseñan Ciencias en Países Devastados, escrito por J. P. Stephenson (ex maestro de ciencias en la Escuela de la Ciudad de Londres y Miembro del Co- mité de Cooperación de la Roya1 Society con la Unesco, para el Reino Unido). Este libro, de probada utilidad en las áreas devastadas, obtuvo un éxito extraordina- rio en regiones que previamente habían contado con poco o ningún equipo para la enseñanza práctica de las ciencias. E n 1956, dicho libro había alcanzado

considerable difusión, especjalmente por la incorporación al mismo de sugerencias de los expertos de la Unesco en el campo de la enseñanza científica, relativas a la construcción de un equipo sencillo y a la realización de experimentos Utilizando los materiales disponibles en la localidad. El mismo se transformó en la primera edi- ción del Manual de la Unesco para la En- señanza de !as Ciencias.

En 1962 se publicó una segunda edi- ción, y desde entonces el libro se reim- primió 24 veces y fue traducido a 30 idio- mas. Hasta la fecha se han vendido casi 750.000 ejemplares.

Sería una tarea en absoluto imposible mencionar a todos los que han contribuido a la preparación del presente volumen. El

origen de buena parte del material inclui- mencionada, cabe un reconocimiento es- do en el mismo está profundamente se- pecial para las numerosas personas y pultado en el pasado y pertenece al pa- grupos que en diversas formas han con- trimonio común de todos los maestros de tribuido a esta edición, y también a aque- ciencias de todas partes. Además de la llos cuyos nombres figuran en !os pre- labor de J. P. Stephenson y del Dr. J. facios de las ediciones anteriores. David Lockard y sus colaboradores, ya

Agradecimientos

Muchas de las ideas que, modificadas y adaptadas para su aplicación, figuran en el Manual proceden de trabajos de los siguientes autores y editores: R. y M. Buchs- baum, A. D. Bulman, Louis T. Cox Jr., Alfred E. Friedl, Paul D. Merrick, Alberta Whitfield, R. Kudo, R. Sund, L. Trowbrid- ge, Henry Holt y Co., Charles E. Merrill Publishing Company, National Science Tea- chers Association, EE. UU., Association for Science Education, Reino Unido, y University of Chicago Press. Por supuesto, se han consultado otros

manuales de metodología científica, y se agradece cordialmente a: Source Book for Elementary Science, de Hone, Joseph y Victor; A Source Book for the Physical Sciences, por Joseph, Brandwein, Morholt, Pollack y Castka; A Source Book for the Biological Sciences, de Morholt, Brandwein y Joseph, todos publicados por Harcourt

Brace Jovanovich Jnc.; y Geology and Earth Sciences Source Book, publicado por el American Geologid Institute. Han sido muy fructíferas las ideas su-

geridas por proyectos de diversos cu- rrículos, tales como los Nuffield Projects, en el Reino Unido, y los patrocinados en EE. UU. por la National Science Founda- tion (es decir, ISCS, BSCS, PSSC) y los del Departamento de Estado de Educa- ción. Expresamos nuestro reconocimiento a todas estas fuentes. El mapa estelar detallado, para las re-

giones situadas entre ambos trópicos, se debe al Sr. H. A. Diamand, experto de la Unesco en la República Popular del Con- go, quien lo preparó especialmente para esta publicación. Todas las ilustraciones fueron dibujadas

por la Srta. Dominique Bazin y el señor Paolo Moriggia.

Contenido

Introduccidn Capítulo primero Recursos, facilidades y técnicas para la enseñanza de las ciencias 15 Algunas sugerencias acerca de la enseñan-

l za de las ciencias 17 Posibles recursos 17 Empleo de los recursos 18 Facilidades para la enseñanza de las

1 ciencias 18 l La seguridad en el laboratorio 20 l Herramientas y técnicas útiles 23 l Herramientas 23

Corte de vidrios 24 Soldaduras 25 Copias heliográficas y diazotipias 27

Construcción de un equipo de uso general 28

Dispositivos para pesar 28 Dispositivos ópticos 30

Dispositivos para medición 34 Otras sugerencias útiles 34

Preparación de soluciones de molaridad conocida 36 Preparación de reactivos 37 Reactivos de uso general en el laboratorio 37 Reactivos generales 37 Soluciones y reactivos especiales 39

1 Fuentes de calor 32

Soluciones químicas 36

Capítulo segundo

Ciencias físicas 43 Química 45

Introducción 45 El mechero de Bunsen 45 Identificación de sustancias puras 46 Energía necesaria para transformar a los sólidos en líquidos y a éstos en vapor 50 Aplicación de los puntos de fusión y ebullición, y la solubilidad y densidad a problemas relativos a la separación de sustancias, de las mezclas de que forman parte 51 El efecto del calentamiento en las sustancias 55

Cómo preparar, recoger y ensayar algunos gases 57 ¿Qué es la herrumbre? 61 Extractos coloreados prqcedentes de flores, como indicadores de ácidos y bases 62 Crecimiento de los cristales 63 La materia en forma de partículas. Su movimiento, número y dimensiones 66 Conductividad eléctrica de las sustancias 69 Materiales de construcción 70 Electrólisis de fusiones y soluciones acuosas 73 Reacciones químicas 75 La energía de las reacciones quími- cas 79 Energía eléctrica de las reacciones químicas 81 Determinación de las causas que afectan a la velocidad de reacción Descomposición de moléculas grandes en otras más pequeñas 88 Construcción de moléculas 90

Calor y temperatura 91 El calor como energía 91 Dilatación 91 Termómetros 93 Conductividad 94 Convección 96 Radiación 98 La cantidad de calor 99

Magnetismo y electricidad 99 . Electricidad estática 99

La corriente eléctrica 103 Magnetismo 110 Electromagnetismo 113

Movimiento ondulatorio 116 Producción de ondas 116 Sonido 119 Luz: Producción de luz; Reflexión; Re- fracción; Color 122-128

Balanzas 132 Experimentos con la gravedad 132 Inercia 135 Fuerza centrípeta 136 Fuerza y movimiento 137 Acción y reacción 138

86

Mecánica 132

Máquinas 138

La presión de los líquidos Flotabilidad 146 Tensión superficial 149 La presión atmosférica 151

Fluidos 143 143

Capítulo tercero Biología 159 Introducción 161 Niveles de organización 161

Explicación de los niveles 161 Estudiando los organismos 163

Por qué los alumnos deben estudiar organismos vivientes 163 Comportamiento de las aves 164 Organismos acuáticos 166 Embriones de pollo 167 Insectos 168 Coleccionando organismos del sue-

Trampas para mamíferos peqheños y reptiles 170 Enjaulando animales 171 Planarias 172 Estudiando las poblaciones 172 Estudiando las comunidades 177 Ecosistemas 180 Estudiando las plantas 181 Estudiando los animales 188 Estudiando los tejidos 189 Estudiando las células 190

lo 170 !

Capítulo cuarto Ciencias de la tierra y del espacio Introducción 195 Rocas y minerales 195

193

Iniciación simple 195 Propiedades físicas de los minerales 196 Principales componentes minerales de las rocas 198

Principales grupos de rocas 199 Producción de rocas artificiales 202 Tareas a realizar 203 Suelos 204 Suelo y agua 206 Actividades adicionales 210

Astronomía y ciencias del espacio Instrumentos astronómicos 21 1 Cuadrantes solares 213 Familiarizándonos con las estrellas y planetas 215 Observación de fenómenos celestes 226 Observación de los efectos del movimiento de la Tierra 228 Modelos y demostraciones para la en- señanza de la astronomía 232 Modelos para las ciencias del espacio 235

El tiempo 239 Construcción de instrumentos y de una estación meteorológica 239 Los vientos y el tiempo Cómo se carga el aire de humedad 247 Cómo el aire pierde su humedad 248 Proyectos meteorológicos 250 Las nubes y el tiempo

211

244

254

Apéndices 1. Unidades SI 261 2. Conversión de unidades de otros sis-

temas a unidades SI 263 3. Tabla periódica 264 4. Tabla de los elementos 266 5. Indicadores ácido-base 268 6. Humedad relativa del aire (porcenta-

je) -"C 269 7. Equivalencia de temperaturas en dis-

tintas escalas 269 8. Logaritmos 270 9. Transportador, escuadra, etc. 272 indice 275

In traducción

El objetivo perseguido por los hombres de ciencia, en todas las regiones del mundo, y que configura el proceso de la investi- gación científica es la búsqueda de una comprensión más completa de los fenó- menos que ocurren a nuestro alrededor. Así como la ciencia en sí misma es

universal, lo es también la búsqueda de mejores métodos para 5u enseñanza, El Nuevo Manual de la Unesco para la

Enseñanza de las Ciencias está integrado por ideas aportadas por maestros de todo el mundo para el empleo de los recursos y materiales comunes en la enseñanza científica corrientemente asequibles. Es un libro destinado a los maestros, particularmente a los que enseñan ciencias en escuelas elementales y en los cursos inferiores de las escuelas secundarias y a los que se preparan para ,dicha tara. Para que las ciencias se aprendan efi-

cazmente, su enseñanza debe ser experimental. Se halla tan próxima a la vida de cada niña o muchacho que ningún maestro debería estar desprovisto de materiales de primera mano para su estudio. El mundo, dentro, debajo, alrededor y

por encima de nosotros, en todas las regiones del globo, presenta una interminable variedad de fepómenos aptos para servir de tema a la enseñanza de las ciencias, así como también materiales utilizables para la construcción del equipo científico y elementos auxiliares. El Nuevo Manual de la Unesco para la

Enseñanza de las Ciencias ha sido proyectado para que constituya una fuente de ideas para planificar actividades cien- tíficas simples, investigaciones y experimentos susceptibles de ser realizados por los mismos alumnos, y para la construc- ción de un instrumental científico sencillo, empleando materiales disponibles en

la localidad donde se imparta la ense- ñanza.

Como en el territorio de un país los recursos difieren ampliamente, como asimismo en las distintas localidades, se anticipa que cada maestro deberá extraer de los disponibles, los materiales adecuados a las necesidades de sus alumnos y a las circunstancias particulares de la en- señanza. El Nuevo Manual de la Unesco para la

Enseñanza de las Ciencias puede también ser útil a grupos de alumnos consagrados a las actividades propias de los clubes científicos, por ejemplo, o individualmente a los que realicen a título personal actividades o investigaciones científicas. No obstante, se supone que dichas tareas se realizarán bajo la guía y la supervisión general de un maestro, lo que permitirá al alumno obtener el mayor provecho de sus experiencias y hallazgos, y también, en muchos casos, en razón de las precauciones de seguridad necesarias. Por este motivo, el libro no está dirigido en forma directa a los alumnos. La nueva edición revisada se ha prepa-

rado con el propósito de actualizar el Ma- nual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias para que refleje los enfoques modernos de la enseñanza científica en los niveles elementales y de los primeros ciclos del secundario. En razón de la con- dición de largo alcance de los nuevos ade- lantos en el enfoque y metodología de la enseñanza de las ciencias, no se ha intentado incluir en este único volumen indicaciones extensas sobre estrategias pedagó- gicas. Estas formarán parte de un segundo volumen: el Manual de la Unesco para Maestros de Ciencias, que también com- prenderá aspectos del proceso de apren- dizaje en los niños y consideraciones de

carácter sociológico, como, por ejemplo, las relacionadas con las actividades de los maestros de ciencias en la práctica escolar. Si los alumnos poseen la capacidad ne-

cesaria para captar los problemas que surgen de la aplicación de las ciencias a su vida diaria, deberán estar habilitados para lograrlo a través de una enseñanza de aquéllas ampliamente fundamentada. Esta seleccionará cuidadosamente el material procedente de todas las categorías cientí- ficas, comprendidas las ciencias de la Tie- rra y del espacio y las disciplinas intermedias. Para lograr dicha finalidad se ha ampliado considerablemente la extensión del Nuevo Manual de la Unesco para la- Enseñanza de las Ciencias.

Esta nueva edición revisada, incluye una sección más extensa de ciencias bio- lógicas y gran cantidad de material nuevo en las ciencias de la Tierra y del espacio. La sección correspondiente a las ciencias físicas contiene también una cantidad apreciablemente mayor que la correspondiente al Manuaf anterior, de material didáctico sobre química. Si los alumnos captan la ciencia como

una unidad, será necesario poner énfasis en la enseñanza de los conceptos claves que constituyen los fundamentos de m u - chas disciplinas científicas. Nociones ~ bá- sicas, como las de materia y energía y su relación mutua y los distintos niveles en la organización de los seres vivos, constituyen los temas claves de los principales capítulos del libro.

Aun cuando el estilo se ha conservado en la forma más accesible a los numerosos usuarios del Manual en todo el mun-

do, se han introducido algunas modifica- ciones importantes en su formato y pre- sentación, con el objeto de facilitar su empleo, y se ha incluido un fndice. El material ha sido agrupado en cua-

tro capítulos principales titulados: ‘Recur- sos, facilidades y técnicas para la ense- ñanza de las ciencias’; ’Ciencias físicas’; ‘Ciencias biológicas’ y ‘Ciencias de la Tie- rra y del espacio’. Tales títulos ng impli- can el encasillamiento mental de la ense- ñanza de las ciencias comprendidas en dichas áreas particulares. Se ha escogido dicha división, no obs-

tante, para facilitar la consulta, dado que quienes utilizarán el libro se ajustarán B. programas m u y diferentes, tanto en su contenido como en lo relativo B la orga- nización del material, no habiéndose intentado un agrupamiento más integral del mismo.

Se ha realizado un esfuerzo tendiente a mejorar la exactitud de todas las informaciones presentadas, incluyendo sólo experimentos y equipos de probada confia- bilidad bajo diversas condiciones climá- ticas. Muchas de las figuras y diagramas de

la primera edición se han dibujado nuevamente, prestándose mucha atención a la seguridad en el iaborcdorio, tema acerca del cual se incluye una nueva sección. En todo el libro se han empleado las unidades internacionales y del sistema métrico decimal. Se invita a quienes utilicen el Nuevo Manual a remitir a la Unesco sus comentarios, críticas y sugerencias, susceptibles de incorporarse en ediciones futuras.

Capítulo primero Recursos, facilidades y técnicas para la enseñanza de las ciencias

Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias

Posibles recursos en un área rural (actividades ecolbgicas )

El campo de una granja abandonada ofrece una excelente oportunidlad de observa- ción del proceso conocido como sucesión. Las primeras plantas sembradas en dicho campo se denominan plantas iniciales. A medida que la comunidad del mismo (ecosistema) varía con el tiem,po, algunas poblaciones son reemplazadas por otras. Es- te reemplazo de las poblaciones se llama sucesión ecológica. Frecuentemente es posible observar un área madura, como por ejemplo, un bosque adyacente a un campo recientemente abandonado. Es interesante estudiar las diversas etapas de desarrollo y deducir cuáles deben ser las etapas intermedias.

U n bosque o floresta cerca de la escuela puede ser instructivo para: descubrir los cambios estacionales experimentados por los animales y las plantas; estudiar sus hábitos; descubrir dónde viven los animales; observar cómo la vida animal y vegetal dependen la una de la otra; y comprobar en qué medida las condiciones físicas circundantes, como la humedad, temperatura y cantidad de luz solar, afectan a los seres vivos; bÚscíir ejemplos de animales y plantas útiles y dañinos. Posible aplicación: Organizar una excur- sión al campo para observar y coleccionar materiales. Llevar los ejemplares seleccionados a la clase. U n edificio en construcción puede pro-

porcionar la ocasión de observar cómo 5e instalan los cables el8ctricos; cómo se

afsla un edificio; los diferentes materiales que se emplean; la diferencia entre el suelo excavado para las fundaciones y el de un jardín; cómo se disponen los desagües. Las actividades posibles comprenden la recolección de muestras de materiales de construcción para su estudio -cables con diferentes tipos de aislación eléctrica, diversas clases de materiales aislantes del calor; muestras de suelos, etc.-; de hablar con los operarios a cargo de la ins- talación eléctrica o de la plomería o tareas similares. Observar el procedimiento de emplazamiento y perforación de un pozo de agua, si lo hay; examinar la ca- ñería de plomo. Si se halla en uso un ex- cusado en el exterior determinar cómo está situado con relación a la provisión de agua, y por qué se e!igió dicha ubicación.

U n aserradero puede ser instructivo para aprender cdmo se seleccionan los árboles para su corte; para averiguar cómo se protegen los árboles jóvenes; qué especies se consideran más valiosas y por qué; observar el empleo de las máquinas; conocer cómo se obtiene y se cura la madera ase- rrada; comprobar los cambios en la vida animal y vegetal cuando un área ha sido talada. Las posibles actividades incluyen la visita a un aserradero para observar los procedimientos, conseguir muestras de ma- deras para estudiar los anillos de crecimiento; caminar por los bosques para ver cómo se cortan los árboles y-examinar las diversas máquinas observando de qué manera auxilian a los trabajadores. Una granja puede ser instructiva para

observar los diversos procedimientos de

Algunas sugerencias acerca de la ensefianza de las ciencias 18

conservación y almacenaje de los alimentos; el cuidado de los animales; el cultivo de las plantas y flores del jardín; para estudiar el uso de las máquinas en la casa, el campo, el granero, el jardín y el huerto, y de qué manera los edificios y terrenos se protegen contra el fuego y cómo se previenen los accidentes. U n jardín con plantas y flores, puede

ser instructivo para observar cómo las plantas obtienen suficiente luz, humedad y otros factores esenciales para su desarrollo; pra aprender cómo se prepara el terreno para la plantación; cbmo se realiza el trasplante y de qué manera se dis- persan las semillas; para estudiar la auto- polinización de las flores; su polinización cruzada y la germinación y desarrollo de las semillas, aprendiendo a conocer las clases de suelos más adecuadas para el cultivo de diferentes especies de plantas y cómo se determina la calidad de un suelo, comprobando cómo las plantas alrnace- nan alimentos y sus cambios estacionales. Las actividades posibles incluyen visitas al jardín para observar plantas y métodos de cultivo, recolectar semillas y frutos que ilustren las formas de dispersión; la ger- minación de semillas en la clase para in- crementar los conocimientos sobre cultivo de plantas; la realización de experimentos para comprobar la acción de la luz, temperatura y humedad en el crecimiento de las mismas y, si es posible, el cultivo de un jardín en la escuela como forma de acrecentar los conocimientos sobre el crecimiento de las plantas. La discusión subsiguiente debe ser cui-

dadosamente planeada. Para la solución Un apiario puede instructivo

para observar cómo se cuidan las abejas, la construcción de las col?nens Y cómo

de 10s problemas deben emplearse 10s datos adecuados y confemionarse informes por escrito de 10s hallazgos, cuando se

se preparan para la estación fría; qué ocurre cuando las abejas forman enjam- bres y de qué manera se las puede mane- jar con seguridad; por qué son Citiles al hombre; para observarlas cuando trabajan y verificar cómo se desarrolla la vida en el interior de una colmena mediante ei estudio de un ejemplo de insectos socia- les y títiles. U n riacho o laguna puede ser intere-

sante para la observación de las diversas clases de vida vegetal y la adaptación de

considere que éstos serán de utilidad para los alumnos.

Empleo de los recursos

El valor de los reciirsos depende de la ha- bilidad con que se los utilice. Cada uno de ellos debe usarse con un propósito, o propósitos, definido: ayudar a resolver un problema; ilustrar mejor un principio cien- tífico; fomentar en los alumnos el hábito de la Investigación de su medio ambiente. Al planear una excursión, maestro y

alumnos deberán proponerse como objetivo el examen ,de un problema, o problemas, definido. El maestro, y quizá un pequeño grupo

de alumnos deberían trasladarse previamente al lugar que luego visitará todo el curso, para verificar si es adecuado y accesible. Cuando los alumnos proyecten obtener

informes de los pobladores del lugar, conviene asegurarse de que los informantes comprenden la finalidad de la visita y de que sus explicaciones serán lo suficientemente explícitas como para que aquéllos las entiendan.

t

tallos, raíces, hojas, flores y frutos a la humedad ambiente; el estudio de la adap tación de los animales para la vida en el agua o sus cercanías, comparándolos con los animales terrestres; observando, sus cambios y los de las plantas, en el curso de las estaciones y los hábitos de reco- lección de alimentos y construcción de viviendas en la vida animal.

Facilidades para la enseñanza de las ciencias

Organización en la clase de un rincón de las ciencias. Destinar para este propbsito un rincr5n de la clase, al que se denomina- rá: Rincón de la Ciencia. Conseguir si es posible una o dos mesas utilizables para los experimentos y exhibición. Tal vez el

19 Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias

portero de la escuela pueda colaborar confeccionando estantes debajo de las mismas para guardar el material, elementos 'y equipo descriptos en este libro. Se esti- mulará a los alumnos para que traigan material para su exhibición en el Rincón de la Ciencia. LB permanencia de éste en la mesa no debe ser tan prolongada que desaparezca el motivo de su interés. El Rincón de la Ciencia debe ser un lugar de actividad y cambios.

Tablero para un boletín de informaciones científicas. Si se estimula lo suficiente a los alumnos, tmerán a la escuela constantemente material de interés, en forma de recortes de diarios y revistas, por lo que un tablero para informaciones cientí- ficas constituirá uno de dos medios de di- fusión de dicho material, corno así tam- bién de dibujos u otros trabajos preparados en las clases de ciencias. U n buen lugar para el trablero de exhibición de dicho boletín será junto a las mesas del Rincón de la Ciencia. Podrá construirse con madera blanda o conglomerado de madera.

Estante-museo: Los alumnos, una vez des- pierto su interés son coleccionistas insacia- bles. Muchas de ,las cosas que coleccionen estarán seguramente destinadas a la escuela. Deberán estimularse tales actividades, y una manera de lograrlo será desti- nando un estante como museo en el cual puedan exhibirse colecciones o ejemplares de carácter científico.

Acuarios y terrarios. Los acuarios y te- mrios constituyen una fuente de constante interés y proporcionan un lugar de ob- servación de muchos fenómenos científicos importantes. En el capítulo tercero se ha- llarán instrucciones para la construcción y mantenimiento de acuarios.

Jaulas para animales. Diversas especies de animales pueden mantenerse en observa- ción en la clase. Algunos se adaptan a la cautividad mejor que otros. Se puede in- vitar a los alumnos a 1,levar sus animales favoritos a la escuela durante breves pe- ríodos para su observaci6n y estudio. En el capítulo tercero se hallarán sugerencias

para la construcción de jaulas para animales.

instalación de una estación meteorológica. En el Capítulo Cuarto se describen algunos instrumentos meteorológicos sencillos, que pueden construirse con materiales de fá- cil Óbtención en casi todas partes. La ob- servación diaria de los cambios del tiempo es una fuente de interés y puede constí- tuir la base de provechosas lecciones cien- tíficas.

Cultivo de plantas. Pequeñas macetas ubicadas en el antepecho de una ventana donde dispongan de luz abundante, brin- darán un amplio espacio para el cultivo de semillas y pequeñas plantas. Si se requiere mayor espacio para ciertos experimentos, pueden obtenerse o construirse cajones chatos, con madera nueva o desechos.

Condiciones tropicales. En los tr6picos existen muchos inconvenientes en un laboratorio, en particular durante la esta- ción húmeda. El material se echa a per- der, los papeles se pegan uno a otro, los instrumentos se oxidan, dos ejemplares se enmohecen, en los lentes proliferan hongos que los inutilizan estropeando superficies pulidas con precisión. Además, las hormigas, termitas y otros insectos prosiguen con su interminable obra destructora. Cuanto sea posible debe guardarse en

recipientes herméticos. Son ideales los tarros de vidrio con tapas bien engrasadas, y muy útiles los frascos con tapa roscada, como los de dulces y los recipientes metá- licos, como latas de galletitas y tortas, etc.; pueden transformarse fácilmente en herméticos mediante una junta de material aislante colocada entre la tapa y el recipiente.

Las lentes de los microscopios, cuando no se usan, deben preservarse con un disecante. U n trozo de piolín embebido en creosota y colocado dentro del estuche de la lente, se ha comprobado que retarda eficazmente el desarrollo de mohos.

Durante la est~cidn Huviosa, los microscopios, galvanómetros y otros instrumentos sensibles, deben guardarse, si es posible, en un armario, en cuyo interior

Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias 20

se mantendrá encendida permanentemente una lámpara eléctrica de 50 vatios. Las agujas pueden clavarse en un trozo de género previamente untado con vaselina. Los instrumentos metálicos como calibres a rosca, vernieres, diapasones, etc., debe- rán engrasarse. Los tornillos de los soportes para retortas, anillos y prensas de sujeción deben aceitarse frecuentemente. Los escalpelos deben untarse con vaselina y guardarse en una caja. Las partes metálicas de las herramientas deberán frotarse con un trapo aceitado.

La seguridad en el laboratorio

Las actividades prácticas y experimentos constituyen un aspecto de gran importancia en las clases de ciencias. La realización de experiencias puede resultar entreteni- da, pero también peligrosa y el maestro de ciencias debe asegurarse de que el trabajo se realice de tal manera que no se produzcan accidentes. Muchas de nuestras actividades diarias

son potencialmente peligrosas. Encender fuego, atravesar una calle, conducir un automóvil y hastq tomar un baño, pueden tener como consecuencia un accidente, pero no dejaremos de hacer estas cosas por el peligro implícito, más bien, enseña- remos a nuestros niños d riesgo que in- volucran ,dichas actividades para que sean capaces de disfrutar de los beneficios de las mismas, evitando los peligros potenciales. Igual filosofía debe aplicarse en las clases de ciencias. Los alumnos debe- rán aprender cuáles son los peligros in- herentes a cada actividad, y fla forma de evitar lo imprevisto. A continuación se resumen algunas precauciones.

Quemaduras y fuego. Tal vez el tipo más común de accidente en el laboratorio es una quemadura. En su mayoría pueden evitarse si los alumnos tienen presente que “un objeto sometido a la acción del calor, se calienta y permanece caliente durante cierto tiempo”. Aunque obvia, esta advertencia por lo general no se tiene en cuenta. Los alumnos pondrán un trozo de vidrio o metal en una llama durante varios segundos, luego lo retirarán y to-

carán su extremo para comprobar si está caliente, iy lo está! Desgraciadamente, la mayoría de los objetos calientes no se distingue a simple vista de los frios, por su olor o su sonido. Sólo el sentido del tacto suministra la prueba y, si el objeto está muy caliente, aun tocándolo con precau- ción puede producir una quemadura. Cabe formular otra sencilla recomendación re- lacionada con el fuego: “NO poner objetos susceptibles de arder, cerca de las Ila- mas”. Los alumnos deben comprender que ropas, cabellos, papel, madera y muchas sustancias químicas comunes arden bastante fácilmente. Los mecheros que no se usen deben apagarse. Una precaución adicional es la concerniente a las lámparas de alcohol: Si se proyecta hacia abajo, sobre la base del quemador un calor excesivo, como por ejemplo cuando se calienta el interior de metal brillante de una lata empleada como protección contra el viento, el alcohol puede gasificarse en el interior de la lámpara transformándola de suave quemador en soplete muy caliente.

Cortaduras y vidrio roto. Las cortaduras menores son un segundo tipo de accidente comcn. Se deben generalmente a tres causas: rotura de tubos, caída de recipientes de vidrio y explosivos del generador de gas. Prácticamente todas las cortaduras pro-

ducidas por tubos de vidrio pueden evitarse si éstos se envuelven en una toalla antes de introducir un tapón. Se puede lubricar el vidrio del tubo con glicerina o agua y tomarlo con una toalla girando al insertar el tapón. Los extremos de todo tubo de vidrio deben alisarse en la llama, evitando que se cierren por completo. Si esto accidentalmente ocumera y el tubo formara parte de un sistema de suminis- tro de gas, éste no podría pasar a través del mismo, pudiendo producirse una ex- plosión. Es menester verificar siempre los dispositivos generadores de gases para asegurarse de que no existen obstrucciones. Cuando el gas generado es oxígeno o hi- drógeno, dicha precaución debe extremarse, porque las posibilidades de una explo- sión accidental son mayoms. Para la ob tenci6n de dichos gases no son recomen-

21 Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias

dables los procedimientos que requieran el empleo de calor. Es evidente que el riesgo de cortaduras

debida a la caída de objetos de vidrio se reducirá mucho si los recipientes de vidrio se dejan en el piso o en estantes donde exista poco peligro de derribarlos accidentalmente. Esto es especialmente cierto en el caso de grandes existencias de botellas de ácidos, gases o líquidos inflamables. Cuando se rompa un vidrio debe ser

arrojado a un recipiente que tenga una marca especial antes que a cestos norma. les de basura. Hay que tener consideración con la persona encargada de la limpieza.

Calentamiento de sustancias en tubos de ensayo. Al calentar sustancias en tubos de ensayo, debe moverse el tubo de un lado al otro a través de la llama, y la boca del tubo debe ser orientada alejándola de las personas que estén cerca (véase la figura).

Fuente de calor

Los tubos de ensayo nunca deben ser llenados en más de un tercio a una mitad de su capacidad, como preoaución contra ebulliciones y rebosaduras. Cuando se transfieran materiales de un recipiente a otro, mantengase los recipientes a una prudente distancia.

Olfateo y paladeo. La nariz es un instrumento delicado que merece protección. Tenga cuidado cuando huela productos químicos. La técnica correcta es abanicar el gas hacia la nariz y olfatear cautelosa- mente (véase figura). Si no percibe olor, puede acercarse más

y hacer un nuevo intento. La mejor regla para el paladeo es no lo haga. Sólo deben

ser colocadas en la boca las sustancias que usted sabe que son absolutamente inofensivas (como la sal pura de mesa o el azúcar). Algunos productos químicos son tan tóxicos que una fracción de gra- m o puede ser mortal.

Productos químicos peligrosos. Cualquier producto químico es potencialmente peli- groso y debe ser tratado como tal. No debe permitirse en modo alguno a los alumnos que efectúen experimentos no autorizados y no deben autorizarse los que usted no sepa que son seguros. Puede suponer que los experimentos descritos en este libro sofi seguros, a menos que se incluya una advertencia. El peligro potencial tiene que resultar claro de la nota. Si no fuera así, no haga de todos modos el experimento. Así como es la pistola “descargada” la que mata, es el experimento “seguro” el que frecuentemente se traduce en accidentes. Sustancias como el azúcar, el azufre y el cinc en polvo son perfectamente seguras.. . normalmente. Sin embargo, cuando se mezclan con buenos agentes oxidantes, como cloratos o permanganatos, forman mezclas explo- sivas. Se enumeran más adelante unas pocas de las más peligrosas clases de productos químicos, con descripciones de sus peligros.

Acidos y bases. Todos los ácidos “fuertes” o “minerales”, como los ácidos clor- hídiico, sulfsirico o nítrico, son peligrosos cuando están concentrados. Cuando se hallan diluidos su manipula-

ción es relativamente segura y cualquier

Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias 22

salpicadura puede lavarse con agua. El peligro mayor surge cuando el ácido entra en contacto con los ojos. Para protegerlos, deben usarse anteojos de seguridad. Cier- tos ácidos, como el sulfúrico y el nítrico, por ejemplo, son m á s peligrosos porque son buenos agentes oxidantes. Los ácidos orgánicos no son, generalmente, tan peligrosos como los minerales, pero, existen excepciones. El fenol (ácido carbólico) y el ácido oxálico, son peligrosos, no debido a sus propiedades ácidas, sino porque son tóxicos. Las bases fuertes, como los hidró- xidos de sodio (soda cáustica) y de potasio (potasa cáustica), pueden producir quemaduras como los ácidos fuertes. Bases más débiles, como el hidróxido de calcio (cal y agua), también pueden originar quemaduras si están en contacto con la piel durante largo tiempo. Las soluciones diluidas, de bases, son relativamente seguras, pero, aun éstas, cuando entran en contac- to con la piel, deben lavarse rápidamente con agua abundante.

Sustancias oxidantes. (Sustancias químicas que activan la combustión o quemado.) Si se ponen en contacto con materiales que actúen como combustibles, como por ejemplo, cualquier sustancia orgánica, existe peligro de explosión o incendio. Algunos de los productos químicos más peligrosos de esta categoría son los cloratos, peróxi- dos, percloratos y el ácido hiperclórico. Dado que los cloratos de sodio y de pota- si0 son sustancias químicas bastante comunes, conviene señalar especialmente sus peligros. Se trata de compuestos estables susceptibles de ser manipulados con seguridad, con das debidas precauciones. De- ben mantenerse alejados de ‘los ácidos fuertes, dado que al reaccionar producen dióxido de cloro, tóxico, y pueden ex- plotar. Deben conservarse apartados de las sustancias fácilmente oxidables, ‘como el azufre, sulfuros, fósforo, azúcar, alco- holes, solventes orgánicos, compilestos amoniacales, metales en polvo, aceites o grasas y polvo de cualquier tipo.

Hábitos recomendables. A continuación se enumeran dgunas advertencias y prácti- cas que deben observarse habitualmente.

1. Usar siempre anteojos protectores cuando exista peligro de que sustancias ca- *lientes o cáusticas salpiquen los ojos.

2. Leer siempre dos veces y atentamente las etiquetas de los frascos de reactivos. Existe una gran diferencia entre cloruro de potasio y clorato de potasio; entre cloruro de mercurio (1) y cloruro de mercurio (11); entre manganeso y magnesio.

3. Los tubos de ensayo o partes del equipo susceptibles de expeler gases o lí- quidos, deben apunhr en dirección opuesta a todas las personas presentes.

4. Antes de usarlos, verificar siempre que los accesorios de vidrio no tengan rajaduras.

5. Los implementos de vidrio de todo tipo deben colocarse en la parte posterior del banco del laboratorio para protegerlos de roturas innecesarias. Las botellas de vidrio deben depositarse en el suelo o sus cercanías.

6. Toda herida, aun insignificante, debe ser sometida de inmediato a la aten- ción médica.

7. Cuando se diluyan ácidos, éstos deben agregarse lentamente al agua, y no a la inversa.

8. En el laboratorio el orden y la limpieza son imperativos. Los vidrios rotos o residuos de metales o sustancias quí- micas que no se usen, deben guardarse en recipientes apropiados. Cuando alguna sustancia se vierte por el desa- giie es menester hacer correr agua abundante.

USO del mercurio. Aunque parezca sorprendente, el mercurio se evapora, aun a la temperatura de congelación del agua, produciendo un vapor inodoro, insípido e incoloro, cuya concentración depende de la temperatura. Este vapor es tóxico y puede afectar al sistema nervioso. El mercurio penetra en el organismo fácilmente, por inhalación, ingestibn, o a través de la piel. La exposición prolongada puede conducir a un envenenamiento gradual, indicado por síntomas nerviosos y psíquicos.

Protección contra el derrame. El mercurio se escurre por las hendiduras, se mezcla con el polvo y penetra las sustancias,

23 Herramientas y técnicas Útiles

como madera, tejas, cañerías de hierro y ladrillo refractario. Donde se utiliza mercurio deben pulirse e impermeabilizarse los pisos y obturarse las grietas barnizando la superficie del piso. Cuando se derrame mercurio en el suelo debe limpiarse de inmediato, evacuando la habitación y abriendo las ventanas para aumentar la ventila- ción. Las puertas que comuniquen con pasillos deberán cerrarse; El mercurio dis- perso debe recogerse de inmediato aspi- rándolo mediante una bomba de agua o con el auxilio de algún compuesto para barrido en seco. Si no se dispusiera de dichos elementos se deberá emplear una escoba y pala para residuos o un seca- dor, tratando de formar unta pequeña masa. Una vez logrado, se .lo depositará en un recipiente sólido, de material plástico, vidrio o metal, con cierre hermético. Si después de haber recogido la mayor parte, quedan aún numerosos glóbulos pequeiíos en hendiduras y grietas aún será posible la contaminación. Deberá aplicarse cuidadosamente al área contaminada, poli- sulfato de sodio o azufre sublimado. (Tam- bién es adecuado para este fin el producto comercial para pulverizaciones agrícolas durante la hibernación, que contiene azufre.) Estas sustancias reaccionan con el mercurio formando un compuesto inerte, que no se evapora. Cuando se trabaja con mercurio es aconsejable tener a mano cierta provisión de azufre sublimado. Protección contra los contactos con la

pieI. Deben adoptarse toda clase de pre-

cauciones tendientes a impedir el contac- to de la piel con el mercurio líquido o sus vapores, usando guantes impermeables y calzado con suelas de goma, dado que el cuero absorbe el mercurio. Luego de haber tocado mercurio deberán lavarse cuidadosamente las manos para reducir la ab- sorción a través de la piel. Luego de haberse producido una salpicadura, se revi- sará la indumentaria personal dado que el mercurio puede depositarse accidentalmente en las botas del pantalón, bolsillos o pliegues de la ropa. Almacenaje. El mercurio debe conser-

varse en un lugar bien ventilado donde los recipientes se mantengan frescos y protegidos de la luz solar directa. No es aconsejable el depósito sobre pisos de madera. Los de linóleo grueso, concreto no poroso o superficie barniuada, son adecuados siempre que las rajaduras o grietas se tapen y se logre una superficie pulida. No debe trabajar con mercurio o guardar sus frascos en las cercanías de fuentes de calor, o de amoníaco. El tapón del frasco del mercurio, cuando éste no se utilice, debe estar perfectamente ajustado. Esta precaución es importante porque una- leve corriente de aire que pase sobre el frasco de mercurio, destapado, a k temperatura ambiente puede provocar la difusión de varios miligramos de mercurio por metro cúbico de aire. Si pudiera conseguirse una vitrina con cierre hermético, a prueba de pérdidas, constituiría un lugar adecuado para guardarlo.

Herramientas y técnicas 'útiles

Herramientas

Experimentadores hábiles han logrado elevados índices de manualidad con un nú- mero sorprendentemente reducido de herramientas. Es imposible afirmar que determinadas herramientas constituyen un equipo mínimo. Por lo general, el experi- mentador adquirirá probablemente su equipo poco 0 poco y ninguna carencia, en

particular, lo disuadirá de llevar a cabo un proyecto. En primer término se trata- rá de adquirir lo siguiente:

Herramientas para trabajar con metales: tornillo de banco, sierra (para metales, martillo, destornilladores, pinzas @lana y redonda), alicates, soldador eléc- trico o de otro tipo, taladro eléctrico, mechas, machos y hembras para hacer roscas, varias limas y punta de trazar.

1.1 Herramientas y técnicas útiles 24

Herramientas comunes para madera: for- mones, serrucho común, serrucho para cortar en el sentido de la fibra, cepillo de carpintero, de acero, una escofina co- m ú n o plana, berbiquí y mechas, diversas clases de colas y cementos, pintura de varios colores.

Corte de vidrios

1.1 Cómo efectuar un corte recto U n cortavidrios no corta el vidrio, .lo parte con una pequeña rueda. Si ésta está afilada y se mueve sobre el vidrio con la velokdad y presión correctas, produce una fina estría o surco, astillando o pulveri- zando ligeramente el vidrio. Los bordes biselados de la 'rueda actúan a modo de cuñas presionando ambos lados de L es- trla, forzando al vidrio a separarse, ini- ciándose la rotura. Si ésta no se inicia, se debe golpear la grieta o surco con la extremidad en forma de boli3lla del cortavidrios. Antes de intentar obtener u? corte impecable, se debe practicar con trozos sobrantes hasta adquirir la velocidad y presión requeridas para lograr un corte parejo (obsemr la figura). El vidrio co- m ú n para ventanas, se obtiene en dos espesores: simple y doble. El simple es más delgado y fácil de cortar. El vidrio plano de hasta 0,6 c m de espesor puede cortarse de la misma manera que el vidrio común de ventana. Los vidrios de seguridad, fur- mados por dos o más hojas cementadas entre sí, requieren un equipo especial para su corte.

Id Corte de tubos de vidrio Una forma de cortar tubo de vidrio es haciendo una estría en su superficie mediante una pasada 'hacia @delante con una lima triangular. El canto de una lima rectangular también es eficaz. El corte debe ser perpendicular al eje central del tubo para que éste se parta en escuadra. Para partirlo, se coloca sobre un banco con el palillo de un fOsforo, o un escarbadientes, exactamente debajo del corte y, sosteniendo firmemente uno de los extremos se presiona sobre el otro hacia abajo, produ- ciéndose de inmediato el corte. Otro mé- todo de uso frecuente consiste en marcar

/

1.1 Cómo cortar e1 vidrio

el tubo, pasando rápidamente el filo de una lima, y luego sostenerlo con ambas manos, con los pulgares enfrentados, epo- yados en lados opuestos de la hendidura, partiéndolo con un movimiento hacia afuera con respecto al cuerpo. Los bordes del corte se emparejan en la llama.

1.3 Cortador de vidrios con alambre para

Obtengase un trozo de 60 cm de dambre de nicrome calibre 24, e impmvísense dos

resistencias

25 Herramientas y técnicas Qtiles 1.3

agarraderas a prueba de calor, en ambos extremos. Una de ellas, provista de un interruptor. Conéctese a una fuente de poder adecuada, de 12 V, 5 A (una bate- ría de automóvil o un transformador re- ductor de tensión). Verificar que los fusibles y el interruptor sean de la resistencia adecuada a la corriente que pasará por ellos. El alambre deberá calentarse al rojo vivo en pocos segundos después de wrra- do el interruptor. Si así no fuera, habría que revissr en primer término la fuente de poder y las conextones. Puede ser necesario reducir la (longitud del a!ambre de la resistencia, si la misma no alcanza el grado de calor requerido. Practicar en el recipiente de vidrio una pequeña ranura en el punto en que se cruza el aiam- bre de nicrome. Ajustar el alambre, formando un lazo, en la posición necesaria para el corte. Cuidar de que $los alambres no se toquen entre sí al cruzarse en k ranura. Cerrar el interruptor y, al cabo de pocos segundos, el vidrio por lo general se partirá con un corte neto, por el lugar 'donde el alambre circundaba al recipiente. Si esto no ocurriera al cabo de 15 o 20 segundos, retirar rápidamente el alambre de nicrome y colocar el recipiente bajo agua corriente, lo que provocará la contracción necesaria para producir la rotura del mismo a lo largo de la línea deseada. Durante la operación del corte se debe proceder con cuidado (ver la figura).

Limpieza de recipientes de vidrio. Los solventes enérgicos para limpieza deben ser usados por el maestro y no por los alumnos. Disolver 100 gramos de bicromato de potasio en una solución de 100 gramos de ácido sulfiirico concentrado en un litro de agua. Los recipientes de vidrio se re- mojan en. dicha solución, que puede emplearse nuevamente varias veces.

Precaución: Se debe tener mucho cuidado de que esta soluci(>n, sumamente corrosiva, toque la piel o las ropas. Para diluir el ácido sulfQrico concentrado, se debe emplear un recipiente de piedra o de barro cocido, vertiendo el ácido en el agua muy lentamente, ?lado que dicho proceso libera una gran cantidad de calor.

Cort dor de vidrio improvisado con

A alambre de nicrome calibre 24 B pequeña muesca efectuada con una lima en el costado del frasco

c interruptor en la agarradera D cable de conexión con la fuente

un alambre para resistencia

de poder

El maestro deberá aplicar sus conpci- mientos de química en la limpieza de manchas de origen conocido. Si los recipientes sucios han contenido álcalis o sales con reacción alcalina, evidentemente debe in- tentarse en primer término someterlas a la acción limpiadora de un poco de ácido diluido. Si la mancha es de permanganato de potasio, deberá probarse con una so- lución de sulfito de sodio, acidulada con un poco de ácido suififrico diluido, etc. Los &lcalis atacan lentamente el vidrio y los frascos que han contenido soda cáus- tica, etc., durante largo tiempo nunca re- cobran su transparencia original.

Soldaduras

La soldadura se emplea para unir superficies metálicas, como cobre, hierro, ní- quel, plomo, estaño, cinc y aluminio. Es particularmente Qtil para efectuar conexiones el&tricas, unir láminas metálicas y obturar juntas para evitar pérdidas de lí- quidos. Los soldadores eléctricos comunes o con forma de pistola son muy usados para conexiones, pero también pueden hacerse soldaduras con saldadores de cobre no provistos de elementos eléctricos para su calentamiento.

1.4 Herramientas y técnicas útiles 26

1.4 Tipos d,e soldadura La mayoría de las soldaduras blandas son aleaciones de estaño y plomo. Las empleadas para unir aluminio son por lo general aleaciones de estaño y cinc o de estaño y cadmio. Los puntos de fusión de la ma- yoría de las soldaduras de estaño y plomo oscilan desde 165°C hasta temperaturas mayores. Las saldaduras de estaño y plo- m o se identifican generalmente mediante números que indican las proporciones respectivas de dichos elementos. El primer número expresa el porcentaje de estaño, y el segundo, el de plomo. Las soldaduras con elevado contenido de estaño son mucho más caras que las que contienen mucho plomo. En general las que tienen gran porcentaje de estaño poseen puntos de fusión más bajos que los de aquéllas con elevado porcentaje de plomo. Las primeras son mejores para conexiones eléc- tricas, en tanto que las segundas son me- cánicamente más resistentes. Las soldaduras se obtienen bajo diver-

sas formas, que comprenden barras, aJam- bres, lingotes y polvo. La soldadura en forma de alambre puede conseguirse provista de núcleo fundente o sin él.

1.5 FundeHtes Para efectuar una buena junta, el metal a unirse, el extremo del soldador, y la misma soldadura deben hallarse libres de suciedad, grasa, Qxidos y otras materias extrañas que podrían impedir que la soldadura se adhiriera al metal. Los fundentes se utilizan para limpiar la zona en la que se efectuará la junta; para eliminar la capa de óxido que normalmente existe en los metales y para impedir ulteriores oxi- daciones. Los fundentes también disminu- yen la tensión superficial de la soldadura aumentando sus propiedades humectantes. Se debe emplear el fundente más adecuado para el metal que se debe soldar, se- gún se indica a continuación:

Metales Fundentes Bronce, cobre, Resina estaño Plomo Sebo, resina Hierro, acero Bórax, cloruro de

amonio

Hierro galvani- Cloruro de cinc zado Cinc Cloruro de cinc Aluminio Estearina, fundente

Los fundentes se clasifican generalmente en corrosivos, semicorrosivos y no corrosivos. Estos últimos se emplean para soldadura de conexiones eléctricas y otros trabajos que deben estar completamente protegidos de cualquier vestigio de co- rrosión. El fundente no corrosivo de uso más comiín es la resina. En estado sólido es inactiva y no corrosiva. Cuando se la calienta se torna lo suficiente activa como para rkducir los óxidos del metal caliente, cumpliendo así su acción fundente. La resina puede obtenerse en forma de polvo, pasta o líquido. La resina deja frecuentemente colora-

ción marrón sobre el metal soldado, muy difícil de eliminar, pero que en cierta medida puede prevenirse adicionándole una pequeña cantidad de trementina. Para hacer el fundente más efectivo se agrega a veces glicerina a la trementina.

1.6 Métodos de soldadura Las siguientes consideraciones de carác- ter general son aplicables a la mayoría de los trabajos de soldadura:

especial

1.

2.

3.

Asegurarse de que las superficies que serán soldadas estén limpias y libres de óxido, suciedad, grasa u otra sustancia extraña. Si es posible el material debe unirse mecánicamente, de manera que la soldadura fije la unión en su posición, de la misma forma que la cola de carpintero fija la ensambla- dura en un trabajo en madera. Emplear la soldadura y fundente más apropiados para el trabajo a realizar. Tener presente que el punto de fusión del fundente debe ser inferior al del tipo de soldadura a emplearse. Calentar las superficies lo suficiente para 'que se funda la soldadura. El sol- dadór no debe pegarse en superficies insuficientemente calentadas. No obstante, se debe tener mucho cuidado de que el soldador no se sobrecaliente, al soldar cobre o cuando se trata de unir

27 Herramientas y

superficies. Por regla general, la soldadura no debe cdentarse mucho más de su temperatura de trabajo. A medida que aumenta la temperatura de la soldadura fundida, aumenta la rapidez de la oxidación. Al sobrecalentarse la soldladura fundida en contacto con el aire, se pierde por oxidación más es- taño que plomo.

1.7 Conexiones eléctricas Para soldar conexiones eléctricas debe emplearse soldadura con nficleo de resina fundente. La razón para ello es que, por lo general, resulta difícil o imposible limpiar los restos de fundente ácido de un dispositivo eléctrico, provenga éste del nú- cleo de la soldadura o haya sido aplicado con un pincel. Cualquier ácido generado por la soldadura produce una corrosión inadmisible. Para soldar conexiones eléc- tricas se debe aplicar la punta de cobre del soldador debajo del empalme a soldar- se, con la mayor superficie posible de con-

/

Conexiones elktricas

B Soldador // A Soldadura con ncicieo de resina

tacto mecánico, para permitir la máxima propagación del calor. Aplicar al empalme la soldadura con niicleo resinoso (observar la figura), cuidando no recalentar los componentes eléctricos.

1.8 Soldadura con lhmpara La soldadura con lámpara se emplea frecuentemente en pequeños trabajos, o en aquellos cuyo acceso es relativamente di- fícil. Pueden utilizarse lámparas alimentadas con propano o con alcohol. El procedimiento general consiste en proyectar la llama de la lámpara sobre las superficies a unirse, aplicando entonces la soldadura en frío, en forma de barra o alambre. Las superficies calentadas fundirán la solda-

técnicds útiles 1.10

dura. A medida que ésta se funde, todo exceso deberá limpiarse antes de que se solidifique, con ayuda de un trapo húmedo.

Copias heliográficas y diazotipias

Consíganse dos láminas de vidrio de aproximadamente 25 c m por 35 cm. Ribetéense con cinta adhesiva, confeccionando con la misma una bisagra a lo largo de uno de los lados más largos.

1.9 Copias heliográficas Colóquese una hoja de papel heliográfico, para copias azules, con la cara verdosa hacia arriba, sobre uno de los vidrios, y encima de la misma, el objeto a copiar

(ver la figura), sujetándolo en la posici6n correcta con el segundo vidrio. Mediante este procedimiento podrán reproducirse, un negativo fotográfico, una hoja, un trozo de encaje, etc. Expóngase al sol durante un período comprendido entre 20 segundos y varios minutos, según la luminosi- dad del cielo. Lávese luego la copia azul en una cubeta con agua durante varios minutos, con lo que se eliminará todo el pesto 'de la sustancia sensible a la luz. Póngase a secar sobre una tabla pulida y plana.

1.10 Diazotipias Este procedimiento, hasta la etapa de1 lavado es igual al de las copias he1iogi.a- fims, pero el papel no debe lavarse con agua. En cambio deberá exponerse a la acción de vapores de amoníaco durante algunos minutos, en el interior de un recipiente grande. A partir de entonces, la

1.10 Construcci6n de un equipo de uso general 28

luz y0 no producir& cambio alguno en el papel (ver 10 figura).

A tapa D B frasco de boca ancha c papel D deposito de amoníaco E vapores de amoníaco

Estos experimentos pueden inducir 0 algunos alumnos a trabajar con material fotográfico más sensible, empleado en cá- maras. Para mayor información sobre re- velación de películas y copias fotográfi-

ca5, consultar a los negocios de fotografía locales.

1.11 Preparación de papel para copias

Preparar soluciones de ferrocianuro de potasio (10 g, en 50 cm3 de agua) y de citrato férrico de amonio (10 g, en 50 cm3 de agua). Estas soluciones se preparan separadamente y se conservan en una habi- tación oscura o bajo iluminación atenua- da. Para su empleo se mezclarán cantidades iguales en una cubeta plana, de vidrio o esmaltada, bajo iluminación débil. El papel se sensibiliza aplicándole la so- lución mezcla con un pincel ancho y suave o dejándolo flotar en la misma unos pocos segundos. Luego de sensibilizado debe colgarse en el cuarto oscuro hasta que se seque.

heliográficas, azules

Construcción de un equipo de uso general

Dispositivos para pesar

1.12 Una balanza simpie Con un clavo, perforar cuatro agujeros equidistantes en el borde circular de una lata en desuso. Pasar por estos orificios cuatro cordeles que se anudarán juntos por su extremo libre. Suspender el platillo de balanza asf formado, de una banda de go- m a colgada de un clavo (ver la figura). Si no se dispone de un juego de pesas, se puede graduar la balanza empleando vo- lúmenes conocidos de agua en un vaso graduado y practicando marcas en el soporte vertical de madera, en coincidencia con el borde del platillo. Luego pueden seleccionarse piedras que provoquen una extensión equivalente y marcarlas para que en el futuro hagan las veces de pesas. También se pueden emplear monedas.

1.13 Balanza de resorte Colocar un resorte de acero en espiral, en el interior de un tubo que lo protegerá contra posible deterioro. ta lectura se efec-

tuará en la parte inferior del tubo, sobre un émbolo de madera graduado (ver 10 figura). Comenzar por arrollar el resorte, fijándolo moUiante una argolla con rosca a un tarugo que ajuste exactamente en el tubo (U; bambú o material plástico) elegido. El otro extremo del resorte se su- jetará mediante una grapa de alambre, a un cilindro de madera que se deslizará por el interior del tubo. Fijar el tarugo ai extremo superior del tubo e insertar en él un gancho para suspensión de la balanza y otro similar se atornillará en la base del cilindro, procediéndose entonces a su graduación.

1.14 Romanas Se puede improvisar una balanza de las denominadas ‘romanas’, o tambien ‘dan+ sas’, utilizando trozos cortos de caflo de plomo para agua corriente como contra- pesos y aros de alambre como pivotes (ver la figura). La barra puede ser de madera o metal.

En este último caso deberán pfiactiarse

29 Construcción de un equipo de uso general 1.16

simple

escotaduras, con una lima, en su parte inferior paria indicar las posiciones de equilibrio correspondientes a distintos pesos.

1.15 Construcción de una balanza con una

Conseguir un pequeño perno, que pase por el interior de una pajita para sorber refrescos y atornillarlo unas cuantas vueltas, en una de sus extremidades. Determi- nar aproximadamente el punto de equilibrio de este dispositivo y atravesar una aguja de coser por el interior de la pajita para que haga las veces de pivote. Para asegurar la estabilidad el agujero se prac- ticará algo lmás ,arriba del diámetro de la pajita (ver la figura).

En el otro extremo de ésta, efectuar un corte en forma de pequeña escotadura. Una vez fijada la aguja en su posición, apoyar- la sobre los bordes 'de dos cubreobjetos para microscopia, o sobre los filos de dos hojitas de afeitar, sostenidos paralelamente mediante un bloque de madera y una banda de goma. Ajustar el perno hasta que la pajita oscile aproximadamente unos 30 gradas con respecto a la horizontal. Colocar verticalmente detrás de la escotadura, un trozo de cartulina, sostenido mediante un broche para ro@ o un trozo de madena y una chinche 'para dibujo. El mis- m o hará las veces de escala. Colgar de la escotadura un cabello o

un pequkfio pedacito de papel y observar la deflección de la balanza. La escala de-

pajita para beber refrescas

e

1.14 Romanas

1.13 Balanza de resorte

berá calibrarse para poder efectuar lecturas cuantitativas. El papel de aluminio procedente de los

atados de cigarrillos es adecuado para la confección de pequeñas pesas. Debe cortarse en trozos que pesen 1 mg, 2 mg, etc. y colocarse en la escotadura con la ayuda de un pedacito de alambre de cobre curvado, que haga las veces de pinza. En la cartulina se trazarán marcas indicadoras de las distintas posiciones de equilibrio de la varilla. Podrá modificarse la sensibilidad de la balanza ajustando la posición del perno.

1.16 Balanza con una pajita para sorber refrescos

1.16 Balanza de astil muy sensibie Para construir esta balanza hacen falta unas pinzas para ,ropa, una aguja de tejer rígda de unos 30 c m de largo, dos etlfile- res o agujas y un soporte que puede ser una botella de leche o un tarro de conservas.

1.16 Construcción de un equipo de uso general 30

El astil de la balanza está constituido Dispositivos ópticos por la aguja de tejer pasada a través del resorte de las pinzas para ropa. Los dos alfileres clavadas en los costados de ésta, harán las veces de pivotes, fijados ligeramente por debajo con respecto al agujero por el que pasa la aguja de tejer. Esta última debe formar dos brazos exactamente iguales hacia ambos lados de las pinzas para ropa, a la que se puede fijar insertando a modo de cuña una astilla en el resorte de las pinzas. Estas sostendrán en su parte inferior un lápiz que servirá de fiel a la balanza. Como platillos se to- rnarán dos tapas metálicas de cajas, en cuya circunferencia se perforarán orificios equidistantes, por los que pasarán hilos que, anudados juntos en sus extremos, for- marán lazos por los que se colgarán del astil. Una vez equilibrados los platillos convendrá limar dos muescas en la aguja de tejer para impedir que aquéllos se des- licen. Finalmente se colocará una. escala graduada en el interior de la botella, delante de la cual oscilará el fiel. Pueden usarse como pesas monedas, ta-

pas tipo ‘corona’, fósforos, etc., una vez contrastado su peso. A falta de estas cosas, colocar en los platillos dos frasquitos idénticos y verter en uno de ellos una cantidad conocida de agua, con la ayuda’de

1.16 Balanza de astil muy sensible

w - un vaso graduado. Si no se dispusiera de ninguno de estos elementos, una jeringa hipodérmica en desuso puede hacer las veces de probeta graduada en centímetros cúbicos, para medidas pequeñas. Se pueden improvisar pesas fraccionarias suspendiendo ganchos de alambre del astil.

1.17 Una lupa sencilla Envolver una vuelta de alambre de cobre alrededor de un clavo, formando un aro. Sumergirlo en agua. Retirarlo y observar a través del mismo. Se dispondrá entonces de una lupa similar a las primeras usadas. Frecuentemente este tipo de lente proporcionará aumentos de cuatro o cinco veces. Si se golpea fuertemente el alambre con-

tra el borde del vaso caerá una gota de

agua. Debido a la adhesión entre el alambre y el agua, el líquido remanente for- mará una lente muy delgada en su centro, es decir, cóncava.

1.18 Empleo de una gota de agua como

Colocar cuidadosamente una gota de agua sobre una lámina de vidrio. Acercar el ojo a la misma y observar ,algún objeto a tra- v6s de ella y del vidrio. Puede hacer las veces de lupa simple.

lupa

1.19 Un modelo de telescopio refractor Poner una lente de foco largo en uno de los extremos de un banco óptico (ver en Capítulo Segundo, experimento 2.219), apuntando a una escena cualquiera a tra- vés de una ventana. En el lado opuesto del lente, colocar una cartulina blanca en el punto en que la imagen se forma más nítidamente. Luego, aproximar por detrás de la cartulina una lente de foco corto, de manera que aquélla se encuentre con respecto a la lente a una distancia inferior a la distancia foca1 de ésta. Retirar entonces la cartulina y observar la escena a tra- vés de ambas lentes.


1.20 Proyector para películas o slides La base del instrumento es un trozo de madera de 40 por 10 por 3 cm. Una tablita de madera terciada de 10 c m de ancho y 25 c m de largo, insertada verticalmente en una ranura tallada en la base sirve para el paso de la película. Una ventana de 35 por 23 mm recortada en dicha chapa, hará las veces de %krtura’, limitando la cantidad de luz que atraviesa el cuadro de la imagen. La misma película quedará mantenida contra la ventana, en posición vertical, mediante unas presiilas fabricadas con alambre de broches para papeles, que se curvarán fácilmente para adaptar- los al ancho de la película; los extremos, cortados y aguzados con una lima, pueden clavarse en la chapa de rnadera terciada, en la posición requerida. No es necesario emplear carretes. La peiícula se hace correr de una escena a otra tirando por uno de sus extremos. Su tendencia-a curvarse basta para mantenerla en su sitio (ver la figura). La lámpara es una bombilla de faro de

automóvil, montada sobfe un bloque de madera cuya posici&n puede regularse haciendo que se deslice entre dos rieles de madera clavados en la base. Se puede emplear como condensador un balón o frasco con agua colocado de modo que la imagen de la lámpara ilumine toda la ventana. Una vez hecha esta regulación, se fijarán en su posición la lámpara y el condensador empleando cola. El objetivo estará montado en un ta-

rugo de madera, que a su vez estará firmemente ajustado sobre otro bloque del

mismo material dispuesto en forma similar al soporte de la lámpara, deslizable entre dos guías de madera. Se regulará la altura del objetivo hundiendo más o menos el tarugo en su agujero, de manera que el centro del filamento de la lámpara, condensador y objetivo estén alineados y a la misma altura con respecto a la base.

Es nekesario encerrar la lámpara y el condensador en una caja de madera terciada o cartón, como lo indican las líneas de puntos de la figura. Este proyector sólo puede funcionar en una sala oscura. Se pueden utilizar en una habitación parcialmente oscurecimda, aparatos comerciales que emplean lámparas de 100 vatios, pero en tal caso, el problema de la disipación del Calor producido por la lámpara es considerable.

1.21 Un microproyector El sistema 6ptico de este aparato se dispone de la misma manera que el del proyector de películas en tiras. Las diferencias en su construcción son necesarias en razón del tamaño de los objetos (prepara- ciones microscópicas u objetos pequeños montados en forma similar) y al empleo de un objetivo de foco muy corto para obtener una gran ampliación de la imagen. La lámpara es una bombilla de faro de automóvil y el condensador una pe- queña ampollita de vidrio de 1,5 a 2 c m de diámetro, soplada en un pequefio trozo de tubo y el objetivo, uno de microscopio, adquirido en el comercio.

La base del aparato es una pequeña ‘artesa de madera de 10 por 7 por 4 cm, que se construirá clavando dos tiras de madera de 4 c m de ancho en los bordes de una tablita de 10 por 5 por 1 cm. Estas dimensiones no son críticas y pueden modificarse de acuerdo con el material disponible. En uno de los extremos de la artesa se co- lmará una placa terminal para sostén del objetivo, que se construirá con un trozo de madera terciada de 9 por 7 cm, con un agujero circular de 2,3 c m de diámetro.

Encastrar en la artesa una linterna reo tanguiar que se improvisará fácilmente fijando una bombilla de automóvil con SU soporte en una caja metálica rectangular.

131 Construcción de un equipo de uso general 32

Se practicarán orificios a lo largo del contorno superior de ia mja para asegurar la ventilación y un agujero de 1,5 c m de diámetro para alojamiento del condensador que se fijará en su posición mediante un alambre de cobre que rodee su cuello, pasando por los agujeros practicados a tal efecto en la lata.

1.21 Microproyector

La lámina portaobjetos se deslizará por las ranuras talladas en el reborde de la artesa, las que lo sostendrán en posición vertical de manera que la luz proveniente del condensador pase 0 través del mismo. La posición de dichas ranuras se determi- nará de la siguiente forma: El objetivo de microscopio se ajustará

firmemente en un agujero practicado en un trozo de madera terciada de 7 por 4 cm, mantenido en contacto con la placa terminal por medio de unas pinzas de pan- talones como las que utilizan los ciclistas, lo que permitirá regular la posición del mismo centrándolo con reiacióri al eje óptico del sistema.

En el dibujo los diversos elementos aparecen más separados entre sí de lo que deben estar en la práctica, con el objeto de que sus posiciones relativas 'puedan apreciarse con mayor claridad. Para poner a punto el aparato, se deberá desplazar juntos hacia adelante, la placa, la linterna y el condensador hasta que la luz, atravesando el objetivo, forme una imagen (de una muestra botánica, por ejem: plo), sobre una pantalla cuadrada de vidrio despulido de 30 c m de lado, empla- zada a unos 60 cm del extremo frontal de la artesa. Una vez determinada la posición correcta del portaobjetos se practicarán en

el borde de la artesa unos cortes de sierra que servirán para todas las diapositivas a proyectarse. Este aparato servirá igualmente para ilustrar los anillos de Newton y otros fenómenos de difracción (ver la figura).

1.22 Empleo del microscopio como micro-

Si se emplea una fuente de luz muy brillante, la imagen proveniente de4 ocular de un microscopio compuesto puede proyectarse sobre una pantalla con la ayuda de un espejo. U n proyector potente, de diapositivas, proporcionará una buena fuente luminosa.

proyector

Fuentes de calor

1.23 Quemador a velas Puede construirse un quemador sencillo en la tapa o' en el fondo .de una lata y algunas velas. Estas se fijarán al fondo de la lata mediante la cera fundida. El quemador es m6s eficiente si las velas se mantienen aproximadamente del mismo largo (observar e1 dibujo).

1.23 Quemador 1.24 Quemador a carb6r. a velas de lefla

1.24 Quemador de carbón de leña construido con una lata

Tomar una lata grande de unos 10 c m de diámetro como mínimo. Aproximadamente a la mitad de su altura, dibujar seis ventanas triangulares, en torno de la misma, como indica la figura. Cortar los lados inferiores del triángulo respetando el lado superior, formando ventanas. Replegar entonces las láminas triangulares hacia adentro formando una parrilla sobre la que se


pondrá el carbón. Limar el borde cortan- te de dichas ventanas y hacer agujeros de ventilación.

1.25 Lámpara de alcohol construida con

Conseguir un frasco de tinta provisto de una tapa metálica de rosca. Con un clavo perforar un agujero en el centro de esta tapa. Agrandar luego el agujero haciendo girar una lima triangular hasta que tenga de 8 a 10 mm de diámetro. Pulir este orificio valiéndose de un objeto redondo y duro. Recortar en una lata delgada, o en una hoja de metal, un trozo de unos 2,5 c m de ancho y 4 c m de largo. Arrollarlo en forma de tubo alrededor de una varilla de hierro o madera cuyo diámetro corresponda al del orificio practicado en la tapa del tintero. Insertar el tubo en el orificio de manera que penetre 1 c m en el interior del frasco. Se puede soldar el tubo a nivel de la tapa y a lo largo de su arista libre. La mecha puede hacerse con desper- dicios de algodón, con un trozo de toalla de bafio de algodón o con un haz de hilos del mismo material. Asegurarse de que sea suficientemente larga para extenderse sobre el fondo del frasco. Como combustible se empleará alcohol desnaturalizado o a,lcohol de madera.

En los países cálidos debe confeccionarse una tapa para cubrir la mecha cuando no se utiliza la lámpara. U n viejo ca- puchón de lapicera fuente puede servir para este propósito. Si se dispone de la vaina de bronce de un cartucho de ri- fle puede emplearse para construir el tubo y el capuchón, cortándola con una sierra para metales en el lugar conveniente (ver la figura).

un frasco de tinta

1.26 Un mechero de Bunsen Si no se dispone de un mechero de Bun- gen, su construcción utilizando materiales sobrantes constituye una tarea simple e instructiva. No existen especificaciones precisas en cuanto a tamaño y los materiales para su construcción dependen del contenido de la caja de sobrantes. Los tubos de bronce pueden ser de alrededor de 1 c m de diámetro, pero si los disponibles

son de diámetro diferente, adelante, y a improvisar. Fundir trozos de plomo sobrante, en

una caja sólida de hojalata o en un recipiente descartado y verter dicha solu- ci6n en una lata de pomada para zapatos. Esta proporcionará una base sólida, A, al mechero (la lata puede quitarse) (ver la

1.1 Lámpara 1.26 Mechero de Bunsen A base de piorno B tubo de bronce para la entrada del gas

c tubo de inyección de bronce

D cañón E agujero para toma de aire coincidente con el del cañón D

F anillo de alambre de cobre

de alcohol

figura). Se perforarán los agujeros verticales y horizontales, en la forma ilustrada, que llevarán los tubos B y C. A éstos se les dará una forma ligeramente cónica y se los introducirá a martillo en el plomo. El tubo B, para la entrada del gas, pene- trará unos 2 c m en la base, pero el tubo de inyección, C, deberá penetrar apenas en el agujero horizontal.

Una vez verificadas las dimensiones del tubo C, se lo rellenará con un tapón de plomo, el cual se verterá fundido en' su interior, alrededor de una aguja de coser engrasada que previamente se habrá colocado en el centro del tubo, la que una vez extraída dejará libre el conducto de inyección. Durante ,la operación de vertido de la fundición de plomo, el tubo de- berá mantenerse encajado en un bloque de madera en el que se haya perforado un agujero donde se colocarán tubo y aguja perfectamente centrados. Para la confección del caflo D y el collar E, se requieren tubos de diámetro adecuado, en

1.26 Construcción de un equipo de uso general 34

los que se practicarán orificios coincidentes para la toma de aire. Si la construc- ción del collar presenta inconvenientes po- drá sustituirse con un tubo hecho de hojalata, aunque no quedará tan bien. Si el tubo D no ajusta bien en el C, podrá fijarse en la posición correcta mediante un adhesivo del tipo ‘epoxi’. La forma más fácil de hacer ambos agu-

jeros coincidentes en D y E es introduciendo en ambos tubos sendos tarugos ligeramente cónicos, los que se sujetarán en el tornillo de banco. Aplánense los tubos ligeramente con una lima y perfóren- se con una mecha de 0,5 cm. Finalmente se terminará la forma de los agujeros con una lima redonda, puliendo con la misma la superficie interna del collar para que gire fácilmente sobre D. Sobre este último y exactamente encima del collar se soldará un anillo de alambre de cobre, para evitar la pérdida del regulador de aire. Duplicando los agujeros, es decir, per-

forando ambos lados de los tubos, la entrada de aire puede ser excesiva, decayen- do el rendimiento del mechero. Este no deberá dejarse encendido demasiado tiempo porque podría ablandarse el plomo del inyector y cerrarse el conducto.

1.27 Empleo del gas propano Una fuente de calor de poco costo y conveniente es la proporcionada por una lata tipo aerosol de gas propano. Pueden obtenerse en diversos tamaños y dispositivos y son útiles cuando no se dispone de ins- talación de gas en el laboratorio.

Dispositivos para medición

1.28 U n calorímetro sencillo Conseguir pequeñas latas de conserva que quepan holgadamente en el interior de un frasco de dulce. Cortando prolijamente la parte superior de las mismas con un abrz- latas rotatorio, podrán hacer las veces de excelente calorímetro (ver la figura).

Se evitará que la lata 5e deslice hacia el interior del tarro, colocando alrededor de su borde una banda de goma fuerte, o bien cortando muescas en el mismo, las que se doblarán ligeramente hacia el ex-

terior. Este sistema de suspensián, así co- m o la baja conductividad del vidrio y el aire contribuirán a su eficiencia.

En algunos países se pueden conseguir tazas de poliestireno expandido (espuma de estireno), que hacen excelentes calorí- metros. Otros, igualmente adecuados, pueden construirse con dos recipientes metáli- cos o vasos de vidrio. Se seleccionarán los recipientes, de manera que uno de ellos entre en el interior del otro, dejando un espacio libre de por lo menos 1 c m entre ambos, el cual se llenará con lana de vidrio o papel arrugado.

1.29 Probeta o cilindro graduado para

Elegir varios recipientes de vidrio con lados perpendiculares y de diversas dimensiones. Los frascos de aceitunas son muy útiles para transformarlos en probeta graduadas. En su parte exterior se pegará verticalmente una tira de papel de aproximadamente 1 cm de ancho a partir de 1 c m de su borde superior. Conseguir luego una probeta graduada de las que se venden en el comercio, de capacidad apro- ximadameote igual a la del frasco elegido y verter agua en la misma en cantidad suficiente como para llenar aquél hasta la parte superior de la escala de papel. Trazar una línea y anotar debajo, la cantidad de centímetros cúbicos de agua ver- tidos. Repetir la operación con cantidades menores hasta completar la escala.

mediciones

Otras sugerencias Útiles

1.30 U n pie simple, para calentar Recortando los lados de una lata p u d e


construirse un soporte sencillo. Conviene preparar do5 o tres de éstos, adaptables B diferentes mecheros y para usar como SO- portes. Alrededor del borde superior debe- rán perforarse agujeros que permitan la salida de los residuos de la combustión.

1.31 Calentador Puede confeccionarse con una lata de aceite en desuso. Se llena con agua y se calienta por su parte inferior. Se envuelve alambre de hierro alrededor de un tubo de ensayo, formando una manija. La sustancia a calentar se coloca en el interior del tubo utilizándose el calentador en la forma que ilustra la figura.

fth

U

1.32 Preparación de agua destilada Puede emplearse una caldera para proporcionar el vapor, que se condensará en el interior de un frasco de dulce provisto de un tapón grande y sumergido en una ca-. cerola-con agua fría. Para hacer las juntas pueden emplearse tubos de goma, cinta adhesiva o arcilla (ver la figura).

1.33 Horno de aire caliente U n recipiente grande de hojalata puede servir como horno de aire caliente. Perfo- rar con un agujero en la tapa y tapar con un corcho que llevara atravesado un ter-

mómetro. Colocar dentro del recipiente un soporte construido con tela metálica, con forma de puente, sobre el cual asentará el plato o cápsula.

n 1) 1.32 Preparación de agua destilada

1.33 Horno de aire caliente

rrr/

1.54 Pinzas para tubos de ensayo

1.35 Pinzas para laboratorio 1.34 Pinzas para tubos de ensayo Se puede fabricar unas pinzas para tubos de ensayo, curvando un alambre fuerte, y flexible, de hierro o latón en la forma indicada por el croquis. El alambre de una percha metálica vendrá muy bien para este objeto.

1.35 Pinzas para laboratorio Con tiras flexibles de flejes o sunchos, co- m o los que emplean los encajonadores para precintar, se pueden improvisar unas pinzas muy atiles.

Las dos pinzas representadas en la figura miden alrededor de 12 c m de largo. Uno de los modelos puede construirse

1.35 Soluciones químicas 36

abrazando o remachando juntas, por un extremo, dos tiras, que se curvarán y re- cortarán para darles la forma deseada. El otro modelo está formado por una sola banda de 25 cm de largo; para obtener

el cabezal redondo se ha Curvado la parte central de la .banda alrededor de una varilla de hierro de diámetro conveniente. Luego se han recortado y curvado ambas ramas para darles la forma requerida.

Soluciones químicas

La mayoría de las reacciones químicas que se estudian en los cursos de introduc- ción a las ciencias tienen lugar en soluciones. Normalmente, la sustancia de que se trata está disuelta en agua u otro solvente. Es el material disuelto el que experimenta cambios químicos. Aunque 10 dicho constituye una buena regia general, no obstante, no siempre ocurre asl. En diversas experiencias descriptas en este libro, el agua es objeto de cambios quími- cos, es decir, participa en las reacciones qufmicas. Como normalmente el interés está centrado en la sustancia disuelta (soluto), importa conocer qué cantidad de la misma contiene un volumen determinado de solución. Por ejemplo, el vinagre es una solución diluida de ácido acético, que transmite al vinagre su sabor agrio y, por lo tanto, su concentración es importante. La mayoría de los vinagres comerciales son soluciones al 5 por ciento, es decir, que 100 g de vinagre contienen 5 g de ácido acético. El porcentaje en forma de peso es una manera de expresar la con- centración de una solución. Sin embargo, como toda transformación química implica una acción entre moléculas, es conveniente expresar dicha concentración en térmi- nos moleculares más que mediante su peso. En otros términos: deseamos definir la concentración, de tal manera que, vdú- menes iguales de dos soluciones diferentes, de igual concentración, contengan el mismo número de moltkulas. Este tipo de concentración se designa con el nombre de molaridad. Es el término empleado en este libro para indicar el grado de con- centración y se representa en forma abre- viada como ‘M. Se@n dicha notación, -

solución de 1 M significa que un litro de la misma contiene un mol del soluto (6,2 X 1023 moléculas).

Preparación de soluciones de molaridad conocida

Para preparar una solución de molaridad dada, se requiere solamente pesar el nú- mero de moles necesario y disolver dicho peso en agua destilada hasta formar un litro de solución. Mas, jcómo pesar los moles? Para ello es necesario conocer el peso molecular de la sustancia. U n ejemplo servirá de ayuda.

Suponga,mos que se desea preparar 2 M de solución de MgSO. El primer paso consiste en determinar el peso de 2 moles de MgSO,. El peso de un mol se calcula su- mando los pesos atómicos de todos los átomos representados en la Mrmula, es- cribiendo su total en gramos:

1 átomo de M g 1 X 24,3 = 24,3 1 átomo de S 1 X 32,l = 32,l 4 átomos de O 4 X 16,O = 64,O

TOTAL 120.4 -

@eso rnolecular)

U n mol de MgSO, pesa 120,4 g. Para hallar el peso de dos moles, se multiplicará dicha cifm por dos (se podd calcular el peso de cualquier número de moIes, mul- tiplicándola por el mismo). Asf, el peso de dos moles de MgSO, es igual a 2 X 120,4 g = 240,8 g. Luego, para preparar una soluci6n de 2 M , deberán pesarse 240,8 g de MgSO, en una balanza y di- solverlos en agua destilada. Una vez que dicha sustancia se haya disuelto se agre-

37 Soluciones químicas 1.38

gará más agua hasta que el volumen total de la solución sea igual a un litro. Podrá obtenerse una solución de igual concen- tración (2 M) disolviendo la mitad de la sustarcia sblida en agua hasta formar un volumen de 500 ml de solución, o la cuarta parte de la misma en agua suficiente para hacer 250 ml. Algunos productos químicos contienen

agua 'de hidratación '(o cristalización) es decir, que el agua forma parte de los cristales sólidos. En dichas sales, el agua debe considerarse como formando parte de la fórmula al oalcuiar el peso de un mol de la sustancia sólida. Por ejemplo: el cloruro de magnesio cristaliza como: MgCI, 6 H,O, lo que significa que en cada fór- mula unitaria del mismo (de 1 molécula), incluye 6 moléculas de agua. Por lo tanto, el peso de un mol de MgCI, 6 H,O es igual a:

1 átomo de Mg: 1 X 24,3 = 24,3 2 átomos de C1: 2 X 35,4 = 70,8 12 átomos de H: 12 X 1,0 = 12,O 6 átomos de O: 43 X 16,O = 96,O

Acido clorhídrico, 3 M. Diluir 258 ml de ácido oi 11,6 M (HCI al 35 por ciento).

Acide nítrico, 3 M. Diluir 195 ml de ácido a 15,4 M (HNO, al 69 por ciento).

Acido sulfúrico, 6 M. Diluir 168 ml de ácido a 17,s M (H,SO, al 95 por cien- to). En este caso verter el ácido sulfú- rico lentamente en las tres cuartas partes del volumen final de agua, y cuando la solución se haya enfriado, agregar agua hasta completar un litro.

1.37 Bases diluidas Hidróxido de amonio, 3 M. Diluir 200 ml de solución concentrada (NH,, 14,s M, 28 por ciento) a 1 litro.

Hidróxido de calcio, 0,02 M; 1,5 de solu- ción saturada de Ca (OH)2 por litro. Emplear una cantidad algo mayor de CaCO,, filtrado y protegerlo del CO, del aire.

Hidróxido ,de sodio, 3 M. Disolver 126 g de barras (95 por cientt) en agua y diluir a 1 litro.

T O T AL 203,l (peso molecular)

Luego, un mol de MgC1, 6 H,O pesa 203,l g. Las concentraciones de la mayoría de

las soluciones citadas en este libro no requieren gran exactitud y se puede redondear el peso del soluto al gramo más pró- ximo.

Preparacidn de reactivos

Los volúmenes se expresan en mililitros (mi) y en litros (1). U n mililitro equivale a un centímetro cúbico (cm3 o cc). Para todos ,los fines prácticos, las masas se expresan en gramos (g). En muchos casos se indica la solución molar (M) correspondiente. Para la misma debe emplearse agua destilada.

Reactivos de uso general en el laboratorio 1.36 Acidos diluidos, 3 moles Emplear la cantidad indicada de ácido con-

Acido acético, 3 M. Diluir 172 ml de ácido centrado y diluirla a un'litro.

a 17,4 M (99-100 por ciento).

Reactivos generales

1.38 Electrólito para acumuladores de

La densidad relativa del ácido sulfúrico en diversos estados de la bateria es: 20- talmente cargada, 1,28; media carga, 1,21; descargada, i,15. Estas cifras son aproxii- madas. Para el llenado y carga inicial deben seguirse las indicaciones de los fabfi- cantes, usualmente impresas en la batería. La siguiente es una guia aproximada

para preparar una solución de ácido sd- fúrico de una densidad relativa de 1,28: en un vaso de vidrio lleno hasta 10s dos tercios de agua destilada, se agrega el áci- do sulfúrico concentrado, lentamente y revolviendo, hasta que la solución esté casi a punto de hervir. Se deja enfriar y 5e agrega más ácido, con idéntica precaución hasta que nuevamente, la solución esté casi hirviendo.'Una vez que se haya enfriado a ,la temperatuna ambiente se ajus- tará la densidad relativa, de acuerdo con la lectura del densímetro, agregando más ácido o más agua. Siempre que se deba manipular ácido concentrado se procederá

plomo


con gran cuidado, usan,dQ anteojos protectores y vestimenta adecuada.

1.39 Agua regia Mezclar una parte de ácido nítrico HNO, con 3 partes de ácido clorhídrico, HC1. Si el agua regia debe conservarse durante algún tiempo, esta fórmula deberá incluir un volumen de agua. Sin ella pueden formarse cantidades inconvenientes de gases.

1.40 Cloruro de Bismuto, 0,17 M Disolver 53 g de cloruro de bismuto, BiCl, en un litro de ácido clorhídrico, HCl, diluido. Usar 1 parte de HCl concentrado en 5 partes de agua.

1.41 Nitrato de Bismuto, 0,083 M Disolver 40 g de nitrato de bismuto, Bi (NOSIS. 5H20 en 1 litro de ácido nítrico -- ailuido, HNO,, diluir 1 parte de ácido concentrado en 5 partes de agua.

1.42 Sulfato de Cobre (Il), 0,5 M Disolver 124,8 g de sulfato de cobre (II), CuS04. 5H,O, en magua a la que se haya agregado 5 ml de ácido sulfúrico, H,SO,, concentrado. Diluir a 1 litro;

1.43 Cloruro de Hierro (Ui), 0,5 M Disolver 135,2 g de cloruro de hierro (111) , FeCl,. 6H,O, en agua que contenga 20 ml de ácido clorhídrico concentrado. Di- luir a 1 litro.

1.44 Sulfato de Hierro (lll), 0,25 M Disolver 140,5 g de sulfato de hierro (111), Fe, (SO4),. 9H,O, en agua que contenga 100 ml ,de ácido sulfúrico concentrado, H,SO,. Diluir a 1 litro

1.45 Sulfato de Hierro (11) y amonio, 0,5 M Disolver 196 g de sulfato de hierro (11) y amonio, Fe(NH,SO,),. 6H,O, en agua que contenga 10 mi de ácido sulfúrico concentrado, H,SO,. Diluir a 1 litro. Para mejores resultados preparar soluciones frescas en cada caso.

1.46 Sulfato de Hierro (ll), 0,5 M Disolver 139 g de suifato de hierro (li),

FeSO,. 7H,O, en agua que contenga 10 ml de ácido sulfúrico concentrado, H,SO,. Dilúyase a 1 litro. Esta solución no se conserva bien.

1.47 Agua de cal La cal no es m u y soluble en agua, pero la solución a usarse en clase se prepara fácilmente agregando 10 g de cal apagada a 1000 ml de agua destilada. Agítese, déjese asentar, decántese el líquido una ve% aclarado.

1.48 Solución de tornasol Pulverizar el tornasol y hervirlo en agua durante cinco minutos. Filtrar la solución y embotellarla. Conviene preparar solu- ción fresca periódicamente.

1.49 Nitrato de Mercurio (1) Diluir 1 Faarte.de nitrato de mercurio (1), Hg, (NO,) ,., en 20 partes de agua y 1 parte de ácido nítrico concentrado, HNO,.

1.50 Agua de mar Puede obtenerse un sustituto útil del agua de mar disolviendo lo siguiente en 2 litros de agua: 45,O g de cloruro de sodio 3,5 g de sulfato de magnesio 5,O g de cloruro de magnesio 2,O g de sulfato de potasio

1.51 Sulfito #e Sodio, 0,5 M Disolver 120 g de suifito de sodio, Na,S. 9H, O, en agua y diluirlo a 1 litro. C o mo alternativa puede emplearse una solución saturada a 500 mi de 1 M de hidróxido de sodio, N a O H (21 g de barras de N a O H al 95 por ciento), con H,S, manteniendo la so1ució.n fría y diluyénqdola con 500 mi de 1 M de NaOH.

1.52 Cloruro de Estaño (ll), 0,5 M Disoiver 113 g de cloruro de estaño 01) , SnCl,. 2H,O, en 170 ml de ácido clorhí- drico concentrado, empleando el calor si es necesario. Diluir en agua hasta 1 litro. Agregar a la solución algunos trozos de papel de estaño. Preparar solución fresca a intervalos frecuentes.


Soluciones y reactivos especiales

1.53 Aleaciones Se pueden preparar aleaciones de bajo punto de fusión empleando un mechero de Bunsen. Cuando una aleación contiene bismuto y plomo, ambos se funden juntos y con ellos, los demás componentes agregados. La temperatura no debe ser mayor de la necesaria, para evitar una oxidación excesiva. Los componentes se indican por su peso.

Aleación Plomo Estaño Bismuto Cadmio

Metal de Wood 4 2 7 1

Aleación para fusibles eléctri- COS 8,5 2,5 1.3 O

Soldadura 1 1 0 0

En un horno pueden obt,enerse aleaciones con punto de fusión más elevado. El cobre debe fundirse en primer término y luego agregarse al mismo los demás metales. ~~ ~~~ ~~ - Aleaci 6 n Cobre Estaño Cinc

Bronce 80 5 15 Latón maleable 58 o 42 Fundición de latón 72 4 24

1.54 Solución de Benedict (reactivo cua-

Disolvcr con ayuda del calor, 173 g de citrato de sodio y 100 g de carbonato de sodio anhidro, Na,CO,,, en 800 ml de agua. Disolver 17,3 g de sulfato de cobre, CuSO,. 5H,O, en 100 mi de agua. Verter la segunda solución, revolviendo constantemente en la solución de carbonato-citrato y diluirla hasta completar 1 litro.

litativo para la glucosa)

1.55 Azul de Bromo-timol Disolver 0,5 g de azul de bromo-timo1 en 500 mi de agua. Agregar una gota de hi- dróxido de amonict para que la solución vire a un color azul oscuro.

1.56 Cementos y ceras Siguiendo las recetas que se detallan a continuación, puede prepararse fácilmen- te comauesto para cementado.

Cementos

Cemento a prueba de ácidos: 1 parte de solución de goma; 2 partes de aceite de lino; 3 partes de greda en polvo.

Cemento para acuarios: (a) mezclar partes iguales de azufre en polvo, cloruro de amonio y limaduras de hierro. Agregar luego aceite de lino hervido y mezclar bien y finalmente agregar albayalde hasta formar una pasta espesa. El cemento debe aplicarse mientras se halla en estado fluido.

(b) Mezclar óxido de plomo con cera para dorar en cantidad suficiente y formar una pasta y aplicar de inmedia- to. Dejar transcurrir unos días antes de armar el acuario y lavarlo antes de ponerlo en uso.

Cemento de celuloide: Disolver trozos de celuloide en acetona o acetato de amilo. Este cemento es útil para la construc- ción de acumuladores pequeños.

Cemento para hierro: 90 partes de limaduras finas de hierro; 1 parte de azufre sublimado, 1 parte de cloruro de amonio. Inmediatamente antes de usarlo mézclense con agua hasta formar una pasta.

Ceras

Compuesto de Chatterton: 1 parte de brea arcángel, 1 parte de resina. Mezclar ambos componentes y agregar 3 partes de goma 'crepe' en pequeños trozos. Cemento de Faraday: 5 partes de resina, 1 parte de cera de abejas, 1 parte de ,amarillo ocre. Fundir juntas en una lata la resina y la cera y mezclar con las mismas el ocre, revolviendo.

1.57 Solución jabonosa de Clarke, para la estimación del grado de dureza del agua

Disolver 100 g de jabón de Castilla, puro, en polvo, en 1 litro de alcohol etílico al 80 por ciento, dejando reposar la solución durante una noche (solución A). Preparar una solución común (B) del

cloruro de calcio, CaCl,, disolviendo 0,5 g de carbonato de calcio, CaCO,, en ácido clorhídrico, HC1 (densidad relativa 1,19) ;

1.57 Soluciones químicas 4@

neutralizar c o n hidróxido de amonio, NH,OH, haciéndola levemente alcalina al tornasol, y finalmente diluir hasta completar 500 cma. U n mililitro de la solución equivale a 1 m g de CaCO,. Dosificar la solución A por comparación

con la B (la solución A en la bureta). Di- luir A en alcohol etílico al 80 por ciento hasta que 1 ml de la solución resultante cea equivalente a 1 ml de B, teniendo en cuenta el factor espuma (la cantidad de jabón común requerida para producir espuma permanente en 50 cm3 de agua destilada). U n centímetro cúbico de la solu- ción corregida, luego de sustraído el factor espuma, equivale a 1 m g de Caco,.

1.58 Reactivo de Schweitzer, solución amoniacal de óxido cúprico (disolvente del algodón, lino y seda, pero no de la lana)

(a) IDisolver 5 g de sulfato cúprico en 100 mi de a g w hirviendo y agregarle hi- dróxido de sodio hasta que la precipita- cidn sea completa. Lavar bien el precipitado y disolverlo en una cantidad mínima de hidróxido de amonio.

(b) Hacer burbujear una corriente de aire lenta a través de 300 ml de hidróxido de amonio concentrado que contenga 50 g de virutas de cobre. Prolongar la opera- cibn durante una hora.

1.59 Negro mate Es útil para pintar el interior de los instrumentos ópticos, para suprimir todo reflejo indeseable, de manera que los rayos sean menos difusos y más nítidas las imá- genes. Se mezcla negro de humo con cera para dorar, agregando trementina y revolviendo constantemente hasta que la mezcla sea lo suficientemente fluida como para ser aplicada mediante un pinczl, co- m o pintura.

1.60 TeAido El teñido de algodón debe estar precedido por la eliminación del apresto del tejido, lo que se consigue hirviéndolo durante 5 minutos en una sdución diluida de HCl (ácido clorhídrico). Esta solución se prepara agregando 1 parte de HCl en 20 par-

tes de agua. La siguiente fórmula permite obtener una tintura satisfactoria: Rojo Congo, 0,5 g NaHCO, (bicarbonato' de sodio), 2,O g Na,SO, (sulkto de sodio), 1.0 g H,O (destilada), 200,O ml

El tejido debe hervirse durante 4 o 5 minutos, lavarse con ,agua fría y dejarse secar.

En vez de rojo Congo, puede usarse azul de metileno o marrón primulina. En primer término deberán mezclarse la tintura y las sales, y luego, agregarse el agua, !en- tamente y revolviendo. La seda blanca, el rayón, o la lana, debe-

rán teñirse de la misma manera. Hervir un trozo de tela de algodón, blanca, durante 10 minutos en una solución diluida de (NH,),SO, (sulfato de amonio) y a con- tinuación dejarla durante algunos minutos en una solución de NH,OH (hidróxido de amonio), luego de lo cual deberá lavarse. La seda blanca puede someterse a la ac- ción de un mordiente, hirviéndola durante 5 minutos en una solución de ácido tánico y dejándola .luego durante algunos minutos en una solución de tártaro emético. Puede estudiarse el efecto del mordiente hirviendo trozos de algodón y seda sometidos a la acción del mismo, juntamente con otros que no lo han sido, durante algunos minutos en una solución de alizarina, luego de lo cual se lavarán y dejarán secar. Hervir muestras de algodón tratado y no

tratado con mordiente, y de seda no sometida a la acción del mismo, en una so- lución de verde de malaquita (o de azul de metileno), durante 5 minutos, luego la- varlas y ponerlas a secar. La solución de verde de malaquita se prepara disolviendo 1 gramo ,de colorante en 200 g de agua. Se acidifican doscientos gramos de agua con ácido acético y luego se agrega al agua acidificada cuarenta gramos de la solución colorante. El tratamiento por desarrollo de las fi-

bras de colores, conocido como teñido en rama o mediante colorantes de desarrollo, requiere el empleo de tres soluciones. La primera consiste en 0,l g de primuiina y 0,l de NaHCO, (bicarbonato de sodio) disuelto en 100 cm3 de agua. Hervir una tire


de tejido de algodón libre de apresto en esta solución durante 1 minuto, pasándolo luego a la segunda solución. Esta se prepara agregando a 100 cm3 de agua, 0,5 g de NaNO, (nitrito de sodio) y 3 cm3 de HCl. La banda de tejido se deja en este baño durante 15 minutos y luego se tras- lada al baño de desarrollo. Este se prepara disolviendo 0,05 g de N a O H (hidróxido de sodio) y 0,05 g de fenol en 100 cm3 de agua (en lugar de fenol puede emplearse naftol alfa o resorcina -resorcinol-) . La solución debe mantenerse caliente y la tela debe permanecer en ella durante 20 minutos. Luego debe lavarse y ponerse a secar.

1.61 Soluciones para galvanoplastia Cobre. Se disuelven alrededor de 100 g de cristales de sulfato de cobre en aproximadamente 300 cm3 de agua, agregándose luego 6 g de bisulfato de potasio y 5 g de cianuro de potasio. Completar la solución hasta 450 cm3. Durante su preparación la solución debe mantenerse fría. Plata. Di so 1 ve r en aproximadamente 500 cm3 de agua, alrededor de 20 g de cianuro de sodio (veneno), y 40 g de carbonato de sodio cristalizado. Por separado, disolver unos 20 g de nitra- to de plata en 250 cm3 de agua. Agre- gar la segunda solución a la primera, lentamente, hasta completar el volumen de 1 litro.

La corriente que debe ,pasar a través de las soluciones, depende de la superficie del electrodo sobre el que se depositará el metal. N o debe exceder de 2 amp. por cada 100 cm3 de superficie. La corriente que generalmente conviene es la continua con una tensión entre 4 y 6 voltios, y puede obtenerse de una batería de automóvil de 6 voltios. Si el electrodo es menor, la corriente deberá reducirse en proporción. El metal depositado no presentará el lustre y el aspecto brillante esperado hasta que no haya sido pulido, frotándolo, por ejemplo, con una espátula de hueso u otro objeto duro, suave y no metálico.

1.62 Solución de Fehling (reactivo para

1.

2.

reducir azúcares) Solución de sulfato de cobre. Disolver 34,7 g de CuSQ, 5H,O en agua, y diluir hasta completar 500 cm3. Solución de tartrato alcalino. Disolver 173 g de tartrato sódico-potásico (Sal de Rochelle, KNaC4H,0,.4H2Q) y 50 g de NaOH, en agua y una vez frío, diluir dicha solución hasta completar 500 cm3.

Mezclar iguales volúmenes de ambas soluciones en el momento de usarlas.

1.63 Solución de fluoresceína Es de utilidad porque la trayectoria de un rayo luminoso a través de una solución diluida de fluoresceína puede observarse claramente. Para prepararla se disuelve un gramo de fluoresceína en 100 ml de alcohol industrial o metilico.

1.64 Papel sensible al calor A una solución de cloruro de amonio en agua, se le agrega una solucirh también acuosa, de cloruro de cobalto (las proporciones no tienen importancia). Dicha so- lución se diluye hasta que su coloración sea rosa pálido. U n papel de filtro sumergido en la misma y luego puesto a secar parecerá casi incoloro, pero calentándolo tomará una coloración verde intensa.

1.65 Tintura de iodo Agregar a 50 cm3 de agua, 70 g de iodo y 50 g de ioduro de potasio, KI. Diluir en alcohol hasta completar 1 litro.

1.66 Reactivo de Nessler, para el amoníaco Disolver 50 g de ioduro de potasio, KI, en la menor cantidad posible de agua fría (50 cm3). Agregar una solución saturada de cloruro de mercurio (aproximadamente se requerirán 22 g en 350 cm3 de agua), hasta que la formción de un precipitado indique su exceso. Agréguense entonces 200 cm3 de 5 M de hidróxido de sodio y diluir hasta completar 1 litro. Decantar el líquido transparente.

1.67 Absorbente del oxígeno Disolver 300 g de cloruro de amonio en 1 litro de agua y agregarle 1 litro de solu- ción concentra& de hidróxido de amo-


nio. Agitar bien la solución. Para su empleo como absorbente del oxígeno, llenar un frasco hasta la mitad con virutas de cobre y luego llenarlo casi totalmente con la ,solución de NH,Cl-NH,OH y hacer circular el gas a través de la misma.

1.68 Solución para platear (para depositar una capa especular de plata sobre el vidrio)

Preparar primero la solución A, disolviendo 12,5 g de nitrato de plata en 100 cm3 de agua y 32,5 g de tartrato sódico-potá- sico, separadamente en 100 cm3 de agua. Mezclar ambas soluciones, calentadas a 55" C y mantenerlas a esa temperatura durante 5 minutos. Luego, se dejará enfriar la mezcla, separando el líquido transparente del precipitado y se completará el volumen hasta 200 cm3. Para preparar la solucibn B, se disolve-

rán 1,5 g de nitrato de plata en 12 cm3 de agua y se agregará una solución diluida de hidróxido de amonio hasta que el precipitado formando inicialmente se haya re- disuelto casi totalmente. Completar el volumen hasta 200 cm3. Mezclar las soluciones A y B. La super-

ficie a platear, luego de una cuidadosa limpieza para eliminar todo vestigio de grasitud, deberá suspenderse cara hacia abajo en la solución, apenas por debajo de la superficie del líquido. La solución puede ponerse en un tubo de ensayo o un frasco pequeño, en- cuyo interior 5e depositará

una capa especular plateada. Puede calentarse ligeramente, para acelerar el de- pósito de plata.

1.69 Hidróxido de sodio (para la absorción de CO,)

Disolver 330 g de N a O H y diluir hasta completar 1 litro.,

1.70 Solución de almidón (a) Preparar una pasta con 2 g de almi- dón soluble y 0,Ol g de ioduro de mercurio, Hgf,, con una pequeña cantidad de agua. Agregar dicha mezcla, lentamente, a 1 litro de agua hirviendo y hervirla durante algunos minutos. Guardarla en un frasco con tapón de vidrio. Si se emplea- ra un almidh distinto del soluble, la so- lución resultante luego del hervor, no será transparente; deberá dejarse en reposo y decantar luego el líquido claro.

(b) Mediante el procedimiento siguiente puede prepararse una solución de almidón de conservación indefinida: mezclar 500 cm3 de solución saturada de NaCl (filtrada), 80 cm3 de ácido acético glacial, 20 cm3 de agua destilada y 3 g de almidón. Llevar lentamente hasta el punto de ebu- llición y hervir durante 2 minutos.

1.71 Acido tanico (reactivo para albúmina,

Disolver 10 g de ácido tánico en 10 cm3 de alcohol y diluir en agua hasta completar 100 cm3.

alcaloides y gelatina)

Capítulo segundo Ciencias físicas

Química

introducción

Los experimentos se exponen siguiendo en forma progresiva el desarrollo de los conceptos reseñados en los subtítulos principales. Los maestros pueden elegir y realizar 'con éxito cualquier experimento interesante, pero teniendo en cuenta que en algunos casos puede ser necesario retroceder hasta ciertos experimentos previos. Por ejemplo, si intentan llevar a cabo uno sobre la energía eléctrica generada por las reacciones químicas, podrán necesitar pos- teriormente investigar sobre la conductividad eléctrica y las propiedades de los iones, o bien, antes de estudiar por separado (las distintas sustancias, considerar esencial un mayor conocimiento de los criterios de pureza.

Se ha afirmado que los experimentos estimulan la discusión no sólo acerca de importantes principios de la química, sino también sobre su aplicación y utilización por parte de una comunidad. La industria, antes de transformar las sustancias en otras más útiles debe sepcirarlas y purifi- carlas; para ello debe valerse de plantas de filtrado, clasificadoras y aventadoras y aprovechar sus diferentes puntos de fu- sión, ebullichn, y su distinta solubilidad y densidad. Se ha previsto que los experimentos que se describen en las siguientes secciones provocarán preguntas por parte de los alumnos, relativas a la forma en que la industria encara dichos problemas en una escala mucho mayor. Los alumnos advertirán que en su alre-

dedor inmediato se plantean cuestiones relativas a la selección de materiales, co-

m o por ejemplo, los plásticos, cementos y concretos y problemas vinculados al empleo de los metales y la soldadura, aleaciones y conductividad de los mismos. De los experimentos surgirá un cúmulo

de interrogantes. Cabe esperar que como resultado de éstos, los alumnos se sientan instados a formular preguntas, a discutir problemas y a buscar mayor información en los libros, con el consiguiente enrique- cimiento de su comprensión de la química.

En todos los dibujos, este signo representa a la fuente de calor.

El mechero de Bunsen

2.1 Examen de un mechero de Bunsen Cuando se calienta algo es necesario saber cuál es la parte más caliente de la llama.

A. Primero, cerrar el orificio de ventila- ción y abrir totalmente la llave del gas. Encender el gas y sostener un trozo de alambre en diferentes partes de la llama, moviéndolo desde la base al vértice de la misma. ¿Dónde se halla el punto más caliente? Abrir ahora el orificio de toma de aire y sostener de huevo el alambre en la llama moviéndolo desde abajo hacia arriba. ¿Cuál es la parte más caliente de la llama? Los alumnos deberán comparar ambas llamas y decir cuál de ellas contiene la zona más caliente.

B. Cerrar la toma de aire. Sostener un tubo de ensayo con su fondo exactamente encima de la llama. Sobre el vidrio puede

2.1 Química 46

depositarse carbón. ¿Es el carbón no quemado ,lo que dra a la llama su cdoración amarilla? ¿Se obtiene el mismo efecto es- polvoreando sobre la llama carbón en polvo?

2.1 Quemando el gas del cono interno de la llama

C. Abrir nuevamente d orificio de toma de aire. ¿Se deposita carbón en el tubo de ensayo. sostenido sobre esta llama? El aire, al mezclarse con el gas hace que la combustión sea más rápida y eficiente. ¿Qué ocurre en el cono interno, más frfo? Sostener en 10 llama una astilla de madera de modo que pase a través del cono interno. ¿Qué parte de la astilla se quema? Poner uno de los extremos de un-trozo de tubo en el cono interior de la Ila- ma, en la forma que isdica el dibujo. El gas que sale por el otro extremo ¿puede encenderse? ¿Es posible proyectar un mechero que proporcione una llama más caliente?

D. Efectuar el mismo estudio con la llama de una vela y con ,ia de una lámpara de alcohol. &Cuáles son sus partes más calientes? ¿Contienen dichas llamas partí- culas de carbón no quemado? ¿Existe en ellas un cono interno de gases no quemados?

Identificación de sustancias puras

2.2 Comparación de los puntos de fusión del naftaleno y del ácido esteárico

El naftdeno (balitas contra la polilla) es una sustancia adecuada para esta experiencia. Su punto de ebullición es de 80,2"

C. Poner en el interior de un tubo de ensayo de 100 por 16 mm, sujeto a modo de retorta, naftaleno hasta una altura de 2 c m (ver el dibujo). Sostener el termó- metro can su bulbo dentro del naftaleno. Calentar suavemente el tubo de ensayo

con llama baja, vigilando atentamente la lectura del termómetro. ¿Cual es la temperatura de fusión del naftaleno? Cuando éste se funda, interrumpir el calentamien- to y dejarlo enfriar. ¿A qué temperatura se solidifica nuevamente? Con un tubo de ensayo y un termóme-

Determinación aproximada del punto de fusión

tro, limpios, repetir la experiencia empleando ácido esteárico o cualquier otra sustancia cuyo punto de fusión 3ea inferior a 100" C, si la lectura del termbmetro es hasta 110" C.

2.3 Un procedimiento más exacto para la determinación del punto de fusión

Colocar una cantidad muy pequeña de naftaleno en un tubo capilar cerrado en uno de sus extremos (este tubo capilar puede prepararse con un trozo de tubo de vidrio). Atese el tubo capilar con su extremo cerrado a un termómetro, en la for- m a que ilustra la figura, por medio de una banda de goma y caliéntese sobre un tri- pode un recipiente con agua. La banda de goma puede confeccionarse cortando un trozo de tubo de goma. El termómetro puede usarse para revolver el agua, ase- gurándose previamente de que esta no pe- netrará en el interior del tubo capilar. Auméntese lentamente el calor observan-

47 Química 2.6

do la temperatura de fusión del naftaleno, la que se anotará. Luego, dejar enfriar el tubo y tomar nota de la temperatura de solidificación del naftaleno. Ob- tener el promedio .de ambos valores. iCuá1 de los dos experimentos, al parecer, permite calcular con mayor exactitud el pun- to de fusión? Repetir la última experiencia empleando ácido esteárico.

2.4 Las impurezas afectan el punto de

Mezclar con d naftaleno un poco de ácido esteárico, haciéndolo de este modo im- puro. Observar la variación del punto de fusión. Las impurezas lo hacen descender.

fusión de una sustancia

2.5 Punto de ebullición del agua A. Colocar un poco de agua en un tubo de ensayo, sosteniendo el termómetro. co- m o lo muestra la figura, con el bulbo su- -

B

mergido en el agua. Agregar algunos grá- nulos o astillas para impedir ,la trepidación durante el hervor. Calentar el agua con llama muy baja hasta el punto de ebulli- ción. Leer la temperatura que indica el termómetro. ¿Se observa alguna diferencia en la lectura si el termómetro toca el fondo del tubo? ¿Cómo explicaría esto el alumno? B. Proponer a los alumnos que determi- nen si el punto de ebullición del agua depende de la cantidad de dicho líquido presente.

2.6 Punto de ebullición de líquidos infla-

A. ¿Qué otros líquidos incoloros conocen los alumnos? Algunos de ellos son sumamente inflamables, por ejemplo, el alcohol y la acetona. Para calentarlos deberá emplearse un procedimiento distinto. En primer lugar, poner el alcohol o acetona en un tubo de ensayo, hasta una altura de 2 cm y sumergir el termómetro en el lí- quido. Hervir luego cierta cantidad de agua, manteniendo alejado el tubo de ensayo y luego verter el agua caliente en un recipiente, cuidando que el nivel sea más alto que el del alcohol dentro del tubo de ensayo (ver la figura). Revolver el alcohol suavemente con el termómetro, aten- diendo a la lectura del mismo. ¿Cuál es el punto de ebullición del alcohol? LPue- den los alumnos explicar por qué es 3e- guro este método para determinar el pun- to de ebullición de líquidos inflamables? B. Otro método seguro cuando se emplean pequeñas cantidades de líquidos inflamables, es el siguiente: se cierra uno de los

mables

2.6 Química 48

extremos de un trozo de tubo de vidrio de aproximadamente unos 8 c m de largo, con un diámetro de 2 o 3 cm. En su interior se coloca una pequeña cantidad del líquido que será objeto de la determina- cibn, y un tubo capilar, uno de cuyos extremos se habrá soldado -similar al usado para la determinación del punto de fusión-, con el extremo cerrado hacia arriba y el abierto dentro del líquido (observar la figura). El tubo con el líquido y el tubo capilar, se aseguran entonces al bulbo del termbmetro mediante una banda de goma. Este se sostiene dentro de un recipiente con agua, que puede calentarse suavemente en la llama de un mechero de Bunsen. A medida que se eleve la temperatura saldrán burbujas lentamente del tubo capilar, pero al llegar al punto de ebullicibn, las burbujas comenzarán a salir súbitamente como una corriente continua. Leer la temperatura que indica el ter- mómetro, dejar enfriar el agua, y leerla nuevamente cuando cese la corriente de burbujas. El punto de ebullición es el promedio de ambas lecturas. Determinar apl-i- cando este método al del benceno.

2.7 Punto de ebullición de una mezcla de

Los puntos de ebullición del benceno y del etanol no difieren mucho. Determinar mediante el método descripto los de algunas mezclas, en distinta proporción, de benceno y etanol. Discurrir con los alumnos acerca de la posibilidad de identifica- ción de una sustancia pura mediante sus puntos de fusión o ebullicion.

dos líquidos

2.8 La presión afecta el punto de ebullición Poner un poco de agua en un tubo de ensayo provisto de un ramal lateral o un orificio que comunique con el exterior a través del tapón. Colocar algunos gránu- los en el agua para detener la trepidación del hervor. Humedecer el tapdn portador del termómetro antes de fijarlo en el tubo (ver la figura). Calentar fuertemente la malla metálica haciendo hervir el agua. ¿Qué temperatura se lee en el termóme- tro? Interrumpir el calentamiento y conectar en A una bomba de agua. Cuando

el agua cese de hervir poner en pleno funcionamiento dicha bomba. Volver a-colo- Car el mechero de Bunsen y calentar n u e vamente. ¿Cuánto ha variado la presión en el interior del tubo? ~Cuái es ahora la temperatura de ebullición del agua?

Reducción de la presión del agua en ebulli- ción

A a la bomba de agua B gránulos para evitar la trepidación del hervor

A

Kenia es un país del Afnca oriental. En la costa de Mombasa, el agua hierve a 100" C, pero en Nairobi, lo hace por debajo de los 95" C. ¿Puede explicar la causa de este fenómeno?

2.9 Comparación del diferente grado de solubilidad de las sustancias en el agua

Diversas sales, elegidas en los estantes del laboratorio servirán para demostrar su distinto grado de solubilidad en el agua. Tomar muestras de 5 g de cada una de ellas y tratar de disolverlas en 15 cm3 de agua, en un tubo de ensayo. ia solubilidad de las sales puede consultzirse en formularios y está expresada en función de la cantidad de granos solubles en iOOg de agua a una temperatura determinada, por lo general, 20" C. Cada tubo de ensayo debe taparse y agitarse vivamente durante el mismo tiempo. Esta experiencia demostrará que la solubilidad es una de las características particulares de una sustancia. Las empleadas pueden incluir azú- car, sal coman, nitrato de potasio, sulfato de calcio, etc.

2.10 Estudio del efecto de la temperatura

La solubilidad del bicromato de potasio es de aproximadamente 5 g/100 g en agua fría y de alrededor de 95g/100 g en agua

en la solubilidad

caliente. Es una variación muy grande, que puede demostrarse de la siguiente manera: preparar 50 cm3 de solución saturada de bicromato de potasio, aproximadamente a 60" C. Verter la solución transparente en un vaso limpio y mantenerla a una temperatura de 40" C hasta que hayan cesado de formarse cristales. Verter entonces ia solución clara de este recipiente en un tercer vaso, limpio, evitando que pasen cristales dentro de este Último. Dejar enfriar la solución a la temperatura ambiente. A medida que se va enfriando se formarán más cristales. El experimento demuestra que una solución saturada contiene menos cristales disuel- tos cuando su temperatura es baja que cuando ésta es más elevada.

2.11 Determinación de la solubilidad de una sustancia en agua a una temperatura dada

Colocar en un vaso 50 cm3 de agua y agregar polvo de hornear (hicarbonato de sodio), en forma gradual, revolviendo continuamente (como variante puede emplearse sulfato de potasio) . Revolver hasta que dicha sustancia no se disuelva más, es decir, hasta obtener una solución saturada. Determinar la temperatura de la misma. Pesar una cubeta de evaporación limpia y verter en la misma cierta cantidad de la solución saturada, transparente, y pesarla nuevamente para obtener la masa de dicha solución. Cuidadosamente evaporar la solución hasta su desecación. Pe- sar otra vez, y calcular la masa de bicarbonato de sodio disuelta. De dichas pesadas puede deducirse tambien la casa de agua. De este modo se puede &icular la solubilidad del polvo de hornear en gra*- mos por cada 100-g de agua, a una temperatura determinada.

49 Química 2.14

2.12 Investigando el efecto de la dimensión de las partículas en la solubilidad

Comparar la velocidad de disolución de partículas de sal gruesa con las de sal fina común o de cristales grandes de sulfato de cobre con k de partículas finas, molidas de la misma sustancia. Agregar 4 g de sal gruesa en un tubo de ensayo

lleno hasta la mitad de agua y 4 g de sal fina común en un segundo tubo con igual cantidad de agua. Revolver o agitar ambos tubos en la misma f c m a y durante el mismo tiempo. Detenerse peribdicamen- te al cabo de algunos segundos para observar la cantidad de sal no disuelta que queda en cada tubo. Las partículas peque- íias se disolverán antes que las grandes.

2.13 Estudio de diferentes tipos de sol-

La solubilidad de la sal común y el iodo en tres solventes: agua, alcohol y cloruro de carbono (IV) demostrarsi la eficacia de los mismos. Llenar tres tubos de ensayo hasta un tercio de su altura; uno con agua, otro con alcohol metílico comercial y el tercero con cloruro de carbono (N). Con una espátula agregar alrededor de 1 g de sal a cada uno.de ellos, luego, tapar y agitar. Se observará que la sai se disuelve fácilmente en el agua, menos fácilmente en el alcohol y muy poco en el cloruro de carbono (IV). Preparar otros tres tubos de ensayo con los mismos solventes, pero, empleando esta vez cantidades muy pe- queiias de iodo -sólo unos pocos cristales- e igual cantidad del mismo en cada solvente. Se obtendrán resultados m u y diferentes. El cloruro de carbono (IV) di- solverá más iodo, y el agua menos.

ventes

2.14 Densidad de un sdlido La densidad de un sólido -por ejemplo, un elemento, un compuesto o un mineral- es la razón entre su masa y su volumen. La masa se determina fácilmente mediante .la balanza. Si 'el sólido es insoluble en agua, su volumen puede deducirse del agua que desplaza, independientemente de su forma. Llenar de agua hasta k mitad un vaso graduado. Tomar nota de 10 lectura. Sumergir el sólido en el agua y anotar la nueva lectura. La diferencia entre ambas lecturas es el volumen del sblido. A continuación y a título de ejemplo, se enumeran algunas sustancias de interés para el químico con sus respectivas densidades (en g cm-3): Azu- fre, 2,O; cuarzo, 2,6; calcita, 2,7; cobre, 8 3 plomo, 11,4; los minereles como la

2.14 Químia 50

malaquita, casiterita y cerusita no tienen una densidad uniforme, dado que contienen cantidades variables de cuarzo, feldespato y otros minerales (ver también los experimentos 2.286, 2.287 y 4,9).

2.15 Densidad de un líquido El tolueno, el cloruro de carbono (IV) y el bromoformo son líquidos cuyo estudio es interesante. El feldespato y el cuarzo flotarán en el bromoformo, cuya densidad es de 2,9 g cm-3. Pesar un recipiente p e queño con el líquido en su interior. Ver- ter el líquido en una probeta graduada para determinar su volumen. No importa si algunos de los líquidos se adhiere a las paredes del recipiente que lo contiene. Con ayuda de la balanza hallar la masa del recipiente y, partiendo de ésta, calcular la masa del liquido trasvasado a la probeta graduada. Obtener la densidad dividiendo la masa del líquido por su volumen (ver los experimentos 2.286 y 2.287).

Energía necesaria para transformar a los sólidos en líquidos y a éstos en vapor

2.16 Investigación de la energía calorífica de la transformación de un líquido en sólido

En los climas cálidos, el naftaleno es una sustancia adecuada para este estudio. Se halla en estado líquido por encima de los 80,2" C. En climas fríos es más conveniente el benceno, pues se requiere hielo para enfriarlo por debajo de su punto de fu- sión, de 5,5" C. Poner cierta cantidad de naftaleno

molido dentro de un tybo de ensayo de 100 X 16 mm, hasta una altura de 6 c m y calentar suavemente hasta que se haya fundido. Colocar un termómetro dentro del naftaleno. Suspender el calentamiento cuando la temperatura haya alcanzado aproximadamente 95" C. Tener a mano un reloj o cronómetro contador de segundos. Revolver el naftaleno suavemente con el termómetro mientras 5e enfría. Regis- trar la temperatura cada 15 segundos. Con- tinuar efectuando las lecturas durante aproximadamente 6 minutos.

Trazar un gráfico de la temperatura y

el tiempo como el representado en el al- bujo. Se advierte en ' el mismo que la temperatura, en el punto de fusión, no desciende tan rápidamente. ¿Pueden explicar

r- 2.16 Solidificación del naftaleno liquido

$ 1 , . , , , , , c

0 1 2 3 4 5 6 7 tiempo en minutos

los alumnos por qué el enfriamiento se retrasa algunos segundos cuando se alcanza el punto de fusión?

2.17 Calor específico de un líquido y calor

Este experimento pueden llevarlo a cabo los alumnos utilizando agua, y el m e s - tro empleando etanol, tricloroetano o tetracloroetano. Lo esencial es disponer de una fuente de calor constante, protegida del efecto de las corrientes de aire. A. Colocar un mechero de Bunsen con llama de aproximadamente 5 c m de altura, debajo de un frasco o vaso que con-

de evaporación

51 Quimica 2.19

tenga una masa de líquido conocida. U n volumen conveniente es de alrededor de 50 cm3. La instalación para el experimen- to se ilustra en el dibujo (obsérvense las pantallas de protección contra las corrientes de aire, en torno del aparato).

Colocar un termómetro dentro del líqui- do, registrando cade 15 segundos la ele- vación de la temperatura. Trazar el grá- fico de la temperatura en función del tiempo. La porción más recta del mismo que pasa 0 través de los puntos registrados (descartando los últimos), presenta una pendiente, en función de la cual puede calcularse el aumento promedio de la temperatura, por minuto. Supongamos que todo el calor pasa al líquido. La cantidad de calor absorbida por el recipiente es comparativamente muy pequeña. El nú- mero de calorías por minuto absorbidas por el líquido se podrá calcular entonces, multiplicando la masa de éste por su calor específico y por el aumento de la temperatura por minuto (ver también los experimentos 2.135 y 2.136).

Determinación del calor requerido para

A pantallas contra las corrientes de aire evaporar un líquido

B. Sin modificar lla llama ni la posición de las pantallas, dejar hervir el líquido durante cierto tiempo (para el agua, es conveniente diez minutos, y para los líe

quidos más volátiles, solamente cinco). La cantidad de calor suministrada al lí-

quido durante un número de minutos determinado, puede calcularse fácilmente procediendo como en la primera parte del experimento. ¿Pueden los alumnos hacer una evaluación de la cantidad de calor requerida? Luego del bervor, retirar el mechero, dejar enfriar y determinar la masa de líquido evaporada. Los resultados obtenidos hasta ahora, permiten calcular la cantidad de calor necesaria para transformar cierta masa de líquido en vapor. ¿Cuántas calorías son necesarias para convertir 18 g de agua o 46 g de etanol, etc., en vapor? Estas expresarán el calor de vaporización del líquido.

Aplicación de los puntos de fusión y ebullición, y la solubilidad y densidad a problemas relativos a la separación de sustancias, de las mezclas de que forman parte

2.18 Separación del estaño de una mezcla

Preparar una mezcla de estaño y carbono empleando limaduras o pequeños trozos y carbón de ieña triturado. Pueden emplearse pequeños fragmentos de soldadura de estaño, aunque en su composición s610 entra un 66 por ciento de estaño, siendo lo restante plomo. El uso del plomo es otra alternativa. Las 'latas estañadas' no sirven, dado que son de hierro cubierto por una capa superficial, muy fina, de estaño. El estaño se funde a 232" C y el carbono a 3.730" C. Calentar la mezcla en un crisol, revolviéndola con un trozo de madera hasta que se funda el estaño formando un líquido, debajo del carbón de leña. Verter el estaño sobre una tela de amianto u otra superficie a prueba de calor, manteniendo con ayuda del trozo de madera, al carbón dentro del crisol. C o m o alternativa, el estaño podría verterse en un molde de yeso ,de París, ya preparado.

de estaño y carbono

2.19 Separación por sublimación Separar el iodo de una mezcla formada por algunos cristales del mismo y cloruro de sodio. Calentar la mezcla en uI141 CU- beta de evaporacibn cubierta por un em-

2.19 Química 52

budo, en la forma que se ilustra en el dibujo. El iodo se sublimará en las paredes frías del embudo.

2.19 Sublimación del iodo

friar el tubo colector y calentar la tinta en el mechero de Bunsen con 1larr.i muy

B

2.20 Separación por destilación Esta experiencia consiste en separar el agua de la tinta común. Los alumnos de- berán entender que se trata de un proceso de evaporación del agua, más volátil, que se transformará en vapor, seguido de una condensación de éste, nuevamente en agua, en otro recipiente. Para destacar bien la scparación, es importante el empleo de

- Condensación del vapor

una solución coloreada, como la tinta. Po- ner a hervir en un recipiente 5 o 10 cm3 de tinta, junto con algunas virutas o grá- nulos. El recipiente puede ser un frasco cónico o un tubo hervidor. Colocarle un tap6n provisto de un tubo de salida acodado en su parte media, que comunique con un tubo de ensayo, en la forma indicada en el dibujo A, o en un tubo en for- m a de U, como se muestra en el B. En-

l

baja. Los alumnos podrán observar el 1í- mite visible entre las zonas caliente y fría en su desplazamiento desde el tubo hervidor o frasco cónico, a lo largo del tubo colector. Al cabo de algunos minutos, se observarán en este último unas gotas de un líquido incoloro, identificable co- m o agua por la acción del sulfato de cobre anhidro. Cuídese de que la tinta no forme espuma o salpique el interior del tubo.

2.21 Separación del petróleo crudo por

El petróleo crudo puede fácilmente separarse en tres o cuatro fracciones, cada una de las cuales posee interesantes propiedades combustibles y lubricante. Para la experiencia se puede obtener un sustituto del petróleo crudo mezclando proporciones adecuadas de aceite usado para automóviles, petrbleo, parafina, aceite lubricante liviano, diese1 oil y un poco de vaselina. Armar el tubo de ensayo de vidrio resistente, el tubo de salida y los cinco pequeños tubos de ignición en la forma que se observa en el dibujo. Utilizar, si es posible, un termómetro de

0°-3600 C, en cuyo caso, será más conveniente emplear un tubo de ensayo provis- to de un ramal lateral, como el ilustrado en la figura B, en lugar del común representado en el dibujo A. Poner en el interior del tubo aproximadamente 4 cm3 de petrbleo crudo, al que deberá agregarse lana de amianto o virutas para evitar el

destilación fraccionada

53 Química 2.23

Recolección de las fracciones del petróleo crudo

borbolleo del >hervor. Colocar cinco pe- queños tubos de ignición para recoger las fracciones. Calentar el petróleo m u y suavemente. Recoger en el primer tubo al- redor de 10 gotas de la destilación; luego, 10 gotas en el segundo tubo, etc. A medida que la destilación progresa el punto de ebullición del petr6leo restante es más elevado y, por consiguiente, se requiere más calor del mechero de Bunsen. Dispo- ner las fracciones en orden de temperatura de destilación creciente. Se deberá poder efectuar las siguientes observaciones: 1.

2.

3.

4.

El color cambiará, desde incoloro ha+ ta amarillo. Aumentará la viscosidad disminuyendo la fluidez. Las fracciones de alta temperatura se- rán más difíciles de quemar que las de baja. Las fracciones de alta temperatura de- berán arder con más hollín en sus llamas que las de baja temperatura.

Para quemar las fracciones, proporciona- rán recipientes adecuados las tapas de botellas, una vez retirado el corcho de su interior. Luego de obtenidas las fracciones, al cabo de este experimento; ¿podrían los alumnos identificar cada una de ellas con vistas a su empleo, como petróleo, parafina, diesel oil y aceite lubricante? ¿Qué destino darían al residuo negro que quedó en el interior del tubo de ensayo? Si se ha empleado un termómetro con

lectura de O" a 360' C, las diversas fracciones se habrán recogido en niveles tér- micos verificables: (a) hasta 80" C; (b) entre 80" y 120" C; (c) entre 120" y 180" C y (d) entre 180" y 220" C. Como los alumnos saben que las sustancias puras se pueden identificar mediante sus puntos de ebullición ¿podrían suponer que todas las fracciones obtenidas son sustancias puras? Proponerles que se infor- men sobre el particular en las refinerías de petróleo.

2.22 Separación de sal y arena Preparar una mezcla de sal y arena. Colo- car aproximadamente 2 cm3 de la misma en un tubo de ensayo de 100 X 16 m m . Agregar alrededor de 5 cm3 de agua agitando hasta que la sal se haya disuelto. Verter el contenido del tubo en un papel de filtro sostenido por un embudo suspendido a su vez, mediante un soporte, sobre una cubeta para evaporación. Lavar el tubo de ensayo con un poco de agua, agregando ésta al papel de filtro. La arena quedará en el papel, de donde podrá recogerse una vez seca. La sal puede extraerse del filtrado calentando el evaporador hasta eliminar el agua.

2.23 Extracción de aceite de nueces Colocar dentro de un mortero doce nueces molidas, o trozos de nuez de coco picados. Agregar 20 cm3 de acetona o 01- cohol metilico. Moler las nueces en el sol-

2.23 Química 54

vente lo más finamente posible, durante algunos minutos. Luego, verter el líquido en un tubo de ensayo y filtrarlo recogién- dolo en un recipiente evaporador. Colocar éste en un lugar al sol durante 5-10 minutos o, si no hay sol, sobre un v- con agua caliente durante 15 minutos. El solvente se evaporará dejando el aceite ex- traído de las nueces.

2.24 La cromatografía como técnica de

A. Juntar algunas hojas y pasto. Dejarlas secar. Romperlas o cortarlas en pequeños trozos y colocarlos en un mortero. Agre- gar 5 cm3 de acetona o alcohol, molerlos bien, con el solvente, hasta obtener una solución de color verde oscuro. (No se agrega mucho solvente porque la solución debe ser lo más concentrada posible.) Cor- tar una tira de papel de filtro lo suficientemente larga como para poder suspen- derla en un tubo de ensayo sin que llegue a tocar el fondo del mismo. EFplean- do un gotero fino poner una gota de la solución concentrada sobre un punto de la tira situado a 1 c m por encima del fondo, como puede observarse en la figura A; agitar con suavidad para que se seque rápidamente. Luego, agregar otra gota en el mismo lugar; secarla, y agregar más gotas, dejando siempre secar la anterior antes de colocar una nueva. La idea consiste en obtener una mancha pequeña y concentrada de las sustancias coloreadas procedentes de las hojas y el pasto. Se- guidamente poner 1 cm3 de solvente en un tubo de ensayo. Colgar dentro del mismo la tira de papel absorbente con su extremidad apenas sumergida en el solvente

separación

y con la mancha A, bien por encima del nivel de éste, como puede apreciarse en

el dibujo. Por atracción capilar, el solvente ascenderá por el papel de filtro, Ilevan- do consigo las sustancias cdoreadas 0 lo largo de cierta extensión, que dependerá de la distribución de éstas entre el papel y el solvente. El cromatograma presenta- rá una banda superior anaranjada, de xan- tófila y una inferior, verde, de clorofila. Si se emplea como sdvente benceno o to- heno, se observará también una banda de carotina entre las otras dos. B. Las tintas de color, particularmente la negra, contienen por lo general varios colorantes. Estos pueden separarse mediante una cromatografía en papel, empleando el dispositivo del experimento anterior. Colocar una gota pequeña de tinta negra en el punto A; suspender el papel de filtro en una mezcla de acetona y alcohol, alcalinizada con algunas gotas de hidróxi- do ,de amonio. Ensayar con otros sdven- tes. Debe abtenerse una buena separación de los colores.

2.25 Determinación de la cantidad de gas en solución en una muestra de agua

Llenar totalmente con agua un balón e insertarle un tapón provisto de un tubo de salida, lleno también por completo de agua (una forma sencilla de lograrlo es colo-

cando el tapón mientras se mantiene sumergido en el agua todo d aparato, en una pileta). Armar el dispositivo en la forma ilustrad,a en el dibujo y calentar el balón con un mechero de Bunsen. Las burbujas del gas desprendido del agua pa- sarán al tubo 'de ensayo. Proseguir hasta que hierva 1?1 contenido del balón. De un

55 Química 2.28

litro de agua se extraerá aproximadamente medio tubo de ensayo de gas, separado de la soluci&n por el calentamiento.

2.26 Separación de dos Iiquidos no mis-

Las mezclas adecuadas, con sus densidades d, en g c m 3 son: (a) agua y benceno (d=0,88); (b) agua y cloruro de carbono (IV) (d=1,59) y (c) agua y mercurio (d=13,6). Los recipientes adecuados para separar

un líquido del otro pueden ser: una bureta o un trozo de tubo ancho, provisto de un tapón y uq tubo de goma con un broche, en la forma que se ve en el dibujo. U n solo cristal de iodÓ agregado a (laas mez-

cibles de diferente densidad

clas (a) o @) hará más claramente visibles las capas de benceno y cloruro de carbono (N). Agitar la mezcla y verterla en un recipiente separado. Esperar hasta que aparezca un límiEe definido entre ambos líquidos; trasvasar la capa más pesada al interior de un vaso colocado debajo.

2.27 Separación de dos sólidos por dife-

En la industria, los diamantes (densidad aproximada 3,3 g cm-3) se separan del feldespato y del cuarzo haciendo flotar a estos Qltimos en un barro acuoso de óxido magnético de hierro, de densidad adecuada. El bromoformo no es una sustancia muy común en los laboratorios escolares pero, si se dispone de ella, el siguiente experimento es m u y interesante.

rencia .de densidad

La arena de las playas frecuentemente está formada por partículasde cGarzo mez- cladas con otras partículas más pesadas, como la ilmenita o circón. En el bromoformo, cuya densidad es de 2 3 g cm-3, flotarán las partículas de cuarzo, en tan- to que las más pesadas se hundirán. Agre- gar, en un tubo de ensayo que contenga 3 c m de su altura de bromofonno, un poco de arena. ¿Se observa alguna separación entre el cuarzo y los minerales más pesados? ¿Flota el vidrio en el bromoformo? ¿Se pueden encontrar algunas prticulas pétreas que se hundan en él? La misma sustancia puede voiver a usarse en muchos experimentos. No tirarla.

El efecto del calentamiento en las sustancias Cuando una sustancia se somete a la ac- ción del calor pueden observarse diversos Cambios. Puede fundirse, hervir, transformarse en una nueva sustancia, modificarse durante el calentamiento pero volver a su estado original al enfriarse, cambiar de color, de volumen, aumentar su masa o no experimentar cambio en la misma.

2.28 Sustancias que incorporan a sí mis-

A. Limpiar un trozo de cobre laminado de aproximadamente 3 c m cuadrados. Calen- tarlo sosteniéndolo con unas tenazas. So- bre el mismo se formará una sustancia de color negro ¿proviene ésta de la ila- ma?, ¿se ha incorporado al cobre algo proveniente del aire?, ¿procede dicha sustancia negra del interior del cobre? ¿Se pueden proyectár algunos experimentos que respondan a estos interrogantes? Si se emplea una superficie mayor de cobre, jse podrá verificar si su masa varía al calentarlo? B. U n experimento con magnesio. Limpiar aproximadamente 25 c m de cinta de magnesio, cortarla en trozos de 1 c m de kr- go y colocarla en un crisol con tapa. Pe- sar el crisol con la tapa y el magnesio y ponerlo sobre un triángulo de tubos cerá- micos sostenido por un trípode. Calentar, suavemente ai principio y luego lo más fuertemente posible. Sostener la tapa cer-

mas algo tomado del aire

2.28 Química 56

ca del crisol con unas tenazas. El magne- si0 se oscurece exactamente antes de CO- menzar a fundirse. Al primer indicio de .combustión, colocar la tapa al crisol y retirar el mechero de Bunsen. Levantar la tapa aproximadamente cada 4 segundos para permitir que penetre más aire. Tra- tar de que no se produzcan escapes de humo blanco de óxido de magnesio. Cuan- do la combustión del magnesio haya cesado, levantar la tapa y retirarla, con pre- caución y calentar de nuevo fuertemente el crisol, teniendo la tapa preparada por si el magnesio comenzara a arder nuevamente. Dejarlo enfriar, y una vez frío, pesar el crisol con la tapa y su contenido. ¿Ha aumentado la masa del magnesio? ¿De dónde proviene dicho aumento?

2.29 Recogiendo y pesando los productos

Los productos sólifdos resultantes de la combustión son fácilmente pesables pero, ¿cómo hacerlo con los productos gaseosos? Para determinar si una vela toma algu-

na sustancia del aire, es menester pesar los productas gaseosos. La cera de 10 bu- jía, por ser un hidrocarburo, al quemarse se transforma en vapor de agua y bióxido de carbono. Una mezcla granular de calcio y soda cáustica absorberá ambos gases. Disponer el aparato en la forma que ilustra la figum.

En primer lugar deberá pesarse el dispositivo completo y luego poner en fun-

gaseosos de la combusti6n

cionamiento la bomba filtrante que aspi- rará el aire sobre la vela. Encender ésta dejándola arder durante 5 minutos. Luego apagarla y desconectar la bomba de agua. Una vez frío, pesar todo el aparato nuevamente. ¿Se ha incrementado su masa? ¿Tomaba la bujía oxígeno del aire durante la combustión? ¿Se debe el aumen- to de la masa al vapor de agua absorbido del aire e introducido en el aparato? A los alumnos ,les agradará repetir el experimento de control, sin encender la vela, haciendo circular aire con la bomba de filtrado a través del aparato, con igual velocidad y durante el mismo tiempo. Du- rante el experimento, la vela habrá perdido masa por sí misma, pero el aumento de la masa en el tubo en U debido a los productos gaseosos absorbidos deberá 5er mayor que la pérdida experimentada por la bujía.

2.30 Sustancias que pierden masa al ser

A. Pesar un tubo de ensayo que contenga permanganato de pobsio hasta una altura de 1 c m y colocarle un tapón de algodón en rama en su boca para impedir la salida de partículas sólidas durante el calenta-

calentadas

0 2.50 El permanganato de potasio emite gas

A a la bomba de filtrar B mezcla de gránulos sueltos de cal y soda cáustica

miento (ver el dibujo). Calentar el tubo y pesarlo nuevamente. ¿Ha perdido masa? ¿Qué ha ocurrido con ella? B. Ensayar calentando de la misma manera carbonato de cobre. ¿Ha perdido masa? ¿Qué ha sido de ella?

2.31 Algunas sustancias al ser calentadas

Calentar en un tubo'de ensayo & i d o de cinc, seco, de la misma forma que en el experimento anterior. ¿Se observa dismi- nución o aumento de su masa?

no ganan ni pierden masa

57 Química 2.33

2.32 Observación del efecto del calor en los cristales de sulfato de cobre

Moler algunos cristales de sulfato de cobre y colocarlos dentro de un tubo de ensayo seco, hasta una altura de 4 cm. Pre- parar el dispositivo ilustrado en el dibujo. Calentar suavemente el tubo. ¿Qué observan los alumnos? 6% deposita vapor en las partes más frías? ¿Cambia el CO- ior de azul a blanco? ¿Se recoge líquido en el tubo receptor? ¿Se puede identificar dicho líquido determinando su punto de ebullición? Cuando todos los cristales de sulfato de cobre hayan virado al blanco, y una vez frío el tubo, sosteniéndolo con la mano, verter el líquido nuevamente sobre los cristales blancos. ¿Ha reaparecido el color azul? ¿Ha habido reabsorción de calor? Una forma de registrar lo ocurrido en esta reacción, es la siguiente: sulfato de cobre azul + calor e

sulfato de cobre blanco (anhidro) + agua Se trata de un cambio reversible. Los aiumnos podrían discurrir y examinar si los experimentos anteriores sobre calentamiento de sustancias implicaban cambios reversibles.

Cómo preparar, recoger y ensayar algunos gases

2.33 Hidrógeno A. Poner algunas granallas de cinc, o cinc laminado procedente de la carcasa de una

pila seca agotada, en un tubo hervidor, agregar 2 gotas de solución de sulfato de cobre y armai el dispositivo ilustrado en la figura. Una variante del embudo en for- m a de cardo de A, es una jeringa, como en la figura B. Pueden obtenerse jeringas en desuso en los hospitales y clínicas. Ver- ter ácido sulfúrico molar (ver en el Capí- tulo primero) por el embudo sobre el cinc, hasta llenar el tubo del mismo. Como variante: agregar un poco de ácido sulfúri- co con ayuda de una jeringa. En este caso, el gas no podrá escapar a través de la jeringa, de manera que no es necesario llenar con ácido el tubo de la misma. Des- cartar los primeros dos o tres tubos de ensayos de hidrógeno, porque contendrán aire desplazado. PRECAUCI~N: Si se emplea un recipiente de capacidad mayor que la de un tubo de ensayo puede producirse una explosión peligrosa al inflamarse el gas, particularmente si está mezclado con aire. Recoger unos cuantos tubos de ensayo de gas y cerrarlos con un tapón. Pro- bar con el tercer tubo de ensayo, sosteniendo una cerilla o astilla encelldida sobre la boca del mismo, inmediatamente des- pués de retirar el tapón. El hidrógeno puro se inflamará con un suave chasquido ('pop') . El hidrógeno nunca deberá secarse empleando ácido sulfúrico concentrah.

B. El hidrógeno arde en el aire formando vapor de agua. Cuando se lo enciende en

2.52 Recolección del producto del calentamiento 2.33 Recolección del gas hidrdgeno de cristales de sulfato de cobre A agua fria en el vaso

2.33 Química 58

un tubo de ensayo seco ¿se observa vapor O rocío en las paredes del mismo?

C. Investigar si el hidrógeno es más liviano que el aire, trasvasando dicho gas a un tubo de ensayo colocado encima del primer tubo y debajo del mismo. Con una cerilla encendida verificar dónde se encuentra el hidrógeno. inflar algunas burbujas de jabón sosteniendo el tubo de salida del aparato en una solución de detergente o jab6n. Las burbujas de hidrógeno se elevarán en el aire, aportando una nueva prueba de la baja densidad de dicho gas.

2.34 U n pequeño generador de hidrbgeno En la figura A se muestra un aparato sencillo para generar hidrógeno. A, es un tubo hervidor en cuyo fondo se han practicado agujeros (éstos pueden hacerse calentando en la llama de un mechero de Bunsen el fondo del tubo de ensayo y una varilla de vidrio hasta el rojo. Fundir la varilla de vidrio con la parte del tubo en la que se quiere practicar el agujero, arrancándola luego con lo que se despren- derá un trozo de vidrio del tubo hervidor. Romper el mismo y redondear los bordes en una llama viva. Practicar en el tubo tres o cuatro agujeros similares). Poner en el interior del tubo algunas granallas de cinc y un tapón provisto de un tubo de salida con broche de presión, en la for- m a ilustrada. Sumergir el mismo en un

A tubo hervidor con perforaciones

B &ido sulfúrico diluido c cinc D broche de presión con tornillo

tarro de dulce que contenga solución molar de ácido sulfúrico a la que se habrán agregado algunas gotas de solución de sulfato de cobre. Al abrir el broche, el ácido entrará en A reaccionando con el cinc y, al cerrarlo, la presión ejercida por el hi- drógeno generado forzará al ácido a salir de A, a través de los agujeros, cesando la reacción. Para impedir que pasen peque- ños trozos de cinc a través de 10s perforaciones se cubrirá el fondo del tubo con lana de vidrio.

2.35 Oxígeno A. El oxígeno puede prepararse con seguridad por descomposición de una solu- ción de peróxido de hidrógeno, que se vende comúnmente en los comercios de

Y

A Obtención de oxígeno

productos químicos o droguerías. Colocar en el interior de un frasco de unos 100 cm3 de capacidad, alrededor de 20 cm3 de peróxido de hidrógeno agregando dos eses- pátulas de bióxido de manganeso y fijando en dicho recipiente ún tubo de salida. El oxígeno se desprenderá en forma de burbujas pudiendo recogerse en !la forma ilustrada en la figura.

B. El oxígeno'es incoloro e inodoro. iC6- mo saber si el tubo de ensayo contiene oxígeno? Preparar un trozo de alambre de nicrome dándole la forma que se observa en la figura, con una pantalla en uno de sus extremos. Al otro extremo se le dará forma de anillo colocándose en el mismo un poco de lana de acero. Calen- tarla en la llama del mechero de Bunsen, hasta el rojo vivo y seguidamente, introducirla rápidamente en uno de los tubos de ensayo con oxígeno. Luego, colocar en la argdla un pequeño trozo de carbón de

59 Química 2.37

leña, encenderlo en la llama del mechero e introducirlo con rapidez en otro tubo. de ensayo con oxígeno. Finalmente, pasar la argolla por azufre en polvo, encenderla en el Bunsen e introducirla en el oxígeno. ¿Que ocurre con estas tres sustancias?

B Soporte para quemar sustancias

¿Qué se observa cuando se introduce en un tubo de ensayo que contiene oxígeno una astilla de madera o un trozo de pio- lín encendidos?

2.36 Cloruro de hidrógeno Poner cierta cantidad de sal gema (cloruro de sodio) en un frasco para filtrado de 100 cm3 (la sal gema produce menos espuma que 10 sal fina). Agregar con cuidado ácido sulfúrico concentrado por el embudo cardo’. El gas cloruro de hidró-

Obtención de cloruro de hidrógeno

geno empujará el aire hacia arriba y po- drá recogerse (ver el dibujo).

A. Llenar con el gas cuatro tubos de ensayo y taparlos. Debajo del agua, retirar el tapón de uno de ellos. ¿Cuál es el grado de solubilidad del cloruro de hidró- geno?

B. Sostener junto a la boca de un tubo de ensayo que contenga cloruro de hidró- geno un trozo de algodón en rama humedecido en hidróxido de amonio. La nube blanca de cloruro de amonio facilitará la identificación del cloruro de hidrógeno.

C. Agitar un tubo de ensayo que contenga dicho gas y agua, para obtener una solución de cloruro de hidrógeno. Ensayar la misma con un indicador de ácidos y bases (ver el experimento 2.44). Hacer reaccionar con dicha solución un poco de magnesio. ¿Se puede recoger y ensayar el hidrógeno procedente de esta reacción?

2.37 Amoniaco A. Poner en un tubo de ensayo una mezcla de hidróxido de calcio y cloruro de amonio, hasta una altura de 4 cm. Llenar un tubo en U con trozos de aJxido de calcio mezclado con algodón en rama (para impedir que el tubo 5e obstruya). Instalar el aparato en la forma que muestra el dibujo y calentar suavemente el tubo de ensayo. El óxido de calcio deseca al gas amoníaco. Comprobar si el tubo recep- táculo está lleno, sosteniendo en su boca un trozo de papel tornasol rojo. Recoger varios tubos de ensayo de amoníaco y taparlos. El procedimiento empleado para recogerlo indica que dicho gas es más liviano que el aire.

B, Llenar un frasco con amoníaco. Colo- carle un tapón provisto de un tubo en la forma ilustrada (idealmente el extremo del tubo debería terminar en forma de pico rociador). Calentar suavemente el frasco para que el gas se expanda un poco y sostenerlo boca abajo introduciendo el pico en el agua. Al cabo de algunos inc- tmtes, el agua surgirá del pico hacia el interior del frasco.

2.38 Químic? 60

n i h A

2.37A Preparación del amoníaco A trozos de óxido de calcio

2.38 Bióxido de carbono Para producir el gas bióxido de carbono pueden emplearse muchas reacciones. Una buena fuente la proporcionan fragmentos de mármol u otra piedra formada por carbonatos, tratada con ácido diluido. El gas no es tan soluble como para recogerse por desplazamiento de agua (como vimos antes, en la obtención del hidrógeno). Co- m o alternativa puede recogerse bióxido de carbono por desplazamiento de aire en frascos en la forma ilustrada en el diagrama (i). Para comprobar si el frasco está lleno aproximar a su boca una astilla encendida o una cerilla. Si en la entrada, la llama se extingue como en (ii), es porque está lleno. Cubrir la parte su- n

(i) Obtención de bióxido de carbono

2.37B Experimento de la fuente

perior del recipiente con un trozo de carton para impedir la difusión del gas. Veri- ficar la densidad del bióxido de carbono ‘vertiendo’ el gas en otro frasco y colocando a éste arriba o abajo, con relación al primer recipiente. Comprobar dónde se halla el gas empleando una astilla encendida. Nota: La presencia del bióxido de carbono puede confirmarse por el hecho de que el agua de cal se vuelve lechosa cuando dicho gas pasa a través de ella.

2.39 El arte culinario y el bióxido de

Los alumnos deberán comprender que la finalidad del polvo de hornear es producir pequeñas burbujas de bióxido de carbono. Estas expanden las pastas, tortas o masas haciéndolas ligeras y agradables para comer. Las células de la levadura producen el mismo efecto en la fabricación del pan, aunque dicho proceso requiere más

carbono

(ii) Forma de comprobar cuándo el recipiente está lleno

61 Química 2.4 1

tiempo. El polvo de hornear (o bicarbonato de sodio, NaHCO,) reacciona con áci- dos como el láctico, de la leche agria, produciendo bióxido de carbono. Los 'polvos de hornear' comerciales frecuentemente contienen un ácido sólido que reacciona con el bicarbonato de sodio únicamente cuando es humedecido.

A. Poner un poco de polvo de hoknear en el agua. ¿Es bióxido de carbono el gas desprendido? ¿Lo es el gas que se desprende cuando se pone en el agua bicarbonato de sodio? En un tubo de ensayo hágase reaccionar polvo de hornear con vinagre (ácido acético), o con jugo de limón. El gas producido ¿es bióxido de carbono? ¿Qué clase de sustancia es el jugo de limón?

B. Preparar una solución 'de azúcar y llenar con la misma un recipiente, hasta la mitad. Agregar una cucharada de levadura, y dejar reposar durante 2 o 3 días. Construir un dispositivo para observar el burbujeo, que se conectará en la boca del frasco tal como se indica en la figura. ¿Se desprende algún gas de la levadura? ¿Se acumula bióxido de carbono en la parte superior del frasco?

Reacción de la levadura en solución azucarada

¿Qué es la herrumbre?

2.40 iCu&l es la causa de la herrumbre? Tomar 7 tubos de ensayo y 11 clavos limpios. Preparar los tubos de la siguiente forma: Tubo 1: Colocar dentro del tubo dos clavos limpios y cubrirlos hasta la mitad

con agua destilada. Estos clavos esta- rán en contacto con el agua y con el aire y constituirán el experimento de control.

Tubo 2: En el fondo de un tubo seco poner algunos trozos de cloruro de calcio anhidro o de silica gel y también do3 clavos. Colocar en su boca un tapón de algodón. Los clavos estarán en contacto con el aire, pero no con la humedad.

Tubo 3: Hervir un poco de agua durante algunos minutos para eliminar el aire en solución y verterla en un tubo de ensayo cuando todavía esté caliente. Su- mergir en el agua dos clavos. En la superficie del agua caliente colocar un poco de vaselina o algunas gótas de aceite de oliva. La vaselina se fundirá formando una capa hermética al aire, solidificándose al enfriarse el agua. Los clavos estarán en contacto con el agua pero no con el aire.

Tubo 4: Cubrir dos'clavos hasta la mif.id con agua que contenga en solución un poco de sal común. Estos estarán en contacto con agua, aire y sal.

Tubo 5: Envolver parte de un elavo en un trozo de lámina de cinc y colocarlo dentro del tubo, casi sumergido en agua de la canill'a. +

Tubo 6: Envolver parcialmente un clavo en un trozo de papel de estaño, colocarlo dentro del tubo y agregar agua de la canilla, en la mismta forma que en el tubo 5.

Tubo 7: Enrollar en un clavo un trozo de alambre de cobre y colocarlo en el interior de un tubo procediendo de la misma manera que con los tubos 5 y 6.

Colocar los 7 tubos en una gradilla y dejarlos durante varios dí,as. ¿Qué conclusiones extraen los alumnos con respecto a *las causas que originan la herrumbre? ¿Qué metal es más refractario al óxido; el cinc, el cobre o el estaño?

2.41 ¿Aumenta la masa del hierro durante

Póngase en ,equilibrio un trozo de hierro sobre el filo de un cuchillo, con ayuda de una pesa de bronce o de una piedra, en la forma que ilustra el dibujo. Déjese ex-

la formación .de herrumbre?

2.41 Química 62

c puesto al aire hiimedo o en el antepecho de una ventana durante algunos días y obsérvese el efecto que produce la herrumbre sobre el brazo más largo de la palanca.

2.42 Determinar qué se combina con el hierro durante la formación de herrumbre

Humedecer con ,agua el interior de un tubo de ensayo y echar en 61 la medida de una espátula de limaduras de hierro, rotándoio horizontalmente para que las limaduras se dispersen y adhieran a las paredes. Como variante; insertar hasta el fondo del tubo un tapón de lana de acero humedecida. Invertir 'el tubo de ensayo en un recipiente lleno de agua hasta más o menos un tercio de su altura. Usar ei pico vertedor del vaso para apoyar el tubo, como lo india (la figura. Los nivelmes del agua en el interior y exterior del tubo deben ser iguales y marcarse sobre el mismo. Dejar el tubo en dicha posición durante algunos días. El hi'erro se oxidará, elevándose el nivel del agua en el interior

del tubo hasta finalmente detenerse. Agre- gar nuevamente agua en el vaso hasta igualar ambos niveles, interior y exterior. Se comprobará que se ha disipado un

quinto del volumen de aire, lo que indica que el oxígeno se ha consumido al he- rrumbrarse el hierro. El residuo gaseoso no se inflamará al aproximársele una astilla encendida (ver también los experimentos 2.318 y 4.538).

Extractos coloreados procedentes de flores, como indicadores de ácidos y bases

2.43 Extracción de sustancias coloreadas

Seleccionar algunas flores de colores brillantes, como la buganvilla purpiirea y roja u hojas coloreadas. Exprimir o mo!er una de dichas flores u hojas en un mortero con una mezcla preparada con 2 cm3 de acetona y 2 cm3 de etanol. Por este medio se extraerá la materia coloreada que pasará al solvente. Filtrar y recoger lo filtrado. Repetir la operación con una o dos flores de diferentes colores. Conser- var estas soluciones coloreadas para usarlas como indicadores en el experimento siguiente.

de las plantas

2.44 Empleo de extractos vegetales como 'indicadores' de la acidez o alcalinidad de las sustancias

Poner una mancha de ,extracto coloreado de flores sobre un papel de filtro y dejarla secar. Colocar sobre la misma una gota de jugo de limbn. ¿Se observa algún cambio de color? Elegir otros jugos 'agrios' de frutas, jugos envasados y vinagre y realizar el mismo experimento. Estas son sustancias ácidas. ¿Qué cambio de color se observa con ácido clorhídrico diluido? Los colores tligeramente diferentes obtenidos parecen indicar que algunas sustancias son más ácidas que otras. Poner un poco del filtrado original sobre otro trozo de papel de filtro; una vez seco ¿cuáles son los colores producidos por el bicarbonato de sodio, la soda para lav'ar, el agua de cal y una solución diluida de hidróxido de sodio? ¿Son éstas sustancias alcalinas o ácidas? ¿Producen todas ellas el mismo color? Hemos visto que los extractos vegetales

actúan como indicadores, informando si una sustancia es ácida o básica, y en qué medida. Agregar algunas gotas de solu-

63 Química 2147

ción de bicromato de sodio a 1 cm3 del extracto de flores indicador, en un tubo de ensayo y luego, el jugo de un limón, observando el cambio de la coloración. Ensayar el mismo experimento con agua dme cal y el indicador, seguido de ácido clorhídrico. ¿Qué ocurre? ¿Se puede obtener el color original agregando más agua de cal? ¿Cuántas veces puede camb'ar de cotor el indicador antes de que ,el tubo esté lleno? El tornasol -un extracto de líquenes- es otro indicador de origen vegetal. Los químicos preparan un indicador uni-

versal en forma de solución, o bien dese- cado, en papel de filtro. Este no soiamente indica si una sustancia es ácida o básica, sino también su grado de acidez. Los alumnos pueden estudiar los efectos del indicador universal1 en todas las soluciones mencionadas. Para evitar el uso del nombre de un color como índice de acidez, se emplea una escala numérica desde O a 14, denominada escala del pH, la que no obstante ser originalmen'te una expresión ma- temática cuantitativa, puede usarse simplemente para indicar 'el grado de acidez o alcalinidad, como un número comprendido entre dichas cifras. La acidez es una propiedad de las soluciones cuyo p H es inferior a 7. Aquell'as cuyo p H es mayor que 7 son alcalinas, o básicas, y las que tienen p H igual a 7 no son ácidas ni básicas: son neutras. Investigar el p H del agua &es neutra? En el frasco o paquete del indicador universal se hallará una tabla en la que se indican los colores y valores del p H asociados a los mismos. Las variaciones de coloración de un indicador universal simple pueden ser similares a las siguientes:

Color número de PH Acido/ Base

Rojo 1-3 muy ácido Anaranjado 4-5 débirmente ácido Amarillo 6 muy débilmente ácido Verde 7 neutro Azul 8 m u y débilmente b&sicO Indigo 9-10 débilmente básico Violeta 11-14 m u y básico

Usar dos gotas de indicador universal en 10 cm3 de solución a ensayar.

Crecimiento de los cristales

2.45 Observación del crecimiento de los

Los cristales de tiosulfato de sodio crecen rápidamente a partir de una solución acuosa sobresaturada. La fórmula de dichos cristales es Na,S20, 10H,O. Ca- lentándolos, estos cristales se disuelven en parte de su agua de cristalización. Po- ner cristales de tiosulfato de sodio en un tubo de ensayo hasta una altura de 3 o 4 cm. Agregar 1 o 2 gotas de agua. Ca- lentar suavemente hasta que los cristales se hayan disuelto. Parecerán 'fundirse'. Luego, dejar enfriar. N o es probable que los cristnles se formen a menos que se deje caer en la sdución un pequeño cristal semilla de tiosdfato de sodio. Una vez hecho esto, los cristales comenzarán a crecer extendiéndose rápidamente a toda la solución. La observación de SU crecimiento desde un punto central, es fas- cinante. Si los alumnos tienen el tubo en sus manos mientras se produce la crista- lización ipodrán agregar algún otro co- mentario?

cristales

2.46 Observación del crecimiento de los cristales de naftaleno a partir de su fusión

Poner un poco de naftaleno sobre un portaobjetos de vidrio. Sostenerlo sobre una llama hasta que los cristales se fundan. Co- locar un cubreobjetos sobre el líquido y dejarlo enfriar. Observar el crecimiento de los cristales con una lupa. A veces éstos crecerán simultáneamente desde varios puntos, lo que originará la fohación de 'límites' en los lugares de encuentro. Los alumnos pueden intentar dibujar la forma del límite entre los cristales en formación y la fusión. Es sorprendente observar los cristales a través de filtros de polaroid.

2.47 Cristales con diferentes formas Determinar experimentalmente las concentraciones correctas de Isis siguientes sales en soluciones acuosqs que formarán cristales cuarldo se las coloque sobre un portaobjetos de microscopia. Las soluciones demasiado concentradas producirán un

2.47 Quimica 64

cúmulo de cristales con excesiva rapidez. Las soluciones adecuadas se conservarán tibias en un vaso con agua caliente, en el curso de la investigación. Seguidamente se enumeran a título de ejemplo, diferentes tipos de cristales:

A C

D E F

A regular (ciibico) B tetragonal c ortorrómbico D hexagonal E monoclínico F triclínico

Cristales cúbicos: Cloruro de sodio y cloruro de potasio.

Cristales tetragonales: sulfato de níquel, nitrato de potasio, sulfato de cinc.

Cristales monoclínicos: clorato de potasio, sulfato de sodio.

Cristales triclfnicos: sulfato de cobre. Los cristales octaédricos se forman cuando cristaliza el cloruro de sodio en soluciones alcalinas de urea o hidróxido de amonio. Una mezcla de cloruro de sodio y alumbre, en solución, origina cristales con forma de embudo. Observar estos cristales colocando 2 o 3 gotas- de solución concentrada, tibia, sobre un portaobjetos de microscopio, mirándolos con un vidrio de aumento o con el microscopio.

2.48 Estudio de las dos formas distintas

Las dos formas cristalinas del azufre, róm- bica y monoclínica, se pueden formar en una solución de xilol. Dicha sustancia es

de los cristales de azufre

inflamable, pero puede calentarse con seguridad en un tubo hervidor de Pyrex SO- bre llama baja. Hierve aproximadamente a la temperatura de 140" C, según la pro- porción de isómeros. Temperatura superior a la de los puntos de fusión y de tran- sición del azufre. C o m o variante puede emplearse como solvente el tolueno, pero, dado que es mucho más volátil y también inflam,abie deben adoptarse grandes precauciones para evitar que su vapor arda. El punto de ebullición del tolueno es dc 111" C, también por encima de la temperatura de transición del azufre mono- clínico y rómbico, que es de 95" C. Disolver el azufre molido en xild ca-

liente, dejando un exceso de azufre en el fondo. Al enfriarse, la solución puede enturbiarse pero, poco después, se solidifica- rá. El azufre del fondo y largos cristales con forma de agujas de azufre monoclíni- co, crecerán hacia arriba a través de la solución. Dejar que enfríe. Puede presentar aún coloración amarillo pálido, debido a la solución saturada remanente, de azufre rómbico. Verter sobre un portaobjetos de microscopio una o dos gotas de la so- lución clara. Se desarrollarán cristales de azufre rómbico y su forma, distinta de la de los cristales monoclínicos podrá observarse con la ayuda de una lupa.

2.49 Crecimiento de grandes cristales (a) El punto de partida para el crecimien- to de grandes cristales es un cristal 'semilla' que deberá tener una longitud entre 0,5 9 0,8 cm. Estos pueden prepararse mediante la evaporación lenta de aproximadamente 30 cm3 de solución saturada en un cristalizador de vidrio. Secar los cristales seleccionados como semillas y atarlos con un hilo de algodón. Previamente, deberán lavarse las manos para mantenerlas limpias de impurezas,. que afectarían fácilmente las dimensiones y forma de los cristales. Colgar el cristal semilla, de un alambre doblado como en la figura, a unos 5 c m por sobre el fondo de un frasco y llenarlo con una solución de la sal, ligeramente por debajo del punto de satura- ción, antes de colocar el cristal en la po- sición indicada.

65 Química 2.51

(b) Otra forma de sostener un cristal semilla, que también proporciona una montura para el mismo durante el crecimiento, consiste en colocarlo en el extremo de un tubo de vidrio. Tomar un trozo de tubo del largo conveniente y de

A cubierta de genero sujeta con un alambre B cristal semilla

aproximadamente 3 mm de diámetro y calentarlo en la llama hasta que su extremo se ablande lo suficiente para estrechar su orificio apretándolo con unas pinzas o brusdas. Una vez frío, dejar caer en el mismo los cristales semillas hasta que uno de ellos quede aprisionado en el agujero. Se lo asegurará en su lugar dejando caer otros cristales sobre el mismo. Hecho esto, colocar el tubo de tal forma que el cristal semilla en su extremo quede sumergido en la solución. Comenzará entonces a crecer. Si lo hace en forma despro- porcionada o en la superficie se desarro- llan pocos cristales, colocar la tapa al recipiente durante algún tiempo, lo que pro- ducirá la disolución de los cristales pe- queños. Si el cristal no estuviera suspendido, será conveniente darlo vuelta frecuentemente para que el crecimiento sea igual en todas sus caras. Si el crecimiento del cristal tiene lugar en un cristalizador, el líquido puede ‘ascender’ por las paredes del mismo, lo que puede impedirse frotando con vaselina la parte superior interna, próxima al borde. Puede aumentarse la evaporación, colo-

cando el frasco con el cristal en crecimien- to sobre una lata, en cuyo interior se ha- brá instalado una lamparita de 15 vatios. También acelerará el proceso de cristali- zación una corriente de aire producida mediante una pantalla, sobre la superficie de la solución

Los cristales desarrollados en soluciones acuosas pueden conservarse sumergidos en cloruro de carbono (IV), benceno u otro líquido similar. También pueden preservarse recubriéndolos con barniz transparente.

2.50 Cúmulos de cristales para exhibir Un capullo de cristales. Embeber trozos de carbón de leña, ladrillo o porcelana no vitrificada en una solución saturada de cloruro de sodio y mantenerlos cubiertos por el líquido, agregando solución saturada, durante un período de dos semanas. Transcurrido ese lapso, mezclar con la so- lución de cloruro de sodio un poco de co- Iorante azul de Prusia, o tinta, agregando el mismo a los trozos de carbón vegetal. Dejar luego evaporar hasta 5u deseca- ción. Se formarán capullos de cristales. Agregando distintas sustancias colorantes podrá producirse variedad de colores. Corona de cristales. D e un trozo de lata de conservas, recortar una corona y atarla con un pedacito de alambre* en la for- m a que ilustra la figura, envolviéndola luego con tiritas de t@la de algodón. Su- mergirla por completo en una solución de bicromato de potasio y luego dejarla secar. Sobre la tela se formarán cristales semillas. Preparar una solución saturada de bicromato de potado a 80” C y sumergir la corona en la misma durante aproxima-

damente un día. Se formarán cristales rojos, que lucirán en hermoso despliegue, sobre la corona. Si ésta es pequeña sólo se requerirá una reducida cantidad de bicromato de potasio.

2.51 Cómo partir cristales ’

Si se dispone de cristales de calcita o de cloruro de sodio, pueden partirse de la siguiente manera:

Procurarse una hojita de afeitar del tipo

2.51 Química 66

representado en el dibujo. U n bisturi de los empleados en biología será también m u y adecuado. Apoyar la hoja sobre el cristal con su cara paralela a los planos de las caras opuestas A y B. Con un martillo pequeño, dar un golpe neto en la hojita. Tratar de partir el cristal aplicando la menor fuerza posible. Este se escindirá por su plano de simetría. Si la hoja no está correctamente dirigida, el cristal se desmenuzará en lugar de dividirse en dos partes.

El mineral denominado galena (sulfuro de plomo) se encuentra en cristales cúbi- cos que se parten fácilmente según tres planos de fractura que forman ángulos rectos entre sí. Las micas presentan a menudo un hermoso clivaje y pueden dividirse en numerosas hojas flexibles muy delgadas.

La materia en forma de partículas. SU movimiento, número y dimensiones

2.52 Movimiento browniano A. El gráfico coloidal (obtenible comer- cialmente bajo el nombre de Aquadag) O la pasta dentifrica (que contiene partícu- las de óxido de magnesio) pueden emplearse para observar el movimiento de partículas m u y pequeñas, pero visibles, en suspensión en los líquidos. Poner una gota pequeña de Aquadag en un portaobjeto de microscopia y revolver sobre la mis- m a agua destilada hasta que se torne casi totalmente incolora. Como alternativa, efectuar la misma operación con pasta dentífrica (sólo se requiere una ínfima proporción de ésta en el agua). Colocar un cubreobjeto y poner la preparación sobre la platina del microscopio. Iluminar lateralmente y observar con el objetivo de mayor aumento. Puede transcurrir cierto

tiempo antes de que se perciba el lento hormigueo de las partículas. Elegir una pequeña y centrar en ella la atención. Se observará que aunque al principio parece estar siempre en un mismo lugar, en realidad se desplaza continuamente en todas direcciones. La causa de este fenómeno reside en que desde todas las direcciones recibe golpes de las moléculas de agua, mucho más pequeñas e invisibles.

U n modelo que, aunque no m u y exacto puede ayudar a los alumnos a comprender lo que están observando, puede hacerse utilizando una cubeta en la que se hayan colocado numerosas cuentas pequeñas y livianas y, en medio de ellas, una bolita grande. Las cuentas pequeñas representan a las moléculas de agua y la bolita grande a una partícula de grafito en suspen- sión, o de pasta dentífrica. Nuestro modelo no es a escala, dado que, en la naturaleza, la menor partícula visible, aun con el auxilio del microscopio, contiene alrededor de 1010 o 1011 átomos. Cuando se sacude la cubeta, las cuentas pequeñas golpean desde todas las direcciones a la bolita grande. En este caso, las fuerzas se anulan al cabo de poco tiempo y el resultado es que la bolita se desplaza con movimientos muy pequeños, pero retorna al mismo lugar.

B. Llenar un vaso con agua de la canilla y proyectar en su interior luz solar con ayuda de una lente. Se podrán observar las particulas de materia sólida en sus- pensión en el lugar donde está situado el foco de los rayos luminosos.

2.53 U n gas más pesado que el aire que

A. Llenar un frasco con bióxido de ar- bono e invertirlo sobre otro similar, lleno de aire. Luego de un momento, separar los frascos, verter un poco de agua de cal en el de abajo y sacudirlo. Esta se torna- rá lechosa indicando que el bióxido de cdr- bono, por ser el gas más pesado ha caído en el frasco inferior. Repetir el experimento, pero esta vez colocando el bióxido de carbono en el frasco inferior e invir- tiendo sobre éste el que contiene aire, en

se difunde hacia arriba

67 Química 2.56

L / T _.

2.64 Una carrera de difusión A tubo de vidrio de 1 metro de longitud

B algodón en rama impregnado en solución

c algodón en rama impregnado en solución

y 2 c m de diámetro

concentrada de amoníaco

concentrada de ácido clorhídrico 0 2.53 Difusión hacia arriba del gas

pesado, bióxido de carbono

la f o m que ilustra el dibujo. Si ambos frascos se mantienen en dicha posición alrededor de 5 minutos, cierta cantidad de bióxido de carbono pasará por difusión al frasco superior. La prueba de agua de cal demostrará la presencia de bióxido de carbono en el recipiente’ superior. Debido al mismo fenómeno, pasará también algo de aire al frasco de abajo.

2.54 Comparación de la velocidad de di- fusión de los gases amoníaco y cloruro de hidrógeno

El aparato para la experiencia está representado en el dibujo. El tubo largo de vidrio debe estar en posición horizontal, con tapones en ambos extremos. Emplean- do unas pinzas largas o unas bruselas, introducir un trozó de algodón en rama en ácido clorhídrico y otro en hidróxido de amonio, ambos concentrados, escurrir el exceso de iíquido e introducir simultánea- mente, en la medida de lo posible, el trozo de algodón con amoníaco en uno de los extremos y en el otro el fragmento con ácido. Cerrar con los tapones ambas extremidades del tubo. Al cabo de un rato buscar cuidadosamente el anillo blanco que se formará donde el gas amoníaco y el cloruro de hidrógeno se encontraron luego de haberse difundido en el aire, uno en dirección del otro. El amoníaco es el gas menos denso, por lo que el anillo

blanco de cloruro de amonio se formará más cerca del extremo del tubo que contiene cloruro de hidrógeno que del correspondiente ,al amoníaco.

2.55 Difusión de líquidos A. Colocar un cristal de bicromato de potasio o de bicromato de amonio en el fondo de un vaso con agua. Una forma de hacerlo es introduciendo un tubo de vidrio en el interior del VISO, de manera que toque el fondo y dejando caer el cristal por el interior del tubo. Tapar el extremo del mismo con el dedo y revolver suavemente, dejando el cristal en el interior del vaso. Al cabo de m u y poco tiempo, el CO- lor del cristal disuelto se habrá difundido completamente en el agua.

B. Llenar un frasco m u y pequeño con una solución fuerte de permanganato de pota- si0 y colocarlo destapado dentro de un recipiente más grande. Llenar éste con cuidado, vertiendo el agua por uno de sus costados, hasta que el nivel de la misma cubra la boca del frasco pequeño. Dejarlo así durante algunos días. La solución de permanganato de potasio 5e difundirá por completa, uniformemente, en el agua.

2.56 Investigando la materia en forma de

Poner un cristal de permanganato de potasio en el interior de un tubo de ensayo.

partículas

2.56 Química 68

Agregar 1 cm3 de agua y disolver el cristal por completo, agitando vivamente el tubo, tapando su boca con el dedo pulgar. Agregar luego agua hasta completar un volumen total de 10 cm3. Se obtendrá así una dilución ‘a 10 veces’. Poner estos 10 cm3 de solución color púrpura en un vaso de 100 cm3 y llenarlo con agua. Se tendrá ahora una dilución ‘a 100 veces’, Llenar con la misma un tubo de ensayo de 10 cm3 y tirar el resto. Diluir nuevamente esta solución en el vaso a 100 cm3. Se obtendrá ahora una dilución ‘a 1000 veces’, ¿cuántas veces podrá diluirse la solución en un factor de 10 hasta que su coloración palidezca tanto que sea apenas visible? El factor de dilución final demostrará que si la materia está constituida por partículas, las dimensiones de éstas deben ser muy pequeñas.

2.57 Determinación del tamaño aproxima-

Elegiremos una molécula de aceite porque su densidad es inferior a la de agua, y flotará en la superficie de la misma sin disolverse. Si ésta es lo suficientemente grande, cabe suponer que el aceite, más liviano, se extenderá sobre ella formando una capa de una molécula de espesor, denominada capa monomolecular y no for- mará pequeños ‘conglomerados’ de molé- culas. Si 5e conoce el volumen del aceite y la superficie cubierta por el mismo, po- drá calcularse el espesor de la capa monomolecular, dividiendo el volumen por el

do de una molécula

I V A capa de aceite B polvo sobre la superficie del agua

área. Para el experimento se requiere una cubeta que deberá tener no menos de 30 c m cuadrados, para no reducir la película de aceite. Espolvorear la superficie del agua con polvo muy fino, como por ejem-

plo, talco. Al verter el aceite en el agua, éste empujará al polvo hacia los bordes, y el área cubierta por el aceite será fácii- mente visible (ver el dibujo). Para determinar el volumen del aceite, verter cn la cubeta uno liviano (lo mejor será un producto liviano de la destilación del p e tróleo) . Establecer el volumen de cincuen- ta gotas haciendo pasar el aceite gota a gota a través de una bureta y contando éstas. Dejar caer una gota más sobre un trozo de plástico. Tocar esta gota de aceite con la extremidad de una varilla de vidrio y luego tocar con ésta la superficie del agua, previamente preparada. El aceite se extenderá y podrá medirse en for- m a aproximada el área cubierta por el mismo. Finalmente es menester estimar la fracción de aceite retirada por la’ punta de vidrio, lo que puede hacerse aproximadamente, retirando con ésta fracciones sucesivas de una gota hasta consumirla totalmente. Hecho esto, podrá calcularse el volumen del aceite depositado en el agua y efectuar una estimación del espesor de la capa. Este resultará probablemente del orden de 106mm, que será por lo tanto, el diámetro aproximado de una molécula de aceite.

2.58 Estudio de una suspensión de par-

En un tubo de ensayo, mezclar, agitando, agua y tierra procedente de un suelo arcilloso. Dejar que se asiente y observar en la parte superior la capa de humus, debajo de ésta, la suspensión turbia de arcilla, y en el fondo las partículas pequeñas de roca y minerales. Filtrar el líquido. Los alumnos comprobarán que el filtrado está aún turbio, debido a que las partículas de arcilla han pasado a través del papel de filtro. LComprenden los alumnos por qué razón las partfculas en suspensión no se asientan, aun después de varios días? Las dimensiones de las partículas coloidales oscilan entre aproximadamente 1 mp y 100 mp (1 mp es 1 milimicrón o 10-a mm). Dividir el filtrado en dos porciones, en

sendos tubos de ensayo, separando uno de ellos como control. Al otro, agregarle algunas gotas de solución de cloruro de ba-

tículas

69 Química 2.60

rio o de alguna sal de aluminio. Observar lo que ocurre al cabo de media hora y de una hora. El mismo efecto tiene lugar cuando la arcilla en suspensión en el agua de un río se mezcla con las sales procedentes del agua del mar. En muchas regiones cálidas, la sal cristaliza en piletas construidas sobre el lecho arcilloso, cerca de la desembocadura de los ríos.

Conductividad eléctrica de las sustancias

2.59 Sustancias sólidas conductoras de la

Para las experiencias sobre la conductividad, los alumnos deberán emplear un aparato como el que se ilustra en la figura. La fuente de corriente continua pueden ser pilas secas conectadas en serie, que suministren una tensión de 6 voltios. La

electricidad

COS, el naftaleno, la cera, el azúcar, el cloruro de sodio y el azufre no son conductores de la electricidad?

B. El vidrio puede ser conductor. Calen- tar bien una varilla de vidrio hasta que? comience a ablandarse y probar con el aparato en la parte caliente y blanda. El vidrio en estado de fusión es un buen conductor de la electricidad (ver también el experimento 2.155).

2.60 ¿Qué líquidos conducen la electricidad? A. En primer término ensayar con líqui- dos obtenidos de sustancias en fusión. Fundir las siguientes, calentando suavemente y con las debidas precauciones, pues de lo contrario podrían inflamarse y arder: #azufre, cera, naftaleno, material de polietileno, estaño, plomo y, si 5e puede obtener, una sal de bajo punto de fusión, como por ejemplo, el bromuro de plomo (se funde a 488" C) o el ioduro de pota- si0 (punto de fusión, 682' C). Comprobar la conductividad de la fusión introduciendo en ella los electrodos y esperando un momento hasta que éstos hayan alcanzado la misma temperatura. Esta precaución asegura que los electrodos estén en contacto con la porción liquida de la sustancia y no con partes solidificadas. Raspar y limpiar los electrodos entre una y otra prueba. A fuente de corriente continua de 6 voltios

B electrodos

lámpara, que deberá ser de baja potencia indicará el paso de la corriente. Los electrodos podrán ser de carbón o de acero y se podrían montar, tal vez, en un soporte de madera, a través de tapones de corcho o goma, de modo que estén separados uno de otro a una distancia fija.

A. Para comprobar la conductividad de sustancias sólidas se establecerá un buen contacto entre la superficie de estas y ambos electrodos (primero deberá limpiarse la superficie del sólido). Los alumnos po- drán confeccionar una lista de todos los metales que puedan conseguir. Todos ellos son conductores de la electricidad, como así también el carbon, idescubrirán que los s6lidoc no metálicos, como los plásti-

B. Ensayar con etanol (o alcohol metili- CO), acetona, cloruro de carbono (IV) , vinagre y soluciones de azúcar, de sulfato de cobre (II), de cloruro de sodio y con otras sustancias disueltas en agua. Lim- piar y secar los electrodos después de cada prueba.

C. Comprobar la conductividad del agua destilada pura, poniendo los electrodos en el interior del vaso que la contenga. Los alumnos verificarán que la lamparita no se enciende, porque el agua pura no es conductora de la electricidad. Gradualmen- te, disolver en la misma algunos cristales de sal común: ¿Qué ocurre con la lamparita a medida que la sal se disuelve? ¿Podrán ahora los alumnos clasificar

las sustancias según los siguientes grupos:

2.60 Química 70

(a) las que son conductoras en estado só- lido y las que no lo son; (b) las que conducen la electricidad en estado líquido y las que no la conducen; (c) las que son conductoras cuando están disueltas en agua y las que en dicho estado no lo son?

Materiales de construcción

2.61 Preparación de aleaciones de plomo

El plomo y el estaño deberán ser normalmente puros. El estaño se funde a 232°C y el plomo a 327" C. Pesar trozos de plo- m o y estaño para preparar cuatro aleaciones: al 20 %, 40 %, 60 "/o y 80 5h de estaño. Las cifras indican el porcentaje de estaño en el peso de la aleación. Para cada una, colocar las cantidades correctas de plomo y estaño en un crisol o en un tubo de ensayo de Pyrex. Cubrir las metales con un poco de carbón vegetal molido, para impedir su oxidación y calentarlos hasta que se hayan fundido. Re- volver la mezcla con una astilla de madera para activar la disolución de los metales. El metal fundido se verterá seguidamente dentro de un molde.

y estaño

Se puede construir un molde apropiado pasando una mecha por la rosca de una tuerca, de manera que quede un orificio liso de aproximadamente 0,6 c m de diá- metro, y cortando luego la tuerca en dos mitades con una sierra para metales (ver el dibujo). Atar ambas mitades unidas, con un alambre para fundición y colocarlas sobre un trozo de amianto. Verter con mucho cuidado el metal fundido en el molde hasta llenarlo. Mientras se vierte apartar con una astilla al carbón. Una vez que se haya enfriado, retirar ambas mitades de la tuerca dejando libre la aleación.

2.62 Cómo determinar si las aleaciones de plomo y estaño son más duras que los metales puros

Fundir las cuatro aleaciones y los dos metales puros descriptos en el experimento precedente y rotularlos con el porcentaje de su composición. Procurarse un punzón de metal con bue-

na punta y un tubo metálico o plástico en el cual entre el punzón holgadamente. El tubo debe tener un largo aproximado de 1 m. Su finalidad es guiar al punzón mientras éste c'ae libremente sobre la superficie de la aleación (ver la figura). La punta aguda del punzón hará un pequeño

agujero en la superficie de la aleación. Cuanto más blanda sea ésta, mayor será aquél. Midiendo el diámetro del orificio dejado por el punzón puede establecerse una comparación de la dureza relativa de cada aleación. La aleación de estaño al 60 c/c será la más dura, y se comprobará que los metales puros son menos duros que estas aleaciones. El diámetro del orificio puede medirse satisfactoriamente con un calibre con vernier y empleando una lupa.

2.63 ¿En qué medida la aleación afecta el punto de fusión de los metales?

(a) Fundir las cuatro aleaciones y los dos metales puros descriptos en el experimen- to 2.61 y verter algunos glóbulos de cadr

71 Química 2.64

metal sobre una tela de amianto. Roturar cada grupo de glóbulos con la composi- ción metálica correspondiente.

(b) Seguidamente preparar un trozo de hierro cuadrado de aproximadamente 12 c m de lado y 0,2 o 0,4 c m de espesor. Mar- car el centro y trazar un hexágono como se muestra en la figura. En cada vértice de éste perforar una pequeña concavidad. Todas deben ser de iguales dimensiones y hallarse a igual distancia del centro. Per- forar agujeros pequeños en los cuatro vértices del cuadrado; pasar a través de éstos un alambre y suspender horizontalmente de un soporte la placa metálica. Con tiza marcar las seis depresiones de acuerdo con la siguiente distribución: 1, plomo puro; 2, 20 % de estaño; 3, 40 % de esta- ño; 4, 60 % de estaño; 5, 80 $4 de estaño y, 6, estaño puro.

(c) Elegir bolitas procedentes de los glóbulos obtenidos en (a) que coincidan con la composición de 1 a 6 arriba indicada, y poner cada bolita en la concavidad que corresponda (observar la figura). La placa metálica deberá calentarse exactamente en su centro, de manera que Ile-

gue a cada bolita la misma cantidad de calor. Pinchando cada una de ellas con una astilla de madera podrá apreciarse fá- cilmente si se han fundido, y cuando 10 estén todas, se quitará metal fundido de las más grandes, con la ayuda de una astilla de madera para que todas tengan iguales dimensiones. Cuando las bolitas se hayan fundido, retirar la llama del mechero de Bunsen y dejarlas enfriar. La primera en cristalizar será la de plomo puro cuyo punto de fusión es el más elevado. Conseguir un reloj con segundero. Poner en marcha éste (o bien anotar Ia hora) cuando se solidifique el plomo y repetir la operación al solidificarse cada

una de las aleaciones de estaño puro. Los resultados pueden tabularse de la siguiente forma:

Metal o aieación liernpo en segundos transcurrido entre la solidificación Y la de la aleación

Solidificación del plomo

Solidificación 20 % de puro Cero segundos

estaño . . . segundos después del plomo

Solidificación 40 % de estaño ... segundos después

etc. etc. del plomo

I O rns «)% 60% 8oz ,s

,mLD E o 2: Cornposici6n de la aleaci6n 6n3 W P

(d) Confeccionar un gráfico con los resultados (ver la figura). Admitiendo que la aleación que demora más tiempo en solidificarse después del plomo, es la que tiene punto de fusión más bajo, de los dos últimos experimentos se extrae la conclu- sión de que la aleación de más bajo pun- to de fusión y también la más dura es la que contiene alrededor del 60 % de es- taño.

2.64 Efectos del calentamiento en agujas

Conseguir algunas agujas de coser de 4 a 5 c m de largo. Están fabricadas con aleaciones de hierro y carbono, pero la pro- porción de este último es m u y pequeña. Si se trata de doblar alguna, se compro- bará que es dura y elástica.

A. Recocido. Calentar la aguja al rojo brillante. Sostenerla verticalmente en la lla- m a y luego levantarla, retirándola fuera de la misma m u y lentamente, empleando en dicha operación alrededor de un minu- to. Una vez frío, tratar de doblarla. Será blanda y fácilmente doblable alrededor de un lápiz.

de acero

2.64 Química 72

B. Templado. Calentar la aguja al rojo brillante y cuando win está caliente sumergirla por completo en agua fría. Tra- tar ahora de doblarla: será quebradiza y se romperá fácilmente en pequeños trozos.

C. Revenido. Ni la a,guja blanda ni la quebradiza son útiles. Por lo tanto, deberá restituírsele SU dureza y elasticidad. Ca- lentar y templar una aguja, como antes, hasta transformarla en un ejemplar duro y quebradizo. Limpiarla cuidadosamente y pulir su superficie con tela esmeril. La aguja deberá calentarse ahora m u y suavemente hasta que aparezca en su superficie una capa de óxido azul oscuro. Este color indicará la temperatura de temple de la aguja. Una vez fría, tratar de doblarla. ¿Tiene la dureza y elasticidad originales? Las propiedades de este acero al carbón dependen de la disposición de los átomos de carbono con respecto a los de hierro, El recocido, templado y revenido, tienen por efecto alterar esta distribución de una manera específica. Para esta experiencia, pueden emplearse en vez de agujas, ciertos tipos de hojas de afeitar.

2.65 Comparación de la resistencia del barro, arcilla y ladrillos de arena

Localizar un lugar de suelo arcilloso o de barro. Si éste se encuentra seco deberá mezclarse con agua. Para hacerlo, colocar dentro de un recipiente adecuado o en un tazón plástico, 350 cm3 de agua. El mejor metodo consiste en moler la arcilla seca hasta pulverizarla, y luego trabajar- la con agua hasta obtener una pasta espesa y fluida. Amasarla entre los dedos hasta que desaparezcan los grumos. 'Ha- brá alcanzado el grado correcto de consistencia cuando forme una pasta espesa y flexible con tendencia a adherirse a sí misma más que a los dedos. Extender entonces la arcilla o barro m u y uniformemente sobre una superficie plana, formando una plancha de 1,5 c m de espesor, y luego, con un cuchillo limpio y mojado, cortar 3 o 4 ladrillos del mismo tamaño. Conseguir también un ladrillo, adquirién- dolo a un contratista de obras. El estudio de estos ladrillos comprende: (a) verificar si se producen rajaduras; (b) si se des-

prende material de 14a superficie cuando se la frota con el dedo seco; (c) si se desprende al frotar con el dedo húmedo; (d) comprobar la resistencia de los pequeños ladrillos de 5 X 10 X 1,5 cm, apoyando sus extremos sobre los bordes de dos mesas y aplicando una carga en su centro, lo que puede lograrse con la ayuda de pe-

sas o, en el caso de los ladrillos más fuertes, suspendiendo de los mismos un balde en el que se irá echando arena hasta que el ladrillo se rompa. Tanto las pesas como el balde deberán suspenderse cerca del suelo, en la forma que ilustra la figura, de manera que la distancia a recorrer en la caída sea corta.

2.66 Fabricación de ladrillos empleando

Confeccionar 5 cajas con papel rígido o cartulina, de 1,5 c m de profundidad, 5 c m de ancho y 10 c m de largo. Asegurar los bordes con cinta engomada o broches (ver el dibujo). En estas cajas se puede moldear un ladrillo de cemento, del mismo ta- maño que los de arcilla. La superficie in-

cemento

terna de las cajas deberá unt-r. a se con un poco de aceite o grasa. Conseguir de un constructor un poco de cemento portland, fresco.

A. Construcción de un ladrillo con cemen- to y agua. Mezclar el cemento con agua

73 Química 2.68

hasta obtener una pasta espesa y llenar con ella la caja, alisando la superficie superior al nivel del papel. El ladrillo deberá ‘fraguar’ en pocos minutos, pero tardará varios días en ‘endurecerse’. El ‘fraguado’ es el cambio desde el estado de fluidez hasta el de material rígido, cuya superficie, sin embargo, puede marcarse con un clavo. Por ‘endurecer’, se entiende adquirir 13 dureza de una piedra. B. Ladrillo de cemento, arena y agua. Mez- clar 1 parte de cemento en polvo con 3 partes de arena limpia. Amasar con agua hasta formar una pasta espesa y verterla en la caja de papel. Emparejar la superficie y dejar que fragüe y endurezca. C. Ladrillo de cemento, arena, pedregullo y agua. Hacer un ladrillo como antes usando 1 parte de polvo de cemento, 1 de arena, 3 de pedregullo limpio y agua. Mol- dear el ladrillo y dejar fraguar y endurecer. Esto es un ladrillo de hormigón. D. Ladrillo de cemento, cal, arena y agua. Los constructores adquieren cal viva y la mezclan con agua en la obra, en el momento de su empleo, para obtener hidró- xido de calcio. Mezclar 1 parte de cemento, 5 de cal apagada, del tipo usado por los constructores (hidróxido de calcio), y 2 de arena y preparar una pasta agregándole agua. Moldear un ladrillo y dejarlo endurecer. Proponer a los alumnos que identifi-

quen los diversos tipos de ladrillos empleados en su vecindad. Podrán confeccionar una tabla con las características y uso de los mismos. En una población las paredes de las casas pueden estar hechas con barro o arcilla mediante la mezcla de una cantidad adecuada de tierra con agua. Este material puede haberse aplicado en forma de revoque sobre una pared formada por varillas entrelazadas o bien haberse empleado en la confección de ladrillos de barro para la construccidn de las paredes. Las de este tipo sufren daños durante las fuertes lluvias. A veces, las paredes están recubiertas interior y exteriormente por un revoque preparado con cemento y arena. La estructura principal de un edificio moderno en una ciudad se construye generalmente de cemento ar-

mado, recubierto por un revoque de cemento y arena, de superficie m u y áspera. La superficie suave del revoque interior de los edificios se obtiene empleando un revoque preparado con cal.

2.67 U n experimento con yeso de París Este es sulfato de calcio hidratado. Cuan- do se lo mezcla con agua formando una pasta, ésta fragua rápidamente y se expande. Se emplea como material exoelen- te para moldeado. Poner en un vaso 4 cm3 de agua y agregar lentamente yeso de París en polvo, con una espátula. Prose- guir agregando hasta que el mismo aflore exactamente sobre la superficie del agua. El yeso absorbe el líquido, por lo que al terminar la operación sólo habrá una capa de agua muy fina por encima del mismo (de aproximadamente 1 mm) . Revolver bien la mezcla y cuando comience a espe- sarse, verterla en un molde de papel y emparejar la superficie de la misma manera como se procedió con los ladrillos del experimento anterior. Dejar fraguar durante un día. Estudiar la superficie y resistencia de estos ladrillos en forma similar a la efectuada con los de barro y arcilla. El yeso de París no se emplea frecuentemente como material de construcción, pero el sulfato de calcio, como yeso (CaSO, 2H,O), se emplea en la preparación del cemento portland.

Electrdlisis de fusiones y soluciones acuosas 2.68 Electrólisis de una fusión Son m u y pocas las sales adecuadas para esta experiencia, con bajo punto de fusión. Lo posee el bromuro de plomo y si puede obtenerse, podrá realizarse un interesante experimento de electrólisis. En cuanto al bromuro de potasio, su punto de fusión (682” C) puede ser demasiado elevado para fundirse fácilmente. El aparato a emplearse está representado en la figura. El bromuro de plomo se fundirá en un

vaso pequeño, de vidrio resistente de 50 o 100 cm3 o en un crisol. U n listón de madera con dos agujeros separados entre sí 2 cm, servirá de soporte a los electrodos de carbón. Conectar mediante broches cocodrilo ambas varillas completando el circuito con una lamparita de linter-

2.68 Química 74

na para indicar el paso de la corriente, y una batería, también para linterna, de 6 o 12 voltios, o varias pilas conectadas en serie. Los electrodos pueden rotularse, indicando el positivo y el negativo,

U

cilindro abierto, de vidrio, de aproximadamente 8 c m de altura y 2,5 c m de diáme- tro. U n frasco pequeño, al que se le haya cortado el fondo puede servir igualmente. El cilindro estará provisto de un tarugo de goma con dos agujeros portadores de sendos electrodos de carbón con cables de conexión a la batería o Iumte de po-

A mina de lápiz B tarugo de goma c conducto de malla

para blindaje D junta soldaea E alambre de cobre F fuente de poder de 6 voltios c. c.

G dos tubos de ensayo de 75 x 10 mm sujetos con

de ma- A vaso o crisol de 100 cm3

B soporte de madera para los electrodos

c fuente de poder de 6 voltios c. c.

Los únicos iones presentes en esta fu- sión son los del bromuro y el plomo. Se percibirá fácilmente al bromo dirigirse hacia el electrodo positivo, que es el áno- do. El hecho de que el bromo aparezca solamente en el electrodo positivo ayuda a comprender la existencia de un ión bromuro negativo. El plomo posee un punto de fusión más bajo y mayor densidad que el bromuro de plomo, y por lo tanto aparece en estado de fusión en el fondo del vaso. Al cabo de 10 o 15 minutos de elec- trólisis podrá observarse que en el electrodo negativo (el cátodo) se acumula un pequeño glbbulo de plomo. Decantar con cuidado en otro crisol, el bromuro de plomo fundido. La corriente eléctrica habrá descompuesto al bromuro de plomo, cristalino, en gas bromo y plomo metálico.

2.69 Electrólisis de la solución acuosa de

Los alumnos deberán comprender que en las soluciones acuosas existen generalmente cuatro iones: dos procedentes del agua y dos de la sal disuelta. Los productos se- rán gaseosos o bien metales, que se de- positarán sobre el electrodo negativo. El aparato ilustrado en la figura se ar-

m a fácilmente. Está compuesto por un

una sal

der de 4 a 6 voltios, C.C. Si se emplea corcho, previamente deberá hacérselo estan- co, cubriendo toda la superficie del fondo, en torno de los electrodos y en el borde de vidrio, con cera de Faraday u otra cera suave similar. Los electrodos pueden ser barras de carbón procedentes de pilas secas o minas de lápiz. También han resultado adecuados como electrodos los soportes de aleación del filamento en espiral de las lámparas eléctricas. Los electrodos deberán prolongarse al-

rededor de 2 c m hacia el interior del c i h dro y también 2 c m por debajo del mismo para efectuar las conexiones a la batería. Como las minas de lápiz son frágiles, si se las emplea, será mejor fijar los electrodos de la siguiente manera: Soldar un trozo de alambre de cobre, grueso, B 4 c m de conducto de alambre de cobre trenzado para blindaje. Practicar dos agujeros en el tarugo de goma con una mecha de 1 mm (1/32 de pulgada). Insertar desde

75 Química 2.71

arriba el alambre de cobre en el agujero y empujarlo a través del tarugo hasta que el cable trenzado penetre un poco en el agujero. En el núcleo de este alambre para blindaje se podrá insertar con seguridad la mina de lápiz. Luego, empujar el alambre de blindaje con la mina, dentro del tarugo hasta que el electrodo quede sujeto firmemente por éste. Cortar entonces el alambre de cobre sobrante. Realizar la misma operación con el otro electrodo. Preferentemente, los alumnos prepara-

rán las soluciones, para destacar el hecho de que, en las mismas están presentes el agua y una sal. Verter la solución en el cilindro de vidrio y luego llenar con la misma los dos tubos de vidrio pequeños e invertirlos con cuidado sobre los electrodos. Estos estarán conectados con una fuente de corriente continua, segura, con una lamparita pequeña en serie. Aumentar el voltaje hasta que ésta se encienda indicando el paso de corriente. Cuando esto ocurra, eliminar la lamparita del circui- to cerrando el interruptor, como puede apreciarse en el dibujo, con lo cual el flujo de corriente será mayor. Los tubos re- cogerán el gas que se produzca y podrán verificarse las propiedades del mismo. Em- pleando electrodos de carbón podrán obtenerse los siguientes resultados:

A. Electrólisis del agua. El agua pura no es conductora de la electricidad. Por esta razón, se agregan al agua, en la pila elec- trolítica, 2 o 3 cm3 de ácido sulfúrico diluido o de solución diluida de sulfato de sodio. Conectar la pila a la fuente de corriente continua y atender a la aparición de burbujas gaseosas en ambos electrodos. Si no se observa ninguna, agregar un poco más de ácido o de solución de sulfa- to de sodio. Al cabo de 5 o 10 minutos deberá haberse producido suficiente hi- drógeno y oxígeno gaseosos como para detectarlos. ¿Pueden elos alumnos antici- par en cuál de los electrodos aparecerá cada uno de dichos gases?

B. Electrólisis de soluciones de sales ióni- cas. La mayoría de las sales iónicas pueden usarse satisfactoriamente en la elec- trólisis. Las concentraciones de 1 M O

menos son adecuadas (ver e1 Capítulo primero). El ioduro de potasio producirá iodo en el ánodo y gas hidrogeno en el cátodo. El sulfato de cinc originará una masa esponjosa de cinc en el cátodo y gas oxígeno en el ánodo. El acetato de plomo depositará plomo sobre el cátodo y producirá gas oxígeno en el ánodo. (Si la solución de acetato de plomo está turbia, deberán agregarse algunas gotas de ácido acético.) El cloruro de sodio dará gas hi- drógeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo. El sulfato de cobre, depositará cobre en el cátodo produciendo oxígeno en el áriodo.

Reacciones químicas

2.70 Una reacción entre dos elementos En los experimentos precedentes existen ejemplos de este tipo de reacción, como la que se produce entre el oxígeno y el carbono, entre el oxígeno y el azufre o ontre el oxígeno y el cobre. El presente experimento es una reacción entre el hierro y el azufre. Mezclar la medida de una espátula de azufre, con una cantidad similar de limaduras de hierro. Calentar una pequeña porción de dicha mezcla en papel de amianto o dentro de una tapita me- tálica, de botella, a la que previamente se le habrá quitado la junta de corcho. Te- ner en cuenta que dicha reacción necesita calor al comienzo, pero, una vez ini- ciada prosigue sin necesidad de calentar más. Ensayar el producto resultante, que es sulfuro de hierro (11). ¿En qué medida difiere de los'elementos originales? El cobre o cinc en polvo reaccionarán con el azufre, aplicando el mismo procedimien- to descripto para el hierro. Precaución: Emplear pequeñas cantidades porque las reacciones son por lo general enérgicas.

2.71 Reacciones entre iones en soluciones acuosas

Una reacción entre iones es fácilmente observable debido a la precipitación de una sal insoluble. U n manual de fórmula suministrará los datos acerca de la solubilidad de las sales. Como ejemplos de sa-

2.71 Química 76

les coloreadas insolubles, se pueden mencionar el cromato de plata, ioduro de oro y carbonato de cobre. Para obtener éstas, deberá mezclarse en tubos de ensayo soluciones acuosas diluidas de ,las cales que se indican seguidmamente en las columnas 1 y 2. En cada una de las reacciones, dos iones, uno por cada sal, formarán un precipitado insoluble, indicado en la columna 3.

estos metales es probablemente el más adecuado. Los alumnos deberán estar c0- pacitados para intercambiar ideas acerca de la actividad comparativa de los metales que intervienen en este experimento.

2.73 Observaciones sobre la reacción del

Verter una fina capa de kerosene, de alrededor de 2 a 3 mm de espesor, sobre

sodio con el agua

1 a S (a) nitrato de plata (ag) + cromato de potasio (ag) 3 cromato de plata (s) (b) nitrato de plomo (ag) + ioduro de potasio (ag) 3 ioduro de plomo (s) (c) sulfato de cobre (ag) 4- carbonato de sodio (ag) 3 carbonato de cobre (s) -

[(ag) = solución acuosa; (s) = sólido.] La forma habitual de escribir dichas ecua- ciones podría ser la siguiente:

2Ag+(ag) + CrO+(ag) --f Ag2Cr04(s) Pbz+(ag) + 214ag) --+ PbIds) Cu?+(ag) + CO,Z-(ag) --+ CuCO,(s)

Los alumnos deberán es-r capacitados para aplicar los datos del manual de fór- mulas, sobre la solubilidad, para obtener precipitados de ioduro de plata, sulfato de bario, hidróxido de hierro (111) , y otros.

2.72 Desplazamiento del cobre en una solución acuosa de iones de cobre

Para desplazar el cobre de una solución de iones de cobre, poner aproximadamente 10 cm3 de solución molar de sulfato de cobre en un vaso pequeño. Limpiar un poco de cinta de magnesio y cortarla en trozos de 0,5 c m de largo, agregándolos uno a uno a la solución de sulfato de cobre. La reacción resultante puede ser enérgica. A medida que el ión cobre es desplazsdo por el magnesio, desaparecen gradualmente los depósitos de cobre metálico y el color azul. ¿Produce calor esta reac- ción? Cuando la solución se haya tomado incolora, decantarla del polvo rojo de cobre depositado en el fondo del vaso. Re- coger el cobre y ponerlo a secar. ¿Cómo pueden los alumnos verificar que es cobre y no magnesio? La forma usual de escribir la ecuación es: Mg(s) + Cuz+(ag) --+Mgz+ (ag) 4- Cu(s) Los alumnos repetirán el experimento tratando de desplazar el metal cobre empleando los metales cinc e hierro. El polvo de

la superficie del agua, en el interior de un tubo de ensayo. Dejar caer un pequeño trozo de sodio de 3 o 4 mm en el kerosene..El sodio se hundirá en el kerosene y flotará en el agua. La capa de kerosene deberá ser lo suficientemente delgada co- m o para permitir que el sodio sobresalga de la superficie. La reacción entre el sodio y el agua es

mucho más lenta de lo que hubiera sido si a aquél se lo hubiera sumergido directamente en ésta. Será interesante observarla a través de una lupa sostenida lateralmente (nunca desde arriba), ver la figura.

A sodio B capa de

c lupa D agua

querosene

Observaciones:

1. El metal sodio es más liviano que el agua, pero más pesado que el kerosene.

2. Una petpefia superficie de sodio reac-

77 Quin iica 2.75

ciona súbitamente provocando la apa- rición de una corriente de burbujas. ¿Es la corriente mencionada, en uno de los lados, la que origina el movimiento?

3. La forma irregular del sodio varía, transformándose en esférica. ¿Se ha fundido el sodio debido al calor originado por la reacción? -su punto de fusión es de 98" C-.

4. Debajo del sodio se producen variaciones en la refracción y reflexión de ,la luz. ¿Se está disolviendo algo en ei agua?

5. U n humo tenue en la zona donde el sodio sobresale por encima del kerosene parece indicar una ligera reacción con el aire.

6. ¿A qué gas pertenecen las burbujas? ¿Puede recogerse suficiente cantidad del mismo como para demostrar que se trata de hidrógeno?

2.74 Desplazamiento del hidrógeno de áci-

Verter uno de los ácidos indicados en la tabla que se reproduce a continuación, en varios tubos de ensayo, hasta una altura de aproximadamente 5 cm. Poner en cada uno de ellos un trozo de lámina de distintos metales y observar la evolución del hidrógeno comparando las diferentes velocidades de formación delas burbujas. Re- petir el procedimiento empleando otro ácido.

dos, empleando otros metales

Metal Acido clorhidrico Acido sulfúrico

a 3M a 3M

Magnesio muy rápido rápido Aluminio lento ninguno Cinc (ver nota) moderado lento Hierro m u y lento muy lento Estaño ninguno ninguno Plomo ninguno ninguno Cobre ninguno ninguno

Nota.

Si los alumnos desean recuperar el cinc una vez cesada la reacción, pueden primero obtener cristales de sulfato de cinc por evaporación de la solución. Disolver en agua los cristales incoloros de sulfato

de cinc y colocar dicha solución entre dos electrodos de carbón. Conectar éstos a la fuente de 5 a 20 voltios, corriente continua y el cinc se depositará rápidamente sobre el cátodo (ver también los experimentos 2.33 y 2.34).

2.75 Preparación de bióxido de azufre A. U n método simple para preparar con fines demostrativos bióxido de azufre, consiste en quemar el azufre en el aire, lo que puede hacerse colocándolo en un recipiente de porcelana, quemándolo y r-o- giendo el gas resultante por medio de un embudo. Dicho gas se aspira, entonces, hacia el interior de un frasco que contenga agua (observar la figura).

fl

2.75A Preparación del bióxido de azufre por combustión A hacia el evacuador

B. El gas puede prepararse también en un generador que permita que los ácidos sulfúrico o clorhídrico, diluidos, goteen lentamente sobre el sulfito de sodio. El ácido está contenido en un embudo cardo y un robinete controla el paso del mis- m o sobre el sulfito de sodio, en el interior de un frasco adecuado. El bióxido de azufre producido puede recogerse en recipientes para gases, tapados con discos de cartulina con un orificio en su centro para el paso del tubo comunicante (ver la figura B).

2.76 Química 78

B. El generador utilizado en el experimen- to 2.75 B, es un accesorio adecuado para suministrar bióxido de azufre en forma continua para el blanqueo de flores y otros vegetales. En ese caso, el gas pro. cedente del generador se hace pasar a través de un recipiente que contiene al vegetal y el exceso del mismo es absorbido por agua (ver la figura siguiente). El color de la planta blanqueada puede rege- nerarse fácilmente poniendo a la misma en una solución de peróxido de hidrógeno. Este experimento puede realizarse como introducción a los procesos de reducción y oxidación.

2.75B Preparación del bióxido de azufre en un generador

2.76 Reducción empleando el bidxido de

A. Agregar 10 cm3 de solución de permanganato potásico de 0,l M y 10 cm3 de SO- lución de ácido sulfúrico diluido, de 3 M, a 200 cm3 de agua que contenga bióxido de azufre. La solución irá decolorándose gradualmente a medida que el bióxido de azufre reaccione con el perm,wganato. El experimento puede prolongarse aún más si se agrega, revolviendo, una solución de 0,25 M de cloruro de bario, lo que hará que la solución se torne ‘lechosa’ debido a la formación de sulfato de bario.

azufre

2.77 Reacción del magnesio con el bióxido

Llenar un recipiente para gases con bióxi- do de carbono en la forma descripta en el experimento 2.38. Sostener con unas pinzas un trozo de cinta de magnesio, limpia; encender el magnesio en la llama del mechero de Bunsen y sumergirlo en el gas de bióxido de carbono. El magnesio continua- rá ardiendo. Los alumnos podrán argüir que para poder quemarse, el magnesio es- tá tomando el oxígeno del bióxido de carbono. Si este razonamiento es correcto, deberá hallarse carbono en el recipiente de vidrio. ¿Pueden los alumnos encontrar partículas de carbono en éste? Si resulta- ra difícil, el agregado de un poco de ácido sulfúrico eliminará el óxido de magnesio y todo resto de dicho elemento, no quemado, haciendo más visible el carbono.

de carbono

Blanqueo de flores

2.78 U n método sencillo para titular ácidos

Medir con exactitud 20 gotas de un ácido diluido, como por ejemplo, vinagre, y ponerlas en un tubo de ensayo. Agregar una gota de indicador (tanto el anaranjado de metilo como la fenolftaleína, son adecuados). A esta mezcla de ácido e indicador, agregarle, gota a gota, una base diluida, contando las gotas. Dentro del error experimental y siempre que se emplee el mismo cuentagotas, para neutralizar las 20 gotas de ácido se requerirá el mismo número de gotas. Una pipeta provista de una perilla de goma proporcionará un go-

y bases

79 Qufmica 2.82

ter0 satisfactorio. Si se conoce la concen- tración del ácido será posible estimar la concentración de la base, comparando el niímero de gotas de aquél y de ésta, que reaccionan exactamente.

2.79 Fabricación de jabón con grasas El jabón puede hacerse partiendo de mu.- chos aceites y grasas. La reacción consiste en un doble desplazamiento que comprende a una base fuerte, como el hidróxi- do de sodio y grasas.

(a) Obtener del carnicero un poco de grasa animal. Hervirla en agua y el aceite se separará en la superficie. Una vez fría, la grasa se solidificará y podrá separarse del agua. Fundirla nuevamente y cer- nirla a través de varias capas de tela.

(b) Pesar primero la grasa y luego, aproximadamente la tercera parte de su peso de hidróxido de sodio en gránulos o escamas y disolverlo en agua. Tener cuidado de no tocar ni el hidróxido de sodio sólido ni su solución, porque es sumamente cáustico. Calentar la grasa en una cacerola o artesa de hierro y, una vez fundida, agregarle despacio la solución de hidróxido de sodio revolviendo constantemente. Dejar que la grasa con el hidróxi- do de sodio hiervan aproximadamente durante 30 minutos, revolviendo frecuentemente.

(c) El siguiente paso consiste en pesar cierta cantidad de sal común (cloruro de sodio), Se requiere aproximadamente el doble del peso del hidróxido de sodio empleado en (b). Luego de haber hervido durante 30 minutos, agregar la sal a 12 mezcla, revolviendo, y dejarla enfriar. El jabón formará una capa en la parte superior. Separarlo del líquido situado debajo, fundirlo y verterlo en cajas de fósforos, donde se solidificará nuevamente en pe- queñas barras. Los alumnos podrán comparar la eficiencia de este jabón con la del tipo comercial.

La energía de las reacciones quimicas

El siguiente grupo de reacciones incluye iones en solución acuosa. Cuando aumenta la temperatura del agua que contiene a dichos iones, en reacción, se gana este

calor y es posible hacerlo trabajar en nuestro provecho. Durante la reacción los iones han perdido el calor que hemos ganado. A la inversa, cuando el agua que contiene a los iones se enfría, son éstos los que han ganado dicha energía, en tanto que el agua ha perdido una cantidad equivalente.

2.80 Reacciones que liberan energía ca-

A. Poner en un tubo de ensayo 1 c m de altura del polvo blanco sulfato de cobre anhidro. Sujetar un termómetro con el bulbo en el interior del polvo. Agregar agua, gota a gota. Registrar las variaciones de la lectura termométrica. B. Echar aproximadamente 10 cm3 de so- lución acuosa de sulfato de cobre en un tubo de ensayo grueso o en un vaso pe- queño. Colocar un termómetro con el bulbo en el interior de la solución. Agregar magnesio en polvo (o cinta), poco a poco, hasta que desaparezca el color azul. ¿Qué variaciones experimenta la lectura del ter- mómetro? Precaución: La reacción es enér- gica; no efectuarla en una botella tapada. C. En un tubo de ensayo grueso, agregar a un poco de agua, ácido sulfúrico concentrado, gota a gota, deslizándolas por el costado del tubo. Después de echar cada gota, revolver suavemente con un ter- mómetro. ¿Qué. variaciones experimenta la lectura del mismo?

lorífica

2.81 Reacciones que enfrían la zona cir-

Poner 10 cm3 de agua en un tubo de ensayo (ver el dibujo). Verificar 'la temperatura del agua. A continuación, disolver en el agua alrededor de 2 g de nitrato de potasio. La temperatura descenderá aproximadamente 9" C, lo que significa que las partículas en el proceso de su disolu- ción han absorbido energía en forma de calor, del agua circundante. Puede obtenerse un resultado similar empleando cloruro de potasio, en lugar de nitrato.

2.82 Medición del calor de una reacción

Di.solver en agua, 40 g de hidróxido de sodio en gránulos, completando la solución

cundante

de neutralización

2.82 Química 80

hasta 500 cm3. Será esta una solución de 2~ (ver ei Capítulo Primero). Preparar también 500 cm3 de solución de 2M de ácido clorhídrico. Dejar enfriar ambas soluciones a la temperatura ambiente. Una vez frías, tomar nota de su temperatura. Luego, agregar rápidamente el ácido a la base y revolver con un termómetro. Ano- tar la temperatura máxima de la reacción. El aumento debe ser de a!rededor de 13" C. Como al agregar una solución a la otra se habrá duplicado el volumen de agua, la solución final contendrá un mol de iones OH-(ag) que al reaccionar con 1 mol de iunes H+ (ag) , formará 1 mol de molécu- las de agua. Para el cálculo, debemos suponer que el

calor <específico, moderadamente débil, de esta solución, es igual al del agua, es decir, de 1 cal por grado Celsius. Por consiguiente, el calor de neutralización o el de formación de 1 mol de moléculas de agua 0 partir de llos iones es de 13.000 calorías o 13 kcal g-ecuaciónA. Como lqs partículas en reacción pierden energía ce- diéndola a la solución, la variación de dicha energía puede escribirse de la siguiente forma:

A H = - 13 kcal g-ecuación-1 (AH significa 'diferencia de calor').

2.83 Determinación de la energía calorí- fica liberada por una reacción con desplazamiento de cobre

Entre una solución de 0,2M de sulfato de

cobre, y hierro o cinc, pueden producirse reacciones adecuadmas para esta experiencia, no muy enérgicas ni con excesivo desprendimiento de calor. Si el metal empleado es el cinc, puede escribirse la siguiente ecuación:

Zn(s) + CuS+(ag) -+ Zn?+(ag) + CU(S) El empleo de una botella de polietileno para la reacción impide cierta pérdida de calor. Como alternativa puede usarse un recipiente de vidrio aislado con polietireno expandido. Los materiales que se requieren son:

una botella de polietileno de aproximadamente 50-100 cm3, provista de tapón y termómetro; 0,2M de solución acuosa de sulfato de cobre; hierro (o cinc) en polvo y medios para preparar muestras de aproximadamente 0,5 g; una probeta graduada para medir porciones de 25 cm3. Poner en la botella 25 cm3 de solución

acuosa de sulfato de cobre. Volver a colocar el tapón, invertir la botella y agitarla suavemente (ver la figura). Tomar nota de la temperatura de la solución. Poner la botella hacia arriba, en posición normal, retirar el tapón y agregar 0,5 g de cinc en polvo. (Esta cantidad está en exceso. Es aproximadamente el doble de la reque-

l.83 Comprobando el aumento de la temperatura de reacción de la solución

rida para la solución de sulfato de cobre, de manera que después de la reacción, debe sobrar un0 parte.) Colocar el tapón, invertir el frasco y agitarlo suavemente, anotando la temperatura máxima que indique el termómetro. La elevación de la temperatura deberá ser la misma si se emplean 25 cm3 o 50 cm3 o 1.000 cm3 de solución de 0,2M de sulfato de cobre. Para una solución de lM, el aumento de la temperatura deberá multiplicarse por 5. Por consiguiente, el calor de la reacción

81 Química 2.85

para 1 g-fórmu!a de cristales de sulfato de cobre, será: 5 X incremento de la temperatura x 1.000 calorías. Como las partículas que reaccionan pierden energía cediendda a la solución, la variaci6n de la energía puede escribirse:

= - 5 X incremento de la temperatura, kcal g-ecuación-1

Repetir el experimento usando 0,5 g de hierro en*polvo o en limaduras. Esta cantidad se halla, nuevamente, en exceso para que el sulfato de cobre se consuma totalmente. Los incrementos de la temperatura obtenidos p a m un$a solución de 0,2M son por lo general1 del orden de 9" a 10" C para el cinc y de 6' a 7" C para el hierro.

Energía eléctrica de las reacciones químicas

En el experimento que sigue, el metal cinc se transformará en iones de cinc y los iones de cobre, en ,cobre metálico:

Zn(s) + Cul+(ag) --+ Znl+(ag) + Cu(s) Se trata de una transferencia de electrones del metal cinc al ión cobre. Para obtener energía se debe hacer pasar a los electrones del cinc al cobre a través de un conductor externo. El potencial o voltaje, re- flejará la mayor actividad del cinc con respecto al cobre. El flujo de corriente dependerá de la duración y velocidad de la reacción.

2.84 Energía eléctrica producida por el desplazamiento del cobre por el cinc

Poner en un vaso un poco de solución acuosa, concentrada, de sulfato de cobre. Conectar la lámina de cobre al terminal positivo de un voltímetro con lectura de hasta 5 voltios, y al otro terminal, una varilla (u hoja) de cinc. Sumergir ambos metales brevemente en la solución de sulfato de.cobre y tomar no:a de las variaciones del voltímetro.

Se plantearán las siguientes preguntas: ¿Cuál es la lectura máxima? ¿Qué le ocurre ei la varilla de cobre y qué a la de cinc? ¿Por qué el voltaje desciende hasta cero al cabo de poco tiempo?

A cinc B cobre c flujo de electrones v voltímetro

2.85 Construcción de una pila de Daniell En el experimento precedente, el cobre

al depositarse sobre d cinc interrumpe la reacción. Para impedir que esto ocurra, en la pila de Daniell se emplea un recipiente poroso.

A. Poner dentro de un recipiente poroso solución acuosa de 0,5M de su'fato de cinc. Dentro del vaso que contiene a dicho recipiente colocar una solución acuosa, concentrada de sulfato de cobre, llenándolo hasta el mismo nivel de la solución de sulfato de cinc. Dar forma cilíndrica a una lámina de cobre y colocarla dentro del vaso que rodea al recipiente poroso (ver (la figura). Conectar el cobre al terminal positivo de un voltímetro con lectura de 1 a 5 voltios, y al terminal negativo la varilla de cinc e introducirla en la solución de sulfato de cinc. ~Cufii es la lectura del voltímetro? B. Reemplazar el voltímetro por una lamparita de 1,5 v. ¿Se enciende? Intercalar en ei circuito un amperímetro para medir la intensidad de !a corriente. ¿Puede hacerse variar la corriente acercando al cobre al cinc o modificando la superficie de la lámina de cobre?

C. Si no se puede conseguir un recipiente poroso es igualmente efectivo un puente salino entre ambas soluciones. Este puede prepararse llenando un tubo de vidrio en forma de U con aproximadamente 1 M de solución acuosa de nitrato de potasio es- pesada con agar. Disponer la pila en la forma que muestm el dibujo y estudiar el

2.85 Química 82

C Empleo de iin puente salino cobre en solución de sulfato de cobre cinc en solución de sul-

V

fato de cinc puente salino voltímetro

de un recipiente Empleo poroso A varilla de B lamina de c recipiente v voltímetro

cinc cobre poroso

voltaje, el efecto sobre la 1amparJla y la corriente.

2.86 Investigación del orden del potencial del electrodo, entre los metales

En la práctica, los valores prec:soc del potencial del electrodo se deducen de comparaciones efectuadas con la pila de hidrógeno bajo condiciones establecidas. Pueden obtenerse valores comparativos muy buenos empleando como patrones cobre y solución de su!fato de cobre. Sobre la superficie de una lámina de co-

bre, muy limpia, se deposita un papel de filtro, empapado pero sin llegar a chorrear, en solución de sulfato de cobre, en la for- m a que muestra el dibujo. Se abrocha o suelda al cobre un trozo corto de alambre, que se conectará al terminal positivo del voltímetro (de 1 a 5 voltios). Se abro- chan fuertemente a la muestra de metal unas pinzas cocodrilo, conectadas mediante un alambre corto al terminal negativo del voltímetro. Limpiar la superficie de la muestra metálica y apretarla firmemente contra el papel ,absorbente. Anotar el voltaje correspondiente a este metal. Antes de ensayar con otro metal, limpiar nuevamente el cobre con tela de esmeril fino y reemplazar el papel absorbente con uno nuevo. Si la lectura del voltímetro no es esta-

ble, verificar que: la superficie del cobre esté limpia; que lo esté la superficie del

i:?e:al; que e! papel absorbente contenga suficiente solución de sulfato de cobre; que exista buen contacto e!éctrico entre la muestra del metal y el broche cocodrilo y que el metal esté firmemente apoyado sobre el papel absorbente. Si el voltaje inicial es elevado y luego

desciende, anotar el valor más alto. El voltaje cae a medida que se forma un de- pósito sobre el metal. Si al comienzo es bajo y asciende, esperar a que llegue a su

Q /

A muestra del metal B lámina de cobre limpia c papel de filtro empapado en solución

v voltímetro

valor máximo. Esto ocurre particularmente con el aluminio porque este metal está generalmente cubierto por una película de óxido que se elimina mejor por medios químiccs. Debido a este óxido, el valtaje es bajo al comienzo y aumenta a medida que la capa se disuelve gradualmente. Si se sumerge brevemente al aluminio en ácido clorhídrico concentrado y se lo

acuosa de sulfato de cobre

83 Química 2.88

presiona contra el papel de filtro, el valor que se obtendrá para este metal será más preciso. Los metales magnesio, estaño, plomo,

hierro, cinc, aluminio y plata pueden ser ensayados por los alumnos. El calcio, sodio y litio, pueden serlo, en condiciones seguras, por el maestro.

2.87 Construcción de un acumulador de

Un recipiente adecuado para este objeto, es una taza de material plástico, un tarro pequeño de dulce o un vaso de 250 cm?. Es conveniente que dicho recipiente tenga tapa para impedir el secado por evapora- ción, cuando la batería no se use. Se requieren dos hojas delgadas de plomo lami-

plomo

A papel absorbente B plomo c terminales

/ /

‘C

nado de 40 c m de largo y aproximadamente 10 c m de ancho. Como terminales se necesitan dos tiras de plomo de alrededor de 2 c m de ancho y 14 c m de largo. Estas piezas de plomo requieren una prolija limpieza con lana de acero. Las hojas largas de plomo se doblarán

fuertemente apretadas sobre las tiras más cortas, para que hagan buen contacto eléc- trico. Los extremos sobresalientes servi- rán como terminales. Preparar un ‘sandwich’ con bandas alternadas de lámina de plomo y papel absorbente (ver el dibujo). Una vez hecho, enrollarlo bien apretado, atándolo exteriormente con una o dos bandas elásticas y colocarlo dentro de la taza o recipiente, con los terminales hacia arriba. Marcar ambos terminales, indicando el positivo y el negativo. El rollo se cubrirá con una solución de sulfato de sodio, que se preparará disolviendo 40 g de cristales de sulfato de sodio anhidro en 200 cm3 de agua.

El acumulador se encuentra ahora listo para ser cargado con electricidad, lo que puede lograrse mediante un cargador para baterías de 6 voltios o con cualquier fuente de corriente continua de bajo voltaje que proporcione aproximadamente 10 amperios. Conectar el terminal positivo del cargador con el positivo del acumu!ador. Sólo con unos pocos minutos de carga, éste podrá encender una lamparita de 1,5 voltios. Si se tiene la precaución de cargar siempre al acumulador en la forma descripta, cuanto más veces se cargue y des- cargue, tanto más eficiente será. Suminis- trará corriente suficiente para hacer funcionar un motor eléctrico pequeño, de 1 voltio. Si se le coloca la tapa cuando no se utiliza, la batería se mantendrá en buenas condiciones de uso durante varios meses.

2.88 Construcción de una pila seca A. Armar una pila en la forma que se indica en la figura, empleando una varilla de carbón y cinc laminado colocados en una solución de 1 M de cloruro de amonio. La reacción es compleja, pero puede considerarse simplemente como un desplazamiento de iones positivos del amonio. Em- plear un voltímetro para identificar los terminales positivo y negativo. investigar el valtaje generado y el flujo de corriente a través de un circuito externo. ¿Hay corriente suficiente como para encender una lamparita de 1,5 v?

B. Verter un poco de solución de cloruro de amonio en un cristalizador (u otro recipiente playo) hasta una altura de apro-

A B

A carb6n B cinc c NH.+(ag) v voltímetro

ximadamente 2 cm. Agregar 1 c m de indicador de fenolftaleína. Sujetar la varilla de carbón y el trozo de cinc laminado por medio de pinzas cocodrilo unidas a los

2.88 Química 83

cables conductores. Unir los alambres para establecer contacto eléctrico. Sumergir el carbón y el cinc en la solución y mantc- nerlos dentro de la misma durante varios minutos. Observar cualquier cambio que se produzca en torno de los electrodos. Si se dispone de un trozo de pirolusita (óxido sólido de manganeso [NI), reemplazar al carbón con éste y repetir el experimento.

C. Varias pilas conectadas entre sí reciben el nombre de batería. Estudiar las ba- terías secas comerciales, del tipo utilizado en las radios, linternas, y lámparas re- lámpago para fotografía. El voltaje que suministran las pilas es habitualmente de 1,5 voltios. La corriente máxima variará según el tipo. Las corrientes pueden estudiarse empleando un amperímetro con lectura hasta 10 amperios. Las baterías para radios están concebidas para suministrar pequeñas corrientes durante largos perío- dos. U n amperímetro conectado a través de los terminales de una de estas baterías, puede indicar una corriente de 4 amperios, mientras que si se lo conecta a los de una pila de linterna, indicará corrientes de 5 a 6 amperios. Las baterías para lámparas relámpago que deben suministrar corrientes muy intensas durante periodos m u y breves, darán valores superiores a los mencionados si se las conecta directamente al amperímetro, el cual en todos los casos mencionados actúa en corto circuito. D. Para construir una pila 'seca' se requieren los siguientes materiales:

,

\

1.

2.

3. 4.

5.

6.

Un envase de cinc, que puede ser de chapa de cinc curvada en forma cilín- drica o bien, el procedente de una pila en desuso, debidamente limpio. Cubrir el fondo de dicho recipiente con un trozo de papel absorbente. Carbón del tipo más refinado. Es el llamado negro de carbón o negro de acetileno. El oxidante: dxido de manganeso (IV). Una barrita cilíndrica de carbón procedente de una batería en desuso. Broches cocodrilo y cables para conectar firmemente a la barrita de carbón y al cinc. Una solución acuosa de cloruro de amonio.

Mezclar 4 g de negro de carbón con 10 g de óxido de manganeso (IV). Revolverlos con un poco de solución de cloruro de amonio hasta obtener una pasta espesa (con la consistencia de la arcilla blanda). Esto requiere cierto tiempo. Cortar papel absorbente para confeccionar un cilindro que irá en el interior del recipiente de cinc. Poner sobre este papel la mezcla de carbón, óxido de manganeso (IV) y cloruro de amonio, comprimirlo en forma de cilindro y envolver alrededor del mismo el papel absorbente de manera que entre ajustado en el recipiente de cinc. Una vez colocado dentro de 1 envase, verter con cuidado un poco de solución de cloruro de amonio entre el papel y el cinc, para asegurar un buen contacto entre ambos. Prensar la mezcla en el interior de la carcasa, firmemente, para que quede compacta y finalmente, prender un broche cocodrilo con su conexión en el recipiente de cinc y la pila estará lista. Podrá encender fácilmente una lamparita de 1,5 voltios. Verificar el voltaje y la corriente obtenida. El carbón es uno de los factores que afecta a la corriente suministrada por la pila, dado que tiende a reducir la resistencia interna de ésta (ver también el experimento 2.150).

2.89 Observación del movimiento de los

El cromato de cobre es un compuesto integrado por dos iones coloreados; el ión cobre, positivo, verde azulado, y el ión cromato, negativo, anaranjado. El movimiento de estos iones coloreados hacia los electrodos puede observarse fácilmen- te. Será necesaria una fuente de poder de 20 voltios, corriente continua. El aparato puede verse en el dibujo. El cromato de cobre puede prepararse

del siguiente modo: Se forma un precipitado sólido cuando

se agrega a 100 cm3 de solución de 1 M, üe cromato de potasio, 100 cm3 de solución de 1 M de sulfato de cobre. El cromato de cobre sólido se filtra rápidamente empleando un embudo de Buchner, un frasco y bomba de filtrado. Se lava con agua destilada y luego se trasvasa del embudo de Buchner donde se disuelve en una cantidad mínima de ácido clorhfdrico diluido a

iones cobre y cromato

85 Quimica 2.90

la concentración usual. Para aumentar su densidad, se disuelve en ia solución de cromato de cobre, la mayor cantidad posible de urea, para lograr que aquélla for- m e una capa separada, más densa, debajo de la solución de ácido clorhídrico. Llenar primero el tubo en forma de U

hasta un tercio del borde, de ácido clor- hídrico diluido y iluego, mediante una pipeta llena de solución de cromato de cobre, colocando el extremo de la misma en el fondo del tubo en U, descargar suavemente la solución de cromato, de ma-

2.89 Desplazamiento de los iones A fuente de 20 voltios C.C. B ácido clorhídrico c límite D solución de cromato de cobre

nera que empuje al ácido clorhídrico hacia arriba, formando una capa separada debajo de éste, retirando luego la pipeta con cuidado para evitar la mezcla. Los electrodos de carbón deben estar en contacto con el ácido clorhídrico y conectados a la fuente de corriente continua de aproximadamente 20 voltios. Al cabo de algunos minutos podrá ob-

servarse fácilmente la coloración verde del cobre, en el lado negativo y anaranjada del cromáto en el positivo. Los límites de estos iones coloreados se desplazarán muy lentamente hacia los electrodos.

electrodo negativo. La solución electrolíti- ca conductora es retenida por una tira de papel de filtro, formando sandwich entre dos portaobjetos de microscopio. Barras de carbón hacen las veces de electrodos conduciendo a la corriente a través del papel de filtro, en la forma que ilustra el dibujo. Si se emplea una fuente de poder de corriente continua de 10 a 20 voltios es mejor utilizar el ancho de ,los portaobjetos. Si se emplea el largo total de éstos, se requiere mayor voltaje.

Cortar en primer término una banda de papel de filtro de alrededor de 1 c m de ancho y mojarla apenas en agua de la canilla, de manera que quede hilmeda pero no muy mojada. La solución que contiene ion- coloreados, por ejemplo C U ~ + o Coz+ se extiende a lo largo de una marca hecha con lápiz. La aplicación de los iones a lo largo de dicha marca, con un tubo capilar fino, exige paciencia y cuidado por parte de los alumnos. El dispositivo distribuidor representado en el dibujo puede ser de manejo más fácil. Doblar una tira de papel de filtro de 1 c m de ancho sobre un trozo fino de material plástico, de manera que forme una mecha rígida. Esta se introducirá como una cuña en un corcho hendido y se introduce en el tubo

A dos portaobjetos R trazo efectuado con lápiz c papel de filtro D corcho hendido E mecha F varilla delgada de material plastico o solución que contiene el ión coloreado

2.90 U n método simple para demostrar el de ensayo pequeño, que contiene 0 10s movimiento de los iones iones en solución. Antes de emplear el

Este experimento ilustra el movimiento dispositivo distribuidor, tocar con la me- de los iones positivos coloreados, hacia el cha un poco de papel secante para quitar

2.90 Química 86

el exceso de solución, y luego tocar levemente sobre la marca hecha con lápiz. La tira de papel de filtro se encuentra entonces formando un sandwich entre los dos portaobjetos con sus extremos envol- viendo las barritas de carbón. Los portaobjetos se mantienen unidos con ayuda de dos broches. Las barritas de carbón se conectan a la fuente de poder de 20 voltios, corriente continua. Después de a!gunos minutos, el ión coloreado se verá desplazarse hacia el electrodo negativo. Una sustancia que puede emplearse como sustituto es el permanganato de potasio, en cuyo caso será el ión coloreado permanganato el que se desplazará hacia el electrodo positivo.

Determinación de las causas que afectan a la velocidad de reacción

2.91 La velocidad de reacción es mayor cuanto más pequeñas son las par- tículas

Romper, con ayuda de un martillo, pedaci- tos de mármol, clasificándolos en 3 o 4 tamaños: (a) polvo grueso; (b) trozos de dimensiones aproximadas a la mitad de un grano de arroz; (c) trozos como granos de arroz; (d) trocitos de mármol del ta- maño original. Poner en una gradilla 4 tubos de ensayo

de 100 x 16 m m . Pesar aproximadamente 2 g de trocitos de cada grado colocándolos separadamente en cada uno de los cuatro tubos. Conseguir cuatro globos e inflarlos varias veces para estirarlos. Poner 5 cm3 de solución común de ácido clorhídrico dentro de cada globo y deslizar la boca de los mismos sobre las de los tubos de ensayo cuidando de que no se derrame ácido en el interior de éstos, en la forma que muestra el dibujo. Una vez colocados los globos volcar el ácido de los mismos en el interior de los tubos, en forma si- multánea y observar qué globo se infla con mayor rapidez y cuál es el que lo hace con mayor lentitud. Las partículas más pequeñas producirán bióxido de carbono en tiempo más breve. Como alternativa pueden emplearse en este experimento, en lugar de trocitos de mármol, cinc en granallas, en láminas y en polvo, haciéndolo

reaccionar con ácido (precaución: se produce hidrógeno. Ver el experimento 2.33) ; o aluminio laminado y en polvo. Los alumnos podrían pensar en otras sustancias que reaccionen, susceptibles de emplearse co- m o alternativa. En lugar de globos pueden usarse bolsas de material plástico, pero se requiere especial cuidado para ajustarlas a los tubos de ensayo.

En lugar de recoger el gas en un globo o en una bolsa plástica, el procedimiento más exacto consistiría en recogerlo en una bureta invertida sobre el agua comparando el volumen del gas liberado por unidad de tiempo por cada uno de los grados de fragmentación del mármol. Otro procedimiento preciso consiste en poner en una balanza un frasco cónico, que contenga los trocitos de mármol y el ácido y registrar cada medio minuto la pérdida de peso experimentada. El bióxido de carbono es un gas pesado y la mayoría de las balanzas acusará la pérdida de masa a medida que se produce el gas,

2.92 El aumento de concentración de los reactantes incrementa la velocidad de la reacción

La reacción entre el tiosulfato de sodio y el ácido clorhídrico puede durar un tiempo considerable. En la misma se produce azufre que enturbia la solución. Puede determinarse la velocidad de reacción esta- bleciendo el #tiempo requerido para que la solución alcance cierto grado de turbi- dez. En este caso puede definirse dicho grado como el momento en el cual una cruz negra dibujada debajo del recipiente en el que se produce la reacción, deja de ser visible cuando se lla observa a través de la misma, desde arriba, tal como lo ilustra el dibujo. En este experimento es variable la con-

centración del tiosulfato de sodio, en tan- to que se mantiene constante la concen-

87 Química 2.94

tración del ácido. El etiosulfato de sodio, empleado en fotografía, puede adquirirse bajo el nombre de 'hiposulfito'. Preparar 500 cm3 de solución acuosa que contenga 20 g de tiosulfato de sodio. Se requieren además, 2M de ácido clorhídrico. El ácido diluido de uso corriente tiene por lo general dicha concentración. Verter, con ayuda de una probeta, 50 cm3 de solución de tiosulfato de sodio en un vaso de 100 cm3.

Colocar éste sobre una cruz negra dibujada sobre una hoja de papel. Agregar 5 cm3 de ácido y anotar el tiempo indicado por el segundero del reloj. Revolver el ácido en la solución y anotar el instante en que la cruz deja de ser visible a través del azufre en solución. Repetir el experimento empleando una

concentración menor de tiosulfato. Tomar 40 cm3 de solución de tiosulfato y agregarle 10 cm3 de agua destilada, revolver y luego agregar, como antes, 5 cm3 de ácido. El tiempo requerido para que la cruz se vuelva invisible deberá ser mayor que el del experimento anterior. Repetir la experiencia empleando 30, 20 y 10 cm3 de tiosulfato mezclados con 20, 30 y 40 cm3, respectivamente de agua destilada. Los alumnos podrán representar el ex-

perimento mediante un gráfico de la con- centración de la solución de tiosulfato y el tiempo de reacción. Los valores de la con- centración pueden tomarse en función del volumen de la solución empleada original- mente. Dado que I/tiempo (recíproca del tiempo) es la medida de la velocidad de reaccion, también podrían confeccionar un gráfico tomando las concentraciones de tiosulfato en función de Utiempo.

La ecuación de la reacción puede esrri- birse de la siguiente forma: Na2S,0, (ag) + 2 HCl(ag) -+

(ag gas; s = sólido).

--Z HZO(1) f SO- (g) + S(S) solución acuosa; 1 = líquido; g =

2.93 Investigando el efecto de la ternpe- ratura sobre la velocidad de reacción

La reacción del experimento 2.92 puede emplearse igualmente para investigar el efecto de la temperatura. Comenzar con una solución más débil. Poner en un vaso de 100 cm3, 10 cm3 de solución de tiosulfato de sodio y mezclarlos con 40 cm3 de agua. Emplear esta concentración para todos los experimentos de la serie, variando la 'temperatura de la solución. Como en el a s o anterior agregar 5 cm3 de ácido tomando nota del tiempo de iniciación y temperatura de la solución. Registrar el instante final cuando la cruz negra situada debajo del vaso deja de ser visible. Repetir el experimento calentando cada

vez la solución hasta 3" C; 40" C; 50" C y 60" C. La temperatura real de la reacción debe tomarse después de haber agregado los 5 cm3 de ácido al comienzo de cada experimento. La reaccidn es más rápida cuanto más elevada es la temperatura. Los alumnos pueden confeccionar un grá- fico de la temperatura de reacción en fun- ción del tiempo requerido para que la cruz negra se vuelva invisible. Como en el caso anterior, el mismo podría registrar la temperatura en función de l/tiempo.

2.94 Efecto de la catálisis sobre la velo-

En esta reacción, la variable es la sustancia empleada como catalizador en la des- composición de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno. Este puede adquirirse habitualmente en droguerías o far- macias como decolorante del cabello. Armar el aparato en la forma que ilus-

tra la figura, con la bureta llena de agua como para un experimento común con desplazamiento de agua; 2 cm3 de peróxido de hidrógeno a 20 volúmenes, alcanzarán casi a llenar la bureta. Pesar 1 g de cada una de las siguientes sustancias: óxido de

cidad de reacción

2.94 Química 88

cobre (11) ; óxido de níquel; óxido de manganeso (IV) y óxido de cinc. Colocar en el frasco 50 cm3 de agua y agregar 2 cm3 de solución de peróxido de ,hidrógeno. Agregar 1 g de óxido de cobre. Inmediata- mente colocar al frasco el tapón con el

tubo de salida. Anotar el volumen de oxí- geno liberado con intervalos de 15 segundos. Los alumnos pueden trazar un grá- fico del volumen de oxígeno producido cada 15 segundos en función del tiempo de reacción. Repetir el experimento usando como ca-

talizadores los demás óxidos. Los alumnos confeccionarán un gráfico para cada experiencia; ahora podrán cambiar ideas acerca de por qué se emplea generalmente como catalizador en esta reacción el óxido de manganeso (IV). Asimismo, tra- tarán de descubrir alguna evidencia de que el catalizador no ha resultado afectado por la reacción y de que la catáli- sis tanto puede acelerar como retardar una reacción.

Descomposición de moléculas grandes en otras más pequeñas

2.95 Descomposición del almidón en azúcar El almidón puede reconocerse por el color azul intenso que forma cuando se lo pone en contacto con una solución de iodo. Es ésta una prueba m u y sensible. El azúcar no reacciona con el iodo pero

reduce al cobre (11) de la solución de Fehling a óxido de cobre (1) lo que tam- bién constituye una prueba de gran sensibilidad. El almidón no reacciona con la solución de Fehling. La saliva contiene una enzima catalizadora que transforma al al- midón en azúcar. El experimento siguiente estudia el desarrollo de dicha reacción. Poner aproximadamente 10 cm3 de solu-

ción diluida de almiddn en un tubo de ensayo y agregarle 1 cm3 de saliva. Con la ayuda de un gotero, extraer 2 o 3 gotas, con intervalos de 2 minutos y ponerlas sobre un azulejo blanco, bien limpio, cuidando que no se mezclen. El gotero debe- rá lavarse bien entre una y otra prueba. Poner sobre cada una de las gotas un poco de solución de iodo. La intensidad decreciente del color azul indicará que el al- midón se está consumiendo. Verificar las cantidades crecientes de

azdcar al mismo tiempo que se efectúa la prueba correspondiente al almidón. Pa- ra ello, poner 2 o 3 gotas de la mezcla en reacción, en un tubo de ensayo peque- ño; agregar 3 cm3 de solución de Fehling y calentar la mezcla casi hasta alcanzar el punto de ebullición. La prueba pondrá en evidencia que la cantidad de azúcar aumenta. La enzima de la saliva, por lo tan- to, está descomponiendo al almidón en azúcar, cuya molécula es más pequeña.

C,;HI:?O,; ___f 2C2H,0H + 2COZ un azúcar etanol

enzima

simple

2.96 Descomposición del etanol en eteno

impregnar con etanol un trozo de algodón en rama o lana de amianto y empujarlo hasta el fondo de un tubo de ensayo de vidrio resistente. Hacia la parte media del tubo amontonar pequeños fragmentos de porcelana no vítrea y colocarle un tubo de salida para recoger el gas eteno en un recipiente con agua, en la forma que ilustra el dibujo. Tener preparados 3 tubos de ensayo para recoger el gas. Calentar primero fuertemente los tro-

zos de porcelana porosa y luego, calentar suavemente el algodón en rama para pro-

(etileno)

89 Química 2.98

ducir un poco de vapor de etmanol. Este irrumpirá sobre los trozos de cerámica porosa caliente originándose gas eteno y vapor de agua. A diferencia del etanol, el eteno es insoluble en agua y podrá recogerse en tubos de ensayo. Ensayar 3 muestras del mismo: (a) quemando eteno;

A algodón en rama impregnado

B material poroso o trozos de

c gas eteno

en etanol

porcelana no vitrificada

(b) agitándolo con algunas gotas de so- lución diluida de, permanganato de pota- si0 alcalinizado con una solución dse carbonato de sodio (el color debe desaparecer); (c) mezclándolo por agitación, con un poco de agua de bromo (nuevamente desaparecerá el color). Si los alumnos rea- lizan este experimento tendrán cuidado de desconectar el tubo de salida al interrumpir el calentamiento para evitar que se produzca succión de agua sobre la cerá- mica porosa caliente.

2.97 Disociación de un polímero en mo-

Los experimentos 2.95 y 2.96 ilustran la disociación del almidón sólido en azúcar sólida y luego la del etanol, líquido, en gas eteno. Por lo general, a la temperatura ambiente las moléculas más peque- ñas son gaseosas o líquidas y las más grandes son sólidas. El perspex y el poliestireno son polimeros sólidos que pueden disociarse mediante el calor formando moléculas más pequeñas. Poner en un tubo de ensayo de vidrio

reforzado algunos trozos de perspex o de

técuias pequeñas

poliestireno conectando el tubo de salida en la forma que indica el dibujo. El tubo de ensayo recolector deberá enfriarse totalmente con agua fría, porque los vapores son nocivos. Calentar suavemente el tubo de ensayo que contiene el perspex. El polímero se fundirá produciendo vapores que se recogerán en el tubo receptor. Se controlara cuidadosamente el calentamien- to para facilitar que la totalidad de los vapores se condensen en dicho tubo. El producto obtenido será líquido, lo que indica que el polímero fue disociado por la acción del calor en moléculas más peque- ñas. Dicho líquido no se solidificará a menos que se emplee un catalizador, sustancia de la que por lo general no disponen los laboratorios escolares.

n

l l

2.97 Transformación de moleculas grandes en moleculas pequeñas A perspex o poliestireno B tubo receptor c agua fría D líquido recogido

2.98 Estudio de tos elementos comunes

A. Reunir trozos pequeños de alimentos diferentes, tales como, queso, pan, harina, azúcar, hojas, maíz. Calentar un trozo o porción de cada uno de aproximadamente las dimensiones de un grano de arroz, en una tapa de lata o en el tapón metálico de una botella, sosteniéndolo con unas tenazas. ¿Qué residuo queda en la tapa? ¿Es carbón? B. Calentar en un tubo de ensayo chico, pequeñas cantidades de alimentos junto

existentes en tos alimentos

2.98 Química 90

con óxido de cobre. Este cederá oxígeno a los mismos. Probar el gas en el tubo de ensayo con agua de cal, extrayendo cierta cantidad de¡ mismo con ayuda de una pipeta provista de una pera de goma y haciéndolo burbujear en el agua de cal. ¿Se condensa, además, agua sobre las partes más frías del tubo? C. Poner en un tubo de ensayo una pe- queña cantidad de alimentos molidos jun- to con la medida de 3 espátulas de cal y soda cáustica; mezclarlos bien y luego calentarlos como se indica en el dibujo.

gún USO posible de las sustancias conden- sadas en A?

n

2.98C Detección del nitrógeno existente en ciertas sustancias alimenticias A sustancia alimenticia en una mezcla de cal y soda cáustica

B papel tornasol húmedo

¿Se huele amoníaco en la boca del tubo? ¿Qué coloración adquiere el papel tornasol? Si en la presente reacción, los alimentos dan origen al gas amonio ¿com- prenderán los alumnos que el nitrógeno del mismo procede de dichas sustancias?

2.99 Obtención de un gas combustible de

Preparar el aparato indicado en la figura. Calentar aserrín en un tubo de ensayo de vidrio fuerte, suavemente al principio y luego intensamente, hasta llevarlo casi hasta el rojo. Al cabo de un momento el gas que saldrá por el pico podrá encenderse. El gas de madera es combustible. El aserrín se calienta sin aire, en el interior del tubo de ensayo y el residuo es carbón. ¿Pueden los alumnos sugerir al-

la madera

] 2.99 Carb6n y gas combustible procedentes de

la madera B agua para disolver los gases solubles c mezcla no compacta de cal y soda cáus- tica para absorber el vapor de agua

Construcción de moléculas

2.100 Extracción de caseína de la leche Separar un poco de leche de su crema y colocar.100 cm3 de la misma dentro de un vaso. Calentar hasta alrededor de 50' C y agregarle ácido acético o vinagre hasta que la caseína termine de separarse. Re- tirar el coágulo de caseína y exprimirlo con los dedos hasta eliminar todo el 1í- quido, luego amasarlo hasta que tome una consistencia gomosa. La caseína es una proteína polimérica que contiene átomos de nitrógeno. Endurece si se pone en una solución de formalina. Se puede moldear y fabricar con ella botones.

2.101 Una resina de urea-formaldehído Poner en un tubo ,hervidor 2 cm3 de solu- ción de formaldehído al 40 c/c y agregar aproximadamente 1 g de urea, revolver hasta obtener una solucíón saturada y agregar una o dos gotas de ácido sulfú- rico concentrado. La mezcla endurece sú- bitamente al transformarse sus moléculas en otras mayores: retirarla y lavarla cuidadosamente. Es un polímero de conden- sación.

91 Calor y temperatura 2.105

2.102 Una resina de formaldehído-resor- gunas gotas de ácido clorhídrico concentrado y revolver. La mezcla endurecerá de

Colocar 5 cm3 de solución de formaldehi- inmediato al aumentar las dimensiones de do al 45 $2 en un vaso pequeño. Agregar las moléculas. Extraer la resina resultante 2 g de resorcinol y mezclarlo con mucho y lavarla prolijamente. Se trata también cuidado con el formaldehído. Agregar al- de un polímero de condensación.

cinol

Calor y temperatura

El calor como energía

2.103 Elevación de la temperatura como consecuencia de la absorción de energía calorífica

La cantidad de energía en forma de calor absorbido por diferentes cantidades de una misma sustancia, depende de sus masas respectivas. Poner en un vaso que contenga agua caliente un perno grande, de hierro, y un clavo chico, para que se ca- lienten a igual temperatura. Llenar dos vasos con masas idénticas de agua a la mis- m a temperatura. Seguidamente, poner el perno en uno de ellos y el clavo en el otro. Al cabo de un minuto verificar la temperatura del agua de cada vaso. La diferencia en la cantidad de calor que poseen ambos objetos explica la de la temperatura del agua de ambos vasos (ver la figura).

2.104 Transformación de la energía ciné-

Envolver un trozo peqwño de plomo laminado, de 5 cma de superficie por 1 mm de espesor, alrededor de una de las extremidades de un pedazo de alambre de hierro, calibre 20, de 25 c m de largo (ver la figura). Sujetando el alambre por el otro extremo, apoyar el plomo sobre un yunque (puede servir igualmente un trozo de un kilogramo), golpearlo con un martillo varias veces, en rápida sucesión. La

tica en energía calorífica

temperatura se elevará, si la masa del plo- m o no es mayor que la indicada.

Dilatación

2.105 Experimento de la argolla y el tor-

Conseguir un tornillo para madera, grande, y un pitón del tipo de argolla con tornillo, a través del cual pase ajustada la cabeza del tornillo para madera (también puede confeccionarse un aro de alambre grueso). Atornillar cada uno de estos elementos en los extremos de sendas varillas de madera, de modo que las partes metálicas sobresalgan por lo menas 2,5 c m (ver el dibujo). Calentar durante cierto tiempo la cabeza del tornillo en la llama y tratar de pasarla a tra- vés de la argolla. Mantener caliente el tornillo y calentar en la llama, al mismo

nillo

1"

2.105 Calor y temperatura 92

tiempo, la argolla. Tratar ahora de hacer pasar la cabeza del tornillo por el interior de ésta. Mantener el tornillo en la llama, para conservarlo caliente y enfriar en agua fría la argolla e intentar pasarlo nuevamente. Luego, dejar enfriar el tornillo y probar otra vez.

2.106 Dilatación de un sólido sometido a

Procurarse un trozo de caño de cobre de aproximadamente 2 m de largo. Ponerlo sobre una mesa y fijar uno de sus extremos mediante una prensa a tornillo. Colo- car debajo del otro extremo del caño un trozo de aguja de tejer o un rayo de rueda de bicicleta que hará las veces de rodillo con una de sus extremidades doblada en ángulo recto. Una varilla delgada de aproximadamente 1 m de longitud fijada con lacre al rodillo, indicará cualquier movimiento del caño apoyado sobre aquél (ver la figura). Si se sopla en for- m a mntinuada en el interior del tubo, por el extremo fijo, el dispositivo detectará la dilatación del caño producida por el alien- to caliente. Luego se hará pasar vapor de agua a través del mismo observando el movimiento de la varilla indicadora. Para no dañar la superficie de la mesa conven- drá poner encima de la misma y debajo del caño de cobre, una hoja de amianto. Realizar el mismo experimento empleando distintos tipos de caños.

la acción del calor

A caño de cobre B prensa c aguja de tejer o rayo de

D aguja indicadora de madera de balsa 2.107 Varilla bimetálica Dos tiras de hierro y bronce unidas entre sí por medio de remaches, al ser calentadas se curvarán debido a su distinta

rueda de bicicleta

dilatación. Hacer íos agujeros con un clavo y pasar a través de los mismos pe- queñas tachuelas que harán las veces de remaches (ver la figura). Otra manera de asegurar las tiras entre sí consiste en cortarlas con pequeñas aletas espaciadas a intervalos iguales, que luego se doblarán entrelazándolas.

2.108 Dilatación de los líquidos Preparar dos o tres frascos de remedios similares, provistos de tapones y tubos. Llenarlos con líquidos de distinta viscosidad y sumergirlos en una cacerola con agua aliente (ver la figura). La eleva- ción de los líquidos en el interior de los tubos permitirá apreciar las diferentes velocidades de expansión.

2.109 Dilatación y contracción de un 1í-

Poner en un frasco un poco de agua coloreada y colocarle un tapón con una per- foración y un tubo de vidrio que penetre en el interior del líquido y se prolongue hacia arriba entre 30 y 60 c m (ver la figura). Si se vierte agua caliente sobre el frasco, el agua coloreada se elevará en el tubo y descenderá si se vierte agua fría.

quido

2.110 Examen cualitativo de la dilatación

Encerrar aire en un frasco poniendo una pequeña gota de aceite en el interior del tubo de vidrio (ver el dibujo). Al calentar suavemente con ia mano se elevará la temperatura lo suficiente como para hacer ascender la gota. Sumergir luego el frasco, primero en agua fría y luego en agua tibia (no caliente). En lugar de frascos pueden usarse tubos de ensayo de vidrio, provistos de tapones y tubos capilares.

del aire

2.111 La dilatación del aire A. Ajustar el tubo de un globo de goma sobre el cuello de un frasco. Calentarlo suavemente con la llama de una vela o de una lámpara de alcohol. B. Inflar parcialmente un globo. Sostener- lo sobre una plancha caliente o exponerlo un rato al calor del sol y observar el resultado.


2.109

A B

A alcohol B agua a 60" C

Termómetros

2.112 ¿Podemos confiar en nuestra per-

Llenar tres cacerolas: la primera, con agua a la temperatura más alta que la mano pueda soportar; la segunda con agua he- lada; la tercera con agua tibia. Sumergir las dos manos en el agua tibia y dejarlas durante medio minuto. La temperatura del agua tibia, Aparece la misma para las dos manos? ¿parece caliente, fría o ni caliente ni fría? Sumergir en seguida durante un minuto la mano izquierda en el agua m u y caliente y la mano derecha en el agua he- iada. Secarse rápidamente las manos y sumergir las dos en el agua tibia. ¿Qué sensación se experimenta en la mano derecha?, ¿las sensaciones son las mismas que cuando ambas manos estaban en el agua tibia al comenzar el experimento? ¿Qué conclusiones se pueden extraer con respecto a nuestra percepción de la temperatura?

cepción de la temperatura?

2.113 ¿Cómo funciona un termómetro? Llenar un frasco con agua teñida con tinta. Cerrarlo con un tapón perforado atravesado por un tubo de vidrio de unos 30 c m de largo, empujándolo hasta que el agua suba 5 o 6 c m en el tubo. Colocar el frasco sobre una fuente de calor, en un trípode, y observar el nivel del agua a medida que se calienta. El agua, que se dilata más que el vidrio, asciende en el tubo. Observando con atención se podrá notar que en el momento preciso en que


se empieza a calentar, el nivel del agua desciende antes de comenzar a subir. Esto se debe a que el vidrio del recipiente comienza a dilatarse antes de que el agua alcance la misma temperatura.

2.114 Construcción de un termómetro de

Para construir un termómetro de alcohol sencillo, pero lo suficientemente preciso en la mayoría de los casos, conviene emplear un trozo de tubo de vidrio de 20 a 30 c m de largo y de alrededor de 5 mm de diámetro exterior y más o menos 1 mm de diámetro interior. En primer lugar se deberá soplar un bulbo de aproximadamente 1,5 mm de diámetro exterior (observar la figura). Luego se invertirá el tubo introduciendo el extremo abierto en el alcohol, calentando el bulbo y enfriándolo alternadamente, sacudiéndolo después de cada calentamiento para que el alcohol as- pirado descienda hasta el bulbo. Median- te este procedimiento se llenará el termó- metro con alcohol, cuidando de extraer las burbujas de aire. Seguidamente se in- troducirá el bulbo en agua a 60" C, temperatura ligeramente por debajo del punto de ebullición del alcohol, extrayendo el exceso de alcohol a medida que desborda por la parte superior. Luego se soldará el extremo abierto del tubo en una llama caliente. Precaución: Para cerrar el tubo de- berá procederse con mucho cuidado. Ca- librar luego el termómetro colocándolo en agua a distintas temperaturas conocidas.

alcohol

2.115 Contrastado de un termómetro La graduación de un termómetro se esta- blece a partir de dos puntos invariables: la temperatura del vapor desprendido por el agua hirviente y la temperatura del hielo en fusión. Colocar un termómetro en el vapor de agua, exactamente sobre la superficie del agua hirviente. Dejarlo durante varios minutos y verificar la aproxi- mación con que indica 100°C o 212°F. Nota: Si la región donde se encuentra es m u y alta, la temperatura del vapor de agua en ebullición podrá ser bastante inferior B 100" C o 212" F, a causa de la menor presión atmosférica. El termómetro

indicará exactamente dicha temperatura, sólo a nivel del mar o cuando el baróme- tro indique una presión de 760 mm de mercurio. Sacar el termómetro del vapor, dejarlo enfriar durante algunos minutos y sumergirlo en un recipiente con hielo fundente. Verificar entonces en qué medida la lectura se aproxima a O" C o 32" F.

2.116 U n termoscopio sencillo Se puede construir este aparato con botellas o bombillas eléctricas a las que se haya quitado el fondo (ver la figura). Ta-

par las dos bombillas con corchos atrave- sados cada uno por un tubo de unos 15 c m de largo. Introducir el extremo inferior de los tubos en corchos planos y, después de haber abierto orificios a una distancia aproximada de 22 c m en una tablita adecuada, que servirá de base, encolar los tubos en posición vertical y unirlos con un tubo de caucho. Retirar una de las bombillas y ennegrecer la otra a la llama de una vela. Verter agua u otro lfquido en el tubo en U así formado hasta una altura de 7 c m por encima de la base. Poner de nuevo en su sitio la bombilla de vidrio limpio y hundir más o menos el tubo, de modo que el nivel del líquido sea el mis- m o en ambos tubos. Colocar una vela encendida entre las dos bombillas, a igual distancia de cada una de ellas y observar el resultado.

Conductividad

2.117 Cómo pueden reducirse .las pérdidas

Conseguir cuatro latas grandes de iguales dimensiones y cuatro más pequeñas, tam-

de calor


bien iguales. Colocar tres latas pequeñas dentro de tres grandes y distribuir material aislante alrededor de las primeras. En torno de una, colocar papel de diario des- menuzado; alrededor de la otra, aserrín, y en la tercera, corcho molido (si fuera necesario, estos materiales aislantes po- drán reemplazarse por otros). En el interior de la cuarta lata gmnde colocar la pequeña lata apoyada sobre dos corchos. Poner tapas de cartón a las latas, provistas de un agujero para pasar un termómetro. Luego, llenar cada una de las latas pequeñas, hzsta la misma altura, con agua próxima al punto de ebu- llición. Verificar la temperatura del agua de cada lata, repitiendo dicha operación con intervalos de aproximadamente 5 minutos y establecer, en función de la menor rapidez de enfriamiento, cuál de los materiales empleados es el mejor aislante térmico. Podrá confeccionarse un gráfico de la temperatura en función del tiempo, trazando las curvas de enfriamiento correspondientes a cada uno de los casos.

2.118 Conductividad de una malla metálica Calentar un trozo de malla metálica sos- teniéndolo sobre una llama de alcohol o de gas. Se observará que la llama no atraviesa la malla porque el calor es dispersa- do por los hilos metálicos. Si en la habi- tación se dispone de gas, colocar un mechero bajo un trípode y cubrirlo con una malla metálica. Abrir la llave de paso del gas y encenderlo por encima de la pantalla. Se observará que el gas arde solamente por encima de la misma, pues la malla metálica, al dispersar el calor impide que el gas que está debajo de ella alcance su temperatura de inflamación. Esta observación inspiró a Sir Humphrey Davy la idea de la construcción de una lámpara de seguridad para los mineros, que evitara las explosiones producidas por la ignición del grisú en las minas de car- bón.

2.119 Un modelo de lámpara de Davy Los clásicos experimentos sobre la conductividad de una malla metálica pueden reproducirse mediante una lámpara de Da-

vy improvisada (ver la figura). Una vela encerrada en un cilindro de malla metá- lica no puede encender un chorro de gas proyectado sobre el cilindro por medio de un tubo de goma. Puede emplearse como base un zócalo de madera o plastiiina. Ad-

vertencia: No dejar correr el gas duwnte períodos prolongados. Dispersar el gas vertido ventilando la habitación.

2.120 Cómo extinguir la llama de una vela

Colocar sobre la llama de una vela pe- queña una espiral de alambre grueso, de cobre o aluminio (ver la figura). ¿Por qué se extingue la llama? Puede apagarse si se la priva de oxígeno; sin embargo, en este caso, el oxígeno llega fácilmente a la llama. Cesa de arder porque el alambre conduce el calor m u y rápidtamente, ale- jándolo de la llama y haciendo descender

con una espiral de cobre

la temperatura por debajo del punto de

1J - ignición, lo que demuestra que el cobre o el aluminio son buenos conductores del calor. Por otra parte, si la llama fuera grande, produciría demasiada energfa ca- lorífica para que ésta pudiera ser arreba- tada por la espiral; particularmente si se la calienta antes del experimento, la Ila- m a no podrá reducirse lo suficiente como para extinguirse.


2.121 Los metales son buenos conductores del calor

Poner un trozo de papel sobre la llama de una vela. Si se lo aproxima se carboni- zará. Colocar sobre el papel una moneda de metal y repetir el experimento: el metal conducirá el calor disipándolo, dejando su forma reproducida en el papel, que no se quemará en dicho lugar.

2.122 Conductividad de una barra metálica Conseguir una barra de cobre, latón o aluminio de 30 c m de largo por lo menos. Poner sobre la misma gotas de parafina fundida separadas 3 c m una de otra. Mien- tras éstas están aún blandas introducir en ellas clavos o tachuelas. Calentar en. una llama uno de los extremos de la barra comprobando cómo el calor se propaga por conducción a lo largo de la misma.

2.123 El agua es mala conductora del calor Sostener en la mano un tubo de ensayo lleno de agua fria, tomándolo por la parte inferior. Calentar la parte superior en la llama de un mechero de Bunsen hasta que el agua hierva. El tubo aún podrá sujetarse con la mano, lo que demostrará que el agua es mala conductora del calor.

Convección

2.124 Convección en un tubo de ensayo Llenar con agua fría un tubo de ensayo de vidrio grueso. Cuando la misma esté en reposo, dejar caer en su interior un solo cristal, m u y pequeño, de permanganato de potasio, de manera que en su trayectoria hasta el fondo del tubo coloree ligeramente el agua. El tubo deberá sostenerse con los dedos desnudos, próximos a la superficie del agua pero no por encima del nivel de la misma. Se calentará entonces en la llama del mechero de Bunsen la parte inferior del tubo hasta que ya no sea posible sostenerlo con los dedos sin protección. La llama del mechero no debe ser demasiado fuerte. Vaciar entonces el tubo de ensayo, dejarlo enfriar y llenarlo nuevamente con agua fría. Cuando ésta se encuentre en reposo agregar otra vez un cristal de colorante de permanganato

de potasio, sin revolver. Ahora, el tubo deberá sostenerse con los dedos desnudos, por su parte inferior, calentando cerca de la parte superior del mismo en la llama del mechero de Bunsen exactamente por debajo de la superficie del agua. Conti- nuar calentando hasta que el tubo ya no pueda sujetarse con los dedos. Adverten- cia: Tener en cuenta que la piel de los ni- ños puede quemarse fácilmente, aunque algunos de ellas no experimenten en el primer contacto mucha molestia. Por lo tanto, si bien es importante que experimenten en forma directa los cambios de temperatura es menester advertirles que no continúen sosteniendo el tubo cuando el calor exceda lo tolerable. El experimento se malogrará si se emplean soportes para los tubos de ensayo, o sus equivalentes confeccionados con papel doblado.

2.125 Corrientes de convección en el agua Llenar con agua fría un recipiente grande y pesarlo cuidadosamente en una balanza; luego, vaciarlo y llenarlo nuevamente con el mismo volumen exacto de agua caliente y pesarlo. Se observará que un recipiente con agua caliente pesa menos. A igual- dad de volumen el agua fría es más pesada que la caliente. Al calentarse se originan corrientes de convección, ascendien- do el agua caliente por efecto de la pre- sión del agua fria que la rodea. Esta es la causa de las corrientes de convección en el seno de los líquidos.

2.126 Otra forma de poner en evidencia las corrientes de convección en el agua

Poner a un frasco de tinta o engrudo, un corcho perforado provisto de dos trozos


de tubo de vidrio, como muestra el dibujo. Para lograr mejores resultados conviene que uno de los trozos termine en forma de pico, como el de un gotero para remedios. Este tubo deberá atravesar el tapón prolongándose por encima del mismo aproximadamente 5 cm. El otro tubo terminará exactamente al nivel de la parte superior del tapón prolongándose casi hasta el fondo del frasco. Se llenará éste con agua bien caliente, intensamente coloreada con tinta. Luego, llenar un recipiente grande, de vidrio, como por ejemplo el de una batería, con agua muy fría. Lavar bien el frasco de tinta' y colocarlo rápidamente en el fondo del recipiente grande. Observar qué ocurre. ¿Puede explicar el fenómeno observado?

2.127 Corrientes de convección en el aire Procurarse un disco de hojalata, delgado, procedente del fondo de un recipiente ci- lindricq cortar cuatro paletas en el contorno del mismo y hacerlo girar en la punta de una aguja de tejer doblada (ver la figura). Colocar el disco encima de una

llama y girará rápidamente. En forma similar lo hará también una espiral de papel sostenida sobre la punta de UM aguja de tejer. Otra manera de poner en evidencia las corrientes de aire es utilizando la diferencia entre los índices de refrac- ción del aire caliente y frío. Una lamparita de automóvil sin reflector proyectará las 'sombras' de las corrientes de convec- ción originadas por un calentador eléc- trico.

2.128 Las corrientes de convección y la

Procurarse una caja provista de ranuras para tapa corrediza y cortar un vidrio de ventana que ajuste herméticamente en las mismas. Como variante puede emplearse una caja común en la que pueda improvisarse la ventana hermética. Practicar cuatro agujeros en ambos extremos de la caja (ver la figura). Cada extremo repre-

ventilación

senta una ventana. Los agujeros en la parte superior de ia caja representan la mitad superior de cada ventana. Poner en el interior de la caja cuatro velas; encender- las y cerrar la caja con el vidrio corredizo. Se podrá ahora estudiar las condiciones de ventilación óptimas. Cerrar las ventanas con tapones sólidos y observar las velas durante cierto tiempo. Luego, ensayar combinaciones diferentes de las aberturas: abrir la parte superior de una ventana y ia inferior de ia otra; abrir ambas partes inferiores o la parte superior de una de ellas, ¿qué combinaciones de las aberturas producen mejor ventilación? (ver también el experimento 4.120).

2.129 Tempemtura en la que ei agua al-

introducir un trozo de hielo grande en un vaso de agua. Disponer dos termómetros de manera que uno de ellos mida la temperatura cerca de la superficie y otro cerca del fondo. Se observará que el agua enfriada por el hielo cae al fondo del vaso y que este movimiento continuará hasta que la capa de agua profunda alcance aproximadamente la temperatura de 4' C. Conservará esta temperatura bastante tiempo y el agua más fria permanecerá entretanto en un nivel más alto, cerca del

canza su densidad múximd


trozo de hielo. Se puede deducir de esto que el agua a 4" C es más densa que a O" C. Este curioso comportamiento del agua representa un papel importantísirno en la naturaleza: explica por qué el agua de un estanque comienza a congelarse en la superficie y por qué la temperatura del agua profunda rara vez es inferior a 4" C (ver también el experimento 4.59).

Radiación

2.130 Transmisión del calor por radiación El calor puede transmitirse por un movimiento ondulatorio, aun a través del va- cío: es lo que se llama irradiación. La propagación del calor por irradiación es casi instantánea. Colocar la mano con la palma hacia arriba bajo una lámpara eléctrica no encendida. Encender la Iám- para. ¿La sensación de calor se siente en seguida después de encendida la lámpara? El calor no podría haber alcanzado la mano tan rápidamente, por conducción, pues el aire es muy mal conductor del calor. Tampoco pudo alcanzarla por convección puesto que ésta llevaría el calor hacia arriba y, por lo tanto, lejos de la mano. En realidad, el calor fue transmitido a la mano mediante ondas electromagnéticas cortas, de longitud de onda mayor que las de la luz. La irradiación propaga el calor en todas direcciones a partir de la fuente calorifica. Si se interpone un vidrio entre la lámpara encendida y la mano, que im- pida cualquier movimiento del aire, aun así se percibirá el calor irradiado.

2.131 Las ondas de radiación calorífica

Sostener una lupa bajo la luz solar y enfocar sus rayos sobre un punto fijo, en un papel de seda previamente arrugado. Observar cómo éste se enciende debido 0 la radiación calorífica concentrada en el foco. Tratar de efectuar el mismo experimento con papel de seda ennegrecido con tinta u hollín: jse enciende más rápido?

pueden enfocarse

2.132 Las ondas de la radiación calorífica

Como en el experimento anterior, calen- pueden reflejarse

tar con la lupa el papel de seda y verificar la distancia entre éste y la lupa. Apro- ximadamente en el punto medio de la misma colocar un espejo inclinado y buscar con la mano por encima del mismo el punto foca1 de las ondas caloríficas. Colo- car en dicho punto, sosteniéndolo con el auxilio de unas pinzas, un trozo de papel de seda arrugado y comprobar si se enciende.

2.133 Paso de la radiación térmica a través del vidrio

Poner la mejilla, aproximadamente a 25 c m de distancia de un agujero practicado en una hoja de amianto colocada delante de una fuente de calor (puede emplearse el Sol). Dicha hoja deberá estar al mismo nivel del elemento radiante de dicha fuente. Entre la mejilla y el agujero se coloca- rá una placa de vidrio que luego se reti- rará. Tomar nota de la sensación experimentada. Puede repetirse el experimento empleando dos hojas de vidrio juntas.

2.134 La radiación varía según la natura-

Conseguir tres latas de iguales dimensiones. Pintar una de blanco, interior y exteriormente y otra de negro. Dejar la tercera sin pintar, con la superficie brillante. Llenar las tres hasta la misma altura con agua caliente a igual temperatura. Ve- rificar ésta y colocar a cada lata una tapa de cartón provista de un agujero para que pase el termómetro y colocarlas, separadas una de otra, sobre una bandeja, en un lugar fresco. Comprobar la temperatura del agua cada 5 minutos. ¿Se observa alguna diferencia en el tiempo de enfriamiento? ¿Qué superficie irradia mejor el calor? ¿Cuál es la más deficiente? Vaciar parcialmente las latas cuidando que el nivel del remanente sea igual en las tres y llenarlas con agua muy fría. Verificar la temperatura y cubrirlas colocándolas en un lugar cálido o al sol, controlando la temperatura cada 5 minutos. ¿Qué superficie absorbe mejor el calor? ¿Cuál es la que lo absorbe peor?

leza de las superficies

99 Magnetismo y electricidad 2.138

La cantidad de caior

2.135 Calor y temperalura: el concepto de

Suspender una lata que contenga 50 cm3 de agua y un termómetro, sobre la llama baja de un mechero de Bunsen o una vela. Verificar la temperatura inicial y calentar durante 2 minutos revolviendo constantemente; luego verificar la temperatura final, en grados Celsius. Vaciar el recipiente y repetir el experimento con 100, 150 y 200 cm3 de agua empleando siempre la misma llama. Se puede admitir que 1 cm3 de agua pesa 1 g, sin afectar mayormente la precisión. Calcular para cada caso el producto de la masa de agua por el aumento de la temperatura. Como cada masa de agua recibe de la llama el mismo calor, el resultado indica como unidad adecuada del calor, el que debe absorber 1 g de agua para que su temperatura se eleve 1" C; unidad que recibe el nombre de ca- loría-gramo.

caloría

Magnetismo y electricidad

Electricidad estática

2.137 Producción de electricidad frotando

Obtener un poco de polvo de corcho ras- pando un corcho con una escofina. Ade- más, cortar en pequeños fragmentos un trozo de papel delgado. Tomar un peine plástico, un lápiz y una estilográfica tam- bién de plástico, un trozo de cera, un glo-

objetos

2.136 Valor calorífico de los combustibles Como la cantidad de calor que desprenden los diferentes combustibles es muy variable, resulta útil comparar sus rendi- mientos térmicos. Para esto 3e puede tomar como índice el número de calorías que desprende la combustión total de un gramo de sustancia. Es lo que se denomina poder calorífico. Suspender por medio de alambres una cajita metálica, de un soporte. Verter en ella 100 cm3 de agua fría y medir su temperatura. Colocar un trocito de vela sobre una tapa de lata de conservas y pesar el conjunto. Situar éste debajo de la caja y encender la vela. Agi- tar el agua con el termómetro y cuando la temperatura alcance los 60" C apagar la vela y pesar nuevamente la tapa con el trozo de vela. La masa de agua (en gramos), multiplicada por la elevación de la temperatura (en "C) dará el número de calorías producidas y la masa de vela consumida será igual a la diferencia entre los resultados de las dos pesadas. Cono- ciendo estas dos magnitudes se puede calcular el poder calorífico de la vela.

bo de goma, un plato de vidrio o porcelana y otros objetos no metálicos que se encuentren 0 mano. Frotar con fuerza cada uno de estos objetos sobre los cabe- Hos o la piel y aproximarlos al montonci- to de polvo de corcho (ver la figura). Fro- tarlos de nuevo y acercarlos a los trocitos de papel. Observar lo que sucede. Re- petir el experimento frotando con un trozo de seda y luego con un trozo de franela.

2.138 Un peine que atrae el agua Ajustar una canilla de manera que fluya un hilo delgado de agua. Cargar eléctrica- mente un peine pasándolo varias veces sobre el cabello y aproximarlo a 2 o 3 c m del hilo de agua, que será atraído con fuerza por la carga del peine.

2.139 Magnetismo y electricidad 1 O0

2.139 U n globo inmovilizado Inflar un globo de goma y frotarlo vivamente con una piel. Colocarlo contra la pared: se observará que permanece en su sitio. Repetir el experimento frotando el globo sobre los cabellos.

2.140 Repulsión entre globos Inflar dos globos y atarlos con hilos de aproximadamente un metro de largo. Fro- tar con una piel las superficies de los mismos. Sostener ambos hilos juntos y observar cómo ambos globos se repelen. Co- locar la mano entre ambos y comprobar qué ocurre. Aproximar uno de los globos a la ara. Repetir la experiencia con tres globos.

2.141 U n diario que queda adherido a Za

Aplicar contra una pared la página de un diario, presionándola suavemente. Frotar- la varias veces en toda su superficie, con un lápiz o con la mano. Tomar una es- quina de esta hoja, atraerla hacia sí y soltarla, en la forma que ilustra la ligura. Se observará que el papel es atraído hacia la

pared

pared. Si el aire es muy seco se podrá oír un crepitar provocado por la electricidad estática.

2.142 Un detector de electricidad estática Cortar una tira de cartón delgado de aproximadamente Z x 10 cm, plegarla por el medio en sentido longitudinal y ponerla en equilibrio sobre la punta de un lápiz como muestra la figura. La punta de éste deberá penetrar apenas en el papel, sin perfowrlo, de modo que el mismo pueda girar fácilmente. Cargar un peine frotán- dolo en el cabello o en iana y aproximar-

lo o uno de los extremos del detector. Ob- servar qué ocurre y ensayar con otros objetos previamente frotados.

2.143 Indicador electrostático con una bo-

Obtener un poco de médula del interior del tallo de alguna planta, dejarla secar bien y moldearla en pequeñas bolitas de 5 mm de diámetro, apretándola firmemente. Pintarlas con pintura de aluminio, grafito coloidal o pintura dorada. Atarles un hilo de seda de aproximadamente 15 c m de largo y preparar un soporte de madera para las mismas (ver 2.146 B). Obser- var el comportamiento de las bolillas cuando se les aproximan objetos previamente frotados con seda, piel o franela. Los dispositivos de bolillas de este tipo se denominan electroscopios. En vez de bolillas de médula pueden emplearse granos de arroz inflado o bolitas de poliestireno expandido (espuma de estireno), pe- lotas de 'ping-pong' o cualquier otro objeto liviano. Lo principal es transformarlos en

lilla de médula vegetal


conductores de la electricidad cubriéndolos con una pintura metálica. Para que la pintura de aluminio en polvo se adhiera a la superficie puede emplearse clara de huevo.

2.144 Electroscopio con bolilla de papel

Hacer una bolita empleando aproximadamente 6 cm2 de papel metálico procedente de un atado de cigarrillos o de un paquete de goma de mascar. Pegar a la mis- m a mediante adhesivo un trozo de hilo de seda o nylon de alrededor de 8 c m de largo. Atar el otro extremo a una lapicera a bolilla u otro objeto similar, aislante, y colocar la misma atravesando la boca de un tarro de dulce, de manera que la bolilla cuelgue libremente junto al mismo (ver la figura). Aproximar a ésta un cuerpo

metálico

cargado eléctricamente: primero será atraí- da por el mismo y luego repelida. Frotar a continuacion otra lapicera plástica contra una caja de útiles o un transportador de celuloide y aproximarlo a la bolilla y dejar que ésta se cargue, luego, acercar el transportador a la bolilla cargada. ¿Qué le sugieren estos dos tipos de cargas obtenidas por frotación?

2.145 Electroscopio de hojas metálicas Para construir un dispositivo detector de cargas eléctricas se requieren: un tarro vacío, de dulce, un poco de alambre y algunos trozos de hoja de papel metálico. Para impedir las pérdidas se empleará un corcho parafinado, cera aislante o 'perspex'. Introducir en el mismo un trozo de vari'lla de bronce o de cobre con forma de L y colgar de su extremo inferior un trocito de papel de seda plegado o una tira de papel de aluminio. Si se aproxima al extremo de la varilla un cuerpo cargado

eléctricamente las hojas de papel se sepa- rarán cuando reciban una carga de igual signo.

2.146 Existen dos clases de electricidad

A. Construir una platina giratoria, clavando un clavo largo en una base de madera. Insertar un tubo de ensayo en un agujero practicado en un corcho grande y chato. Afilar )la extremidad del clavo aguzando bien la punta e invertir sobre ésta el tubo de ensayo. Colocar alfileres en la cara

estática

2.146A Las cargas positiva y negativa se atraen

2.14SB Empleo de un electroscopio a bolilla de médula, previamente descargado

2.146 Magnetismo y

superior del corcho para sujetar los objetos que se coloquen sobre la platina giratoria. Procurarse dos tubos de ensayo o varillas de vidrio, un trozo de tela de seda, dos peines de material plástico, una barrita de ebonita, un poco de lana y un trozo.de piel o franela.

(a) Frotar el peine con la piel y ponerlo sobre la platina. Repetir la operación con el otro peine y aproximarlo al que está sobre la platina. Repetir la experiencia hasta asegurarse de que las observaciones efectuadas son correctas (ver la figura).

(b) Frotar una varilla de vidrio con seda y colocarla en la platina. Frotar uno de los peines con la piel y aproximarlo B la varilla de vidrio. Repetir hasta estar seguro de lo observado. Cuando se frota el peine con la piel,

el material plástico se carga con electricidad negativa y la piel, positivamente. Al frotar vidrio con seda, aquél se carga positivamente y la seda negativamente.

B. Frotar la varilla de ebonita con un trozo de lana, aproximándola luego al electroscopio a bolilla descargado. Observar que la bolilila de médula, primero es atraída y luego repelida. En forma similar, frotar una varilla de vidrio con un trozo de seda y acercarla a la bolilla descargada del dectroscopio, que primero será atraída y luego repelida (ver la figura). C. Cargar negativamente la bolilla de mé- dula vegetal tocándola con una barra de

electricidad 102

ebonita frotada previamente con lana. Ob- servar que al aproximar a la bolilla, cargada negativamente una barra con ia mis- m a carga, la repele pero es atraída cuando se le acerca una varilla de vidrio frotada con seda, con fuerte carga positiva (ver el dibujo). Nota: El comportamiento de los objetos

cargados eléctricamente, en la platina, el electroscopio y frente a la bolilla de mé- dula vegetal demuestran la regla general, según la cual las cargas de electricidad estática de igual signo se repelen y las de signo contrario se atraen.

2.146C Empleo de un electroscopio a bolilla de medula, cargado 2.147 J


2.147 Cómo producir muchas descargas de electricidad estática de una misma fuente

Conseguir un trozo de aluminio de aproximadamente 24 c m de lado (puede servir una tortera de aluminio). Calentar el metal uniformemente en una llama y apoyar en su centro una barra de lacre o una vela de cera hasta que se funda y endurezca sólidamente, pana que haga las veces de manija (ver la figura). Si se desea una manija permanente se puede practicar un agujero en el alumhio y atornillar un mango de plástico o madera. Procurarse una cubeta o tazón de material plástico un poco más grande que la tortera; colocarlo sobre una mesa y frotar el fondo por su parte interna con un trozo de piel o franela durante medio minuto. A conti- nuación colocar el aluminio sobre el plás- tico presionando fuertemente con los. dedos. Luego, retirar el recipiente de aiumi- nio y aproximar el dedo al metal: se pro- ducirá una chispa. Pueden obtenerse varias descargas procedentes del plástico sin necesidad de frotarlo nuevamente. Pre- sionar apenas, con los dedos, el metal contra el plástico y levantarlo tomándolo por la manija.

La corriente eléctrica

2.148 Pila sencilla construida con dos

Tomar dos monedas de distintos metales y limpiarlas bien con lana de acero o papel de lija fino. Doblar un trozd de papel absorbente o secante formando una almohadilla ligeramente más grande que las monedas. Mojar el papel secante en agua salada y colocar una de las monedas encima de la almohadilla y otra debajo de la misma y apretarlas entre el pulgar y el indice2 Conectar ambas monedas a los terminales de un galvanómetro sensible y observar la deflexión de la aguja.

monedas

2.149 Electricidad producida por un limón Conectar uno de los terminales de un gal- vanómetro sensible a un trozo de cinc procedente de la carcasa de una pila seca en desuso. Conectar el otro terminal a un trozo de cobre. Apretar un limón contra

la tabla de (la mesa, haciéndolo rodar al mismo tiempo, para romper algunas de las membranas interiores. Clavar las dos tiras de metal a través de la cáscara del limón cuidando que no se toquen entre si (ver la figura). Observar la aguja del galvanómetro. Intentar el mismo experimento emplean-

do una patata; ¿la distancia entre ambas placas afecta la indicación del galvanó- metro?

2.150 Examen de una pila seca Quitar la tapa exterior de una pila seca usada y $cortar a ésta por la mitad con una sierra para estudiar su estructura. Obser- var que el carbón, polo positivo, se halla en el centro y que el cinc, es el polo negativo. El material situado entre ambos es el electrólito (es decir, la sustancia quí- mica que actúa sobre las placas de la pila). Comprobar cómo dicha sustancia ha corroído al cinc y que el envase de dicho metal que la contiene ha sido sellado con brea lcaliente (ver la figura). Ver tam- bién el experimento 2.88.

carcasa de cinc papel absorbente barra de carbdn electrólito mezclado con material absorbente

2.151 Empleo de una pila seca para ali-

Envolver un trozo de cable rígido, de mentar un circuito

2.151 Magnetismo y electricidad 104

campanilla, alrededor del culote roscado de una lamparita de linterna de manera que la sujete firmemente. Curvar en forma de C la parte sobrante del cable. Apoyar la parte inferior del culote de la lamparita sobre el contacto central de la pila disponiendo el extremo libre para que por efecto de su flexibilidad haga contacto con la base de la misma. Si el contacto es bueno, la lamparita encenderá. Cual- quier tipo de lamparita servirá para esta experiencia pero dará más luz la fabricada para funcionar con un solo elemento. Exa- minar de cerca la lamparita y observar el fino alambre metálico en su interior, sostenido por dos alambres más gruesos. Se verán mejor con la ayuda de una lupa. El hilo metálico fino es de timgsteno; el paso de la corriente a travos del mismo produce su calentamiento originando la emisión de luz. Poner la pila al revés e invertir las conexiones: se observará que la lámpara enciende igual a pesar de que la corriente circula en sentido opuesto. Hacer un diagrama del paso de la corriente a través de la lamparita y hacia el otro contacto de la pila. Analizar el significado de la expresión ‘circuito eléctrico’. Para utilizar el circuito descripto como linterna eléctrica simple deberán asegurarse las conexiones del cable con la pila sujetán- dolas con bandas de goma.

2.152 U n interruptor simple Puede improvisarse un interruptor siniple asegurando uno de los extremos del alambre de campanilla a un lápiz p o r medio de dos bandas de goma, en la forma que muestra la figura. La conexión se hace mediante un segundo alambre pasado por deb

2.153 Empleo de interruptores en el con-

En un circuito formado por una pila y una I’ámpara intercalar un interruptor a cu- chilcla. Reemplazar a la lámpara por una campanilla o chicharra y hacer funcionar el interruptor. Sustituir el interruptor a cuchilla por uno a botón y probar en el circuito otros interruptores comunes. Si es posible desarmar algunos de el!os para estudiar su construcción.

trol de circuitos eléctricos

2.154 Elementos componentes de una lin-

Acrecentar en los alumnos la noción de que una linterna eléctrica es un dispositivo en el que se emplean un interruptor, materiales aislantes y conductores, pilas secas y una lamparita. Invitarlos a que traigan a clase linternas de diversos tipos y las desarmen. Razonar acerca de la fun- ción de cada una de sus partes. Tratar de conectar la lamparita a la pila seca por medio de un cable curvado sin emplear la caja de la linterna. Armar a ésta nuevamente. Incitar a los alumnos a que descubran por sí mismos el circuito de una linterna e indiquen dónde se produce la apertura y cierre del mismo. En las de metal, la caja forma parte, del circuito. En una de dos elementos las pilas deben colocarse de manera que la base de una esté en contacto con el borne superior de la otra para que el circuito eléctrico se integre en forma adecuada. Dejar que los alumnos ensayen la colocación de las pilas en distintas posiciones hasta descubrir en cuál de ellas funciona mejor la linterna (ver la figura).

terna eléctrica


Partes linterna

funcionales eléctrica

de una

2.155 ¿Conductor o no conductor? Pedir a los niños que reúnan materiales con el objeto de verificar su conductividad eléctrica y responder a la pregunta del título. Ensayar con papel, goma de borrar, botones plásticos, llaves, monedas, généro, piolín, tiza, vidrio, clavos, limaduras de clavos, cable aislado y pelado,

etc. Realizar la prueba en un circuito haciendo puente a través de un interruptor de cuchilla, abierto o bien empleando un probador construido en la forma que muestra el-dibujo. Los materiales que permiten .el paso de la electricidad reciben el nombre de conductores y los que no se llaman no conductores o aisladores. La parte de cobre de un cable es un conductor y su recubrimiento un aislador (ver tamblén el experimento 2.59).

2.156 Tablero de circuitos (a) Todos los experimentos en los que se emplean pilas secas como fuente de ener- gía eléctrica pueden realizarse más fácil- mente mediante un sencillo tablero de circuitos. Se usará como base un trozo de 'hardboard' o madera iterciada de 30 X 30 c m y sobre el mismo se fijarán grapas para sujetar las pilas y tiras flexibles de

E

A portalkmparas B conectadores de alambre de cortina c pilas D abrazaderas a presi6n E uniones de metal flexible F soportes de latón para varillas de cortinas c base de madera

metal que servirán de conexión entre las mismas. Se armará el circuito atornillando a la base soportes de latón par4 varillas de cortinas, en la forma indicada en la figura.

(b) Pueden confeccionarse conectadores flexibles de largo variable con alambre para cortinas con ganchos en cada extremo.

c) Pueden colocarse portalámparas en circuitos usando conectadores de alambre para cortinas o alambre de cobre Nv 16 sin aislación.


(d) Otras conexiones pueden hacerse con trozos de distinto largo de alambre de cobre sin aislación provistos en sus extremos de broches ‘cocodrilo’.

-------= -

2.157 Pilas en serie A. Conectar dos pilas secas en la forma que indica la figura. Observar que están dispuestas de manera que el negativo de una está en contacto con el borne positivo de la otra. Cuando las pilas están conectadas en la forma indicada se dice que están en serie.

B. Intercalar en el circuito una lámpara de 4,5 voltios, primero con una pila, luego con dos y finalmente con tres en serie. Observar cómo varía el brillo de. la iám- para. En este tipo de conexión el voltaje

Diagrama de un circuito formado por 2 pilas en serie y una lámpara. El trazo corto y grueso representa al terminal negativo, el largo y fino ”‘ al terminal positivo

esigual a la suma de los voltajes de cada una de las pilas, por consiguiente, si se emplean pilas de 1,5 voltios, dos pilas producen 3 voltios y tres pilas 4,5 voltios.

2.158 Pilas en paralelo Las pilas pueden conectarse entre sí uniendo todos sus terminales positivos y haciendo lo mismo con los negativos. Se dice entonces que están conectadas en paralelo (ver la figura). Para estudiar el comportamiento de las pilas conectadas en paralelo se requiere un tablero de circuitos especial. ¿Qué ocurre con d brillo de la luz si se desconecta una de las pilas?

¿Experimenta alguna variación cuando se emplea solamente una pila?

Cuando las pilas están conectadas en paralelo el voltaje total no es mayor que el de una sola pila; sin embargo, la corriente total disponible ha aumentado en proporción con el número de pilas.

2.159 Circuitos simples

A. Lámparas en serie Conectar una pila y una lámpara en la forma que indica el diagrama del ángulo superior izquierdo de la figura. Observar el brillo de la lámpaTa y luego conectar los demás circuitos ilustrados verificando el brillo de las #lámparas a medida que se pasa de uno a otro. (Nota. Asegurarse de que todas las lámparas den una luminosi- dad razonablemente uniforme, de lo contrario los resultados no serán dignos de confianza.) Estos ‘diagramas de conexiones’ son útiles para los trabajos prácticos pero los alumnos, a medida que progresan necesitan aprender a interpretar diagramas de circuitos teóricos. Ejercitarse en el empleo de los símbolos convencionales representados en los esquemas que siguen, de circuitos equivalentes. Cuando las lámparas están conectadas

en serie, el voltaje total se divide entre las mismas; por ejemplo: si se conectan en serie tres lámparas iguales a una bate- ría de 3 voltios, cada una de ellas reci- birá 1 voltio.


. . .

- ' . 'A l

. . . i 1

- + - + + -

L : : q 0:agramas de circuitos equivalentes

0. Lámparas en paralelo

Estudiar los cambios de brillo de lámparas conectadas en la forma ilustrada en el dibujo de abajo. Así conectadas, en paralelo, cada una de ellas recibe el voltaje

. . . .

. . . .

1 . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

- ~ - - D a total de la fuente. En (d) y (e) se han conectado en paralelo con una batería, cadenas de lámparas en serie. Esta dispo- sición se denomina: circuito de series en paralelo. ¿Cómo describiría el circuito representado en (f)?


Q'

e " 2.160 Cómo actúa un fusible Examinar fusibles en buenas condiciones y quemados. Son uno de los dispositivos de seguridad empleados para proteger los circuitos eléctricos contra las sobrecar- gas. Cuando una cantidad peligrosa de corriente fluye a través de un circuito, el alambre fusible se funde abriendo el mismo. Cortar una tira m u y delgada de papel metálico, de envolver, y fijarla entre los extremos salientes de dos cables pasados a través de un corcho. En lugar de papel metálico puede usarse una hebra de lana de acero procedente de un estropajo. Se tendrá así un modelo de fusible apto para funcionar con pilas secas. Armar el

circuito en la forma que indica el dibujo y experimentar con láminas de distintos tipos y formas hasta que el modelo funcione demostrando el principio del fusible. (En la práctica, por supuesto, nunca se deberá conectar el fusible a los terminales de la fuente de energía eléctrica.)

C

2.161 Empleo de los fusibIes A. Poner el modelo de fusible del experimento 2.160 en un circuito en serie con tres pilas y una lámpara, representado en la figura. Poner la lámpara en cortocircui-

A broche cocodrilo

to mediante un broche 'cocodrilo'. Si el fusible no se funde cortar una tira más delgada de papel metálico. Experimentar con distintas clases y anchos de hojas me- tálicas hasta lograr una que correctamente conectada conduzca la corriente pero que se funda al ser puesta er cortocircui- to. Reemplazar entonces el fusible y agregar más lámparas en paralelo hasta que éste se queme. B. Analizar los peligros de una sobrecar- ga en una instalación eléctrica doméstica aplicando a un circuito una carga excesiva. En las casas viejas frecuentemente los circuitos han sido proyectados para trabajar con cargas mucho menores que las que se les aplica actualmente. Cuando se

1 o9 Magnetismo y electricidad 2.163

‘Lisan varios artefactos al mismo tiempo los conductores eléctricos se sobrecalien- tan provocando un incendio. Examinar los peligros que encierra el empleo de monedas en lugar de fusibles y el uso de fusibles de mayor resistencia que la que requiere el circuito. U n fusible de 30 ampe- res en un circuito proyectado para 15 am- peres no ofrece ninguna garantía de seguridad. Para evitar accidentes los artefactos deben ser conectados o enchufa- dos sólo por personas competentes.

2.162 Obtención de calor y luz de la elec-

Pasar a través del corcho de una botella pequeña dos trozos de cable de campanilla. Puede prepararse un corcho adecuado cortando uno de los extremos de uno más largo o bien usando un tapón de goma con doble perforación. Envolver los extremos de un trocito de alambre muy fino, de hierro, alrededor de las puntas de los alambres de cobre y poner el corcho en la botella (ver la figura). El artefacto

t ricidad

k j -_ A broches cocodrilo E interruptor

resultante será un modelc rudimentario de lámpara eléctrica. Conectarlo a un circuito alimentado por una o más pilas secas y cerrar el mismo mediante el interruptor hasta que el alambre fino, o filamento, comience a ponerse incandescente, abrir entonces nuevamente el circuito. Si

se procede con cuidado, la lámpara podrá encenderse varias veces antes de que se consuma el filamento pero, finalmente, el alambre de hierro ca!entado 5e combina con el oxígeno del aire contenido en la botella, quemándose. Las lámparas fabricadas para el comercio no contienen oxí- geno en su bulbo y su filamento de tungsteno puede calentarse a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que brille sin arder. El bulbo de vidrio evita el peligro de incendio y las descargas eléc- tricas por contacto permitiendo que la Iám- para Pueda usarse con seguridad.

2.163 lnstrumentos simples para demostrar

Conseguir un poco de alambre para campanilla con aislación de algodón y envolver prolijamente 50 o 60 vueltas alrede-

el paso de corrientes eléctricas

B

dor de una botella de unos 8 c m de diá- metro, formando una bobina. Retirarla de la botella y atarla fuertemente con trozos de alambre corto o con cinta aisladora. Montar la bobina sobre una base. La pe- queña plataforma para la brújula (ver la figura) puede hacerse practicando un agujero en un corcho para permitir el paso de la bobina, asegurando después corcho y bobina a la base mediante lacre fundido o cola. Poner la brújula sobre el corcho y girar la bobina hasta que esté alineada


con la aguja. Conectarla a una pila seca la. Sujetar la varilla imantada a los dos y observar la deflexión de la aguja. In- pasadores salientes del botón, apoyando vertir entonces las conexiones y observar la parte convexa del mismo sobre un tro- nuevamente. Puede construirse un instru- zo de vidrio u otra superficie pulida. mento más sensible haciendo un pequeño receptáculo con madera de caja de cigarros, de dimensiones suficientes como para alojar la brújula. Colocar a ésta en su caja y envolver la misma con 20 vueltas de alambre de campanilla en la forma que ilustra la figura.

Magnetismo

2.164 Una sencilla brújula, sin aguja A. Imantar una varilla de hierro o un trozo de cuerda de reloj frotándolo con una piedra imán o con un imán de otro

B I r tipo. Para convertirlo en aguja de brtíjula se requiere un soporte lo más exento posible de fricción. Esta condición puede lograrse de varias maneras: Cerrar uno de los extremos de un tubo corto de vidrio (de 2 cm) calentándolo en una llama. Co- locar este tubo pequeño sobre la punta de un alfiler atravesado a un trozo de madera o corcho y fijar la barrita de acero al tubo con cola o plastilina ajustándo- la para que oscile libremente con uniformidad (ver la figura A). Otra forma de suspender la aguja es empleando la parte metálica de un viejo botón forrado de te-

B. Otra aguja de compás sencilla puede hacerse con dos agujas de coser imanta- das atravesadas por los agujeros de un broche a presión grande. Este puede ponerse en equilibrio sobre otra aguja clavada en un corcho por el lado de su ojo (figura B). En caso de usarse un broche a presión más pequeño, deberá sostenerse por el reborde con unas pinzas mientras se introducen presionando ambas agujas por los agujeros pequeños. C. Clavar la aguja imantada en un carton- cito que a su vez se suspenderá de un hilo de manera que la oscilación conjunta de aguja y cartón formen otra brújula simple (ver la figura C). En la extremidad del imán, que apunta hacia el norte fijar una pequeña flecha de papel, mediante cola o goma laca.

2.165 Determinación de la inclinación

Con una aguja de tejer atravesar un corcho perpendicularmente a su eje. Suspen- der el conjunto en equilibrio horizontal sobre una tira de cobre doblada en forma de U, utilizando alfileres como eje (ver la figura). Retirar el conjunto de sus pun-

magnética

tos de apoyo e imantar la aguja sin desplazar el corcho. Una vez colocado nuevamente en su apoyo, uno de los extremos de la aguja de tejer será atraído hacia abajo por el campo magnético terrestre. Un transportador permitirá medir el ángulo de inclinación. Para suspender el imán se podrá emplear también como variante, un trozo de válvula de bicicleta atravesado por un alfiler, que hará las veces de eje de suspensión. Los puntos de

1 1 1 Magnetismo y electricidad 2.1 70

apoyo podrán improvisarse con dos tarjetas postales separadas por medio de corchos sujetos con chinches. Se podrá entonces marcar coh un lápiz el ángulo de inclinación que luego se medirá.

2.166 Una bobina, imantadora Para imantar las agujas de acero servirá un trozo de vidrio ordinario sobre el que se habrán bobinado m u y juntas muchas vueltas de alambre de cobre aislado. Una pila de linterna suministrará la corriente necesaria, pero no deberá dejarse conectada más tiempo del requerido (ver la figura).

2.167 Imán suspendido libremente Suspender libremente un imán de un es- tribo. Este puede consistir en dos lazos de hilo de algodón dispuestos de manera que el imán cuelgue de ellos en la forma indicada en el dibujo. Experimentar con imanes estudiando el efecto de atracción

y repulsión. Deberá evitarse el choque entre imanes como así también aproximarlos uno a otro forzando su mutua repul- sión, lo que finalmente podría debilitarlos. Aproximar a los polos del imán suspendido otro, para comprobar si los polos del mismo nombre se atraen o se repelen (ver la figura).

2.168 Imanes naturales El mineral de hierro magnético es muy común en muchas regiones del mundo. Pro- curarse un trozo del mismo. Se trata de un imán natural. Desparramar algunas limaduras de hierro o trozos de lana de acero finamente cortados sobre una hoja de papel blanco y observar cómo el mineral magnético los atrae, Tratar de levantar objetos de hierro más pesados, como por ejemplo broches o tachuelas. Apro- ximar un trozo del mineral a una brújula y observar qué ocurre: ¿todas las partes del mineral magnético afectan a la bniju- la de la misma manera?

2.169 Obtención de imanes artificiales Se pueden conseguir imanes artificiales potentes, para estudiar el magnetismo, desarmando diversos aparatos fuera de uso como, altoparlantes de radio, viejos receptores telefónicos y velocímetros de automóviles. Frecuentemente pueden adquirirse imanes en el comercio y en las casas de instrumental científico. Los imanes artificiales se fabrican con formas diversas, como la de herradura o U, o bien rectos en forma de barra.

2.170 identificación de sustancias magné-

Reunir diversos objetos pequeños de papel, cena, latón, cinc, hierro, acero, níquel, vidrio, corcho, goma, aluminio, cobre, oro, plata, madera, estaño, etc. Probar cada uno de ellos con un imán para determinar a cuáles atrae y a cuáles no. Aproxi- mar a la aguja de la brújula un trozo de alambre de hierro dulce y uno de alambre de acero duro, de cuerda de piano y comprobar si se produce alguna perturba- ción.

ticas


2.171 Polos magnéticos Cortar un trozo de alambre de acero en desuso, de 6 c m de largo y pasar uno de los extremos de un imán de acero a lo largo del mismo, de punta a punta, sólo una vez y en una única dirección. Verifi- car si ha quedado magnetizado acercán- dolo a limaduras de hierro: &as atrae con igual fuerza en toda su longitud? Las zonas de máxima atracción reciben el nombre de polos.

2.172 Partiendo imanes Tomar un trozo de alambre de acero imantado y colocarle una flecha de papel en su polo norte. Partirlo por el medio y tratar de aislar a uno de sus polos. Probar con ambos extremos de cada uno de los pedazos y tomar nota de los resultados; en particular, del tipo de magnetismo observado en cada lado de la rotura. Cortar un pequeño trozo de sólo unos pocos milíme- tros de alambre imantado y probarlo con limaduras de hierro si es demasiado corto para permitir el empleo de una brújula flotante: ¿Cuál sería el resultado si se pudiera efectuar la prueba con sólo un grano de imán pulverizado?

2.173 Campos magnéticos bidimensionales A. Poner sobre el banco una barra mag- netizada. Desparramar limaduras de hierro sobre una cartulina delgada y colocar ésta sobre el imán sosteniéndola de manera que no esté en contacto con el mismo. Si se golpea la cartulina con un lápiz podrá observarse la forma del campo mag- nético. Las limaduras de hierro pueden obtenerse desmenuzando un estropajo de lana de acero o limando el extremo de un clavo sujeto en el tornillo de banco.

B. Efectuando sobre el banco combinaciones de imanes se podrán observar interesantes campos magnéticos (ver la figura). Probablemente ,los alumnos desearán

conservar un registro permanente de los resultados mejores. Una de las formas de lograrlo consiste en sustituir la cartulina por papel fotográfico sobre el que se pro- yectará una luz intensa. Esta operación deberá efectuarse en un cuarto oscuro.

Puede también pulverizarse la figura formada por las limaduras al distribuirse a lo largo del campo magnético con tinta negra o barniz mediante un atomizador para perfumes o un aerbgrafo.

2.174 Campos magnéticos tridimensionales Colocar en un pequeño recipiente de vidrio con cierre hermético una cucharada de limaduras de hierro y agregar aceite u otro líquido viscoso. Sacudir la mezcla y verificar si las limaduras quedan en sus- pensión. Si el aceite fuera demasiado viscoso, clarificarlo agregándole algún 1í- quido miscible hasta conseguir que las limaduras queden suspendidas en la mezcla. Si se colocan varios imanes junto a las paredes laterales del recipiente las limaduras de hierro formarán estructuras mag- néticas tridimensionales. Un procedimien- to de mayor permanencia consiste en la sustitución de la solución viscosa por una sustancia plástica en estado líquido, que luego se dejará solidificar.


Electromagnetismo

2.175 Electroimanes cilíndricos Tomar un perno de hierro de unos 5 c m de largo, con su tuerca y dos arandelas. Disponer una arandela en cada extremo y ajustar la tuerca. Entre las dos arandelas enrollar cable aislado dejando un extremo libre de 30 c m al comenzar a bobinar. Des- pués de haber enrollado alrededor del perno desde una arandela hasta la otra varias capas de cable, cortarlo, dejando tam- bién un extremo libre de unos 30 cm. Re- torcer los dos extrenios libres cerca de su final y luego rodear con cinta adhesiva cada extremo del carrete así armado para impedir que el cable se desenrolle. Quitar

la aislación de los dos extremos del alambre. Unir dos pilas secas en serie y conectar a las mismas este electroimán (ver la figura). Levantar algunas tachuelas y clavos. Mientras éstos son retenidos por el imán desconectar uno de los cables de las pilas y observar. Hacer 10 mismo con otros objetos de hierro y acero. Mientras la corriente pasa por el electroimán, ve-

rificar con una brújula la polaridad de cada extremo; luego, invertir las conexiones a la batería y verificar nuevamente.

2.176 Electroimanes en herradura Conseguir un perno largo o un trozo de varilla de hierro de aproximadamente 5 mm de diámetro y 30 c m de largo. Do- blarla en forma de U y enrollar sobre la misma varias capas de alambre para campanilla en cada brazo del imán dejando libre la parte curva, como indica la figura y comenzando por el extremo de uno de

los brazos. Dejar un excedente de alrededor de 30 c m de cable para efectuar las conexiones. Enrollar sobre uno de los polos aproximadamente tres capas, cruzando luego el cable desde el extremo superior de este brazo hasta el otro cuidando de bobinar este palo exactamente en el sentido indicado en la figura. Envolver aproximadamente tres capas y una vez hecho esto cubrirlas con cinta adhesiva para impedir que se desenrollen. Quitar la aisla- ción de uno de los extremos del cable, conectarlo a dos pilas secas y probar los polos del electroimán: uno deberá ser norte y el otro sur. Si ambos tuvieran la misma polaridad, el segundo enrollamien- to debe haberse efectuado en sentido equi- vocado; habrá que deshacerlo y rebobinar- lo nuevamente en dirección opuesta. Tra- tar de levantar pequeños objetos con este imán. Comparar su fuerza con la del elec- troimán recto construido anteriormente.

2.177 Comparación de la fuerza de los

Enrollar sobre un perno recto, de hierro, 25 vueltas de alambre para campanilla, conectando ambos extremos a una pila seca. Contar el número de tachuelas que se pueden levantar con este electroimán. Realizar la experiencia tres veces, verifi-

electroimanes


cando el número y calcular el promedio. Repetir la operación con dos pilas conectadas en serie; luego, bobinar 25 vueltas más en el mismo sentido y unirlas a las primeras comprobando nuevamente la fuerza del electroimán; primero, con una y luego con dos pilas secas y empleando tachuelas. Finalmente, bobinar otras 50 vueltas, completando 100 vueltas en total, y repetir la medición con una y dos pilas. Como experimento adicional, retirar 50 vueltas y rebobinarlas sobre el perno en sentido opuesto. Con 100 vueltas enrolla- das de esta manera, conectar ambas pilac y comprobar nuevamente 4a fuerza.

2.178 Campo magnético generado por una corriente eléctrica al pasar por un cable

Practicar un agujero en el centro de una cartulina blanca, pequeña, y pasar por el mismo un trozo de alambre de cobre calibre 26, de un largo aproximado de 25 cm, conectando el mismo a una pila seca o a los terminales de una fuente de poder de bajo voltaje. Esta cartulina deberá colocarse en posición horizontal. Hacer pasar la corriente y desparramar limaduras de hierro sobre ‘la cartulina, golpeándola ligeramente con un lápiz. Observar el dibujo que se ha formado. Retirar luego las limaduras de hierro y explorar el campo magnético con una brújula pequeña. In- vertir luego las conexiones y comprobar el efecto en la aguja de la brújula.

2.179 Campo magnético en eZ interior de

Exploraremos ahora el campo en el interior de una bobina. Enrollar cinco espiras espaciadas sobre un cilindro de madera y retirar, deslizándola, la bobina del cilindro, montándola sobre un cartón en el que previamente se habrán practicado ranuras, conectando la misma a los contactos de una fuente de poder de reducido voltaje, corriente continua, o bien a una pila seca (ver el dibujo). Sobre el cartón se dispersarán limaduras de hierro, pres- tando particular ,atención al campo mag- nético del interior de ia bobina. Dar paso a la corriente y golpear suavemente el car-

un bobinado abierto

tón observando la figura formada por las limaduras. Después de efectuada la prueba con limaduras, puede realizarse ein- pleando brújulas. La bobina abierta utilizada en el experimento se denomina tam- bién ‘solenoide abierto’ y si está formado por muchas espiras juntas ‘solenoide de espiras juntas’. Empleando el mismo dispositivo y un solenoide de espiras juntas, los alumnos podrán estudiar la semejanza entre los campos magnéticos producidos por un imán en forma de barra y el externo producido por un solenoide.

2.180 Generando electricidad con un imán y una bobina

Para este experimento se requiere uno de los detectores de corrientes eléctricas descriptos (2.163). Conectar con el detector una bobina de aproximadamente 50 espiras mediante cables largos, de modo que

la bobina y el imán que se emplearán puedan mantenerse bien alejados de la brú- jula del detector de corriente. Mover la


bobina sobre uno de los polos de un imán permanente, en herradura, observando al mismo tiempo la aguja de la brújula mientras la bobina se desplaza a través del campo magnético. Apartar entonces la bobina de dicho polo y observar la aguja. Mover la bobina acercándola y apartándola del otro polo del imán. Luego, sosteniendo la bobina introducir uno de los polos por el centro de la misma. Al cortar la bobina las líneas de fuerza del imán se generará en ella una corriente eléctrica.

2.181 Un motor eléctrico sencillo En este modelo simple se emplea corriente de una pila seca para excitar los campos magnéticos y bobinados de las arma- duras. Preparar una tabla de 20 por 25 c m que hará las veces de base. Perforar un pequeño orificio en su centro y pasar por él un clavo de hierro, grande, de unos 15 cm. Bobinar prolijamente 100 espiras de cable para campanilla, aislado, sobre otros dos clavos de 15 c m dejando chico- tes terminales de alrededor de 30 c m y clavar éstos sobre la base con una sepa- ración de 15,5 cm entre sí. Clavar además dos clavos pequeños, en diagonal, a 5 c m de distancia del clavo grande central. Pelar los extremos libres de las bobinas y envol- verlos con varias vueltas alrededor de los clavos, curvándolos de manera que apoyen haciendo contacto con el clavo central. Estos terminales servirán de escobillas. Debe cuidarse que las bobinas de campo estén devanadas en el sentido correcto. El diagrama B es un plano completo del sentido de los devanados; de otra manera, el motor no funcionará. Los otros chico- tes terminales de las bobinas deberán asegurarse a unos tornillos colocados en los ángulos de la base. Se han completado dos de las cuatro partes esenciales de un motor: los electroimanes de campo y las escobillas. Faltan el bobinado de la armadura y el conmutador. Perforar transversalmente un corcho de 4 cni de diámetro, pasando a través del mismo un clavo grande, de 13 cm. Devanar eri cada uno de los extremos libres de éste alrededor de 40 vueltas de cable aislado para campa-

nilla, cuidando hacerlo en el sentido correcto indicado en el diagrama. Pelar las puntas libres y seguidamente, practicar con prolijidad una escopladura redonda, con ayuda de un cortaplumas, en el centro del corcho e insertar en la misma el extremo cerrado de un tubc de ensayo de 10,5 o 13 cm, de manera que calce ajus- tadamente. Esto completa el bobinado de la armadura. Ahora puede construirse el conmutador: cortar dos trozos rectangulares de lámina de cobre de una anchura aproximada de 4 c m y de longitud suficiente como para rodear el tubo de ensayo dejando un espacio libre de alrededor de 6 mm entre ambas chapas. Curvarlas para que se adapten al tubo y practicar en cada una de ellas un pequeño agujero en el que se soldarán o engancharán, retorcién- dolos, los extremos pelados de los cables terminales de los bobinados de la armadura. Asegurar estas placas conmutadoras firmemente en su posición con tela adhesiva arriba y abajo. El rotor, formado por la armadura y el conmutador está ahora complttc. Colocarlo en posición sobre su apoyo vertical, poniendo ambas escobillas en contacto con el conmutador. Girar el tubo de ensayo en el corcho hasta que las escobillas apoyen en los espacios libres cuando la armadura esté alineada con los electroimanes de campo. Si los devanados y conexiones se han realizado eti la forma indicada, una vez conectado el motor con una o dos pilas y luego de aplicar un ligero impulso a la armadura, arrancará con gran velocidad. Si no funcionara, inspeccionar las escobillas verificando si hacen un contacto leve pero efectivo. Tal vez convenga modificar su ángulo, para lo cual habrá que desenrollarlas de los clavos y soste- nerlas con los dedos presionando levemente contra las placas del conmutador. Al par que se las sostiene, siempre paralelamente, inclinarlas a distintos ángulos mientras un ayudante hace girar con la mano la armadura. Observar el punto en el cual la armadura gira con mayor velocidad y fijar las escobillas en dicha po- sición.

2.182 i16 Movimiento ondulatorio

+ -

A imanes de campo E armadura 4 0 vueltas

c conmutador D escobillas

en 'cada polo-

(observar el sentido del devanado)

Movimiento ondulatorio

Produceion de ondas

2.182 Observación de la propagación de ondas a lo largo de una soga

Mostrar a la clase una soga larga de las de tender la ropa y preguntar a los alumnos si pueden indicar alguna manera de producir ondas que se propaguen a lo largo de la misma. Dejarlos que ensayen los métodos propuestos y observar cuáles son los más efectivos. Sugerirles entonces, que uno de los alumnos ate uno de los extremos de la soga a la manija de la puerta, o a un árbol y tire del otro, de manera que aquélla no toque el suelo y dejar que

Motor eléctrico senciIIo

(a) disposicibn general

(c) detalle del conmutador 0

traten de producir ondas, grandes y fácil- mente visibles moviendo el extremo de la cuerda hacia arriba y abajo rítmicamente para producir ondas verticales o hacia la izquierda y derecha para hacer ondas horizontales. Hacer que pruebe otro alumno, golpeando la cuerda con un palo en forma rítmica. ¿Ven los !alumnos las ondas? El mejor lugar de observación es cerca de uno de los extremos de la cuerda. Unos trozos de género de colores vivos atados a la soga a intervalos regulares ayudarán a hacer más visible el movimiento. Explicarles que la pregunta que de inmediato se plantea, luego de haber ob-

117 Movimiento ondulatorio 2.185

servado las ondas en la cuerda es: ¿Por qué se originan allí? invitarlos a que ex- pongan sus teorías al respecto. Mediante la formulación de esta pregunta puede introducirse el concepto de energía aplicada.

2.183 Construcción de un tanque para es-

Practicar una abertura rectangular en el fondo de una cubeta de las empleadas para revelado fotográfico, de aproximadamente 30 >( 45 cm, dejando alrededor un borde de unos 2,5 c m de ancho. Pegar en el fondo del tanque, sobre dicho reborde una lámina de vidrio transparente, utilizando cola impermeable y dejarla secar. Este tanque puede usarse de dos maneras:

A. Conseguir una caja de cartón de 30 X 30 X 45 c m y cortar en el centro de una de sus caras menores un agujero circular de 15 c m de diámetro. Pintar el interior de la caja de color negro mate. Como fuente luminosa puntiforme, colocar una lamparita de automóvil, con su portalám- para sobre un cubo de madera de 7,5 c m de lado. Poner el tanque sobre la abertura circular de la caja y llenarlo con agua hasta una altura de aproximadamente 5 mm. Oscurecer la habitación y encender la lamparita (ver el dibujo). Observar la sombra circular que se proyecta en el cielorraso cuando cae dentro del tanque una gota de agua procedente de un embudo chico o de una pipeta. Si dicha sombra resulta distorsionada por la acción de las ondas reflejadas por las paredes del tanque, improvisar una ‘playa’ en pendiente con marcos de contención del agua a lo largo de los bordes. En.caso de producirse formaciones paralelas a los bordes causadas por la vibración de conjun- to del tanque, colocarlo sobre una alfom- brilla ‘absorbente’ de goma o de fieltro. U n vibrador con uno de‘ sus extremos introducido en el agua producirá trenes de ondas continuos. Para construir el vibrador sujetar por su parte media una hoja de sierra de 30 c m de largo uniendo a uno de sus extremos, mediante un terminal eléctrico o un perno pequeño, un trozo de alambre de cobre grueso. Doblar en ángulo recto con respecto al plano de la

tudiar las ondas

hoja este alambre y cortarlo dejando un apéndice de alrededor de 2,5 c m de largo. Sujetar la hoja de sierra a un soporte firme de laboratorio de modo que el extremo del alambre de cobre se sumerja en el agua del tanque. Hacer vibrar la extremidad libre de la sierra y observar las ondas que se producen. Cortar un trozo de hoja-

lata en forma de T para construir una pa- leta agitadora destinada a producir ondas planas y uniría como en el caso anterior al extremo libre de la hoja de sierra. Pe- gar sobre ésta, cerca del alambre de cobre un trozo de plastilina para equilibrar ambos extremos, así la vibración podrá mantenerse durante bastante tiempo.

B. El tanque puede también montarse sobre patas colocando la fuente de luz enci- m a del mismo. Una hoja grande de papel blanco o un trozo de ‘hardboard‘ pintado de blanco colocado debajo del tanque fa- cilitará la observación de las ondas. La Iámpara deberá regularse a la altura adecuada para la mejor observación. La profundidad del agua recomendada es de 5 mm. Con profundidades de 3 mm las ondas se amortiguan a corta distancia pero no existe el inconveniente de las reflexiones. Con profundidades superiores a 6 mm las reflexiones en el borde pueden ser muy molestas. Las ‘playas’ de conten- ción de gasa originan múltiples reflexiones débiles, que pueden ser más molestas que la reflexión ligeramente más fuerte y

2.183 Movimiento ondulatorio 118

neta producida sin la gasa. Si es posible oscurecer ia habitación las ondas entonces serán más efectivas y claramente visibles. Si esto no fuera posible es aconsejable emplear como fuentes luminosas, lámpa- ras de 48 vatios. Comenzar el experimen- to pid:endo a los alumnos que pongan agua en el tanque hasta una altura de aproximadamente medio centímetro y que originen ondas con sus dedos tratando de extraer las conclusiones que puedan de esta experiencia. Advertirles que los dibujos, similares a los de las mantas es- cocesas, que se producen cuando se sacude el tanque, no obstante su atractivo, son excesivamente complicados para que de ellas se puedan extraer conclusiones cien- tíficas.

2.184 lrnpulsos de ondas circulares sim-

Comenzar produciendo una sola onda circular en el centro del tanque y luego varias sucesivas empleando: (a) un dedo; (b) tocando el agua con un 1áDiz; (c) dejando caer una gota de agua desde un gotero.

ples en el tanque de ondas

2.185 Impulsos rectos, simples Pueden generarse impulsos imprimiendo a una varilla cilíndrica, de madera, introducida en el tanque un movimiento de ro- tación vivo en uno y otro sentido. Si dicho movimiento se efectúa en forma continua se producirán trenes continuos de ondas, de bastante amplitud en las proximidades de la varilla y cuya nitidez aumentará a medida que se alejan. Su tersura será mayor si el filamento de la lámpara es paralelo a las mismas.

2186 Reflejo de los impulsos por una ba-

Observar qué ocurre cuando la onda (impulso) choca contra una de las paredes del tanque. Experimentar con: (a) un impulso circular; (b) un impulso recto que choque perpendicularmente contra las paredes del tanque (es decir, normalmente a las mismas); (c) un impulso recto que alcance a la parea en forma oblicua (es decir, que incida bajo distintos ángulos). Evitar la elección de un ángulo de inciden-

rrera recta

cia de 45" porque en este caso particular la comprobación de la influencia del ángu- lo de incidencia es más difícil de observar; ensayar con ángulos de incidencia mucho menores y mucho mayores.

2.187 Reflexión en una barrera curva Ensayar el reflejo de un impulso sobre una barrera curva formada por un tubo de goma dispuesto de modo que su forma sea aproximadamente parabólica. Para facilitar su curvatura y contrapesarlo dentro del tanque conviene colocar en su interior, un alambre de cobre grueso, antes de curvarlo.

2.188 Refracción de las ondas Se puede estudiar la propagaci6n de las ondas cuando penetran en un 'medio' aparentemente distinto, colocando en el centro del tanque una placa de vidrio. Regu- lar el nivel del agua, con la ayuda de una pipeta para que dicha placa quede apenas cubierta por el líquido. Observar que cuando las ondas pasan sobre la placa la distancia entre sus crestas (la longitud de onda) se acorta. La velocidad de propaga- ción de la onda es también menor en aguas poco profundas. Este experimento también puede emplearse para estudiar la relación existente entre dicha velocidad, la longitud de onda y el número de ondas por segundo (frecuencia).

La manera en que se refractan las ondas depende de la forma de la placa de vidrio. Empleando placas de diversas formas se puede estudiar en una única superficie y la acción de prismas y lentes.

2.189 Difracción a través de barreras con

La difracción a través de una sola abertura se observará dejando un espacio de 2 cm, o menor, entre dos barreras colocadas en el tanque para producir ondas. Dichas barreras deberán colocarse a unos 5 c m del vibrador descripto en el experimento 2.183. Las ondas de .elevada frecuencia s610 pueden observarse con el auxilio del estroboscopio. Se comprobará que las ondas que pasan por los extremos de las barreras ocasionan perturbaciones y

pequeñas aberturas


deben bloquearse mediante barreras late- 2.190 (a) Formas de raies. Con frecuencias m u y altas, las mis- ondas mari- A-

mas barreras pueden comenzar a vibrar nas A onda oceá- produciendo efectos engañosos, por lo cual

deben evitarse. Varíese la anchura del es- B onda pro- c- pacio Iibre para demostrar que con aberturas mayores la difracción es menor. una lancha D-

Sonido das

2.190 Formas de las ondas sonoras Se denomina frecuencia de una vibrac'ión dada al número de vibraciones completas, por segundo. Los sonidos de distintas frecuencias se combinan en forma análoga a la de las ondas producidas en el agua. Las olas del océano son las más largas, es decir, las de más baja frecuencia. Si se hace pasar sobre las mismas un pequeño bote a motor, éste emite sus propias ondas, de mayor frecuencia que las oceáni- cas. Si además sopla una brisa, originará pequeñas olas que cruzarán la superficie del oleaje producido por la lancha a motor. La frecuencia de estas Últimas es aún más elevada que la de las anteriores. Si se combinan las tres vibraciones se obtiene como resultante la curva representada en la figura (fig. 2.190 a).

En forma similar, las ondas sonoras de distintas frecuencias producidas por diversos instrumentos se combinan formando ondas de estructura característica (fig. 2.190 b).

0- nica

ducida por

c pequeñas ondas riza-

D combina- ción de las anteriores

cias combi- nadas

B A

2.191 Forma de las ondas sonoras emiti-

Unir a uno de los extremos de un diapa- són mediante lacre caliente, un trozo de alambre fino, sujetando al mismo rígida- mente por su mango, paralelamente a la superficie de la mesa y apenas por encima de la misma. Ennegrecer en la llama de una vela o lámpara de aceite una plancha de vidrio pequeña. Colocar el vidrio ahumado horizontalmente, debajo del extremo del diapasón portador del alambre fino, el cual se curvará para que apoye sobre el vidrio. Hacer vibrar el diapasón gol- peándolo con el dedo deslizando la placa sobre la mesa con velocidad suficiente para que sobre la misma se grabe Iina línea ondulada (ver el dibujo).

das por un diapasón

F-- E

2.191 Onda generada por un diapasón A alambre fino B lacre c placa de vidrio ahumada, sobre la mesa

D trazo sobre la placa cuando se desplaza

E línea de referencia F trazo sobre la placa cuando se desplaza

con el diapasón vibrando

con el diapasón sin vibrar

mientras el diapasbn vibra


Repetir este experimento moviendo la placa de vidrio a distintas velocidades y empleando distintos diapasones.

2.192 Obsewación y percepción táctil de las vibraciones productoras de ondas sonoras

Sugerir las siguientes experiencias demos- trativas de las vibraciones superficiales que producen sonidos audibles: 1. Estirar y pulsa? bandas de goma y cuer-

das de los instrumentos que puedan conseguirse.

2. Apoyar una regla contra el borde del pupitre de modo que sobresalgan 15 c m y hacerla vibrar.

3. Colocar un tambor sobre el escritorio y desparramar sobre el parche granos de cereal inflado. Golpearlo y observar la danza de los granos.

4. Presionar la laringe con los dedos pulgar e índice emitiendo al mismo tiempo con la voz un sonido de tono alto. Podrá percibirse la vibración del mismo.

5. Tomar un diapasón por el mango, sin apretarlo y golpear' uno de sus brazos contra el borde del escritorio: ¿Qué se escucha? Golpearlo nuevamente, esta vez tocando rápidamente con sus extremos el agua contenida en un recipiente: ¿Qué ocurre? La herradura, al

vibrar, producirá un chapoteo en el agua.

6. Improvisar una campana con una cu- chara. Cortar 1 m de hilo de algodón. Unir ambos extremos y sostenerlos juntos y en el seno del lazo así formado poner en equilibrio una cucharita de té. Presionar ambos extremos del hilo contra los oídos con las puntas de los dedos inclinándose hacia adelante para que el hilo y la cucharita suspendida del mismo cuelguen libremente. Pedir a alguien que golpee la cucharita con un clavo o con otra cucharita, ligeramente. Se escuchará un sonido similar al de una campana. Las ondas sonoras se propagarán a través del hilo hasta los oídos.

1.193 Las latas vibrantes A. Perforar un pequeño agujero en el fondo de una lata. Pasar a través del mismo un hilo resistente o un trozo de línea de pesca y atar firmemente un lápiz en el extremo del mismo situado en el interior de la lata. Frotar el hilo con resina. Sos- tener ia lata con una mano y apretando el hilo con dos dedos, deslizarlos a lo largo de éste: la lata emitirá un sonido. Repetir el experimento deslizando los dedos a diferentes velocidades y comprobando los distintos tonos de los sonidos. B. Dos latas con sus tapas bien cortadas pueden hacer las veces de sencillo telé- fono para demostraciones. Perforar en el fondo de cada una un agujero pasando por ellos los extremos de un hilo de algo- dón delgado, de varios metros de longitud. Atar a los mismos palillos de fósforos o trozos de lápices por el interior\de las latas. Manteniendo el hilo tirante hablar y escuchar a los alumnos. Las ondas sonoras se propagan a través del hilo hasta el fondo de las latas que actúan como un diafragma, transmitiéndolas por el aire hasta el oído. Explicar qué ocurre cuando se habla a través de este teléfono.

2.194 Propagación de las ondas sonoras a

Para demostrar que las ondas sonoras se propagan a través de la madera hacer que

través de la madera


un alumno apoye su oreja en uno de los extremos de la mesa mientras otro golpea suavemente con un lápiz o una regla en el otro extremo.

2.195 Ensayo de materiales que absorben

Comprobar das propiedades de absorción del sonido de pequeños trozos de goma, esponja, fieltro y otros materiales. Colocar la pieza a ensayarse sobre una mesa de madera; golpear un diapasón y apoyar su mango sobre el fragmento de material y luego golpearlo nuevamente y apoyar el mango directamente sobre la tabla de la mesa: ¿Cuál de los sonidos es más fuerte? Efectuar la prueba con cada uno de los materiales.

el sonido

2.196 El sonido no se propaga en el vacío Para efectuar esta demostración es necesario extraer el aire del interior de un frasco grande u otro recipiente adecuado, por ejemplo, de un frasco Winchester. Si no se dispone de un aspirador puede improvisarse una bomba de vacío simple con un inflador de bicicleta. Desarmar primero el inflador y quitarle el pistón desatorni- llando el perno que sujeta las arandelas de cuero e invertir la posición de éstas colocándolas luego nuevamente en el pis- tón y a éste en el cilindro del inflador (ver también el experimento 2.309). Colocar una campanilla en el interior

del recipiente o frasco, cuando éste añn esté lleno de aire y sacudirlo. El sonido de la campanilla podrá escucharse m u y cl'aramente. Empleando la bomba aspira- dora, extraer la mayor cantidad posible de aire del frasco y sacudirlo nuevamente. ¿Se escucha todavía la campanilla? ¿Cómo explicar este fenómeno?

2.197 Cómo funciona el oído Las vibraciones del aire penetran por el oído por el conducto auditivo formado en la base del oído por la membrana del tím- pano. Ponen a éste en movimiento y al hacerlo, movilizan el sistema formado por tres huesos pequeños adheridos a éste. Por este medio alcanzan la cavidad bsea denominada oído interno. Una parte del

oído tiene forma similar a la de la concha de un caracol. En ella se encuentra el órgano que recibe las vibraciones sonoras y que se comunica con el cerebro a tra- vés del nervio acústico. Otra parte del oído interno que comprende pequeños canales semicirculares no desempeña ningún pape! en la audición (ver la figura).

D

8.197 C ó m o funciona el oído A el tímpano vibra B martillo y yunque c nervio acústico D oído externo E oído medio R oído interno -canales semicirculares- caracol

Las vibraciones sonoras se transmiten normalmente a la cóclea, con forma de caracol por medio del tímpano y los huesos pequeños. Esto da origen a un impulso nervioso que se transmite al cerebro, pero los huesos del cráneo pueden también transmitir las vibraciones y percibimos sonidos cuando las ondas llegan al caracol por cualquiera de ambos caminos.

Cuando un sonido llega a ambos oídos psdemos distinguir de qué dirección proviene. Si procede del frente, las vibraciones alcanzan ambos oídos simultáneamen- te y con igual intensidad, pero si la fuente emisora del sonido es lateral, uno de los oídos está más alejado y las ondas que recibe son menos intensas y llegan con un ligero retraso.

2.198 Cómo se produce la voz En la producción de la voz se emplea la boca, los dientes, la lengua, la garganta


y los pulmones. El sonido se origina debido a la vibración de dos hojas o m e m - branas delgadas, llamadas cuerdas vocales, extendidas a través de una caja de resonancia denominada laringe. La laringe es la extremidad superior de la tráquea y está situada convenientemente atrás, en la base de la lengua. Allí, una puerta- trampa llamada epiglotis se cierra auto- máticamente sobre la laringe, al tragar, impidiendo el paso de los alimentos por la tráquea (ver la figura). Al estirarse las cuerdas debido a la contracción de ciertos músculos de la garganta tiende a for-

l - - I - L

I I D

A cuerdas vocales B epiglotis c respiración ordinaria D locución E laringe

marse entre ambas una ranura estrecha; cuando el aire es forzado a pasar a tra- vés de esta, las cuerdas comienzan a vibrar comunicando sus vibraciones al aire de la tráquea, de los pulmones, de la boca y de las cavidades nasales.

mentos en que se requiera una fuente luminosa m u y pequeña deberá emplearse una lámpara de filamento puntiforme tratando de evitar la sombra proyectada por el alambre soporte del mismo. Las lámparas usadas en los indicadores de dirección y en la iluminación interior de los auto- móviles proporcionan fuentes luminosas de bajo voitaje útiles para los experimentos ópticos. Con un trozo de madera terciada puede confeccionarse un soporte conveniente para las mismas. La conexión electrica al culote puede hacerse con tiras de hojalata clavadas con >tachuelas a la madera o mediante terminales atornilla- dos. Con una lámpara para-iluminar vi- drieras puede armarse una fuente luminosa que funcione con el voltaje del sector. Otras fuentes útiles pueden prepararse con lámparas para proyectores de diapositivas de 35 mm o cinematográficos de 8 mm (observar la figura).

Luz

Producción de luz

l V

2.199 Una fuente luminosa de bajo voltaje

2.199 Fuentes luminosas aconsejables Puede hacerse una fuente de luz compacta con una lámpara eléctrica pequeña y de gran intensidad, con filamento corto y recto. Son excelentes para este propósito las usadas para la iluminación posterior de los automóviles. Montar la lámpara sobre una base aislante acorde con el voltaje empleado, protegiendo contra contactos accidentales o cortocircuitos todos los terminales al descubierto. En los experi-

2.200 Fuente de rayos luminosos Cubrir la fuente de luz con una lata pe- queña y oscurecer la habitación. Sobre los costados de la lata perforar agujeros de 1 o 2 mm de diámetro. Soplar humo alrededor de la lata para hacer visibles los rayos luminosos emergentes. Practicar agujeros en cantidad suficiente para que pueda observarse con claridad de dónde proviene la luz y hacia qué dirección se proyecta.


Reflexión

2.201 Reflexión de rayos luminosos Sostener un peine de manera que los rayos luminosos pasen a través de sus dientes e incidan sobre un trozo de cartón blanco colocado horizontalmente sobre la superficie de una mesa. Inclinar el cartón para que los haces luminosos tengan una longitud de varios centímetros y colocar un espejo perpendicularmente a los mismos e inclinado en diagonal con respecto a su trayectoria. Observar que los rayos que inciden en el 'espejo son reflejados por este bajo el mismo ángulo. Hacer rotar el espejo y observar la rotación de 10s rayos reflejados.

2.202 Construcción de una caja de humo para el estudio de los rayos luminosos

Obtener o construir una caja de madera de aproximadamente 30 c m de ancho y alrededor de 60 c m de largo. Poner hojas de vidrio de ventana en la tapa y uno de los costados de la caja, dejando libre la cara posterior en la forma que indica la

figura y cubrirla con tela negra suspendida flojamente, a modo de cortina. Col- gar la misma en dos secciones con una superposición de aproximadamente 10 c m hacia el centro de la caja. Pintar el interior de la misma con pintura de color negro mate. Casi hacia la mitad de la distancia entre la parte superior y el fondo de uno de los lados y más o menos a 8 o 10 c m del vidrio frontal, practicar una ventana de 10 c m de altura por 5 c m de ancho para permitir la entrada de los rayos. La misma puede cubrirse con aberturas de distinto tipo cortadas en cartón y asegu- radas por medio de chinches. Cortar un trozo de cartón negro, perforar tres ,agujeros equidistantes de aproximadamente 5 mm de diámetro y fijarlo sobre la ventana mediante chinches. Llenar la caja de humo empleando un papel humeante colocado sobre un platillo en un ángulo de la caja. Luego, colocar una linterna eléctrica o un proyector a más o menos 1 m de la ventana; enfocar un haz luminoso de rayos paralelos dirigido hacia los agujeros practicados en la ventana. El humo hará visibles los rayos de luz en el interior de la caja (observar la figura).

c

2.202 Caja de humo A cartón blanco B aproximadamente 1 m c frente y tapa de vidrio D género negro

2.203 Movimiento

2.203 Reflexión normal en una caja de

Llenar con humo la caja y dirigir el haz luminoso de la linterna hacia los tres agujeros de la ventana. Colocar un espejo plano en el interior de la caja y observar si los rayos reflejados por el mismo se perciben en forma clara y definida. Cuan-

humo

do los rayos luminosos se reflejan de esta manera, sin dispersarse, se dice que la reflexión es normal. Desplazar el espejo modificando el ángulo de reflexión (observar la figura).

2.204 Escritura invertida Para obtener la inversión de un escrito se colocará una hoja de papel carbónico con su cara hacia arriba debajo de una hoja de papel común en la que se escribi- rán algunas palabras: la escritura apare- cerá invertida kteralmente en el reverso de la hoja y podrá leerse colocándola delante de un espejo. Escribir algunas palabras observando en el espejo los movimientos del lápiz.

L 2.205 Construcción de una caja proyecto- ' ra para el estudio de los rayos lu-

minosos Este aparato está constituido por los dos costados de una caja alargada de 22 X 6 cm, sostenidos en este caso mediante dos varillas y provista de un lente que se co-

ondulatorio 124

locará en uno de los extremos de la caja. Esta no tendrá fondo y se apoyará sobre una hoja de papel fijada a un tablero de dibujo (observar la figura). La fuente luminosa será una lámpara de automóvil de 12 voltios, 24 vatios. El portalámpara, provisto de una envoltura de latón ajus- tará firmemente en un orificio practicado en una tabla corrediza, de madera, que hará las veces de tapa de La caja. Una ranura practicada por delante de la lente permitirá colocar pantallas y filtros. U n trozo de cartón provisto de una wnura 'producirá un haz de luz estrecho y un peine fino de los usados por los pintores para vetear, dará un haz de rayos. Para obtener rayos convergentes, paralelos o divergentes bastará con modificar la posi- ción de la tapa corrediza. Empleando trozos deslizables de espejo plano, bloques de vidrio y prismas, pueden realizarse todas las experiencias comunes relativas a los rayos luminosos. Con un trozo curvado de hojalata se podrá obtener una curva cáustica. En los experimentos con lentes relati-

vos a la refraccción habrá que bajar la lámpara tanto como sea posible para que la luz no pase por encima del obstáculo. Para los experimentos con el banco óptico se puede colocar delante de la lente un cartón con un orificio provisto de un re- tículo hecho con hilos cruzados.

2.206 Demostración de las leyes de la reflexión con la caja de proyección

Mantener un vidrio en posición vertical insertando en uno de sus extremos un pedazo de corcho provisto de una ranura o por medio de un broche para sujetar papeles. Los wyos procedentes de la caja de proyección descripta se reflejarán en el papel y su trayectoria se marcará con cruces que unidas por medio de un trazo materializarán el recorrido de los rayos, incidente, reflejado y normal (observar el dibujo).

2.207 Reflexión producida por un espejo cóncavo, por medio de la cámara de proyección

Utilizar la caja de proyección construida. El espejo cdncavo puede improvisarse con


Caja proyectora de rayos A lente B lámpara c ranura para colocar pantallas

D pantallas

Reflexión producida con la caja proyectora

\

V 2.207 Reflexión en un espejo

cóncavo

una banda de hojalata o parte de un aro de metal. La distancia foca1 del espejo se puede medir directamente proyectando sobre el mismo un haz de rayos paralelos (ver la figura).

2.208 Reflexión producida por una super-

Conseguir un espejo convexo; por ejemplo, el lateral de un automóvil. Usarlo con la caja de proyección y observar los rayos

ficie convexa

2.208 Reflexión producida por una superficie convexa


reflejados por el mismo (ver el dibujo). Compararlos con la reflexión producida por los espejos plano y cóncavo.

Refracción

2.209 Estudio del espectro mediante la caja

U n prisma de vidrio, al refractar un haz de luz de rayos paralelos producirá un espectro adecuado. Colocar delante de la lente de la caja de luz un cartón con una ranura estrecha (ver la figura 2.205); interponiendo filtros coloreados de gelatina o material plástico en el haz luminoso se eliminarán ciertos colores. Por ejemplo, con un filtro (transparente púrpura se ob- servarán sobre la pantalla sólo líneas rojas y azules (ver también los experimentos

de proyección

2.220 y 2.221).

2.210 Los prismas modifican a los rayos

Sostener un prisma de vidrio en un haz . de luz paralelo y observar cómo se re-

fracta. Hacer rotar el prisma alrededor de su eje.

luminosos

2.211 Las lentes modifican a los rayos de

Tomar las lentes de un viejo par de anteojos o de instrumentos ópticos en desuso o adquirir lupas para lectura o de mano

lUZ

que los rayos del haz sean paralelos. Lle- nar la caja con humo e interceptar con una lente biconvexa las trayectorias de los tres rayos luminosos de manera que el central pase por el centro de la lente. Observar los haces que pasan por los extremos opuestos de la lente, procedentes de la fuente de luz: ¿De qué manera resultan afectados? Repetir la experiencia empleando una lente bicóncava.

2.212 Demostración de la refracción me-

Poner sobre la ventana de la caja de humo un cartón negro con un agujero cuadrado de unos 8 mm de lado. Ajustar la linterna para que proyecte un haz de luz en el interior de la caja. Llenar con agua una botella grande, preferiblemente de sección rectangular y agregarle algunas gotas de leche o una pizca de almidón o harina para enturbiarla y ponerle un tapón. Lle- nar la caja de humo y sostener la botella perpendicularmente al rayo de luz y observar su trayectoria a través del agua. Luego, inclinarla a diferentes ángulos con respecto a éste y comprobar en qué medida resulta modificada su trayectoria a través de la botella (observar la figura).

2.213 La refracción de la luz y sus apli-

A. Introducir una varilla en un recipiente alto que contenga agua, de modo que par-

diante la caja de humo

caciones

y cubrir la ventana de la caja de humo con un cartón en el que se hayan pedo- rado tres agujeros alineados verticalmente. Estos deberán ser equidistantes pero la distancia entre ambos agujeros laterales debe ser ligeramente inferior al diáme- de luz pasar agua aire. tro de la lente. Regular la linterna para

te de ella sobresalga por encima de la superfimcie. Si se observa en el lugar donde la varilla penetra en .el agua se ven3 que Parece CurvarSe. Este efecto es producido Wr la desviación O refracción de 10s rayos

B. Poner una moneda en el fondo de unti


taza vacía y colocarla sobre una mesa. Retroceder hasta que el borde de la taza oculte la moneea. Permanecer en dicho lugar mientras otra persona vierte lentamente agua en la taza: ¿Qué se observa? ¿Cómo explicaría este fenómeno?

2.214 Pasaje de la luz a través del agua Deberá mostrarse a la clase un rayo luminoso pasando a través del agua contenida en un tanque. Poner una lente convergente 0 distancia conveniente delante de la fuente de luz, para producir un haz paralelo. Detrás de la lente se colocará una pantalla con un pequeño orificio circular de aproximadamente 1 o 2 mm de diámetro para limitar la anchura del haz reduciéndolo 0 un estrecho lápiz horizontal. Este lápiz de luz se proyectará a través de uno de los extremos del tanque, lleno de agua con fluorescefna o una pequeña cantidad de leche. La observación principal consistirá en ver el ingreso de dicho lápiz de luz en el tanque por su parte frontal. Si se dispersa un poco de humo o polvo de tiza, su trayectoria a través del aire será tam- bién visible, antes de entrar y después de emerger del tanque. Los alumnos podrán también observar desde el lado posterior del mismo, mirando Q lo largo del rayo para comprobar si es rectilíneo.

de cartón o papel negro. Colocar el vaso a pleno sol sosteniendo el cartón delante del mismo de manera que pase un haz de luz a través del agujero. Colocar primero el cartón de modo que el orificio quede por debajo del nivel del líquido, observando la trayectoria del haz a través del agua (ver la figura) ; luego levantarlo hasta que el rayo incida’ sobre la superficie (ver la figura) y observar la dirección del haz de luz. Proseguir los experimentos para determinar en qué medida el ángulo de incidencia del rayo en la superficie del agua afecta su trayectoria en el interior de la misma.

2.216 ‘Derramando’ luz Hacer un agujero en el fondo de un recipiente y ponerle un tapón. Llenar el recipiente de agua hasta las tres cuartas partes de su volumen y suspender en su in-

2.215 Refracción de la luz al pasar del

Verter algunas gotas de leche en el agua contenida en un vaso para enturbiarla. Perforar un orificio pequelio en un trozo

aire al agua

C

D D

2.215 Refraccion A cartdn B abertura situada por encima de la superficie del agua

c abertura por debajo de la superficie

D agua mezclada con leche

tenor una linterna de manera que la luz se proyecte dentro del agua. En una ha- bitación previamente oscurecida, retirar el tap6n dejando que el agua se vierta en otro receptáculo. La luz parecerá derramarse con el agua. Lo que ocurre se debe a que los rayos luminosos se reflejan hacia todas direcciones dentro del chorro de agua en su trayectoria hacia el otro recipiente. Otros rayos se reflejan hacia los ojos del observador.

2.2 17 Movimiento ondulatorio 128

2.217 Cómo se forma la imagen producida

Oscurecer todas las ventanas de la habi- tación excepto una. Colocar a un alumno cerca de esta ventana sosteniendo una lente dirigida hacia una escena cualquiera en el exterior. Aproximar lentamente una hoja de papel blanco a la otra cara de la

por una lente convexa

A lupa B cart6n blanco c ventana

lente hasta que se forme la imagen. ¿Qué se observa en relación con la posición de la imagen?

2.218 Determinación del aumento de una

Enfocar una lupa sobre un papel rayado comparando el número de espacios visi-

lente

bles fuera de la lente con uno de los espacios que se observan a través de ella. La lente representada en la figura aumenta tres veces.

sostener los espejos y lentes y un sistema adecuado de medición de las distancias (observar la figura). Una regla graduada de un metro de

longitud constituye la base de este sencillo aparato. A modo de soportes se adap- tarán unos tacos de madera con escotaduras que calcen exactamente sobre la escala. Una capa de corcho o de cartón blanco encolada a su cara superior per- mitirá clavar fácilmente alfileres en los tacos, los que harán las veces de objetos o de puntos de referencia. Unas lengüetas de hojalata atornilladas proporcionarán unos portalentes adecuados. Una ranura en la parte superior de los tacos ayudará a mantener a las lentes en posición y un tubo de goma forrando las lengüetas me- jorará el ajuste.

Las fuentes luminosas y pantallas pueden improvisarse con cartón y foquitos de linterna fijados a los tacos. Conviene construir varios juegos completos de este aparato para que los alumnos puedan experimentar individualmente con las lentes. La ranura puede hacerse fácilmente con un formón efectuando previamente dos cortes de sierra en la madera. Este aparato puede emplearse para de-

terminar la distancia foca1 de las lentes (distancia desde el foco hasta el punto

2.219 Sencillo aparato para el estudio de

Todo lo que un banco óptico requiere es una superficie firme, un dispositivo para

las lentes


en que se refractan los rayos luminosos paralelos al eje) y para realizar experimentos de interferencia y difracción.

Color

2.220 C6lor de la luz solar Oscurecer una habitación en la que penetre luz solar. Perforar un pequeño orificio en la cortina.de la ventana para que entre un haz de luz delgado. Interceptar con un prisma de vidrio dicho haz y observar la banda de colores denominada espectro, proyectada sobre la pared opuesta o el cielorrciso (observar la figura). Sostener

una Iupa sobre dicha banda hacia el lado posterior del prisma: ¿Qué ocurre en la banda proyectada sobre la pared? (Ver también los experimentos 2.209 y 2.221.)

2.221 Formación de un espectro sin ayuda

Colocar a pleno sol una cubeta con agua. Apoyar un espejo de bolsillo rectangular contra una de las paredes internas de la cubeta y regular su posición de modo que se proyecte sobre la pared la banda coloreada del espectro.

2.222 Experimentos cen el color empleando material con reticulado de di- fracción

Una forma muy barata de este nqterial consiste en una lámina de plástico tranc- parente con millares de finas líneas gra- badas, que puede adquirirse en los comercios de material cientifico. Estas líneas descomponen la luz blanca formando espectros brillantes. En este tipo de experi-

del prisma

mentos el secreto del éxito reside en el empleo de una fuente puntiforme de luz, que los alumnos observarán a través de las redes de difracción. Colocar sobre el escritorio una lámpara electrica especial, provista de un filamento que proporcione una línea luminosa vertical y neta. Al observar ésta a través de la red los alumnos verán varios hermosos espectros con sus colores claramente identificables. Po- drán descubrir por sí mismos el orden de las bandas coloreadas del espectro -RAA- VAN- que representan al rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Las mismas redes de difracción pueden usarse para observar las líneas brillantes en los espectros producidos por los tubos fluorescentes y de neón de los letreros luminosos. Dichas líneas brillantes son características de los elementos quí- micos en estado gaseoso contenidos en el tubo y sirven para identificarlos. En este fenómeno se basa el principio del espec- trosc6pio, uno de los instrumentos cien- tíficos de mayor utilidad. (Ver el experimento 4.101.)

2.223 Experimentos empleando los rayos

Las lámparas calonficas empleadas en el tratamiento de las afecciones musculares,

infrarrojos

A lámpara calorlfica u luz visible c solución opaca de iodo en tetracloruro de carbono

D rayos infrarrojos, invisibles E papel negro quemándose


emiten radiaciones infrarrojas cuya longitud de onda es más larga que la de la luz visible. La figura ilustra una forma efectiva de producir rayos infrarrojos y cómo éstos se pueden enfocar mediante los mismos procedimientos que la luz visible. La solución iodada absorbe la luz visible pero deja pasar las longitudes de onda más largas, del infrarrojo. La propiedad que exteriorizan los rayos

infrarrojos de atravesar esta solución puede relacionarse con su empleo en la ob- tención de fotografías aéreas a través de la niebla y la bruma.

2.224 Empleo de la luz ultravioleta Para ilustrar los fenómenos de fluorescencia puede emplearse una fuente de luz ultravioleta que puede conseguirse en los comercios proveedores de instrumental científico pero, para efectuar demostraciones en el aula se puede construir fácii- mente un aparato sencillo. Fijar primero dos portalámparas a una base adecuada de material aislante y atornillar el conjunto en el fondo de una caja de cartón a la que previamente se le habrá retirado la tapa. Poner en los portalámparas dos

A lamparas de argón B mirilla

lámparas de argón, baratas (observar la figura). Conectar dichas lámparas en paralelo procurando no dejar ningún cable sin aislar y practicar una muesca en uno de los lados de la caja para el paso del cor- dón. Luego, invertir la caja y practicar una mirilla para observar en lo que ahora es la parte superior de la misma. Lo que evitará la exposición directa de los ojos

a la radiación ultravioleta. Precaución: Los rayos directos pueden causar serio daño a los ojos. Para observar distintos objetos en luz negra colocar simplemente la caja sobre ellos y enchufar el toma- corriente.

Seleccionar objetos que brillen al ser expuestos a la luz ultravioleta. Algunas medias, corbatas y camisas usadas por los muchachos y niñas están teñidas con colorantes fluorescentes y también bri- llarán si se las expone a su acción dentro de la caja oscura, bajo las lámparas de argón. Muchos jabones en polvo contienen ahora sustancias 'abrillantadoras'. En las ropas lav'adas con dichos productos se observará fluorescencia si se las somete a la radiación ultravioleta de una Iám- para de argón. También están comenzando a usarse pinturas y lacas fluorescentes y puede experimentarse con objetos pinta- dos con ellas y agregarlos a la colección. Igualmente puede obtenerse tiza fluores- cente y compararla con la tiza común. Ciertos minerales, como la willemita, algunas fluoritas, ópalos y esfaleritas pro- ducirán fluorescencia en la caja de luz ultravioleta.

2.225 Colores en una película de agua

Preparar una solución jabonoca concentrada como para hacer pompas de jabón. Llenar con la misma un plato playa Su- mergir en la solución una huevera o una taza de té hasta que se forme en sus bordes una película y colocarla bajo luz fuerte de manera que ésta se refleje en la película. Observar los colores e, inclinando la taza para que la película quede en posición vertical comprobar los cambios de forma de los mismos a medida que la película se adelgaza en su parte superior. Los colores que se observan en las pelícu- las delgadsas provienen de la interferencia de las ondas luminosas al reflejarse en sus caras anterior y posterior.

jabonosa

2.226 Colores en una película de aceite Llenar con agua un plato poco profundo y colorearla con tiqta negra hasta que esté muy oscura. Colocar el plato sobre

131 Movimiento

el antepecho de una ventana donde la luz proveniente del cielo sea muy intensa, no bajo la luz solar directa. Observar el agua de manera que la luz incidente se proyecte en los ojos y al mismo tiempo, poner una gota de aceite o gasolina en el borde del piano más próximo al observador. Se verá un arco iris de colore brillantes que se aleja muy rápidamente en dirección al borde opuesto del plato. SopEando sobre la superficie se producirán variaciones en la coloración.

2.227 El color de los objetos transparentes Utilizar para este experimento la caja de humo construida para la experiencia 2.202,

ondulatorio 2.230

lores parecen negros excepto cuando se los expone a la luz de su propia coloración. En consecuencia, el color de los objetos opacos es producido por la luz que reflejan. Absorben a los demás colores del espectro.

2.229 Mezclas de pigmentos coloreados Tomar una barrita de tiza azul y atra amarilla; pulverizarlas y mezclarlas. El color resultante será verde aunque no haya sido producido por pigmentos puros de un solo color. Observar que el verde, en el espedro, se encuentra entre el amarillo y el azul. El amarillo absorbe todos los colores excepto el amarillo y el verde,

proyectando en la misma un solo haz luminoso. Interceptarlo con un vidrio u hoja de celofán incoloro y comprobar que la luz proyectada sobre la pantalla blanca de la caja es blanca. Repetir la operación con un vidrio o celofán rojo y observar que la luz que incide sobre la pantalla blanca es roja (ver la figura). Los demás colores componentes de la luz blanca fueron absorbidos por el filtro rojo. Experi- mentar con láminas transparentes de diversos colores. Se comprobará que su co- loración es producida por íos colores que transmiten y que las mismas absorben otros colores.

2.228 El color de los objetos opacos Proyectar un espectro luminoso, con buena definición, en la pared o sobre una hoja de papel blanco, en una habitación oscura. Cubrir con un trozo de tela roja la zona azul del espectro: ¿Cuál es ahora 5u color? Colocarlo sobre el verde y el amarillo. ¿Qué aspecto presenta? Colocarlo en el rojo: ¿Cómo se observa ahora? Repetir la experiencia empleando telas de color azul, verde y amarillo. Se comprobará que los co-

y el azul absorbe a todos salvo el azul y el verde. Es por esta razón que el amarillo y el azul se absorben recíprocamente y que el color reflejado hacia el ojo es el verde. Repetir el mismo experimento mezclando las colores de una caja de pinturas.

2.230 Mezcla de luces de color La mezcla de luces coloreadas puede reali-

2.230 Mecánica 132

zarse empleando discos de cartón pinta- dos con acuarela. Una sugerencia consisti- ría en pintar cada una de las caras de un disco de 10 cm de diámetro: en una un círculo de color amarillo ‘yema de huevo’ y en la otra uno azul. Suspendiendo el disco entre dos trozos de cordel y haciendo girar éstos entre los dedos se obtendrá un color casi blanco si los colores se han elegido cuidadosamente. Me- diante un procedimiento similar al aplicado en el juguete de los ‘trompos de colores’, se pueden estudiar otras combinaciones. Se pintan sobre un disco sec- tores alternados, verdes y rojos. La com- binación de luces verde y roja resultante

hlecinica

B W a s

2.232 Equilibrio en un sube y baja Conseguir una tabla fuerte de alrededor de 3 m de largo y un caballete para aserrar o un cajón sobre el cual pueda ponerse ésta en equilibrio para improvisar un balancín o sube y baja. Si es posible, instalarlo en el aula. Tal vez en el patio de la escuela haya un balancín para los niños. Elegir a dos alumnos del mismo peso y colocarlos uno en cada extremo del tablón de manera que se equilibren. Medir la distancia que separa a cada niño del punto de apoyo. Elegir después a dos alumnos de distintos pesos y observar los cambios de posición necesarios para restablecer el equilibrio. Luego, equilibrar colocando a un niño en un extremo y dos en el otro y observar los cambios de po- sición necesarios. Midiendo cada vez la distancia a que se encuentra cada niño del punto de apoyo y multiplicando ésta por el peso del niño se comprobará una interesante ley del equilibrio. Nota. Cuan- do dos alumnos se colocan del mismo lado hay que medir la distancia desde el punto de apoyo a cada niño; multiplicar ese nú- mero por el peso respectivo y sumar los productos.

al hacer girar el disco sobre un cordel producirá en este caso el amarillo (observar el dibujo).

2.231 Cómo cambian los colores Pegar sobre un cartón ilustraciones de CO- lor recortadas de alguna revista. Poner en un plato tres cucharadas soperas de sal y agregar varias cucharadas de alcohol, mezclar bien y encender. Se obtendrá una luz muy brillante cuyo único componente será el amarillo. Examinar bajo la misma las ilustraciones, en una habitación oscura y comprobar cómo todos los colores han variado excepto el amarillo.

2.233 Equilibrio con un metro Conseguir un metro rígido, perfectamente lis0 y sostenerlo apoyado sobre los dos índices. Colocar ambos dedos cerca de los extremos del metro y acercarlos poco a poco hacia el centro; ¿en qué lugar del metro se juntan los dedos? Colocar el índice derecho cerca de uno de los extremos y el izquierdo en el punto medio de la distancia del centro al otro extremo. Repetir la oberación: ¿Dónde se juntan ahora los dedos? Repetir la operación en sentido inverso, es decir, colocando el ín- dice izquierdo en el extremo del metro y el derecho en la mitad de la distancia desde el centro al otro extremo. ¿Dónde se juntan ahora las dedos?

Experimentos c6n la gravedad

2.234 Caída simultánea de bolillas Para este experimento se requieren dos broches para ropa, un par de bolillas iguales de un cojinete a bolillas y una banda de goma ancha de alrededor de 8 cm de largo. Colocar la banda de manera que envuelva longitudinalmente R uno de los broches, luego abrir éste e introducir en su mandíbula una de las bolillas y parte

133 Mecánica 2.237

2.234 Las bolillas siguen diferentes trayectorias

de la banda de goma, de manera que la bolilla presione a la banda forzándola a entrar. Tomar después la otra bolilla e introducirla en el segundo broche (observar la ilustración). Sosteniendo ambos broches juntos, adosados lateralmente y en posi- ción horizontal con respecto al suelo y a cierta altura, apretar simultáneamente a m - bos broches: Una de las bolillas caerá verticalmente y la otra será proyectada hacia adelante. Observar qué ocurre mirando y escuchando con mucha atención. El experimento deberá repetirse varias veces, desde diferentes alturas y empleando bandas de goma más fuertes.

2.235 Medición de la aceleración de bolr- [las que ruedan por un plano inclinado

Inclinar una tabla de madera de 3 m de largo de manera que las bolillas puedan rodar por una canaleta longitudinal practicada en la misma (ver la figura). Dis- poner pequeñas banderillas de hojalata colgándolas de ejes chicos, de alambre, de manera que las bolitas choquen con ellas produciendo un tintineo. Las banderillas también pueden sujetarse mediante pequeños arcos fijados a la tabla acana- lada; éstos pueden confeccionarse con trozos de alambre rígido fijados a ambos lados de la misma por medio de cera para modelar. Procurar colocar las banderillas a intervalos regulares de 25, 50, 75, 100 cm, etc., desde el extremo de la tabla, tratando de estimar el tiempo transcurrido entre los sonidos. Luego, tratar de distribuirlas de manera que los sonidos se produzcan a intervalos iguales de tiempo.

2.236 U n péndulo simple En el extremo de una cuerda de por lo menos 2 m de largo, atar un objeto pesado, tal como una piedra o una esferita de metal. Suspender el aparato del marco de una puerta o de un gancho asegurado en el techo e imprimirle un movimiento oscilatorio amplio. Contar el número de oscilaciones cumplidas en un minuto. Ha- cer luego que el péndulo oscile eri un arco de poca amplitud y determinar de la misma manera el número de oscilaciones por minuto. Repetir varias veces loc dos experimentos y establecer la oscilación promedio en cada aso. La amplitud del arco descripto por el péndulo, ¿influye sobre su tiempo de oscilación? Sin modificar la longitud del péndulo cambiar el objeto que sirve de peso y repetir los experimentos indicados anteriormente. La naturaleza del material que constituye ei peso &influye sobre el ritmo de sus oscilaciones? Repetir cada uno de los experimentos anteriormente descriptos reduciendo a la mitad la longitud del péndulo, &influye ésta en su tiempo de oscilación? &De qué manera?

2.237 Péndulos acoplados Conseguir dos botellas iguales de agua ga- seosa; llenarlas con agua y taparlas her- méticamente. Colocar un palo entre dos sillas apoyando sus extremos sobre los respaldos y suspender las botellas del palo a modo de péndulos, asegurándose de que ambos tengan la misma longitud (ver la figura). Mantener inmóvil a uno de los péndulos e imprimir al otro un movimien-

2.237 Mecánica 134

to oscilatorio, luego soltar el primero de- jándolo suspendido en su punto de reposo. Pronto se observará que el péndulo en movimiento oscila cada vez más lentamente y que el que estaba inmóvil comienza a oscilar. Una modificación de este experimento consiste en suspender

ambos péndulos de un soporte fijo, como por ejemplo, el dintel de una puerta pero uniendo entre sí ambos cordeles con un tercero, aproximadamente a un octavo de su longitud a partir desde el punto de suspensión.

2.238 Determinación del tiempo de caída

A. El movimiento de caída libre de un cuerpo puede estudiarse sujetando a éste a una tira de papel en la que se habrán efectuado marcas que representan inter-

de un cuerpo

r l

valos iguales de tiempo. Esto puede lograrse haciendo pasar la tira entre la armadura de una campanilla eléctrica y una almohadilla de papel carbónico (observar el dibujo). Para modificar el mecanismo de una campanilla eléctrica para este pro- pósito se deberá retirar el martillo y prolongar la armadura soldándole una banda metálica de aproximadamente 5 c m de largo. Cerca de la extremidad de esta pro- longación se perforará un agujero para colocar un tornillo pequeño de cabeza redondeada, que se fijará con la cabeza hacia abajo para que actúe como martillo marcador. Asegurar el mecanismo a una tabla de madera que le servirá de Kase. Debajo del martillo colocar otra tablita de madera para sostener el disco de papel carbónico y las grapas para guiar el paso de la cinta registradora. El disco de papel carbónico tendrá un diámetro de alrededor de 3 c m y deberá sujetarse holgadamente por su centro con una chinche, de manera que pueda rotar presentando una nueva superficie a medida que la cinta se des- liza por debajo del mismo. Las grapas pueden construirse fácilmente con broches de alambre para papeles clavados en la madera. La prolongación de la armadura podrá tener una ligera curvatura para evitar que rebote al golpear el papel con demasiada fuerza, lo que puede ocasionar un registro desigual del tiempo. La tira de papel se hará pasar a través de las grapas por debajo del papel carbónico y se pondrá en movimiento la .armadura. Al soltarse la tira, el cuerpo caerá arrastrando tras de sí al papel sobre el que se grabarán marcas a intervalos regulares que permitirán medir las distancias recorridas desde el comienzo de la caída. B. Este dispositivo registrador del tiempo puede emplearse en otros experimentos como, por ejemplo, la determinación de la aceleración de un ciclista, sujetando la tira al asiento de su máquina. Para mediciones más precisas puede adaptarse una campanilla para corriente alternada en la que los intervalos están fijados por la frecuencia de la corriente.

2.239 Trayectoria de un proyectil El aparato representado en la figura pue-

135 Mecánica 2.241

de emplearse para demostrar que las velocidades vertical y horizontal de un pro- 'yectil son independientes una de otra. El proyectil es una bola de metal y el blanco una pequeña lata suspendida de un elec- troimán. El circuito de éste está formado por dos cabtes desnudos dispuestos paralelamente sobre ambos lados de un tubo de cartón con prolongaciones de 2,5 c m en el extremo del mismo (para esta parte del aparato es conveniente un viejo estuche de termómetro con uno de sus extremos más estrecho que el otro). En el interior del tubo se colocará una bolilla grande, procedente de un cojinete, cuya salida será impedida por el estrechamiento en el extremo de aquél. El circuito eléctri- co se completará con un trozo corto de alambre de cobre apoyado sobre las prolongaciones de los dos cables. Colocar el

tubo apuntando hacia el blanco y soplar por él; la bolilla al ser impulsada hacia afuera del tubo desplazará el trocito de alambre de cobre provocando la caída de la lata. La bolilla y el blanco chocarán en el aire. Puede repetirse el experimento empleando diferentes ángulos y distancias.

Inercia

2.240 La inercia de una piedra Pana realizar este experimento se necesi-

tará una piedra de aproximadamente 1 kg. Atarla pasando a su alrededor una vuelta de cordón fuerte. A ambos lados de la piedra sujetar a la ligadura dos trozos de cordel menos resistente de medio metro de largo cada uno (ver la figura). Este cordel debe tener la resistencia justa para sostener la piedra una vez suspendida. Seguidamente, suspender la piedra por encima de una mesa, sobre la cual se colo- cará un trozo de cartón para preservarla del choque. Asir el cordel inferior por su extremo y dar un tirón seco. Si el expe-

rimento sale bien, el cordel inferior se romperá y la piedra quedará suspendida por el otro. Hasta será posible romper dos o tres hilos paralelos atados debajo de la piedra, sostenida desde arriba por un solo hilo. La causa de este resultado es la inercia de la piedra. Asir entonces el resto del cordel inferior y ejercer una tracción progresiva. Esta vez será el piolín superior el que se romperá y la piedra caerá sobre la mesa, porque la aplicación continua de la fuerza, más que el tirón seco, pondrá a la piedra en movimiento.

2.241 La inercia de dos péndulos hechos

Las latas representadas en la figura deben ser idénticas. Cuanto más grandes, más efectiva resultará la demostración. Una lata se suspenderá vacía y la otra llena de arena. La suspensión debe ser lo más

con latas

2.241 Mecánica 136

larga posible. Lo ideal son cuerdas largas suspendidas del cielorraso. Los alumnos deberán empujar por turno cada una de

las latas para apreciar la fuerza requerida para ponerlas en movimiento. También tratarán de detenerlas cuando se están moviendo.

2.242 Otros experimerltos con la inercia A. Inercia de una pila de libros. Apilar varios libros. Tomar uno de los que se encuentran en la base y sacarlo. ¿Se puede retirar sin derribar la pila?

B. La inercia de una pala. Recoger una palada de tierra seca y arrojarla lejos de sí. Observar que cuando la pala se detiene la tierra continúa su trayectoria por efecto de !a inercia.

Fuerza centrípeta

2.243 Comprobación de la existencia de

Procurarse una pecera esférica pequeña o un recipiente de plástico transparente.

fuerzas por medio de un líquido

Atar fuertemente un alambre alrededor de su cuello. Atar un cordel en forma de lazo a este alambre (observar la figura). Suje- tar en el mandril de un taladro un gaqcho y pasar por el mismo el centro del cordel. Poner en la pecera alrededor de 3 c m de agua coloreada con tinta y girar la mani- vela del taladro haciendo rotar la perera y el agua. Observar los efectos de la fuerza centrípeta en el agua. Ver si pueden advertirse también los de'la inerc'a del agua cuando se inicia y detiene el movimiento.

2.244 Comprobación de la existencia de

Para este experimento se requiere un huevo crudo y uno duro. Imprimir a cada uno un movimiento de rotación sobre sí mismo en el interior de una sopera o un plato. Se comprobará que el huevo duro rota durante más tiempo. La inercia del contenido fluido del huevo crudo hará que se detenga más pronto. Para comprender qué ocurre en el interior del huevo emplear la pecera del experimento anterior. Comparar la diferencia en el comportaminto del 1í- quido al ponerse en movimiento y al detenerse, empleando agua (el huevo crudo) y arena (el huevo duro), dentro del recipiente.

fuerzas con un huevo duro

2.245 Comprobación de la existencia de fuerzas mediante un balde con agua

Conseguir un balde pequeño y llenarlo con agua casi hasta el borde. Si se lo hace girar rápidamente en un círculo vertical, con el brazo extendido, e1 agua no se de- rramará porque la fuerza centrípeta 'actúa sobre ella.

2.246 Fuerza centrípeta Sir Isaac Newton fue el primero en sugerir que el movimiento rectilíneo era el más natural y que I'as desviaciones del mismo eran producidas por una fuerza que em- pujaba al cuerpo fuera de su trayectoria rectilínea. Cuando dicha fuerza actúa sobre el cuerpo desde un punto fijo, éste se mueve a lo largo de un círculo y la fuerza hacia el centro recibe el nombre de

137 Mecánica 2.248

fuerza centrípeta. El movimiento circular puede estudiarse mediante el aparato representado en el dibujo. Es posible medir la fuerza generadora

de movimientos circulares de distintos radios y frecuencias. Tomar un tubo de vidrio de unos 15 cm de largo y l cm de diámetro exterior. Calentar uno de sus extremos en Ia llama de un mechero de Bunsen hasta que se ablanden sus paredes y se empareje el borde. Rodear el tubo exteriormente con dos capas de cinta adhesiva para que pueda sujetarse bien con la mano. Atar en el extremo de un hilo de pesca de nylon trenzado de alrededor de 1,5 m un tapón de goma con doble perfo- ración. Pasar a traves del tubo el otro extremo del hilo y colgar del mismo media docena de arandelas de hierro de 1 cm. Para sostener este contrapeso puede emplearse un broche de alambre para papeles. Ajustar el hilo de manera que la distancia desde el extremo del hilo hasta el tapón sea de 1 m. Empuñar el tubo y moverlo describiendo un pequeño círculo sobre la cabeza, para que el tapón de corcho gire en un círculo horizontal. Colocar en el tramo vertical del hilo un pequeño clip cocodrilo para comprobar la uniformidad del movimiento y verificar la frecuencia de revoluciones requerida para mantener al cuerpo girando en un círculo de 1 m de radio cuando se cuelga del soporte distinto número de arandelas. ¿En qué medida resulta afectada la frecuencia si se duplica el contrapeso? ¿Qué ocurre cuando se acorta mucho la distancia entre el tubo y el tapón?

Fuerza y movimiento

2.247 Efecto de fuerzas iguales sobre cuer-

Sobre una mesa trazar con tiza un seg- mento de medio metro de largo y dividirlo en centímetros. Tomar una banda de goma larga y cinco broches de la ropa. Sujetar los broches en los extremos de la banda de goma y colocarlos a lo largo de la línea trazada sobre la mesa y estirar la banda hasta unos 15 cm. Soltar simultáneamente ambos broches y observar que los mismos se encuentran en el punto medio de dicha distancia. Sujetar ahora dos broches en uno de los extremos de la banda y uno en el extremo opuesto. Estirar ésta hasta un largo de 24 cm y soltarla. ¿Dónde se encuentran los broches ahora? Repetir el experimento prendiendo dos broches en cada extremo de la banda de goma. ¿Dón- de se encuentran? Repetir con dos broches en un extremo y tres en el otro. ¿Dónde se encuentran esta vez? ¿Qué conclusión extrae de este experimento?

pos livianos y pesados

1

2.248 U n experimento sobre la fuerza viva

Atar con un hilo ambos extremos largos de un broche para ropa para que permanezca abierto. Colocarlo en el centro de una mesa larga y apoyar dos lápices de aproximadamente igual tamaño en cada lado del mismo, en contacto con los extremos atados del broche. Quemar el hilo con cuidado (ver la figura) y observar los lápices. Serán proyectados en direcciones

y el movimiento

2.248 Mecánica 138

opuestas. Repetir el experimento empleando dos lápices más largos, de igual peso y tamaño. ¿Qué se observa? Comparar con los resultados anteriores. Repetir empleando en un lado un lápiz más grande y pe-

sado y en el otro uno pequeño y más liviano. ¿Qué se observa? Si se pueden conseguir algunas bolillas de metal o bolitas comunes, repetir la experiencia usando distintas combinaciones de bolillas me- tálicas o bolitas. ¿Qué conclusiones se extraen de este experimento?

Acción y reacción

2.249 Acción y reacción de las fuerzas de

Las fuerzas trabajan en pares; si se ejerce una presión sobre una pared ésta efectúa una presión de igual fuerza en sentido contrario. Procurarse dos balanzas de cocina a resorte, con platillos cuadrados y colocarlas horizontalmente sobre una mesa enfrentando los platillos uno contra otro, con los cuadrantes hacia arriba. U n alumno empujará sobre una balanza y el maestro sobre la otra, en forma simultá- nea. Se observará que las indicaciones de ambos cuadrantes son iguales aunque el maestro empuje más fuerte que el alumno (ver también los experimentos 4.102, 4.103).

compresión

2.250 La acción y reacción en las fuerzas

Tomar dos balanzas a resorte. Hacer un lazo en cada uno de los extremos de una cuerda resistente. Atar a cada extremo una balanza a resorte y hacer qu.e dos alumnos tiren en direcciones opuestas. Anotar y comparar las lecturas de ambas balanzas.

de tracción

2.251 La acción y la reacción en un mo-

Instalar dentro de un modelo de bote a vela un ventilador accionado a pilas dirigiendo 'el aire contra el velamen. Compa- rar los resultados con los que se obtienen con el ventilador enviando viento *a las velas desde la orilla.

delo de bote a vela

Máquinas

2.252 Los tres tipos de palancas A. Aserrar un palo o una tabla a la altura de un mueblre pesado, pupitre o mesa del aula. Sostener esta tabla en posición vertical cerca del mueble y apoyar sobre su extremo superior y perpendicularmente otro palo de la misma longitud, empleán- dolo como palanca para levantar la mesa o escritorio (observar la figura). Notar que el brazo más largo de la palanca describe un movimimento más amplio que el más corto. No se gana energía pero la fuerza ejercida por el extremo más corto es mucho mayor que la empleada para mover el extremo largo.

n /

Y

U n tipo de palanca

B. Elegir un listón de madera uniforme de aproximadamente 1 m de largo por 4 c m de ancho y 5 mm de espesor. Practicar un agujero en uno de sus 'extremos, en la mitad del ancho. Hacer también agujeros en dos tarugos verticales a unos 12 c m de su base. Dichos tarugos se montarán sobre una base (ver la figura) y se colocará entre ambos la barra de fa palanca asegurán- dola con un clavo que pasará por los tres

139 Mecánica 2.255

agujeros y hará las veces de pivote. Co- sacar puntas se utilizó como una rueda locar pesos a lo largo de la barra y medir que gira alrededor de su eje. Confeccionar con un dinamómetro la fuerza aplicada un diagrama de las fuerzas. ¿Existen se- necesaria para levantar el extremo de la mejanzas entre este dispositivo y alguno misma. de los tipos de palancas estudiados en el

experimento anterior? /

Y

C. Para construir un tercer tipo de palan- oa invertir las posiciones del peso y de

resultados con los obtenidos anteriormente. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de estos tres tipos de palancas?

2.254 Una polea simple

mente satisfactoria con una percha de

Cortar los dos brazos de la percha a unos 20 c m del gancho. Doblar en ángulo rec- to los extremos que se harán pasar por el

la balanza (ver el dibujo). Comparar 10s Se puede 'construir una polea razonable-

para ropa y un carrete de

Un tercer tipo de palanca

2.253 Un torno simple Quitar el casquete de una máquina de mear punta a los lápices y atar fuertemente un cordel al extremo del eje. En el otro extremo del cordel atar dos o tres libros o un peso de varios kilogramos y dar vuelta a la manija. ObseNar que la fuerza necesaria para mover la manija es muy inferior a la fuerza de la gravedad que actúa sobre los libros o el peso. Advertir que en este experimento la máquina de

carrete ajustándolos de manera que éste pueda girar libremente y CuNándoios de nuevo para impedir que los alambres se separen (observar el dibujo).

2.255 Una polea fija simple Construir una polea fija en la forma indicada en la figura. Mediante pesas suspendidas de A, determinar la fuerza necesaria para levantar pesos de 25, 50, 75, 100 y 200 g que se suspenderán por turno de B. Medir el desplazamiento del punto de aplicación de la potencia (A) cuando la fuerza resistente (B) se ha desplazado 20 cm.

2.256 Mecánica 140

colocarlo sobre una tabla en pendiente que haga las veces de plano inclinado y hacerlo ascender por el mismo tirando. Ano- tar la fuerza necesaria para poner al auto o patín en movimiento y compararla con la que indica el dinamómetro cuando se suspende al objeto verticalmente. Observar también que cuando el objeto se desplaza a lo largo del plano inclinado la fuerza se ejerce a lo largo de una distancia mayor que cuando se lo Icevanta verticalmente a una altura igual sobre el nivel de la mesa. Prescindiendo de la fricción el trabajo requerido es el mismo en ambos casos. Des- tacar que (esta condición se cumple igualmente en otIias máquinas simples.

2.256 Una polea móvil sencilla Pasar un cordón, uno de cuyos extremos se atará a un soporte horizontal por dos poleas dispuestas como indica la figura y suspender de ellas un objeto pesado. Si la mesa 'en la que se efectúa la demostra- ción no posee un soporte adecuado, podrá usarse en su lugar una barra apoyada sobre los respaldos de dos sillas. Atar el

extremo del cordón a una balanza a resorte y comparar ei peso del objeto con la fuerza requerida para levantarlo por medio del sistema de poleas. Comparar tam- bién las distancim recorridas por el punto de aplicación de la potencia y el peso levantado.

2.257 Planos inclinados A. Enganchar a un dinamómetro un auto de juguete, pesado, o un patin de ruedas,

B. Recortar un triángulo rectángulo, de papel blanco o de embalar cuyos catetos midan, respectivamente, 30 y 15 cm. So- bre una varilla cilíndrica de unos 20 c m de largo enrollar la hoja de papel comenzando por el $cateto menor y yendo hacia el vértice del triángulo. Cuidar de mantener siempre el otro cateto perpendicular a la varilla y observar que el plano

141 Mecánica 2.261

inclinado, es decir, la hipotenusa, se enrolla en espiral a lo largo de la varilla de la misma forma que la rosca de un tornillo.

C. Perforar un orificio en un taco de madera, en el que pueda introducirse, forzando, un perno con rosca en casi toda su longitud. Hundir la cabeza del perno en la madera hasta que quede al nivel de la superficie y clavar encima del taco una tabla. Sobre la rosca que sobresale atornillar una tuerca y luego poner una aran-

h

Fi

dela y un trozo de tubo metálico cuyo diámetro interno sea algo mayor que el del perno. Haciendo girar la tuerca con una llave, el aparato funcionará como un poderoso cric (ver la figura).

2.258 SenciiZa impulsión por correas Clavar en un trozo de tabla dos clavos largos y colocar en ellos dos carreteles, uno más grande, de manera que los clavos les sirvan de ejes. Deslizar sobre los mismos una banda de goma. Hacer rotar ei carretel más grande una vuelta completa y observar si el más pequeño gira más o menos una vuelta. ¿En qué dirección gira el carretel pequeño? Repetir la experiencia cruzando la banda de goma y ob-

servar los resultados (ver la figura). Con- feccionar una lista de mecanismos impul- sados mediante correas.

2.259 Estudio de los engranajes con la

Invertir una bicicleta, de manera que se apoye sobre el asiento y el manubrio. Ha- cer dar al pedal una vuelta exacta y contar el número de vueltas que cumple la rueda trasera.

ayuda de una bicicleta

2.260 Engranajes simples Con un martillo y un clavo mediano perforar orificios exactamente en el centro de varias tapas ‘corona’ enderezando sus bordes para que sean lo más circulares posible. Colocar dos de éstas sobre un

trozo de madera de manera que sus dientes engranen. Fijarlas con tachuelas cuidando que puedan girar fácilmente. Hacer girar una de las tapas y observar el sentido de rotacidn de la otra. Agregar una tercera tapa y observar el sentido en que gira cada una de ellas (ver la figura).

2.261 Reduciendo el frotamiento con 1á-

Colocar lápices cilíndricos debajo de una caja pesada. Atar un cordel a la caja e

pices

2.261 Mecánica 142

inquirir qué fuerza se requiere para Ile- varla de un extremo B otro de la mesa. Determinar también la fuerza necesaria para transpontar la caja sin ayuda de los rodillos. Resumir *los d,atos recogidos y tratar de explicar h causa de los resultados comprobados (ver la figura).

2.262 Reducción del frotamiento emplean-

Repetir el experimento anterior empleando en lugar de rodillos algún dispositivo provisto de. ruedas. Exponer algunas de las ventajas de las ruedas sobre los rodillos para el movimiento de objetos.

do ruedas

2.263 Reducción del frotamiento emplean-

Colocar dos placas de vidrio, una al lado de la otna y verter sobre una de ellas algunas gotas de 'aceite. Indicar a los alumnos que froten con el dedo, primero el vidrio no aceitado y luego el otro para percibir la diferencia.

do aceite

2.264 Reducción del frotamiento mediante

Tomar dos envases de hojalata, de pintura por ejemplo, cuyo reborde superior presente una garganta profunda alrededor de la tapa. Poner bolillas en una de las gargan- tas e invertir la otra lata sobre las mismas improvisando un cojinete a bolillas. Colocar un libro en la parte superior y observar con que facilidad gira este cojinete experimental. Aceitando las bolillas gi- rará con mayor facilidad aún.

cojinetes a bolillas

2.265 Reducción de la fricción mediante

Recortar un disco de cartón de unos 10 c m de diámetro. Abrirle un agujero en el centro con un alfiler eabntado al rojo. Ase- rrar en dos un carretel de hilo y encolar la base de una de las dos mitades en el centro del disco. Tomar un trozo de bambú u otro objeto tubular que se ajuste exactamente al agujero del carrete. Introducir el mismo en la boquilla de un globito ase- gurándolo con hilo de algodón o mediante una banda de goma (observar la figura). Inflar el globo, apretar la boquilla e insertar el tubo en el agujero del carrete. Colocar el disco sobre la mesa y dejar que

una corriente de aire

el aire escape. Al expandirse el aire sal- drá por el !agujero y levantará el cartón de tal manera que, bastará un leve golpe- cito para que se deslice rápidamente hasta el otro extremo de la mesa, prácticamente sin frotamiento. Este experimento ilustra el principio de dos vehículos a propulsión sobre colchón de aire.

2.266 La hélice Aunque la reacción a chorro se está trans- formando en la principal fuerza de pro-

143 Fluidos 2.267

pulsión de las aeronaves, la hélice ha prestado buenos servicios a la aviación y la navegación aún depende de la misma. Para ilustrar su principio puede emplearse el dispositivo que aquí se describe: El rotor puede construirse con la tapa

de una lata (ver la figura A) teniendo la precaución de emparejar el borde exterior pana evitar el peligro de cortaduras. Di- bujar prolijamente las tres paletas sobre la tapa. En primer término se harán los cortes marcados con líneas llenas y des- pués los indicados con líneas punteadas, de manera que las secciones más peque- ñas puedan retirarse completamente dejando libres las tres palas. Los cortes se practicarán mejor sobre un trozo de madera empleando un formón viejo. Antes de torcer las paletas perforar en su centro dos agujeros de 5 mm.de diámetro separados entre sí 5 mm, quitando luego el pequeño puente de metal entre ambos para hacer una ranura central. El siguiente requisito es procurarse una

varilla retorcida de metal grueso, de aproximadamente 1 c m por 25 c m que encaje en la ranura efectuada. Si no pudiera conseguirse dicha varilla, podrían usarse en su lugar dos alambres gruesos (observar la figura b). Para retorcer las alambres doblar por el medio un trozo de 60 c m dejando una gaza grande en el extremo en que se practicó el doblez. introducir en ésta un trozo de varilla cilíndrica B y sujetar ambos extremos libres bien juntos a un tornillo de banco y retorcer el trozo de alambre doblado dándole un án- gulo de torsión uniforme de unos 20" con respecto al eje. Finalmente conseguir un

tubo pequeño por cuyo interior el alambre se deslice fácilmente. Dicho tubo puede confeccionarse con un trozo de hojalata. Naturalmente el ángulo de las palas de la helice debe permitir que la misma se eleve cuando se imprima al rotor un movimiento de rotación empujándolo hacia afuera del alambre. El dispositivo es- tará constituido por tres partes: el alambre, que se mantendrá en posición vertical; el tubo de hojalata que descansará sobre la gaza, al pie del alambre retorcido y el rotor que se apoyará sobre el extremo superior del tubo, tal como puede verse en la figura (c). Para lanzar este 'platillo volador', sostener el aparato firmemente por encima de la cabeza tomán-

a b C d

dolo con una mano por el ,tutubo y tirar fuertemente con la otra qui,tando da varilla retorcida. Como la construcción de este artefacto es Tápida, podrá experimentarse con las paletas inclinadas a distintos ángulos y con diverso niimero de palas, desde dos hasta seis, para alcanzar la altura de vuelo óptima. Estas pruebas de- berán realizarse al aire libre. Las hélices de la forma ilustrada en (d) se recortan en metal laminado. Una banda de goma dará un medio de propulsión para modelos de aeroplanos y barcos.

Fluidos

La presión de los iiquidos

2.267 Diferencia entre peso y presiiín Cortar dos tarugos cuadrados, de madera, uno mucho más pequeño que el otro y unirlos como indica la figura. Presionar cada una de sus caras consecutivamente sobre una plancha de *arcilla o plastilina,

2.267 Fluidos 144

aplicando en ambos casos la misma fuerza. La distinta profundidad de las marcas indicará la diferencia de la presión.

~

2.268 Los líquidos ejercen presión Conectar dos tubos de vidrio o dos tubitos transparentes para beber refrescos, de 15 c m de largo, mediante un tubo de goma y montarlos sobre un tablero vertical, co- m o indica la figura. Poner agua coloreada en los tubos hasta una altura de 6 u 8 cm. El conjunto constituye un medidor de pre- sión o manómetro. Extender sobre la boca de un embudo pequeño una membrana. fina de goma, atada con un hilo o cordel. Unir el embudo al manómetro por medio de un tubo de goma de 30 cm. Sumergir el embudo en un balde con agua y observar en el manómetro los cambios de nivel del líquido.

2.269 La presión del agua varía con la

Llenar de agua un recipiente alto de vidrio o un balde. Empleando el embudo y el manómetro construidos para el experimento anterior medir la presión cerca de la superficie y en el fondo del recipiente. ¿Cómo varía la presión en función de la profundidad?

profundidad

2.270 La presión depende de la naturaleza

Tomar dos frascos de vidrio en los cuales pueda entrar el embudo. Llenar uno con agua y el otro con igual volumen de menor densidad, como por ejemplo, alcohol. Asegurarse de que la profundidad de ambos líquidos sea la misma. Medir la

del líquido

presión en el fondo del recipiente con agua y en el fondo del que contiene alcohol. Comparar los resultados obtenidos.

2.271 Presión del agua en un recipiente

Tomar dos frascos de vidrio de la misma altura, uno ancho y el otro estrecho y llenarlos de agua hasta el mismo nivel. Uti- lizando el embudo y el manómetro empleados en los experimentos anteriores medir la presión en el fondo de cada recipiente y comparar los resultados.

grande

2.272 El agua ejerce igual presión en to-

Perforar con un clavo el contorno de la base de una lata de conservas alta. Cubrir los agujeros con una tira de cinta adhesiva. Llenar la lata de agua y colocarla en una pileta o desagüe. Quitar la cinta adhesiva. Observar y constatar el alcance de los chorros que surgen del contorno de la lata.

das las direcciones

2.273 Equilibrando columnas de agua Practicar una perforación o quitar el fondo a varias botellas de material plástico de diferentes formas pero de aproximadamente la misma altura. Colocarles tapones portadores de tubos de vidrio y conectar las botellas entre sí en la forma que muestra la figura. Verter en las botellas agua coloreada hasta que estén casi llenas. Me- diante este experimento se demostrará que la presión ejercida por un líquido es independiente de. las dimensiones y forma del recipiente que lo contiene y depende solamente de la profundidad del líquido.

145 Fluidos 2.277

2.274 Elevación de grandes pesos median-

Tomar una bolsa de goma para agua caliente y cerrarla con un tapón bien ajustado provisto de una perfomción atravesada por un ,tubo corto de vidrio. Luego, perforar el fondo de una lata de conservas practicando un orificio de dimensiones suficientes para colocar otro tapón perforado con su correspondiente tubo cor- to de vidrio. Unir la bolsa de goma con la lata mediante un tubo de goma de por lo menos 1,25 m de largo. Convendrá asegurar con algunas vueltas de alambre la conexión del tubo con la bolsa. Luego,

te la presión hidráulica

llenar ésta, el tubo y la lata con agua. Colocar la bolsa sobre el piso y encima de ella una ,tabla (ver la figura) y sobre esta última poner libros u otros objetos pesados. Levantar entonces la lata por encima del nivel del piso y observar qué ocurre con dichos objetos. Comprobar qué peso puede levantarse colocando la lata a la altura máxima posible con relación al piso.

2.275 El agua no es compresible A. Cerrar una botella de plástico flexible con un tapón perforado atravesado por un tubo de vidrio de un cuentagotas, de manera que su extremo agudo quede hacia afuera. Llenar de agua completamente la botella. Poner el tapón y hundirlo hasta que penetre un poco de agua en el cuentagotas. Tomar la botella entre las manos

y apretarla lo más fuertemente posible; como el agua no es compresible ascende; rá por el tubo. ¿Puede lograr que el agua desborde del tubo?

B. Llenar con agua un frasquito de reme- dio y cerrarlo con un tapón que ajuste bien. Aplicar un golpe seco al tapón con un martillo: el frasco estallará. Precau- ción: Envolver previamente el frasco para evitar,que salten trozos de vidrio.

2.276 Construcción de un modelo de as-

Algunos montacargas y ascensores están accionados por la presión del agua. Se puede construir uno con un inflador de automóvil. Colocar en el pico del inflador un trozo de tubo de goma y atar la co- nexión con alambre para que no ceda Conectar el otro extremo a un grifo, atando también la conexión en la misma forma. Hacer sentar a uno de los alumnos sobre el mango del inflador de modo que se mantenga en equilibrio. Abrir lentamente el grifo y observar si la presión del agua es suficiente para hacerlo elevar.

censor hidráulico

2.277 U n modelo de ariete hidrúuiico Los arietes hidráulicos se emplean a veces para elevar el agua desde un nivel inferior a otro superior. Funcionan mediante el flujo de una corriente de agua. Se puede construir un modelo de ariefe hidráulico de 'la siguiente manera: Tomar una botella de material plástico y quitarle el fondo. Ajustar a la misma un tapón de goma perforado y atravesado por un tubo de vidrio corto. Conectar éste a un tubo en T de vidrio o metal provisto en uno de

2.277 Fluidos 146

sus extremos de un tubo de goma y un pico surtidor conectado mediante otro tubo de goma en la forma indicada en la figura. Llenar la botella con agua y apretar con los dedos el extremo del tubo de goma. Luego, soltarlo dejando correr el agua y detenerla bruscamente apretando de nuevo. Tomar nota de la altura que alcanza el agua que salta por el pico surtidor. Dejar que el agua corra y salte dternadamente. Se tendrá así en funcionamiento un modelo de ariete hidráulico.

2.278 Modelo de una rueda hidráulica Los modelos de ruedas hidráulicas pueden construirse con carreteles usados de cin- tas para máquina de escribir o cinta adhesiva. Las paletas se confeccionarán con trozos de hojalata cortados en la forma indicada en la figura y soldados al interior del carrete. Una broqueta o aguja de tejer hará (las veces de eje. Una corriente

R

de agua procedente de una canilla o guia- da desde un depósito o canaleta para desagüe pluvial, constituirá una fuente de potencia adecuada. Otro tipo de rueda puede construirse con un carretel de hilo o un corcho. Practicar cortes longitudinales como se indica en la figura e insertar en los mismos láminas rectangulares de madera u hojalata, que actuarán como paletas.

Flotabilidad

2.279 Empuje vertical del agua Tomar una caja de metal -una lata de café o cigarrillos, por ejemplo- cuya tapa cierre herméticamente. Una vez tapada, sumergirla en un balde con agua, con la tapa hacia abajo y soltarla bruscamente. Repetir el experimento con #la caja en distintas posiciones. ¿Qué se observa? Com- probar el empuje vertical a que está so-

metida la caja. Poner un poco de agua en su interior y repetir el experimento. Agregar agua varias veces en pequeñas cantidades hasta que la caja no flote más. Llenar completamente con agua k caja y taparla. Pasar un cordel doble a su alrededor y atar en sus extremos una banda

de goma <larga. Levantar la caja soete- niéndola por la misma y observar su alar- gamiento. Sumergir luego la caja en un balde con agua y observar nuevamente la longitud de la banda de goma. ¿Cómo explicar la diferencia?

2.280 Construcción de un ludidn Procurarse un frasco de vidrio alto y de boca ancha. Lastrar la pera de goma de un cuentagotas enrollando varias vueltas de alambre de cobre en su parte estrecha. Llenar el frasco de agua a ras del borde.

/

Introducir agua en la pequeña pera y hacerla flotar en el recipiente. No debe quedar en ella más que la cantidad de aire suficiente para impedir que .se hunda. Se necesitarán muchos y largos tanteos para

147 Fluidos 2.284

conseguirlo, apretando la pera para hacer salir el aire burbuja a burbuja. Una vez logrado esto, cerrar el frasco, ya sea con un tapón grande o extendiendo sobre su boca una membtana de goma recortada de una cámara usada. Empujando el ta- pón o la membrana de goma, se obser- vará que el ludión se hunde, volviendo a la superficie al cesar la presión. Si el flotador se confecciona con un tubo de vidrio, pequeño, o un frasquita de reme- dio, se podrá explicar el funcionamiento del ludión observando el ascenso y descenso del nivel del agua en su interior, cuando aquél desciende y sube.

2.281 Cuerpos sumergidos Para este experimento se requiere un recipiente de enrase fijo, una piedra que entre en su interior y un vaso colector, confeccionado con una lata en desuso. Llenar de agua el recipiente de enrase fijo hasta la altura del pitco; atar la piedra a un cordel y pesarla con un dinamó- metro. Pesar el vaso colector y colocarlo debajo del pico de escurrimiento del recipiente, de manera que pueda recoger el agua desplazada del mismo al hundirse la

piedra (ver la figura). Sumergir la piedra en el agua y anotar su peso; ¿tiene el mismo peso en el agua que en el aire? Recoger el agua vertida por el pico de escurrimiento y calcular su peso restando del peso total el del vaso colector. ¿Qué re- lación existe entre el peso del agua desplazada y la pérdida de peso comprobada al pesar la piedra sumergida en el agua? Repetir este experimen.to con otros cuerpos.

2.282 Cuerpos flotantes Llenar con agua el recipiente de enrase fijo, dejando correr el agua hasta que la superficie esté al nivel del pico. Elegir un trozo de madera que flote hundiéndose en el agua hasta la mitad o más. Pesar este trozo de madera con un dinamómetro. Pesar el recipiente colector y colocarlo bajo el pico de escurrimiento del primer recipiente. Sumergir el trozo de madera en éste y leer el peso indicado por el di- namómetro. Calcular el peso del agua desplazada restando del peso total del colector más el agua recogida, el peso del colector vacío. ¿Qué relación existe entre la aparente pérdida de peso del trozo de madera flotante y el peso del agua desplazada por el mismo? Repetir, el experimento con otros cuerpos que floten.

2.283 Experimento con una vela flotante Introducir un clavo en el extremo infe rior de una vela. Deberá elegirse uno cuyo peso permita que la vela flote con su ex tremo superior sobresaliendo de la superficie del agua, cuando se (la coloca así lastrada dentro de un recipiente alto, lleno de agua. Encender la vela y observarla hasta que se consuma casi totalmente. Mientras arde su peso disminuye en forma constante. ¿Por qué continúa flotando?

2.284 Grado de fiotabilidad de distintas

Tomar un corcho y trozos de madera de distintas clases, por ejemplo, arce, caoba y ébano (ver la figura). Ponerlos en un recipiente con agua y observar de qué

clases de madera

D

A corcho B arce c caoba D ébano

2.284 Fluidos 148

manera flota cada madera. ¿Qué explica- ción puede darse a este fenómeno?

2.285 Experimento con un huevo flotante Sumergir un huevo en un vaso con agua dulce y observar. Agregar sal al agua observando si el huevo flota (ver la figura). ¿Cómo explicar este fenómeno? ¿Estará relacionado con el hecho de que los buques calan menos en e1 agua salada que en el agua dulce?

2.286 U n hidrómetro construido con una

Tomar un tubito para refrescos o una paja natural, sólida y de unos 20 c m de largo. En caso de no ser impermeable sumergirla en estearina fundida y dejarla secar. Obturar con cera uno de sus extremos y por el otro echar perdigones de plomo O arena fina hasta que la paja flote en po- sición vertical. Dejar caer después una gota de cera fundida para inmovilizar de- finitivamente el lastre. Colocar en {la paja un anillo de goma delgado o un trozo de hilo negro de algodón que pueda deslizarse hacia arriba y abajo a modo de indicador. Marcar sobre la paja el nivel del agua. Retirarla del agua y medir la distancia entre su extremo y la señal. Sea x esta longitud expresada en cm. Admitiendo que el peso específico del agua es igual a la unidad y que la sección de la pajita es uniforme, se puede proceder a graduar el hidrómetro para que mida la densidad de diversos líquidos, comprendida digamos entre 0,6 y 1,2, mediante la fórmu!a siguiente: Distancia desde el extremo de la paja a la señal

pajita para beber refrescos

X - -

densidad relativa del líquido

2.287 La flotabilidad en diferentes líquidos Tomar un recipiente de vidrio, .estrecho y alto -probeta o botella-. Procurarse ade- más los siguientes líquidos: mercurio, tetracloruro de carbono, agua y querosene. Se necesitará también una esfera pequeña de acero o hierro, que puede ser una bolilla de cojinete o en su defecto, un perno o una tuerca de hierro; un trozo de ébano u otra madera que no flote en el agua, un trozo de parafina y un corcho. Echar en la probeta sucesivamente: mercurio, tetracloruro de carbono, agua y querosene. Luego, echar los cuatro sólidos antes mencionados. Se comprobará que el hierro atraviesa las tres capas de los díquidos superiores pero flota en el mercurio; que el ébano atraviesa los dos primeros líquidos y flota en el tetracloruro de carbono; que la parafina atraviesa el querosene y flota en el agua y que el corcho flota sobre el querosene.

A corcho B parafina c ébano D hierro o acero E querosene F agua c tetracloruro de H mercurio

carbono

2.288 Cómo un submarino asciende y des-

Colocar trocitos de hierro o guijarros en el fondo de un frasco pequeño de boca ancha, cubriéndolos con parafina fundida para inmovilizarlos, de manera que el frasco flote en posición vertical. Cerrarlo con un tapón con doble perforación. Pasar por uno de los orificios un tubo de vidrio en U, una de cuyas ramas llegará hasta el fondo del frasco. En el otro orificio introducir un tubo de vidrio corto conectando al mismo un tubo de goma. Sumergir el frasco en un recipiente con agua. Aspirar por el tubo de goma un poco

de aire; el agua penetrará por el sifón al interior del frasco que terminará por hundirse. Se lo podrá reflotar soplando por el tubo hasta extraer parte del agua que

ciende en el agua

149 Fluidos 2.294

penetró. Como el uso del aire comprimido para vaciar los tanques no es práctico cuando el submarho se halla sumergido, los ingenieros submarinistas ajustan la densidad del barco a la del agua y emplean timones de profundidad para descender y ascender. Para navegar en la superficie desagotan elos tanques insuflándo- les aire del exterior cuando el submarino emerge. Este dispositivo ilustra también el principio en que se basan los tanques y pontones empleados en el reflotamiento de buques hundidos. Sujetar un peso al frasco, sumergir el conjunto en el agua y ele- vario hasta la superficie insuflando aire en el frasco.

J

2.289 Inmersión y flotación Dar forma de pequeño bote a un trozo de lámina de plomo, hojalata o aluminio y haicerlo flotar en un recipiente con agua. Luego, estrujar el bote de papel metálico hasta convertirlo en una pequeña bolita y tratar de hacerla flotar en el agua. ¿Qué se comprueba? ¿Cuál sería su mejor ex- plicación de este fenómeno?

Tensión superficial

2.290 Acción del jabón sobre la tensión

Tomar un plato grande y lavarlo hasta que esté perfectamente limpio. Llenarlo con agua fría y dejarlo en reposo un momento sobre la mesa hasta que el líquido se inmovilice completamente. Espolvorear ligeramente con talco la superficie del agua. Tocar el agua cerca del borde del plato con un trozo de jabón húmedo; el ta'co será rechazado de inmediato hacia el lado opuesto del plato. El jabón habrá reducido la tensión Superficial a su alre-

superficial

dedor y el aumento de la misma hacia el otro borde del plato provocará una con- tracción de la superficie que arrastrará consigo el talco. Intentar un experimento similar reemplazando el talco por azufre sublimado y el jabón por detergente sin- tético líquido. Podrá proyectarse el resultado de la experiencia sobre una pantalla, empleando un plato transparente sobre un reflector dirigido hacia arriba.

2.291 Hacer flotar una aguja en el agua Tomar una aguja de acero y secarla cuidadosamente. Colocarla sobre los dientes de un tenedor que se sumergirá con cuidado en un vaso lleno de agua. Si se procede con la debida precaución, la aguja flotará cuando se retire el tenedor. Obser- var de cerca la superficie del agua: podrá advertirse que 'la película superficial parece curvarse bajo el peso de la aguja.

2.292 Hacer flotar una hojita de afeitar Conseguir una hojita de afeitar de las de doble filo y tratar de hacerla flotar en la superficie del agua. Observar nuevamente la superficie y constatar si la película superficial se hunde bajo el peso de la hojita.

2.293 C ó m o levantar la superficie del agua Curvar en forma de gancho el extremo de un alfiler O de un alambre fino. Afilar su punta hasta aguzarla bien. Poner el ojo al nivel de la superficie del agua contenida en un vaso. Sumergir el gancho bajo la superficie y levantar suavemente la punta hacia el exterior; si se procede con cuidado la punta levantará la superficie ligeramente sin romperla.

2.294 Cómo envasar el agua en un tamiz Verter aceite sobre la malla metálica de

2.294 Fluidos 150

un tamiz de cocina. Sacudirlo para extraer el exceso y evitar que los orificios queden tapados. Echar con precaución el agua de un jarro en el tamiz, haciéndola correr a lo largo de la pared del mismo. Cuando el tamiz esté lleno hasta la mitad sostenerlo encima de una pileta o de un balde y observar el fondo. Se comprobará que el agua presiona a través de cada agujerito de la malla, pero que la tensión superficial impide su paso a través de ésta. Bastará tocar con el dedo la parte inferior del tamiz para que el agua corra.

2.295 Cómo llenar un vaso con agua hasta colmarlo sin que desborde el líquido

Colocar un vaso sobre un plato playo o fuente. Frotar sus bordes con un lienzo seco y llenarlo de agua hasta el ras. Se observará que es posible llenar el vaso algunos milímetros más sin que desborde. Luego, dejar caer monedas o arandelas metálicas dentro del vaso introduciéndolas por el borde. Mediante este procedimiento determinar hasta dónde puede colmarse el vaso sin que desborde.

2.296 ‘Comprimiendo’ agua Tomar una lata de conserva vacía y con un clavo practicar cinco agujeritos en la base. Estos orificios deberán estar m u y cerca del fondo y distantes 5 mm uno de otro. Llenar la ,lata con agua y observar que se escapa por 5 chorritos. Comprimir entre el pulgar y el índice estos hilillos de agua y se unirán formando un único chorro. Pasando la mano por delante de la fila de agujeros, los cinco chorritos se volverán a separar (ver la figura).

2.297 U n bote impulsado por la tensión

Procurarse algunas pastillas de alcanfor o bolitas antipolillas. Recortar dos o tres lotes de papel rígido, cada uno de unos 2,5 c m

superficial

de largo. Hacer en la popa una muesca de tamaño suficiente como para sostener un trocito de alcanfor en contacto con el agua sin dejarlo caer. Hacer navegar estos botes en una fuente grande llena de agua. Se pueden introducir variantes interesantes en este experimento haciendo la muesca en el lado derecho o izquierdo de la popa. *

2.298 Soplando pompas de jabón Las películas y pompas de jabón permiten estudiar m u y bien la tensión superficial. Puede prepararse una buena solución para pompas de jabón disolviendo tres cucharadas soperas rasantes de jabón en polvo o en escamas en cuatro tazas de agua caliente. Dejar en reposo la solución durante tres días antes de emplearla. Tratar de hacer pompas de jabón con un soplador de burbujas, una pajita para beber refrescos, una pipa de arcilla común o una trom- peta de juguete, vieja, de unos 4 c m de diámetro. Se puede hacer un buen soplador de burbujas cortando el extremo de una paja en 4 secciones de 1 c m de largo y cur- vándolas hacia afuera. El corte longitudinal p w d e hacerse con una hojita de afeitar.

2.299 Soporte para pompas de jabón Fijar una varilla vertical de unos 15 c m de largo a un zócalo de madera. Enrollar

Y I

151 Fluidos 2.303

alambre de cobre o de hierro alrededor de lla varilla y hacer un aro de unos 10 c m de diámetro (ver la figura). Sumergir este aro en una solución jabonosa. Soplar una pompa de jabón grande y pasarla al aro. Humedecer una pajita en la solución de jabón, introducirla con cuidado en la pompa y tratar de soplar otra pompa en el interior de la más grande. Se requerirá cierta práctica antes de lograrlo.

2.300 Experimentos con películas jabonosas Construir con alambre las armazones re- presentmadas en la figura. Sumergirlas en una solución concentrada de jabón y ob-

servar 1,as películas obtenidas. Sumergir el marco con corredera en la solución jabonosa. Tirar de la corredera suavemente y observar la distensión de la película de jabón. Soltarla y será llevada hacia atrás por la contracción de bta.

La presi6n atmosférica

2.301 Experimentos con la presión em-

Las jeringas de material plástico de 100 cm3 pueden emplearse en muchas investigaciones sobre 'la presión del aire. Con su extremo obturado, la jeringa puede emplearse para comprimir el aire o producir un vacío parcial; conectando a i'a misma un trozo corto de tubo plástico resul- tará fácil cerrar su extremo mediante un broche a presión o un tarugo de madera. También puede cerrarse introduciendo di, cho extremo en un trozo de madera o plástico en el que previamente se habrá efectuado una perforación de la medida adecuada. Usando dicha base como plataforma se podrá utitlizar la jeringa en po- sición vertical y usarla a modo de balanza

pleando jeringas

para determinar un peso por medio del aire comprimido. Suspendida de un pitón provisto de un aro, en posición invertida y con una pequeña cantidad de aire en su interior puede servir de balanza 'a resorte'. La compresión de aire húmedo dentro de la jeringa originará una condensación de agua formando una 'lluvia'. Uniéndola a un tubo de plástico de 20 o 30 c m se im- provisará una bomba sencilla y empleando tubos de diversas longitudes con agua en su interior se obtendrá un termómetro de aire o termobarómetro o bien, si se emplea un tubo de 11 o 12 m de largo, un barómetro de agua. Uniendo dos jeringas por medio de un trozo de tubo se pueden demostrar las variaciones de la presión dentro de sistemas cerrados (ver la figura). C o m o las jeringas están graduadas todos estos experimentos pueden ser cuantitativos. (Ver también las experiencias 2.196 y 2.309.)

2.302 Detectando el aire Sumergir una botella de gollete estrecho en el agua y sostenerla boca abajo. Len- tamente ,acercar el gollete a la superficie. ¿Qué se comprueba? ¿Estaba vacía la botella? Colocar un puñado de tierra en un recipiente con agua y observar. ¿Se advierte algo que indique la presencia de aire en la tierra? Conseguir un ladrillo y ponerlo en un recipiente con agua, ¿existe algún indicio de que en el interior del ladrillo hay aire? Llenar un vaso con agua y observarlo de cerca. Dejarlo en un lugar cálido durante varias horas y luego observar nuevamente. ¿Qué diferencia se advierte? ¿Hay alguna señal de que el agua eon- tiene aire?

2.303 El aire ocupa un lugar en el espacio A. Tom'ar una botella y un embudo. Colo- car el embudo en el cuello de la botella y cubrir d intersticio alrededor del mismo con arcil1,a de modelar, cuidando de comprimir bien la arcilla húmeda en el cuello de la botella. Verter agua lentamente por el embudo (observar la figura). ¿Qué se comprueba? ¿Qué propiedad del aire pue-

2.303 Fluidos 152

de deducirse? Repetir el experimento vertiendo agua hasta colmar casi el embudo y con cuidado perforar con un clavo la arcil1.a hacia el interior de .la botella. ¿Qué se observa? ¿Cómo explicarlo?

A. aire en el B. aire en el interior de la interior del botella vaso

B. Llenar con agua hasta la mitad un recipiente grande y hacer flotar un corcho en el agua. Hundir un vaso invertido por encima del corcho. ¿Qué se observa? Ase- gurar firmemente un trozo de papel en el fondo del vaso y repetir el experimento. ¿Se moja el papel?

C. Conseguir un acuario o una cuba grande y llenarlo de agua casi por completo. Sumergir en el agua un vaso invertido y con la otra mano sumergir un segundo

C. Trasvasando aire debajo del agua

vaso. Dejar que este úl.timo se llene de agua inclinando su boca hacia arriba. Sos- tenerlo luego con la boca hacia abajo encima del primera, del que, inclinándolo se dejará escapar el aire lentamente (ver la

figura). Llenar el segundo vaso con el aire del primero. ¿Qué propiedad del aire se pone en evidencia?

2.304 El aire posee masa Colocar sobre una mesa o escritorio una varilla plana de aproximadamente un metro de largo de modo que más o menos la mitad de la misma sobresalga del borde. Sobre el extremo de la varilla apoyado sobre la mesa extender una hoja de diario aplanándola cuidadosamente. Aplicar en el otro extremo un golpe seco con la mano o con una maceta de madera. La varilla se quebrará en el borde de la mesa. La rotura se debe a que la parte apoyada sobre la mesa estaba sostenida por la presión ejercida por el aire sobre la gran hoja de papel. Mantenerse a un costado al golpear la varilla. (Ver también el experimento 4.116.)

2.305 El aire ejerce presión A. Llenar un vaso con agua hasta el borde. Cubrirlo con un cartón, apretarlo con la mano contra los bordes e invertir el vaso y retirar la mano que sostiene el cartón (observar la figura). Colocar el vaso invertido sobre una mesa bien lisa y, con cuidado, hacerlo deslizar del cartón a la mesa. ¿Puede sugerir alguna manera de vaciar el vaso sin derramar su ccntenido sobre la mesa? ¿Qué conclusiones relativas al aire se pueden extraer de este experimento? (Ver también el experimento 4.1 17.)

EI aire sostiene el agua dentro del tubo de vidrio

El aire sostiene el agua contenida en el vaso

B. Tapar con el dedo el extremo de un trozo de !tubo de vidrio recto o de una pajita para beber refrescos e introducirlo en un recipiente con agua coloreada. Re-

153 Fluidos 2.307

tirar el dedo y observar qué ocurre. Vol- ver a poner el dedo en el extremo del tubo y quitar éste del recipiente (ver la figura). ¿Que ocurre? ¿Por qué? ¿Qué propiedad del aire se demuestra?

C. Practicar un agujero con un e!avo cerca de la base de una lata. Llenarla de agua. Tapar fuertemente la boca de la lata con la mano y el agua cesará de salir por el agujero. Retirar la mano y volvera a fluir nuevamente (ver la figura). ¿Qué pone de manifiesto este experimento?

D. Mojar el interior de una ventosa de goma para destapar cañerías y apretarla contra una superficie plana, como el asien- to de un taburete. Tratar de levantar el taburete con la ventosa. ¿Por qué es posible hacerlo? Humedecer los bordes de dos ventosas destapadoras de caños. Presionar fuertemente una contra otra ambas copas de goma y luego tratar de separarlas (observar la figura). ¿Por qué razón son tan

La presión del aire ( 1 controla la salida Hemisferios del agua de Magdeburgo

difíciles de separar? Este experimento es similar a (la clásica experiencia de los hemisferios de Magdeburgo.

simples

2.306 Cómo atravesar una patata con una paja empleando la presión del aire

Tapar con el dedo índice uno de los extremos de una pajita y sostener una patata con la otra mano. Con un movimiento rá- pido atravesar la patata con la paja cuidando de insertarla perpendicularmente. Al obturar la extremidad de la paja con el dedo, mientras el otro extremo se clava en la patata, el aire queda encerrado en el interior de aquélla y al comprimirse da a la paja la rigidez necesaria para impedir que se doble. El resultado es súbito y sor-

prendente: la frágil paja traspasa fácil- mente la patata (ver la figura).

2.307 Sencillo barómetro de mercurio (antes de realizar este experimento consultar en el Capítulo Primero la sección correspondiente a la mani- pulación del mercurio).

A. Cerrar uno de los extremos de un tubo de vidrio a unos 80 c m de largo haciéndolo girar sobre sí mismo en la llama de un mechero de gas (ver la figura A). Soste- ner el tubo lo más verticaimente posible. Adaptar a la extremidad que se dejó abierta mediante un tubo corto de goma un pequeño embudo o tubo embudo. Verter lentamente mercurio en el tubo de vidrio. Precaución. Los vapores de mercurio son nocivos y no deben aspirarse. Si en la columna de mercurio quedan aprisionadas algunas burbujas de aire, hacerlas desaparecer sacudiendo suavemente el tubo en sentido vertical. Llenar el tubo hasta 1 c m del borde. El último tramo es mejor llenarlo con ayuda de un gotero para evitar que el mercurio salpique. Llenar el tubo hasta que e41 mercurio rebalse apenas el borde del mismo. Verter ahora mercurio en un frasco o plato hasta una altura de 2 cm. Con el dedo protegido por un guan- te de goma tapar el orificio del tubo e invertirlo sobre la cubeta con mercurio. Retirar el dedo del tubo cuando éste se encuentre por debajo de la superficie del mercurio. Este tubo, colocado en un soporte adecuado hará las veces de baróme- tro de mercurio. La diferencia entre el nivel del mercurio del tubo y el de la cubeta da la medida de la presión atmos- férica en centímetros o pulgadas de mercurio.

2.307 Fluidos 154

B. En un barómetro de uso permanente se puede emplear como depósito de mercurio un frasco de tinta, lo que ayudará a mantener la superficie limpia y reducirá la salida de vapores. Para colocarlo puede usarse el siguiente procedimiento. Antes

en el cuelio del frasco. Si se desea, el barómetro puede fijarse a un soporte provisto de una escala métrica y colgarse de la pared. Deberá asegurarse mediante un sostén el extremo superior del tubo e introducir el frasco de tinta en una lata en la que ajuste bien, la que *a su vez, se fijará al soporte.

n 2.308 Barómetro aneroide Es posible construir un barómetro aneroide sencillo con un tubo de goma anillado de los usados en los automóviles o con la empuñadura de goma de un manubrio de bicicleta. Como las causas de error en un instrumento de este tipo son múltiples, no podrán esperarse resultados de gran precisión. Con dos buenos tapones o dos tarugos de madera no porosa, cerrar ambos extremos del tubo que servirá como cá- mara de vacío. Antes de colocarlos se

A antes de calentar B después de calentar c extremo del tubo en la parte más caliente de la llama

D mercurio

de llenar el tubo con mercurio en la forma descripta en A, conseguir un corcho con dos perforaciones, una para alojar el tubo del barómetro y otra para pasar un tubo corto, de vidrio (ver la figura B) . Deslizar el tapón en el tubo hasta una distancia de unos 15 c m de su extremo inferior e insertar en el otro agujero el tubo corto. Luego, pegar en el fondo del frasco un parche de goma de los empleados para reparar cámaras de bicicleta. Llenar el tubo del barómetro en la forma descripta y taparlo con el frasco de tinta invertido apoyando firmemente el orificio del tubo contra el parche. Manteniendo el tubo en contacto contra el parche invertir el dispositivo y colocarlo sobre una mesa des- cansando sobre la base del frasco. Sin dejar de presionar sobre el tubo verter un poco de mercurio en el frasco; luego, levantar ligeramente el tubo para permitir que el mercurio descienda hasta su posición de equilibrio y hundir el corcho

comprimirá el tubo para extraer todo el aire y se los hará herméticos aplicándoles cera o atando la parte exterior del tubo de goma a la altura de 110s tapones. El efecto de la presión atmosférica se com- pensará en parte mediante un peso suspendido del tapón inferior que estirará el fuelle formado por el tubo de goma. Podrá acoplarse al aparato una aguja y una escala, en la forma ilustrada por la figura, que permitirá !eer las fluctuaciones de la presión atmosférica.

155 Fluidos 2.312

2.309 Medición de la presión atmosférica

U n inflador de bicicleta con el émbolo invertido como indica la figura puede servir para determinar la presión atmosférica. El pistón puede hacerse hermético cubriendo con una pequeña capa de aceite el interior. del cilindro. Se calculará el área del interior del cuerpo de la bomba o se la medirá directamente con papel milimetrado, lo que permitirá calcular la presión del aire en kg/cm? Se determinará el peso que la presión atmosférica puede equilibrar suspendiendo varias cargas de un gancho atornillado a un tarugo de madera ajustado en el extremo del mango del inflador (ver además los experimentos 2.196 y 2.301).

con un inflador de bicicleta

2.310 Determinación de la presión atmos- férica mediante una ventosa degoma

Con un dinamómetro se puede medir la fuerza requerida para arrancar una ventosa adherida a una superficie pulida. El área sobre la que actúa la presión atmos- férica se puede determinar presionando la ventosa sobre un trozo de papel milimetrado. Preferentemente emplear una ventosa provista de un gancho. Si no pudiera conseguirse una de este tipo, atar firme-

7 &J 2.309 2.310

mente un trozo de alambre de cobre al cuello de la ventosa de manera que forme un lazo. Si la mesa del laboratorio no es lo suficientemente pulida, emplear un trozo

de vidrio plano sujetándolo contra la mesa con una mano mientras se tira con la otra. Ensayar si es posible varias veces, con ventosas de diferentes tamaños (ver la figura).

2.311 Bomba elevadora simple con una

' CGnstruir una jeringa sencilla empleando un tubo de vidrio o metal (pueden servir los de hierro usados en las cañerías), dos

jeringa

.1

E

A carcasa de vidrio o metal B tapón pistón c agujeros del pistón D valvula de cuero o goma E tubo de aspiración

tapones y un trozo de varilla metálica. El ajuste del tapón que hace las veces de pis- tón se logrará enrollando alrededor del mismo un trozo de cordel. El otro tapón, atravesado por un tubo de vidrio, una varilla de bambú o un tubo fuerte cons- tituirá la parte anterior de la jeringa con el orificio de aspiración del líquido. Prac- ticar dos perforaciones en el pistón con un alambre calentado al rojo y colocar sobre cada una de ellas un trozo pequeño de cuero que hará las veces de válvula, ce- rrándose al ascender el pistón y dejando pasar el líquido cuando aquél desciende (ver la figura).

2.312 Construcción de una bomba impelente con un tubo de ensayo

Para construir este aparato calentar sobre llama baja el fondo de un tubo de ensayo y soplar un orificio. Luego, practicar otro

2.3 12 Fluidos 156

orificio en un tubo de ensayo más grande y colocar en ambos bolillas de cojinete o bolitas pequeñas que harán las veces de válvulas. Envolver con un cordel el tubo de ensayo interior para que ajuste bien dentro del tubo exterior pero pueda deslizarse hacia arriba y abajo. Colocar en el tubo interior un tapón provisto de un tubo, bien ajustado, en la forma que indica la figura. Servirá como pistón de la bomba impelente (ver la figura).

2.313 Sifón simple Tomar dos botellas de vidrio altas y llenarlas de agua hasta la mitad. Unir dos tubos de vidrio de 30 c m de largo con un tubo plástico o de goma de igual longitud. Llenar de agua el tubo así formado y comprimir el tubo flexible para evitar que se escurra el agua. Sumergir cada tubo de vidrio en una de las botellas y hacer pasar el agua de la una a la otra y viceversa levantando más o menos cada botella. El experimento es más interesante si se tiñe el agua con un poco de tinta. Colocar las dos botellas sobre la mesa, ¿funciona el sifón? ¿En qué forma inter- viene la presión atmosférica en su funcionamiento?

2.314 Surtidor de agua con un sifón Tomar un balón de vidrio o un recipiente improvisado con una lámpara eléctrica usada, de la cual se retiró el culote, y un tapón de goma con doble perforación. Por uno de los orificios introducir un tubo

afilado de tal manera que uno de sus extremos ocupe más o menos el centro del balón y el otro extremo sobresalga exteriormente unos 2 cm. Por el otro orificio introducir un pequeño tubo de vidrio cuyo extremo quedará a ras con la cara interior del tapón. Ajustar un tubo de goma de unos 20 c m de largo al tubo afilado y otro de más o menos 1 m al otro tubo de vidrio. Poner un poco de agua en el balón e insertar el tapón. Sumergir el extremo del tubo de goma más corto en un recipiente lleno de agua colocado sobre una mesa y dejar caer el tubo más largo en un balde colocado en el piso y luego invertir el sifón (ver la figura). El surtidor podrá observarse mejor si el agua del recipiente colocado sobre la mesa se colorea con un poco de tinta. Es posible armar un surtidor sifónico doble interca- lando en el dispositivo otro balón preparado en la misma forma que el anterior.

2.315 Elevando agua mediante la presión

Colocar a un tubo de ensayo un tapón perforado atravesado por un tubo de vidrio. Extraer el aire hirviendo en el mismo un poco de agua. Invertirlo y sumergir el extremo abierto del tubo en un recipiente con agua. La presión atmosférica empu- jará el agua hacia arriba hasta llenar el tubo casi por completo (ver la figura).

atmosférica

2.316 Relación entre volumen de aire y

Conseguir un tapón de goma que ajuste perfectamente en el interior de un vaso estrecho o de una probeta. Fijarlo al extremo de una varilla cilíndrica de madera y colocar en el otro extremo de ésta la tapa de una lata, que hará las veces de platillo de la balanza. Lubricar el pistón así formado con un poco de vaselina o aceite pesado para motores. El pistón im- pedirá la salida del aire del recipiente. Poner diferentes pesos sobre el platillo y medir el volumen del aire contenido en el cilindro de vidrio correspondiente a cada peso (ver la figura). Observar que el volumen es inversamen& proporcional a la presión.

presión

157 Fluidos 2.319

2.317 U n modelo para demostrar el funcionamiento de los pulmones

Quitar el fondo de un frasco grande de material plástico o de vidrio. Ajustar al golllete un tapón atravesado por un tubo en Y. En cada brazo del tubo en Y atar un globo de goma o una vejiga pequeña. Reemplazar el fondo del recipiente por una hoja de papel de embalar o una membrana de caucho atada alrededor del mismo y atravesada por un cordel que se sujetará con un nudo y un poco de cera. Al tirar de este cordel el diafragma bajará, penetrando el aire por el tubo en Y, di- latando los globos. Presionando hacia arriba el diafragma se obtendrá el efecto opuesto (ver la figura).

2.318 Oxidación y presión del aire Lavar un pequeño trozo de viruta de acero en petróleo o bencina para eliminar toda grasitud. Estrujarlo con cuidado y hacerle recuperar su volumen primitivo. En cuanto esté seco colocarlo en un frasco que se cerrará con un tapón atravesado por un tubo de vidrio de 40 c m de largo. invertir el frasco sobre un recipiente con agua de modo que el extremo del tubo quede sumergido (ver la figura). Obser- var durante algunas horas. ¿Qué ocurre?

2.510 2.316 2.317

¿Cómo se explica? (Ver también los experimentos 2.40 y 4.58.)

2.319 Experimentos con corrientes de aire A. Poner una pelota de ping pong en un embudo. Soplar fuerte por el caño del embudo y tratar de sacar la pelota. In- vertir el embudo y sostener contra el fondo la pelota, soplar con fuerza por el tubo y observar qué sucede cuando se suelta ia pelota. Colocar la pelota sobre una mesa y cubrirla con el embudo. Tratar de levantar Ja pelota de la mesa soplando por el embudo. ¿Cómo explicaría lo observado? (ver la figura.)

2.319 Fluidos 158

7 A

B. Cortar un cuadrado de cartulina de aproximadamente 7 c m de lado. Trazar las diagonales y clavar un alfiler en su punto de intersección. Asegurar la cabeza del alfiler recubriéndola con un trozo de cinta adhesiva. Introducir el alfiler en el orificio de un carretel de hilo vacío y soplar por el otro extremo para tratar de sacar la cartulina del carretel (ver la figura). Invertir el conjunto; sostener le-

1

c alfiler

C. Acovlar un embudo a una fuente de aire comprimido, que puede ser, el orificio de salida de un aspirador. Inflar un globo y atar en su pico un:trozo de alambre de cobre a modo de contrapeso. Poner en marcha el generador de aire comprimido y mantener en equilibrio el globo en el chorro de aire. Tmtar también de poner en equilibrio una pelota de ping pong entre el globo y el embudo (ver la figura C).

D. Tomar dos tubos de vidrio o dos pajitas transparentes para beber refrescos. Colocar uno de los tubos en un vaso lleno hasta la mitad de agua coloreada. Colocar el segundo de manera que forme un ángulo recto con el primero y que sus bocas estén m u y próximas. Soplar en el tubo horizontal y observar el nivel del agua en el otro (ver la figura D). ¿Cómo explicar el resultado?

n

vemente con el dedo la cartulina contra el carretel. Soplar por el orificio de éste y retirar el dedo. ¿Cómo se explica este fenómeno?

Capítulo tercero Biología

Introducción

En cualquier lugar de la tierra, maestros y alumnos están rodeados por un sinnú- mero de organismos, que se prestan para el estudio. Desafortunadamente, pocos maestros aprovechan las oportunidades que les brinda la localidad. Muchas razones explican este desaprovechamiento de los recursos naturales para desarrollar un pro- grama de enseñanza de las ciencias. Quizá esto ocurra porque la mayoría de los docentes no han descubierto un plan orgáni- co que los capacite para relacionar las

Niveles de organización

El principio más amplio empleado aquí en el estudio de los seres vivos, es lo que los biólogos llaman los “niveles de organiza- ción”. Se basa en el concepto de que la vida puede ser mejor entendida disponiendo los seres vivos, los grupos de seres vivos y las partes de los seres vivos en su orden natural o jerarquía. Al utilizar este esquema en la enseñanza de las ciencias biológicas, el énfiasis se pone en el centro de la jerarquía, es decir en la posición ocupada por el organismo viviente consi- derado como un todo, lo cual coincide con la experiencia que la mayoría de las personas tienen con respecto a los seres vivos.

Explicación de los niveles

Un tema complejo se vuelve más sencillo y claro, si se comienza por imaginar un modelo general que permita disponer la gran mayoria de las observaciones aisla- d,as dentro de unas pocas categorías 16gi- cas y coherentes. Los docentes que enseñan

observaciones diarias de los seres que le rodean. con un esquema general acerca de la vida. U n ejemplo de tales esquemas conceptuales se presenta en este capítulo. Las actividades específicas se organizan de acuerdo con el principio que las unifica. Se lo ofrece con la esperanza de que no solamente ayudará a los docentes a organizar la observación y a alentarlos a observar constantemente, sino también a que se sientan más cómodos en el estudio de los organismos.

ciencias no pueden ser menbs que sobre- pasados por la infinita variedad de seres vivos y sus actividades. Sin embargo, dichos docentes, deben avanzar más allá de la mera apreciación de la complejidad de la naturaleza. Deben ordenar sus observaciones sobre la base de algunos esquemas fundamentales que conduzcan al incremento del conocimientc de la vida. Uno de tales esquemas es el llamado “niveles de organización”. Este esquema o modelo comprende varios niveles que se- rán tratados en las secciones que siguen. (ver cuadro.)

3.1 Organismos Los organismos son formas individuales de vida, de la mayoría de ‘las cuales tenemos conocimiento directo. Un perro, un árbol, un pez, una lombriz de tierra, un hongo, o una célula de levadura, son ejemplos de organismos. Los organismos varían considerablemente en cuanto a fa: maño. Una ballena puede ser 10 millones

3.1 Niveles de organización 162

Esquema conceptual de los niveles de organización

Niveles superiores Biosfera Grupos de organisrros Biomas

Poblaciones Comunidades

Organismos Niveles inferiores Sistemas de órganos Organismos o partes

Organos de un organismo Tejidos Células

Orgánulos Partes de un organismo Macromoléculas

Moléculas Partículas

de veces más grande que una simple bac- teria. Dos observaciones importantes con respecto a los organismos son: (a) no tienen una estructura interna uniforme; y (b) existen con otros de su especie. Estas dos referencias sugieren obviamente da necesidad de examinar las partes de un organismo (niveles inferiores de organiza- ción) y los grupos de organismos (niveles superiores de organización).

3.2 Niveles superiores A. Poblaciones. U n grupo de organismos que reúne a todos los de su especie, se llama población. Usualmente se la describe como subpoblaci6n cuando se la refiere a un determinado espacio que ella ocupa. Por ejemplo, la población de caracoles del acuario escolar, o la población de esa mis- m a especie en un estanque. Si no se men- ciona espacio, 5e sobreentiende que la población comprende todos los caracoles del mundo que pertenezcan a la misma especie. B. Comunidades. Las poblaciones no existen aisladamente. Generalmente se encuentran junto con otras poblaciones. Todas las poblaciones comprendidas dentro de una misma área constituyen una comunidad. Una comunidad lacustre esta constituida por todas las plantas y animales que se encuentran en el lago. Las poblaciones que se encuentran en el campo de la escuela, pueden constituir también una comunidad.

C. Bioma. Ciertas áreas geográficas contienen comunidades similares. Esta reunión de comunidades semejantes se llama bioma. U n bioma puede abarcar una gran extensidn de un continente. Por ejemplo, el bioma de praderas ocupa gran parte de la región central de América del Norte. El clima y la topografía concuerdan perfectamente a través de todo el bioma.

D. Biosfera. La vida sobre h tierra normalmente se desarrolla en sentido vertical dentro de unos cuantos metros conta- dos desde la superficie. Esta esfera hueca se llama biosfera; contiene toda la vida del planeta. La pregunta de si existen o no existen otras biosferas no tiene respuesta todavía. Por lo tanto no se conocen actualmente niveles de organización superiores que los mencionados; a medida que los via- jes espaciales procuren información adicional, es posible que se descubra un nivel de organización superior.

3.3 Niveles inferiores A. Sistemas de órganos. Algunos organismos animales contienen sistemas de órga- nos que cumplen vitales funciones. El sistema circulatorio, que se compone de co- raz6n y vasos es un ejemplo de dichos sistemas.

B. Organos. N o todos los organismos presentan sistemas de órganos. Las plantas y muchos animales no parecen presentar

163 Estudiando los organismos 3.3

sistemas, pero sí contienen estructuras distintas, llamadas órganos, los cuales a su vez están constituidos por tejidos. El corazón es un órgano, como lo son una hoja, un pulmón o una raíz. C. Tejidos. U n tejido es un grupo de cé- lulas semejantes que cumplen la misma función. El tejido muscular, por ejemplo, está constituido por células que son a- paces de contraerse y producir la fuerza del músculo. Algunos organismos están compuestos solamente de tejidos; aparentemente no poseen órgaiios.

D. Células. Los tejidos están constituidos por unidadds individuales denominadas cé- lulas. Así como el dólar, la libra, el marco se han convertido en la estructura básica de los respectivos sistemas monetarios nacionales, la célula es la unidad funda- mental de los organismos. Las células difieren considerablemente en tamaño desde la más voluminosa, un huevo de avestruz, hasta las de los más pequeños microorganismos. Las células varían también en sus funciones. A despecho de estas diferencias, las células tienen comunes caracteres que han atraído la atención de los biólogos con el fin de entender la vida. Existen organismos compuestos por una sola célula; son los llamados organismos unicelulares. E. Orgánulos. La invención del microscopio permitió el descubrimiento de las cé- lulas, y su perfeccionamiento, reveló que las células contienen partes que se conocen con el nombre de orgánulos. Los or- gánulos prominentes se pueden visualizar con el microscopio; pero fue la invención del microscopio electrónico lo que permi- tió a los biólogos desarrollar una concep- ción coherente con respecto al eonoci- miento de las partes de las células.

Estudiando los organismos

'Por qué los alumnos deben estudiar organismos vivientes La biología moderna enfatiza el estudio de los seres vivos, antes que el estudio de los seres sacrificados o preservados. Por

F. Macrornoléculas. El microscopio elec- trónico y otros recursos técnicos de avan- zada, tales como la difracción de los Ra- yos X, permitieron que los biólogos pudiesen reunir información acerca de la estructura de los orgánulos celulares. Se encontró así que los orgánulos están formados por moléculas gigantes (macrnmo- Iéculas) tales como proteínas, Iípidos (grasas y aceites) y ácidos nucleicos (ADN y ARN) .

G. Moléculas. Las macromoléculas representan largas cadenas de moléculas unidas entre sí. Una molécula es la partícula material más pequeña que conserva las propiedades de la sustancia de la cual proviene. Las moléculas están compuestas por átomos unidos o ligados entre sí. U n átomo es la más pequeña porción de un elemento.

H. Partículas. Los átomos están compuestos por partículas fundamentales, tales como protones, neutrones, electrones, etc. Este es el límite actual de nuestro conocimiento acerca de la organización en el más bajo nivel. Es importante considerar que tanto en el más alto nivel (biosfera) como en el más bajo (partículas) existe la incertidumbre acerca de la posibilidad de otro nivel todavía no descubierto. Es importante para un docente que enseña ciencias conocer que existe siempre incertidumbre sobre la extensión del conori- miento de la vida por parte del hombre. Los alumnos estudiarán frecuentemente la vida en los niveles centrales de organiza- ción, cercanos al nivel ocupado por los organismos. Ellos necesitan saber, sin embargo, que el conocimiento científico está sujeto a revisión, a medida que nuevos experimentos producen nueva información.

esta razón, un buen comienzo racional para los niños que estudian los seres vivos, es comenzar por aquellas cosas que viven. Donde sea posible, esto se logra trabajan- do en el medio natural del organismo. Una.

3.3 Estudiando los organismos 164

adecuada introducción es el estudio del comportamiento de un organismo.

Comportamiento de las aves

Muchos chicos tienen experiencia acerca de casuales observaciones sobre las aves. Sin embargo, casi todas estas experiencias ocurren sin una adecuada preparación, necesaria para una cuidadosa observación y medición. La oportunidad para realizar un descubrimiento significativo, es mayor Tipos de picos cuando el alumno está preparado y mo- tivado para aprender algo acerca de las costumbres de las 'aves. Se dan a conti- nuación algunas guías para el trabajo en el aula.

3.4 Tipos de picos y sus funciones El estudio de los tipos de los picos se re- laciona con la alimentación del ave y la forma particular de su pico. Considerando todas las observaciones realizadas por los alumnos, pueden anotarse muchos usos de los picos de la3 aves. Para los tipos no observados, se puede estimular a los alumnos para que infieran sus respectivos em- pleos. (Ver ilustración.)

3.5 Tipos de patas y sus funciones Las observaciones sobre las aves muestran los variados usos de las patas. Algu- nas sirven para vadear, caminar, nadar, posarse en las ramas de los árboles, cazar y transportar objetos. Caminando a lo largo de un lago o de un arroyo puede pre- sentarse no solamente la oportunidad de

Tipos de patas

Tomando moldes de las hue


realizar diversas observaciones visuales, sino también la de obtener moldes de las huellas dejadas en la tierra blanda o en el barro. Tome una tira de cartón, clips, un poco de yeso, una lata y una espátula. Forme un cilindro con el cartón, fijándolo con el clip (sujetapapel) o una banda elástica. Colóquelo alrededor de una huella y vierta en su interior el yeso empas- tado con' agua. Cuando el yeso endurece, se obtiene un negativo de la huella. Este negativo puede ser utilizado a su vez para preparar un positivo de la huella si así se desea (ver más abajo).

Se puede" organizar una colección de moldes de acuerdo con la función o empleo de las patas. Las gallaretas, así como los patos y pelícanos muestran una membrana interdigital utilizada para vadear o para nadar.

Fuertes uñas o garras indican la posibilidad de que el ave emplea sus patas para cazar. Halcones y lechuzas son ejemplos. Muchas aves usan sus patas para posar-

se o agarrarse mientras otras las usan fundamentalmente para caminar. Los picos o carpinteros constituyen un ejemplo de las primeras y la perdiz un ejemplo de las segundas.

3.6 Comportamiento en la nidificación Cuando se observan los nidos, se pueden realizar una gran cantidad de actividades. Tienen los chicos oportunidad de observar el instinto de nidificación de los adultos. Después del nacimiento, la alimentación y la protección de la cría. La construcción del nido puede seguirse a través de la observación de los hábitos del ave y de los materiales que utiliza. Nidos abando- nados revelan detalles de la construcción y de los pequeños organismos que suelen vivir entre los materiales utilizados en su construcción. La defensa del territorio por el ave, es un comportamiento importante en la delimitación de una población en un área determinada. Los chicos tienen oportunidad de observar el agresivo comportamiento de las aves en sus áreas de nidifi- cación y alimento.

3.7 Nidos artificiales para atraer a los

Los pájaros pueden ser atraídos mediante casitas o nidos artificiales que facilitan el cumplimiento de sus instintos de nidifica- ción. Las casitas deben construirse re- cordando: 1 . El espacio interior debe ser apropiado

para el nido del pájaro que se desea atraer.

2. El orificio de entrada debe ser de ta- maño apropiado.

3. El interior debe estar sin pintar. 4. La casa debe estar situada donde el

pájaro pueda usarla, y ubicada a una adecuada altura sobre el nivel del suelo.

Los pájaros pequeños se tientan por las casas pequeñas con aberturas estrechas. La casita para un reyezuelo debe medir aproximadamente 10 c m por 10 c m por 12 c m con un orificio de 2/2,5 c m de diámetro (ver dibujo). Algunas aves (lechuzas de los campa-

narios) requieren un nido que se parezca a un tronco de árbol. Debe tener una abertura de 10 c m apropiada a un pájaro grande (ver dibujo).

pájaros

I (Q i

II 3.7 Nidos artificiales


3.8 Comederos para atraer pájaros El estudio de los pájaros puede continuar indefinidamente si los alumnos construyen comederos en 'los aleros o en el patio de la escuela. Una oferta de semillas variadas y otra de sebo o grasa podrán atraer B una gran variedad de pajaros en todas las estaciones del año. El sebo debe ser sujetado fuertemente a una rama o soporte o bien colocado en una jaula confec- cionada con tela metálica. Los comederos atraerán no solamente a los pájaros, sino también a. pequeños animales tales como ratones y ardillas. También pueden servir para conocer los alimentos preferidos y otros comportamientos. Una jaula cúbica para el sebo (ver dibujo) puede construir-

5.8 Modelos de comederos arriba: caja de sebo o grasa derecha: comederos para semillas

se con tela metálica y clavarse en un árbol o en un poste. Al cortar la tela se dejará un sobrante de ésta que servirá para do- blarlo sobre la cara adyacente con el objeto de unir los costados entre sí. Dejar la cara frontal libre por arriba de modo que pueda abrirse -para reponer el sebo. Una vez cerrada, puede sujetarse con lazos de alambre. Los alumnos pueden construir en ma-

dera o metal un comedero al aire libre, cuidando de protegerlo de la nieve y de las Iluvias con un techo o cubierta apropiada. Los costados deben ser construidos de modo que eviten que las semillas puedan ser aventadas por ,los pájaros cuando las picotean. Otro comedero metálico puede ser construido co*ndo las tapas de ambos extremos de una lata de conservas, 0 la que se le agrega, por abajo, una bandeja, sostenida con alambres. Con un plás- tico se cubre la parte superior (ver dibujo) y se lo cuelga de una rama mediante un alambre.

Organismos acuáticos

U n método efectivo para el estudio de los organismos consiste en el esfuerzo com- binado de estudiarlos en el terreno y concurrentemente en el aula o laboratorio. Esto es especialmente conveniente para cuando se trata de plantas y animales acuáticos. Obtenga o construya un acuario. Debe estar listo con anticipación, de modo qve las muestras recogidas en la visita a estanques o arroyos puedan ser ubicadas de inmediato una vez conseguidas.

3.9 Acuario improvisado con un frasco de

Si no se dispone de una cuba grande de vidrio, cualquier recipiente de vidrio puede servir como acuario improvisado, siempre que se coloquen algunas plantas acuáticas tales como elodea y miriofilo (Myriophy- llum) a fin de oxigenar el agua. U n frasco de 1 kg sirve para poner larvas de friganas, caracolillos acuáticos (planorbis, lim- neas, litoridinas, etc.) , pequeños crustá- ceos (dafnilas, ciclops, camaroncito de agua dulce, etc.) y plantas como por ejemplo elodeas y lentejas de agua, que si se las atiende con el cuidado necesario, se conservarán varios meses. Es tan malo

mermelada

poner pocas pl,antas, como poner muchas. El acuario, una vez regulado, no requiere mayores cuidados; pero si se coloca un ditícido o una larva de otra especie voraz,


es necesario suministrarle periódicamente renacuajos. Una capa de arena limpia de 2 a 3 c m de espesor, permitirá que las larvas de las friganas invernen en el fondo del acuario, y una gasa colocada por encima del frasco impedirá que las friganas puedan escapar, sin que uno lo advierta. Es conveniente tomar nota diariamente

de las puestas de huevos y otras etapas del ciclo evolutivo de los animales mantenidos en el acuario, así como de sus costumbres. Este acuario puede sef :o base de un

estudio elemental sobre las interrelaciones que se establecen entre las plantas y los animales que pueblan un estanque o una laguna. Para coleccionar los animales que viven

en los estanques y ríos se podrá utilizar un colador, cuyo mango se atará fuertemente a un bastón, mediante tela adhesiva, arrollada varias veces alrededor del mango, antes de anudar sus extremos.

3.10 Acuario para animales mayores Las dimensiones convenientes para un acuario de este tipo son: 50 x 25 x 25 cm. Se podrán utilizar viejas baterías de acumuladores, pero el vidrio no es m u y transparente.

fugiarse los insectos acuáticos. Se lo iie- nará de agua, vertiéndola lentamente, y se la dejará reposar durante un día o dos, hasta que el agua se vuelva transparente. Se colocan en el agua plantas acuáticas limpias. No será necesario contar con dispositivo especial para aireación, si se dispone de suficientes plantas acuáticas.

Se introducen los animales conjuntamente con algunos caracoles que mantendrán limpios los vidrios. Los alimentos deben ser dados en trozos pequeños, cuidando de que no queden restos ni desechos de los mismos. Los peces se comerán 110s huevos de los caracoles y además existen en el agua suficientes animales para satisfacer 5us dehás necesidades. Se les puede dar lombrices una vez por semana, cortadas en pequeños trozos para que las puedan comer fácilmente. 'Debe sacarse de inmediato todo ali-

mento no consumido, pues de lo contrario se favorecerá el desarrollo de hongos nocivos para los peces. Cubrir el acuario con una lámina de vi-

drio o una tapa de cinc perforado para li- brarlo del polvo. Si está destinado a recibir ranas o tritones, hacer que flote en él un trozo de corcho al que puedan subirse; la

Para preparar el acuario se recoge un poco del sedimento del fondo de una laguna o de un río, que 5e lavará cuidadosamente con agua corriente. Se recubrirá el fondo del acuario con una capa de unos 2 c m y se plantarán algunas cañas cuyas raíces se iastrarán con algunas piedra6 grandes para que entre ellas puedan re-

Una incubadora sencilla


tapa de vidrio o de cinc impedirá que se escapen.

Embriones de pollo

3.11 Una incubadora sencilla En un aula que cuente con luz eléctrica se puede improvisar con poco gasto una incubadora sencilla. Conseguir dos cajas de cartón, una grande y otra pequeña; quitar un lado de la caja pequeña y recortar en una cara de la otra caja, una ventana de 15 x 15 cm. Se hará una hendedura en la cara superior de la pequeña caja, para poder colocar en el interior de la misma una lámpara eléctrica con su respectivo cable. Se colocará la pequeña caja dentro de

la grande y se rellenará con papel arrugado el espacio que queda entre las dos cajas, Se cuidará que el lado abierto de la pequeña caja enfrente la ventana que lleva la caja grande. Se colocará un ter- mómetro en la caja de modo de poder leer la temperatura a través de la abertura y se cerrará ésta con un vidrio.

3.12 Observando el desarrollo de los em-

Todo está listo entonces para comenzar el experimento. Es necesario que la temperatura se mantenga a 40" C constantemente, día y noche, durante 21 días. En- sayando con lámparas de distinto poder y colocando mayor o menor cantidad de papel, se podrá al cabo de unos días regular la incubadora y mantener dicha temperatura. Se debe colocar un pequeño recipiente con agua en el interior de la caja pequeña.

Conseguir entonces una docena de huevos frescos y fecundados. Se los colocará en la incubadora. Al cabo de 3 días se sacará un huevo que se romperá con cuidado y cuyo contenido se volcará en un plato playo. Genepalmente ya se observa el latido del corazón en los embriones de 3 días; roto el huevo, el corazón puede seguir latiendo por espacio de media hora. Se sacará un huevo cada 3 días y se ob- servará el desarrollo progresivo del em- brión. Se podrán dejar algunos huevos todo el tiempo, p a m ver si se puede asistir al nacimiento del pollito.

briones

3.13 Otras observaciones Se pueden realizar también, investigaciones sobre el efecto de la temperdtura en el desarrollo de los embriones. Huevos que se retiran al mismo tiempo de la incubadora, se colocan en ambientes con distintas temperaturas; al aire libre, en la re- frigeradora, en una estufa, por ejemplo: se anotan los resultados observados en cada caso.

Insectos Al estudiar a los insectos se debe poner el énfasis en trabajar con ejemplares vivos. M u y frecuentemente la captura y el montaje de insectos, constituyen las únicas experiencias de los alumnos. Ciertamente, es mucho lo que se puede aprender con esta actividad. Desafortunadamente muchas experiencias valiosas se omiten frecuentemente. Los insectos nocturnos pur- den ser capturados mediante una trampa luminosa, consistente en una sábana blanca extendida entre pequeños árboles y formando un ángulo de 20-30" con la vertical. Una fuente luminosa, ya s e ~ ~ una lámpara de gas o una potente linterna eléctrica, se coloca por debajo de la sá- bana, de modo que sea brillantemente ilii- minada. Durante las horas del día, los insectos se capturan con una red.

3.14 Capturando insectos Una red muy práctica para cazar insectos se puede confeccionar con un palo cilín- drico (por ejemplo, un palo de escoba), un

Red para cazar insectos


alambre de hierro grueso y un retazo de tul de mosquitero o de etamina. Curvar el alambre hasta obtener un círculo de 38 a 45 c m de diámetro; retorcer las extremidades para obtener un mango de unos 15 cm. Fijar este mango al palo de escoba, rodeándolo con un alambre de hierro o con grapas. Cortar un pedazo de tul o de etamina para formar una red de unos 75 c m de largo. Coserla al aro de hierro por algunos puntos, o en su contorno.

3.15 Una colección de insectos Una colección de insectos provee gran variedad de datos para el estudio. Las diferencias en un grupo o en una especie pueden estar dadas por el color, tamaAo u otras diferencias individuales. Antes de pensar en la colección los alumnos deben preparar sus equipos de trabajo, los que incluyen redes, frascos para cazar, ex- tendedores, cajas para pinchar los insectos, bloques-guías para montar las etiquetas. A. Frasco para cazar. Tomar un frasco de vidrio cuya (tapa se enrosca o ajusta herméticamente. Colocar en el fondo un PO- CO de algodón que se recubrirá con un trozo circular de cartón o papel secante, perforado por varios orificios. En el momento de utilizar el frasco mojar el algodón en tetracloruro de carbono o algún insecticida que contenga D.D.T. Colocar el trozo de cartón sobre el algodón, introducir luego el insecto en el frasco. Cerrar hermética- mente el recipiente y dejar allí el insecto hasta que haya muerto. Si se trata de mariposas, asegurarse de que la abertura del frasco sea bastante amplia para que no se corra el peligro de quebrarle las alas.

B. Extendedor para insectos. El extendedor es indispensable para el que quiera preparar una colección de insectos. Se lo puede fabricar fácilmente con una caja de cigarros. Retirar la tapa y cortarla a lo largo en dos partes iguales. Clavar de nuevo estas tapas en la caja, dejando entre ellas un espacio de 1 cm. Colocar el cuerpo del insecto en la hendedura y fijar las alas en la cara .superior de la tapa mediante h n - das de papel que 5e sostienen con la ayuda de alfileres clavados en la madera blanda, sin atravesar las alas. A veces es conveniente inclinar las dos tapas hacia el centro; para esto, cortar los dos extremos de la caja en forma de V muy abierta, antes de clavar las tapas, tal como lo muestra la figura.

C. Cajas para coleccionar insectos. Para guardar las colecciones de insectos pueden emplearse con mucha utilidad las cajas para cigarros, de madera o cartón. Des- pués de retirar el insecto del extendedor se traspasa su cuerpo con un alfiler que se pincha en el fondo de la caja para mantenerlo. Los alfileres deben disponerse se- gún un orden determinado, y pueden llevar, en su cabeza, pequeñas fichas que servirán para inscribir algunos datos relativos al insecto. Se pueden utilizar igualmente las cajas

de cigarros para disponer a los insectos cobre un fondo de algodón. Se saca primero la tapa y se llena la caja con capas de algo- dón. Se colocan los insectos sobm el al- godón, luego se cubre la caja con una lámina de vidrio o de celofán que se pega por los bordes, formando así un montaje permanente. Este tipo de cajas les Útil

Coleccionando: a la izquierda, extendedor; a la derecha, bloque-guía


especialmente para mariposas y para las colecciones escolares.

D. BbQUeS-gUíaS para colocar las etiyue- tas. Una presentación uniforme de la co- lección constituye una gran atracción y facilita la comparación de los ejemplares. Los alumnos deben preparar un bloque- guía de madera, con tres escalones (ver dibujo). Cada escalón tiene un orificio en el centro. El escalón superior sirve para alinear los insectos todos a la misma altura hundiendo el alfiler en el orificio central. Los otros escalones permiten uni- formar la altura de las etiquetas que contienen la información pertinente a cada ejemplar.

E. Una sencilla jaula para insectos. Con unas Varillas construya un armazón cúbico de unos 15 c m de lado. Cubra el armazón con una media Be nylon o de seda y cierre la abertura con un nudo corredizo, fácil de desatar, o bien con una banda elástica. La cara abierta permite el acceso a la jaula.

Coleccionando organismos del suelo

Los organismos del suelo ofrecen una multitud de posibilidades. Los orgaiiismos pueden ser transportados al terrario del aula. Más importante es que permiten el empleo de técnicas cuantitativas. Muestras convencionales de suelos procedentes de distintas localidades, pueden ser comparadas en cuanto a la cantidad total de organismos que contienen o a la cantidad de determinados grupos de organismos. U n tamaño convencional para muestras del suelo puede ser el de una lata de conservas vacía, que se introduce en el suelo blando para obtener el cilindro de muestra. Para las superficies podrá utilizarse un aro de alambre rígido, que se colocará sobre el suelo. Se recogerán luego las hojas sueltas y la capa superficial que se hallan dentro del arco. El cilindro y las muestras de superficie se transportarán a la escuela en sendos bolsos de plástico. Utilice un embudo semejante al que se describe más abajo para recoger los organismos del suelo.

3.16 Embudo para recoger organismos del

Es un embudo metálico, de hojalata lisa y brillante. La muestra se coloca sobre una tela metálioa que descansa sobre la boca del embudo (puede ser útil un colador tipo casero). Una lamparilla eléctrica de 25 vatios con reflector, se dispone sobre la muestra (ver dibujo).

suelo

Precaución: Tenga cuidado de que la iám- para no toque las hojas secas u otro material inflamable de la muestra. Los organismos del suelo se juntan en un vaso o botella colocado por debajo del embudo (ver dibujo). Para facilitar la salida de los organismos se puede colocar papeles secantes húmedos en el fondo de la botella. Una pequeña cantidad de alcohol fino en la botella inmovilizará y preservará a los organismos en cuanto caigan al frasco y permitirá su fácil recuento.

Trampas para mamíferos pequeños y reptiles

Pequeños mamíferos y reptiles pueden ser atrapados y mantenidos en jaulas para su estudio. Una trampa económica se describe a continuación.

3.17 Una trampa económica Procúrese un frasco de vidrio grande con amplia boca y tapa de rosca. En la .tapa se practica una abertura rectangular y se cuelga, girando sobre un alambre rígido, una lámina que funcione a (la manera de puerta que se abra hacia adentro solamente (ver dibujo). Los animales pueden ser transferidos a las jaulas sin necesidad de manipularlos.

Precaución: Los alumnos deben llevar guantes de cuero cuando manipulan reptiles o mamíferos. Aun cuando no sean ponzoñosos, las mordeduras pueden infec- tarse fácilmente.


S.16 Embudo para recoger los organismos del suelo

3.17 Una trampa económica

Enjaulando animales

Es frecuentemente útil, para llas clases de ciencias elementales y generales, guardar los animales en una jaula, en el aula, con el fin de observarlos durante cortos pe- ríodos. Para ello es necesario disponer de buenas jaulas. Se las puede fabricar con diferentes materiales que se encuentran un poco por todas partes.

3.18 Una jaula para animales Por ejemplo: la jaula podrá estar constituida por un cajón de madera, munido de una tapa con bisagras, que lleva una abertura cerrada por una tela metálica. Talmbién se harán aberturas en los.cuatro costados del caj6n. Las dos aberturas de los costados y la de atrás se cerrarán con una tela metálica, y la de adelante con un vidrio plano. Se puede perfeccionar estas jaulas colocando por debajo del vidrio un fondo deslizante, lo que permite limpiar la jaula sin incomodar mayormente a los animales.

En regiones tropicales se pueden construir jaulas muy prácticas, reemplazando la tela metálica por enrejados de bambú o madera.

3.19 Bebida y alimento para los animales

Muchas veces se tiene dificultades para dar de comer y de beber a los animales enjaulados. En líneas generales, debe evitarse el colocar la bebida o la comida directamente sobre el piso. Se puede construir un comedero para los animales pe- queños, perforando longitudinalmente una lata de conserva que se colgará de la pared de la jaula, mediante dos ganchos de hierro, del modo como indica la figura. Se puede construir un bebedero para ratones, conejillos de Indias, hámsters, etc., poniendo boca abajo un tarro de conservas sobre una fuente pesada o un plato hondo. Conviene dar de comer y beber a los

animales con regularidad y limpiar perió-

enjaulados

S.18 Jaulas para animales


dicamente las jaulas, no solamente para la salud'y la comodidad de sus ocupantes, sino también para procurar a los alumnos hábitos de disciplina y el sentido de la responsabilidad. Cambiar el agua y el alimento a diario y limpiar las jaulas una vez por semana.

rl

Planarias

ias planarias se prestan para ser estudia- das por los alumnos. Reaccionan ante variados estímulos, facilitando los estudios sobre comportamiento. Además, poseen una gran capacidad de regeneración.

tos de la luz, son,iao, alimentos, suaves choques eléctricos y agentes tales como algunos cristales de epsomita (culfato de magnesia). Una lente de aumento permfti- rá observar la faringe tubular mediante la cual la planaria ingiere el alimento.

3.22 Las planarias regeneran Las planarias pueden ser inducidas a re- generar partes de su cuerpo colocando un ejemplar sobre una lámina de vidrio y cortándola con una afilada hoja de afeitar. Los animales pueden ser cortados por mitad, a través del cuerpo o a todo lo largo. U n corte parcial sobre la línea media del cuerpo, produce una planaria con dos ca- bezas, si el corte se practica cabeza abajo, o dos colas, si parte de la región caudal (ver dibujos). Después de cortada;, vuel-

3.20 Obtención y alimentación de las pla-

Busque las planarias en la cara inferior de las piedras y troncos sumergidos en la- gos y estanques. La planaria parda (Duge- sia tigrina) o una planaria mayor, son pre- feridas para el estudio. Si no se las puede encontrar, pueden ser capturadas colocando un trozo crudo de hígado de vaca en- vuelto en un trapo, anudado con un cordel y colocado en el agua. Vigile el cebo diariamente y ponga las planarias en un frasco con agua del lugar. En el aula las planarias serán transferidas con una pipeta a recipientes opacos tales como tazas o ban- dejas enlozadas, recubiertas con una tapa opaca de cartón o de madera, mientras no se las utiliza. Aliméntelas con picadillo de hígado, huevo duro o ,trozos de gusanos, una vez a la semana. Al cabo de 3 horas retire el exceso de alimento con un gotero.

narias

3.21 Comportamiento de las planarias Las planarias responden a varios estímu- los. Los alumnos pueden observar los efec-

va las planarias al recipiente, pero no las alimente, hasta que hayan regenerado.

Estudiando las poblaciones

El estudio de las poblaciones vegetales y animales permite que los alumnos recojan experiencias acerca de las interacciones que tienen lugar dentro de un grupo de organismos pertenecientes a la misma especie. Estas experiencias pueden realizarse tanto en el terreno como en el aula. Las condiciones observadas en el terreno pueden ser comparadas con las del aula, en cuanto a los efectos producidos por la superpobla- ción, escasez de alimentos, disminución de oxígeno y otros factores que pueden ser estudiados tomando en cuenta sus efectos sobre la población.

3.23 Cria de mosquitas de la fruta La mosquita común de la fruta (Drosophi- la) ha sido muy utilizada en los estudios de genética. Es fácil de criar y se reproduce con gran rapidez. Esto la hace apro-

,173 Estudiando los organismos 3.24

Macho y hembra A peine sexual

piada para el estudio de las

O

poblaciones. Las mosquitas pueden ser atraídas colocando en un frasco fruta m u y madura. Después de su captura pueden ser transferidas a frascos pequeños que contienen trozos de frutas. La banana constituye una excelente fuente alimenticia. Ponga un trozo de fruta madura en un frasco y forme un embudo de papel con un orificio en el fondo, ajustándolo a la boca del frasco. Coloque el frasco a1 aire libre y cuando seis u ocho mosquitas hayan penetrado, retire el embudo y cierre con un tapón de algodón suelto. Con dicho número, debe- rán encontrarse machos y hembras. Las hembras son más grandes y con amplio abdomen. Los machos son más pequeños y tienen el extremo del abdomen pigmentado de negro (ver dibujo). Pronto se encontrarán puestas de hue-

vos y en dos o tres días nacerán las larvas. U n trozo de papel puede colocarse en el frasco para que las larvas puedan trepar por él cuando se encuentran listas para pasar al estado de pupa, de las cuales saldrán los insectos adultos (ver dibujo). Colocando las mosquitas recién nacidas en otro frasco, se puede iniciar el comienzo de otra generación.

Crfa de mosquitas de la fruta A embudo de papel B algodón c huevos D larvas E pupas y adultos jóvenes

Corte un trozo de papel milimetrado y póngalo en el frasco con la cuadrícula hacia arriba. Esto permitirá el muestreo de la población contando el número de pupas en una porción de la cuadrícula. Los alumnos contarán diariamente la población de un frasco. Cuando la población crezca mucho, los alumnos calcularán el número de individuos mediante muestreo de algunas zonas del papel milimetrado. U n gráfico que señale el número de mosquitas a $0 largo de un eje horizontal y los días a lo largo de un eje vertical, a la izquierda, permitirá visualizar rápidamente la marcha de la pobhción. Mantenga el frasco mientras las mosquitas sean capaces de sobrevivir. Deje que (los alumnos formulen razones para explicar los cambios que experimenta la población.

3.24 Cría de los “gusanos” de la harina

Un excelente insecto que se puede criar durante mucho tiempo, es el Tenebrio, pequeño escarabajo. La larva de este insecto es conocida con el nombre de “gu- sano” de la harina. Puede conseguirse en los negocios que venden artículos de pesca o en los acuarios.

(Tenebrio)


Estas larvas pueden ser alimentadas con afrecho o cebada húmeda, mantenidas en frascos con rosca, para evitar que los co- leópteros adultos se escapen. Los adultos pueden ser a!imentados con trozos de vegetales crudos de la familia de las zanahorias. Inicie una crianza de tenebrios. Semanalmente los alumnos contarán el número de larvas, pupas, y adultos. Esta actividad proporciona una abundante fuente de datos acerca de una población en un área limitada. En el transcurso de este estudio, los alumnos tendrán la oportunidad de observar el desarrollo de los esca- rabajos a través de sus distintas etapas. Dentro de la población habrá adultos, huevos, larvas y pupas.

3.25 Una infusión de heno Los microorganismos pueden ser criados en frascos. Recoja pastos, hojas u otros vegetales que se encuentran en estanques, zanjas o arroyos. Coloque el material en un frasco con agua que ha sido previamente hervida y luego se ha dejado enfriar. Tome muestras del agua con un gotero todos los días durante varias semanas, anotando ios tipos y número de microorganismos observados con el microscopio. Emplee la técnica de la gota pendiente para sus observaciones. Esto significa hacer un anillo de vaselina o de grasa en el centro de un portaobjeto. El anillo debe tener un diámetro un poco menor que el tamaño del icubreobjeto (el extremo abier- to de un tubo de ensayo hundido en la grasa constituye un buen anillo). La gota de agua que contiene a 10% microorganismos se sitúa en el centro del cubreobjeto. La vaselina o la grasa adhieren el cubre al portaobjeto, el cual puede ser invertido, colocado en la platina del microscopio y examinado.

3.26 Una población de levaduras La fuente naftural de levaduras la constituye Ja piel cerosa o lisa de los frutos, especialm’ente de las uvas. Sin embargo, la levadura de los panaderos es fácil de obtener. Se reproduce rápidamente, constitu- yendo un buen ejemplo para observar los cambios de una población en función de variadas condiciones.

A. Coloque tubos con solucion@ de azú- car, melazas o miel y otro con agua para control. Agregue un cuarto de pan de levadura del comercio en cada tubo. Com- pare los resultados. Colnque un tapón mo- nohoradado con un tubo que vaya de la solución azucarada hasta un vaso de cal filtrada, de modo que pueda burbujear allí, el gas que se desprende de la solu- ción azucarada. Al enturbiarse el agua de cal detectará la presencia de bióxido de carbono (ver diagrama).

5.2BA Reconocimiento del gas producido por la solución de azúcar que contiene levaduras

B. Las levaduras se reproducen asexual- mente mediante un proceso que se conoce con el nombre de “yemación” (forma- ción de brotes o yemas). Coloque una gota de la solución azúcar-levadura sobre un portaobjeto y protéjalo con un cubre. Exa- mine el preparado con un objetivo de fuera te aumento. Observe las células con pro- tuberancias o brotes (ver dibujo).

3.& Células de levadura en brotacion

175 Estudiando los organismnc 3.31

3.27 Muestre0 en poblaciones de levaduras U n efectivo método para estudiar el crecimiento de las poblaciones de microorganismos es comenzar cada día con un cultivo, y al finalizar el día, tomar una muestra y calcular las poblaciones. Por ejemplo, tomar un grano (0,06 g) de levadura e iniciar un nuevo cultivo diariamente, durante 10 días, tomando un grano cada día, por‘ejemplo. Al décimo día se toman muestras de cada cultivo y se cuentan con el microscopio. Un portaobjeto especial para contar células sanguineas es preferible, pero no es esencial. Si la población de un día es demasiado grande para ser con- tada, diluya la muestra añadiendo 9 partes de agua una parte de la #muestra (se sugiere usar 1 ml de la muestra y 9 mi de agua). La cuenta es multiplicada por 10 para (tener el valor real de la muestra. Si una dilución.no es suficiente, se puede recurrir a sucesivas diluciones hasta que se torne fácil la cuenta de los organismos. El factor de multiplicación para dos dilu-

C :o ñ B m

4 8 12 + O Dias

ciones sucesivas es 10 x 10, o sea 100; para tres dihxiones es 10 x 10 x 10, O sea 1.000. Nótese que cada dilución proviene de una previa dilución, no de la muestra original. Los datos obtenidos de los cultivos serán graficados para ser analizados por los alumnos (véase gráfico). El tiempo se considera la variable independiente y la población la variable dependiente.

3.28 Gráfico de los cambios de población Deje que los alumnos combinen o prome- dien los datos obtenidos del estudio del crecimiento de laas poblaciones al cabo de 10 días (ver experimento 3.27) y grafi- quen los resultados para toda da serie. (Por ejemplo, note que el cultivo de dos día6 se inició en el octavo día.)

3.29 Crecimiento de la población humana invite ,a los alumnos a comparar los resultados que se obtuvieron al estudiar las poblaciones de (levadura con el gráfico que seña1a.d crecimiento de la población humana (ver gráfico que se acompaña).

Ario d. C.

Gráfico del crecimiento de la población humana

3.30 Crecimiento de la poblaci6n de mos-

Si no se posee microscopio para el recuen- to de k s células de levadura, compare el crecimiento diario de las poblaciones de mosquitas de la fruta o de alguna otra especie que crezca rápido.

quitas de la fruta

900

800

1W

Mm

4m

c .o g tm o - o

Dias Curva a en un frasco de litro Curva b en un frasco de 42 litro

3.31 Ejemplo de una población de “ca-

El “camarón” de agua salobre (Artemia sp.) se presta para los estudios de la po- blación por su fácil crianza y barato costo.

marón” de agua salobre

3.3 1 Estudiando los organismos 176

Los huevos se pueden adquirir en los negocios que se dedican a la venta de peces tropicales. Los huevos mantenidos a 21” C hacen eclosión en 2 días, cuando se los desparrama sobre la superficie de una so- lución salina que contiene 100 g de cloruro de sodio (no emplear sal iodada) disuel- tos en un litro de agua. El recuento de las poblaciones diarias se puede hacer mediante técnicas de muestre0 apropiadas. Los alumnos pueden calibrar una jeringa de inyecciones para este propósito, contando el número de gotas que se necesitan para llenar un determinado volumen, por ejemplo 10 ml (si se necesitan 160 gotas para ello, cada gota equivale a 10 ml: 160 o sea 0,07 mi). Una gota de dicho líquido se coloca $sobre un portaobjeto y se cuentan los organismos; los alumnos pueden entonces calcular el número de “camarones” en un volumen dado de cultivo. U n gráfico de los cambios en la po- blación diaria proporcionará un sorprendente cuadro de la tasa y porcentaje de nacimientos 0 partir de un conocido nú- mero de huevos. Para el recuento de los huevos se requiere una lupa y papel milimetrado. Desparrame los huevos tan uniformemente como le sea posible sobre el papel y cuente el número que hay en algunos cuadrados tomados al azar. Multi- plique esto por el número de cuadrículas para tener el total estimado de huevos. 3.32 Comportamiento de lombrices de tie-

Una caja de madera de 30 x 30 x 15 cm, uno de cuyos costados se reemplaza por un vidrio, permite el estudio de las costumbres de la lombriz de tierra.

rra (Lumbricus)

Llenar la caja, casi hasta arriba, con capas de arena A, tierra B, y humus O

mant.illo C, apisonando cada capa antes de extender la siguiente. Poner sobre la última capa hojas de lechuga, hojas des- prendidas, zanahorias, etc. y luego colocar algunas lombrices. Mantener siempre hú- medo y observar el comportamiento de las lombrices.

3.33 Nido artificial para hormigas A. Se puede construir fácilmente un nido que permite observar la vida de las hormigas del modo siguiente: Se unen en forma de U tres piezas de

madera de 30 c m de longitud, y sección cuadrada de 1,5 c m por lado, Se montan sobre un zócalo de madera. Luego se cortan dos placas cuadradas de vidrio de 30 c m de lado, que se fijan a las piezas de madera mediante bandas elásticas o grapas metálicas. D e acuerdo con la forma que indica la

figura, construir una tapa de madera que

ajuste bien en el hueco superior. Taladrar en uno de los lados, un agujero de 0,5 c m de diámetro a unos 5 c m del borde superior, y cerrarlo con un poco de algodón. Llenar con tierra el espacio comprendi-

do entre los dos vidrios; la tierra se to- mará de donde viven las hormigas. En la superficie se vierte tierra arenosa,

que se asienta, hasta que su nivel coincida con el del agujero.

B, Las hormigas que se prestan mejor para estas realizaciones son las pequeñas hormigas negras o coloradas, que construyen sus nidos debajo de las piedras chatas, en casi todas partes. Se levanta la piedra y verán correr las hormigas. Se


necesitan dos frascos de cuello estrecho, con tapones de algodón; un escardillo y un trapo blanco, o una .hoja grande de papel.

C. Para observar a las hormigas, se puede echar agua en una bandeja, en cuyo centro se pone un plato boca abajo. Este plato forma una isla de la cual no pueden escapar las hormigas. Estas pueden ponerse en el plato o directamente en el nido artificial. Una vez que la reina haya entrado, las otras hormigas la seguirán. Como les moiesta la luz del día, se tapa el agujero y se cubre el formicario con papel madera; luego se deja el nido en el lugar asignado. U n poco de miel esparcida en las paredes internas de los vidrios proporcionará el alimento necesario, y unas cuantas gotas de agua vertidas con un gotero, manten- drán húmeda la tierra. Se podrán estudiar entonces, con luz

artificial, que no molesta a las hormigas, todos los hechos interesantes que se producen dentro del nido: la puesta de los huevos, las larvas y la manera de comuni- carse entre sí golpeándose con sus ante- nas, dado que las galerías quedarán construidas paralelamente a los vidrios. Será fácil entonces realizar algunos ex-

perimentos como sacar algunas hormigas y volverlas a meter luego, introducir hormigas de otro hormiguero o de otra especie, pulgones, arañas, etcétera.

Una vez que,la reina comience a poner huevos el nido está terminado; se puede quitar el tapón de algodón y ubicar el nido cerca de una ventana entreabierta: las hormigas irán y vendrán durante todo el afí0.

Estudiando las comunidades

Un grupo de poblaciones que ocupan una misma área constituye una comunidad. Típicamente, la comunidad es una reunión de plantas y animales que desempeñan ciertas funciones. Algunas poblaciones son

los productores. Se llaman así porque son capaces de captar la luz solar y producir alimento. Las poblaciones que se alimentan de otros seres vivos se llaman consumidores. Las poblaciones que se alimentan de sustancias muertas se llaman reducto- res o descomponedores, pues desorganizan la sustancia orgánica y la transforman en sustancias químicas sencillas.

3.34 Una comunidad cerrada Una manera interesante de introducir el concepto de comunidad natural es preparar un modelo de comunidad en el aula. Los alumnos prepararán varias comunidades de sistemas cerrados, excepto en lo que se refiera a la luz. Cada una consistirá en un frasco con agua (sin cloro), unos pocos peces pequeños de laguna, algunas plantas acuáticas (elodea) y unos caracoles. Cierre el frasco con la tapa y selle :a tapa con cera fundida alrededor de la abertura entie la tapa y el frasco. Sumer- ja el frasco en un recipiente grande de vidrio lleno de agua (ver dibujo) dispositivo que mostrará que el sistema no tiene comunicación con el aire exterior. Colo- que este modelo de comunidad en la ventana del aula, con el fin de que los alumnos puedan observarlo diariamente. Comente las relaciones que se establecen entre los organismos del frasco. Los alumnos de- searán sin duda, obtener una comunidad equilibrada que pueda sobrevivir mucho tiempo.

/

3.35 Sucesiones en una comunidad Una infusión de heno es un excelente re- curso para demostrar que una comunidad es dinámica y puede cambiar considerable-


mente en el transcurso del tiempo. Llene estaba en un lugar húmedo, se lo rociará con pasto seco hasta la mitad, un frasco de tiempo en tiempo con un poco de agua. de 5 litros. Cubra el pasto con agua que Muchos animales pueden vivir en un ha sido previamente hervida y enfriada. leño, incluyendo hormigas, térmites, ara- Cubra el frasco con una $lámina de vidrio, ñas y cerambícidos. Si el leño contiene cartón o madera. Deje que los alumnos hormigas, coloque algunas migas de pan y examinen diariamente a simple vista, y una esponja embebida en agua azucarada,' luego con lupa, así como examinar algunas para ellas. Para evitar que las hormigas muestras con el microscopio. Al principio, escapen del terrario, unte los bordes su- los alumnos verán bacterias; más tarde, periores con vaselina. Vigile el leño para

3.36 Protozoa: (a) Amoeba; (b)' Parameciurn; (c) Stylonychia; (d) Vorticella; (e) Col- pidium; (f) Tetrahymena

e

protozoarios (ver dibujo). Luego npare- cerán rotíferos, pequeños nematodos y crustáceos. Los alumnos notarán que unas poblaciones desaparecen, mientras otras aparecen en este modelo de comunidad. Deben ser estimulados para que noten las grandes diferencias que se advierten entre la observación a simple vista y con el microscopio.

3.36 Comunidad en un leño podrido Rompa un leño podrido y córtelo en dos o tres pedazos que colocará en una bolsa de plástico para llevarlos al terrario del aula. El terrario puede construirse utilizando un acuario en desuso. Si no se posee acuario, se lo puede improvisar con láminas de vidrio que se unen entre sí y se colocan en una bandeja chata, impermeable. No se necesita tierra (ver dibujo). Si el leño

f

ver qué otros animales salen de él. Al- gunos podían haber estado en forma de huevo cuando recogió el leño y alcanzar el estado adulto en el terrario.

W un leflo podrido


3.37 Comunidad de desierto Si usted no habita cerca de un desierto, tendrá que buscar el material necesario en las zonas vecinas a su localidad. Usted puede obtener arena de una playa o de un negocio de plantas. Algunos animales de desierto, incluso el lagarto cornudo (Phrynosoma), pueden conseguirse en negocios dedicados a su venta. Los lagartos comen hormigas y gusanos de la harina, que también se pueden conseguir en los mismos negocios.

Usted puede comprar pequeños cactos en las florerías; también algunas suculentas, es decir, plantas que almacenan agua en sus hojas carnosas. Coloque además algunas piedras en el terrario formando planos inclinados contra los bordes (ver dibujo). Coloque una pequeña cápsula con agua en un rincón. Deje un área despejada en el centro, especialmente si usted tiene un lagarto cornudo (usted descubrirá por qué). La temperatura del terrario debe oscilar entre 20" y 27" C.

3.38 Comunidad de pradera El problema aquí consiste en elegir un número limitado de .hierbas, malezas, re- nuevos pequeños de árboles y otras plantas que crecen en una pradera. También viven entre los varios animales a elegir, arañas que tejen hermosas telas orbicula- res. Estas arañas necesitan mucho espacio, tal como un acuario de unos 50 litros de capacidad, en los cuales puedan tejer sus telas. Usted puede encontrar plantas que lle-

van huevos o capullos de insectos; vigile para poder observar cuando se produce la eclosión. Si usted desea tener un animal más grande en el terrario, pruebe con una culebrita común. Comerá lombrices o insectos grandes. Cuide de tener bien seco al terrario, pues las serpientes sufren diversas enfermedades de la piel si se las mantiene en un ambiente húmedo (ver dibujo).

3.39 Comunidad del sotobosque Esta clase de hábitat es el más utilizado en los terrarios. Entre las plantas figuran pequeños helechos, vástagos pe- queños de árboles o arbustos, flores sil-

u/ pradera

39 Comunidad del

3.39 Estudiando los organismos 18G

vestres y especialmente plantas, siempre verdes (tales como Michelia o ilex). Colo- car algunas de estas plantas en la tierra y cuhrir el resto de la superficie con mus- gos, piedras atractivas y tal vez una rama de árbol (ver dibujo). Entre tos animales se pueden contar

pequeños sapos, ranas comunes, ranas del zarzal y ajolotes (los cuales representan formas larvales de salamandras) . Estos animales y plantas del piso o sotobosque necesitan humedad, de modo que se con- servará e¡ terrario con agua y se formará un conjunto boscoso en un rincón.

Ecosistemas

Los biólogos estudian no solamente los organismos vivientes de una comunidad sino tambien los agentes no vivientes, tales como la temperatura, cantidad de luz, cantidad de oxígeno, etc. Se utiliza el tér- mino ecosistema para designar el estudio

de los elementos vivientes y no vivientes, que se encuentran en un determinado medio. El ecosistema representa así, la suma de la comunidad viviente más el medio no viviente o inorgánico. U n ecosistema se estudia observando y midiendo las rda- ciones que se establecen entre sus varios subsistemas.

3.40 El estanque como ecosistema El estanque es un excelente objeto de estudio por parte de los alumnos (ver dibujo). La comunidad del estanque comprende una gran variedad de plantas (productores) animales (consumidores) y microorganismos descomponedores (o reduc- tores). La observación de los hábitos ali- mentarios conduce a la comprensión de las cadenas alimentarias que se establecen en un ecosistema. Sin embargo, una mayor apreciación cuantitativa se obtiene cuando se diseca a los organismos colec- cionados y se examina su contenido estomacal. Esto naturalmente destruye a los

Corte transversal de un estanque, para mostrar el ecosistema en su forma típica


organismos y, por lo tanto, puede afectar drásticamente el ecosistema. Es preferible entonces que los alumnos se dediquen a reunir información sobre el ecosistema mediante un procedimiento que no com- prometa o destruya el ecosistema, cuando se lo estudia. Será mejor formular infe- rencias en lugar de observaciones directas. Pero habrá que tener cuidado con las in- ferencias y no tratarlas como observaciones. Por ejemplo, la presencia de una abeja y una rana en el estanque puede conducir al alumno a pensar que existe un vínculo alimenticio entre la rana y la abeja; sin embargo, la abeja puede no ser comida por la rana y nunca aparecerá en el estudio del contenido estomacal de la rana.

Estudiando las plantas

3.41 Fotosíntesis La actividad fotosintética de las hojas puede ser demostrada colocando plantas acuáticas tales como la elodea (Anacharis sp.) bajo un embudo invertido, que yace en un frasco grande con agua y sobre el cual se coloca un tubo de ensayo (ver

n

dibujo). Con un caño de goma o de plás- tico, a manera de bombilla, se extrae el aire contenido en el tubo para que penetre el agua y lo llene completamente. Unos trozos de masilla colocados entre los bordes del embudo y el fondo del frasco, per- mitirá la libre circulación del agua del frasco al embudo. Asegúrese que las plantas acuáticas no han estado en contacto con recipientes de cinc, antes del experimento. Los rayos del sol o una lámpara eléctrica proveerán la energia luminosa requerida por la fotosíntesis. El gas que sale de las plantas, formando burbujas, se recoge en el tubo de ensayo; acercán- dole una paja con el extremo apenas encendido, arde con luz brillante, lo que re- vela que se trata de oxígeno. (Como la elodea tiene un tallo hueco, punzando su extremidad con un alfiler saldrán rápida- mente burbujas de oxígeno de forma que pueden ser contadas, lo que dará una idea cuantitativa del proceso.)

3.42 Respiración La respiración de los organismos puede ponerse de manifiesto mediante un apara- to que arrastre el aire que pasa sobre hojas, insectos o un pequeño animal y bur-

durante la fotosíntesis

3.42 Respiración A para vaciar o desagotar B agua corriente c agua de cal D comunicación con el

aire exterior

O


bujea luego a través de una solución débil de agua de cal (Ca (OH),). El sistema debe estar libre de bióxido de carbono at- mosférico. Arme el dispositivo que indica la figura,

dejando vacfo el tercer frasco. Ponga en funcionamiento el aparato vaciando, mediante un sifón, el frasco grande. Anote los resultados. Reemplace totalmente las soluciones en todos los frascos y coloque en el tercer frasco unas hojas frescas o un pequeño animal vivo. Compare los resultados con los obteiiidos en el caso anterior (control). El agua de cal recién filtrada se en-

turbia con el pasaje del bióxido de carbono. Esto se puede comprobar soplando con una pajita o una bombilla dentro de una solución de agua de cal. Los alumnos podrán advertir que las hojas de las plantas en algunos casos producen oxígeno ‘y en otros bióxido de carbono y que producen, en ciertas condiciones, el mismo gas que se produce en el hombre.

3.43 Transpiración Las hojas desprenden también vapor de agua. Esto puede demostrarse mediante un patómetro (ver dibujo). Los alumnos pueden medir la cantidad de agua perdida (transpiración) bajo diferentes condiciones de humedad, viento y temperatura. Ellos

El potbmetro A burbuja de aire B escala

pueden también comparar la suma de la superficie y la velocidad de ‘la transpira- ción. La superficie foliar puede ser calcu- lada aproximadamente colocando una hoja sobre papel milimetrado y dibujando su contorno. Los cuadrados contenidos dentro del dibujo indilcan el área de una hoja.

3.44 Los productos de la actividad foliar A. En las hojas se encuentra azúcar, producto de la fotosíntesis y macromoléculas de almidón, formadas por un gran número de moléculas de azúcar. U n sencillo reactivo para reconocer ia presencia del al- midón consiste en aplicar una solución diluida de iodo y esperar a que aparezca la coloración azul icaracterística. La so- lución de iodo se prepara disolviendo 10 g de ioduro de potasio en 100 cm3 de agua destilada’ y agregando 5 g de iodo. Tu- bérculos como la papa o una pasta almi- donada, pueden servir para mostrar el cambio de coloración. Cuando se trabaja con hojas, es necesario primero ablandar las células de la hoja poniéndola a hervir en agua, durante unos pocos minutos. Luego la hoja se coloca en un baño de alcohol caliente hasta que el pigmento que en- mascararfa la reacción, sea removido. Precaución: caliente el alcohol sobre un

calentador eléotrico o en baño de María si se utiliza llama. Generalmente, la clorofila es removida al cabo de 5-8 minutos, pero hojas carnosas pueden exigir más tiempo o bien, tratarlas una segunda vez por el alcohol. La solución iodada reac- cionará con el almidón dentro de los 15 minutos.

B. Algunas hojas son apropiadas para la investigación del azúcar, pues almacenan glucosa (azúcar sencillo) en lugar de al- midón (mafz, remolacha azucarera, cebolla). Las cebollas que crecen en los frascos del aula representan una buena fuente de tales hojas. Corte pedazos de 2 cm2 de largo y colóquelas en 2 cm3 de solución del reactivo en un tubo de ensayo (utilice Pyrex) y hierva el todo. (El reactivo para la glucosa se prepara en 173 g de citrato de sodio, 200 g de carbonato de sodio cristalizado y 17,3 g de sulfato de cobre crista-


lizado. Disolver el carbonato y el citrato en 100 cm3 de agua. Estas sustancias se disolverán más rápidamente si se utiliza agua caliente. Disolver el sulfato de cobre en 100 cm3 de agua y verterlo poco a poco en la solución carbonato-Fitrato. Enfríe y añada agua hasta un litro.) Muestre que el color cambia, disolviendo un poco de azúcar de caña en 10 cm3 de agua en un tubo de ensayo. Añada saliva, la cual convertirá el azúcar de caña (azúcar doble) en glucosa (azúcar simple). Agregue 3 cm3 de ractivo y caliente sobre un mechero. Una coloración amarillenta o un precipitado rojizo se forma, cuando existe glucosa.

3.45 Midiendo la actividad foliar Una solución de azul de bromotimol indica la presencia del bióxido de carbono. Llene cuatro tubos de ensayo hasta sus

tres cuartas ,partes. Añada aproximadamente 25 gotas de azul de bromotimol en cada tubo. Coloque una ramita de elodea o de otras plantas acuáticas en dos de los tubos (ver dibujo). Con una pajita hueca

sople en uno de los tubos que no contienen plantas y luego en otro de los que tienen plantas. Observe los cambios de colora- ción que indican la presencia de bióxido de carbono. Tape los cuatro tubos y observe los cambios que se produzcan entre 15 minutos y una hora. Repita el experimento, pero esta vez coloque los tubos en un ambieny oscuro (un armario cerrado).

3.46 Plantas que crecen en el aula, sin

A. Se puede obtener en el aula una abundante foliación con una batata (patata dulce), con tal de suministrarle agua. Co- locar la batata en un frasco con agua, de manera que la extremidad que desarrolla- rá las raíces quede sumergida hasta la tercera parte. Para sostener la batata en esta posición, se pueden hundir en la misma Sres escarbadientes (o palillos) que apoyarán sobre el borde del frasco. B. Las zanahorias, las remolachas y las nabos, que son raíces, encierran una gran cantidad de reservas alimenticias, y pm- ducirán hojas si se las pone en agua, pero no engendrarán una nueva planta. Quitar las hojas que la raíz pueda tener en su extremo superior y cortar la raíz de modo de no conseryar nada más que de 5 a 8 c m de la misma. Colocarla entonces en un recipiente poco profundo que contenga agua y apuntalarla con piedritas. C. Se puede tomar también un ananá que se seccionará de modo que no quede m4s que de 3 a 5 c m por debajo de la corona

tierra


foliar, y colocar, de modo semejante, en un plato con agua. Las hojas seguirán cre- ciendo por varias semanas más.

3.47 Osrnosis Elegir una zanahoria de gran diámetro y con la superficie lisa, sin rajaduras. Va- liéndose de un cuchillo puntiagudo, practicar en la cabeza un hueco de 2 a 2,5 cm de profundidad, teniendo cuidado de no reventar la pulpa. Llenar esta cavidad con una solución concentrada de azúcar y cerrarla herméticamente con un tapón de corcho o de goma, perforado, por cuyo conducto se habrá hecho pasar ajustada- mente un tubo de vidrio o dos cánulas que ajusten entre sí. Sumergir el artefacto en un frasco lleno de agua y esperar algunas horas. Si el contorno del orificio de la zanahoria no se puede ajustar bien al corcho, verter un poco de estearina fundida alrededor de todo el contorno.

R A

3.48 Partes de las plantas que echan raíces Llenar un cajón con arena y colocarlo en un sitio que no esté nunca expuesto a la luz directa del sol. Mojar la arena y mantenerla húmeda. Plantar entonces las diferentes partes que se mencionan:

Bulbos de diversas especies; Gajos de begonia y de geranio; Un trozo de caña de azúcar, que lleve un nudo, el cual deberá quedar hundido en la ,arena; Un trozo de caña de bambú que lleve un nudo, el cual deberá quedar hundido en la arena; Pedazos de zanahoria, de nabo o de remolacha, que tengan todavía parte de la raíz; Una cebolla; U n tallo de “lirio” (rizoma):

h) Pedazos de patata que tengan “ojos” o yemas;

i) Una rama de sauce.

3.49 Ensayo del poder germinativo Doblar dos veces en el mismo sentido una tela cuadrada de algodón, de poco más o menos 1 m de lado. Sobre una de las caras dibujar con lápiz 8 o 10 casilleros, de unos 5 cm de lado. Numerar estas casillas y colocar en cada una de ellas, diez semillas de la misma especie. Replegar el resto de la tela por encima de las semillas. En- rollar el conjunto y atarlo con un cordal, sin apretar mucho. Embeber de agua la tela y guardarlo en lugar templado, manteniendo la humedad. Desenrollar al cabo de unos días el paquete y observar cuál es la proporción de semillas de cada especie que ha germinado. Los alumnos calcularán e; poder germinativo de las diversas especies de semillas, determinando el porcentaje de las que germinaron o mediante gráficos.

3.49 Ensayo del poder \\

3.50 Germinador de vaso Se trata de hacer germinar semillas de varias especies, en un vaso. Cada alumno podrá tener el suyo y seguir el desarrollo de la germinación copiando en su cuaderno los croquis correspondientes, día a día. Recortar un rectángulo de papel secante

e introducirlo en un vaso, de modo que

185 Estudiando las organismos 3.52

3.50 U n germinador de vaso A papel absorbente B algodón, etc. c papel milimetrado D semillas

contornee sus paredes. Rellenarlo con mus- go, algoddn, viruta, aserrín o cualquier otra sustancia análoga. Introducir algunas semillas entre el papel secante y la pared del vaso. Mantener siempre húmedo el fondo del recipiente.

3.51 Germinación del grano de polen Preparar un jarabe de aziSicar muy concentrado y volcarlo en un recipiente poco profundo, un plato, por ejemplo. Tomar flores de distintas especies y sacudirlas por encima de la solución azucarada, de modo que los granos de polen Caigan sobre ella. Cubrir el recipiente con una lá- mina de vidrio y mantenerlo en lugar tibio. Si el experimento tiene éxito, se podrán observar, con la lupa, pequeños tubos que brotan desde 10s granos de polen.

3.52 Estudio de la estructura de las se-

Poner a remojar semillas de gran tamaño: porotos, arvejas, zapallo, girasol o maíz. Después de haberles quitado el tegumento, partirlas en dos y buscar el germen. No es necesario dar el nombre técnico de las partes de la semilla, aun cuando los alumnos pudiesen manifestar interés por conocer- los. Es más importante que aprendan a

millas

Estructura comparada de una dicotiledónea (poroto) y una monocotiledónea (maíz). Obser- ve que en algunas semillas como en el poroto, el embrión absorbe el endospermo y, en otras, como en el maíz, el embrión no absorbe el endospermo hasta el momento de la germinación A envolturas de la semilla B tallo embrionario (yémula) c endosperma D cotiledón E raíz embrionaria F tallo epicotilo (1 tallo hipocotilo

Germinación y primeras etapas del desarro110 de un poroto A hoja B tallo c cotiledón ~.


distinguir la parte de la semilla que dará origen a una nueva planta, y la que constituye la reserva alimenticia.

3.53 Partes de una flor Examinar ejemplos de flores de estructura sencilla y de gran tamaño; por ejemplo los tulipanes o las azucenas. Contar los estambres y observar c6mo se disponen con respecto al pistilo, que se halla en el centro. Representar las partes principales en esquemas a escala grande. Indicar el nombre de las diferentes partes del pistilo (estigma, estilo, ovario) y de los estambres (filamentos y antera).

Partes de una flor A estambres B pistilo c pétalos D sépalos E pedúnculo F antera o filamento H estigma J estilo K ovario

La extremidad de la rama que lleva la flor se llama pedúnculo. En la base del receptáculo se encuentran generalmente aparatos en forma de hojas que recubren a la flor antes de abrir: son los sépalos. Por encima de los sépalos se encuentra habitualmente una corona de pétalos de variados colores que se llama corola.

3.54 Disección de flores sencillas A. Tomar cinco fichas de cartulina o pe- queñas hojas de papel y escribir en cada una, una de las cinco palabras que siguen: estambre, pistilo, pétalos, sépalos, recep- táculo. Disecar una flor con cuidado y colocar cada uno de sus órganos sobre la ficha que lleva su nombre.

Es fácil separar a mano los elementos constitutivos de algunas flores, pero otras requieren un cortaplumas o tijeras. Si se poseen suficientes ejemplares, es m u y conveniente que cada alumno pueda ejecutar una disección personalmente. Se elegirán flores sencillas que no tengan más que un solo ciclo de pétalos.

B. Tomar un estambre y rozar su antera con un papel negro, de manera que sobre él quede depositada una pequeña cantidad de polen.

C. Cortar transversalmente el ovario con un cortaplumas bien afilado y contar los óvulos o futuras semillas que encierra. Observar los embriones dentro de los óvulos.

.

3.55 Formación del fruto A. Recoja ejemplares de flores en diferentes etapas de madurez, desde las recién abiertas hasta aquellas en las cuales los pétalos se han desprendido. Corte cada ovario y observe los cambios que presentan durante el desarrollo de las semillas. Rosas, manzanas y tomates se prestan para este propósito.

B. Examine un kilogramo de vainas de arvejas, porotos u otras leguminosas y retire las vainas que no estén completamente llenas. Abralas y comparelas con las que están completas. Las semillas abor- tadas son vestigios de óvulos que no fueron fecundados por el polen.

3.56 Monocotiledóneas Consiga varios tallos de plantas tales co- m o bambú, caña de azúcar y maíz. Corte transversalmente cada uno de ellos con un cortaplumas o una hoja de afeitar. Ob- serve las similitudes que presentan los cortes. Especialmente observe que &los vasos de los haces fibrovasculares están esparcidos por toda la médula, en el interior del tallo. .

3.57 Dicotiledóneas Consiga varios tallos de plantas tales co- m o sauce, geranio, tomates, etc. Corte transversalmente cada uno de ellos con un cortaplumas o una hoja de afeitar. Obser-


ve que inmediatamente por debajo de la capa externa del tallo, existe una capa verdosa. Es el cambium. También observe que los vasos de los haces fibrovasculares están dispuestos en círculo alrededor de la porción central del tallo.

3.58 La llc ~ afecta a los tallos A. Sembrar en dos macetas algunas semillas de plantas de crecimiento rápido, tales como avena, nabo, alubia o mostaza. Cuando los brotes alcancen una altura de unos 2,5 cm, cubrir una de las macetas Con una lata que tenga un agujero en la parte superior de uno de sus lados. De tiempo en tiempo, levantar la tapa y observar cómo se orientan los brotes. Luego dar vuelta a la tapa de modo de modificar la dirección de la luz y observar nuevamente el resultado al cabo de varios días.

B. Disponer dos tabiques en la forma que indica la figura, dentro de una caja larga y estrecha; practicar un orificio en

el alféizar de una ventana y observar el efecto producido. Quitar las plantas del sol y observar el resultado.

D. Colocar las otras tres macetas en sen- da3 cajas. Practicar en cada caja una pe- queña ventana que se recubrirá con papel celofán de color diferente (rojo, amarillo y azul, por ejemplo). Colocar las tres cajas con su respectiva maceta 0 plena luz, delante de una ventana convenientemente orientada. Observar las diferencias que sobre el crecimiento de los tallos producen las diferentes radiaciones luminosas de acuerdo con el color de las mismas.

3.59 Acción de la gravedad sobre el tallo

A. Recortar en un papel secante varios cuadraditos de unos 8 c m de lado y colocarlos entre dos láminas cuadradas de vidrio. Poner, de cada lado, algunas semillas de mostaza o de nabo entre el papel secante y el vidrio, y mantener el todo apretado con dos bandas elásticas de goma. Humedecer el papel secante y colocar el conjunto, de perfil, en un plato lleno de agua. Cuando, al haber germinado, las raí- ces alcancen 1,5 c m de largo, hacer girar 90" el dispositivo en el plano vertical. Re- petir la operación varias veces y observar sus efectos sobre las raíces.

B. Se puede también estudiar la acci6n de la gravedad sobre la raíz de la manera

y raíces

uno de los extremos de la caja. Sembrar una patata ya germinada en una maceta de tamaño adecuado para que quepa en la caja. Colocar la maceta detrás del tabique más alejado de la abertura. Colocar una tapa B la caja y dejarla sobre el alfeizar de una ventana. Observar de tiempo en tiempo la dirección que toma el tallo de la patata.

C. Plantar algunias semillas de crecimiento rápido en cuatro macetas que se guardarán en la oscuridad hasta que los brotes alcancen una altura de 2,5 cm. Co- locar entonces una de las macetas sobre

y-elegir una en ¡a que el brote sea bien

La gravedad afecta a las raíces

vertilíneo. Clavar la semilla con un alfiler sobre un corcho, colocar en un frasco un poco de algodón o papel secante húmedo y tapar el frasco con el corcho, de modo que la semilla quede dentro del frasco. Guardar al abrigo de la luz y observar de hora en hora.


3.60 Estudiando los tejidos del tallo Las secciones transversales de los tallos, se prestan para ser visualizadas con u ñ microproyector o examinadas con el microscopio con débiles aumentos (ver di- / bujo). Es relativamente fácil cortar seccio

Corte transversal del tallo A médula B xilema (vasos leíiosos) c cambiurn D floema (vasos Iiberianos) E epidermis

nes transversales lo suficientemente de!- gadas como para ser examinadas con e: microscopio. La comparación entre las estructuras del tallo de las monocotiledó. neas y de las dicotiledóneas se presta para iniciar el estudio de las plantas vasculares. Colocando una rama en un vaso con agua coloreada con tinta roja o con colorantes de alimentos, puede observarse la situación de los vasos que conducen la savia asc.endente. El apio y el poroto pueden emplearse con estos propósitos. El movimiento ascensional de la savia .en ¡os cortes transversales es realizada cuando el corte se practica bajo el agua coloreada. Se previene así la formación de burbujas que inhibirian la circulación del agua en los vasos conductores.

.A

.B .c

.D

Estudiando los animales

3.61 Actividades que se cumplen en órga- nos animales

La absorción del dióxido de carbono por una solución de hidróxido de potasio provee un medio para calcular el oxígeno consumido por un animal. Coloque una langosta o una cucaracha o varios gusanos de la harina (Tenebrio) en un frasco cerrado, en el cual se suspende un trozo de papel mojado en una solución al 0,5 por ciento de hidróxido de potasio. Un corcho bihoradado lleva una pipeta de 0,2 ml o un tubo de vidrio muy delgado (ver dibujo). Si se utiliza el tubo de vidrio sera necesario colocar detras cie él un


papel milimetrado para poder observar el movimiento de una gota coloreada que se desiiza por su interior. Cuide que el papel absorbente no toque al insecto, col- gándolo de la base inferior del corcho, clavado con un alfiler. Los. alumnos debe- rán construir otro frasco similar en un todo al primero, salvo que no contendrá a los animales, pam emplearlo como control. Anote el desplazamiento de la gota a intervalos regulares. Compare con el frasco

Midiendo el consumo del oxígeno de un pequeño animal

control. La diferencia es debida al consumo de oxígeno y su conversión en dióxido de carbono. Los alumnos examinarán los es- piráculos o estructuras que en los insectos permiten la entrada del aire.

3.62 Observación del corazón de un caracol Si se tiene un acuario con caracoles, busque unas masas gelatinosas' adheridas a los vidrios o sobre las hojas. Retírelas con una hoja de afeitar y colóquelas sobre un portaobjeto para examinarlas con el microscopio, en una gota de agua del acuario. Observe con un microproyector o con un débil aumento. Las pulsaciones del corazón son fácilmente percibidas.

Estudiando los tejidos

3.63 ¿Qué es un tejido? Los grupos de células semejantes que en un organismo multicelular desempeñan la misma función, se denominan tejidos. La actividad de los organismos supone gene-

ralmente la coordinación de varios tejidos diferentes. U n buen ejemplo de la interre- lación de los tejidos es la disección de un pollo. Los alumnos podrán Ver cómo los movimientos dependen de varios tejidos que intervienen en los movimientos de una pata, por ejemplo. Los movimientos de los huesos están controlados por el esfuerzo de varios tendones específicos. Pa- ra preparar la pata, saque la piel y separe los tendones, removiendo los tejidos con- juntivos hasta los dedos del pie. Deje que los alumnos descubran qué tendones (y por lo tanto qué músculos) llevan los dedos hacia arriba (extensores) y cuáles hacía abajo (flexores). Considere las funciones de los huesos, tendones, músculos, sangre, vasos sanguíneos y nervios que encuentre en la pata.

3.64 Un tejido Iíquido La sangre es un tejido apropiado para el estudio. Tiene una gran variedad de ca- raiteres interesantes y únicos tales como la coagulación, la presencia de anticuerpos y la existencia de grupos sanguíneos que hacen de su estudio una excelente intro- ducción al estudio de los transplantes de órganos, genética, respiración y una variedad de otros tópicos. En general, el empleo de muestras de sangre tomadas por los alumnos deben ser evitadas. La sangre de rana, la de los mamíferos con- seguida en los mataderos y carnicerías o en 10s hospitales, son las fuentes a que se acuden comúnmente.

Precaución: La sangre de los mamíferos puede guardarse sin que coagule agregán- dole una solución al 2 por ciento de citrato de sodio en la proporción de 1 parte de solución por 4 de sangre. Los alumnos deberán examinar sangre de rana y de mamífero con el microscopio para establecer comparaciones entre células con nú- cleo y células anucleadac. Si se permitiera a los alumnos extraer muestras de sangre, se tomará como norma no emplear la mis- m a lanceta para otra toma, debido a la posibilidad de transmitir hepatitis y otras infecciones. El soflamado del instrumento o su inmersión en alcohol, no impiden tales transmisiones.


3.65 Observando la circulación sanguínea Las células sanguíneas pueden ser observadas en organismos vivos, como en el caso de peces y ranas. El pez o la rana pueden ser envueltos en una tela húmeda y pinchados sobre un cartón blando que presenta un orificio para permitir la ob- servación con el microscopio. La aleta caudal del pez o la membrana interdigital de la rana, se colocarán sobre el orificio de modo que el preparado pueda ser colocado sobre la platina (ver dibujo). Se po-

Pez y rana preparados para 1 observación de la circulación d la sangre con el microscopi

drán observar así las células sanguíneas desplazarse con rápidos movimientos por los vasos de la delgada aleta o de la m e m - brana. Otro tejido líquido interesante es Ia leche de coco, rico líquido nutricio, utilizado muchas veces como nutriente en los cultivos de tejidos.

Estudiando las dlulas

3.66 ¿Qué es una célula? Una gran variedad de células son apropiadas para su examen con el microscopio, en el aula de ciencias. Si bien algunas pocas células son macroscópicas . (por ejemplo, huevo de avestruz, células de algunas algas marinas) la mayoría requiere el empleo del microscopio para su eficiente estudio. Existen dos fuentes potenciales para el estudio de las células. Hay células que se consideran formando un organismo; son los protistas. Células de levadura, protozoarios, bacterias, euglena y otros organismos unicelulares son ejemplos. Como los grupos de estos organismos unicelulares son, en rigor, poblaciones, es preferible comenzar el estudio de las células examinando las células que forman los tejidos de los organismos pluriceldares.

Una interesante comparación entre células animales y vegetales es fácil de realizar. Una planta que se presta muy bien para este propósito es la elodea (Anacharis sp.) encontrada comúnmente en los acuarios (ver dibujo). Las pequeñas hojas

C

Elodea A núcleo B membrana celular c citoplasma

del extremo epical son las mejores. Corte una hoja pequeña y con una gota de agua deposítela sobre un portaobjeto, coloque el cubre y examínela con el microscopio. Con fuerte luz, los contenidos celulares pueden mostrar un movimiento (especialmente los cloroplastos) circular, llamado civclosis o corriente protoplasmática.

3.67 Diferencias entre células vegetales y

Con una espátula bien limpia o un escarbadientes raspe el lado interno de la mejilla. Coloque el raspado blanquecino que se obtiene en una gota de agua depositada en un portaobjeto. Agregue una gota de azul de metileno o iodo. Ponga el cubre y examínela con el microscopio, al principio con poco aumento, luego con gran aumento. Los alumnos podrán comparar estas células con las anteriores.

animales

Células de la mucosa bucal A núcleo B citoplasma c membrana celular

191 Estudiando los organisanos 3.69

3.68 Paredes celulares El preparado de elodea (3.66) puede ser utilizado para mostrar la existencia de una pared celular. Coloque una gota de agua salada en el borde del cubreobjeto. Arrastre la solución salina por debajo del cubre, acercando un papel secante o ab-

Celdas de elodea en una solución salina

sorbente por el otro extremo del cubre, de modo que el líquido del portaobjeto sea absorbido por el papel. El agua de la célula se difundirá en el agua salada que la rodea y a medida que esto ocurre, el contenido celular se encoge, pero la pared celular, rígida, conserva su forma. Otras

células vegetales pueden utilizarse para mostrar este fenómeno. Hojas carnosas que tienen una epidermis que puede des- prenderse fácilmente se prestan para estas observaciones. Tradescantia, lechuga y espinaca son ejemplos.

3.69 Reproducción celular El proceso de la reproducción celular conocido con el nombre de división celular, puede ser estudiado eligiendo un material apropiado como es un tejido en vías de rápido crecimiento. Una buena fuente para tales observaciones la constituyen los ápices de las raíces de las cebollas u otras plantas afines. Colocadas en la boca de un frasco que contiene agua hasta ro- zarla, proveen gran cantidad de material. Corte una raíz de los ejemplares más vi- gorosos; en elL separe un cilindro de unos

Di


3 mm de longitud a partir del extremo de la raíz. Colóquelo en una gota de car- mín acético (colorante) sobre un portaobjeto. Córtelo valiéndose de una hoja de afeitar en pedazos muy pequeños. Ponga un cubre al preparado. Interponiendo un papel absorbente plegado dos o tres veces, haga presión sobre el cubre, con el pulgar, para aplastar los trozos haciendo girar el cubre, pero cuidando que no se deslice. Examine el preparado con el microscopio, primero con débil aumento en busca de las células cuyo núcleo aparezca fuertemente coloreado y luego con más aumento, para visualizar unos filamentos rojizos que corresponden a los cromosomas (figuras mitóticas). Deje que los alumnos descubran varias de tales confi- guraciones o etapas. Una vez perfeccio- nada la técnica, será posible distinguir los distintos estados y aproximadamente su duración re!ativa.

3.70 Cromosomas salivaies El gran tamaño de los cromosomas de las glándulas salivales de las larvas de las moscas, los hace apropiados para el estudio de estos orgánulos. Las larvas de las sarcófagas (moscas de la carne o blow- flies) pueden obtenerse colocando un trozo de carne cruda a la intemperie. La disección de las larvas permitirá obtener las glándulas salivales. Coloque la larva en una gota de agua salada sobre un portaobjeto. Tome dos agujas de disección; sostenga con una, la cola y con la otra

perfore la cabeza. Estire poco a poco la larva hasta que la cabeza, las piezas bu- cales, el tubo digestivo v las glándulas salivales queden al descubierto. Separe las células adiposas, el tubo digestivo y la cabeza; quedan las glándulas salivales. Teñidas con orceína acética, aplástelas haciendo presión con el pulgar sobre el cubre y examínelas con el microscopio; aparecerán grandes cromosomas listados.

3.71 Observación de orgánulos En los últimos tiempos el microscopio elec- trónico ha proporcionado muchas informaciones acerca de las estructuras intra- celulares, llamadas orgánulos. Aunque los alumnos no tengan ocasión de ver un mi-' croscopio electrónico, deben comprender la importancia que tiene para los biólogos, pues permite extender el conocimiento a niveles que se hallan por debajo de la célula.

Fotografías de objetos vistos con el microscopio electrónico pueden conseguirse en los negocios donde se venden dichos instrumentos o en publicaciones médicas o farmacéuticas. Dichas fotografías acom- pañadas por comentarios pertinentes en clase, permitirán visualizar las pequeñas estructuras que son el asiento de actividades específicas (ver dibujo). Por ejemplo, el proceso de la respiración será menos misterioso cuando el estudiante observe la fotografía de las estructuras llamadas mi- tocondrios, donde tiene lugar la respi- racióc.

G-

H-

E

F

3.71 Célula típica A mitocondrio B cromosomas c nucleolo D membrana nuclear E centriolos F membrana celular c aparato de Golgi H ribosomas

Capítulo cuarto Ciencias de la tierra y del espacio

Introducción

Los temas que tratan las ciencias de la tierra siempre han sido de interés para los niños. Dicho interés comprende desde las llamadas icomúnmente ‘piedras lindas’ hasta interrogantes del tipo de ‘¿Qué ocurrió con los dinosaurios?. Los acontecimientos recientes en el campo de las ciencias del espacio han despertado igual interés por su temática. Para instruir a los alumnos acerca de dichas cuestiones no es necesario que el maestro sea geólogo o astro-

Rocas y minerales

Iniciacidn simple

4.1 Por dónde comenzar

A. Materiales esenciales para coleccionar, identificar y montar muestras de rocas y minerales Ejemplares de rocas ígneas, metamórficas

Bolsa o mochila para coleccionar; papel;

Lupa de 10 aumentos. Martillo. Frasco gotero con vinagre y/o HC1 diluido. Esmalte para uñas para escribir nombre y números en las piedras.

Cola para pegar las piedras en cartones para su exhibición.

Tubos de ensayo y agarraderas para los mismos.

Cortafrío. Moneda de bronce. Lima.

y sedimentarias.

lápices y bandas de goma.

nauta. No es indispensable que éste deba sentirse capacitado para responder a todas las preguntas que se le formulen. Buena parte de las ciencias de la tierra pueden aprenderse sin recurrir al empleo de un vocabulario difícil y de conceptos abstrusos. El material de las siguientes páginas

no tiene por finalidad la formación de j6- venes geólogos, sino promover en los niños el interés por dichas ciencias.

Trozo de porcelana o teja, para rayar. Balanza pequeña. Imán. Lámpara de alcohol. Cajas para clasificar las piedras en grupos. Tarjetas de 7,5 x 12,5 c m para registrar

Papel milimetrado para gráficos. Recipientes de vidrio pequeños. Plancha de vidrio. Bruselas.

los datos.

B. Observación de rocas y minerales Conseguir que los alumnos traigan una o varias piedras que por alguna razón hayan despertado su icunosidad. ¿Qué tipo de preguntas pueden formular al respecto?; por ejemplo: ¿Cuál es su antigüedad? ¿Cómo fueron a dar al lugar donde se las encon- tró? ¿Qué aplicaciones pueden sugerir para dichas piedras? Todas las ciencias comienzan con la

observación. Los alumnos deberán descri-

4.1 Rocas y

bir aplicando todos sus sentidos su piedra o piedras. ¿Cuál es su coloración? Compa- rar su peso con el de un objeto de dimensiones similares. ¿Es relativamente dura o es blanda? ¿Se rompe con facilidad? Poner dos piedras, una al lado de la otra y describir sus semejanzas y diferencias. For- mar un montón con todas las piedras lle- vadas por los alumnos y pedirles que las clasifiquen en grupos basándose en sus similitudes y diferencias. Esta operación conducirá B una identificación simple de las rocas y minerales.

4.2 Cómo observar una piedra Por lo ’ general ios alumnos no traerán muestras de minerales exóticos adquiridas en el comercio, sino ejemplares de piedras recogidas en los caminos, generalmente erosionadas. Se los instruirá para que recojan muestras que presenten superficies de factura reciente. Esto puede requerir su rotura y, aun así, no constituye una ga- rantía porque las piedras pueden partirse a lo largo de fallas o rajaduras preexistentes, también afectadas por alguna alte- ración. Se golpeará la piedra con un martillo con fuerza suficiente hasta que apa- rezcan superficies no alteradas. Una vez adquirida cierta experiencia, esta opera- ción no presentará dificultades. U n procedimiento seguro para romper las piedras consiste en envolverlas en un trozo de trapo y colocarlas sobre otra más grande golpeando luego fuertemente con el martillo. La envoltura en el trapo impedirá que salten pequeñas astillas. Comparar el aspecto de la superficie recién partida con el de la superficie externa erosionada, de las piedras.

4.3 En qué se diferencia una piedra de u n

U n mineral es una sustancia inorgánica que puede estar dotada de una forma ca- racterística y una composición química uniforme. Una piedra está compuesta por más de un mineral, de manera que al par- tirla sus fragmentos pueden estar integra- dos por distintos minerales.

mineral

minerales 196

4.4 Los ocho elementos más abundantes en la corteza terrestre .

Porcentajes en peso 46,60 27,72 8,13 5,OO 3,63 2,83 2,59 2,09

Elemento

Oxígeno Silicio Aluminio Hierro Calcio Sodio Potasio Magnesio

Símbolo químico O Si Al Fe ca N a K M g

Estos elementos forman compuestos que también reciben el nombre de minerales. Los geólogos han descubierto, denominado y clasificado más de 2.000 minerales. Sin embargo, sólo unos pocos de éstos integran la mayor parte de la (corteza terrestre.

Propiedades físicas de los minerales

Aunque los mineralogistas emplean muchas tecnicas para identificar más de 2.000 minerales, nos ocuparemos principalmen- te de los que componen las rocas y son esenciales para su identificación. Nos li- mitaremos Q las pruebas y técnicas des- criptivas que facilitarán la identificación de algunos minerales ,fundamentales, que entran en la composición de las rocas. Lustre Transparencia Dureza Sistema cristalino Rayado Otras características Color especiales, como Densidad relativa sabor, olor, magne- Rotura (clivaje y tismo y estructura fractura)

Definiremos cada una de estas propiedades: 4.5 Lustre El lustre es la apariencia de la superficie de un mineral al reflejar la luz. Según su lustre los minerales se dividen en dos grandes grupos. Uno comprende a los minerales opacos con brillo metálico. El otro, a los opacos y transparentes sin brillo metálico.

4.6 Dureza La dureza es la resistencia que el mineral presenta al rayado. Las rocas se clasifican de acuerdo con una escala de dureza com-

197 Rocas y minerales 4.1 1

prendida entre 1 y 10, en la que 1 corresponde a las más blandas y 10 a las extremadamente duras. Para determinar el grado de dureza de una muestra tomar con unas pinzas un grano del material y tratar de rayar con el mismo ia uña. Si es más blando que ésta, no la rayará. Las uñas tienen una dureza de 2,5, por consiguiente la dureza del ejemplar será inferior a dicho valor. Repetir la operación con un trozo de cobre, cuya dureza es 3. Si el material raya al cobre, es más duro que éste y su grado de dureza será mayor que 3; no sabemos cuánto. Debemos proseguir hasta hallar una sustancia que el ejemplar en estudio no raye. La hoja de acero de un cuchillo tiene una dureza de 5,5 y un vidrio de ventana, entre 5,5 y 6,O. La dureza de los diamantes es de 10, El diamante es el mineral más duro. Si para determinar la dureza se emplea vidrio, convendrá asegurarse de que el alumno no lo tomará con la mano al intentar rayar al ejemplar en estudio. Como medida de seguridad poner el cristal sobre una superficie plana, antes de usarlo. El grado de dureza relativa de un mine-

ral puede establecerse por comparación de una muestra del mismo con una serie de minerales previamente elegidos como escala de dureza. La escala normalmente aceptada es: 1. talco; 2. yeso; 3. calcita; 4. fluorita; 5. apatita; 6. ortoclasa feldcs- pática; 7. cuarzo; 8. topacio; 9. corindón y 10. diamante.

4.7 Rayado El color de la raya es el del mineral molido o pulverizado. Puede obtenerse froian- do el mineral contra una placa de cerámica para rayado, o bien moliéndolo y observando luego su color. Este puede aseme- jarse al del mineral en bruto o puede ser m u y diferente. El color de la raya de un mineral determinado es por IÓ general constante, aun4ue el color de éste sea muy variable. Las placas para rayar pueden improvisarse con tejas en desuso o porcelana sin vitrificar o rota.

4.8 Color El color es la característhca física más evidente de un mineral. No obstante, debido

a su variabilidad no se la considera una propiedad confiable para su identificación.

4.9 Densidad relativa La densidad relativa de un mineral es un número que expresa la razón entre su masa y la de igual volumen de agua a 4” C. Si la densidad relativa de un mineral es 2, su masa es el doble que la del mismo volumen de agua. La mayoria de los minerales poseen

densidades relativas entre 2,5 y 3,O. Los minerales cuya densidad relativa es inferior a 2,5 parecen ‘livianos’ y aquellos con densidad relativa superior a 3,O parecen ‘pesados’, con relación a su volumen. La densidad relativa de un mineral de

composición uniforme es constante y su determinación constituye frecuentemente un valioso elemento auxiliar en la identifi- caición del mineral (ver también el experimento 2.14). Para determinar con exactitud la densi-

dad relsativa de un mineral deben tenerse en cuenta varias condiciones. En primer lugar, éste debe ser puro -requisito frecuentemente difícil de cumplir-. Debe ser compacto y sin grietas ni cavidades que puedan encerrar burbujas o capas de aii-e.

Para la determinación de la densidad relativa, la balanza de brazos, o astil, es un aparato adecuado y preciso, que por su simplicidad puede construirse en casa fácilmente y con poco costo (ver el Capí- tulo Primero).

4.10 Rotura y exfoliación La rotura en la cual el mineral tiende a partirse siguiendo planos paralelos a las caras de los cristales y presentando superficies planas y pulidas a lo largo de los mismos, recibe el nombre de exfoliación o clivaje. En algunos minerales el clivaje presenta una dirección Única. mientras que en otros puede presentar dos, tres o más direcciones. Cualquier otro tipo de rotura distinto del clivaje recibe el nombre de fractura.

4.1 1 Transparencia La transparencia es el grado en que los minerales transmiten la luz. Los transparentes permiten el paso de la totalidad de

4.1 1 Rocas y minerales 198

la luz, como ocurre con el vidrio de una ventana. Los minerales traslúcidos permiten el paso de la luz pero no la formación de imágenes, y los opacos no dejan pasar la luz.

4.12 Sistemas cristalinos El sistema cristalino constituye la forma externa del mineral, reflejo de la disposi- ción interna de los átomos. La mayoría de los minerales son cristalinos y a la dis- posición definida de su estructura atómica interna corresponde una determinada dis- posición exterior. Pocos minerales son amorfos, es decir, no cristalinos.

4.13 Otras caracteristicas Además de las propiedades físicas de los minerales mencionados, las que siguen son pruebas útiles para su identificación. Magnetismo. La reacción del ejemplar

en presencia de un imán es de interés. ¿Es atraído o no? Prueba con ácido clorhídrico. La aplica-

ción de ácido clorhídrico diluido, ¿provoca o no ,alguna reacción? ¿Se producen burbujas o efervescencia?

Principales componentes minerales de las rocas

Pocas rocas están formadas por elementos, como por ejemplo el oro o la plata puros; son en su mayoría combinaciones de éstos. El cuarzo, por ejemplo, es un mineral resultante de la combinación de los elementos silicio y oxígeno. Fundamentalmente, son los minerales, más que los elementos, los componentes principales de las rocas.

4.14 Cuarzo El cuarzo es un mineral traslúcido o tras- parente que no presenta clivaje. Por SU aspecto se ,asemeja a trozos de vidrio y puede ser blanco, lechoso, ahumado, rosado, incoloro, purpúreo o, más raramente, verde o marrón. Es resistente a la erosión y su grado de dureza es 7 (densidad relativa 2,65). Existe en las rocas de colo- ración clara. Dada su resistencia a la ero- sión, el cuarzo constituye uno de los principales componentes de los productos del

desgaste, como las areniscas y rocas sedimentarias. Se distingue de la calcita, ctro mineral integrante de las rocas, por su dureza y porque no produce efervescencia cuando se le aplica ácido clorhídrico diluido en frío.

4.15 Feldespatos Los feldespatos son rosados, blancos, gri- ses, azulados y rojos. Cuando estos minerales se encuentran presentes en las rocas las pequeñas superficies de clivaje reflejan destellos luminosos. Estas superficies separan claramente los feldespatos del cuarzo que no presenta clivaje. Los feldespatos acusan clivaje en dos planos situados entre sí aproximadamente en ángulo recto. En uno de dichos planos, el de la plagioclasa, generalmente blanco, gris o azulado, se observan finas líneas o es- trías que indican los planos de exfolia- ción entre cristales gemelos de forma ta- bular o laminada. La observación de estas estrías gemelas proporciona una clave expeditiva para la identificación de la plagioclasa. El feldespato denominado ortoclasa, habitualmente rosado, rojo o blanco no presenta estrías gemelas. Los feldespatos tienen una dureza de 6,O y su densidad relativa es de 2,4 a 2,7.

4.16 Micas Las micas integran un grupo de minerales constituyentes de rocas, de suma importancia, al cual pertenecen la muscovita y la biotita. Las micas son fácilmente ciasi- ficables por su coloración. La muscovita es transparente e incolora y la biotita es marrón o negra. La mica puede exfoliarse en hojas m u y finas; es elás6ca y si se la curva recupera su forma y dimensiones originales. Su dureza oscila entre 2,O y 2,5. Su densidad relativa es de 2,7 a 3,O.

4.17 Piroxenos y anfiboies Constituyen dos grupos de minerales in- tegrantes de rocas. Se identifican por su clivaje y forma cristalina, pero son difí- ciles de distinguir para el principiante. La mayoría de estos minerales son oscuros, variando su coloración entre el verde oscuro y el negro. El anfibol más importante es la hornablenda.

199 Rocas y minerales 4.2 1

4.18 Olivina La olivina es verde o verde amarillento y fácilmente erosionable, quedando la roca de coloración marrón con manchas de óxi- do de hierro. Se encuentra en estado puro formando conglomerados de aspecto similar al del azúcar. Los granos pequeños brillan como el cuarzo, no obstante, cuarzo y olivina raramente se hallan juntos en las rocas ígneas, que se forman a partir de un estado de fusión (experimento 4.21). Pueden encontrarse juntos integrando las rocas sedimentarias (experimento 4.22). La olivina es un componente nativo de las rocas más oscuras en las que el sicilio es muy escaso. La dureza de la olivina es de 6,5 a 7,O y su densidad relativa es de 3,2 a 3,6.

4.19 Calcita La caIcita es un componente básico en la fonnacibn de rocas y pertenece al grupo de los carbonatos. Su brillo varía entre vítreo y opaco y su dureza es de 3,O. Co- múnmente es incolora o blanca y su raya es incolora. Frecuentemente se parte presentando 3 planos de clivaje, no en ángulo recto, que originan su característica forma romboidal. Su densidad relativa es de 2,72. Bajo la acción del ácido clorhídrico diluido, en frío, produce efervescencia fácil- mente.

4.20 Notas para la identificación Las siguientes notas serán de valor para la identificación en la generalidad de los casos. Cuarzo: Entre transparente y traslúcido, de brillo vítreo, raya el vidrio. Las superficies de fractura son curvadas o lisas.

Mica: Blanda, brillante, en láminas brillantes (probablemente negra. . , bioti- tal.

Feldespato: Entre blanco y gris o rosado, casi opaco, no tan duro como el cuarzo;

Principdes grupos de rocas

Existen fundamentalmente tres grupos principales de rocas: ígnsas, sedimentarias y metamórficas.

4.21 Rocas ígneas Las rocas ígneas (formadas por el fuego) se han solidificado a partir de un estado fluido de fusión, designado generalmente como magma, el cual al ser comprimido hacia el interior de cavidades existentes por debajo de la superficie terrestre dio origen a las rocas intrusivas y al ser impulsado hacia afuera, sobre ia superficie de la tierra form5 las rocas extrusivas. Tenemos entonces un magma o fluido en fusión con una composición quimica es- pecífica única, que puede haber sido comprimido tanto hacia el interior como hacia el exterior. En todos los casos, la compo- sición química básica es similar y ¡a única diferencia significativa la constituirá la textura, término este que se refiere a las dimensiones de los cristales que forman las rocas. La textura de una roca es fun- ción de la rapidez de su enfriamiento: cuanto más rápido sea el enfriamiento del líquido en fusión, tanto más fina será la textura. Si una masa se enfría rápidamen- te en contacto con el aire, como ocurre con las rocas extrusivas, se observará en la misma una textura fina. En el caso de una roca intrusiva, comprimida y enfriada lentamente en el interior de la corteza terrestre, el ,crecimiento de sus cristales será mayor, lo que dará como resultado una textura gruesa.

de las roc :as

superficie opaca excepto cuando la luz incide sobre ciertas superficies verti- Las rocas ígneas pueden dividirse en dos calmente. grupos: las de colorac~ón clara, ricas en

silicio y aluminio y las de color oscuro, gados. abundantes en hierro, magnesio y calcio.

Existen ocho componentes fundamentales cidn del ácido clorhídrico diluido. de las rocas ígneas y es importante saber

Hornablenda: Negra, dura, con granos alar-

Calcita: Produce efervescencia bajo la ac-

4.2 1 Rocas y

identificarlos razonablemente para poder- las clasificar. Dichos componentes son: 1. Rocas de coloración clara (silicio y

aluminio): la) cuarzo; b) ortoclasa fel- despática; c) plagioclasa feldespática; "mica muscovita.

2. Rocas de coloración oscura, básicas (ricas en hierro, magnesio y calcio) : a) mica biotita; b) anfiboles (hornablenda) ; c) piroxenos; d) olivina.

Las rocas ígneas en su mayoría son duras y consistentes, formadas por granos entre- mezclados de silicatos minerales.

La textura de una roca es la configura- ción de los granos que la componen, determinada por sus dimensiones, forma y distribución. Las rocas ígneas se caracte- rizan por isa uniformidad de su téxtura (observar la figura), con excepción de los pórfidos en los cuales los cristales más grandes se encuentran incrustados en una masa molida, de grano fina. Algunas rocas ígneas son claramente granulares; otras son tan finas que los granos individuales son invisibles. Se las designa como densas y algunas son vítreas o amorfas. Generalmente, los gránulos de las rocas

igneas son apgulosos y muy irregulares porque durante su crecimiento las partícu- las minerales se comprimen una contra otra quedando trabadas entre sí.

4.22 Rocas sedirnentarias Las rocas sedimentarias están formadas por materiales provenientes de otras más antiguas. Los minerales que se observan en las mismas pueden ser de todo !tipo, procedentes de rocas metamórficas, ígneas y de otras rocas sedimentarias. Algunos de estos minerales se incorporaron a las rocas con poca o ninguna alteración en su constitución física o química, otros en cambio, antes de formar parte de una roca sedimentaria han sufrido una severa erosión mecánica (ver la figura). La ero- sión puede destruir por completo ciertos minerales y reconstruir nuevos con el material químico resultante. Los alumnos de- berán ser capaces de identificar algunas rocas sedimentarias comunes, como por ejemplo conglomerados, arenisca, esquistos y rocas síiico-calcáreas. U n mineral importante presente en las rocas sedimen-

minerales 200

tarias y metamórficas pero no en las igneas es la calcita. La formación de las rocas sedimentarias

implica la desintegración por procesos me- cánicos y químicos de las partículas procedentes de rocas preexistentes y su movimiento, separación y dispersión, seguido de la compactación Q cementación de los sedimentos. Su dureza depende del grado de cementación de los gránulos. Estas rocas son generalmente menos compactas que las ígneas y si se exhala aliento sobre ellas, la humedad que se incorpora hace que se desprenda olor a tierra. Son fáciles de desmenuzar. Los sedimentos formados por partículas

rotas de las rocas originales se denominan czásticos, por ejemplo, las areniscas. Las dimensiones de estas partículas pueden variar desde sedimentos de 0,004 a 0,06 mm hasta granos de arena de 0,06 a 2 mm, o pedregullo de 2 a 64 mm hasta las dimensiones de guijarros y cantos rodados. La cementación puede ser originada por una gran variedad de agentes, como el silicio, carbonato de calcio y óxidos de hierro. Los minerales más comunes en las rocas formadas por fragmentos son los constituidos por cuarzo, feidespato y arcillas.

Textura de las rocas sedimentarias

Algunas de las rocas preexistentes pueden haberse transformado en sedimentarias sin que existan evidencias de par- tículas ciásticas o fragmentarias por haberse incorporado a soluciones transpor- tadas luego por las corrientes de agua. Los sedimentos constituidos por materiales en solución se denominan precipitados, como por ejemplo, la piedra caliza.

4.23 Rocas metamórficas Los minerales presentes en las rocas me- t~mórficas son en gran medida los mismos

261 Rocas y

que se observan en las ígneas y sedimentarias, con la excepción de unos pocos formados por recristalización, sustitución y por efecto de la elevada temperatura.

Las rocas metamórficas proceden de la transformación de rocas previamente e+- tentes, ígneas, sedimentarias o metamór- ficas en una nueva formación rocosa. Son produ'rto del calor y la presión que actuó

sobre dichas formaciones, a los que se su- mó la penetración de fluidos. La figura muestra b textura de una roca metamór- fica característica.

La estratificación de gránulos minerales chatos en un plano único, que confiere a la roca cierta tendencia a hendirse en dicha dirección recibe el nombre de folia- ción, diciéndose entonces que la roca es foliada.

Como las ígneas, las rocas metamórfi- cas son duras y consistentes con una estructura predominante de gránulos minerales mutuamente trabados. Su diferencia reside en que presentan foliación. Aunque

Clasificación de las rocas metamórficas

minerales 439

ésta constituye la principal característica de las rocas metamórficas algunas pocas entre ellas, como por ejemplo el mármol y la cuarcita, no son foliadas. Existen tres variedades principales de foliación: 1. Gnéisica o bandeada. Es un tipo de

foliación imperfecto y tosco, en el-que la estratificación se manifiesta en for- m a de bandas definidas formadas por distintos minerales. Las más anchas están generalmente constituidas por feldespatos.

2. Esquistosa o de buena foliación. La fo- liación se ha originado como consecuencia de la disposición en capas paralelas de ,minerales de forma plana, como por ejemplo, las 'micas.

3. Clivaje pizarroso. Es la tendencia de una roca a hendirse en planchas lisas, como las pizarras. Los minerales componentes son tan pequeños que no se pueden percibir a simple vista; no obstante, el clivaje es consecuencia de la distribución en planos paralelos de numerosos gránulos minerales microscó- picos.

Las rocas metamórficas se clasifican en dos grupos principales basados en la presencia o ausencia de foliación. El tipo de ésta constituye la base. para la clasifica- ción de las que presentan dicha estructura. El criterio de clasificación para el grupo de rocas sin foliación se basa en el mineral predominante.

~~

FoZiadas (en bandas o planos) 1. Bandas toscas (de espesor irregular) 2. Esquistosas (bandas regulares, planas

y de espesor medio) Esquistos 3. Pizarrosas (bandas finas, regulares y

planas) Pizarras

Gneis

No foliadas (en masas o gránulos) 1. Predominando la calcita y dolomita Mármoles 2. Predominando el cuarzo Cuarcitas 3. Predominando la serpentina y/o talco Serpentina y talco 4. Predominando elementos orgánicos

Grafito o carbón antracita (verdes o negros)

4.23 Rocas y minerales 202

En resumen, la finalidad perseguida será que el alumno identifique, en su sentido más amplio, los gránulos separados, con las rocas sedimentarias; la foliación con las metamórficas; los gránulos de aristas angulosas y recientes sobre un fondo fino, con las rocas volcánicas y los cristales compactos de silicatos, con las ígneas o las metamórficas.

Produceion de rocas artificiales

4.24 Rocas ígneas Una demostración rápida de la cristaliza- ción de soluciones de alumbre se asemeja algo a la formación de las rocas ígneas de grano grueso y fino. Llenar primero un tubo de ensayo grande hasta su cuarta parte con alumbre en polvo, cubriéndolo con agua hirviendo. Sostener el tubo sobre una llama de modo que la mezcla hierva lentamente. Agregar despacio 'agua hirviendo en cantidad suficiente para disolver el alumbre. Verter la mitad de esta solu- ción en un recipiente playo, sumergiendo parcialmente en el líquido un trozo de cordel. Revolver la solución de alumbre en el recipiente para que se enfríe rápi- damente o para mayor celeridad ponerla en un refrigerador. Suspender del borde del tubo de ensayo otro trozo de piolín de modo que su extremidad llegue hasta el fondo del mismo y colocar el tubo eri un lugar donde se enfríe lentamente. Al día siguiente observar los resultados. Si no se advierten dejar transcurrir más tiempo (se lograrán mejores resultados si se pone dentro de la solución un cristal 'semilla'). En relación con este estudio de las ro-

cas ígneas conviene que algunos alumnos experimenten con el crecimiento de los cristales, por ejemplo, de cloruro de sodio, azúcar, etc. (ver también los experimentos 2.45 y 2.51).

4.25 Rocas sedimentarias Este experimento puede efectuarse de diferentes maneras.

A. Conseguir diversas rocas sedimentarias de distinta coloración (el color producirá un efecto más real). Molerlas y separarlas

por color (se pueden moler frotándolas contra una piedra más dura o pulverizán- dolas con un martillo, lo que constituirá un buen ejemplo de desintegracion por vía mecánica). Recoger el material pulverizado y poner las partículas de diversos colores en el orden que se desee, en un recipiente de vidrio. Agregar agua lentamente vertiéndola de manera que se deslice por la pared del recipiente para no perturbar la sedimentacibn, hasta que los sedimentos la hayan absorbido, cubriéndolos hasta aproximadamente 1 c m por encima de su superficie. Poner el recipiente al sol o cerca de una fuente de caIar hasta que el agua se evapore, luego romper ia vasija. Para hacerlo con seguridad, ajustar a su alrededor una bolsa de género o papel y golpearla en varias partes con un martillo. U n alumno, o la clase dividida en grupos

que utilicen la misma técnica, pueden repetir este experimento. Ensayar poniendo sal en el agua (destacando que se trata de un sólido en solución, lo que constitui- rá un ejemplo de la desintegración de las sustancias sólidas por dicho medio) dejando que la sal actúe como agente ce- mentador.

B. Procurarse una bolsa chica de cemento portland. Los alumnos lo mezclarán con agua y lo colocarán en tapas de tarros, vasos de papel o cajas de cartón pequeñas hasta que endurezca. Estudiar su aspecto y propiedades. Romper un trozo de cemento y examinarlo. Mezclar un poco de cemento seco con aproximadamente el doble de arena o pedregullo con lo que se obtendrá concreto. Después de agregarle agua y mezclarlo bien se lo pondrá en moldes dejándolo varios días hasta que endurezca. Nuevamente, estudiar el aspec- to y las características de las muestms obtenidas (ver el experimento 2.66).

C. Mezclar yeso de París con un poco de agua. El yeso deberá manipularse rápida- mente, pues de lo contrario endurecera mientras se lo mezcla. Poner la mezcla en moldes y dejarla que endurezca bien. Estudiar el aspecto y propiedades de las muestras (ver el experimento 2.66).

203 Rocas y minerales 4.32

4.26 Rocas metamórficas U n trozo de arcilla previamente modelada y puesta a secar puede exponerse a la acción del fuego satisfactoriamente colo- cándola sobre fragmentos de alfarería rota y calentándola sobre un mechero de Bun- sen, dentro de un crisol grande o una maceta. Mejor aún si se dispone de un horno.

Tareas a realizar

4.27 Formar una colección de piedras Pueden coleccionarse las piedras comunes de la localidad pidiendo a cada alumno que traiga una. Explicarles que no será necesario que conozcan los nombres de todas. Los ejemplares similares pueden colocarse juntos sobre una mesa. Clasificar las piedras recolectadas por su forma, color y otras características. Tratar de descubrir el mayor número posible de criterios que permitan clasificar las piedras.

4.28 Colecciones individuales de piedras Estimular a los alumnos para que formen sus propias colecciones de piedras. Estas podrán guardarse en cajas pequeñas de cartón o en cajas de cigarros; los ejemplares podrán conservarse separados si se construyen divisiones en el interior de las mismas. Una vez identificadas las piedras de su colección el alumno deberá preparar pequeños rótulos de papel o tela adhesiva y fijarlos en cada piedra numerándolas; en la tapa de la caja pegará una lista con el detalle de su contenido. Las colecciones deben ser pequ@ñas. Se deberá inducir a los alumnos a que canjeen ejemplares con sus compañeros para completar sus colecciones.

4.29 Estudio de piedras Elegir una piedra y tratar de aprender cuanto sea posible acerca de ella mediante una observación cuidadosa. Si es plana probablemente se trate de un fragmento de estrato proveniente de alguna forma- ción sedimentaria. Dichas rocas se forma- ron por endurecimiento de sedimentos de- positados hace millones de años. Si la piedra parece estar formada por granos de arena cementados entre sí probablemente se trate de arenisca. Si está constituida

por piedrecitas más grandes cementadas será posiblemente otro tipo de roca sedí- mentaria denominada conglomerado. Si si1 forma es redondeada posiblemente se de- berá a la acción del agua. Examinar la piedra con ayuda de un vidrio de aumento. Si presenta pequeñas manchas y crisiales se trata de una roca granítica proveniente del interior de la tierra y expulsada hace muchísimo tiempo. La observación atenta de diversas rocas en la forma indicada despertará el interés de los alumnos por su colección y estudio.

4.30 Observación de la arena con un vidrio

Examinar con una lupa o con un micros- copío con poco aumento, sí se dispone de uno, una pequeña cantidad de arena. Los cristales casi incoloros son de cuarzo, que es el mineral más común de la corteza terrestre. En la arena se encuentran frecuentemente cristales de otros minerales. Tratar de descubrir otros.

de aumento

4.31 Una prueba para la piedra caliza Las muestras de piedras pueden ensayarse para comprobar si se trata de calizas dejando caer sobre las mismas algunas gotas de jugo de limón, vinagre u otro ácido diluido. Si es una piedra caliza se observará efervescencia o burbujas en el lugar donde se humedeció con ácido. El burbujeo es producido por el bidxido de carbono que se desprende de la piedra en contacto con el ácido. El mármol, roca metamórfica constituida por caliza reaccionará también si se lo somete a esta prueba.

4.32 Separación de sedimentos La separación de los sedimentos en las rocas sedimentarias puede hacerse visible mezclando cuidadosamente porciones iguales de grava, partículas de arena gruesa y de arcilla. Poner la mezcla en un recipiente con agua hasta no más de su mitad; luego, llenarlo del todo, colocarle la tapa y sd- cudirlo vigorosamente. Finalmente dejar asentar el material en suspensión. Los componentes se depositarán sucesivamente, las partfculas más pesadas en el fondo y las arcillas en la parte superior.

4.33 Rocas 'y minerales 204

4.33 Piezoelectricidad U n experimento interesante que a los alumnos les agradará realizar es el relacionado con los fenómenos piezoeléctricos o piro- eléctricos que se observan en ciertos minerales, particularmente en la turmalina y el cuarzo. Las variaciones en la presión y temperatura originan en ellos cargas eléctricas (con polaridad positiva y negativa) cuando se los calienta o comprime. Este fenómeno puede demostrarse espol- voreando el cristal mientras se enfría o calienta con polvo de mina de lápiz rojo previamente pasado por un tamiz de seda o nylon. Se puede improvisar un pulverizador a

fuelle, sencillo, con un atomizador nasal o un frasco de desodorante con la abertura agrandada para que la pulverización sea más gruesa. Poner en el frasco una mezcla de aproximadamente 2 partes de mina roja y 1 parte de azufre. Colocar en la boca del frasco un trozo pequeño de tela de seda o media de nylon sujetándolo con una banda de goma. Las partículas de polvo se cargarán eléctricamente al pasar a través de la pantalla formada por el tejido de media y se depositarán sobre el extremo del cristal que las atraiga. El polvo de mina roja se cargará positivamente depositándose sobre el extremo negativo del cristal, y el azufre con carga negativa será atraído por su polo positivo. La demostración es fácil de realizar y

sumamente espectacular. El mineral deberá espolvorearse antes y después de haberlo sometido a cambios de temperatura o presión. Analizar con la clase el fenómeno observado.

4.34 ¿Qué son los fosiles y cómo se han

Se denomina fósil a toda evidencia de formas de vida que existieron en épocas geológicas del pasado. La mayoría de los fósiles se encuentran en los estratos de las rocas sedimentarias. Las que se han formado por enterramiento se descubren por lo general al partirse la roca que los contiene. Cubrir una hoja con vaselina y colocar-

la sobre una placa de vidrio u otra superficie lisa. Preparar un molde circular de

formado?

aproximadamente 2 c m de profundidad y colocarlo de manera que rodee la hoja. Fijar el borde en su posición sobre el vidrio pegándolo con trocitos de arcilla para modelar presionados contra su contorno exterior. Luego, mezclar un poco de yeso de París y verterlo sobre la hoja. Una vez que el yeso haya endurecido podrá retirarse la hoja y se obtendrá una excelente impronta de la misma. Tal es el origen de ciertos fósiles: han sido recu- biertos por un fango arcilloso que poste- riormente endureció 'transformándose en roca sedimentaria. Repetir el experimento empleando una valva de ostra o almeja, engrasada para efectuar la impresión.

En el caso de residir en un lugar donde abundan los fósiles, resultará interesante que los alumnos formen una colección para el museo de la escuela.

4.35 Dónde encontrar fósiles En algunas localidades los fósiles pueden hallarse en las canteras o afloramientos rocosos. Localizar en la población a alguien que entienda de fósiles y planear una excursión con la clase para coleccionar algunos. Si no existen fósiles en el lugar, todo dependerá de 1,a posibilidad de que algún museo, nacional o provincial, facilite ,algunos. El envío de una carta a dichas instituciones podría ser útil.

Suelos

4.36 'Tipos de suelo Obtener muestras de suelos de tantos lugares como sea posible y ponerlas en tarros de vidrio. Procurar conseguir suelos de pantanos, laderas de colinas, bosques, praderas, dunas, bancos de ríos y otros lugares. D e esta manera se obtendrán muestras de suelos arenosos, gredosos y arcillosos, así como de suelos ricos en materias en descomposición, o humus. Per- mitir que los alumnos estudien las muestras y observen las partículas de cada una de ellas con un vidrio de aumento.

4.37 Formación de suelos por calentamien-

Calentar fuertemente en el fuego algunas piedras y luego verter agua sobre ellas.

to de las rocas

205 Rocas y minerales 4.42

Frecuentemente las rocas se parten al calentarse o enfriarse. Una de las vetas en la formación de los suelos es la destruc- ción de las rocas originada por las diferencias de temperatura.

4.38 Formación de suelos por acción me-

Conseguir algunas piedras blandas, como pizarras o calizas existentes en el lugar. Llevarlas a la clase y hacer que los alumnos las trituren y muelan en pequeñas partículas. Procurar que investiguen las formas en que las rocas se rompen en la naturaleza.

4.39 Influencia del suelo en el crecimiento

Obtener muestras de suelos procedentes de un jardín con flores y otros vegetales, de un bosque, de algún lugar donde se hayan realizado excavaciones para construir cimientos, de un lugar arenoso, de un banco de arcilla, etc. Colocar dichas muestras en macetas o tarros de vidrio. Sembrar semillas en cada uno de los tipos de suelo y regarlos con igual cantidad de agua. Observar en qué tipos de suelo las semillas germinan primero. Cuando las plantas hayan comenzado a desarrollarse observar en qué suelo crecen mejor. Llevar un registro de la rapidez del crecimiento en los distintos suelos. 4.40 -La nutrición procedente del suelo El crecimiento rápido de las plantas indica su capacidad para extraer de las rocas las sustancias nutricias. Moler muestras de las siguientes rocas: cuarcita, esquistos, basalto y caliza y colocar las cuatro separadamente en pequeños vasos. Plantar en cada uno de ellos semillas de rábano, suministrándoles el agua necesaria y anotar la velocidad de crecimiento de las plantas. Los alumnos determinarán la composición química de las rocas, ya sea consultando libros o mediante ensayos y explicarán L s diferencias observadas en el crecimíento de las pIantas. 4.41 Variabilidad de las partículas cons-

Tomar un recipiente de vidrio de aproximadamente 2 litros de capacidad. Poner en el mismo varios puñados de determi-

cánica sobre las rocas

de los vegetales

tituyentes del suelo

nado tipo de suelo y llenarlo de agua, agitando luego con cuidado. Dejar el recipiente en reposo durante varias horas. Las dimensiones, esfericidad y densidad de las partículas componentes del suelo determinan el orden en que se producirá su sedimentación. Las más grandes, angulosas y densas se depositarán primero sobre el fondo. Una vez depositadas las distintas capas formadas en el recipiente presentarán, de abajo hacia arriba, dimensiones, angulosidad y densidad en orden decreciente. Examinar con una lupa una pequeña muestra de cada una de las capas.

4.42 El suelo varía con la profundidad Se puede construir un buen barreno para suelos con una mecha para berbiquí soldada a un vástago de 'acero de alrededor de 2 c m de diámetro y unos 50 c m de longitud. Una agarradera en cruz soldada al vástago proporcionará un brazo de palanca suficiente para rotar el barreno cuando se oerfora el suelo (ver la figura).

Se introducirá el barreno en el suelo simplemente haciéndolo girar, extrayendo a intervalos muestras del mismo procedentes de diversas profundidades, que que- darán adheridas a la mecha. Podrá confeccionarse un diagrama reticulado de un área específica del terreno con la profundidad en que se obtuvieron las muestras, cuya comparación permitirá establecer las condiciones del subsuelo en dicha zona. Después, astas podrán prepararse para que sirvan como modelo o, simplemente, llevar un registro de las observaciones.


4.43 ¿Contiene aire el suelo? Poner cierta cantidad de una muestra de suelo en un recipiente de vidrio o botella y verter lentamente. agua sobre la misma. Observar las burbujas de aire que se desprenden elevándose en el agua.

4.44 La fertilidad varía desde el subsuelo

Conseguir una muestra de la superficie de un suelo fértil, como el de un jardín o vi- vero, y otra obtenida a una profundidad de 50 c m aproximadamente. Poner ambas muestras en macetas separadas y sembrar semillas en ellas. Cuidar que la cantidad de agua, temperatura y luz sea igual para ambas. Comprobar qué tipo de suelo produce plantas más saludables.

a la superficie

Suelo y agua

4.45 El suelo puede contener agua Poner un poco de tierra en una cápsula delgada, de vidrio y calentarla lentamente con llama baja. Invertir sobre la misma un recipiente de vidrio. Se comprobará que el agua se condensa sobre las paredes frías del recipiente.

4.46 Comparación de la absorción de dis-

Recoger varias muestras de suelos procedentes de distintas área;. Emplear latas como recipientes pesando previamente cada una de ellas. Poner en !as latas cantidades iguales de suelo y calentarlas en un horno a una temperatura de 105"-120° C hasta que se sequen. Comparar el peso de cada muestra antes y después. Compa- rarlos uno con otro. Comparar muestras procedentes de lugares situados al abrigo de la lluvia con otras expuestas a la misma. Establecer una relación entre !a absorción de dichas muestras y los datos de la precipitación pluvial diaria. Por ejemplo: ¿En qué medida una precipitación de 25 mm afecta a la absorción del suelo expuesto a la misma, comparado con el de una muestra de suelo no expuesto?

4.47 ¿Suelos ácidos o básicos? Tomar muestras de suelos de diversa pro- cedencia. Ponerlas en recipientes peque-

tintas muestras de suelos

ños, a razón de una cucharada sopera por recipiente. Agregar a cada una igual cantidad de agua, suficiente para cubrir el material. Dejarlas en reposo durante algunos minutos. Agitar bien los recipientes y luego extraer el líquido. También pueden filtrarse las muestras una vez asentadas. Ensayar el líquido recogido con papel tornasol. El papel tornasol azul virará al rojo al sumergirlo en soluciones ácidas y el papel tornasol rojo tomará una coloración azul bajo la acción de soluciones básicas. Las soluciones neutras no producirán nin- gún efecto en ambos papeles. (Ver el experimento 2.44.)

4.48 El agua se eleva a distintas alturas

Llenar. varios tubos de lámparas con suelos de distintos tipos hasta una altura de unos 15 c m cerrando previamente sus fondos con un trozo de género atado con un cordel. Pueden emplearse muestras de suelos arenosos, gredosos, de gmvas finas, arcillosos, etc. Luego, colocar los tubos en una cacerola con agua hasta una altura de aproximadamente 3 cm. Obser- var en qué tipo de suelo el agua se eleva por capilaridad con mayor rapidez. Para este experimento pueden utilizarse también pajitas para sorber refrescos, de plástico transparente.

en diferentes tipos de suelos

4.49 ¿Qué tipos de suelo retienen el agua

Ahr trozos de género en la base de varios tubos de lámpara y llenarlos hasta una altura de 8 c m del borde superior con distintos tipos de suelos. Utilizar arena, arcilla, greda y suelo procedentes de zonas boscosas. Colocar un plato debajo de cada tubo para recoger el agua sobrante. Se- guidamente verter en cada tubo cantidades medidas de agua hasta que ésta comience a escurrirse por debajo. Observar en qué tipo de suelo se puede echar mayor cantidad de agua antes de que ésta comience a escurrirse.

4.50 Las corrientes de agua modifican el

A. Después de una lluvia fuerte, hacer que los alumnos recojan muestras del agua

mejor?

suelo

207 Rocas y

barrosa que corre, en recipientes de vidrio. Dejarlas en reposo durante varias horas hasta que se asiente el sedimento y puedan observarlo.

B. Construfr dos cubetas de la forma indicada en los dibujos. Masillar la5 juntas para hacerlas estancas. El agua puede recogerse en un balde o en un Jecipiente de vidrio provisto de un embudo.

1

2.

Cubetas para el estudio de la erosibn y el escurrimiento A rnasillar las juntas B Clavar aquí una malla metálica c caj6n o caja para embalar D lata para regar

Lieiily una de las cubetas con suelo no compacto y la otra con material apisuiiado fuertemente. Inclinar ambas ligeramente y empleando la lata pgra re&ar verter sobre cada una igual cgntiQad de agua. Observar cuái de los dos tipos de suelo es erosionado más fácilmente y las características del agua esourri*. Llenar ambas cubetas con materiai de

minerales 4.52

suelos y cubrir con césped una de ellas. Regar como en el caso anterior y observar la erosión y el agua escurrida.

3. Llenar nuevamente ambas cubrztas y dar mayor inclinaci6n a una de ellas. Regar y observar como en los experimentos anteriores.

4.51 Las gotas de lluvia pueden afectar a

Fijar por medio de broches una hoja de papel blanco a un trozo de cartón. Co- locarla sobre el piso cuidando que esté bien horizontal. Rociar sobre la misma agua coloreada por medio de un gotero para remedios. Observar el tamaño y for- m a de las salpicaduras. Repetir la experiencia pero levantando uno de los extremos del cartón para que esté en posición inclinada. Estudiar el efecto de las salpicaduras variando la altura del gotero, la pendiente y el tamaño de las gotas. Ensayar con diferentes combinaciones

de las variables. Puede llevarse un registro de los resultados empleando para cada caso una hoja de papel limpia y agua con diferente coloración.

los suelos en forma distinta

4.52 Medidores de salpicadura Procurar que los alumnos pinten de blanco varias reglas graduadas, para que el barro de las salpicaduras pueda observarse fácilmente y distribuirlas en diversas áreas, a la intemperie. Asegurarlas por

La regla medidora de salpicaduras debe mantenerse en posición vertical

medio de un ladrillo y una banda de goma para que se mantengan en posición vertical, como indica la ilustración. Después de una tormenta pedir a los alumnos que verifiquen hasta qué dture ha salpicado


el barro en cada una de las reglas. Con- feccionar un diagrama de la altura de las salpicaduras de barro sobre diferentes reglas que hayan estado emplazadas en zonas cubiertas de césped, arenosas, en jardi- nes y otros lugares a criterio del maestro. ¿Todas las lluvias producen igual efecto

en un lugar determinado? Los alumnos repetirán la experiencia en el curso de varias lluvias sucesivas o bien utilizando una manguera y ensayando con diferentes presiones del agua.

4.53 Erosión y conservación A. Realizar una excursión a un lugar donde las corrientes de agua hayan ocasiona- do daños excavando hondonadas. Los alumnos deberán observar los daños e idear procedimientos destinados a preve- nirlos: ¿Cuál ha sido su causa? ¿Cómo podrían haberse impedido? ¿Qué puede hacerse aún?

B. En el laboratorio, los alumnos, utilizando el equipo, proyectarán la forma de impedir la erosión. Especificamente: arando las zonas adyacentes o construyendo terrazas. Deberán considerar también la ro- tación de la siembra. Algunas de lmas medidas proyectadas pueden ser del siguiente 1.

2.

C.

tipo: Llenar las cubetas descriptas en el experimento 4.50 B con suelo flojo e inclinarlas aproximadamente al mismo ángulo. En una de las cubetas trazar surcos con un palito en el sentido de la pendiente, y en la otra, hacerlo en sentido perpendicular a la misma. RO- ciar ambas con igual cantidad de agua y observar en cada caso los efectos de la erosión y el escurrimiento. Llenar nuevamente con tierra suelta ambas cubetas, como en el caso anterior, y regarlas hasta que el agua al correr forme hondonadas bien definidas. Con piedras pequeñas o ramitas, construir presas en las mismas a intervalos regulares. Hacer correr agua nuevamente y comprobar el efecto producido por el represado.

En los patios de casi todas las escuelas existe algún lugar afectado por las

corrientes de agua. Estudiar algún proyecto tendiente a erosión y llevarlo a cabo.

4.54 Permeabilidad del suelo

con Ia clase remediar la

Procurarse tres latas del mismo tamaño y quitarles sus tapas y fondos. En el fondo de cada una fijar una malla fina de cualquier material por medio de un alambre atado alrededor del borde inferior de la lata. Para impedir que a través de la malla pasen algunas partículas finas de suelo colocar por su parte interior un trazo de papel de filtro.

Recoger tres muestras de suelos -grueso, medijano y fino- y calentarlas en un hornillo a una temperatura de 105'-120" C hasta que se sequen por completo. Poner igual cantidad de tierra en cada una de las latas y disponerlas de manera que pueda verterse en cada una de ellas la misma cantidad de agua, que se recogerá por la parte inferior. Hacerlo, registrando en cada caso el tiempo empleado por el agua para filtrarse totalmente. Comparar las cantidades.de agua recogidas debajo de ISs latas.

4.55 Minerales en solución La presencia de minerales en solución se demuestra mejoi. mediante el cálculo. Los alumnos podrán informarse en el servicio de provisión de agua de la localidad acerca de la cantidad de sustancias en solución por unidad de volumen de agua no tratada destinada al consumo. Con dicho dato calcularán el peso de las sustancias minerales existentes en el volumen total del agua consumida por la comunidad en el 'curso de un año. La solución de la piedra caliza por la ~~cción de los ácidos diluidos puede ilustrarse desmenuzando un trozo pequeño de ésta y cubriéndolo totalmente con .ácido clorhídrico diluido (4 partes en 1 de ácido concentrado) y dejándolo en reposo hasta que la piedra se disuelva. Observar el residuo insoluble constituido generalmente por arcilla y cuarzo.

4.56 La acción de la capilaridad, disolu- ción y deposición ejercida por el agua subterránea

Preparar una mezcla de sal común y arena fina y seca, de manera que cubra el

209 Rocas y minerales

n 4.58

4.56 Acci6n de la capilaridad, disolución y deposición

fondo de un acuario pequeño hasta una altura de 2 a 5 cm. Cubrir esta capa con aproximadamente 5 c m de arena limpia (sin sal). Insertar un tubo de vidrio provisto de un embudo y sostenido por un soporte provisto de una grapa, en uno de los lados del acuario (ver la figura). Verificar que el mismo llegue hasta la capa salada. En el lado opuesto colocar, sostenida también por un soporte con grapa, una lámpara que irradie calor sobre la arena. Verter 'agua en el embudo (puede gol-

pearse el tubo ligeramente para que ésta se deslice hacia abajo). Observar por el costado del acuario el agua deslizándose a través de la arena. Verter agua suficiente para humedecer una capa de unos 2 c m de espesor en el fondo del acuario. Encender la lámgara y dejar que irra-

die calor durante varias horas. En las proximidades de la misma el agua se ele- vará a través de la arena por acción de la capilaridad arrastrando consigo la SO- lución salina. El calor provocará su evapo- ración y la sal se depositará en la 'superficie y sus proximidades. Comprobar si la arena en las cercanías de la lámpara ca- lorífica tiene sabor salado. En la natura-

4.57 Acción de la filtración y capilaridad

leza, el sol produce el mismo efecto que la lámpara en este experimento.

4.57 Efecto de la filtración y capilaridad

Llenar dos tubos de vidrio de aproximadamente 2 c m de diámetro y 30 c m de largo, hasta más o menos la mitad con arena fina y seca. Fijarlos verticalmente mediante soportes con grapas, con sus extremos inferiores apoyados en una cubeta o acuario playa Verter agua por uno de los tubos. Esta se filtrará hacia abajo a través de los poros de la arena, pasando a la cu- bera y por efecto de la capilaridad as- cenderá parcialmente por el otro tubo.

del agua subterránea

4.58 Oxidación La oxidación puede demostrarse poniendo un ttrozo de lana de acero dentro de una caja chica con arena limpia que se hume- decerá diariamente. Observar los efectos en la lana de acero y las manchas en la arena. Los alumnos pulverizarán un trozo pequeño de pirita y lo pondrán en un vidrio de reloj, humedeciéndolo diariamente. Al cab8 de algunas semanas se observará el desarrollo de una sustancia cristalina de color blanco: el sulfato de hierro. La


oxidación de los minerales de hierro es acompañada por un cambio en la colora- ción, hacia el amarillo, marrón y rojo, ca- racterístico de los óxidos comunes e hi- dratados del hierro. (Ver los experimentos 2.42 y 2.318.)

4.59 U n efecto del agua congelada Llenar de agua una botella y taparla bien. Envolverla con un trozo de género para impedir que se dispersen los trozos de vidrio roto y ponerla dentro del compar- ,timiento congelador de una heladera. Des- pués de 24 horas retirar la botella y exa- minarla. ¿Qué se comprueba? ¿Por qué se ha rajado? ¿Qué ha originado la presión? ¿Por qué el hielo ejerció una fuerza? (Ver el experimento 2.129.)

Actividades adicionales

4.60 Grietas en el barro Recoger en cubetas para colección, muestras de distintos tipos de arcillas y lodos finos. Llenar las mismas hasta sus tres cuartas partes con el material recogido y agregar agua suficiente hasta cubrirlo. Co- locar las cubetas bajo la luz solar directa y observar cómo se forman las grietas en el barro. Comparar el número de grietas formadas en las distintas cubetas. ¿Qué ángulos forman en el momento de su apa- rición? ¿Son iguales dichos ángulos?

4.61 Horizontes del suelo Los suelos maduros presentan habitualmente un perfil bien definido, formado por tres capas horizontales principales designadas como A, B y C. Estas difieren en color, textura y estructura y su espesor es variable. La capa horizontal A es la superior.

Está desprovista de materiales solubles. Generalmente este suelo superior es rico en materia orgánica y en organismos pro- pios del suelo. El horizonte B recibe el nombre de subsuelo. En el mismo se acumula la arcilla extraída por levigación del suelo superior. En él se encuentran minerales de hierro y es donde con mayor pro-

babilidad tiene lugar su oxidación. El suelo c está formado por el material que dio origen a los otros, erosionado y no conso- lidado.

Preparar modelos de los horizontes del suelo de diversos lugares comparando las profundidades de los horizontes A y B. Esto se logrará mejor observando dichos horizontes en cortes recientes de caminos o en barrancas u hondonadas. Con la ayuda de una pala, practicar un corte vertical que deje al descubierto las distintas capas. Dejar que el material seque. Conseguir una tabla u otra superficie sólida que pueda servir de base y aplicarle cola en una de sus caras; hecho esto, comprimir la misma contra el corte efectuado de manera que numerosas particulas de cada horizonte queden adheridas a la tabla. Retirarla y cubrir las partes de la misma que hayan permanecido intactas con material extraí- do de la región del corte que corresponda. Dejar secar el modelo. Comparar los diferentes perfiles distinguiendo las profundidades de los horizontes en cada modelo así como su composición.

4.62 Efecto de las plantas sobre la erosión A. Los alumnos efectuarán observaciones en una zona cuyo suelo haya sido erosionado por carecer de cubierta vegetal. Ex- pondrán lo que hayan comprobado así co- m o sus opiniones acerca de las causas por las que dicha área presenta ese aspecto. ¿Cómo evitarían la denudación del suelo originada por el viento o las corrientes de agua? ¿Pueden los alumnos demostrar sus afirmaciones?

B. Los alumnos sembrarán semillas de cés- ped en una parcela de suelo arenoso de una mesa para el estudio de la erosión (instalada como en el experimento 4.50). Cuando la hierba haya desarrollado una red de raíces harán correr agua por la misma. ¿Desempeñan las raíces algún papel en la fijación del suelo? Arrancar parte de la hierba crecida y pedir a los alumnos que modifiquen la cantidad de agua suministrada a la mesa de erosión. ¿Cuáles son los efectos de la erosión?

211 Astronomía y ciencias del espacio 4.65

4.63 Examen de las formas de vida exis-

El suelo, aparte de su grado de acidez o alcalinidad, puede constituir el medio de desarrollo de diversas formas de vida animal. La calidad y cantidad de la vida animal y vegetal varían según Jos distintos tipos de suelo. Lo importante es que estas formas de vida constituyen frecuentemente un factor que afecta la formación de los mismos. Pedir a la clase que examine una exten-

sión del suelo de un metro cuadrado tomando como nota los montículos producidos por las lombrices de tierra, los hormigueros y otros indicios de vida animal. ¿Favorecen las lombrices la penetra- ción en el suelo de una mayor cantidad de aire? ¿En qué forma remueven el suelo? ¿Su ingestión de partículas de tierra modifica la composición del suelo? ¿La modifican sus deposiciones, o sus cuerpos, después de muertas?

tentes en el suelo

4.64 Depósitos eólicos Conseguir tres latas grandes y chatas (p. e. latas de pasteles). Llenar una con un litro de arena húmeda, la segunda con arena seca y la tercera con harina. Los alumnos deberán colocarlas a una distancia de 7 m

Astronomía y ciencias del espacio

La astronomía y el espacio son siempre temas interesantes para los niños que estudian las ciencias. Son numerosas las fuentes donde se explimcan en forma des- criptiva los conceptos fundamentales de la astronomía y en las cuales los niños sólo pueden leer acerca de los mismos. En la presente sección se sugieren numerosos experimentos que capacitarán al maestro para desarrollar algunos de dichos conceptos basándose en la observación y el experimento. Para las experiencias descriptas no se

ha intentado un ordenamiento gradual. Se sugiere más bien que los maestros selec- cionen las que resulten más apropiadas de acuerdo con el tema a ensefiar.

de un ventilador eléctrico que proyecte aire sobre las mismas. ¿Dónde es mayor el efecto del viento? Mover cada una de las latas aproximándolas al ventilador hasta observar un leve movimiento en el montículo formado por el material. En un diagrama, indicar los tres materiales empleados y la distancia en la que se observó el movimiento originado por el ‘viento’. ¿Cuál de ellos comienza a moverse a me- nor distancia? ¿Cuál a mayor? ¿Por qué? ¿Advierten los alumnos algo particular en la forma en que el viento los hace volar? El material más liviano es el que está más alejado y el más pesado, el más próximo. Muchas mezclas de partículas se separan de esta manera. Explicar que este fenóme- no se denomina separación o clasificación y constituye un hecho frecuente en la naturaleza.

Empleando el ventilador y arena seca los alumnos intentarán la formación de dunas. ¿Pueden formar cualquier tipo de montículo en la arena? ¿Cuál es el origen de las dunas en la naturaleza? Si en las cercanías existe una zona arenosa accesible, los alumnos pueden disfrutar estudiando este fenómeno al comprobar la trans- formación de las dunas en lomas, por la acción del viento.

Instrumentos astronódcos

4.65 Un telescopio refractor sencillo Para construir un telescopio sencillo deben conseguirse en primer Iugar dos tubos de cartón que ajusten uno dentro del otro. No se podrá construir un instrumento

de ‘calidad satisfactoria a nienos que se disponga de *buenas lentes, condición esta que pronto descubrieron los primeros experimentadores. Un cuentahilos y también a veces una

lupa para fi1,atelia poseen lentes acromáti- cas, es decir, corregidas de aberración cromática. Dichas lentes, de una distancia foca1 de 2 o 3 cm, montadas en un corcho

4.65 Astronomía y ciencias del espacio 212

perforado, proporcionarán un ocular adecuado. Para obtener mejores resultados es igual-

mente importante que el objetivo sea tam- bién acromático. Si se dispone de una lente de este tipo con una distancia foca1 de 25 a 30 cm, deberá colocarse en el tubo

de cartón de mayor diámetro fijando con plastilina o adhesivo. Se requerirá un pe- queño ajuste para centrar ambas lentes en el mismo eje óptico. Una vez logrado esto y enfocado el instrumento deslizando el tubo, se dispondrá de un telescopio superior al empleado por Galileo en todos sus descubrimientos. (Véase también el experimento 2.219.) Con este instrumento se observarán fá-

cilmente los satélites de Júpiter, pero no los anillos de Saturno.

4.66 Telescopio reflector simple Se puede construir un telescopio reflector simple, utilizando un espejo cóncavo -uno de afeitar, por ejemplo- que se montará en una caja de madera de tal modo que pueda inclinarse a diferentes ángulos (ver la figura 4.66 A). Fijar a la caja un soporte

4.66A U n telescopio reflector simple A tubo para correspondencia provisto de lentes

B soporte vertical c espejo D caja E pivote

vertical de madera también de ipclinación variable. Montar dos lentes de foco corto en dos corchos que se colocarán a su vez dentro de un tubo corto, de los empleados para envío de correspondencia, el que hará las veces de ocular. Fijar el ocular al soporte vertical, de madera, y efectuar los' ajustes necesarios (observar la figura 4.66B).

4.66B Diagrama de la trayectoria de los rayos

4.67 U n sencillo teodolito o astrolabio Un teodolito o astrolabio simples se pueden construir fijando una pajita de las usadas para beber refrescos a la línea base de un transportador, mediante cera o cola. Una plomada suspendida de la cabeza

de un tornillo indicará si el soporte utilizado está en posición vertical y servirá también para medir la altura de una estrella u otro objeto que se observe a través de la pajita. Se puede construir un modelo más per-

feccionado que permita determinar la altura y el rumbo de una estrellma fijando el soporte vertical a una tabla que haga las veces de base, mediante un tornillo y dos arandelas, en forma tal que rote libremente. Un trozo de hojalata fijado al soporte indicará el ángulo en la escala horizontal (ver la figura). Muchos de los descubrimientos primitivos se realizaron con instrumentos rudimentarios como éste.


Cuadrantes solares

4.68 Cuadrantes solares para demostra-

A. Se puede explicar en forma sencilla el principio del cuadrante solar clavando verticalmente en el suelo una varilla, ase- gurándose previamente de que no vaya a quedar a la sombra, en ningún momento. Con intervalos de una hora se marcará sobre el suelo la posición de la sombra proyectada por el extremo de la varilla (ver la figura). (Ver también el expsri- mento 4.89 B.)

ciones

La placa se orientaA en tal forma que el gnomon (es decir, la aguja) apunte hacia el polo celeste y su sombra a medio- día coincida con la cifra XII. La sombra coincidirá entonces a la hora correcta con las. restantes graduaciones.

(La placa deberá graduarse en ambas caras, dado que al variar la declinación del Sol la sombra del gnomon pasará de uno a otro cuadrante.)

4.69 Un cuadrante solar para la casa La base se construirá con un trozo rectangular, bien plano, de madera, metal o poliestireno. El gnomon ABC es un trozo triangular de metal delgado o chapa plás- tica, cuyo ángulo ABC será igual a la latitud del lugar, en que se instalará el cuadrante, y el ángulo ACB será de 90" (ver

9 la figura). I < /," ,k .%o

Demostración del principio. del cuadrante solar (la figura ha sido trazada para el hemisferio sur)

AL'

B. El 'cuadrante solar más simple puede hacerse con una chapa circular de metal dividida en 24 arcos iguales. Por el centro

/ U n cuadrante solar simple

de la chapa se pasará una aguja de tejer de acero de modo que atraviese perpendicularmente el plano de aquélla (ver la .

figura).

casa (figura trazada para el hemisferio norte)

La base deberá ser horizontal (verifi- carla con un nivel de burbuja) y su línea .central deberá coincidir exactamente con la línea norte-sur, es decir, con el meridiano, el gnomon se emplazará verticalmente de manera que su hipotenusa apunte hacia la estrella polar en el hemisferio norte o hacia el polo sur celeste en el hemisferio austral. Si sólo se desean resultados aproximados

pueden efectuarse las marcaciones hora- rias señalando la posición de la sombra del gnomon con intervalos de una hora empleando un reloj que indique la hora media local. Se obtendrán resultados más precisos si la graduación del cuadrante se efectúa el 15 de abril, 15 de junio, lV


de setiembre o 24 de diciembre, fechas en las que no existen diferencias entre la hora que indica el reloj y la que marra el cuadrante solar. Si aquéllas se efectúan en distintas fechas podrán darse errores de hasta 16 minutos. Nota: Si se requieren marcaciones hora-

rias precisas podrán obtenerse calculando los ángulos que las mismas forman con BC mediante las siguientes fórmulas:

/2 tan Ix = tan 15" sen lat. tan Ix = tan 30" sen lat. tan 111 BC = tan 45" sen lat. tan 1s = tan 60" sen lat. tan E = tan 75" sen lat. tan VI BC = tan 90" sen lat. I

C omo las marcaciones son simétricas hacia ambos lados de la línea central XY, no es necesario calcular otros ángulos. N.B. Si la base del cuadrante se instala en posición vertical, el ángulo entre el gnomon y la base debe ser igual a 90" menos la latitud del lugar.

4.70 Un cuadrante solar esférico A. Con un globo terráqueo se puede improvisar un cuadrante solar que indique las estaciones del año, las zonas en las que tiene lugar el crepcisculo matutino y vespertino y la hora del día en todo el hemisferio iluminado por el sol. Las regias para orientar el globo son

simples y fáciles de seguir. Este debe orien- tarse de manera que quede fijo, como una réplica exacta de la Tierra en el espacio, con 5u eje polar paralelo al terrestre y con nuestra ciudad (o estado) situada exactamente 'en la cúspide del mundo'. Primeramente se hará girar el globo horizontalmente hasta que su eje coincida con el meridiano del lugar y esté situado en el plano verti,cal que pasa por el norte y sur verdaderos. Dicho plano puede determinarse observando la sombra proyectada por un objeto vertical a mediodia o mediante la observación de la estrella polar en una noche-despejada o también con una brújula, si se conoce su variación local. Hecho esto, se hará girar el globo alrededor de su eje hasta que el punto del paralelo de longitud, en el que está situada nuestra casa coincida con el meridiano

previamente determinado. Finalmente rec- tificar la inclinación del eje con respecto al horizonte hasta que nuestra localidad quede situada en el mismo vértice del globo. Cumplidos estos tres pasos el círculo meridiano (que pasa por ambos polos del globo) coincidirá con el plano vertical norte-sur y una linea trazada desde el centro del globo al cenit atravesará el mapa por nuestra localidad (ver figura).

"\ ID

E punto subsolar 4.7OA Cuadrante solar F lugar de observa-

universal ción A cfrculo ártico o linea de salida del B trópico de Cáncer Sol c Sol en ei meri- H línea de puesta del

diano local Sol D cenit local J Sol de medianoche

Ahora, fijemos el globo en esta posi- ción y dejemos que la rotación de la Tie- rra haga el resto. Para ello, se requiere paciencia, pues la ansiedad por comprobar todo cuanto el globo puede indicarnos podria tentarnos a hacerlo girar con una velocidad mayor que la de la rotqción terrestre, pero transcurrirá un ano antes de que el Sol complete su relación y comience de nuevo a repetir su historia. Al observar el globo correctamente

orientado -'corregido' e inmóvil- se ve. rá, por supuesto, la mitad del mismo iluminada por el Sol y la otra mitad en la sombra; corresponden a los hemisferios de la tierra que en ese instante están iluminados por la luz solar o en la oscuridad. Una hora más tarde el circulo que separa la luz de la sombra se habrá despia-

215 Astronomia y ciencias del espacio 4.71

zado hacia el oeste y su intersección con el ecuador se habrá corrido 15" en dicha dirección. En el perímetro del círculo situado al oeste de nosotros el Sol está sa- liendo y en el lado este del mismo se está poniendo. Sobre el ecuador se pueden contar las horas que median entre el meridiano del lugar de observación y la línea de puesta del Sol y estimar en forma aproximada cuántas horas de sol restan en el día, o bien, observar una región situada al oeste de nosotros y verificar cuándo saldrá el Sol en ella. Observando el globo día tras día, se irá percibiendo el lento desplazamiento del círculo hacia el norte o el sur de acuerdo con la época del año (ver también el experimento 4.98).

B. No es fácil apreciar que los rayos solares inciden paralelamente sobre la Tierra. Al respecto se sugiere un experimento simple. En una mañana de sol brillante, tomar un trozo de caño o un tubo de cartón y dirigirlo hacia el Sol de manera que proyecte una pequeña sombra en for- m a anular. Precaución: No observar hacia el Sol a través del tubo porque los rayos solares directos pueden destruir la retina del ojo. Si en ese mismo instante un observador situado a 120" al este de nosotros -un tercio de la circunferencia de la Tierra- realizara el mismo experimento tendría que dirigir su tubo hacia el oeste, hacia el Sol de la tarde. Sin embargo, su tubo y el nuestro serían prácticamente paralelos con un error inferior a una frac- ción muy pequeña de grado. Si apuntára- mos nuestro tubo hacia el Sol en la tarde y otro observador situado lejos hacia el oeste hiciera simultáneamente lo mismo (para él la observación tendría lugar en la mañana) igualmente, su tubo y el nuestro serían paralelos. Este experimento ayu- dará a explicar por qué los globos correctamente orientados se observan iluminados de la misma forma en cualquier lugar de la Tierra que esté bajo la luz solar. C. Por medio del cuadrante solar esférico es fácil determinar con exactitud cuántas horas de luz solar habrá en una latitud dada, incluyendo la nuestra, en un día determinado. Bastará con contar el núme- ro de divisiones de 15" de longitud com-

prendidas por el círculo a la latitud correspondiente. Así, en la latitud de 40" norte, en verano el circulo puede cubrir 225" en longitud a lo largo del paralelo de 40, lo que equivale a 15 divisiones o sea 15 horas de luz solar. En invierno el círculo alcanza a cubrir sólo 135", es decir, nueve divisiones, o nueve horas. Cuando el circulo de iluminación comprende a uno de los polos y un poco más, éste tendrá 24 horas de luz solar en el día y el polo opuesto estará sumido en la oscuridad.

Familiarizándonos con las estrellas y planetas

4.71 Identificación de las constelaciones principales y trazado de un mapa estelar

Es ésta una tarea adecuada para realizar en casa y se efectuará mejor en épocas próximas al novilunio, cuando la luz lunar no dificulta la observación de las estrellas. Es conveniente llevár 'a1 exterior un trozo de papel de estraza en el que se habrá marcado mediante perforaciones hechas con alfiler, la forma. de algunas constelaciones. Suspendiendo el papel contra un fondo luminoso, éstas se harán visibles y podrán girarse hasta identificar una con- figuración estelar similar. Esta operación es particularmente simple en el hemisferio norte, en cuyo centro se halla la estrella polar muy próxima al polo celeste norte (ver el dibujo de abajo a la izquierda). En el hemisferio austral será más fácil

comenzar con la Cruz del Sur, formada por cuatro estrellas, tres de las cuales son muy brillantes. Puede verse en la figura de abajo, a la derecha, en la que se indica también cómo localizar en forma aproximada el polo sur celeste (ver también el experimento 4.78). Luego de haber identificado de esta

manera varias constelaciones resultará instructivo confeccionar un mapa al comienzo del crepúsculo y otro antes de retirar- nos a descansar. Nuestro planeta, la Tie- rra, rota alrededor de su eje de oeste a este al par que cumple su revolución alrededor del Sol, que es nuestra estrella personal. El Sol es sólo una entre los 100.000 millones de estrellas que integran nuestra


Hemisferio norte

e

:ASSIOPEIA + Fecha. . .

OSA MAYOñ * OSA MENOR

B Hora

galaxia, denominada galaxia de ‘La Vía Láctea’, que a su vez es sólo una entre por lo menos mil millones de galaxias. La estrella de nuestra galaxia más próxima al Sol se halla a una distancia de 43 millones de millones de kilómetros. Estas cifras dan idea de cuán vasto es el espacio.

En el hemisferio norte hay una estrella alrededor de la cual parecen girar todas las demás. Es la llamada Polaris, Estrella Polar o Estrella del Norte. ¿Por qué razón designamos frecuentemente a Polaris con estos nombres? Qhenes viven al sur del ecuador com-

probarán que allí también las estrellas parecen rotar alrededor de un punto fijo del cielo, aunque en el mismo, al parecer, no existe ninguna estrella. Las estrellas, aparentemente efectúan

una revolución completa cada 24 horas y además, otra una vez por año. Este fenó- meno explica por qué las distintas constelaciones (grupos de estrellas) no se observan en la misma posición en diferentes horas de la noche ni en distintas épocas del año. (La determinación de la posición de una estrella en la esfera celeste se explica en el experimento 4.74.)

4.72 Localización de algunas constelaciones

Para quienes viven al norte del ecuador, la estrella polar es realmente la clave para localizar constelaciones e identificar estre-

desde el norte del ecuador

llas aisladas. Las notas que siguen facili- tarán la identificación de algunas. La más fácil de percibir es la Osa Mayor, también llamada ‘el cucharón grande’ o ‘el arado’. El Gran Cucharón sirve de guía para identificar las constelaciones y es muy útil para localizar la estrella polar. Una vez determinada la posición dei

Gran Cucharón se observarán las dos estrellas que forman la parte anterior del cazo, la prolongación de la recta que pasa por ambas conducirá a la Estrella de Nor- te o Polar (Polaris). Una vez localizada la estrella polar fácilmente se podrán identificar otras constelaciones. En realidad, en el cielo hay dos ‘cucha-

rones’ conocidos bajo la denominación de ‘las dos Osas’ porque para los observado- res de la antigüedad su contorno se ase- mejaba a la figura de dichos animales. Existe una Osa Mayor (Una Major o Gran Cucharón) y una.Osa Menor (Ursa Minor o Cucharón pequeño). Localizada la Estrella del Norte o Polar

con la ayuda del Gran Cucharón, se podrá encontrar siempre al Pequeño porque la Estrella Polar es la última de las que forman su mango. El Cuchar6.n Pequeiio parece siempre verter su contenido en el Grande. A continuación se buscará a Pegasus,

el mitológico caballo alado. En la figura 4.72 A, correspondiente la octubre, se puede observar que .las cuatro estrellas de

217 Astronomia y ciencias del espacio 4.73

Pegasus forman un cuadrilátero. La estrella del nordeste también pertenece a An- drómeda. Pegasus se localiza prolongando la línea recta que pasa por las dos estrellas que forman el lado anterior del cazo del Gran Cucharón y que pasa también por la Estrella Polar hasta más allá de ésta. Buscaremos ahdra la constelación de

Cassiopeia, fácil de hallar, pues está situada del otro lado de la Estrella Polar, opuesta al Cucharón Grande. Tiene la forma de una W y frecuentemente se la designa como ksl trono de Cassiopeia’. Otra constelación familiar y fácilmente

reconocible es Orión o ‘el gran cazador’. Forman parte del mismo tres estrellas brillantes, alineadas, conocidas como el ‘cin- turón’, debajo de las cuales hay otras tres más débiles designadas como ‘la espada de Orión’. (Ver la figura 4.72 B.)

4.73 Localización de algunas constelacio-

La constelación clave más notable es la Cruz del Sur (Crux), que a comienzos de diciembre SL observará baja sobre el horizonte sur hacia medianoche. Una vez iden- tificada la Cruz del Sur se podrán localizar fácilmente dos estrellas brillantes de Cen- taurus llamadas también los ‘punteros de la Cruz’. La más alejada de la Cruz del Sur se encuE:ilra r;gy próxima a la Tierra, en unidades astronómicas de distancia. La luz emplea más de cuatro años para recorrer la distancia desde dicha estrella a la Tierra a pesar de hacerlo a la enorme velocidad de 300.000 Etm/s. Los astróno- mos exprcsan las grandes distancias en funcih del tiempo que la luz emplea en recorrerlas. Afirman que en este caso particular, la estrella se encuentra a más de culi:ro años-luz. Desde la Cruz del Sur se puede seguir

el curso de la Vía Láctea hacia el norte

nes desde el sur del ecuador

\ . \

\ \ \ \ \ \

Polar

% ron \, f 4.72B Localización de Orión en el cielo

ORION \,, de febrero \ \ \

\ \ \, Puntero

\

\ \ \ \

\ \ \\

u l‘, Puntero

GRAN CUCHARON ‘ 4.72A Localización de constelaciones (Osa Mayor) desde el norte del ecuador en

el cielo de octubre. El mapa deberá sostenerse por encima de la cabeza con su cara ha- tia abajo.

A ~

muntero ?/’ \ ,’ G R A N

G H A R O N N PEQUEN0 CUCHARON


y hallar a Canis Major o el Can Mayor. Esta constelación reviste particular inte- rés porque a ella pertenece Sirius, llamada también la Estrella Perro, la más brillante de las estrellas. Tan sólo unas pocas se encuentran más próximas a nosotros que Sirius, que dista 8,5 años-luz.

*...

b

CENTAURUS S

4.73 Identificación de constelaciones desde el sur del ecuador en el cielo de diciembre. El mapa deberá sostenerse por encima de la cabeza con su cara hacia abajo.

No lejos de Canis Major se encuentra Orión, también visible desde el norte del ecuador.

4.74 Localizacidn de algunas constelaciones situadas entre los trópicos (y posiciones subsolares)

A los efectos de su identificación las estrellas pueden imaginarse como situadas en el interior de una esfera concéntrica

con la Tierra, denominada esfera celeste. La Estrella Polar, cuya posición coincide aproximadamente con la del polo norte de dicha esfera, se encuentra casi directamente sobre el polo norte terrestre, y el ecuador terrestre circunda la esfera celeste exactamente por encima del ecuador de la Tierra.

U n punto de la superficie terrestre puede localizarse por su latitud y longitud. La longitud se denomina a veces meridiano y es la línea que une los polos terrestres norte y sur pasando por el punto en cues- tión; por ejemplo: la longitud O" o meridiano de Greenwich pasa por el polo norte, por una localidad de Ing!aterra llamada Greenwich y por el polo sur. De igual manera la posición de una estrella sobre la esfera celeste se determina mediante su declinación (que corresponde a la latitud y se mide hacia el norte y el sur a partir del ecuador celeste), y su ascensión recta (que corresponde a la longitud). El punto de la esfera celeste situado

exactamente sobre la cabeza de un observador en la Tierra, se llama cenit de dicho observador. Así, la Estrella Polar se ha- llará en el cenit de un observador situado en el polo norte terrestre y aproximadamente a mediodía del 15 de mayo el Sol se encontrará en el cenit de un observador en un lugar que se encuentre a 20" N de latitud. El mapa de las estrellas adherido a la

contratapa posterior de este libro representa la zona de la esfera celeste visible para un observador situado en el ecuador terrestre. Comprende desde 35" N hasta 30" S y, por lo tanto, no presenta la de- formación que habitualmente se observa en las constelaciones comprendidas entre dichas declinaciones, en los mapas estelares para latitudes boreales o australes. Esta particularidad hace a dicha carta especialmente interesante para quienes viven en los trópicos, donde las condiciones climá- ticas frecuentemente limitan las observaciones a una zona comprendida dentro de los 45' del cenit. El cinturón de Orión, cuando es visible, proporciona una indica- ción aproximada de la dirección este-oeste, y la línea que une los puntos medios de los lados más cortos del cuadrilátero de


Orión suministra una guía Qtil de la direc- ción norte-sur. Las distancias están expresadas en gra-

dos y el ecuador está dividido aproximadamente en meses. Cada fecha indica la posición de la carta a medianoche para un observador situado en el ecuador. Para otros lugares, el cenit, a medianoche está indicado por la intersección del paralelo de la latitud del observador con el meridiano que corta el ecuador en una fecha determinada; por ejemplo: Rige1 5e halla en el cenit a medianoche el 7 de diciembre en los lugares situados a lo largo de la latitud de 8" S.

Las estrellas visibles en el meridiano del observador a las 11 horas p.m. en una noche cualquiera se observan en dicho meridiano a medianoche quince días antes; así, Betelgeuse que a medianoche del 17 de diciembre se encontraba aproximadamente en el cenit, estará en dicha posición a las 11 horas quince días después, es decir, el lP de enero. La curva trazada en guiones gruesos

permite al observador determinar en forma aproximada la latitud en la que el Sol se hallará directamente sobre su cabeza a mediodia en una fecha dada, observando la intersección de dicha curva con los paralelos de latitud; por ejemplo: en los lugares situados a 20" S de latitud, el sol se hallará sobre la cabeza del observador el 25 de enero. Nota: La curva para determinar la posi-

ción del Sol cada día no debe confundirse con la eclíptica, que es su simétrica. Esto explica el error aparente de doce horas en las ascensiones rectas de las estrellas tal como están representadas.

4.75 La rotación diurna aparente del cielo Los materiales que se requieren son: un mapa esteIar, una plomada (hilo y peso), papel, lápiz y un reloj.

A. Elegir un lugar desde donde se diapon- ga de una visibilidad despejada del cielo boreal (o austral, si estamos al sur del ecuador), desde donde se observen las regiones próximas al horizonte. Localizar lo más exactamente posible el polo celeste y suspender la plomada de modo que la

proyección del hilo observada desde un punto determinado parezca pasar por el polo (o por la Estrella Polar si el observador se encuentra al norte del ecuador). Observar atentamente la posición de la proyección del extremo inferior de la plomada con respecto a las estrellas. Trazar una línea sobre el mapa estelar que indique la posición del hilo de la plomada y anotar la hora redondeándola al minuto más próximo. Dos o tres horas más tarde repetir la observación, trazando una nueva línea en la carta y tomando nota de la hora y la fecha según el calendario. ¿En qué sentido parece rotar el cielo? ¿En el de las agujas del reloj o en el opuesto? Relacionar lo observado con la rotación de la Tierra. Si se observó hacia el norte (o hacia el sur), ¿cómo parecía rotar la Tierra?, ¿como las agujas del reloj o en sentido opuesto? Medir con un transportador el ángulo

formado por ambas líneas. ¿Cuántos grados mide? Calcular de cuántos grados por hora es la variación, y con este dato determinar el tiempo requerido para una re- volución completa (360") . ¿Qué conclusión puede extraerse de dicho resultado? ¿Qué grado de precisión le atribuye a éste? Esta observación puede complementarse con la fotografía de trazos estelares (ver tam- bién el experimento 4.90).

B. Situarse en un lugar que posteriormen- te se pueda identificar con exactitud. Si se observa desde el hemisferio norte, localizar algunas constelaciones importantes del cieIo austral, como por ejemplo Orión y hacer un esquema de su posición relativa con respecto a algunos accidentes importantes del terreno (edificios, árboles, etc.). Si se observa desde el hemisferio sur, identificar alguna constelación del cielo boreal. Verificar la hora. Dos o tres horas más tarde observar nuevamente desde el mismo lugar la constelación elegida, trazar un esquema de su posición y tomar nota de la hora: ¿Concuerda la diferencia en la posición de dicha constelacidn con la variación observada anteriormente en A? ¿Difiere el período correspondiente a una revolución completa, del calculado anteriormente?

4.75 Astronomía y ciencias del esmcio 220

C. Observar una constelación cuando se encuentra a poca altura, en el cielo hacia el este y repetir la observación dos horas más tarde. Explicar los cambios que se observen. D. Observar una constelación cuando se halle a una altura intermedia en el cielo occidental y volverla a observar dos horas después. Describir el cambio de posición observado.

4.76 Construcción de un ‘constelario’ El constelario es un dispositivo sencillo empleado en la enseñanza de la configu- ración de las diversas constelaciones.

A. Conseguir una caja de cartón o madera y quitarle uno de sus extremos. Dibujar la forma de diversas constelaciones en trozos de cartón oscuro de dimensiones suficientes como. para cubrir el extremo faltante de la caja. Sobre los esquemas de las constelaciones perforar agujeros que indiquen la posición de las estrellas. Poner una lámpara eléctrica en el interior de la caja; cuando se encienda ésta y se pongan los distintos cartones en el extremo abierto de la caja, se podrán ver claramente las constelaciones. Otro procedimiento consiste en el em-

pleo de varias latas en cuyo interior pueda instalarse una lámpara eléctrica. En el fondo de dichas latas se perforarán los agujeros que representan las estrellas de

las distintas constelaciones. Una vez colocada y encendida la lámpara en. el interior de una lata, la luz al pasar a través de los orificios permitirá visualizar la for- m a de cada constelación. Las latas pueden pintarse para protegerlas del óxido y poder conservarlas de un año a otro.

B. Como’ la parte interior de un paraguas se asemeja a la superficie interna de una esfera Se puede transformar en un constelario que servirá para ilustrar las diversas regiones del cielo y su movimiento. Bastará con un paraguas viejo de dimensiones adecuadas. E*l hemisferio norte: Marcar con tiza en

el interior del paraguas, al lado del centro, la Estrella del Norte o Polaris. Con la ayuda de un mapa estelar marcar mediante cruces las posiciones de las estrellas de varias constelaciones. Una vez completadas las constelaciones polares se puede pegar encima de las cruces estrellas blancas con- feccionadas con etiquetas engomadas. Se- guidamente se trazarán las líneas punteadas que unen a las estrellas de cada cons- telación empleando pintura blanca o tiza.

Haciendo girar el mango del paraguas en sentido contrario al de las agujas del reloj se observará cómo las estrellas describen una trayectoria circular en torno de la estrella polar. E2 hemisferio sur: En el sur del ecuador,

el paraguas deberá apuntar hacia el polo

m CASSlOPElA

4.76B ‘Constelario’ para el hemisferio norte improvisado con un paraguas.

22 1 Astronomía y ciencias del espacio 4.78

sur celeste y deberá rotarse en el sentido de las manecillas del reloj. Como en el hemisferio norte, las estrellas saldrán, por el este y se pondrán por el oeste. En los dibujos se pueden ver‘algunas de las constelaciones y estrellas más importantes marcadas en el paraguas.

4.77 Movimiento del cielo en el curso de

A medida que la tierra se mueve en su órbita alrededor del Sol, las constelaciones parecen desplazarse a través del cielo. Para observar este movimiento se requiere un mapa estelar y una. plomada.

Las observaciones a realizar son las mismas descriptas en 4.75 con la excepción de que se debe hacer una sola serie de observaciones tomando nota de la hora. Po: lo menos-un mes más tarde se repe- tirán las mismas exactamente y en la medida de lo posible, aproximadamente a la misma hora. Al comparar las dos series de Observaciones efectuadas a la misma hora: ¿Qué desplazamiento en la posición se

las estaciones

Alpha Centauri . Beta Centauri SUR

4.76B ‘Constelario’ para el hemisferio sur, hecho con un paraguas

observa en el curso de un mes -o más-? ¿Cuál será la variación en un año si el movimiento prosigue al mismo ritmo? Si tenemos en cuenta que para determinar la hora observamos al Sol ¿qué significa la variación constatada? En cierta época del año, por ejemplo, Orión es completamente invisible. ¿Por qué? Responder a estas preguntas aplicándolas a la Osa Ma- yor y a la Estrella Polar, cuando el observador se encuentre al norte del ecuador. Si está al sur del mismo ¿qué ocurre con la Cruz del Sur?‘

4.78 Las estrellas como indicadoras de la

Como las estrellas efectúan una revolu- ción aparente completa en 24 horas, pueden resultar útiles para medir el tiempo, por lo menos durante las horas de oscuridad cuando son visibles. Como además ejecutan una revolución completa en un año también pueden emplearse como indicadoras de la época del año. Es decir, que,

hora y la fecha


no s6io disponemos de un reloj estelar, gidn del cielo que se encuentra exacta- sino también de un calendario estelar. mente al norte a medianoche, y las del A. Ef calendario esteiar. Las fechas indi- hemisferio sur, la que se encuentra al sur cadas en el contorno del mapa correspon- a dicha hora, Sabiendo esto, se puede fá- diente al hemisferio norte señalan la re- cilmente rotar el mapa estelar hasta que

Cartas estelares de los hemisferios norte y sur.


coincida con lo que.se observa en el cielo. Si el observador se encuentra al norte del ecuador y tiene que hacer girar el mapa 15" en el sentido de las agujas del reloj, a partir de la posición correspondiente a

medianoche, la hora será la 1 a.m. Si debe rotarlo 30" en sentido contrario al de las agujas del reloj, serán las 10 horas p.m. En el sur del ecuador, la rotación es en sentido contrario, dado que el observador

4.78 Astronomía y 'ciencias del espacio 224

se encuenkra mirando al sur. Si debe girar el mapa 15" en el sentido de las agujas del reloj a partir de la posición correspondiente a medianoche, significará que B. El reloj estelar. A continuación se re- son las 1.1 horas p.m. Las horas así deter- producen juegos separados de diagramas

minadas son solares y pueden diferir de la hora local adoptada.

4.78 A. Reloj estelar para el hemisferio norte


para 10s hemisferios norte y sur: un reloj para cada mes. Las posiciones de la manecilla del reloj

corresponden a la fecha central de cada mes a las nueve horas en punto. ¿Puede completar dichas posiciones para las nue-

ve en punto de mayo, agosto y noviembre y para la medianoche de junio, setiembre y diciembre? En el hemisferio sur deberá localizarse en forma aproximada el polo sur celeste (ver el experimento 4.71).

5. Para el hemisferio sur

4.79 Astronomía y cie

4.79 U n modelo de sistema solar Los conceptos referentes al tamaño relativo y distancias de los planetas al Sol pueden ilustrarse haciendo que los alumnos construyan un modelo del sistema solar. Esto puede realizarse: (a) empleando bolas de diversos tamaños que representen al Sol y los planetas; (b) haciendo que los alumnos confeccionen modelos de arcilla o plastilina, empleando plantil!as de perspex, o (c) simplemente recortando círcu- los de cartón del tamaño adecuado. Estos pueden disponerse sobre una pared o en el piso o bien en el pizarrón donde podrán dibujarse con tiza las órbitas. La tabla que se reproduce u contimación proporciona los datos necesarios para la cons- trucción de un modelo aproximado. Las cifras entre paréntesis expresan la escala de distancias tomando como unidades la distancia media de la Tierra al Sol y el diámetro terrestre.

__- - _..____ Distancia media

de Km) Astro al Sol (en millones Didmetro (Km)

Sol Mercurio Venus Tierra Marte Júpiter Saturno Urano Neptuno Plutón

58 ( 0 4 108 (0,7) 150 (1,O) 228 (1,5) 778 (5,2)

1.420 (9,5) 2.870 (19,2) 4.490 (30,l) 5.900 (39,5)

1.400.000 (1 10) 4.800 (0,4) 12.000 (1,O) 13.000 (1,O) 6.800 (0,5)

140.000 (1 1,2) 120.000 (9,5) 50.000 (3,7) 53.000 (4,l)

(LO ?>

4.80 La estrella ‘de la mañana’ y ‘de la

Observar .a Venus y verificar sus salidas y puestas con respecto a las del Sol.

tarde’

4.81 Demostración de los movimientos de

Se necesitará un recipiente alto y estrecho, un poco de agua, aceite para motores S. A. E. grado 30, alcohol a 90” y un lápiz. Llenar el recipiente con agua hasta la mitad. Verter con cuidado el alcohol sobre el agua procurando no agitar los líquidos ni perturbar la superficie intermedia. Su- mergir el lápiz en el aceite para motores y dejar caer varias gotas en el líquido del

los planetas

rncias del espacio 226

recipiente. Hacer rotar suavemente éste provocando la revolución de los ‘planetas’ formados por las gotas de aceite. Como el alcohol es menos denso que el

agua, flota sobre la misma. El aceite se hunde en el alcohol pero flota en el agua. En este estado ‘libre’, el aceite forma es- feras que permanecen en suspensión en la zona de contacto entre el alcohol y el agua.

Observaci6n de fenómenos celestes

4.82 Observación de las fases lunares Durante el curso de una lunación, o mes lunar, los alumnos efectuarán, noche tras noche observaciones y dibujos de la Luna, comenzando en el novilunio y prosiguien- do en el transcurso de las cuatro fases.

4.83 Determinación de la relación existente entre las fases de la Luna y su posición aparente en el cielo

Todas las observaciones que comprenden esta serie se efectuarán en un intervalo de dos semanas o más. Comenzarán aproximadamente una hora después de la puesta del Sol, observándose en todas las noches despejadas a la misma hora y siempre desde el mismo lugar. Las observaciones se iniciarán en la fecha en que la Luna en creciente es apenas visible al atardecer, dos o tres días después del novilunio, para lo cual será necesario consultar un almanaque. Durante la primera noche se observará

y dibujará con exactitud la posición de la Luna con referencia a los accidentes importantes del lugar (por ejemplo: si se halla exactamente encima del campanario de la iglesia o a medio pmino entre el campanario y un edificio de oficinas). De- terminar con la mayor exactitud posible su altura en grados sobre el horizonte, empleando el puño o los dedos extendidos. El puño, con el brazo extendido subtiende aproximadamente 10”; la distancia entre el pulgar y el meñique con la mano abierta equivale a unos 20°, etc. Consignar este dato en el dibujo. Observar también la dirección de los cuernos de la Luna y la forma del creciente lo más exactamente posible.

\


Repetir la observación dos horas más tarde tomando nota de la hora. Efectuar repetidas observaciones de la misma manera cada noche durante dos semanas y redactar un informe detallando éstas. In- dicar específicamente cómo varían de una noche a otra la iluminación de la Luna y su posición aparente; cSmo están orienla- dos sus cuernos o su terminador con respecto del Sol que se encuentra por debajo del horizonte occidental; cómo varía la posición de la Luna en el curso de una noche, las razones de dicha variacióil y también de la que se observa en noches sucesivas, ex. En un momento dado, en las cercanías del cuarto menguante (consultar previamente el almanaque) se repe- tirán las mismas observaciones pero al amanecer. ¿De qué manera concuerdan estas últimas observaciones con las realizadas al anochecer?

4.84 Observación de un eclipse solar Explicar a !os alumnos que los hombres de ciencia, mediante la observación de los eclipses, los intervalos de tiempo en que se producen y las sombras a que dan lugar, han podido recoger ciertas informaciones relativas a la forma, dimensiones y movimientos del Sol, la Luna y la Tierra (observar la figura).

'. -. ---_ //

/' ,

, Eclipse de Sol '\. /Y'

A 6rbita de la Luna B Tierra c Luna

'.------'

Preguntar a los alumnos si pueden mencionar algunos de los procedimientos empleados para determinar la forma de la Tierra. indicarles que busquen en diarios o en un almanaque astron6mico las fechas en que se producirán eclipses. Cuando tenga lugar un eclipse visible en la zona, disponer lo necesario para salir al exterior a observarlo con el curso. Advertencia: No se debe permitir que

los alumnos observen directamente el ec1.p- se porque sus ojos podrían resultar daña- dos. El empleo de un vidrio ahumado o de varias capas de pelicula velada superpurs- tas tampoco es completamente seguro. U n procedimiento seguro para observar

un eclipse es hacerlo en forma indirecta. Los alumnos perforarán un trozo de car- tón y el maestro ies indicará que 10 sos- tengan por encima de su hombro, vueltos de espaldas al Sol de manera que la imagen de éste se proyecte a través del orificio sobre un segundo trozo de cartón o papel que el alumno sostendrá frente a sí. Tampoco se les permitirá que observen al Sol directamente a través del agujero riel cartón (ver también el experimento 4.96).

4.85 Observación de un eclipse de Luna En este caso la observación directa es completamente segura. Procurar que los alumnos adviertan la forma del borde de la sombra proyectada por la Tierra cuando cruza el disco de la Luna, prueba de la redondez de la Tierra, aunque también podría ser proyectada por una Tierra con forma de disco (ver la figura) (ver tam- bién el experimento 4.96).

Eclipse de Luna A 6rbita de la Luna B Tierra c Luna

4.86 El período de rotación del Sol Determinar el período de rotación del Sol y la posición de su eje observando los cambios de posición de las manchas solares. Se requieren los siguientes elementos: Un pequeño telescopio o en su defecto binoculares (por lo menos de 6 aumentos) ; una caja grande, un tablero deslizable, papel y lápiz.


Advertencia: No permitir que los alumnos observen directamente el Sol a través del instrumento. Si se emplean binoculares deberán montarse firmemente en el extre- m o anterior de la caja (observar el dibujo a). Si se utiliza un telescopio se cons- truirá para el mismo un parasol como puede verse en la figura b. Uno de los lados largos de la caja se dejará abierto para observa: por él. Disponer la &a de manera que su extremo posterior sea perpendicular a la dirección de los rayos solares. Sobre el mismo se colocará el tablero movible con un papel adosado. El ocular se enfocará en una posición algo diferente a la empleada para la observación directa, la que se determinará mediante ensayos.

4 con binoculares

A

Una vez establecido el diámetro de la imagen solar se podrán efectuar todas las observaciones sin variar sus dimensiones, lo que permitirá preparar anticipadamente el papel dibujando en él un círculo del tama- ño adecuado, Conviene tener en cuenta que con unos binoculares de 6 aumentos, a una distancia de 1 metro detrás del ocular se obtendrá una imagen de 5 centímetros de diámetro. Con mayores aumentos se lo- grarán imágenes proporcionalmente más grandes. El tamaño de la imagen es tam- bién proporcional a su distancia desde el ocular. Las observaciones deberán efectuarse

diariamente a la misma hora, preferentemente a mediodía. El papel se orientará siempre de la misma manera. Se marcarán rápidamente en el círculo, con ayuda de un lápiz, las posiciones de .algunas manchas solares y luego se tratará de representar sus dimensiones relativas y su forma aproximada. Mientras se realiza esta operación será necesario mover el papel. A medida que el Sol rota las manchas

solares parecerán camb7ar de posición día tras día. Midiendo las diferencias de posi- ción de las manchas en varios dibujos diarios se podrá determinar la velocidad del movimiento y SI las observaciones se prosiguen durante un mes o más podrá verse la reaparición del grupo de manchas luego de haber completado su rotación. Además, en el curso de dicho intervalo puede deca-

A parecer una gran mancha y aparecer otras nuevas.

Observacidn de los efectos del movimiento de la Tierra

D 4.87 Un péndulo de Foucault U n buen soporte para un péndulo de Fou- cault que servirá para demostrar la rota- ción de la Tierra, puede construirse con

b empleando un telescopio

4.86 Observación de los cambios de posición de las manchas solares A hacia el Sol Soporte para el péndulo R tapa cubriendo la segunda abertura de Foucault improvisado c tablero deslizable con una prefisa en forma D imagen del Sol de G


una prensa en forma de G a la que se soldará, en la parte interior de su man- díbula, una bolilla de las empleadas en los cojinetes. Es mejor suspender el péndulo en el interior con la bolilla de cojinete apoyada sobre una hojita de afeitar sólida u otra superficie dura (ver el dibujo). Para suspender el {eso del péndulo, que puede ser una pelota de goma sólida, deberá emplearse hilo de línea para pescar de nylon no retorcido. La longitud del péndulo no es importante, puede oscilar entre 3 y 30 metros. Cuando se hace oscilar un péndulo de

este tipo el plano üe oscilación parece variar en el curso de pocas horas con rela- ción a la marca efectuada en el suelo en el momento en que comenzó a oscilar libremente. Por supuesto, la responsable de este fenómeno es la Tierra que rota por debajo del peso del péndulo. Deberá cuidarse que el puntero, improvisado con una aguja de tejer corta introducida en la pelota esté perfectamente alineado con el hilo de suspensión. En el piso se puede fijar una línea de referencia, trazada sobre una cartulina blanca asegurada mediante chinches de dibujo. Esta deberá colocarse con precisión debajo del puntero cuando la bola esté en reposo. Para poner el péndulo en movimiento se

atará un hilo de algodón a una tachuela fijada en la bola, alineándola de manera que el plano de oscilación coincida con la línea de referencia, luego se quemará el hilo en las proximidades de la tachuela. No es fácil lograr buenos resultados

cuantitativos sin recurrir a muchos refi- namientos, pero no es difícil la observación del efecto.

4.88 U n péndulo de Foucault en miniatura Instálese un péndulo de Foucault pequeño en un soporte colocado sobre una mesa giratoria o una silla de oficina que pueda rotarse. Los alumnos observarán el comportamiento del péndulo cuando se hace rotar lentamente la mesa.

4.89 La variación en la posición d,e1 Sol en

A. Desde una posición fija determínese con precisión el punto del horizonte en

el curso de las estaciones

que el Sol desaparece al ponerse con referencia a los accidentes del terreno. Repí- tanse las observaciones con intervalos de una semana, por lo menos, durante cuatro semanas y calcúlese la rapidez de dicho cambio en grados por día (para estimar los grados, el puño cerrado con el brazo extendido subtiende aproximadamente 10').

B. Trazar una línea en el piso o en la pared de una' habitación iluminada por el Sol, anotando con exactitud el mes, día y hora. Al cabo de una semana se trazará otra línea. Repitiendo la misma operación en el transcurso de un año se obtendrá una serie de observaciones interesantes. La va- riación en la posición de la línea de semana en semana y de mes en mes es originada por el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.

C. En un lugar abierto clavar en el suelo verticalmente una estaca de 150 c m de largo y hacer que los alumnos lleven un registro de la longitud de su sombra, ia que medirán dos o tres veces por día en distintas estaciones del año. Anotarán la posición exacta de la sombra proyectada por la estaca marcando ésta y su longitud. Esta comparación se efectuará al comenzar el año escolar, en el invierno y la primavera, y al finalizar el período lectivo (véase también el experimento 4.68).

D. Se redactará un informe explicando el significado de los oambios observados en función del movimiento de la Tierra.

4.90 Fotografía de trazos estelares Una actividad m u y interesante para los alumnos que posean cámaras es la foto- grafía de trazos estelares producidos por la rotación de la Tierra. Se requiere una cámara fotográfica y película, un trípode u otro soporte sólido y un reloj. Se aguar- dará una noche despejada y sin luna y se elegirá un lugar libre de obstáculos que impidan la visibilidad del horizonte, al re- paro de luces extrañas, como faros de automóviles, etc.

La cámara se apuntará lo más exactamente posible hacia el polo celeste (o si el observador se encuentra al norte del ecuador, hacia la estrella polar), fijándola


ya sea mediante un trípode o por medio de trozos de madera. Enfocar al infinito y abrir el diafragma a plena abertura; poner el disparador en 'tiempo' e iniciar la ex- posición. Dejar el aparato inmóvil durante dos o más horas evitando toda trepidación de la cámara; luego, cerrar el obturador durante uno o dos minutos cuidando de no mover la cámara. Abrir nuevamente el obturador durante un minuto y, finalmente, cerrarlo. Esta última exposición breve ser- virá para identificar el final de la toma. Anotar la hora del comienzo y terminación. Una vez revelada, la película mostrará

los trazos estelares como arcos concéntri- cos que tendrán por centro al polo celeste. Los arcos más largos podrán medirse para

Trazos estelares en torno del polo norte celeste

determinar la longitud en grados de la rotación y partiendo de este dato se podrá calcular el período de rotación completa.

Se pueden hacer exposiciones similares con la cámara apuntando hacia diversas direcciones y alturas. El estudio de los trazos resultantes indicará que todos ellos demuestran la rotación en conjunto de todo el cielo, 'alrededor de un eje que pasa por los polos celestes, 'como si se tratara de una esfera sólida con las estrellas fijas en su superficie. La trayectoria aparente de la Luna po-

drá mostrarse mediante exposiciones de 1 o 2 minutos, cada una obtenida con intervalos de 10 o 15 minutos, durante un par de horas o hasta que la Luna salga del

campo de la cámara. Deberán extremarse !as precauciones para evitar el desplaza- i:iiento de la cámara. La trayectoria del Sol podrá registrarse

durante el día, de la misma manera. Ad- vertencia: Bajo ninguna circunstancia de- berá observarse el Sol a través del visor. Cerrar completamente el diafragma para evitar una exposición excesiva. (Ver tam- bién el experimento 4.75.)

4.91 Trazos estelares en color Las estrellas tienen tanto colorido como los objetos terrestres aunque esto pasa generalmente inadvertido debido a que los ojos adaptados a la oscuridad poseen escasa sensibilidad al color. Una película para color muy sensible y una cámara fo- tográfica con objetivo de por lo menos f 3,5 registrará B la estrella roja Betelgeuse de la constelación de Orión, o a la amarilla Capella, de Auriga y la dorada Albireo de Cygnus. En la constelación de Cassio- peia hay dos estrellas azules, una blanca, una dorada y una verde. Una buena cáma- ra con la que se puedan efectuar exposiciones largas, un trípode rígido y una pe- lícula rápida son todo lo que se necesita. Las sencillas cartas estelares de este libro ayudarán a identificar las constelaciones. La biblioteca pública local debe contar con libros de astronomía para aficionados que incluyen mapas similares. En algunos paí- ses se pueden obtener también indicadores en forma de disco graduado en el que, haciendo coincidir el mes y el día con la hora, se obtiene la posición de las constelaciones visibles.

La Tierra rota a razón de 15' por hora o sea, 1" cada 4 minutos. Para quienes se hallan en la superficie terrestre resulta más fácil apreciar este movimiento partiendo de la suposición de que las que se mueven son las estrellas. Además, éstas parecen girar alrededor del polo celeste respectivo. Cada estrella próxima al polo describe en su movimiento un círculo cerrado y a medida que aumenta su distancia de éste se incrementa el radio de curvatura de dicho círculo hasta el extremo de que las estrellas situadas en el ecuador parecen desplazarse en líneas rectas.

Una estrella es una verdadera fuente

23 1 Astronomía y ciencias del espacio 4.93

puntiforme de luz y no admite ningún movimiento de la cámara, a menos que se desee registrar ‘colas de cerdo’ en vez de imágenes estelares. Podrá evitarse todo movimiento perturbador montando la cá- mara sobre un trípode rígido, cubriendo el objetivo con un trozo de cartón, empleando un disparador de cable, largo, para abrir el obturador en ‘tiempo’ o ‘bulbo’, esperando luego más o menos 3 segundos para que cese toda vibración de la cámara y recién entonces retirando el cartón que cubre el objetivo. Al finalzar 13 t.xposición cubrir nuevamente el objetivo con el car- ‘tón antes de cerrar el alsparador.

Notu: Los laboratorios cornercialcs de revelado probablemente no reconocerán las imágenes estelares como tales y devolverán los negativos sin copiar, a menos que se los instruya al respecto.

4.92 Fotografía de constelaciones A. La fotografía de las constelaciones agrega una motivación estética a la de los trazos estelares. Se pueden lograr hermosas copias y diapositivas tanto en blanco y negro como en color y han probado ser un medio de enseñanza muy efectivo. Existen muchas técnicas para fotografiar

las constelaciones, pero una de las prefe- ridas es la siguiente: Elegir una constela- ción determinada, emplazar la cámara, y exponer durante 30 minutos con película en blanco y negro muy rápida (400 ASA) con una abertura del objetivo de f 11, luego cubrir el objetivo durante 2 minutos, abrirlo a f 4 y desenfocarlo ligeramente. Finalmente, descubrir el lente durante 3 minutos o más. Una pantalla di- fusora sobre el objetivo durante la expo- sición final producirá el mismo efecto que un leve desenfoque. La fotografia resultante mostrará la constelación que apare- cerá como proyectándose en el espacio con todas sus estrellas seguidas por una cola.

B. Las diapositivas de 35 mm subexpuestas y descartadas se pueden perforar con la punta de un alfiler reproduciendo la forma de las diversas constelaciones. Estos ‘slides’ pueden proyectarse sobre una pantalla u observarse con un visor para que los

alumnos identifiquen las constelaciones. Se pueden también introducir en una ranura practicada en un tubo de 105 usados para el envío de correspondencia y observarse colocando el mismo frente 0 una fuente de luz (ver la figura).

‘Slides~ para la enseñanza de las constelaciones confeccionados con película descactada

4.93 Fotografía de satélites artificiales La fotografía de los satélites constituye un placer. La técnica a emplearse es la descripta más arriba, para los trazos estelares. Una excelente película para este fin es la Kodak Tri-X Pan. Como revelador se usará el HC-110 de Kodak, diluido 1: 15 durante 4 minutos. El principal problema es saber de antemano hacía dónde apuntar la cámara. Existen diversas fuentes de donde se puede obtener esta iriformación:. muchos periódicos publican diariamente la hora, la altura sobre el horizonte oeste o este expresada en grados y la dirección de la trayectoria de todos los satélites visibles. También los observatorios astro- nómicos locales y asociaciones astronómi- cas de aficionados podrán suministrar los datos requeridos. La fotografía de satélites es particularmente gratificante cuando la trayectoria del satélite pasa a través de una constelación m u y conocida o si se tiene la fortuna de que dos satélites crucen el campo de la fotografía. Es este factor desconocido el que ejerce una continua atracción sobre el fotógrafo astronómico, tanto aficionado como profesional.

4.94 Astronomía y ciencks del espacio 232

4.94 Determinación de la línea norte-sur

A. Si se dispone de un reloj, ajustarlo para que indique el tiempo sohr medio local y proceder como se indica: Al norte del ecuador: Orientar el reloj

de modo que su manecilla horaria apunte hacia el Sol. La bisectriz del ángulo que forma la aguja horaria y las 12 indica la dirección de la línea norte-sur. A¿ sur del ecuador: Orientar en la di-

rección del Sol las 12 del reloj. La posición de la línea norte-sur se determina como en el caso anterior.

B. Si no se dispone de un reloj se puede utilizar en su lugar la sombra proyectada por una estaca clavada verticalmente en el suelo. A medida que el Sol cruza el cielo en el curso del día, la sombra de la estaca rotará y además se acortará durarite la mañana, alargándose nuevamente en Ia tarde. Cuando la sombra es más corta, cerca del mediodía su extremidad más distante de la estaca apuntará hacia el norte o sur, según la experiencia se efectúe al norte o al sur del ecuador.

por medio del sol

Modelos y demostraciones para la enseñan- za de la astronomía

4.95 Fases y eclipses lunares Los materiales necesarios son: Una linterna enfocable, una pelota blanca y su co- porte para sostenerla, un globo terráqueo y una habitación previamente oscurecida.

A. Fijar la linterna de modo que ilumine plenamente a la pelota e indicar a los alumnos que observen a ésta desde diferentes direcciones con lo que verán ‘lunas’ en creciente, en sus cuartos, gibosas y llenas. Pedirles que redacten un informe

0 Luna Desde el punto A de la superficie terrestre, la Luna se observa alta, en el cielo. U n observador situado en B en el mismo instante, la vería mucho más baja

a propósito de estos aspectos, relacionán- dolos con las fases cambiantes y la ilumi- nación de la Luna verdadera. Demostrar haciendo rotar el globo cómo

las horas de salida y puesta de la Luna están estrechamente relacionadas con las fases.

En el primer cuarto, la Luna sale cerca de mediodía, alcanza su altura máxima en el cielo a la puesta del Sol y se pone cerca de medianoche. Si se observa el globo dirigiendo la visual verticalmente sobre la posición geográfica de la localidad propia, se podrá reproducir la relación de la Luna con el horizonte en sus posiciones de salida y puesta (ver la figura). .

B. Con ayuda del mismo dispositivo se pueden representar los eclipses. Los eclipses lunares, parciales o totales, podrán simularse situando la Luna en la sombra proyectada por el globo terráqueo. Si se la sitúa entre la linterna y el globo SU sombra se proyectará sobre la Tierra demostrando que un eclipse solar es visible desde un área mucho menos extensa que aquella desde la que es dable observar un eclipse de Luna -este último es observable desde todo el hemisferio terrestre frente al cual se encuentra la Luna- (ver también las figuras correspondientes a los experimentos 4.84 y 4.85). Las demostraciones relativas a los eclip-

ses podrán ,adaptarse como actividades prácticas en las que todos los alumnos construirían modelos de arcilla de la Tie- rra y la Luna iluminándolos con linternas.

4.96 ¿Qué aspecto presentan los eclipses

El Sol se representará mediante una iám- para eléctrica opaiina que proyecte luz a través de un agujero circular de 5 c m de diámetro practicado en un cartón ennegrecido. En el contorno de este agujero se dibujará con lápiz rojo la corona solar. Una bolilla de madera de 2,5 c m de diámetro clavada en una aguja de tejer representará a la Luna. El observador mi- rará el eclipse a través de uno de los varios agujeros efectuados con un alfiler en una pantalla situada en la parte delantera del aparato (observar la figura). La

solares?


corona sólo es visible desde la posición correspondiente a la totalidad del eclipse. La posición de la Luna s,e regula mediante un rayo de bicicleta de alambre rígido fijado en el frente del aparato (ver tunibien el experimento 4.84).

fiere, en la hoja de cartón que representa al piano de la órbita terrestre se pueden practicar ranuras para insertar los discos de la órbita lunar completa que la mues- tren tanto por debajo como por encima de dicho plano.

Imitación de un eclipse de Sol

4.97 ¿Por qué no se produce un eclipse en

El modelo para esta demostración se construye, como se indicará a continuación, empleando discos de cartón, cuentas, b3- litas, bolillas para cojinetes o modelos de arcilla que representen al Sol, la Tierra y la Luna. La órbita lunar presenta una inclinación suficiente para que la Luna pase generalmente por encima o debajo de la sombra proyectada por la Tierra o

cada novilunio o plenilunio?

4.97 Modelo para demostrar las circunstancias en que se producen eclipses A ecíipse de Sol B eclipse de Luna c no se producen eclipses

de la región del espacio situada entre la Tierra y el Sol. Todos los discos pequeños, semicirculares, que representan a la órbita lunar, tendrán igual inclinación en el mis- m o sentido, que probablemente deberá exagerarse para que su relación con el fenómeno resulte más evidente. Si se pre-

4.98 La causa de las estaciones Se utilizará una pelota de goma perforada para representar a la Tierra, por ejemplo, una de tenis. A través de la misma se in- sertará un alambre de 15 c m de largo o una aguja de tejer que representará al eje de la Tierra. Sobre un cartón se dibu- jará un círculo de alrededor de 40 c m de diámetro que hará las veces de la órbita terrestre. A unos 15 c m por encima del centro

del cartón se suspenderá una lámpara eléctrica que ocupará la posición del Sol. Puede usarse también una vela encendida. Colocar sucesivamente la pelota que representa a la Tierra en las cuatro posiciones que ilustra la figura, con su eje inclinado aproximadamente 23",5. Obser- var la extensión de la superficie de la pelota que está siempre iluminada. Compro- bar en qué región de la misma inciden

4.98 El invierno y el verano A 20 de Marzo B 21 de Junio c 23 de Septiembre D 21 de Diciembre E ecuador F trópico de Cáncer a trópico de Capri-

H círculo polar ártico J círculo polar an-

cornio

tártico


perpendicularmente los rayos solares. Ve- rificar en cada una de las cuatro posiciones en qué hemisferio los rayos solares inciden en forma inclinada. Repetir el experimento con la aguja en

posición perpendicular a la superficie de la mesa, en cada una de las cuatro posiciones y comprobar qué ocurriría si el eje de la Tierra no estuviera inclinado (ver también el experimento 4.70 A.).

4.99 Causas de la desigualdad en la dura- ción del día y fa noche en algunos lugares de la Tierra

Trazar un círculo grqde, que representa- rá a la órbita terrestre y dos líneas perpendiculares entre sí que pasen por su centro En los puntos de intersección de éstas con el círculo, escribir sucesivamente en sentido contrario al de las agujas del reloj: 20 de marzo, 21 de junio, 23 de

C

Desigualdad en la duración del día y la noche A 20 de Marzo B 21 de Junio c 23 de Septiembre D 21 de Diciembre n Sol

E ecuador P trópico de Cáncer O círculo polar ártico

septiembre y 21 de diciembre. Estas son las posiciones de la Tierra con respecto del Sol en dichas fechas. Trazar un peque- ño círculo que represente a la Tierra en la posición correspondiente al 21 de junio. El polo norte ocupará una posición ex-

céntrica aproximadamente a 1/3 del radio del círculo terrestre en la dirección del Sol. Para cualquier otra fecha o posición orbital de la Tierra (que pueden determinarse empleando el transportador) la po- siciOn del polo dentro del círculo que representa a la Tierra, permanecerá invariable (ver la figura). En éste se podrán trazar el trópico de Cáncer y el ecuador. En consecuencia, el límite entre las zonas diurna y nocturna estará definido por la perpendicular a la línea Tierra-Sol, que pasa por el centro de la Tierra. Empleando um diagrama de este tipo se

puede efectuar una estimación de la ilu- minación solar en diferentes latitudes en una fecha determinada (por ejemplo, mediante el diagrama se puede verificar que el 19 de agosto, en el círculo polar ártico el Sol estará sobre el horizonte aproximadamente 18 horas, pero el 1'' de noviembre sólo 6 horas).

4.100 Efectos del ángulo de incidencia de los rayos solares sobre fa cantidad de calor y luz recibida por la Tierra

Confeccionar un tubo de sección cuadrada de 2 c m x 2 c m x 32 c m plegando un trozo de cartón y confeccionar con cartón muy rígido una tira de 23 c m de largo por 2 cr.ti de ancho. Pegar esta tira en una de las caras del tubo dejando sobresalir una pro- longación de 15 cm. Apoyar el extremo de ésta sobre la superficie de la mesa e inclinar el tubo de modo que forme un ángulo de aproximadamente 25". *Colocar una linterna o una vela encendida en el extremo superior del tubo y marcar sobre la mesa el área iluminada por la luz ,que pasa a través del mismo. Repetir la experiencia dando al tubo una inclinación aproximada de 15" y hacerlo luego nuevamente con el tubo en posición vertical. Comparar las dimensiones de las tres zonas iluminadas y calcular sus áreas. Desta- car la analogía de este experimento con la forma en que los rayos solares inciden en la superficie terrestre. ¿Es mayor la cantidad de calor y luz recibida del Sol por unidad de superficie cuando los rayos inciden en forma inclinada o cuando lo hacen verticalmente?


4.101 Construcción de un espectroscopio,

Los científicos frecuentemente pueden analizar la composición de materia situada a grandes distancias mediante el empleo de un instrumento sumamente sensible denominado espectroscopio. Este se ha utilizado para determinar la composición quími- ca del Sol y otras estrellas y la de la at- mósfera de diversos planetas. Los astronautas emplearán en el futuro este tipo de instrumento para analizar la composi-

Análisis de sustancias

U n espectroscopio construido con una caja de zapatos

ción química de sus alrededores inme- diatos. La luz al penetrar en el espectroscopio

es dispersada por una red de difracción desdoblándose en bandas coloreadas denominadas espectro. La materia se puede identificar fácilmente porque el espectro de cada elemento químico presenta determinadas líneas brillantes características. Los materiales requeridos para la cons-

trucción del espectroscopio consisten en una caja de zapatos, una réplica de red de difracción (consultar los catálogos de proveedores de accesorios científicos), un poco de cinta para enmascarar y una hojita de afeitar partida en dos. En el centro de uno de los extremos de la caja efectuar un agujero de aproximadamente 2 c m de diámetro y fijar sobre el mismo con ayuda de la cinta un trozo de la réplica de la red, por la parte interior de la caja. En el otro extremo de ésta practicar una ranura de 2,5 x 0,5 c m que deberá ser paralela a las líneas de la red. Esta ranura deberá cubrirse por su parte interior con otra ranura más estrecha aiin construida con las dos mitades de la hojita de afeitar dispuesta con ambos filos enfrentándose. Las dos medias hojitas se mantendrán juntas fijándolas por medio de la cinta engomada. El ancho de la ranura deberá ser igual al

espesor de una hojita de afeitar y para asegurar un mejor resultado se ajustará al final (ver la figura). Observar diversos gases luminiscentes a través del espectroscopio, tales como el argón o neón usados en lámparas o letreros luminosos. Exami- nar las líneas luminosas del espectro indicadoras de la estructura característica de cada elemento (ver el experimento 2.222).

Modelos para las ciencias del espacio

4.102 Descubriendo la acción y ¿a reacción Este tipo de actividad introducirá a los alumnos en las leyes de Newton acerca del movimiento.

A. U n alumno calzado con patines, levan- tará una pelota grande por sobre su cabeza y la arrojará a un compañero. ¿Se mueve el alumno con patines? ¿En qué dirección? ¿Por qué? Tratar de realizar el experimen- to anterior con dos alumnos, ambos con patines, que traten de cojer al vuelo la pelota. ¿Qué ocurre? (ver asimismo los experimentos 2.249, 2.250 y 2.251).

B. Se puede improvisar un sencillo motor a reacción con un globo de goma. Indicar a un alumno que 10 infle y lo sostenga por encima de su cabeza con el pico cerrado, soltándolo luego. Pedir a la clase que explique lo ocurrido.

Este experimento puede complementarse haciendo que los alumnos inflen un globo y manteniendo cerrado su pico lo apunten hacia un blanco cualquiera tratando de acertarle. Por lo general no tendrán éxito porque el globo carece de dispositivos de guiaie. Indicarles que le construyan aletas caudales que afectarán el equilibrio del globo y podrán sujetarse al mismo mediante una banda de goma colocada alrededor de su extremidad frontal y en la cual po- drán engancharse pequeños pesos, como por ejemplo broches para papeles. Así se logrará equilibrar el globo dotándolo ade- más de un sistema de guiaje. ¿Pueden ahora los alumnos acertar en el blanco?

4.103 Construcción de motores de acción y

A. Bote impulsado mediante un globo. Qui- tar uno de sus lados a un envase de cartón

reacción

4.103 Astronomía y ci,encias del espacio 236

para leche y hacerle un orificio en el fondo, cerca del borde; insertar en dicho agujero un tubito de vidrio y conectarlo al globo ajustándolo con una banca de goma (ver la figura). Inflar el globo y poner el ‘bote’

en una tina con agua; ¿navega? ¿En qué dirección? ¿Varía su velocidad si el extre- m o abierto del tubo de vidrio está debajo, de la superficie ,dd agua? Si no se consi- guen envases de leche del tipo ilustrado en la figura puede confeccionarse un dispositivo similar con una caja de zapatos.

B. Cohete impulsado por un globo. Por medio de una cinta de celofán un alumno sujetará una pajita para sorber refrescos, lateralmente a un globo de forma alargada, pasando luego por el interior de ésta un alambre fino (ver la figura), uno de cuyos extremos se sujetará a uno de los postes del cerco de la escuela o a la manija de la puerta. Seguidamente, tensará el alambre atando su otro extremo en el lado opues- to de la habitación o patio. Una vez inflado el globo se lo soltará de improviso.

¿Qué distancia recorre? Emplear globos de diversos tipos y experimentar con distintas cantidades de aire expresando mediante cifras y gráficos los resultados que se obtengan aumentando éste. Repetir la experiencia con globos de distintas formas. Posiblemente los alumnos inventen otros

dispasitivos en los gue pueda aplicarse con mayor eficiencia el principio de la acción y reacción.

4.104 Descubriendo los efectos del impulso A. En el patio de la escuela, o la casa, los nifios pueden comen’zar a familiarizarse con

la noción de impulso, al sentir el choque producido por el agua al pasar por la manguera de riego del jardín. Al aumentar la cantidad de agua que circula por la misma, ésta comienza a moverse; ¿en qué direición se mueve? ¿Qué ocurre con su movimiento a medida que aumenta la presión del agua? Conectar la manguera a un molinete para riego y aumentar gradualmente el caudal de agua observando la velocidad con que gira el molinete: ¿lo hace más rápido o más lentamente?

B. El impulso puede determinarse por medio de una balanza (ver la figura). Poner en uno de los platillos pesas (de 10 a 50 g). Sostener firmemente encima del otro platillo un globo inflado dejando W- capar el aire de manera que incida contra éste. ¿A cuántos gramos equivale el im-

1

pulso producido por el aire proyectado sobre el platillo de la balanza? (Ver tam- bién los experimentos 2.305 y 4.117.)

C. Los grandes cohetes pueden generar un impulso de 300.000 a 1.000.000 de kg. Analizar con los alumnos el concepto de que el peso de un cohete de 5.000 kg es el empuje hacia abajo, o atracción, ejercida sobre éste por la gravedad terrestre con una fuerza equivalente a 5.000 kg de peso. Para poder elevarse, el cohete debe primero superar ese empuje hacia el centro de la Tierra y por lo tanto su impulso debe exceder los 5.000 kg. ¿Cuál de los siguientes cohetes alcanzará mayor altura y por qué?


Peso Impulso

500.000 kg 500.500 kg 500.000 kg 750.000 kg 500.000 kg 1 .OOO.OOO kg

4.105 Descubriendo la ingravidez Para poder estudiar el movimiento de un cuerpo se requiere un sistema de referencia, es decir, algo con respecto al cual se pueda determinar la posición de dicho cuerpo en un instante dado. En muchos experimentos se adopta.un sistema de referencia fijo con relación a la Tierra, como por ejemplo cuando estudiamos la caída de un cuerpo. En dicho sistema, la Tierra se halla en reposo. Si se desean estudiar los cambios estacionales será preferible sin embargo un sistema de referencia en que el Sol se encuentre en reposo y la Tierra en movimiento. describiendo su 6r- bita. Se deduce de lo dicho que la respuesta a la,pregunta de si un objeto está o no en movimiento depende del sistema de referencia que adoptemos. Del sistema de referencia depende no

solamente la posición, sino también el peso de un objeto. El experimento que se describe a continuación ilustrará la ingravidez.

A. Atar un piolín del que previamente se habrá suspendido un soldado de juguete u otro objeto de modo que quede unido holgadamente a la parte superior de un armazón formado por tres piezas de madera ensambladas, como indica la figura.

Se levantará todo el conjunto tomándolo por el piolín y una vez suspendido e in- móvil se soltará éste. Cuando el soldado cae se comprobará que su posición relativa dentro del armazón permanece invariable. Como no está sostenido ni por la cuerda ni por el armazón, se encuentra en estado de ingravidez con relación a sus alrededores, es decir, al sistema de referencia empleado.

B. El peso de un objeto depende también de su posición. Si éste se determina con relación a un sistema de referencia solidario con la Tierra, coirkide con la atracción gravitatoria terrestre que actúa sobre dicho cuerpo. Esta fuerza decrece a medida que el objeto se aleja de la Tierra hasta que finalmente se torna insignificante. Cabe hacer notar que es el peso del cuer-

po el que varía bajo las circunstancias señaladas. La masa (o cantidad de materia que contiene, expresada en kg) no varía, en tanto no entremos en el campo de la física relativista donde los objetos se mueven con velocidades que se aproximan a la de la luz. U n astronauta cuya masa en la superfi-

cie terrestre sea de 90 kg tendra la misma masa en la superficie de la Luna, pero su peso que en la superficie de la Tierra era de 90 kg-peso será sólo de alrededor de 15 kg-peso en la superficie lunar. Em- pleando las unidades SI, la masa es de m kg, pero el peso es de m g Newtons. Dado que en la Luna g equivale aproximadamente a un sexto de su valor terrestre, el peso de un hombre en la Luna será también alrededor de la sexta parte de su peso en la Tierra (ver los apéndices 1 y 2).

C. Una nave espacial en órbita se halla aún dentro del campo gravitatorio terrestre. Su peso es exactamente la fuerza requerida para mantenerla en órbita. Sin embargo, en un sistema de referencia solidario con .dicha nave, todo lo que se encuentre en su interior será ingrávido y con un leve impulso contra una de las paredes un tripulante podrá proyectarse a sí mismo contra la pared opuesta. Más allá de la de la Tierra el efecto

de la fuerza gravitatoria se tcrna insignificante y la nave espacial se moverá en


línea recta, a menos que sobre ella actúen fuerzas generadas por su propio motor o por la acción de otros cuerpo;, como por ejemplo, la Luna (primera ley de Newton) . Fuera de la nave espacial, un hombre lo suficientemente libre para moverse, po- dría impulsarse a sí mismo hacia cualquier dirección y no retornar jamás. Para evitar tal posibilidad se fijan cables de seguridad a los trajes espaciales de los astronautas que van a trabajar en el espacio.

4.106 Un lanzador de satélites Se necesitan los siguientes elementos: un balde, una pelota de fútbol y una percha de alambre (o un alambre adecuado), una plomada o peso, un piolín y un tubo de ensayo o cierto tipo de tapa adecuada. Poner ia pelota sobre el balde de manera

que quede bien sujeta. Enderezar el alambre hasta obtener una varilla recta de unos 30 c m de longitud, y dar forma curva al resto improvisando una base circular en la forma indicada en la figura. Asegu- rar esta base circular sobre la pelota empleando cinta de enmascarar, de manera que la porción recta de 30 c m quede en posición perpendicular sobre el centro de la pelota. Atar la plomada o peso al piolín y asegurar el otro extremo de éste mal tubo de ensayo o tapa, por medio de una cinta engomada. Invertir dicho tubo ,sobre el alambre vertícal (observar la figura). Explicar a los alumnos que la pelota

representa a la Tierra y la plomada a un satélite artificial. Para poner la plomada en movimiento hacia cualquier dirección sólo se requiere darle un ligero golpe con el dedo. Dejar que los alumnos descubran por sí mismos que ocurre cuando se lanza un satélite de las siguientes maneras: 1. Aplicando un leve golpe a la plomada

hacia arriba e impulsándola afuera de la superficie de la pelota como se ilustra en la figura ¿qué ociirre? (La plomada se moverá hacia arriba y luego retrocederá cayendo hacia el punto de partida. Reproducirá el movimiento de un cuerpo proyectado verticalmente desde la tierra con escasa velocidad.)

2. Impulsando la plomada hacia afuera mediante un golpe suave pero con cier- to ángulo de inclinación con respecto a la superficie de la pelota. Explicar lo que ocurre mediante un diagrama. (La plomada se aparta de la pelota y luego retrocede nuevamente cayendo a cierta distancia del punto de partida según el ángulo de lanzamiento y la fuerza del golpe.)

3. Proyectando la plomada hacia afuera de la pelota mediante un golpe más fuerte y bajo cierto ángulo. Confec- cionar un esquema de la órbita. (La plomada se apartará de la pelota, des- cribirá círculos y aterrizará. Evidente- mente al completar una órbita pasará por el punto inicial de la misma.)

1 ,

W

A Modelo de un dispositivo lanzador de satélites A pelota B percha de alambre (o un alambre adecuado) c tapa metálica o tubo de ensayo D piolín E plomada o peso F balde

239 El tiempo 4.108

El tiempo

Construcción de instrumentos y de una estación meteorológlca

El tiempo es un tema cercano a la vida co- tidiana de cada niño. Aun en los niveles inferiores de la enseñanza primaria se pueden realizar, día tras día, observaciones del estado atmosférico. En los niveles intermedios se puede construir una esta- ción meteorológica sencilla. En los cursos de ciencia general y posteriores se puede efectuar un estudio más detallado acerca de las causas que originan los fenómenos meteorológicos. En todas las etapas de esta labor será ventajoso representar grá- ficamente los resultados de lecturas y observaciones, siempre que esto sea posible.

4.107 Construcción de una veleta La veleta sirve para indicar la direccidn del viento. Elegir un trozo de madera de unos 25 c m de largo y 1 cm2 de sección y practicar con una sierra hendeduras centrales en sus dos extremos hasta una profundidad de 6 cm. Conseguir después una tablilla delgada,

de 10 cm, que se adapte exactamente a

de gas o de alcohol. En el punto de eqi- librio de la veleta perforar en la madera un agujero de un diámetro apenas superior al del tubo del cuentagotas y de una profundidad igual a más o menos las tres cuartas partes del espesor de la madera. Introducir el tubo de vidrio en este orificio, con la punta hacia arriba y fijarlo sólida- mente con cola o masilla. Como soporte elegir una barra de made-

ra blanda de 1 m más o menos de largo en cuyo extremo se habrá hundido un clavo pequeño cuya punta se aguzará con una lima. Introducir ésta en el cuentagotas e instalar la veleta sobre un techo o en lo alto de un mástil para que esté expuesta a los vientos de todos los cuadrantes. Fijar al poste brazos de alambre grue-

sos y curvar sus extremos para que formen las letras N, E, S y O, o bien soldar en los mismos letras grandes recortadas de chapa metálica.

4.108 Construcción de un indicador de la

Seleccionar dos trozos de madera liviana de aproximadamente 50 c m de largo y 1 cm2 de sección y exactamente en la parte media de cada uno hacer una muesca de 1 c m de largo y aproximadamente 0,5 c m de profundidad, exactamente en el centro de cada trozo y ensamblarlos.

velocidad del viento

Tomar un tubo de vidrio de un cuentagotas y cerrar su punta haciéndolo girar

alcohol. Como en el experimento ante- c-- , sobre la llama de un mechero de gas o <+=jK-< esas ranuras y recortar de la misma dos pedazos, uno con forma de punta de flecha y otro que constituir& la cola, como puede verse en la figura.

Insertar la punta y cola de la veleta en las ranuras fijándolas por medio de cola o clavos pequeños. Poner después en equilibrio la veleta

sobre el filo de un cuchillo y marcar el punto correspondiente a la posición de equilibrio. Conseguir un tubo de vidrio de un cuentagotas y cerrar la punta ha- ciéndola girar en la llama de un mechero

rior, practicar un agujero exactamente en el centro de la cruz de una profundidad de aproximadamente los tres cuartos del espesor de la madera y asegurar el cuentagotas con cola o masilla. Elegir cuatro tapas de cajas de metal para cigarrillos o cuatro platillos de material plástico y fijarlos mediante clavitos o tornillos en el extremo de cada uno de los brazos de la cruz, cuidando de que todos tengan la concavidad dirigida en el mismo sentido (observar la figura). Para este indicador de velocidad fabricar un soporte análogo

4.108 El tiempo 240

al de la veleta. Hundir un clavo en el extremo de este soporte y agudizar la punta con una lima. -

J Este anemómetro girará bajo la presión

. del viento. Se tendrá una idea aproximada de Ica velocidad horaria del viento en ki- lómetros contando el número de vueltas efectuadas en 30 segundos y dividiendo dicho número por 3. También se puede determinar la rela-

ción entre la velocidad del viento y el nú- mero de vueltas que da el contador reali- m n d o con él, en un día calmo, un paseo en auto, sosteniendo el aparato fuera de la ventanilla delantera; pedir al conductor que vaya a 5 km por hora y contar el número de vueltas del anemómetro en 30 segundos. Repetir la operación viajando a velocidades de 10, 15, 20, 25, 30, 40 km por hora, etcétera. El anemómetro se instalará en un lugar

expuesto a los vientos que soplan desde todas direcciones.

4.109 U n anembmetro de deflexión. Para la construcción de un anemómetro de deflexión se deberá obtener, en primer término, un trozo de madera de aproxi-

madamente 25 x 2 x 1 c m y efectuar en uno de sus extremos un corte con una sierra en el que pueda insertarse un transportador, que se fijará con un poco de cola. Antes de que se seque el encolado se perforará un agujero de 0,5 c m de diá- metro que atraviese la varilla pasando por el centro del transportador. Luego se doblará un trozo de alambre, procedente ue Una percha para ropa, en la forma indicada en la figura y se suspenderá pa- sándolo a través de la perforación realizada precedentemente. Recortar un trozo de cartón de alrededor

de 10 x 8 c m y asegurarlo al a1,ambre mediante cinta engomada o grapas. Se ob- servará que la pantalla de cartón deberá tener una hendidura para que pueda oscilar alrededor del transportador cuando el viento ejerza presión sobre ella.

Seguidamente se procederá a equilibrar esta parte del anemómetro sobre el filo recto de una regla, atornillando en su extremo más liviano tarnillos para madera en la cantidad necesaria. En el punto de equilibrio se practicará un agujero de diá- metro suficiente 'como para permitir la in- serción de un tubo de vidrio que hará ],as veces de apoyo. Este se puede confeccionar sosteniendo el extremo de un tubo sobre una llama durante el tiempo suficiente para cerrar la abertura. Una vez frío cortar el tubo a una dis-

tancia de unos 3 c m del extremo cerrado. Se obtendrá asi una cápsula similar a la mitad de una ampolla para remedios. Jn- sertarla en el agujero perforado en la madera asegurándola firmemente con cola. A continuación introdúzcase un clavo en el extremo de un palo de escoba o un trozo de madera similar y córtese la cabeza del mismo aguzando la paGe cortada con una lima hasta convertirla en una fina punta. El anemómetro se colocará sobre el clavo, de manera que el cojinete de vidrio apoye sobre la punta. El instrumento deberá girar libremente enfrentando al viento. (Observar la figura.)

Para calibrar el dispositivo será menester hacerse conducir en automóvil en un día calmo y por un camino poco frecuen- tado. Sostener el anemómetro fuera de la ventanilla y con el automóvil marchando

24 1 El tiempo

a 5 kilómetros por hora hacer una marca sqbre el transportador que indique la posi- ción de la pantalla a dicha velocidad. Re- petir la operacion con velocidades de 10, 15, 20, 25 km por hora, etc. Pese a no ser un instrumento de precisión, el funcionamiento de este aparato será sorprendentemente eficiente.

4.110 Construcción de un anemómetro de

El principio en que se basa el funcionamiento de un anemómetro de este tipo se puede ilustrar sostenienbo un embudo aco-

tubo de presión

Anemómetro de tubo de presión

4.110

Vista frontal. El instrumento se ha representado separado para hacer visibles los dos anillos 'atornillables y el clavo de sostén

4.1 10 El tiempo 242

plado a un tubo en U cerca de un ventilador de tres velocidades. Los alumnos que demuestren interés por

los proyectos de tipo manual pueden construir un instrumento eficaz. Montar en la forma ilustrada en la figura, un tubo er? forma de U sobre una tabla plana, conectando al mismo un embudo. En dicho tablero se atornillará una veleta construida de madera delgada o metal. Una regla fijada también al tablero ser-

virá para medir la elevación del agua en el brazo del tubo en U. En el dorso de la tabla se atornillarán dos anillos por los cuales pasará una espiga (una vara de madera de sección circular), de tal manera que el anillo inferior descanse sobre un pasante a través de aquélla. Las superficies de contacto entre los anillos y la espiga deberán lubricarse con vaselina u otro lubricante. (Observar en la figura la vista frontal del aparato.) La velocidad del viento es aproximada-

mente proporcional a la diferencia de altura entre ambas columnas de agua del tubo en U. La cantidad de agua requerida inicialmente en éste se determinará experimentalmente al calibrar el instrumen- to y deberá mantenerse invariable, si se espera cierta precisión del mismo. Si en el tubo en U se sustituye el agua por alcohol, el anemómetro podrá exponerse a temperaturas inferiores a1 punto de con- gelación. Agregando al agua una pequeña cantidad de negro de humo se formará un anillo en el interior del tubo que indicará la racha de viento más intensa del intervalo en que se efectuaron las lecturas del instrumento.

4.1 11 Construcción de un pluviómetro A. Un pluviómetro simple. Es fácil construir un pluviómetro sencillo utilizando un embudo, una botella y una probeta graduada para medir el volumen del agua recogida (ver la figura). Lo ideal sería que el embudo estuviera provisto de un borde vertical muy fino o una proyección horizontal en el mismo para evitar que las gotas de lluvia al rebotar salten hacia el exterior. El aparato deberá enterrarse de modo que el embudo sobresalga unos pocos centímetros sobre el nivel del suelo.

B. Otro modelo de pluviómetro. Elegir un recipiente de hojalata de unos 10 c m de diámetro y 14 c m de alto y procurarse otro recipiente cilíndrico de unos 3 c m de diámetro y por lo menos 25 c m de alto que quepa de pie dentra de !e lata. Colocar ésta sobre una mesa bien horizontal y llenarla con agua exactamente hasta 1 c m de altura, que se medirá con una regia graduada. Pegar una banda de papel de 1 c m de ancho a lo Iargo del recipiente cilíndrico. Verter en el recipiente el agua

contenida en la lata y señalar sobre el papel el nivel que alcanza; medir la distancia entre esta señal y el fondo del recipiente y transportar esta medida hacia arriba, a lo largo de toda la banda de papel. Dividir cada intervalo en 10 partes iguales: cada una representará l mm de lluvia. El recipiente así graduado permite medir pequeñas cantidades de lluvia. Para armar el pluviómetro se colocará

un embudo cuyo diámetro sea aproximadamente igual al de la lata, sobre el recipiente cilíndrico, que a su vez se introducir& en la lata. Este pluviómetro se

243 El tiempo 6,113

instalará en un lugar descubierto donde no corra peligro de volcarse. Si la lluvia e$ ligera será recogida y

medida en el recipiente pequeño. Si se trata de una lluvia fuerte el agua desbor- dará y'será recogida por la lata; se podrá medir echándola en el recipiente. Si se quiere medir la lluvia en pulgadas habrá que verter en la lata 2,5 c m de agua, tras- vasarla después al recipiente, marcar la altura alcanzada por el agua, y dividir la escala en la forma indicada.

Una forma mejor para determinar la cantidad de lluvia mida en centímetros o pulgadas consiste en graduar el recipiente pequeño en función de su propio radio y del radio del embudo colector aplicando la siguiente fórmula:

.Altura del agua en Cuadrado del radio el recipiente del embudo

- - - Altura de la lluvia Cuadrado del radio'

del recipiente

4.1 12 Construcción de un higrdmetro

Este aparato permite leer directamente el grado de humedad relativa sin' necesidad de recurrir al empleo de tablas.

Conseguir algunos cabellos humanos de unos 30 c m de longitud y desengrasarlos en una solución diluida de soda cáustica. Fijarlos por un extremo a la parte superior de un soporte y mantenerlos tensos colgándoles un peso de unos 50 g después de enrollarlos con dos o tres vueltas en un carrete solidario de un eje que pueda girar libremente en unos apoyos hechos con un trozo de hojalata y asegurados al soporte a una distancia de unos dos tercios de su altura, a partir del punto de suspensión. Para lograr mayor sensibilidad, el diáme- tro del carrete deberá ser pequeño. Fijar al eje una flecha indicadora liviana, construida de madera de balsa. La escala graduada podrá confeccionarse adaptando una tarjeta postal (observar la figura).

Las variaciones en la humedad atmosfé- rica modificarán la longitud del haz de cabellos y, por consiguiente, la posición de la flecha indiadora. Para graduar la escala, lo mejor es con-

capilar

frontar el aparato con otro cuyas indicaciones hayan sido verificadas. En su defecto, colocar el instrumento en un s-eci- piente que contenga agua caliente, recubierto con una toalla hiameda. Cuando la flecha indicadora haya alcanzado el punto de máxima deflexión señalar e! mismo COI? el número 100, pues el aire contenido en

Higrdmetro capilar

el recipiente está saturado al 100 por ciento. Se pueden marcar otros puntos de la escala confrontando el higrómetro de cabelio con un higrómetro de bulbo seco y húmedo (ver el experimento 4.114) bus- cando la humedad relativa en la tabla del Apéndice 6 y marcando la posición de la flecha de acuerdo con dicho valor. Una vez marcados así por lo menos tres puntos de la escala bastará dividir los intervalos en divisiones iguales ni .,ierándolos de 5 en 5 hasta 100.

4.113 U n abrigo para los instrumentos

Ciertos instrumentos meteorológicos deben estar expuestos al aire libre. Es el caso de la veleta, el anemómetro y el pluvió- metro. Es conveniente proteger las partes metálicas con una capa de grasa o de pintura; la pintura de aluminio sirve m u y bien para este propósito. Otros instrumentos, como el barómetro,

el termómetro y el higrómetro deberán estar protegidos de la lluvia y el viento. A tal efecto, pueden colocarse en una caja

meteorológicos

4.113 El tiempo 244

de madera, sin tapa, dispuesta de tal forma que uno de sus lados cerrados forme el techo y el otro, el piso. El lado abierto y los dos extremos de ia caja deberán estar provistos de persianas como las que se usan en las ventanas, lo que hará más eficaz al abrigo permitiendo la entrada del aire y resguardando a los instrumentos del viento y las precipitaciones.

/

4.114 Determinación de la humedad rela-

A. Termómetros de bulbo seco y húmedo. U n psicrómetro, con sus termómetros de bulbo seco y húmedo puede construirse fá- cilmente. Dos termómetros de igual lectura bajo condiciones similares se montan firmemente sobre una tabla de madera. Sa- bre el bulbo de uno de los termómetros Fe coserá una banda de muselina de manera que forme una especie de ‘media’ bien ajustada. Esta ‘media’ o mecha puede tam-

tiva

bién adquirirse lista para su colocación inmediata. En la tabla se asegurará tam- bién un frasco pequeño de boca ,estrecha de modo que su parte superior se encuen- ltre en el mismo nivel, o levemente inferior que la parte superior del bulbo (ver la figura). Este frasquito debe mantenerse lleno de agua. Antes de efectuar la lectura

se proyectará aire sobre el bulbo húmedo, apantallando durante uno o dos minutos. La humedad relativa se determinará consultando las tablas psicrométricas en el Apéndice 6.

B. Psicrómetro de honda. Si no se dispone de un psicrómetro de honda, el instrumento descripto anteriormente en x se puede transformar en uno de este tipo perforando la parte,superior de la tabla, agregando un cordel fuerte y retirando el de- pósito de agua. Al revolear10 en el aire la evaporación alcanza su valor máximo y se pueden efectuar lecturas más precisas. Antes de revolear los instrumentos, los termómetros deben asegurarse firmemente. Conviene instruir a los alumnos sobre la forma correcta de hacerlo antes de revolear el aparato, dado que los golpes contra sus cuerpos o un pupitre son accidentes comunes cuyo resultado es la rotura de los termómetros. Calcular la humedad relativa del aire dentro y fuera de la escuela empleando las tablas psicrométricas del Apén- dice 6 y si existen diferencias explicar su causa a los alumnos.

C. Higrómetro de punto de rocío. El hi- grómetro de punto de rocío consiste en una copa de metal brillantemente pulida y un termómetro preciso suspendido en el agua que llena parcialmente la copa. Este deberá sostenerse prendido en el interior de la copa por medio de un broche de lápiz. Poner un cubo de hielo en el agua y revolver sin cesar hasta que aparezca la primera evidencia de rocío en la superficie exterior de la copa. Leer entonces de inmediato la temperatura del agua así enfrisada (temperatura del punto de rocío), y la temperatura atmosférica y calcular la humedad relativa por medio de las tablas psicrométricas del Apéndice 6 (ver además los experimentos 4.112 y 4.134).

Los vientos y el tiempo

4.115 El aire se expande al caientarse Para mostrar que el aire caliente se dilata tapar una botella con un corcho u otro tipo de tapón atravegado por un tubo de

245 El tiempo 4.118

vidrio o una pajita para sbrber refrescos, de unos 30 c m de longitud. Sumergir la extremidad de este tubo en un frasco pe- queño con agua. Calentar la botella y observar lo que sucede. Continuar calentando hasta que se haya expulsado una gran cantidad de aire y luego enfriarla vertiendo sobre ella agua fría o froitándola con un trozo de hielo. ¿Qué se observa? ¿Cómo se puede explicar este fenómeno?

Otra manera de poner en evidencia la dilatación, del aire es la siguiente: Adap- tar un globo al cuello de una botella pe- queña y colocar a ésta en una cacerola con agua caliente. ¿Qué se comprueba? ¿Cómo explicaría este fenómeno? El aire ejerce presión porque tiene peso.

Dicha presión puede medirse por medio de un barómetro. Los tres factores más importantes que afectan la presión del aire son, la altura, la temperatura y la humedad (ver el experimento 2.110).

4.116 El aire posee masa El hecho de que la atmósfera posee masa puede demostrarse fácilmente y con poco gasto con ayuda de un globo grande. In- flarlo totalmente, colocarlo sobre el platillo de una balanza y determinar su masa; luego, retirar el globo con cuidado procurando no perturbar la balanza o sus pesas. Desinflarlo y ponerlo de nuevo sobre el platillo de la balanza. Los aliimnos ob- servarán que ésta ya no está ‘en equilibrio’ y que el lado sobre el que se encuentra el globo es ahora más liviano -descartando el efecto de la fluctuación de la balanza- (ver el experimento 2.304).

4.117 El aire ejerce presión La presión atmosférica puede demostrarse de diversas maneras. Hace que los líqui- dos se eleven en el interior de una pajita para beber refrescos. Preparar un frasco o botella con una ‘pajita’ de tubo de vidrio y un tubo corto acodado en ángulo recto insertados en un tapón de goma en la for- m a que ilustra el dibujo. Cuando se tapa con el dedo el extremo del tubo acodado es difícil absorber el líquido a través de la pajita, pero resulta fácil cuando se re- tira el dedo. Para demostrar que la presión en la superficie del agua es el factor que

provoca la elevación del líquido en el tubo. puede aumentarse ésta, soplando a través

del tubo acodado en ángulo recto. En esta demostración se puede introducir una variante llenando por completo el frasco con agua y cerrándolo con un tapón de goma provisto de un solo tubo de vidrio. Se puede desafiar a un alumno a que beba agua a través de la ‘pajita’. Si se ha eli- minado por completo el aire de la botella, le resultará imposible (ver además los experimentos 2.305 y 4.104 B) .

4.118 El aire frío es más’pesado que el

A. Tomar dos bolsas de papel de aproximadamente el mismo tamaño. Abrirlas y sujetar de la base de cada una de’ ellas un piolín de 20 c m de largo mediante un trozo de cinta adhesiva de celulosa, o bien efectuando un agujero en el fondo de cada bolsa, pasando por el mismo el piolín y haciéndole luego un nudo en su extremo. En la otra extremidad del hilo se hará un lazo que permita asegurarlo a1 fiel de la balanza en la forma que indica la figura. Suspender cada bolsa cerca de los extremos del fiel desplazándolas hacia adentro y afuera hasta que estén perfectamente equilibradas. Calentar el aire con una vela colocada exactamente debajo de una de las bolsas. ¿Qué se observa? No tocar la balanza durante algunos minutos. ¿Qué ocurre? Luego, calentar el aire de- baja de la otra bolsa y observar qué sucede. ¿Cómo explicar el fenómeno observado?

B. Otra manera de estudiar la diferencia de masa entre volúmenes iguales de aire caliente y frío es empleando frascos en la balanza en lugar de bolsas de papel. Ase-

caliente

4.11s El tiempo 246

gurar ¡os frascos con lazos de piolín y desplazarlos hasta que se encuentren ,en equilibrio perfecto; luego, calentar suave- nente uno de ellos y observar el efecto. Dejar que se enfrfe hasta la temperatura ambiente, observar y luego calentar el otro frasco. Los balones confeccionados con bulbos de lámparas eléctricas descartadas scn especisaImente adecuados para esta experiencia.

4.119 Construcción de una caja para el

La construcción de una caja para demostrar por qué soplan los vientos es tarea fácil. Conseguir una caja cibierta de madera o conglomerado y cortar una lámina de vidrio que cubra exactamente la abertura de la misma formando una ventana. Servirá muy bien una caja de tizas con mnura para la tapa. Cortar el vidrio de manera que se adapte a la ranura y

estudio de la convección

Y

pueda deslizarse (ver la figura). Segui- damente perforar dos agujeros en uno de los lados grandes de la caja, cerca de ambos extremos. El diámetro de estos agujeros deberá ser ?e 2,5 a 3 cm. La caja deberá apoyarse con esta cara hacia arriba. Sobre los agujeros mencionados se co-

locarán dos tubos de lámpara. En caso de que éstos no puedan conseguirse se podrán usar en su lugar dos trozos de tubo para envío de correspondencia de aproximadamente 15 c m de largo. Colocar un cabo de vela corto en el fondo de la caja exactamente debajo de una de las 'chimeneas y encenderlo. Hfará las veces de una zona de la Tierra calentada por el Sol. Cerrar la ventana y con la ayuda de un trozo de papel humeante tratar de detectar la corriente de aire en cada una de las chimeneas. Observar el movimiento del aire en el interior de la caja. Desplazar el cabo de vela hasta situarlo debajo de la otra chimenea y repetir el experimento. ¿Qué se comprueba? ¿Cómo explicarlo? La corriente observada recibe el nombre, de corriente de convección (véase también el experimento 2.128).

4.120 Detectando las corrientes de con-

A. Proteger una vela encendida de las corrientes de aire locales y con la ayuda de un papel humeante detectar el recorrido de ¡asi corrientes que se originan.

B. Entreabrir una puerta de comunicación que separe una habitación caliente de una fría y con un papel humeante estudiar las corrientes de aire que se forman cerca de la puerta a diferentes alturas del suelo.

C. Estudiar, de ser posible, las corrientes de aire que se establecen en una pieza calentada por un radiadbr o una estufa.

D. Detectar las corrientes de aire en una habitación ventilada con ventanas de doble vidrio (o de guillotina), abiertas arriba y abajo.

E. Mediante un alambre introducir una vela encendida en una botella de leche y observar lo que pasa. Ventilar la botella con aire fresco. Colocar de nuevo la vela encendida en la botella, pero esta vez separando las corrientes de aire frío y caliente por medio de un cartdn c3rtado en forma de T, como puede verse en la figura. Con un papel humeante explorar las corrientes de aire que se forman en ambos lados del cartón.

vección

.-. .

.

247 El tiempo 4.122

-C Corrientes de convección A Movimiento ascendente del aire calentado

B Corriente descendente de aire frío

c Alambre

F. Confeccionar un disco de metal cortando la tapa de una lata, y marcar una pe- queña depresión exactamente en su centro. Cortar el disco casi hasta el centro siguiendo radios equidistantes y torcer ligeramente en el mismo sentido todas las paletas que quedan así separad.as. Apoyar la hélice así obtenida sobre un alambre puntiagudo y colocar el conjunto encima

Hélice accionada por las corrientes de convección

de una vela o de cualquier otra fuente de calor. Si está bien construida, una hélice de este tipo girará también sobre un ra- diador o una lámpara eléctrica encendida. (Ver también el experimento 2.127.)

G. Se puede construir una hélice más sensible con la tapa de lámina metálica de una botella de leche. Colocar la tapa sobre una hoja de papel secante, con su parte plana hacia abajo. Con la punta de un lapicero de bolilla, marcar una ligera depresión en su centro. Luego en el reborde doblado de su cara inferior recortar ‘pétalos’ a modo de paletas de turbina. Hacerla girar sobre el extremo de un alambre o de una aguja clavada en un corcho.

Cómo se carga el aire de humedad

4.121 La humedad atmosférica La humedad atmosférica no es visible. Su presencia puede demostrarse de la siguiente manera:

Colocar un poco de agua al fuego en un recipiente con tapa y pico (pava o tetera). En su defecto cerrar un pequeño balón de vidrio con un tapón atravesado por un tubo de vidrio acodado en ángulo recto. Poner un poco de agua en el balón y colocarlo encima de una llama. Cuando el agua hierva y el vapor escape por el pico observar la nube que se forma. No es vapor sino agua condensada. Observar los alre-

dedores del pico cuando el vapor escapa. ¿Puede verse? Sostener una vela o un mechero de Bunsen en medio de la nube de vapor condensado (ver la figura). ¿Qué se observa? ¿H,acia donde se dirige la humedad?

4.122 Determinación del peso del agua ‘perdida’ por evaporación

Mojar una toalla de baño y escurrirla col- gándola luego en una percha. Suspender

Determinacih de la cantidad de agua ‘perdida’ por evaporación

W

4.122 El tiempo 248

ésta de uno de los extremos de un palo largo equilibrado sobre el canto de una lima triangular apoyada en uno de los ángulos de una mesa. Observar la toalla una hora después. ¿Por qué ha perdido peso? ¿Qué ha ocurrido con el agua? Sus- pender pesos del palo hasta restablecer el equilibrio. ¿Qué cantidad de agua se ha evaporado?

4.123 El sirelo despide humedad por eva-

Llenar una maceta con tierra húmeda y colocarla sobre una balanza. Equilibrarla con pesas y anotar su peso. Verificar el peso nuevamente 24 horas más tarde.

pxación

4.124 Las plantas de interior despiden

Recubrir la hoja de una planta de interior o de jardín con una bolsa de celofán cerrando la abertura alrededor de la rama con un el$stico. Observar la bolsa una hora más tarde. ¿Qué se comprueba? ¿De dónde proviene la humedad?

humedad

4.125 Las demás plantas despiden humedad Plantar en una maceta algunas plantas jóvenes de habas o arvejas y dejar que crezcan hasta una altura de 10 o 15 cm. Envolver la boca de la maceta con una hoja de celofán o una membrana de caucho replegándola cuidadosamente alrede-. dor de las ramas de modo que cubra toda la tierra de la maceta. Invertir sobre las plantas un frasco limpio y seco y observar lo que ha pasado al cabo de una hora. ¿Qué se comprueba? ¿De dónde proviene la humedlad?

4.126 Humedad producida por la respi-

La humedad producida por la respiración se puede poner en evidencia proyectando el aliento sobre la superficie fría de un espejo, un vidrio o una botella.

ración

4.127 La magnitud de la evaporación es

Conseguir un recipiente grande y chato, como una fuente para hornear y llenarlo con agua. Poner la misma cantidad de

función de la superficie

agua en una ltata alta y de diámetro menor que el del recipiente. Poner ambos, uno junto al otro para que el efecto de la temperatura y movimiento del aire sea igual en los dos. Al día siguiente determinar la cantidad de agua que queda en cada uno de los recipientes. ¿Cuál es la causa de la diferencia en la cantidad de agua evaporada?

4.128 La temperatura afecta la rapidez de

Calentar una .zona de un pizarrón o pizarra utilizando una vela u exponiéndola al sol, en posición horizontal. Depositar gotas de agua de iguales dimensiones 'sobre la zona caliente y sobre otra fría. Ob- servar las gotas y comprobar qué ocurre.

la evaporación

4.129 El aire en movimiento influye en la

Con una esponja o trapo mojados humedecer extensiones iguales a cierta distancia las unas de las otras, sobre un piza- rr6n frío. Abanicar una $e las manchas con un cartón y dejar a las otras evapo- rarse solas. ¿Por qué la evaporación es más rápida en un caso que en.otro?

velocidad de evaporación

4.130 El grado de humedad del aire in-

Fijar un trozo de tela sobre un aro o marco de madera de 30 cma de superficie y unos 3 c m de espesor. Mojar la tela. Con una esponja o un trapo mojados humedecer dos extensiones iguales sobe un pizarrón frío. Cubrir una de ellas con el marco con la tela húmeda y dejar la otra al aire libre. Instantes más tarde observar las dos manchas. ¿Cuál de ks dos se seca más rápido? ¿Qué influencia ejerce el aire húmedo (aprisionado debajo del marco) sobre el proceso de evaporación?

fluye en la rapidez de la evaporación'

Cómo el aire pierde su humedad

4.131 La humedad se condensa sobre las

Poner un poco de hielo en una caja de hojalata brillante. Al cabo de un momento observar la superficie exterior de ésta. ¿Qué se comprueba? i.De dónde proviene?

superficies frías

249 El tiempo 4.135

4.132 Estudiando el ciclo del agua Calentar agua hasta el punto de ebulli- ción. Verterla en un vaso y hacerlo girar inclinándolo de manera que se humedez- can sus paredes hasta el borde, Verter agua m u y fría en un recipietite de vidrio, redondo, y colocarlo sobre el vaso incli- nándolo cemo indica la figura. El vapor

que sube del agua caliente se condensa sobre la superficie fría del balón y vuelve a caer en el vaso en forma de gotitas. Este experimento ilustra la evaporación, condensación y precipitación, reproduciendo el ciclo del agua tal como existe en la naturaleza.

4.133 Demostración del ciclo de fa lluvia Colocar sobre una mesa una caja que contenga plantas recién nacidas. A 35 o 40 c m por encima de esta caja, sostenida por un soporte colocar una bandeja de metal con

trozos de hielo. Poner una tetera o un balón con agua sobre una fuente de calor, de manera que el vapor pase entre las plantas'jóvenes y la bandeja (ver la figura). El dispositivo está ahora listo para estudiar el ciclo de la lluvia en pequeña escala. La tetera o balón desempeña, como fuente

de agua, el papel de la Tierra. El agua se evapora y asciende hasta la bandeja enfriada, que representa las capas elevadas de la atmósfera que cubre la Tierra, enfria- d'as por expansión. Allí la humedad se condensa sobre la bandeja precipitándose en forma de lluvia sobre el sembrado.

4.134 Temperatura del punto de rocío La temperatura del punto de rocío se puede determinar empleando un envase de hojalata de superficie brillante que contenga un poco de agua, un termómetro y algunos trozos de hielo. La determinación de la temperatura del punto de rocío constituye una importante observación meteo- rológica. Es la temperatura a la que comienza a condensarse la humeciad del aire, y varia de un día a otro. Asegurarse previamente de que el exte-

rior de la lata esté limpio y libre de im- presiones digitales. Colocar la lata sobre una hoja de papel impreso de modo que la impresión se refleje claramente en su superficie brillante. Luego, agregar hielo al agua, poco a poco y revolver cuidadosamente con el termómetro. Vigilar atentamente la temperatura y tomar nota de la que indica el termómetro en el instante en que en la superficie exterior de la lata comienza a formarse rocío, es decir, cuando las letras del impreso dejen de observarse claramente. Dicha temperatura será aproximadamente la del punto de rocío. (Ver también el experimento 4.1 14.)

4.135 Formación de una nube en el interior

Para lograr que se forme una nube dentro de una botella, deberá obtenerse una botella grande, de vidrio, a la que se adap- tará un tapón de goma atravesado por Un tubo de vidrio de 10 c m de largo. Poner agua caliente en su interior hasta una altura de unos 3 c m y en la parte ocupada por el aire dispersar tiza en polvo. Me- diante un trozo de conducto de goma conectar el tubo de vidrio a un inflador de bicicleta (observar la figura). Sujetar el tapón y pedir a un alumno que bombee aire en el interior de la botella. Cuando el aire esté comprimido en el interior, dejar que salte el tapón y observar qué ocurre.

de una botella

250

Si no se consigue formar una buena nube introducir en la botella un poco de humo proveniente de un fósforo o un trozo de papel humeante. El aire del interior de la botella se en-

fría al expandirse haciendo descender la temperatura por debajo del punto de rocío.

4.135 El tiempo

interior de una botella

La humedad se condensa formando una nube. En forma similar a lo ocurrido en la experiencia, al elevarse el aire caliente por encima de la superficie del suelo, disminuye la presión atmosférica, el aire al expandirse se enfría y cuando su temperatura desciende por debajo del punto de rocío, se forman las nubes.

4.136 Cómo estudiar los copos de nieve Si en la región nieva, se recogerán algunos copos de nieve sobre un trapo de lana de color oscuro y se los observará con una lupa (ver la figura). Se comprobará que presentan numerosas y variadas formas,

de estructura siempre hexagonal. Los copos de nieve se cuentan entre las cosas más hermosas de la naturaleza que nos es dab!e observar.

Proyectos meteorol6gicos

4.137 Cómo llevar un registro de los fenó-

Se puede registrar en forma de cuadro periódico, la fecha, hora, temperatura, aspecto del cielo y características del viento, efectuando la lectura de los instrumentos diariamente y a ifa misma hora. Las ano- taciones pueden hacerse en una libreta bajo el siguiente encabezamiento:

menos meteorológicos

Fecha Hora Temperatura Cielo Viento Lluvia

Pueden obtenerse informaciones útiles mediante el trazado de gráficos de: temperatura-tiempo; precipitación pluvial-tiempo; cambios en el aspecto del cielo durante cierto período y también de las variaciones en la intensidad del viento. A menos que el registro se realice con

fines oficiales, en cuyo caso deberán emplearse los símbolos internacionales, pueden usarse escalas abreviadas. Si no se dispone de un termómetro, una escala conveniente es: m u y caluroso, caluroso, moderado, fresco, frío y m u y frío. La velocidad del viento puede registrarse tam- bién de la siguiente manera: Leve: Mueve el humo pero no hace gi-

rar las veletas. Moderado: Levanta el polvo del suelo y

sacude apenas las ramas pequeñas. Fuerte: Se mueven las ramas grandes. Muy fuerte: Levanta nubes de polvo,

hace volar los papeles y sacude árboles enteros.

Tempestad: Arranca las ramas de los árboles. La dirección del viento se puede indicar mediante una flecha en la columna del

@ Sol brillante

0 Claro @ Parcialmente nublado

Lluvia

8 Nieve registro correspondiente al viento, pero también puede construirse una estrella de papel como la representada en la figura,

251 El tie

trazando una línea cada día a través del brazo que coincida con mayor aproxima- ción con la dirección del viento. Para indicar las condiciones generales se pueden emplear los demás símbolos.

4.138 Sistemas frontales en miniatura El experimento siguiente se puede emplear para demostrar en forma ilustrativa y eficaz lo que ocurre cuando se encuentran dos sistemas frontales. Las indicaciones que se detallan a continuación de- berán seguirse al pie de la letra y prepararse el acuario con todo cuidado:

a) Adaptar un acuario de cualquier ta- maño, pegando tiras de unión plegadas del tipo empleado en las carpetas plegables de acetato. Dichas tiras deberán pegarse en los lados y fondo del acuario. Las carpetas plegables son las del tipo usado por los estudiantes para guardar sus apuntes y pueden adquirirse en una papelería. Para

a .

b C

d e

!mpo 4.139

el pegado de las tiras en los lados y fondo interior del acuario puede usarse cemento plástico para modelistas o cemento de contacto. Estas formarán guías a prueba de agua y estancas en las que se podrá deslizar un tabique de vidrio. En lugar de guías de plástico, pueden emplearse tam- bién guías metálicas fijadas con masilla. El tabique se confeccionará cortando un trozo de vidrio de las dimensiones requeridas, de manera que calce en las guías plásticas pero dejando libre la parte superior del acuario (ver la figura a).

b) Verter agua caliente en uno de los compartimientos y agua fría en el otro. Agregar al agua caliente colorante rojo del empleado en el arte culinario, y al agua fría colorante azul con cierta cantidad de Sal.

c) Retirar el tabique: El agua azul, que representa una masa de aire frío se des- plazará hacia el fondo y el agua roja (masa de aire caliente) quedará en la parte superior. Esta última formará estratos, sin mezclarse mucho.

d) Para demostrar en qué consiste un sistema frontal ocluido, se insertará nuevamente la división y se revolverá suavemente en uno de los lados (la masa intermedia).

e) Retirar el tabique: La masa intermedia (el frente ocluido) se abrirá camino entre las capas caliente y fría formándose tres estratos distintos. Independientemente de lo expuesto, pue-

den surgir diversos temas de estudio, cuando los jóvenes comiencen a formular preguntas y a descubrir por sí mismos las res- puestas a interrogantes de este tipo: ¿Qué hubiem ocurrido si no se hubiese colocado sal? ¿Y si ambas masas de agua, coloreadas, hubieran estado a la misma temperatura? LCuál es la diferencia de temperatura entre las dos (o las tres) capas de agua?

4.139 Medición de la velocidad de los

Para esta experiencia se requieren los siguientes materiales: un globo inflado con un gas ‘más liviano que el aire’, dos trans-

vientos de altura

4.139 El tiempo 252

portadores, una regla graduada, un trozo de madera de 40 x 2 x 2 cm, un peso, y un carrete de hilo blanco. El procedimiento es el siguiente: Fijar

un transportador a uno de los lados del trozo de madera en la forma que ilustra la figura, cuidando que el borde recto del transportador sea paralelo a la cara superior de la madera. Colgar el peso, suspendido de un hilo desde el centro del transportador haciendo las veces de plomada. Una pajita para beber refrescos facilitará

b

la operación de dirigir la visual. Hecho esto, se dispondrá de un sencillo instrumento de tránsito portátil. Cuando la plomada indique 90" sobre el

transportador, el instrumento estará en posición horizontal, y cuando señale 80" su ángulo de inclinación coincidará con dicha medida. Para determinar la inclina- ción del instrumento deberá siempre res- tarse de 90" el Bngulo indicado por el transportador. Convendrá practicar en clase el manejo de este instrumento: para ello, un alumno se ubicará en un punto cuya distancia con respecto a la pared se medirá previamente (entre 3 y 5 m) y desde el mismo medirá el ángulo formado

por la visual dirigida a la parte más elevada de la pared, con la horizontal. Para hacerlo deberá determinar a cuántos grados por encima de la horizontal deberá elevar la pajita para dirigir la visual a la parte superior del muro. En un papel para gráficos el alumno medirá horizontalmente el número de unidades equivalente a su distancia a la pared. En el extremo de esta horizontal dibujará el ángulo correspondiente a la elevación indicada por su instrumento. El dibujo en escala de la distancia a la pared y su ángulo de eleva- ción indicará la altura del cielorraso por encima del nivel del ojo. Por ejemplo: supongamos que el alumno parado a siete metros de la pared determina que la parte superior de ésta se halla a 30" por encima de la horizontal (la lectura del transportador será 60"): el cielorraso se en- contrará aproximadamente a 3,5 m por encima del nivel de su ojo. Para hallar la altura de la habitación habrá que sumar a esos 3,5 la altura a la que se encuentran los ojos del alumno. Hecho esto, atar el globo lleno de gas

a un hilo largo para poder recogerlo cuando se lo suelta hacija el techo del aula. Soltarlo y verificar cuánto tienfpo tarda en llegar al cielorraso. Efectuar esta ope- ración varias veces y calcular la velocidad media de ascensión desde el suelo. Dividir la altura del cielorraso por el tiempo empleado y determinar la velocidad de ascenso del globo. Los alumnos pueden ahora I!evar el glo-

bo al exterior y medir la velocidad de los vientos de altura. Se deberá asignar a un alumno cada una de las siguientes tareas: a) mantener la visual fija en el globo, observando a través de la pajita; b) leer cada 30 segundos el ángulo indicado por la plomada; c) controlar el tiempo cid- virtiendo cada 30 segundos al encargado de efectuar la lectura; d) tomar nota del tiempo transcurrido y el ángulo medido, al final de cada intervalo.

Una vez registrados los datos del segui- miento del globo correspondientes a unos cuantos minutos, se podrá representar grá- ficamente la posición del mjsmo a1 final de cada intervalo de 30 segundos. Hecho esto podrá determinarse su desplazamien-

253 El tiempo 4.141

to horizontal empleando la misma estala para ambas distancias, horizontal y vertical.

4.140 Preparación de una figura indicadora

Sumergir un trozo de papel secante blanco en una solución de dos partes de cloruro de cobalto y una parte de sal común. Este papel, mientras permanezca húmedo será de color rosado, pero al secarse al sol o cerca de un mechero de Bunsen virará al color azul. Este es el principio de las figuras indicadoras del tiempo. 'Se puede confeccionar un indicador de

este tipo, de construcción casera, de la siguiente manera: Conseguir una lámina que represente un paisaje con una buena proporción de agua o cielo y recortar una plantilla de papel secante preparado en la forma indicada, que cubra exactamente una de dichas áreas. Pegar la lámina en un cartón y colgarla cerca de una ventana Responderá rápidamente a las variaciones del estado higrométrico de la atmósfera.

del tiempo

4.141 Determinación de la cantidad de polvo en suspensión en el aire

Para determinar la cantidad de polvo que se deposita en las Cercanías se requieren, por lo menos, tres recipientes de vidrio de boca ancha, de 5 litros de capacidad y también aproximadamente 10 litros de agua destilada (el agua común, de la cñ- nilla puede contener pequeñas partículas

que afectarían la estimación del polvo precipitado). Se necesitará además una cacerola de 2 o 3 litros u otro recipiente sus- ceptible de ser calentado si3 peiigro de rotura y lo último, aunque no lo menos importante: Se requiere una balanz:: que pese con una precisión del centigramo o miligramo más próximo. Verificar que los recipientes estén lim-

pios y luego enjuagarlos con un poco de agua destilada; finalmente, verter en cada uno de ellos 1,5 litros de agua destilada. Marcar el nivel del agua con esmalte para uñas; con una raya efectuada con una lima, o por cualquier otro procedimiento, de manera que la señal no pueda ser bo- rrada por la lluvia. Cubrir la boca del recipiente con una tela metálica para que no penetren insectos. Colocar los tarros al aire libre, distribuidos en distintos lugares. Deberán estar a una altura de 1,5 m sobre el nivel del suelo y no debajo de árboles o aleros de edificios. Dejar los recipientes en su ubicación

durante 30 días, inspeccionándolos perió- dicamente. Al cabo de algunos días agregar agua destilada hasta la altura del nivel original (si el recipiente se secara, el vien- to haría volar el polvo). La lluvia puede caer en el interior de los tarros sin ocasionar ningún inconveniente, a menos que los recipientes desborden. Si esto ocurriera habría que repetir el experimento. Transcurridos 30 días, llevar los reci-

pientes al interior. Para determinar qué cantidmad de polvo hay en cada uno se pesará en primer término, en la balanza, la cacerola de 2 o 3 litros, tomando nota del peso resultante; luego se verterá el agua del recipiente en la cacerola y se enjuagará éste con agua destilada para extraer todas las partículas de polvo con- tenidas en el mismo. Seguidamente se ca- lentará el agua de la cacerola hasta que se evapore totalmente, teniendo cuidado de no sobrecalentarla porque 6e quemaría el polvo. Dejar enfriar la cacerola y pesarla nuevamente en la balanza. Se ob- tendrá así el peso del polvo más el de la cacerola. Restando de esta c i h el peso de la cacerola vacía, previamente determinado, se tendrá el peso del polvo. Si la balanza empleada s6Io pesara en

4.141 El tiempo 254

centigramos, convertir el peso del polvo en miligramos multiplicándolo por 10. Las cifras indicarán cuántos miligramos de polvo han caído a través de la boca del recipiente en el curso de un mes. Si se desea saber a cuántas toneladas por kiló- metro cuadrado equivale este resultado, será menester calcular en primer término el área de la boca del recipiente. Una simple divis:ón indicará la cantidad en miligramos caída por centímetro cuadrado. El número de toneladas métricas caí- das por kilómetro cuadrado se obtendrá multiplicando este resultado por 10. (Si se quisiera expresar dicho resultado en toneladas por milla cuadrada, bastaría con multiplicar el número de miligramos por centímetro cuadrado por 25,5.)

$e ha obtenido la misma cifra para cada uno de los recipientes colocados? (Si los números difirieran mucho, para tener una idea más precisa de la cantidad de polvo caída en la zona conviene tomar el promedio de los mismos.) ¿Por qué razón alguno de los recipientes puede recoger más polvo que otro? Examinar las posib!es causas de este fenómeno. Repetir la in- vestigación durante otro mes, o en el pró- ximo año para comprobar si varía la cantidad de polvo en suspensión en el aire.

4.142 Experimento durante una tormenta

Para esta experiencia se necesitan: un reloj provisto de segundero; un compás, una hoja de papel y, por supuesto, una tormenta eléctrica. En primer lugar se debe- rá dibujar en la hoja de papel un mapa esquemático, a escala del área comprendida dentro de un radio de aproximadamente 15 kilómetros. Sobre el mismo de- berán trazarse círculos concéntricos espa- ciados a 1, 2, 3. . . , 15 kilómetros a partir del lugar de observación. En el curso de la tormenta eléctrica se podrá determinar fácilmente la posición de cada relámpago de la siguiente manera: (1) precisando la dirección por observeción visual y (11) calculando la distancia dividkndo por tres el intervalo en segundos que media entre el relámpago y el sonido del trueno. El resultado indicará en forma aprcximada

eléctrica

la distancia en kilómetros. Pasada la tormenta su trayectoria quedará iiid:cada en el mdpa.

Las nubes y el tiempo

4.143 Estudiando las nubes y sil formación Las nubes constituyen el testimonio visible de la existencia de humedad en el aire. Esta puede encontrarse en forma líquida, como gotitas de agua, o como cristales de hielo o en ambas formas simultáneamente. Cada formacion típica de nubes es indicadora del grado de estabilidad de la atmós- fera en que se ha formado. Las nubes en forma de capas, o estratiformes, son por lo general índice de condiciones estables de evolución más bien lenta. Las que presentan gran desarro110 vertical (cumuliformes) indican un grado de inestabilidad atmosférica generador de cambios rápidos en las formaciones nubosas. Por esta razón, los meteorólogos encargados de la predicción del tiempo consideran de sumo interés disponer de descripciones precisas de las nubes en todos los lugares donde se efectúan observaciones meteoro- lógicas. Dado que las formaciones nubosas se hallan continuamente en procesos de crecimiento o decadencia, pueden presentar una infinimta variedad de formas. No obstante ello, es posible definir un nú- mero limitado de formas características, que se observan por lo general en todo el mundo, bajo las cuales es posible clasificar aproximadamente los distintos tipos (véanse las fotografías de las páginas 257 y 258). Además de su carácter estratiforme o

cumulifotme, las nubes pueden agruparse según las alturas medias de sus bases con respecto al suelo en bajas, medias y altas, pero ésta no es una clasificación precisa dado que dichas alturas varían según el 'terreno, la humedad media reinante y las condiciones meteorológicas. Las nubes bajas comprenden a la niebla,

los estratus, estratocúmuios, cúmulus y cúmulonimbus. Estos se observan cuando las masas de aire se desplazan sobre regiones de la tierra cuya superficie está más caliente o más fría que aquéllas. El calentamiento desigual transferido desde

255 El tiempo 4.143

la superficie terrestre a una capa de aire más fría da origen frecuentemente a la formación de nubes del tipo cúmuliis que continuarán desarrollándose verticalmente hasta transformarse en cúmulonimbus o frentes de tormenta. La altura media de la base de las nubes bajas oscila entre la superficie terrestre y 2.200 metros. Por lo general están formadas íntegramente por gotitas de agua y normalmente son muy densas. Las nubes medias incluyen a los alto-

cúmulus y altostratus y la altura promedio de sus bases oscila entre 2.200 y 7.700 metros. Están constituidas por gotitas de agua o cristales de hielo o generalmente por ambos y presentan una considerable va- riación en su densidad. El piloto de un avión que vuele dentro de una nube densa formada por gotitas de agua dispondrá sólo de una visibilidad de pocos metros, en tanto que en una nube de cristales de hielo podrá ver hasta una distancia de un kilómetro. Las nubes altas son los cirrus, cirrocú-

mulus y cirrostratus, cuyas bases se encuentran generalmente por encima de los 5.500 metros. Siempre están formados por cristales de hielo y su densidad es muy variable. Una de las características dis- tintivas de las nubes cirriformes es el halo que producen en torno de los discos del Sol o de la Luna como consecuencia de la refracción de la luz solar o lunar al pasar a través de los cristales de hielo. Unas nubes más bajas, los altostratus contienen gotitas de agua y en vez de halos exhiben el fenómeno de la corona solar o lunar. Otra de las grandes categorías de nubes

comprende ‘a las que acusan gran desarrollo vertical’. Esta categoría incluye a todas las nubes bajas del tipo cúmulus, con excepciún de los cúmulos de buen tiempo y los estratocúmulus. Los cúmuloniinbus o ‘frentes de tormenta’ constituyen una categoría especial de nubes porque su desarrollo puede extenderse a todos los niveles, desde los más bajos a los más elevados, y durante su ciclo evolutivo pueden realmente dar origen a casi todos los demás tipos de nubes. Las notas que siguen facilitarán la iden-

tificación de las distintas clases de nubes. Niebla. La niebla es una nube estrati-

forme cuya base se encuentra en la superficie de la tierra. En las regiones mon- tañosas se puede observar una capa única de nubes estratiformes designada como capa nubosa por una estación meteorológi- ca situada en un valle y como niebla por un observatorio de la montaña. La niebla puede estar formada tanto por agua como por hielo.

Estratus. Es una nube estratiforme de tipo bajo, frecuentemente originada como resultado de la elevación de ia niebla superficial. Se produce cuando la atm6sfera es estable. También se forman estratus cuando el aire hiímedo es levantado por una superficie frontal, por un terreno inclinado o por advección, como ocurre cuando aire caliente y húmedo se desplaza sobre una superficie más fría. Este tipo de nube es generalmente de color gris y sin contornos bien definidos. Los estratos tienen generalmente entre 100 y 500 metros de espesor. Estratocúrnulus. Constituyen un manto

de nubes cuyas bases se hallan a una altura uniforme con respecto al suelo y que evidencia cierta tendencia al desarrollo vertical. U n estratocúmulus visto desde la tierra se caracteriza por sus zonas luminosas y oscuras y un aspecto como de surcos o rayas de luz y áreas más oscuras. Nimbostratus. Las nubes de este tipo

se hallan siempre asociadas a las precipitaciones -llovizna, lluvia o nieve-. La altura de la base de un nimbostratus es muy difícil de apreciar debido a su color un tanto oscuro y uniforme y a su forma no definida netamente. Se origina en distintos niveles desde los muy bajos hasta los de las nubes medias. La precipitación es continua, no en chaparrones, y su intensidad puede ser m u y variable. Citrnulus. Los cúmulus, a veces el tipo

más común de nubes, presentan gran variedad en sus dimensiones y formas. Los de buen tiempo son las nubes pequeñas con forma de cabeza de hongo típicas de los cielos de la primavera y el verano. Se forman generalmente a una altura unifor- m e del suelo. Su tamaño aumenta en las horas más calurosas del día y se disipan

CIRRUS CIRROCUMULUS

Capa de ALTOCUMULUS ALTOCUMULUS ienticulares o amigdaloides

NIMBOSTRATUS ESTRATOCUMIJLUS

4.143

CIRROSTRATUS

hacia la puesta del sol. Un detalle carac- terístico es su ‘aspecto de coliflor’. Los bordes de los cúmulus son netos y bien definidos. Los cúmulus elevados llamados a veces mamatocúmulus se extienden hasta una altura de varios millares de pies y preceden a las tronadas. Sus dimensiones aumentan rápidamente y presentan el aspecto de algo hirviente, cambiando continuamente de forma. Todas las nubes del tipo cúmulus son muy densas y de apariencia pesada. La precipitación proveniente de las nubes cumuliformes se produce bajo la forma de chaparrones más que como lluvia o nevadas continuas. Las bases de los cúmulus pueden hallarse aproximadamente a cualquier altura desde niveles muy bajos hasta intermedios. Altocúrnulus. Son muy similares a los

estratocúmulos pero en vez de originarse en los niveles más bajos, tienen lugar‘en los niveles medios. Ciertas formas carac- terísticas de altocúmulus son indicadoras de fenómenos meteorológicos particulares

ALTO STR ATU C y revisten especial significación para los

ESTRATUS

meteorólogos y pilotos. Una de ellas es la nube de forma amigdaloide o lenticular denominada lenticufaris, asociada con una acción ondulatoria en el campo de los vientos de altura. Las nubes individuales modifican continuamente su aspecto como formas nubosas, en uno de sus bordes, disipándose en el otro. Otro tipo particular de altocúmulus es el llamado alto- cúmulus casteilatus. Presenta el aspecto de pequeños cúmulos elevados, con torres y torrecillas cuyas formas varían continuamente disipándose y volviendo a formarse nuevamente. Las nubes de este tipo indican inestabilidad en las capas medias de la atmósfera y frecuentemente anuncian posibles tormentas eléctricas al cabo de pocas horas. Altostratus. Son capas de nubes situa-

das en los niveles medios de la atmósfera, generalmente formadas por gotitas de agua o por una mezcla de éstas y cristales de hielo. Indican aire estable y las precipitaciones provenientes de nubes de este tipo son por naturaleza leves y continuas. AI- tocúmulos y altostratus frecuentemente se presentan juntos. El disco del Sol o de la Luna, al brillar a través de los altostratuc

aar

CUMULONIMBUS

4.143 El tiempo 258

puede exhibir el fenómeno llamado corona, que distingue a estas nubes de los cirrostratus.

Cirrus. Son nubes tenues, semejantes a plumas que frecuentemente se presentan en forma de parches o bandas estrechas. Están formadas íntegramente por cristales de hielo y sus bases se encuentran a gran altura con respecto al suelo. Muy frecuentemente los cirrus anuncian la aproximación de un sistema frontal de tormentas. Los cirrus rara vez son lo suficiente densos para ocultar por completo al Sol c a la Luna, aunque pueden espe- same lo bastante para que las sombras proyectadas se tornen borrosas e indefi- nidas. Cirrocúmulus. Estas nubes, que forman

una capa o lámina, se asemejan generalmente a pequeños copos blancos de algo- dón. A veces pueden confundirse con los altocúmulus, pero las nubes aisladas que constituyen sus elementos son por lo general mucho más pequeñas que aquéllos. Cirrostratus. Son nubes formadas por

cristales de hielo en niveles elevados, a moda de capa o lámina cuya densidad puede variar desde espesores tan finos que sólo es posible percibirlas observando atentamente hasta formaciones nubosas lo suficiente densas para ocultar el Sol. Los cirrostratus originan el fenómeno del halo. Habitualmente las nubes de este tipo indican la aproximación de un sistema frontal de tormenta. Cúmulonimbus. Es una nubosidad densa

y de aspecto pesado que se desarrolla hasta grandes alturas, frecuentemente acom- pañada por relámpagos y truenos, chaparrones fuertes, a veces, granizo y ocasionalmente tornados y trombas. Es caracte- rística de los cúmulonimbus desarrollar en su parte superior una larga pluma o una formación con aspecto de yunque. LOS cú- mulonimbus son literalmente verdaderas 'fábrimcas' de nubes, dado que durante su corta evolución pueden originar a cssi todos los demás tipos de nubosidad. Las cús- pides de los cúmulonimbus superan con frecuencia los 20.000 metros, en tanto que sus bases pueden formarse en cualquier altura, desde las proximidades de la superficie terrestre hasta los 3.000 o 4.000 me-

tros. La velocidad de crecimiento de un cúmulonimbus es a veces del orden de 2.000 metros por minuto.

4.144 Observaciones y descripción de fren-

A. Frente cálido. Los frentes cálidos están precedidos por un lento descenso del ba- rómetro. Se observarán cirrus y generalmente cabe esperar una tormenta al cabo de 24 o 36 horas. La estructura de las nubes se espesará gradualmente a medida que avancen; de cirrus a cirrostratus, luego altocúmulus o altostratus y finalmente nimbostratus o cúmulonimbus. La precipi- tación a menudo comienza desde densos altostratus, antes de que éstos sean ocul- tados por nubes más bajas del tipo estratus o cúmulus. A medida que el frente pase, cambiará la dirección del viento, el barómetro se elevará un poco, cesará la precipitación, comenzará a aclarar el cie!o y la temperatura comenzará a ascender notablemente. Durante el verano, detrás de un frente cálido, por la tarde pueden producirse chaparrones, tormentas eléctri- cas y truenos. B. Frente frío. Al aproximarse un frente frío el barómetro descenderá muy rápida- mente. Los frentes fríos se desplazan más rápido que los calientes. Su velocidad media es de 32 a 40 kilómetros por hora (aunque en ciertos casos se mueven a menos de 16 kph y ocasionalmente a más de 56 kph). El paso de los diktintos tipos de nubes será proporcionalmente más ve- loz que en el caso de un frente cálido. La transición de cirrus a cirrostratus y luego a altostratus o altocúmulus tendrá lugar frecuentemente en el curso de pocas horas. La precipitación podrá comenzar entre 12 y 30 horas después de observarse por primera vez los cirrus.

tes cálidos y fríos

Altura aproximada Nivel

Clima Clima templado tropical

Superior 3-8 km 5-13 km 6-18 km

Medio 2-4 ,, 2-7 ,, 2-8 ,,

Inferior desde el desde el desde el suelo suelo suelo

-2km -2km -2km

259 El. tiempo 4.144

Durante el verano los cúmulos se trans- formarán en cúmulonimbus y producirán chaparrones y truenos. En invierno, los nimbostratus o estratocúmulus traerán lluvia o nieve. Cuando el frente pase, el vien- to cambiará bruscamente, el barómetro se elevará paulatinamente y descenderá la temperatura. Si el frente se desplaza rápidamente,

pronto comenzará a aclarar, pero si su movimiento es relativamente lento la nubosidad y la precipitación pueden durar varias horas. C. Tornados. Los tornados son originados por las mismas condiciones atmosféricas que provocan el granizo y las tronadas, en particular, por la colisión entre masas de aire cálido y frío. Los tornados no pueden predecirse, pero las condiciones del aire en que se originan son conocidas, y cuando existen, las oficinas meteorológi- cas informan habitualmente acerca de la 'posibiligad de tornados'. Un tornado cubre un área de 70 a 330 metros de ancho y se desplaza con una velocidad media. de 23 a 63 km por hora. En el hemisferio norte los tornados tienen lugar con mayor frecuencia entre el 1* de abril y el 15 de julio y por lo general al finalizar la tarde. Cuando el aire es húmedo y su temperatura supera los 26" y se produce el arribo de una masa de aire frío, existe siempre la posibilidad de que se produzca

un tornado. Frecuentemente, antes o des- pués de éste se observan las nubes denominadas mamatocúmulus. D. Huracanes. El huracán tropical es la más devastadora de las tormentas. Aun- que se producen en todo el mundo y se los designa con diferentes nombres, todos las huracanes se originan en las regiones ecuatoriales. En el norte del ecuador, la dirección general de su desplazamiento es de N a NO o NE. Al sur del eciiador, los huracanes se mueven en direcciones opuestas. Las formaciones nubosas características

de los huracanes son casi las mismas que se observan en un frente cálido, con la siguiente secuencia general de cambios: (a) cirrus, (b) cirrostratus, aproximada- mehte a 1.600 km, precediendo al huracán, (c) altostratus; (d) nubes de lluvia, nimbostratus o cúmuloriimbus. Frecuentemen- te se observa un halo en torno del Sol o de la Luna. Aunque la velocidad de desplazamiento

de un huracán es sólo de 12 a 24 km por hora, es acompañado por vientos que a veces alcanzan a los 240 km por hora. En el curso de su evolución que alcanza aproximadamente a 10 dimas alcanza a cubrir un área de 800 a 3.200 kilómetros cuadrados. Cuando el barómetro comienza a ascender y los vientos cambian de di- rección, lo peor del huracán ya ha pasado.

Apéndice 1

Unidades SI

Magnitud física Nombre de la Símbolo Deflnici6n unidad

Unidades básicas

Unid a d e s complemen- tarias

Cantidad de materia mol mol Corriente eléctrica amper A Longitud metro m Intensidad luminosa candela cd Masa kilogramo kg Temperatura termodinámica kelvin K

Tiempo segundo S

Angulo plano Angulo sólido

Unidades derivadas Temperatura ordinaria

Capacidad eléctrica Carga eléctrica Diferencia de potencial

Resistencia eléctrica Energía Fuerza Frecuencia Iluminación Inductancia Flujo luminoso Flujo magnético Densidad del flujo

Potencia Presión

eléctrico

magnético

radián rad estereoradián sr

grado Celsius farad coulomb volt

ohm joule newton hertz lux henry lumen weber

tesla watt pascai

" C F C V

n J N Hz IX H Im wb

T W Pa

Apéndice 1 262

Magnitud ffsica de la Slrnbolo ’ Definici6n unidad

Unidades que se emplean

conjuntamente con las SI Area

Viscosidad dinknica Energía Viscosidad cinética

Distancia Densidad del flujo

Masa Presion Radiactividad Volumen

( difusibn)

magnético

barn h hectarea ha poise P electron-volt ev

stokes St parsec PC

gauss G tonelada t bar bar curie Ci litro 1

Fracciones decimales y múitiplos

Frocci6n Prefllo Simbolo Múltipio Prefilo sfmboio

10-1 deci d 10 deca da 10-1 centi C 1 o= hecto h 1 o-.’ mili m 102 kilo k

103 mega M n 10s giga G EL 10-6 m i m o

1 0-9 nano 106 tera T pico f 10-12

10-15 atrJ a

263

Apéndice 2 Apéndice 2

Conversión de unidades de otros sistemas a unidades SI

Magnitud física Unidad

Area pulgada cuadrada pie cuadrado yarda cuadrada milla cuadrada

Densidad pulgadas/pie cúbico Energía B. T. U.

caloría (15" C) ergio pie-libra-fuerza pie-poundal

kilogramo-fuerza libra fuerza poundal

pulgada pie yarda milla libra caballo de fuerza atmósfera torr pulgada fuerza/pulgada

Fuerza dina

Longitud angstrom

Masa Potencia Presión

Temperatura

Volumen

grado Fahrenheit

pulgada cúbica pie cQbico galón imperial (R. U.) galón (E. E. U. U.)

Equivalencia

6,4516 X 10-4 m2 y 645.16 mniz 9,2903 X 10-2 mz 8,36127 X 10-1 mi 2,58999 kmn 1.60185 X 10 kg m-3 1,05506 X 103 J 4,1855 J 10-7 J 1,35582 J 4,21401 X 10-1 J 10-5 N 9,80665 N 4,44822 N 1,38255 X 10-1 N 10-10 m 2.54 X 10-2 m 3,048 X 10-1 m 9,144 X 10-1 m 1,609344 k m 4.5359237 X 10-1 k kg 7,457 x 102 w 1,01325 X 10- kN m-! 1,33322 X 102 N m-2

cuadrada 6,89476 X 101 N m-2 V

5 t"F = - TOC + 32 1,63871 X lo-' m' 2,83168 X 10-2 m: 4,546092 X lo-%: mn 3,788404 X 103 m';

Apéndice 3 264

Apéndice 3 Tab,la periódica

Hidr6geno

3 6.940 4 9.013 Li 1 Be.

Litio Beriiio

I I 22.997 12 24.32 Na 1 W

Sodio Magnesio

19 39.096

Potasio

Rb Rubidio

20 40.08 Ca

Calcio

38 87.63 Sr

Estroncio

21 44.96 sc

Escandio

39 88.92 Y

Ytrio

122 n7.90 123 V 50.95

Titanio Vanadio

140 zr1.22 141 Nr91

Circonio Niobio

52.01 25 54.93 26 55.85 27 58.94 jj< Cr 1 M n 1 Fe 1 Co 1 Cromo Manganeso Hierro Cobalto 1 I I I I I I 1

95.95 43 (99) 44 101.7 45 102.91 l<j M o 1 Tc 1 Ru 1 Rh 1 Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio

~~

55 132.91 56 137.36 57-71 72 178.6 73 180.88 74 183.92 75 186.31 .76 190.2 77 193.1 cs Ba Tierras Hf Ta W Re os Ir

Cesio Bario raras Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio

.92 58 140.13 59 140.92 60 144.27 61 (145) 62 150.43

io Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario Ce Pr Nd Pm Sm

-_ _--___--______ ~ ~

l89h 227 90 232.12 91 (231) 92 238.07 93 (237) 94 (242)

Clave f Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio ! Ac Th Pa U NP Pu

_ _ _ _ - _& ___- __---_- Número

Nombre

265

5 10.82 6 12.01 7 14.008 8 16.00 9 19.00 B C N O F

Boro Carbono Nitrógeno Oxígeno Flúor "

13 26.98 14 28.09. 15 30.98 16 32.066 17 35.457

Aluminio ' Silicio Fósforo Azufre Cloro Al si P S CI

28 ' 58.69 29 63.54 30 65.38 31 69.72 32 72.60 33 74.91 34 78.96 35 79.916 Ni cu Zn Ga G e As Se Br

Niquel Cobre Cinc Galio Germanio Arsénico Seienio Bromo

46 106.7 47 107.88 48 112.41 49 114.76 50 118.70 51 121.75 52 127.60 53 126.904 Pd Ag Cd In Sn Sb Te 1

Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Iodo

78 155.23 79 197.2 80 200.61 81 204.39 82 207.21 83 209 84 210 85 (210) Pt Au Hg TI Pb Bi Po At

Platino Oro Mercurio Talio Plomo Bismuto Polonio Astato

Apéndice 3

2 4.003 He Helio

10 20.183

Neón Ne '

18 39.9 A

Argón

36 83.6 Kr

Kripton

54 131.30 Xe

Xenon

86 222 Rn

Radón

Apéndice 4 266

Apéndice 4

Tabla de los elementos

N 0 Simb. atómico

~ ~~~~~

Da!os de interés

Ac Al Am Sb Ar

As At

S Ba Bk Be

Bi

B Br Cd

Ca Cf C

Ce cs Z n

Zr

c1 co cu Cr

Cm

D Y Es

Er sc Sn

Sr

Eu F m

F P Fr

89 13 95 51 18

33 85

16 56 97 4

83

5 35 48

20 98 6

58 55 30

40

17 27

29 24

96

66 99

68 21 50

38

63 1 O0

9 15 87

Actinio Aluminio Americio Antimonio Argón

Arsénico Astato

Azufre Bario Berkelio Berilio

Bisinuto

Boro Bromo Cadmio

Calcio Californio Carbono

Cerio Cesio Cinc

Circcnio

Cloro Cobalto

Cobre Cromo

Curio

Disprosio Einstenio

Erbio Escandio Estaño

Estroncio

Europio Fermio

Flúot Fósforo Francio

Metal radiactivo; raro. Sus aleaciones son fuertes y livianas. Producido por el hombre. Sumamente radiactivo. Metal plateado y quebradizo. Importante para aleaciones. Gas incoloro existente en el aire, usado en las lámparas eléctricas.

Gris y sólido. Sus compuestos son venenosos. Obtenido por el hombre a partir del bismuto. Elemento radiac-

Sólido amarillo, no metálico. Metal liviano, blando, blanco plateado. Obtenido por el hombre (1950). Metal sumamente radiactivo. Metal liviano. Los resortes pequeños de aleación de berilio

Metal de color rosa plateado, produce aleaciones duras y de

Sólido no metálico. Se encuentra presente en el bórax. Líquido rojo. Su nombre significa 'hediondo'. Metal plateado. Frecuentemente empleado para recubrir otros

Metal liviano. Sus compuestos abundan en la corteza terrestre. Producido por el hombre (1950). Metal sumamente radiactivo. Elemento clave en quimica orgánica. Existe en todos los vegetales y animales.

Metal duro. Usado en las piedras para encendedores. Metal plateado y blando. Se funde en agua hirviendo. Metal blanco azulado. Empleado como revestimiento exterior

Metal dorado. Su compuesto, el circón, es una piedra semi-

Gas verde amarillento. 'Tcnenoso. Buen agente blanqueador. Metal plateado. Forma parte de aleaciones fuertemente mag-

Metal rojo, conductor de la electricidad. Metal plateado y brillante, usado en aleaciones de acero in-

Producido por el hombre, a partir del plutonio. Metal muy

Metal terroso raro. Su nombre significa 'difícil de obtener'. Obtenido bombardeando uranio con núcleos atómicos de nitró-

Metal terroso raro. No obtenido aún en estado libre. Raro. Metal plateado usado como recubrimiento del hierro, por gal-

Metal duro y activo; parecido al calcio en sus propiedades

Metal terroso raro. Obtenido agregando neutrones al plutonio para obtener caii- fornio. Agregando 'más neutrones se obtuvo el elemento 100. Sumamente radiactivo.

Gas venenoso, m u y activo. Sólido blando, no metálico. Arde con facilidad. Metal radiactivo extremadamente raro. Obtenido también me-

tivo no metálico.

y cobre son de mucha duración.

bajo punto de fusión.

metales por galvanoplastia.

del hierro galvanizado.

preciosa.

néticas.

oxidable.

radiactivo.

geno. Peso atómico 247. M u y radiactivo.

vanoplastia, en las latas.

químicas.

diante reacciones nucleares.

267 Apéndice 4

Datos de interés NV ‘lrnb’ atdmico

G d 64

G a 31

G e 32 Hf 72 H e 2

H 1 Fe 26 Ho 67 In 49 1 53

Ir 77

Kr 36 La 57 L w 103

Li 3 Lu 71 M g 12 M n 25 M d 101 H g 80 Mo 42 N d 60 Ne 10

N P 93 Ni 28 N b 41 N 7 No 102 A u 79 os 76 O 8 Pd 46

Pt 78

Pb 82 Pu 94 Po 84

K 19 Pr 59 Pm 61

Pa 91 Ra 88

A g 47

Gadolinio

Galio

Germanio Hafnio Helio

Hidrógeno Hierro Holmio Indio Iodo

Iridio

Kriptón Lantanio Laurencio

Litio Lutecio Magnesio Manganeso Mendelevium Mercurio Molibdeno Neodimio Neón

Neptunio Níquel Niobio Nitrógeno Nobelio Oro Osmio Oxígeno Paladio Plata Platino

Plomo Plutonio Polonio

Potasio Praseodimio Prometio

Protactinio Radio

Metal terroso raro. Es un elemento AO obtenido aún en estado

Metal blanco brillante. Extraído generalmente de los minerales

Metal gris, quebradizo, similar al estaño. Metal pesado similar al circonio. Gas químicamente inactivo, dos veces más pesado que el hi-

Gas incoloro. Es el más liviano. Es el segundo metal en abundancia. Metal terroso raro. ha obtenido aún en estado libre. Metal blando, plateado, similar al aluminio. Sólido marión oscuro. Al ser calentado desprqde hermosos

Metal plateado. En aleación con el platino se emplea en puntas

Gas inerte e incoloro existente en la atmósfera. Metal terroso raro. El más reciente de los elementos, obtenido por el hombre (1961). Radiactivo, de vida sumamente corta.

Metal blafido; el más liviano de los conocidos. Metal terroso raro, de pocas aplicaciones. Combina la liviandad con la solidez. Metal pesado. D e gran importancia en la industria siderúrgica. Sumamente radiactivo y de corta vida. Metal líquido, pesado y de color plateado. Metal plateado. Forma importantes aleaciones con el acero. Metal terroso raro. Forma compuestos rosados. Gas inerte existente en la atmósfera. Se emplea en tubos el&-

Obtenido por el hombre a partir del uranio. Radiactivo. Hace al acero resistente al óxido. Metal plateado. Antes denominado columbio. Gas incoloro; integra el 78 % del aire atmosférico. De corta vida. Sumamente radiactivo. Famoso por su valor ornamental y como patr6n monetario. Metal plateado. Es el elemento mas pesado. Gas incoloro. Elemento abundante. Similar al platino. Es el mejor conductor del calor y la electricidad. Metal plateado, usado en recipientes de laboratorio e instru-

Metal blando, pesado, de color blanco azulado. Producido por el hombre. M u y importante en la fisión nuclear. Metal radiactivo. Descubierto por los esposos Curie poco antes

Metal blando, más liviano que el agua. Metal terroso raro. Metal terroso raro; obtenido por el hombre a partir del pra-

Metal radiactivo presente en los minerales de uranio. Metal radiactivo. Su descubrimiento estimuló las investigacio-

libre.

de cinc.

drógeno.

vapores purpúreos.

de lapiceras.

tricos de colores brillantes.

mentos.

que el radio.

seodimio.

nes acerca de la radiactividad.

Apéndice 4 268

~~

N" DaTas de interés otómico

R n 86 Re 75 R h 45

Rb 37 R u 44 Sm 62 Se 34 Si 14 N a 1 1 TI 81 Ta 73 Tc 43 Te 52 Tb 65 Ti 22

Th 90 Tm 69 W 74

U 92

V 23

X e 54 Y b 70 Y 39

Radón Renio Rodio

Rubidio Rutenio Samar:a Sclenio Silicio Sodio Talio Tantalio Tecnecio Telurio Terbio Titanio

Torio Tulio Tungsteno

Uranio

Vanadio

Xenón Yterbio Ytrio

El más pesado de los gases. Radiactivo; procede del radio. Metal pesado semejante al. manganeso. Metal pessdo. Parecido en aspecto al aluminio. Usado en jo-

Metal blando, raro, químicamente muy activo. Metal duro y quebradizo, de color gris. Metal terroso raro. Sólido no metálico. Similar al azufre en sus reacciones químicas. Sólido no metálico. El segundo en abundancia. Metal blando y muy activo; más liviano que el agua. Metal sólido similar al plomo: sus sales son muy venenosas. Semejante al hierro pulido. Forma aleación con el acero. Metal pesado. Es uno de los productos de la fisión del uranio. Sólido no metálico. Similar al azufre en las reacciones químicas. Metal terroso raro. No obtenido aún en estado libre. Metal duro y resistente. Los nuevos métodos de producción le

Metal gris, pesado. Todos sus compuestos son radiactivos. Metal terroso raro, no obtenido aún como elemento iibre. Metal pesado. Es el que posee punto de fusión más elevado. Antes llamado wolfram.

Objeto de intensa búsqueda en todo el mundo a causa de su importancia en la fisión nuclear.

Metal gris de difícil fusión. Forma con el acero aleaciones fuertes y tenaces.

Gas raro, inerte e incoloro, componente de la atmósfera. Metal terroso raro. Metal terroso raro. Más abundante que otras tierras raras me-

yería para galvanoplastia.

deparan un futuro brillante.

tálicas:

Apéndice 5 Indicadores ácido-base

Color Indicador ','"O Cantidad de indicador para 10 ml Acidez Alcalinidad

Azul de timol 1,2-2,8 Tropeolina O0 1,3-3.2 Amarillo de 2,9-4,0 metilo (B)

metilo (B)

bromofenol (A)

bromocresol

Anaranjado de 3,l-4,4

Azul de 3,O-4,6

Verde de 4,O-5,6

Rojo de metilo (A) 4,4-6,2 Azul de 6,2-7.6 bromotimol

Rojo de fenol (A) 6,440 Rojo neutro (B) 6,8-8,0

Azul de timol 8,O-9,6

1-2 gotas solución 0,i % en agua 1 gota solución 1 % en agua 1 gota solución 0,L % en alcohol

1 gota solución 0,l % en agua



1 gota solución 0,l % en agua 1 gota solución 0,l % en agua

1 gota solución 0,l % en agua 1 gota soiucibn 0,l % en alcohol

1-5 gotas solución 0,1 $6 en agua

90 %

70 %

rojo rojo rojo

rojo

amarillo

amarillo

rojo amarillo

amarillo rojo

amarillo

amarillo amarillo amarillo

anaranjado

azul-violeta

azul

amarillo azul

rojo amarillo

azul

269 Apéndice 6

Indicador Color $::'pHo Cantidad de indicador para 10 ml

Acidez Alcalinidad

Fenolftaleína (A) 9,O-11,0

Timolftalefna 9,4-10,6

Amarillo de 10,o-12,o alizarina

Tropeolina O 11,O-13,O

Nitramina (B) 11,O-13,0

Acido 12,O-13,4 trinitrobenzoico

1-5 gotas solución 0,l o/c en alcohol

1 gota solución 0,l o/c en alcohol

1-5 gotas solución 0,l % en alcohol


90 %

90 %

90 %

1-2 gotas solución 0,l % en alcohol 70 %

1 gota sohición 0,l % en agua

Apéndice 6

Humedad relativa del aire (porcentaje) -"C

incoloro rojo

incoloro azul

amarillo anaranjado-

amarillo anaranjado-

incoloro anaranjado-

incoloro anaranjado-

marrón

marrón

marrón

rojo

Temperatura Depresión del term6metro de bulbo húmedo ("C) del term6metro de bulbo seco

(OC) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 20

50 94 45 94 40 93 35 93 30 92 25 91 20 90 15 89

' 10 87

89 84 79 88 83. 78 88 82 77 87 80 75 86 78 72 84 76 69 81 73 64 79 68 59 75 62 51

74 70 65 61 73 68 63 59 71 65 61 56 68 62 57 52 65 59 53 47 6! 54 47 41 56 47 40 32 49 39 30 21 38 27 17 5

57 53 46 40 33 28 22 55 51 42 35 28 22 16 52 47 38 31 23 16 10 47 42 33 24 16 8 41 36 26 16 8 35 29 17 6 26 18 5 12 4

Apéndice 7

Equivalencia de temperaturas en distintas escalas

Kelvin Celsius Fahrenheit

Cero absoluto O" K -273" C -459" F Cero Fahrenheit 255" K -18" c O" F Punto de congelación del agua 273" K O" c 32O F Punto de ebullición del agua 373" K 1000 c 212" F

Apéndice 8

10

1 1

12

13

14

15

16

17

18

19

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

47 48 49 50

46

270

O oooo

0414

0792

1139

1461

1761

2041

2304

2553

2788

3010 3222 3424 3617 3802 3979 4150 4314 4472 4624 4771 4914 5051 5185 5315 5441 5563 5682 5798 5911 6021 6128 6232 6335 6435 6532

6721 6812 6902 6990

6628

Apéndice 8

2355

2601

2833

Logaritmos

2380 2405

2625 2648

2856 2878 -- 3054 3263 3464 3655 3838 4014 4183 4346 4502 4654 4800 4942 5079 5211 5340 5465 5587 5705 5821 5933 6042 6149 6253 6355 6454 ,bSSi 6646 6739 6830

1 0043

0453

0828

1173

- - - -

3075 3096 3284 3304 3483 3502 3674 3692 3856 3874 4031 4048 4200 4216 4362 4378 4518 4533 4669 4683 4814 4829 4955 4969 5092 5105 5224 5237 5353 5366 5478 5490 5599 5611 5717 5729 5832 5843 5944 5955 6053 6064 6160 6170 6263 6214 6365 6375 6464 6474 6561 6571 6656 6665 6749 6758 6839 6848

1492

1790

2068

2330

2577

2810

3032 3243 3444 3636 3820 3997 4166 4330 4487 4639 4786 4928 5065 5198 5328 5453 5575 5694 5809 5922 603 1 6138 6243 6345 6444 6542 6637 6730 6821 691 I 6998

- - - - -

- -

- -

- -

- - - -

- -

0086 0128 0170 5

0212

0607 0969

- - -

1303

1614 1903

- -

2175 2430 - - 2612

2900 3118 3324 3522 3711

4065 4232 4393 4548 4698

4983 51 19 5250 5378 a

- - - 3892

4843

5623 5740 5855 5966 6075 6180 6284 6385

- - 6484 6580 6675 6767 6857 6946 - 7033

9 1 1 13 14 9 1 1 12 14 9 LO 12 13 9 10 11 13 8 10 I I 12 8 9 1 1 12 8 9 10 12 8 91011 7 91011 7 8 10 11 7 8 910 7 8 910 7 8 910 6 8 910 6 7 8 9 6 7 8 9 6 7 8 9 6 7 8 9

6 7 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8

--

6 7 8 9

27 1 Apéndice 8

51 52 53 54 55 56

Nota: Estas tablas se han confeccionado de tal forma que la cuarta cifra decimal de cada logaritmo es siempre inferior o superior en una unidad a la cuarta cifra decimal más próxima. Por ejemplo: si el logaritmo hallado es 0,5014, el decimal de cuatro cifras más aproximado puede ser 0,5013, 0,5014 o 0,5015. En una tabla de diferencias uniformes como la presente no es posible obtener mayor precisi6n.

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7076 7084 7093 7101 7110 7118 7126 7135 7143 7152 1 2 3 3 4 5 6 7 8 7160 7168 7177 7185 7193 7202 7210 7218 7226 7235 1 2 2 -3 4 5 6 7 7 7243 7251 7259 7267 7275 7284 7292 7300 7308 7316 1 2 2 3 4 5 6 6 7 7324 7332 7340 7348 7356 7364 7372 7380 7388 7396 1 2 2 3 4 5 6 6 7 7404 7412 7419 7427 7435 7443 7451 7459 7466 7474 1 2 2 3 4 5 5 6 7 7482 7490 7497 7505 7513 7520 7528 7536 7543 7551 1 2 2 3 4 5 5 6 7

59’ 60 61

7709 7716 7723 7731 7738 7745 7752 7760 7767 7774 1 1 2 3 4 4 5 6 7 7782 7789 7796 7803 7810 7818 7825 7832 7839 7846 1 I 2 3 4 4 5 6 6 7853 7860 7868 7875 7882 7889 7896 7903 7910 7917 1 1 2 3 4 4 5 6 6

7945 7952 7959 7966 7980 7987 1 1 2 3 4 5 6 6 1 :: 1 iiii 1 1 z7” 1 8014 1 8021 1 8028 1 8035 1 804‘: 1 8048 1 8055 1 1 1 2 3 1 1 4 5 5 6 1 64 65 66

8062 8069 8075 8082 8089 8096 8102 8109 8116 8122 8129 8136 8142 8149 8156 8162 8169 8176 8182 8189 8195 8202 8209 8215 8222 8228 8235 8241 8248 8254

WI 4 5 5 6

84 85

9243 9248 9253 9258 9263 9269 9274 9279 9284 9289 1 1 2 2 3 3 4 4 5 9294 9299 9304 9309 9315 9320 9325 9330 9335 9340 1 1 2 2 3 3 4 4 5

86 9345 9350 9355 9360 9365 9370 9375 9380 9385 9390 1 ! 2 2 3 3 4 4 5

1 1 2 21 3 1 4 4 5 6 i r 2 2 1 3 1 4 4 5 5

87 88 89 90 91 92 93

1 1 2 2 1 1 2 2 1 : I : 4 : : I

9395 9400 9405 9410 9415 9420 9425 9430 9435 9440 O 1 I 2 2 3 3 4 4 9445 9450 9455 9460 9465 9469 9474 9479 9484 9489 O 1 1 2 2 3 3 4 4 9494 9499 9504 9509 9513 9518 9523 9528 9533 9538 O 1 1 2 2 3 3 4 4 9542 9547 Y552 9557 9562 9566 9571 9576 9581 9586 O 1 1 2 2 3 3 4 4 9590 9595 9600 9605 9609 9614 9619 9624 9628 9633 O 1 1 2 2 3 3 4 4 9638 9643 9641 9652 9657 9661 9666 9671 9675 9680 O 1 1 2 2 3 3 4 4 9685 9689 9694 9699 9703 9708 9713 9717 9722 9727 O 1 1 2 2 3 3 4 4

.-+++pq 1 1 2 2 3 4 5 5

94 95 96 91 98 99

xz;~;~;:::i 3 4 4 5

1 1 2 2 3 4 4 5 1 1 2 2 3 4 4 5 1 1 2 2 3 4 4 5 1 1 2 2 3 4 4 5

9731 9136 9141 9745 9750 9754 9759 9763 9768 9773 9771 9782 9786 9791 9795 9800 9805 9809 9814 9818 9823 9827 9832 9836 9841 3845 9850 9854 9859 9868 9868 9872 9877 9881 9886 9890 9894 9899 9903 9908 9912 9917 9921 9926 9930 9934 9939 9943 9948 9952 9956 9961 9965 9969 9974 9978 9983 9987 9991 9996

3 3 4 4 O 1 1 2 3 3 4 4 O 1 1 2 3 3 4 4 o 1 1 2 2 3 3 3 4

Los derechos de reproducción de la parte de estas tablas que comprende los logaritmos de los números 1,000 a 2,000 es propiedad de los sefiores Macmillan and Company Ltd., quienes han, no obstante, autorizado su reproduccibn en dicha forma, en cualquier publicacion con fines ediirativos.

Apéndice 9 2 72

Apéndice 9

273 Apéndice 9

f ndice

Acción y reacción, experimentos sobre, 2.243-

Acero, 2.64 Acero recocido, 2.64 Acero templado, 2.64 Acetato de plomo, 2.69 Acetona: conductividad, 2.60 B punto de ebullición, 2.6 solvente para experimentos de croinatogra-

solvente para indicadores, 2 43

difusión con amoníaco, 2 54 en agua regia, 1.39 preparación, 2.36 ,

propiedades, 2.36 solución diluida, 1.36 uso en ensayo de minerales, 4.13 B, 4.55 uso en experimrntos sobre desplazamientos de iones, 2.89

uso en obtención: de azufre en solución dc tiosulfato de sodio, 2.92-93; de bióxido de carbono, 2.91; de hidrógeno, 2.33: de resina de formaldehído resorcinol, 2.102

51, 4.102-104

fía, 2.24

Acido clorhídrico:

Acido esteárico, 2.2 Acido láctico, 2.39 Acido nítrico, 1.36, 1.39 Acido sulfúrico: en acumuladores, 1.38 cn electrólisis del agua, 2.36 en producción de hidrógeno, 2.34, 2.36,

cn producción de resina, 2.101 liberación de calor en dilución de ácido con-

2.76

centrado, 1.36, 2.80 Acido thnico, 1.71 Acidos: ac6tico. 1 .36, 2,100 agua regia, 1.39 clorhídrico, 1.36, 1.39, 2.33, 2.36, 2.54

del suelo, 4.47 esteárico, 2.2 láctico. 2.39 nítrico, 1.36, l .39 soluciones diluidas, 1 .36 sulfúrico, 1 .36, 1 .38, 2.34, 2.36, 2.69, 2.76,

tiinico, 1.71 Actividad de las hojas (i&ase furrzbién Fotosín- tesis; Respiración de las plantas: Transpira- ción) : clorofila, 3.45 A fósiles, 4.34 producción dc almidón, 3.45 A

2.89, 2.91-93, 2.102, 4.13 B, 4.55

2.80 C, 2.101

producción de azúcar, 3.45 B producción de bióxido de carbono, 3.45 C solución de azul de bromo timo1 indicadora de presencia de bióxido de carbono, 3.45 C

solución de iodo indicadora de presencia de almidón, 3.45 A

solución para prueba de azúcar, 3.45 B Acuarios, 3.9-10, 4.56, 4.138 Achernar,4.76 B, 4.78 B Agua: acción erosiva, 4.50 B, 4.53, 4.62 acción sobre las plantas, 4.44 agua de cristalización, 2.32 agua subterránea, 4.56-57 calor de evaporación del, 2.17 ciclo del, 4.132-133 condensación, 4.131-136 condensada en el aire, 4.121-130 conductividad del calor en el. 2.153 conductividad eléctrica, 2.60 C congelación, 2.129, 4.59, 4.143 copos de nieve, 4.136 corrientes de convección, 2.124-126. 2.129 densidad máxima, 2.129 d-stilada, 1.32, 4.141 efecto de la temperatura sobre cl, 4.59 empleo para demostrar la presión atrnosf6i.i-

en el suclo. 4.44-46, 4.48-50, 4. 123 en la respiración. 4.126 en las plantas. 4.124-126 en los alimentos, 2.98 B esiimación del aire en disolución en el. 2.24, evaporación. 4.56. 4.144. 4.122-123. 4.127-

filtración del agua. 4.57 higrómetro capilar, 4,112 higrómetro punto de rocío. 4.113-114 C,

humedad atmosférica, 4.1 12. 4. I 14 humedad relativa. 4.112. 4.114 medidores de salpicaduras. 4.52 minerales en solución. 4.55 nubes. 4.135. 4.143-44 permeabilidad del suelo. 4.54 pluviómetro. 4.46, 4.1 1 , 4.1 13 punto de ebullición. 2.5 punto de rocío, 4.113-114, 4.134-135 separación del agua en el benceno, 2.26

ca, 4.117

130.

4.134. 4.140

Agua de cal. 1.47, 2.98 R, 3.42 Agua de mar, 1.50 Agua destilada, 1 .32 Agua regia, 1 .39 Agujas para brújulas. ix!crsc L’IT Magnetismo. Aire: aire.frío más pesado que el cálido, 4.118

liidice 276

cantidad de polvo en el, 4.140 condensación de la humedad del, 4.13 1- 132 corrientes de convección en el, 2.127-128,

efectos de la evaporación en airc cn inovi- miento, 4.129

en el suelo. 4.43 expansión al calentarse, 2.1 10-1 1 1 , 4.1 15 humedad del aire, 4.121-126, 4.130-136,

4.119-120

4.140 Aislación del calor, 2.1 17 Albireo, 4.91

Alcohol, lámpara de, 1.25 Alcohol metílico, 2.13 Aleación para fusibles eEctricos, 1.53 Aleaciones: aleaciones de estaño y plomo, 2.61 clases de aleaciones, 1.53 dureza dz las aleaciones, 2.62 efecto de aleaciones sobre el punto de fusión

de los metales, 2.63 molde para fundición de, 2.61 placa metálica para probar el punto de fu- sión de, 2.63

probador dz dureza, 2.62 Algas, 3.9 Almidón, 1.70,2.95, 3.45 A Altura de una estrella, 4.67 Alumbre, 4.24 Aluminio:

Alcohol, 2.6-7, 2.24, 4.81

acción de los ácidos diluidos sobre el, 2.74 en la corteza terrestre, 4.4 en las rocas ígneas, 4.21 productor de cargas estáticas, 2.147

difusión del, 2.54 empleo en diazotipias, 1.10 experimento de la fuente, 2.37 B preparación del, 2.37 A propiedades del, 2.37 A

Anucuris, 3.9, 3.41 Ananá, 3.46 C Anaranjado de metiio, 2.78 Andrómeda, 4.72 Anemómetro, 4.109 Anfíboles, 4.17 Angulo de elevación, 4.139 Angulos, su trazado en el reloj de sol. 4.69 Animales:

Amoníaco:

células, 3.67 corazón del caracol, 3.62 Iiuesos, 3.63 músculos, 3.63 oxígeno (absorbido por pequeños anima-

les), 3.61 sangre y vasos sanguíneos. 3.63-65 tejidos de la pata de pollo, 3.63

Antera, 3.53 Antracita. 4 23 Apatita, 4.6 Apio, 3.60 Arado de zonas adyacentes. 4.53 Arañas, 3.36. 3.38 Arboles recién nacidos, 3.38-39 Arcilla, 4.26, 4.32, 4.16

Arenisca, 4.22, 4.38 Arena, 2.22, 4.22, 4.30, 4.36 Argón, 4.101 Ascensión recta, 4.74 Astronomía, 4.65-101 Auriga, 4.91 Avena, 3.58 A, 3.58 C, 3.59 Azúcar, 2.39, 2.60 B, 2.95, 4.24

Azufre, 2.48, 2.60 su producción en las plantas, 3.45 B, 3.51

reacción azufre-cinc, 2.70 reacción azufre-cobre, 2.70 reacción azufre-hierro, 2.70

Azul de bromo-timol, 1.55, 3.45 C Bacterias, 3.66 Balanza a resorte, 1.12 Balanza de astil, sensibk, 1.16 Balanza con una pajita, 1.15 Balanza simple, 1.12 Balanzas: a resorte, 1.13 con una pajita, 1.15 de astil, sensible, 1.16 romana (o danesa), 1.14 simple, 1.12

Bambú, 3.48, 3.56 Banco Óptico, 2.219 Banda bimetálica, 2.107 Barómetros: aneroidz, 2.308 Fortin (a mercurio), 2.307 medición de la presión atmosférica, 4.113. 4.115

Barro, 4.52, 4.60 Bases, 1.37, 2.44, 4.47 Begonia, 3.48 Benceno, 2.7, 2.16, 2.22, 5.26 Benedict, solución de. 1.54 Betelgeuse, 4.74, 4.91 Bicarbonato de sodio, 2.11 Bicromado de amonio, 2.55 A Biotita, 4.16 Bióxido dr azufre. 2.7576 Bióxido de carbono: difusión del, 2.53 A el arte culinario y el, 2.39 empleo en determinación dc la absorción de

preparación del, 2.38 presencia en las hojas del, 3 45 A propiedades del, 2.38 reacción con el magnesio del, 2 77

de vacío, 2.196 elevadora con una jeringa. 2.311 impelente con un tubo de ensayo, 2.312 inflador de bicicleta, 2.309

Bórax, 1.5 Boyle, ley de, 2.316 Broches cocodrilo, 2.60. 2.156 Bromo, 2.68, 2.96 Bromoformo. 2.15, 2.27 Biomuro de plonio. 2.60. 2.68 Biomuro de potasio, 2.68 Bronce, 1.53 Bruselas (pinzas), i .35

oxígeno por animales pequeños. 3.61

Bombas:

277 lndice

Cactus, 3.37 Caída de los cuerpos: bolillas rodando sobre plano inclinado, 2.235 caída simulthx de bolillas dc cojinete.

ticmpo de caída de un cuerpo, 2 238 trayectoria dz un proyectil. 2.239

4.119

2.234

Caia uara estudio de la convección. 2.1%.

Caia proyectora, 2.205-206 Caias para colcccionar insectos, 3.15 C Calabaza, 3.52 Calcio, 4 4, 4.21 Calcita, 4.6. 4.19-20 Calcntadoi (con una lata), 1.31 Calor:

accikii sobre el cobre. 2.28 A acción sobre el magncsio, 2.28 A aislación, 2.117 brinda bimetrilica. 2.107 calentamiento del sulrato dz cobre. 2.32 conductividad del, 2.118-122. 2.132 de evaporación y licuefacción, 2.17 diferencia entre calor y temperatura, 2.103 dilatación de líquidos por el, 2.108-109 dilatación de sólidos por el, 2.106 en reacciones químicas, 2.80-83 expansión Cl-1 aire por el, 2.110-1 1 1 experimento del tornillo y del tarugo, 2.105 percepción de la temperatura, 2.112 producido por electricidad, 2.160-162 radiación del, 2.130-140 recolección de productos gaseosos de la com-

sustancias de masa constante al ser calenta-

sustancias que pierden masa al ser calenta-

termómetros, 2.113-1 15 txmoscopio, 2.116 transformación de energía cinética en calorí-

bustión, 2.29

das, 2.31

das, 2.30

fica, 2.104 Calor de evaporación, 2.17 Calor específico de un líquido, 2.17 Caloría, 2.17, 2.135-136. 2.82-83 Calorímetro, 1.28 Cámara, 4.90 Cambios de estado:

de líquido a vapor, 2.17 de sólido a líquido, 2.16

Can Mayor (Canis Major) , 4.73 Cáncer (Trópico de), 4.70 A, 4.98-99 Canopus, 4.76 B, 4.78 B Caia de azúcar, 3.48, 3.56 Capella, 4.76 A, 4.91 Capilaridad dri suelo, 4.48, 4.5657 Capricornio (Trópico de), 4.99 Caracoles, 3.9, 3.62 Carbonato de calcio, 2.38, 4.22 Carbonato de cobre, 2.30 B, 2.71 Carbonato de sodio, 2.71 Carbono : electrodos de, 2.59, 2.68-69, 2.88-90 en la llama del quemador de Bunsen, 2.1 residuos al calentarse elementos, 2.93 A su srparación en mezcla con estaño, 2.18

Caroteno, 2.24 A Carta, 4.22 Caseína, de la leche, 2.100 Cassiopea, 4.72, 4.28 R, 4.91 Catálisis, 2.94, 2.97 Cebollas, 3.58 A, 3.58 C, 3.59 Células ( biología) : algas células, 3.66 células de la mejilla, 3.67 comparación de células animales y vcgetalcs,

cromosomas, 3.69-70 cromosomas salivarios, 3.70 empleo de microscopio electrónico para estudio de células, 3.71

huevo de avestruz, 3.66 mitocondrio, 3.71 organismo multicelular, 3.66 organismo unicelular, 3.66 Órganos menores de las células, 3.70-71 paredes de las células, 3.68 protistas, 3.66 reproducción, 3.69

a prueba de ácidos, 1.56 de celuloide, 1.56 de Faraday, 1.56 empleo en confección de ladrillos, 2.66 para acuarios, 1.56 para hierro, 1 .56 portland, 4.25

3.67

Cemento:

Cenit, 4.74 Centauri (alfa y beta) , 4.76 B, 4.78 B Cera: cemento de Faraday, 1.56 compuesto de Chatterton, 1.56 conductora de la electricidad, 2.60

como electrodo en pilas, 2.84-85.2.88, 2.150 en experimentos sobre desplazamiento del

en obtención de hidrógeno, 2.33-34, 2.74 fundente para soldarlo, 1 .5

Círculo Polar Artico, 4.70 A. 4.98-99 Citrato férrieo de amonio, 1. i 1 Clorato de potasio, 2.47 Clorofila, 2.24, 3.54 A Cloruro de amonio, 2.54, 2.88 Cloruro 'de bario, 2.58 Cloruro de bismuto. 1.40

Ciclosis, 3.66 Cinc:

cobre, 2.83

Cloruro de carbono. (IV), 2.13, 2.15, 2.26,

Cloruro de cinc, 1.5 Cloruro de cobalto, 4.140 CIoruro de estaño (11). 1.52 Cloruro de magnesio, 1.50 Cloruro de potasio, 2.47 Cloruro de sodio, 1.50, 2.12-13, 2.19, 2.22,

25. Cobre: apagavelas: 2.120 como conductor del calor, 2.122 desplazamiento en soluciones acuosas, 2.72,

2.49, 2.60 B

2.3b92.47,2.50A,2.5l,2.60B,2.69,4.24-

2.83-84

fndice 278

fundente para soldar cobre, 1.5 oxidación al ser calentado en contacto con

reacción con ácidos a 3 M, 2.74 recipiente en pila de Daniell, 2.85 soluciones dz iones de cobre, 2 85

el aire, 2.28 A

Codorniz, 3.5 Cohetes, 4.102-104 Coloides, 2.52 Color: color de la luz solar, 2.220 color de los objetos opacos, 2.228 color de los objetos transparentes, 2.227 colores del espectro, 2.221 colores en una película de aceite, 2.326 colores en una película de jabón, 2.225 cómo varían los colores, 2.231 empleo de la luz ultravioleta, 2.224 empleo de los ravos infrarrojos, 2 223 empleo en identificación de minerales, 4.7-8 mezcla de luces de colores, 2.230 mezcla de pigmentos coloreados, 2 229

Colpidium, 3.35 Compuestos minerales, 4.4 Comunidad de pradera, 3.38 Comunidad de sudo boscoso, 3.39 Comunidad de un tronco en descomposición,

Comunidades: 3.36

de bacterias, 3.35 cerradas, 3.34 de desierto, 3.37 de pradrra, 3.38 de suelo boscoso, 3.39 de tronco en descomposición, 3.36 equilibradas, 3.34 sucesión de, 3.35

Condensación de los polímeros, 2.101-102 Condensación del vapor de agua, 4.121, 4 131- 135

Conductividad del calor: apagavelas de espiral de cobre, 2 120 en tela metálica. 2.18 lámpara de Davy, 2.119 metales como conductores, 2.120-123

conductoras y no conductoras, 2.59 B, 2.59 C conductores líquidos, 2.59 electrodos, 2.59

Conductores eléctricos, 2.155 Conglomerado, 4.22 Constelario, 4.76 Constelaciones : Andrómeda. 4.72

Conductividad eléctrica de sustancias:

Auriga, 4.91 Canis Major (Can Mayor), 4.73 Cassiopea, 4.73-74 Cruz del Sur (Crux), 4.71, 4.73, 4.77, 4.78B Cygnus, 4.91 fotografía de constelaciones, 4.91 Orión (El Gran Cazador), 4.72-74, 4.77 Pegasus, 4.72 Ursa Major (El Arado, El Cucharón Grande, Osa Mayor), 4.72; 4.77, 4.78 3

Ursa Minor (El Cucharón Pequeño, Osa Menor), 4.72

Copias heliográficas azules, 1 9, 1.11 Corindón, 4.6

Correas de transmisión, 2.258 Corriente eléctrica:

Corona, 4.96, 4.143 Corona lunar, 4.143

circuitos simples, 2.159 conductores, 2.155 electricidad producida por un limón, 2 149 fusibles, 2.160-161 instrumentos sencillos para detección dc co-

interruptores, 2.152-153 la electricidad como fuente de calor y lw.

linterna eléctrica, 2.154 pilas en paralelo, 2 158 pilas en serie, 2.157 pilas secas, 2.88, 2.150-151 pilas simples, 2.148 tablero de circuitos, 2.156-163

Corrientes de convección: en el agua, 2.124-126, 2.129 en el aire, 2.127-128, 4.119-120 cn la caja de convección, 2.128, 4 119 máxima densidad del agua, 2 129

Crecimiento de la raíz, 3 48-50 Crisol, 2.28 Cristales:

rrientes eléctricas, 2.163

2.162

de azúcar, 4.24 de azufre, 2.48 de cloruro de sodio, 4 24 crecimiento a partir de soluciones, 2 $5 crecimiento a partir dz su fusión, 2 46 crecimiento de grandes cristales. 2.49 cúmulos de cristales para exhibir, 2 50 división de, 2.51 estimación de la dimensión de partículas CI is- ialinas, 2.56

formación en los minerdes, 4 24 formas, 2.47 piezcelectricidad y piroelectricidad, 4.33 sistemas cristalinos en los minerales, 4. i 2

Cromato dr cobre, 2.89 Cromato de potasio, 2.71, 2 89 Cromatografía, 2 24 Cromosomas, 3.69-70 Cruz del Sur (Crux), 4.71, 4.77. 4.78 H Cuadrantes solarrs, 4.68-70 A Cuarcita, 4.23, 4.40 Cuarzo, 2.27, 4.6, 4.14, 4.22. 4 30, 4.33. 4 55 Cucaracha, 3.61 Culebra pequeña, 3.38 Cultivos : de camarón de agua salada, 3.31 de gorgojo de la harina, 3.24 de mcsca de la fruta, 3.23 en infusión de heno, 3.25, 3.35 levadura, 3.26

Cygnus, 4.91

Chatterton, compuesto de, 1 .56

Dafnias, 3.10 Daniell, pila dr, 2.85 Davy, lámpara de, 2.119

279 fndice

Declinación, 4.74 Densidad relativa: definición, 2.14 de líquidos, 2.15, 4.81 de minerales, 4.9 del ácido sulfúrico, 1.38 del suelo, 4.9, 4.41 su aplicación en la separación de sólidos,

su determinación en sólidos insolubles en 2.27

agua, 2.14 Desierto, comunidad de, 3.37 Destilación (separación por), 2.20 Destilación fraccionada, 2.21 Diamantes, 2.27, 4.6 Diapasón, 2.19 1 Diazotipias, 1.9 Dicotiledón, 3.52 A, 3.57, 3.60 Difusión : de amoníaco y ácido clorhídrico, 2.54 de líquidos, 2.55 A hacia arriba del bióxido de carbono, 2.53

del aire, 2.110-111, 4.115 de los líquidos, 2.108-109 ds los sólidos, 2.107

Disección de flores, 3.53-55 Distancia foca1 de las lentes, 1.19, 2.29, 4.65 Distribuidor para experimento sobre movi-

Drosopfiila (drosófila) , 3.23 Dugesia tigrina, 3.20 Lhuación del día y la noche, difsrencias, 4.99 Dureza de los minerales: escala de dureza,

Dysticus, 3.9 Eclipses:

Dilatación :

miento de iones, 2.90

prueba del rayado, 4.6

de Luna, 4.85, 4.95, 4.97 de Sol, 4.84, 4.96

Eclíptica, 4.74 Ecosistema, 3.40 Ecuador celestr, 4.74 Ecuador terrestre, 4.70 A, 4.88, 4.94, 4.98-99 Endosperma, 3.54 A Electricidad: ccrriente eléctrica, 2.148-163 estática, 2.137-147

Electricidad estática: detector de cargas estáticas, 2.142 dos clases d’z cargas, 2.146 elcctróforo (producción de muchas cargas

electroscopio, 2.144-145 cxperimentos sobre atracción y repulsión,

producción de cargas eléctricas, 2.137

de una sola fuente), 2.147

2.138-142

Electrodo, potencial dzl, 2.86 Electróforo, 2.141 Electrólisis: aparatos para, 2.69 de fusiones, 2.68 de soluciones acuosas salinas, 2.69 de soluciones iónicas de sales, 2.69 B del agua, 2.69 A

Electromagnetismo: campos magnéticos de bobina abierta, 2.179

efecto magnético de una corriente eléctrica

electricidad con un imán y una bobina, 2.180 electroimán cilíndrico, 2.175, 2.177 imán en herradura, 2.176 motor eléctrico, 2.181

Electroscopio, 2.144-145 Elodea, 3.9, 3.41, 3.45 B, 3.66, 368 Embriones:

al pasar por un cable, 2.178

de pollo, 3.11-13 semillas, 3.52 A, 3.52 B

Energía de reacciones químicas: acumulador dr plomo, 2.87 calor de reacciones de neutralización, 2.82 energía eléctrica, 2.84-85 movimiento de los iones, 2.89-90 pilas secas, 2.88 reacciones con absorción Je calor (endotér- micas), 2.81

reacciones con dssprendimien’to de calor (exotérmicas) , 2.80, 2.83

Energía eléctrica, 2.84-85 Enfoque de ondas caloríferas, 2.131 Engranajes :

Equilibrio, experimentos sobre:

de bicicleta, 2.259 simples, 2.260

el sube y baja, 2.232 con un mero, 2.233

Erosión, 4.50 B, 4.53, 4.62 Escarabajo con cuerno, 3.36 Escisión de grandes moléculas: de almidón en azúcar, 2.95 de elementos comunes. 2.98 de etanol en eteno, 2.96 de polímeros en moléculas pequeñas, 2.97 gas combustible obtenido de la madera, 2.99

Esfera celeste, 4.71, 4.74, 490 Espectro de la luz, 2.209-10, 2.220-222, 2.225- 226, 2.228, 4.101

Espectroscopio, 4.101 Espejos:

Espinaca, 3.68 Estaciones, 4.70, 4.98 Estambres, 3.53 Estaño:

cóncavo, 2.207, 4.66 convexo, 2.208

como conductor da la electricidad, 2.60 en las aleaciones, 1.53, 2.63 soldadura de estaño y cadmio, 1.4 soldadura de estaño y cinc, 1.4 soldadura de estaño y plomo, 1.4 su reacción con ácidos, a 3 M, 2.74 su separación de una mezcla con carbón, 2.18

Estigma, 3.53 Estilo, 3.53 Estrella Polar (Estrella del Norte), 4.70 A, Estrellas: 4.71, 4.14-11

Achernar, 4.76 B, 4.78 B Albireo, 4.91 Betelgeuse, 4.74 Calendario estelar, 4.78 B Canopus, 4.76 A, 4.91

289

Capella, 4.78 A, 4.91 Centauri (alfa y beta), 4.76 B, 4.78 B circumpolares, 4.90 colores de las, 4.91 determinación de su altura, 4.67 Estrella Polar (Estrella del Norte), 4.70-71,

Fomalhaut, 4.76 B niapas (o cartas) estelares, 4.71-74, 4.76,

observación de las, 4.65-67 reloj estelar, 4.78 A revolución aparente de las, 4.71, 4.75, 4.78 Rigel, 4.77 Sigma Octantis, 4.76 B Sirus (Estrella Perro), 4.73 trazcs estelares, 4.78, 4.90; en colores, 4.91 Vega, 4.67 A, 4.78 B

4.74-76

4.78

Estructura atómica de los minerales, 4.12 Etanol, 2.17, 2.43, 2.60 B, 2.95-96 Etileno (eteno) , 2.96 hglena, 3 .66 Evaporación del agua: causas del depósito de sal, 4.57 efecto de la humedad del aire, 4.130 efecto de la temperatura, 4.128 efecto del área superficial, 4.127 efecto del movimiento del aire, 4.129 , en los objetos húmedos, 4.122 twmbnietros de bulbo húmedo y seco, 4.114

Experimento del anillo y del tarugo, 2.105 Experimentos de acción y reacción, 2.249-251, 4.102-104

fndice

Fabricación de jabón, 2.29, 2.99 Factores que afectan la velocidad de las reac-

catalizadores, 2.94, 2.97 concentración de reactivos, 2.92 dimensiones de las partículas, 2.9 1 temperatura, 2.9243

ciones químicas:

Fango, 4.34, 4.60 Fases de la Luna, 4.8243 Feldespatos, 2.27, 4.6, 4.15, 4.20 Fenolftaleína, 2.78 Ferrocianuro de potasio, 1.11 Filamento de estambre, 3.53, 3.54 Flotabilidad:

bujía flotante, 2.283 cómo flota y se sumerge un submarino, 2.288 cuerpos flotantes, 2.282 cuerpos sumergidos, 2.281 de diversas clases de madera, 2.284 de diversos líquidos, 2.287 del agua, 2.279 hidrómetro hecho con una pajita para sorber, 2.286

inmersión y flotación, 2.289 ludión, 2.280

modelo de rueda hidráulica, 2.278 presión atmosférica en los, 2.301-319, 4.115,

presión del agua, 2.267-277 su flotabilidad, 2.270-288 tensión superficial, 2.290-300

Fluidos:

4.117

Foliación: clivaje pizarroso, 4.23 definición, 4.23 esquistosa, 4.23 gnésica, 4.23 variedades de rocas, 4.23

Fomalhaut, 4.76 B Formaldehído, 2.101-102 Fotografía:

'de la trayectoria aparen,te de la Luna, 4.90 de la trayectoria aparente del Sol, 4.90 de las constelaciones, 4.92 de satélites, 4.9.3 ds trazos estelares, 4.93

con aceite, 2.263 con lápices, 2.261 con ruedas, 2.262 mediante cojinetes a bolillss, 2.264 mediante corriente de airc, 2.265

Fotosíntesis, 3.41 Friccion, reducción de la:

Frigáneas, 3.9 Fuerza centrípeta, 2.243-246 Fuerzas: acción y reacción, 2.249-25 1 centrípeta, 2.243-246 fuerza y movimiento, 2.247-248

Fundentes para soldadura, 1 .5, 1 .7 Fusibles, 2.160, 2.161

Galaxia, 4.71 Galena, 2.51 Galvanómetro, 2.163 Galvanoplastia, soluciones para, 1 .61 Gas de madera, 1.53 Geranio, 3,48, 3.57 Glicerina, 1 .5 Globo terráqueo (su empleo como reloj d: sol), 4.70 A

Globos: como modelos de motor de cohetes u rcac-

en medición de velocidad de vientos de

ilustrando el principio del colchón de aire

ción, 4.102.103

altura, 4.139

(hovercraft), 2.265 Gluccsa, 3.45 B Gorgojo de la harina, 3.24, 3.61 Grafito, 4.23 Grafito coloidal, 2.52 Grasa para fabricar jabón, 2.79 Grava, 4.48 Gravedad, 4.104-105 (v¿crse fUmbi¿iz Mecánica) Greda, 4.36, 4.48-49 Grillos, 3.14 Guía para montaje de insectos, 3.15 C Guisantes, 3.52, 3.55

Habas, 3.50, 3.52, 3.55, 3.58 A, 3.60 Haces fibrovasculares, 3.56, 3.57 Halcones, 3.5 Halo lunar, 4.144 Halos 4.144 Helecnos, 3.39 Hélice, 2.266 Hidrógeno:

28 1 f ndice

acción dd sodio sobre el agua, 2,.73 su preparación, 2.33-34, 2.73-74 sus propiedades, 2.33

Hidrómetro, 1.38, 2.286 Hidróxido de amonio, 1.37, 2.36, 2.47 Hidróxido de calcio, 1.37 (véase también Agua

Hidróxido de sodio, 1.36, 1.69, 2.73, 2.79,

Hierro:

de cal)

2.82T4.112

cloruro de hierro (111), 1.43 en la reacción con desplazamiento de co-

en mineralas y roca, 4.4, 4.21 herrumbre del hierro, 2.40-42, 2.318, 4.58 hidróxido de hierro (III), 2.71 reacción con ácidos diluidos, 2.74 reacción hierro-azufre, 2.70 sulfato de hierro (11) y amonio, 1.45

Higrómetro de punto de rocío, 4.113-114 Horizonte, 4.95 Hormigas:

bre, 2,83

actividades, 3.33 C, 3.336 alimentación de las, 3.36 coleccián de, 3.33 B como alimento, 3.37 en el suelo, 4.63 hormiga reina, 3.33 B métodos para introducirlas en los nidos,

nido de observación, 3.33 recolector de insectos, 3.33 B

3.33 c

Hornablenda, 4.20 Horno de aire, 1.33 Humedad atmosférica, 4.112, 4.114, 4.121-136 Humedad relativa, 4.112, 4.114 Huracanes, 4.144

Imán en herradura, 2.176 Impulso, 4.103, 4.104, 4.117 Incubadora, 3.11 Indicador de la velocidad del viento, 4.108 Indicadores: anaranjado de metilo, 2.78 escala del pH, 2.44

:;dos y bases, 2.44 fenolftaleína, 2.70 su extracción de vegetales, 2.43 tornasol, 2.44

eléctricas. 2.143, 2.145-46

- extractos vegetales como indicadores de áci- Indicadores de médula vegetal para cargas

Inercia: con dos péndulos hechos con latas, 2.241 con libro y pala, 2.242 con una piedra, 2.240

como alimento, 3.38 frasco para matar, 3.15 jaula para, 3.15 E red para cazar, 3.14 tablero para extender, 3.15. B

Interruptores, 2.152-153 Inversión lateral de la escritura, 2.204 Invierno, 4.98

Ingravidez, 4.105 Insectos:

iodo, 1.65, 2.13, 2.19, 2.95 Ioduro de plomo, 2.71 Ioduro de potasio, 2.60, 2.69, 2.71 Jardín dentro de un vaso, 3.50 Jaulas para animales, 3.18 Jeringas, 2.33, 2.301, 2.311 Kerosene, 2.73 Kilocalorías producidas en las reacciones quí-

Ladrillos:

micas, 2.82-83

de cemento, 2.66 de yeso de París, 2.67 métodos de prueba de, 2.65

Lagartijas de agua, 3.10, 3.39 Lagarto con cuerno, 3.37 Lámpara de alcohol, 1.25, 2.1 Langosta, 3.61 Lanzador de satélites, modelo de, 4.106 Latas vibrantes, 2.193 Latitud, 4.70 A, ,4.74 Latón (bronce), 1.5, 1.53 Lechuga, 3.68 Lechuzas, 3.5, 3.7 Lemna minor, 3.9 Lentes: aumento de una lente, 2.218 banco óptico, 2.219 cómo afectan a los rayos de luz, 2.21 1 imagen formada por una lente convexa.

lente condensadora con un balón de agua,

lentes objetivos, 1.19-21 para telescopios, 1 .19, 4.65

cullivos en, 3.62 A de hornear, 3.26 muestras de la población de la, 3.27, 3.29 reproducción, 3.36 B su empleo en la cocina, 2.39 su función catalizadora, 2.95

2.217

1.20

Levadura:

Limas, 1.2, 1.20 Linterna eléctrica, 2.154 Lirio (planta), 3.48 Lombrices de tierra: como alimento, 3.38 métodos para su mantenimiento, 3.32 su alimentación, 3.32 su funcicin en el aireamiento del suelo, 4.63

Longitud, 4.70 C, 4.74 Lumbricus (lombriz de tierra), 3.32 Luna: corona, 4.143-144 , creciente, 4.83 cuernos de la, 4.83 eclipses de, 4.85, 4.95, 4.97 fases de la, 4.82-83, 4.95 fotografía de su trayectoria aparente, 4.90 gibosa, 4.95 halo de la, 4.105 órbita de la, 4.97 puesta de la, 4.95 salida de la, 4.95

Lupa de gota de agua, 1.17-18

lndice 282

Lustre: definición, 4.5 identificación de minerales por su, 4 5

banco Óptico, 2.219 caja proyectora de rayos, 2.205-206 colores, 2.225-23 1 “derrame” de luz, 2.216 espejo cóncavo, 2.207 espejo convexo, 2.208 experimentos con red de difiacción, 2.227 fuentes luminosas, 2.199-200 inversión lateral de la .escritura, 2.212 lentes, 1.19-20, 2.211, 2.217-19, 4 65 prisma, 2.210, 2.220 producida por la electricidad, 2.162 rayos infrarrojos, 2.223 reflexión, 2.201, 2.203, 2.206-209. 2.212 refracción, 2.204, 2.211, 2.213-215

Luz:

Luz ultravioleta, 2.224

Magnesio: desplazamiento del cobre en una solución

en la corteza terrestre, 4.4 en las rocas ígneas, 4.21 su combustión en el aire, 2.28 B su reacción con el ácido clorhídrico, 2.36 C,

su reacción con el bióxido de carbono, 2.77

agujas simples, para brúiulas, 2.164 bobina imantadora, 2.166 campos magnéticos, 2.173-1 74 división de imanes, 2.172 electromagnetismo. 2.175-181 en los minerales, 4.13 A imanes artificiales, 2.169 imanes naturales, 2.168 imanes suspendidos libremente, 2.167 inclinación magnética, 2.165 polos magnéticos, 2.171 sustancias magnéticas, 2.170

di sales de cobre, 2.72, 2.80 B

2.74

Magnetismo:

Maíz, 3.52, 3.56 Manómetro, 4.110 Manzana, 3.55 Máquinas: correas de transmisión, 2.258 engranajes, 2.259-260 hélice, 2.266 palancas, 2.252 plano inclinado, 2.257 poleas, 2.254-256 reducción de la fricción, 2.161-265 torno, 2.253

Marcación de cuerpos celestes, 4.67 Mármol, 2.38, 2.91, 4.23, 4.31 Marte, 4.79 Mecánica: balanzas, 2.232-233 experimentos sobre la gravedad, 2.234-235,

fuerzas, 2.243, 2.351 inercia, 2.240-242 máquinas, 2.252-266 péndulos, 2.236-237, 2.241

2.238-239

Lledidor de salpicadura, 4.52 Mercurio (planeta), 4.79 Mercurio: separación del agua, 2.26 su empleo en barómetros, 2.307

Meridiano, 4.70 A, 4.74 Mezclas, separación de, 2.18, 2.20, 2.22, 2.26-27 Mica, 2.51, 4.16, 4.20 Microproyector, 1.21-22 Microscopio (véase tumbi& Lupas, 1 . 1 7-18) : ccmpuesto, 1 .22 simple, 1.17

Microscopio electrónico, 3.71 Mina roja, 4.33 Minerales: amorfos, 4.12 color, 4.8 cristalinos, 4.12 cuarzo, 4.6, 4.14, 4.20, 4.22, 4.30, 4.33, 4.53 definición, 4.13 densidad relativa, 4.9, 4.41 dureza, 4.6 elementos presentes en la corteza terrestrc,

en solución, 4.55 fddespatos, 4.6. 4.15, 4.20, 4.22 livianos, 4.9 lustre, 4.5 magnetismo en los, 4.13 A no cristalinos. 4. 13 notas para identificación de. 4.20 opacos, 4.11 pesados, 4.9 piezoelectricidad y piroelectricidad, 4.33 propiedades físicas de los, 4.20 prueba dsl ácido clorhídrico, 4.13 B, 4.55 pruebas de identificación, 4.13 rayado, 4.7 rotura (clivaje y fractura), 4.10 transparencia, 4.1 1 trasluz, 4.11 turmalina, 4.33

Miriofilo, 3.9 Moldes de yeso, 3.5 Moléculas, construcción de:

4.4

de caseína a partir de la leche, 2.100 resina de formaldehído-resorcinol, 2.102 resina de urea-formaldehído, 2.101

Molinete de riego, 4.104 Monocotiledón, 3.52 A. 3.56, 3.60 Moscardas, 3.70 Moscas de la fruta: alimentación, 3.23 caza, 3.23 cría, 3.23 pobhciones, 3.23, 3.30

Mostaza, semillas de, 3.58-59 Motor eléctrico, modelo de, 2.181 Motores (acción y reacción), 2.249-251,

Movimiento browniano, 2.52 Movimiento del cielo con las estaciones, 4.77 Movimiento ondulatorio:

en una cuerda, 2.182

sonido, 2.190-198

4.102-104

luz, 2.199-231

283 Indice

tanque de ondas: impulsos circulares, 2.184; impulsos rectos, 2.185; reflexión en barreras recta y curva, 2 187; refracción. 2.188-189

Muscovita, 4.16

Nabos, 3.46 B Naftaleno, 2.2-3, 2 16, 2 46, 2 60 Negro de humo, pintura al, 1.59 Neón, 4.101 Neptuno, 4.28 Nesslar, reactivo de, 1.66 Newton, leyes del movimirnto de, 4.102,4.105 Nidos: de hormigas, 3.33 A de pájaros, 3.6-7

Nitrato de bismuto, 1 41 Nitrato de mercurio, (I), 1.49 Nitrato de plomo, 2.71 Nitrato de potasio, 2.47, 2 81 Nitrógeno, en los alimentos, 2.98 Nubes :

hlusgo, 3.39

altostratus, 4.143-144 altura de las nubes, 4.143 cirrocúmulus, 4.143-144 cirrostratus, 4.143-144 cirrus, 4.143-144 cúmulonimbus, 4.143-144 estratocúmulus, 4.143-144 estratus, 4.143-144 formación de nubes en una botella, 4.135 niebla, 4.143-144 iiiinbostratus, 4.143-144

Nueces molidas, 2.23 Oclusión de frentes cálidos y fríos, 4.138 Octantis (sigma) , 4.76 B Oído, 2.197 Olivina, 4.18 Orbita de la Luna, 4.97 Orión (El Gran Cazador), 4.72-74, 4.91 Ortoclasa, feldespato de, 4.15 Osmosis, 3.47 Ovario, de las flores, 3.53-55 Oxidación: . de las soldaduras, 1.6

Oxido cúprico amoniacal (rractivo de Schweit-

Oxido de cinc, 2.31, 2.94 Oxido de manganeso (IV), 2.35, 2.88, 2.94 Oxido de níquel, 2.94 Oxidos de hierro, 2.40-42, 2.318, 4.22, 4.58 Oxígeno:

peróxido de hidrógeno, 2.76 B óxido de hierro, 2.42, 2.318, 4.58

zer) , 1.58

absorbente del oxígeno, 1.67 en la corteza terrestre. 4.4 ,oxidación, 1.6, 2.42, 2.76 B, 2.318, 4.58 respiración de las hojas, 3.41 respiración de los animales, 3.61 su obtención, 2.35 A, 2.94 sus propiedades, 2.35 B

Paja (de beber), 1.15, 2.306, 4.48, 4.67 Pájaro carpintero, 3.5 Pájaros : alimentación, 3.8

comportamiento en el nido, 3.6 construcción de nidos, 3.7 impresión en yeso de sus pisadas, 3.5 tipos de patas, 3 5 tipos de picos, 3.4

Palancas, 2.252 Papel sensible al calor, 1 64 Parafina, 2.122 Paramecium, 3.35 Partículas coloidales, 2.58 Patata, 3.45, 3 47-48, 3.58 B; patata dulce, 3.46 B

Patos, 3.5 Pegasus, 4.22 Pelícano, 3.5 Péndulos: acoplados, 2.237 de FoucauIt, 4.48, 4.88 simples, 2.236

Período de rotación del Sol, 4 86 Permanganato de potasio, 2.30 A, 2 55 B, 2.56, 2.76, 2.90, 2.96, 2.124

Permeabilidad del suelo, 4.54 Peróxido de hidrógeno, 2.35, 2.76, 2.94 Perspex, 2.97 Peso, 4.105 Peso y presión, 2 267 Petirrojos, 3.7 Petróleo crudo, 2 21 Pez, 3.65 Piedra arenisca, 4 22 Piedra caliza, 4.22, 4.31, 4.38, 4 40, 4.55 Piezoelectricidad, 4.33 Pila seca, 2.88, 2.150-151 Pilas eléctricas, véase en Pila seca. Pinzas para laboratorio, 1 .35 Pinzas para tubos de ensayo, 1 34 Piroxenos, 4.17 Pistilo de las flores, 3.53-54 Plagioclasa, feldespatos de, 4.15 Planaria, 3.20-22 Planetas, véase en Sistema solar. Plano inclinado, 2.257 A; en espiral, 2 257 B;

Plantas (véase taníbibn en Actividad de las cric sencillo, 2.257 C

hojas) : crecimiento sin agua de las. 3 46 efecto de la luz en las, 3 58 efecto del agua en las, 4.44. 4.124-126 efecto del sueíd en las, 4.39-40. 4.44. 4.50 B. 4.52, 4.62

Plantas vasculares, 3 60 Plata: cromato de, 2.71 ioduro de, 2.71 nitrato de, 2.71

acumulador de, 2.87 aleaciones de plomo y estaño, 2.61-63 electrólisis de la fusión plomobromo, 2.68 en fusión como conductor de electricidad,

su reacción con los ácidos diluidos, 2.74 Pluviómetros, 4.46, 4.111, 4.113, 4.123.133 Población del camarón de agua salada, 3.3 1 Población humana, su crecimiento, 3.29

Plomo:

2.60

lndice 284

Poblaciones: drl camarón de agua salada, 3.31 de la levadura, 3.26 de la mosca de la fruta, 3.30 gráficos de variación, 3.28 humanas, 3.29

polea fija simple, 2.255 polea móvil simple, 2.256 polea simple, 2.254

tros de, 1.28

norte, 4.70 C norte celeste, 4.71 sur, 4.70 C sur celeste, 4.71

Polvo de hornear, 2.39 Potómetro, 3.43 Precipitación pluvial, 4.46, 4.50-53, 4.11 1,

Poleas:

Polen, su germinación, 3.51, 3.54-55 Poliestireno (espuma de estireno), caloríme-

Polos:

4.132-133 Presión: de diferentes líquidos, 2.270 su efecto sobre los minerales, 4.33 y peso, 2.267

barómetro aneroide, 2.308 baróm-tro de mercurio, sencillo, 2,307 bomba elevadora con una jeringa, 2.311 bomba impelente con un tubo de ensayo,

detección del aire, 2.302 el aire ejerce presión, 2.301-319, 4.115,

el aire ocupa espacio, 2.303 el aire posee masa, 2.304, 4.116 elrvación de agua mediante la presión del

empleo de la presión dtel aire para atravesar,

experimentos con corrientes de aire, 2.319 experimentos sobre la presión con jeringas,

la presión del aire y la oxidación, 2.318 mrdición de la presión atmosférica, 2.309.

modelo funcional de los pulmones, 2.317 relación .entre volumen y presión (ley de Boyle) , 2.316

sifón simple, 2.313 surtidor con un sifón, 2.314

elevación de pesos mediante la, 2.274 en la experiencia sobre el impulso, 4.104 A cn un recipiente grande, 2.271 equilibrio de columnas de agua, 2.273 incompresibilidad del agua, 2.275 la presión es igual en todas las direcciones,

los líquidos ejercen presión, 2.268 modelo de ariete hidráulico, 2.277 modelo de elevador hidráulico, 2.276 presión de distintos líquidos, 2.270

' variación con la profundidad, 2.269 Prisma, 2.110, 2.220

Presión atmosférica:

2.312

4.117

aire, 2.315

una patata con una paja, 2.306

2.301

310

Presión de agua:

2.212

Probeta graduada, 4.1 1 1 Probetas graduadas, 1.29 Propano, quemador a gas, 1.27 Protoplasma, corrientes en el, 3.66 Protozoarios, 3.35, 3.66 Proyector, 1 ,20 Proyectos meteorológicos: abrigo para instrumentos meteorológicos,

cantidad de polvo en el aire, 4.141 cdnstrucción de instrumentos meteorológicos,

frentes, 4.138, 4.143-144 huracanes, 4.144 lámina indicadora del tiempo, 4.140 medición de la velocidad de los vientos de altura, 4.139

nubrs, 4.135, 4.141, 4.143 oclusiones, 4.138 registro meteorológico, 4.137 tormentas eléctricas, 4.142 tornados, 4.144

Psicrómetro de honda, 4.114, 4.134 Puntos de ebullición, su determinación de Ií- quidos inflamables, 2.6 de mezcla de dos líquidos, 2.7 del agua, 2.5 efecto de la presión sobre los, 2.8

Puntos de fusión: ácido esteárico, 2.2 efectos de las impurezas sobre los, 2.4 naftaleno, 2.2-3

4.113

4.107-114

Quemador a carbón, 1.22 Quemadores: a alcohol, 1.25, 2.1 a carbón, 1.24 a gas propano, 1.26, 1.27 Bunsen, 1.26, 2.1 de vela, 1 23

Rábano, 3.48, 3.58 A, 3.58 C, 3.59 A Radiación calorífica: enfoque de ondas caloríficas, 2.131 su paso a través del vidrio, 2.133 su variación srgún el tipo de superficie, 2.134

Ranas, 3.10, 3.39-40, 3.65 Rayado, 4.7 Rayos infrarrojos, 2.223 Reacción entre iones de soluciones acuosas,

Recepticulo, de las flores, 3.53-54 Reducción, 2.76 Reflexión de la luz, 2.201, 2.203, 2.204,

Reflexión de las ondas caloríficas, 2.132 Refracción de la luz, 2.209-215 Remolacha, 3.46 B, 3.48 Renacuajos, 3.9 Resina, 1.5 Respiración en los organismos, 3.41, 3 42 Revolución aparente de las estrellas, 4.71 Reyezuelos, 3.7 Rigel, 4.74 Rocas:

2.71

2.206-208

285 índice

colección de, 4.27-28 dzfinición, 4.3 identificación, 4.1, 4.31 ígneas, 4.18, 4.21 inetamórficas, 4.22 observación dc las, 4.1, 4.29 preparación de las rocas para su ideiitifi.

sedimentarias, 4.18 textura, 4.2 1

artificiales, 4.24 basalto, 4.40 constituyentes básicos, 4.2 1 extrusivas, 4.21 formación de las. 4.21 intrusivas, 4.21 porfíricas, 4.21 su textura, 4.21

Rocas metamórficas: artificiales, 4.26 clasificación, 4.23 cuarcita, 4.23, 4.40 esquisto, 4.23, 4.40 foliación, 4.23 gneiss, 4.23 mármol, 4.23, 4.31 pizarra, 4.23 textura, 4.23

agentes cementantes, 4.22 arcilla, 4.26. 4.32, 4 48-49, 4 55, 4.6ü arenisca, 4.22 artificiales, 4.25 clásticas, 4.22 conglomerados, 4.22 esquisto, 4.22 fango, 4.34. 4.60 fósiles, 4.34 pirdra caliza, 4 22, 4.31, 4.38, 4.40, 4.55 precipitados. 4.22 separación de sedimentos, 4.32 sílico-calcáreas, 4.22

Rocío, punto de, 4.134 Rosas, 3.55 Rotación de la siembra, 4.55 Ruedas hidráulicas, 2.278

Sapos, 3.39 Sauce, 3.48, 3.57 Sebo, 1.5 Semilla, estructura de la, 3.52 Semillas, 3.49, 3.52, 4.44 Semillas de girasol, 3.52 Sépalos, 3.53-54 Separación de sustancias:

cación, 4.2

Rocas ígneas:

Rocas sedimentarias:

cromatografía, 2.24 destilación, 2.20 destilación fraccionada, 2.21 dos líquidos no miscibles, 2.26 estaño y carbono, 2.18 extracción de aceite de nueces, 2.23 gas disuelto en el agua 2.25 sal y arena, 2.22 separación de sólidos por diferencia de densidad, 2.27

sublimación, 2.19

sifón simple, 2.313 surtidor con un, 2.314

Sílice (arena), 2.22, 4.22, 4.30, 4 36 Silicio, 4.48-49, 4.64 Sirius, 4.73 Sistema de referencia, 4.105 Sistema solar: modelo de (Tierra, Júpiter, Martr, Mercu- rio, Neptuno, Plutón, Saturno, Urano, Venus}, 4.70

Serpentina, 4.23 Sifones:

Sol, 4.58, 4.79, 4.84, 4.86, 4 89-90, 4.94, 4.96, 4.98-100, 4.143

Sodio: elemento, 4.4 su reacción con el agua, 2.73

corona, 4.96, 4.143 duración de la iluminación solar, 4.70, 4.99 eclipse de sol, 4.84, 4.96 empleo del espectroscopio para determinar

fotografía de su trayectoria aparente, 4.90 halo, 4.144 inclinación de sus rayos, 4.100 manchas solares, 4.86 período de su rotación sobre su eje, 4,86 rekolución aparente del, 4.94 sistema solar, 4.79 su cambio de posición en el curso de las estaciones, 4.89

de conexiones eléctricas, 1 .7 fundentes para, 1.5 lámpara para, 1 8 métodos de, 1.6 soldadura dz hierro, 1.5 soldador, 1 .53 tipos de, 1.4

Solución para platear, 1 68 Soluciones:

Sol:

la composición del, 4.101

Soldadura:

de distinta molaridad, véase en Capitulo 1". distintcs solventes, 2.13 efecto de la temperatura, 2.10 efecto del tamaiio de las partículas, 2.12 en los surlos, 4.55, 4.56 saturadas, 2.10 solubilidad a determinadas temperaturas:

solubilidad de las sales, 2.9

forma de las ondas producidas por un dia-

fcrma de las ondas sotioras, 2.190 latas vibrantes, 2.193 materiales que absorben el sonido, 2.195 observación y percrpción táctil de vibraciones productoras de ondas sonoras, 2.192

oído, 2.197 propagación a través de la madera, 2.184 voz, 2.198

Stylonchis, 3.35

2.11

Soluciones molares, véase en Capítulo 1". Sonido:

pasón, 2.191

liidice 286

Sublimación, 2.19 Suculentas. 3.37 Suelos: acción de los seres vivos sobre los, 4.63 ácidos, 4.47 agua en los, 4.44-46, 4.48-49, 4.52-56, 4.59 arado de zonas adyacentes, 4.53 bases, 4.47 capilaridad, 4.48, 4.56-57 contenido de aire en los, 4.43 densidad, 4.9, 4.41 efecto del viento sobre los, 4.64 efectos de las lluvias en los. 4.50-53 cmbudo para recoger pequeños organismos. 3.16

erosión, 4.53, 4.62 extracción de muestras, 4.42. 4.54 fertilidad, 4.44 formación de los, 4.37-38 horizontes de los, 4.61 nutrición de los, 4.40 organismos de los, 5.16 perfil de los, 4.61 permeabilidad de los, 4.54 rotación de la siembra, 4.53 su acción sobre el crecimiento de los v-ge-

subsuelo, 4.44, 4.61 superficie de los, 4.44, 4.61 taladro, 4.42 terrazas. 4.53

tales, 4.39

tipos de, 4.36 variabilidad de las partículas de los, 4.41

Sulfato de bario, 2.71 Sulfato de calcio, 2.67 Sulfato de cinc, 2.33-34, 2.69, 274, 2.83, 2.85 Sulfato de cobre (11). 1.42, 212, 2.32-33. 2.47,

Sulfato de hierro (II), 1.46 Sulfato de hierro (111). I .44, 4.58 Sulfato de magnesio, 1.50 Sulfato de potasio. 1 .50. 2. 1 1 Sulfito de hierro (11). 2.70 Surtidores, experimentos con, 2.37 B, 2.3 ! 4 Suspensión de partículas, 2.58

Tablas psicométricas, 4.112, -4. 114 Tablero de circuitos, 2.156-163 Tablero extendedor de insectos, 3.15 t.; l'alco. 4.6, 4.23 Tallo de las plantas:

2.69, 2.71-72, 2.80, 2.83-86. 2.89, 3.46 B, 3.47-48

crecimiento de los tallos, 3.50; electo de la gravedad, 3.59 A. 3.59 6; crecto de la luz, 3.58 A, 3.58 B: efecto de lo luz coloreada, 3.58 D

dicotiledones, 3.57 inonocotiledones. 3.56 tejido. 3.60

Tanque para observación de loa ondas. 2.183-189

Tejidos: circulación de lo sangre en cI pcz y I;I rana, 3.65

hueso, 3.63 músculos, 3.63

sangre y vasos sanguíneos, 3.63-65 tejido de la pata de pollo. 3.63 tejido del tallo, 3.60 tendones, 3.63

espejos para. 4.65 lentes para, 4.65-66 reflectores, 4.66 refractores, 1 , 19. 4.65

efecto sobre: el agua, 2.129, 4.59: la cva- pcración del agua, 4.128, 4.135: las plaii- las. 4.44

Telescopios:_

Temperatura :

en frentes, 4.138 cn registros del tiempo, 4. 137 percepción, 2.1 12 piroelectricidad, 4.33

Templado del acero, 2.ú4 Tenebrio (gusanos de la harina), 7.24, 3. 61 Tensión superficial: acción del jabón, 2.290 aguja que flota en el agua, 2.291 bote impulsado por la, 2.297 comprimiendo agua, 2.296 conservando agua en un tamiz, 2.294 hojita de afeitar que flota cn el agua.

levantando la superficie del agua, 2.293 soplado de burbujas de jabón. 2.298-300 vaso colmado de agua, 2.295

2.292

l'eodolito (astrolabio), 4.67 Termitas, 3.36 Termómetros : contraste de un termómetro, 2.11 5 de alcohol, 2.114 de bulbo húmedo y dc bulbo seco, 4.114 determinación del punto de rocío, 4.134 su funcionamiento, 2.1 13

Termoscopio, 2.1 16 Terrarios, 3.36-39 Terrazas, su construcción, 4.53 Tetracloroetano, 2.17 Tetrahymena, 3.35 Tiempo, 4.70, 4.94 su determinación por el cuadrante solar,

iiempo atmosférico, ukasc en Aire, Agua. Pro- yectos meteorológicos, Viento.

Tiempo medio local, 4.94 Tierra:

4.68-70, 4.89 B

Círculo Polar Artico, 4.70 A. 4.98-99 distinta duración del día y de la noche. 4.99 ecuador terrestre, 4.70 A, 4.88. 4.94,

efecto de la inclinación de los rayos solarcs sobre la cantidad de calor y luz que recibe la, 4.100

4.98-99

elementos de la corteza terresirc. 4.4 en el sistema solar, 4.79 gravedad terrestre, 4.104 C, 4.105 órbita de la. 4.97, 4.99, 4.105 rotación, 4.70 A, 4.70 B. 4.87-88. 4.91,

trópico de Cáncer, 4.70 A, 4.98-99 trópico de Capricornio, 4.99

4.98

Titulado (de ácidos y bases), 2.78

Tolueno, 2.15, 2.48 Tomates, 3.55, 3.57 Topacio, 4.6 Tormentas eléctricas, 4.142 Tornados, 4.144 Tradescantia, 3.68 Trampas para animales y reptiles, 3.18 Trampas para moscas de la fruta, 3.23 Transformador, 1.3 Tránsito (instrumento), 4.139 Translucidez de los minerales, 4.11 Trementina, 1.5 Tricloroetano, 2.17 Trípode, 1.30 Tubo capilar: su empleo en la determinación del pun~ü

y del punto de fusión, 2.6 B de ebullición, 2.3

Turmalina, 4.33

Urano, 4.79 Urea, 2.89 Ursa Major, 4.72, 4.78 B Ursa Minor, 4.72

Vacío, 2.196 Valvas, 4.34 Vega, 4.76 A, 4.78 B Vela (bujía), estudio de su llama, 2.1 D Velocidad de la luz, 4.73 Ventilación, 4. i 19 Venus (estrella matutina y vespertina), 4.79-80 Verano, 4.70, 4.98 Vía Láctea, 4.71, 4.73

Vidrio: doble, 1.1 emparejado en la llama, 1.2 lana de, 1.28 planchas de, 1.1 precauciones en el corte, 1.1 simple, 1.1 su corte, 1.1, 1.2 su corte con una resistencia de alainbrc,

tubo de, 1.2

anemómetro, 4.108, 4.113 anemómetro de deflexión, 4.109 escala de intensidad del, 4.137 indicador de la dirección del (veleta),

medición de la velocidad de los vientos de

1.3

Viento:

4.107, 4.113

altura, 4.139 separación de partículas del suelo, 4.64 su efecto sobre el suelo, 4.64 velocidad de huracanes y tornados, 4.144

Visual, dirigida a los cuerpos celestes (mar- cación), 4.67

Vorticella, 3.35 Voz, emisión de la, 2.198 Wood, metal de, 1.53 Xilol, 2.48 Yeso, 2.67, 4.6 Yeso d- París, 2.67, 3.5, 4.25, 4.34 Zinc, véase en Cinc.

ESTA EDICIÓN DE. 15.000 EJEMPLAR~S SE TERMINÓ DE IMPRIMIR EN OFFSET

EN LOS. TALLERES GRÁFICOS DE LA

CALLE ALSINA 2049 - BUENOS AIRES. LA COMPOSICI~N Y EL ARMAW ESTU- VIERON A CARGO DE CASTROMÁN, ORBE

EL DíA QUINCE DE DICIEMBRE DEL ANO MIL NOVECIENTOS SETENTA Y CINCO

COMPAÑfA IMPRESORA ARGENTINA, S.A.,

Y CÍA., CALLE CARLOS CALVO 1861, BUENOS AiRES.

C NISMAJOR 4 20 .--I__

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