Tavi Casellas

Tavi Casellas

Professor de Física i Química a l'IES Montilivi de Girona. Autor de la web www.FisLab.net elaborada durant una llicència d'estudis concedida pel Departament d'Educació de la Generalitat de Catalunya

Inici http://www.fislab.net

Articles per Tavi Casellas

Electrons en acció


Planetamòbil


Llum i color

Objectius

  1. Observar i experimentar el procés de la descomposició dels colors
  2. Observar la relació que existeix entre la llum, els colors i la seva absorció
  3. Identificar les diferències entre els colors primaris de la llum i els colors primaris dels pigments

Nivell a qui s’adreça
Cicle Superior d’Educació Primària
Material

  • Llum (lots)
  • Lupes
  • Globus de colors
  • Caixa
  • Paper de cel•lofana
  • Cubetes de plàstic
  • Mirall pla
  • Cartolina blanca
  • Pintura
  • Manta
  • Ventiladors

Com ho fem?
Per iniciar la sessió farem una petita introducció teòrica. S’explicarà breument als alumnes:
Què és la llum
La llum és una forma d’energia que emeten els cossos lluminosos i que percebem per mitjà del sentit de la vista. Gràcies a la llum podem veure els objectes que ens envolten i distingir-ne la forma, la grandària i el color. La llum produeix canvis en els cossos que il•lumina.
La llum es produeix en les fonts de llum i n’hi ha de dos tipus: Naturals (sol) i artificials (bombetes, lots…). La major part de les fonts artificials de llum funcionen amb electricitat.
La majoria d’objectes no són fonts de llum, però els podem veure gràcies a la llum que els arriba des de les fonts lluminoses.
La llum es propaga en línia recta des de les fonts de llum fins als objectes. Quan arriba als objectes, la llum rebota i arriba fins als nostres ulls.
Com es formen els colors a partir de la llum
La llum està formada per diversos colors. Quan passa per un prisma, la llum es divideix i d’aquesta manera se n’obtenen tots els colors que la formen.
Aquest fenòmen és el mateix que passa quan observem l’arc de Sant Martí: les gotes d’aigua actuen com petits prismes que descomponen la llum solar. El resultat és l’arc de Sant Martí, amb tots els seus colors: vermell, taronja, groc, verd, blau, anyil i violeta.
La llum que conté tots aquests colors s’anomena llum blanca.
La mescla de colors (colors primaris)
Barrejant llums de colors sobre un paper blanc, s’obtenen colors nous. A partir de tres colors com el vermell, el blau i el verd podem arribar a obtenir tots els altres. Per això, se’ls anomena els tres colors primaris.
La suma de dos colors primaris ens dóna un altre color. Així, el color vermell i el verd donen el groc. El color vermell i el blau donen el magenta. El color blau i el verd, donen el cian.
Combinant els colors podem aconseguir fins i tot llum blanca. Això no és estrany, perquè ja sabem que la llum blanca està formada per tots els colors.
Com els colors absorbeixen la llum
Si la llum del sol és blanca, per què els objectes que il•lumina tenen colors diferents?
Quan la llum blanca xoca amb un objecte, aquest absorbeix alguns dels colors de la llum i en reflecteix d’altres. Per tant, un objecte el veiem del color de la llum que reflecteix.
Dividirem els alumnes en grups de quatre o cinc membres aproximadament amb l’objectiu que tots puguin manipular i participar en els experiments que proposem:

  1. El primer experiment consisteix en fer rodar amb l’ajuda d’un ventilador el Disc de Newton per tal d’observar com els colors es barregen i formen el blanc.
  2. Amb el segon experiment podrem observar la descomposicó dels colors mitjançant una safata amb aigua, un mirall i una cartolina blanca. Per fer-ho, una de nosaltres s’encarregarà d’aguantar un mirall mig submergit dins l’aigua i una altra aguantarà la cartolina. Els nens es situaran de manera que podran observar els colors reflectits en la cartolina blanca.
  3. Amb el tercer experiment observarem l’efecte que té la llum sobre globus de diferents colors. Amb l’ajuda d’una lupa concentrarem els raigs de llum sobre un globus blanc, un de negre, un de groc, un de vermell, un de lila i un de blau i veurem com cadascun d’ells reacciona (el temps que triguen en explotar).
  4. Amb el quart i darrer experiment observarem que els colors primaris de la llum són diferents dels colors pigment. Els colors primaris de la llum són: el blau, el vermell i el verd; en canvi els dels pigments són el blau, el verd i el vermell. Per observar aquest fenòmen ajuntarem els tres colors de llums primaris en un mateix punt i veurem que apareix llum blanca.

Què observem?

  • Tot donant voltes a l’anomenat ‘Disc de Newton’, podrem observar com els colors es barregen formant un to blanquinós.
  • Observarem també el procés invers de l’experiment de Newton, el qual consisteix en fer passar llum blanca a través d’un mirall que permetrà observar la descomposició dels diferents colors que formen aquesta llum.
  • Observarem com els globus de color (els quals absorbeixen la llum més ràpidament) exploten abans; mentre que els globus blancs (que en lloc d’absorbir-la, la reflecteixen) no explotaran.
  • Amb el taller de la caixa, podrem comprovar que existeixen dos sistemes de colors primaris diferents: els colors primaris de la llum i els colors primaris de dels pigments.

Els conceptes científics
A través dels experiments que els nens realitzaran hauran adquirit coneixements sobre:

  • Absorció i reflexió de la llum
  • Teoria del color: conèixer les regles bàsiques del color combinant colors de llum o pigment. (La llum blanca s’aconsegueix combinanant el vermell, el verd i el blau, mentre que barrejant pigments de cian, magenta i groc s’obté el color negre).
  • Teoria tricromàtica: els receptors que tenim als ulls només són sensibles a una quantitat limitada de colors (vermell, blau i verd), de manera que la resta són una combinació d’aquests.

Per saber-ne més…

  • Casajuana, R., Cruells, E., Escalas, T., (1994), Medi Natural 5, Educació Primària, Cicle Superior, Vicens Vives: Barcelona (pàg. 126-127)
  • Association cannadiene-française pour l’avancement des sciences, (1985), La pandilla científica, Alhambra Mexicana: México DF (pàg. 118-119)
  • Nessmann, P., (2005), El color, Combel Editorial: Barcelona (pàg. 8-11)
  • Lauber, P., (1994), What do you see &how do you see it?: exploring light, color, and vision: New York (pàg. 35-39)
  • Krumback, M., (1998), Juegos y experimentos con el color, la luz y la sombra. Como estimular en los niños la curiosidad sobre los fenómenos ópticos, Oniro: Barcelona

Descriptors
Llum, colors, reflexió, absorció, composició i descomposició.
Centre educatiu / entitat
Facultat d’Educació i Psicologia
Universitat de Girona
Responsable
Jaume Ametller Leal
Alumnat
Sara Pérez Santiago, Georgina Perpiñà Martí, Mariona Porxas Ventura, Sandra Pujals Ripoll, Stien Raus Geerinck, Júlia Roura Prats i Meritxell Vidal Rodeja

Vigila no t’enrampis!

Objectius

  1. Classificar i identificar materials quotidians en conductors o no de l’electricitat
  2. Experimentar amb els elements conductors.
  3. Descobrir el funcionament d’un circuit elèctric.

Nivell a qui s’adreça
Cicle Superior
Material
Material per construir el circuit:

  • 5 Taulells de fusta
  • 5 Piles de petaca
  • 5 Bombetes
  • Portalàmpades
  • 5m de cable elèctric
  • Pissarra i retoladors/ cartolines /full…
  • Cul d’ampolla

Material quotidià per experimentar:

  • Llapis
  • Patata
  • Aigua (cul d’ampolla)
  • Monedes de coure
  • Goma
  • Regle de ferro
  • Bolígraf
  • Cullera
  • Oli
  • Nens

Precaucions
No utilitzem materials perillosos ni processos complexos.
Com ho fem?
Les fases del nostre taller seran una hipòtesi inicial, seguit de l’experimentació i finalment la conclusió.
Primer dividirem els nens en 5 grups.
Inicialment, a la fase d’hipòtesi, preguntarem el coneixement previ dels alumnes, com per exemple:

  • Quins materials són conductors? Quines característiques comunes tenen? Perquè són conductors?
  • Com és un circuit elèctric? Quins materials necessitem per constuir-ne un?
  • Per què s’encen la bombeta?
  • Dels materials següents, digueu si són conductors o no: cullera, moneda de coure, moneda de plata, un euro, el dit d’una persona, aigua, aigua salada, la mina d’un llapis (grafit), una patata, oli, goma d’esborrar, boligraf, regle de ferro, una fusta i una llauna.

A continuació, cada grup construirà el seu circuit amb l’ajuda d’un adult.
Seguidament, començarem la fase d’experimentació. Aquesta consistirà en comprovar si els elements anomenats anteriorment en les hipòtesis són conductors o no. Si són conductors la bombeta s’encendrà i en el cas de no ser-ho no s’encendrà.
A fase final, la de conclusió, els propis alumnes faran un exercici de reflexió, responent un seguit de preguntes sobre les característiques dels materials utilitzats i comparant els resultats obtinguts amb les hipòtesis inicials. D’aquesta manera ells mateixos podran descobrir quins dels materials quotidians, utilitzats en la pràctica, són conductors o no i aclarirem els seus dubtes.
Aquestes preguntes seran:

  • Quins materials són conductors? Per què? Quines caracteristiques tenen en comú?
  • Coincideix amb la classificació inicial?
  • La bombeta s’ha encès amb la mateixa intensitat amb tots els materials? Per què passa això?

Per acabar, explicarem com fuciona el circuit, és a dir raonarem: perquè s’encen la bombeta, perquè són conductors i els diferents tipus de conductors.
Què observem?
Comprovarem si les propietats de diferents materials són conductors d’electricitat o no.
Els conceptes científics
En aquesta activitat observarem el materials que són conductors i quins no i les carecterístiques d’aquests, el funcionament d’un circuit elèctric i l’electricitat.
Els materials conductors són aquells que ,gràcies a les seves propietats, poden conduir corrent elèctric. Aquests materials es classifiquen en metàlics, electrolítics i gasosos. En canvi, els materials no conductors, són aquells materials que no condueixen el corrent elèctric.
Circuit electric: és un camí tancat amb material conductor per el qual hi passa corrent elèctric que obtenim d’una font d’electricitat (PILA), i on també hi trobem un dispositiu que aprofita el corrent (BOMBETA). En el circuit hi podem intercalar un element de control (INTERRUPTOR) que ens permet obrir i tancar el circuit, i així tallar o deixar passar el corrent.
En el nostre experiment els diferents materials que utilitzarem faran d’interruptor en funció de si són conductors o no.
Per saber-ne més…

En aquesta web podreu trobar diferents circuit de menys complexes a més i a part de la explicació podreu veure videos on fan un tutorial per montar-ho correctament.

Aquest bloc hi ha una petita explicació de què és un circuit, material i com muntar-ho (amb un pps explicatiu) i per realitzar-ho en una classe de primària.

Per últim un bloc molt interessant on trobem informació en general de l’electricitat, material per realitzar el muntatge, mesures per prevenció, materials aïllants i conductors i altres dades relacionades.
Centre educatiu / entitat
2n de MEP de l’UDG
Responsable
Jaume Ametller i Leal
Alumnat
David Marín, Abel Montilla, Sergi Puig, Xavi Quiñonero, Natàlia Ruiz, Albert Ruiz de Morales i Elias Sala.

Efectes òptics

Objectius

  1. Conscienciar sobre la importància dels efectes òptics
  2. Descobrir l’efecte òptic que es produeix quan es fa ús de les ulleres tridimensionals.
  3. Experimentar amb la reflexió de la llum.

Nivell a qui s’adreça
Cicle Inicial i Cicle mitjà
Material

  • Experiment 1: Fotocòpies en color d’un laberint, ulleres tridimensionals, de color blau i vermell i llapis o bolígrafs.
  • Experiment 2: Fulls blancs, colors taronja i ulleres vermelles.
  • Experiment 3: Dos miralls, una caixa de cartró (per fixar els miralls), botons de diferents colors i cronòmetres.

Precaucions
Anar en compte amb els miralls, ja que són objectes fràgils.
Com ho fem?

  • Primera tasca: traçar el camí d’un laberint fent ús d’unes ulleres tridimensionals.
  • Segona tasca: realitzar el dibuix d’un animal, objecte o persona fent ús d’un color taronja. Un cop realitzada l’activitat, els penjarem i els haurem d’observar a través d’unes ulleres vermelles.
  • Tercera tasca: crear un únic cercle amb botons tenint en compte que els dos miralls estaran col•locats formant un angle de 90º. Un dels membres del grup haurà de cronometrar el temps emprat.

Què observem?
És important que observin amb mirada científica totes i cadascuna de les activitats que es realitzaran, ja que a la primera s’adonaran de la dificultat que comporta realitzar el camí d’un laberint fent ús de les ulleres tridimensionals; a la segona, descobriran que el fet de posar-se unes ulleres amb “vidres” de color vermell els provocarà inseguretat, perquè no veuran algunes coses degut a la neutralizació del color i per últim, a la darrera activitat els alumnes observaran que la primera figura realitzada segurament serà errònia i els caldrà fer hipòtesis sobre la “lògica” de la reflexió en el cas dels miralls.
Els conceptes científics
Un dels fenòmens més coneguts de l’òptica és sense dubte la reflexió de la llum, ja que la formació d’imatges es produeix a partir de la reflexió del raig de llum en superfícies especials. Així doncs, quan un feix de raigs de llum paral•lels arriba a una superfície plana ben polida, els raigs continuen sent paral•lels després de xocar amb la superfície i és en aquest instant quan s’experimenta una reflexió. Aquestes superfícies polides s’anomenen miralls. En canvi, quan el feix de raigs arriba a una superfície rugosa, després de xocar, els raigs ja no són paral•lels i per tant, la llum pateix una difusió.
Les ulleres tridimensionals permeten la percepció estereoscòpica i la sensació de profunditat,  L’ull humà és capaç de percebre tota profunditat gràcies a que cada un d’ells capta la mateixa imatge des de dues perspectives lleugerament diferents. D’aquesta manera, quan les imatges individuals, una per cada ull, arriben a l’escorça visual, el cervell les uneix automàticament i les interpreta en un context tridimensional.
Pel que fa a les ulleres emprades per visualitzar imatges en tres dimensions, estan formades per filtres de colors complementaris o quasi complementaris, en el nostre cas per un de vermell i un de blau.  Així doncs, l’ús d’aquests dos colors provoca que la imatge presentada en vermell no sigui visualitzada per l’ull que té un filtre del mateix color, però, en canvi, sí que es vegi la imatge blav, i a l’inversa. Com que les dues imatges són lleugerament diferents, es produeix l’efecte de profunditat o 3D.
Per saber-ne més…
LG electronics (2010). Lentes 3D: La diferencia entre lentes activos i pasivos para una experiència visual óptima. Recuperat el 7 de març del 2012 des de

Experciencia (2011). Més experiments amb la llum: combinant miralls. Recuperat el 17 de març de 2012 des de

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona, Facultat d’educació i psicologia.
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Yasmina El Bakouri, Maria Esteo, Olga Garcia, Araceli Gómez, Neus Gotarra i Anna Lorente.

Com ho fa el sabó per rentar?

Objectius

  1. Entendre el concepte de tensió superficial.
  2. Dur a la pràctica tres experiència sobre tensió superficial amb materials de la vida quotidiana

Nivell a qui s’adreça
Cicle inicial i cicle mitjà (3r i 4t de Primària)
Material

  • Llet
  • Colorant alimentari líquid (tres pots petits)
  • Sabó antigrassa
  • Un bol platejat o transparent
  • Clips
  • Ampolles d’aigua buides
  • Aigua
  • Oli
  • Cera d’espelma
  • Palets de gelat

Precaucions
Per a aquesta activitat s’ha d’avisar que els nens no beguin la llet.
No considerem que s’hagi de prendre cap altre mesura de protecció.
Com ho fem?
Primera activitat

Per a aquesta primera activitat necessitarem dues ampolles d’aigua buides. En una hi posarem primer aigua i després oli fins a omplir la meitat de l’ampolla. En l’altre, hi posarem aigua i oli fins a omplir la meitat de l’ampolla però com a novetat hi introduirem un got petit de sabó antigrassa.
L’objectiu d’aquesta activitat serà veure com es separen l’aigua i l’oli després d’agitar en un cas i en l’altre.

Segona activitat:

Per a la segona activitat, necessitarem un bol, llet, colorants alimentaris i sabó antigrassa.
El primer que farem serà posar la mesura d’un got de llet al bol. Quan tinguem això, li tirarem unes gotes del primer colorant, el vermell, i veurem què passa.
Un cop observat, li tirarem unes gotes de colorant groc, i observarem. Per últim, tirarem unes gotes de colorant blau, i observarem com s’hi disposen tots tres.
Una vegada tinguem tots els colorants disposats a la llet, hi tirarem quatre gotes de sabó antigrassa, gota a gota, fins a veure que tot es comença a moure.

Tercera activitat

I per últim, per a la tercera activitat necessitarem un bol, aigua, un clip, sabó antigrassa, cera d’espelma i un palet de gelat.
El que farem serà obrir el clip i fer-ne una forma d’espiral. Un cop tinguem això, el cubrirem una mica amb cera d’espelmes, que l’haurem extret prèviament.
Ara el que toca és posar l’espiral a l’aigua, i observarem què hi passa. Quan ja haguem observat com es comporta el clip, mullarem la punta del pal de gelat amb sabó antigrassa i tocarem la superfície de l’aigua al centre de l’espiral. Veurem què li passa al clip i seguirem fent el mateix procés de tocar la superfície al centre amb sabó uns cops més.

Què observem?
En aquest experiment podem observar l’efecte del sabó en tres situacions diferents.

  • A la primera activitat, el que observarem serà com es separen l’aigua i l’oli, amb i sense la  presència de sabó.
  • A la segona activitat el que veurem serà com afecta l’addició de sabó a una barreja de llet i colorants alimentaris. Observarem què els passa als colorants i com es mouen.
  • A la tercera activitat, el que observarem serà com afecta el sabó al moviment d’un clip de filferro que estarà en un got d’aigua.

Els conceptes científics
En aquests experiments pretenem treballar el concepte de tensió superficial aplicat a tres activitats diferents on el protagonista i el que ens dóna el joc sempre és el sabó.
La idea bàsica és el concepte de tensió superficial, que és la propietat de l’aigua que fa que la capa superficial d’aquesta s’endureixi i es comporti com una pell ja que les mol.lècules s’atrauen entre sí i fan una tensió. Aquesta funció permet que obejctes i inclús animals puguin surar en l’aigua.
Ara aquí hi entren en joc els conceptes de liposoluble i hidrosoluble. Una substància hidrosoluble és soluble en aigua, i una substància liposoluble és soluble en greixos.
Per tant, a la primera activitat el que succeeix primerament és que l’oli i l’aigua no es dissolen al barrejar-ho. En canvi, quan hi tirem sabó, el que succeeix és que l’aigua i el sabó s’uneixen , i l’oli queda a la part de dalt del got.
A la segona activitat, el que succeeix és que tenim colorants barrejats amb llet. Per tant, les mol.lècules hidrosolubles dels colorants s’uniran a les mol.lècules hidrosolubles de la llet. Al tirar-hi sabó, les mol.lècules liosolubles d’aquest reaccionaran amb les mol.lècules liposolubles de la llet, ja que aquesta conté dels dos tipus de mol.lècules. És per això que els colorants comencen a moure’s ràpidament.
A la tercera activitat, el que passa és exactament el mateix. El sabó té mol.lècules liposolubles, i per tant trenca la tensió superficial de l’aigua, i fa que el clip es comenci a moure. Com que té forma d’espiral, s’observa aquest moviment.
Per saber-ne més…
Enllaç a un vídeo que mostra l’experiència detallada de l’experiment:

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona (UdG). FEP
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Marina Sanchez, Laura Soler, Gerard Teixidó, Miquel Vila, Míriam Vilavella i Adrià Mendoza

Pintem amb glaçons i observem el seu canvi d’estat!

Objectius

  1. Conèixer els canvis d’estat de l’aigua (de sòlid a líquid).
  2. Pintar i dibuixar amb glaçons mentre es produeix un dels canvis d’estat.
  3. Descobrir en quines situacions es produeix el canvi d’estat més ràpid i perquè.

Nivell a qui s’adreça
L’activitat està pensada per realitzar-la amb alumnes de cicle inicial.
Material

  • Glaçons normals.
  • Glaçons de colors (fets amb colorant alimentari).
  • Draps.
  • Paper d’alumini.
  • Paper de diari ( per protegir la taula on treballarem).
  • Sal .
  • Gots o recipients transparents.
  • Cartolines (una per a cada nen).

Precaucions
No hi ha materials perillosos, ni processos complexos.
Com ho fem?

Agafarem els glaçons que prèviament hauran estat fets amb colorant alimentari de diversos colors i sobre una superfície suficientment gruixuda (cartolines) pintarem amb aquests glaçons. Després buscarem el perquè d’aquest fet a partir de les respostes dels nens.
Paral•lelament tindrem diversos glaçons (sense colorant alimentari) i diversos materials amb els quals intentarem fondre aquests glaçons: una peça de roba, paper d’alumini, un got d’aigua amb sal dissolta i un altre got amb aigua sense sal. Tirarem un glaçó a cada recipient amb aigua (amb sal i sense) i embolicarem altres glaçons amb draps i paper d’alumini, separadament. Observarem en quines situacions es desfan més de pressa els glaçons i en quines triguen més.

Què observem?
Amb la primera part del taller observarem que l’aigua que es desprèn del glaçó amb colorant és tenyida i que, per tant, podrem dibuixar sobre un paper o cartolina. Amb la segona part del taller observarem, també, com el gel canvia d’estat i en quines situacions ho fa més ràpid. Seguidament analitzarem el per què de tots els canvis que s’observen al llarg del taller.
Els conceptes científics

  • Treballarem els diferents estats de l’aigua, però ens centrarem sobretot en l’estat sòlid i el líquid .
  • Treballarem també els canvis d’estat de la matèria (centrant-nos en l’aigua):

– Com un cos sòlid (glaçó) passa a ser líquid.
– Quins factors intervenen en la fusió del glaçó.
– Quins materials acceleren el procés de fusió i quins fan que sigui més lent.

Per tal de treballar l’estat de solid a líquid, observarem el glaçó en quatre situacions diferents. Necessitarem l’ajuda d’altres materials per determinar amb quin d’aquests el gel es fon més ràpid: un got amb aigua i sal, un got d’aigua sense sal, draps i paper d’alumini. Amb el got d’aigua amb sal, el gel es fondrà més ràpidament, perquè la sal, al dissoldre’s amb les molècules d’aigua, accelera el procés.
En canvi, quan emboliquem el glaçó amb el drap de cuina i el paper d’alumini, costarà més que es fongui, a no ser que la temperatura ambient sigui molt elevada.
Per saber-ne més…
Experiències de diferents escoles: pintem amb glaçons.

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona, Facultat d’Educació i Psicologia
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Carla Domènech, Melissa Terron, Helena Bosch, Àlvar Escudero, Maria Serrat i Júlia Costa

Uns líquids molt sòlids!

Objectius

  1. Conèixer les característiques dels líquids no newtonians.
  2. Manipular diferents tipologies de fluids.
  3. Aprendre a través de l’experiència i de l’observació directa.

Nivell a qui s’adreça
Cicle mitjà o cicle superior d’educació primària
Material

  • Recipient de plàstic de mida mitjana
  • Aigua
  • Maizena
  • Reproductor musical
  • Altaveu
  • Paper de film transparent
  • Batedora o liquadora
  • Pot de ketchup
  • Cullera
  • Pedres

Precaucions
Cap en especial. Tanmateix, remarcar que l’experiment de la batedora i el ketchup se centra únicament en l’observació i no en la manipulació per part dels estudiants de l’electrodomèstic ni del ketchup que es troba en el seu interior.
També caldria tenir en compte que l’experiment pot resultar ser una mica embrutidor, així que les escoles podrien avisar als alumnes que portin roba que es pugui tacar, tot i que el producte es renta fàcilment.
Com ho fem?

  1. Reunió amb tot el grup, presentació del taller i explicació de les característiques dels líquids no newtonians.
  2. Divisió del grup en tres subgrups. Aniran passant per tres experiències diferents, és a dir, per la descoberta i l’experiment amb aigua i maizena dins un recipient de plàstic; aigua i maizena sobre un altaveu cobert amb paper film transparent; i, la reacció del tomàquet ketchup dins la batedora en funcionament.
  3. Comparació del comportament dels líquids no-newtonians amb altres líquids i sòlids i conclusions de l’experiència amb tot el grup sencer.

Què observem?
És important que els alumnes estiguin atents a les diferents característiques i reaccions que tenen aquests líquids no newtonians depenent de com siguin manipulats. Amb aquesta experiència podran comprovar de primera mà que moltes vegades aquests els podem confondre per un sòlid pels trets que presenten i per la manera com es comporten.
Els conceptes científics
A diferència dels sòlids, els líquids i els gasos són fluids, perquè són substàncies que es poden deformar amb facilitat i no poden resistir pressions de cisallament. Per caracteritzar un fluid es fan servir variables com el volum i el pes específics, la densitat i la viscositat. Nosaltres ens centrarem en els líquids, per tant, en l’estat de la matèria en què els àtoms i les molècules que el formen es mouen lliurement en el seu interior. A diferència dels gasos, quan la temperatura dels líquids augmenta, la seva viscositat, és a dir, la seva resistència al moviment relatiu de les partícules, disminueix. Segons la viscositat, podem dividir els líquids en dos grans grups:

Líquids NEWTONIANS: són aquells en els quals la seva viscositat augmenta amb la temperatura. Entre ells, tal com hem dit abans, hi ha totes les substàncies pures en estat líquid.

Líquids NO – NEWTONIANS: són aquells en què la viscositat es pot alterar per altres mitjans, per cisallament del fluid en agitar-lo, abocar-lo, vessar-lo o extendre’l. Molts fluids de la vida ordinària tenen aquest comportament i precisament la seva utilitat s’atribueix al seu comportament no – newtonià. Distingirem tres grans tipus generals de líquids no newtonians:

1. Aquells en què la viscositat és modificada per un esforç exterior de cisallament, però torna al seu estat inicial si aquest esforç ha desaparegut. Els podem dividir en tres grups:

1.1 LÍQUIDS DILATANTS: la viscositat augmenta quan l’esforç exterior és més gran. En intentar pressionar-lo, agitar-lo o tallar-lo, presenta una alta resistència i flueix molt poc o gens semblant gairebé a un sòlid. S’anomenen diletants ja que, en general s’observen certes dilatacions per efecte de cisallament. Exemples: farineta de maizena, sorres movedisses, sorra mullada, etc.
1.2 LÍQUIDS PSEUDOPLÀSTICS: la viscositat disminueix amb l’augment de l’esforç exterior. En pressionar-lo, agitar-lo o tallar-lo, flueix més, ja que presenta menor resistència. Exemples: salsa maionesa, tinta de bolígraf, mel, etc.
1.3 PLÀSTICS DE BINGHAM: es comporten gairebé com a sòlids per sota d’un esforç exterior determinat anomenat límit de fluïdesa. Per damunt del mateix són líquids newtonians.
Aquests tres tipus de líquids, tornen al seu estat inicial un cop l’esforç exterior ha desaparegut. I no depenen del temps que ha actuat aquest esforç exterior.

2. Una altra tipus de classificació dels líquids no – newtonians és, precisament, segons el temps que dura l’esforç exterior sobre el líquid i el temps que triga el mateix en tornar a l’estat inicial:

2.1 LÍQUIDS TIXOTRÒPICS: són aquells en els quals la viscositat disminueix amb el temps d’aplicació de l’esforç exterior. Exemples: mantega, barra de pintallavis, crema d’afaitar, salsa Ketchup.
2.2 LÍQUIDS REOCÈPTICS: són aquells en els quals la viscositat augmenta amb el temps d’aplicació de l’esforç exterior.

3. LÍQUIDS VISCOELÀSTICS: són aquells que, un cop desapareix l’esforç exterior, tornen parcialment al seu estat original i tenen propietats elàstiques. Poden ser diletants o pseudoplàstics amb propietats elàstiques.

Per saber-ne més…
Vídeo explicatiu de què són els líquids no newtonians. Hi apareix l’exemple de la barreja d’aigua amb maizena:

Lloc web amb l’explicació dels líquids no newtonians i diversos vídeos amb vuit experiments diferents amb aquesta classe de líquids:

Descriptors
Fluids, reacció, viscositat, manipulació, sòlids.
Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona. Facultat d’Educació i Psicologia
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Xavier Caparrós, Laura Jiménez, Magda Martí, Alba Masó, Aina Martín i Georgina Pujadas

Creem una làmpada de lava!

Objectius

  1. Observar un procés científic.
  2. Promoure l’experimentació com a mitjà d’aprenentatge.
  3. Iniciar els alumnes en el coneixement de les propietats de les substàncies líquides.

Nivell a qui s’adreça
Cicle Inicial
Material

  • Aigua
  • Sal
  • Oli
  • Gots de plàstic transparents
  • Colorants

Precaucions
És una activitat segura pels infants que els permetrà experimentar amb tota llibertat sense perill. Per evitar que es taquin la roba amb l’oli i els colorants se’ls pot proporcionar davantals, paper i/o una bata.
Com ho fem?

Per dur a terme aquest experiment primer de tot hem d’omplir un got de plàstic amb ¾ d’aigua. Un cop fet això, omplirem la part restant del got amb oli (¼). Comprovarem que l’oli i l’aigua no es barregen i que l’oli sempre es queda a la part superior del got. Afegirem sal a la mescla i observarem què és el que passa.
Si es vol, podem afegir colorant alimentari (blau, groc o vermell) per tal que l’aigua canviï de color.
Què observem?
Inicialment observarem que l’oli i l’aigua mai es barregen perquè són substàncies que es repel•leixen. L’aigua sempre es queda a sota perquè és més densa que l’oli. És a dir, hi ha més quantitat de massa per un mateix volum determinat.
Però en el moment que introduïm la sal, l’oli s’hi ajunta i cauen tots dos a la base del got. Quan l’oli es desenganxa de la sal, torna a pujar. Per tant, crea un efecte de làmpada de lava.

Els conceptes científics
L’oli és un greix vegetal format per petites gotes que trobem a l’interior de les cèl•lules d’alguns fruits o llavors, com les olives o les pipes de gira-sol. Els greixos o lípids són nutrients indispensables per a l’organisme. La seva funció és fonamentalment energètica. A més de fer que els menjars siguin més apetitosos, tenen un valor biològic, ja que els nostres teixits necessiten els lípids per desenvolupar la seva activitat. Són biomolècules insolubles en aigua (hidròfobes).
L’oli és un greix a temperatura ambient i tots els greixos són insolubles en aigua perquè tenen una densitat menor a la d’aquest líquid i perquè són substàncies hidròfobes (que “repel•len” l’aigua).
La densitat és la massa específica d’un cos o fluid, és a dir, la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum. La densitat és directament proporcional al valor de la massa i inversament proporcional al volum del cos, la qual cosa vol dir que la densitat és la massa dividida pel volum.
La densitat mitjana de l’aigua (en kg/m3) és de 1000 i la de l’oli, 920.
La viscositat és una propietat de tots els fluids, tant líquids com gasos i representa la resistència que té. Per exemple, l’aigua té molt baixa viscositat. Quan la llancem sobre la taula s’escampa de seguida. En canvi la llet condensada té molta viscositat; quan la llancem sobre la taula tendeix a concentrar-se i no flueix gaire.
L’oli és més lleuger que l’aigua, per això quan afegim oli a l’aigua aquest es queda a la part superior de la mescla. La sal que afegim més tard, en canvi, pesa més que l’aigua. Quan introduïm la sal, aquesta s’uneix a les gotes d’oli i l’empeny cap al fons del recipient. Més tard, quan la sal s’ha dissolt amb l’aigua l’oli torna a pujar a la superfície del recipient per la densitat.
Per saber-ne més…
Anònim; “ Un xic de ciència!” , març 2011 ,,”L’oli es dissol a l’aigua?”,  consulta: 21 de març 2012, disponible a la web:

Experiments la Salle Benicarlo. PRÀCTICA3: Densitats. blog. Online. 15/06/2010. Disponible a la web:

Ochoa, Lídia; Duran, Josep. Juguem amb la densitat dels líquids. 28/06/2010. Data de consulta: 29/02/2012. Disponible a la web:

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona. Grau en Mestre/a en Educació Primària. Facultat d’Educació i Psicologia.
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Érika Fernández, Dolors Fontanella, Arturo Caro, Anabel Sánchez i Núria Ponsatí

L’aire mou!

Objectius

  1. Experimentar com actua l’aigua en espais amb pressions d’aire diferents.
  2. Veure que deixant escapar aire de dins un globus es produeix moviment.

Nivell a qui s’adreça
Cicle mitjà o superior.
Material

  • palles
  • globus
  • 1 rotlle de celo
  • fil o cordill prim
  • 1 plat
  • 1 got
  • 1 ampolleta de colorant
  • 1 ampolla de vidre buida (de vi)
  • 1 tap de suro (de l’ampolla de vi)
  • bosses de plàstic
  • – llumins o 1 encenedor
  • – espelmes

Precaucions
No hi ha processos complexos, l’única cosa que pot resultar mínimament perillosa és els encenedors i les espelmes, però pensem que no és excessivament perillós.
Com ho fem?
Activitat 1: Treure un tap de suro de dins d’una ampolla de vi, sense necessitat de trencar-la.

  • Primerament, agafarem l’ampolla amb el tap de suro dins. A continuació, posarem l’ampolla horitzontal, de manera que el tap quedi al cos d’aquesta. Introduirem la bossa de plàstic dins de l’ampolla; l’hem de posar de manera que un cop estigui a dintre la puguem inflar. Un cop hem posat la bossa de plàstic a dins, hem d’inflar-la fins que quedi el tap de suro envoltat per aquesta. Estirem amb força la bossa, i empenyerem el tap cap a l’exterior.

Activitat 2: Augmentar el nivell de l’aigua dins d’un got.

  • Primerament, agafarem un plat i l’omplirem d’aigua, hi posem unes gotetes de colorant, per tal de poder observar millor l’experiència. A continuació posarem una espelma dins del plat i l’encendrem. Desprès, agafem un got i tapem l’espelma. La flama s’apagarà i el nivell de l’aigua de dins el got pujarà per sobre el nivell de l’aigua del plat.

Activitat 3:

  • Agafar un fil d’uns 3 metres de llargada, un globus enganxat a una canya, prèviament tallada a uns 7, 8 cm. Agafem la canya i la passem per dintre del fil, inflem el globus i el deixem anar. Amb la força de l’aire, aquest es mourà.

Què observem?
Activitat 1:

  • Observarem com la pressió que fa la bossa de plàstic al tap i el buit que queda després, l’empeny cap a l’exterior de l’ampolla i el fa sortir.

Activitat 2:

  • Observarem que un cop s’apaga l’espelma (per falta d’oxigen) en contingut d’aigua que hi ha a dins augmenta.

Activitat 3:

  • Observarem com podem moure objectes mitjançant la pressió de l’aire utilitzant un globus.

Els conceptes científics
L’aire està compost principalment per nitrogen, oxigen i argó. La resta de components, són el vapor d’aigua, diòxid de carboni, metà, òxid nitrós i ozó entre d’altres. Les propietats físiques de l’aire que podrem veure amb aquestes activitats són:

  • Expansió: Augment de volum d’una massa d’aire per reducció de la pressió exercida per una força o a causa de la incorporació de calor.
  • Contracció: Reducció del volum de l’aire en ser pressionat per una força.
  • Volum: És l’espai que ocupa l’aire.

Activitat 1:
A l’inflar la bossa, dins l’ampolla, aquesta adquireix volum. L’aire que hi ha dins d’ella augmenta de volum, aquest es pot comprimir fins a un cert punt. Quan l’aire de la bossa ja no es pot expandir més, aquesta empeny el tap contra les parets de l’ampolla per tal d’ocupar més espai.
Activitat 2:
El foc consumeix l’oxigen de l’aire que hi ha dins el got. Aquest aire serà menys dens i no exercirà tanta pressió sobre l’aigua que hi ha sobre el plat. Aquesta disminució de la pressió farà pujar el nivell de l’aigua dins del got. A més a més, la flama s’apagarà, ja que no hi haurà el suficient oxigen per seguir cremant.
Activitat 3:
Aquí podem aplicar la segona llei de Newton, coneguda com a llei fonamental de la dinàmica: El resultat de les forces que s’apliquen a un objecte és directament proporcional a la massa per la seva acceleració. En aquest cas la massa seria el pes del globus, i la força és la que exerceix la pressió de l’aire en escapar-se per l’embocadura del globus. Aquest aire estava comprimit dins el globus. Quan aquest aire s’allibera surt a pressió i això fa que la palleta surti disparada en sentit contrari.
Per saber-ne més…
Aigua que puja (pressió atmosfèrica):

Lleis de newton:

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona. Facultat d’Educació i Psicologia
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Sara Diez, Irene Agustí, Dàlia Barceló, Guillem Cornellà i Pere Fernàndez

Tavi Casellas's RSS Feed
Go to Top