Petits grans científics
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
Què succeeix a dins la cambra fosca?
14 anys
Objectius
- Conèixer el funcionament de la cambra fosca
- Conèixer les similituds entre l’ull humà i la camàra de fotos
Nivell a qui s’adreça
Cicle mitjà
Material
- Caixes fosques (del Museu del Cinema)
- Cambra fosca (del Museu del Cinema)
Precaucions
No utilitzarem cap tipus de material perillós, però si que haurem d’anar amb compte perquè els alumnes que passin pel taller tinguin precaució amb el material que deixa el Museu del Cinema.
Com ho fem?
Dividirem els grups en 2. Primer un grup anirà a la cambra fosca del Museu del Cinema, acompanyats per un personatge disfressat i els seus ajudants, que quan arribin els explicaran el funcionament de la cambra fosca i el perquè percebem les imatges invertides a l’altra costat de l’orifici per on entra la llum de l’exterior; Mentrestant l’altre grup es quedarà a la plaça on hi haurà diferents caixes fosques proporcionades pel Museu del Cinema. Els explicarem com funcionen i observarem la gent, els cotxes o els arbres que hi hagi a la plaça.
Un cop els grups hagin fet la seva primera visita, es canviaran, el grup que havia anat a la cambra fosca anirà cap a la plaça i a l’inversa.
Què observem?
Quan la llum de l’exterior entra en un una habitació o capsa completament fosca, a través d’un petit forat, es formarà una imatge de l’escena en la superfície situada enfront de l’orifici. Els raigs convergeixen en un feix de la mida del forat. Feix que torna a obrir-se i projectar-se sobre la superfície, on podrem veure la imatge capgirada, perquè les ones de llum continuen rectes al passar per un forat més gran que la seva longitud d’ona. Les ones que a l’exterior són a dalt quan passen per l’orifici es posen a la part de baix. La nitidesa de la imatge sol ser escassa perquè els raigs lluminosos no es troben enfocats (no convergeixen en un sol punt) sinó que convergeixen en un petit feix de la mida del forat.
Els conceptes científics
- Cambra fosca: És una habitació o capsa buida totalment tancada a la llum excepte per un forat; els raigs lluminosos, que provenen de l’exterior il•luminant, penetren a través d’aquest orifici a l’interior de la cambra i els projecten a la paret contrària a la del forat de la imatge exterior reduïda, invertida i amb els seus colors i moviments naturals. (fenomen natural conegut des de l’antiga clàssica)
- Efecte de l’ull: Leonardo daVinci va donar un pas decisiu en aquest sentit al comparar la càmera obscura amb el funcionament de l’ull i al dir que la imatge latent que podem observar en una càmera obscura és similar a la que capta el nostre ull i que es transmetia a través del nervi òptic dins el nostre Cervell.
Utilitats de la cambra fosca:
- Antigament només era feta servir per a fets d’astronomia i per a veure eclipsis solars.
- Van portar a desenvolupar sobretot telescopis i microscopis.
- Gerolamo Cardano va ser el 1er en aplicar-hi la lent biconvexa (2 cares arrodonides), obtenint d’aquesta manera una imatge molt més nítida i clara.
- La cambra fosca es va convertir no només en una aparell científic de captació d’imatges, sinó també en un sistema de comunicació i d’espectacle visual. (Van provocar en l’espectador una nova manera de veure la realitat a través de les imatges.) portant així la fotografia i el cinema.
Per saber-ne més…
Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona
Responsable
Climent Frigola Darder
Alumnat
Margarita Gomez, Anna Carreras, Estel Formiga, Alba Alsina, Lidia Quesada i Diana Cruz.
Per què les fulles són verdes?
14 anys
Objectius
- Aprendre que les plantes tenen un pigment de color verd: la clorofil•la.
- Investigar la degradació de la clorofil•la mitjançant un àcid.
Nivell a qui s’adreça
Cicle mitjà
Material
- morter
- mà de morter
- gespa de jardí
- bastonet
- colador,
- paper absorvent
- flascó
- llimones
- exprimidor
- alcohol
Precaucions
Caldrà vigilar i fer les recomanacions necessàries perquè els alumnes usin l’alcohol amb precaució (tocar-se els ulls, la boca… amb les mans brutes).
Com ho fem?
- Agafar un grapat de gespa tendre i la col•locar-la al morter.
- Amb la mà de morter aixafar bé la gespa.
- Remenar la gespa aixafada amb un bastonet.
- En el mateix morter afegir un raig d’alcohol.
- Colar la barreja de la gespa aixafada i l’alcohol i posar el líquid colat en un flascó.
- Dividir el líquid en dues parts: en una es posa suc de llimona i a l’altra res.
Què observem?
Observem que el líquid desprès per la gespa és de color verd i, per tant, conté un pigment d’aquest color: la clorofil•la.
A més, també observem que el suc de llimona, que és àcid, fa desapareixer el color verd i, per tant, arribarem a la conclusió que les fulles a la tardor perden el color verd perquè es degrada la clorofil.la.
Els conceptes científics
- Clorofil•la: és una mol•lècula present a les plantes, algues i cianobacteris que els hi dóna el color verd i està relacionada amb el procés de fotosíntesi.
- Degradació de la clorofil•la a la tardor: les fulles caduques perden color a la tardor perquè amb la falta de llum segreguen una substància que para l’entrada de saba a dins la fulla. Per tant, frena l’entrada dels pigments (clorofil•la). És a dir, la clorofil•la es va degradant i la fulla va perdent el color verd.
Per saber-ne més…
Centre educatiu / entitat
UdG
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Mònica Aranjuelo, Roberta Archibald, Alba Codina, Minerva Corredera, Alba Garcia i Anna Gispert
Flotàrium
14 anys
Objectiu
- Aplicar el concepte de densitat per explicar la flotació.
Nivell a qui s’adreça
Cicle superior
Material
- ous
- aigua (per poder omplir les peixeres fins la meitat)
- tònica/aigua amb gas
- plastilina
- vasos de precipitats
- xocolata
- sal
- varetes per mesclar
- peixeres
Precaucions
–
Com ho fem?
Portarem a terme 3 experiments entorn al concepte de flotació. Primer presentarem un material consistent en vasos de precipitats, aigua i trossos de plastilina. Repartirem els nens en grups de quatre, i a cada grup li donarem el material citat. Els demanarem que busquin la manera de fer flotar la plastilina. A continuació, els direm que omplin el vas de precipitats d’aigua, i els donarem un ou de gallina, sal, i una bareta per mesclar. Els preguntarem què creuen que passarà si posem l’ou dins l’aigua, si surarà o no. Un cop comprobat que no flota, els animarem, per grups, a trobar la manera de fer que l’ou suri. Per acabar, donarem a cada grup una llauna de tònica i una tauleta petita de xocolata. Els demanarem que buidin la llauna en un vas de precipitats i esmicolin la xocolata en trossos petits. Observarem què passa. Per finalitzar el taller, ens asseurem tots en rotllana i intentarem buscar una resposta que expliqui què ha passat amb l’ou, la xocolata i la plastilina.
Què observem?
En aquesta activitat és interessant veure els diferents factors que afecten a la flotabilitat dels objectes, i treure’ns del cap el tòpic de que les coses que s’esfonsen són les que pesen més.
Els conceptes científics
- Densitat: Propietat dels cossos sòlids, líquids i gassosos que defineix la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum. Podem obtenir la densitat cos sòlid, líquid o gasós dividint la massa entre el volum.
- Flotació: el fet que un cos es sostingui a la superfície d’un líquid per l’impuls de baix a dalt que el líquid exerceix sobre aquest cos. En la pràctica, això significa que tot allò que sura és perquè desallotja un pes de líquid superior al seu propi pes; així, l’empenyiment és superior al pes i l’objecte sura. Per exemple, cal molta força per a submergir una pilota a l’aigua, perquè desallotja molta aigua però en canvi pesa poc en estar plena d’aire. Si s’omple la pilota de sorra, el pes serà superior a l’empenyiment i la pilota s’enfonsarà.
Centre educatiu / entitat
Facultat d’Educació i Psicologia
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Gemma Barrera, Núria Buscarons, Joan Bover, Axel Camarero, Ricard Miana i Maria Alabau.
Experimentem amb essències de plantes i flors
14 anys
Objectius
- Conèixer diferents fruits i plantes aromàtiques.
- Introduir el concepte d’essència.
- Diferenciar olors amb el sentit de l’olfacte.
Nivell a qui s’adreça
Cicle inicial.
Material
- plantes i fruits aromàtics (lavanda, nou moscada, clau, canyella, llimona i taronja).
- aigua
- pots
- varetes
- rallador
- turmix/batidora
Precaucions
Utilitzar el turmix/batidora amb un adult.
Com ho fem?
- Agafarem cada una de les plantes i les esmicolarem i les triturarem molt finament, cada una la col•locarem dins de pots i hi afegim una mica d’aigua.
- Tallarem les peles dels fruits i les rallarem amb el rallador, ho aboquem en un pot on hi haurà una mica d’aigua.
Què observem?
Com a través de diferents parts de les plantes, com els fruits, les fulles, … en podem extreure una essència.
Els conceptes científics
Oli essencial, o simplement essència, és el nom tradicional d’aquelles substàncies líquides, generalment olis, concentrades que contenen compostos d’aromes volàtils i que s’obtenen de les plantes.
Un oli es qualifica d’essencia en el sentit que té una olor caracterísitica o essència de la planta.
Els olis essencials no tenen, com a grup, cap propietat química o farmacèutica específica en comú. Els olis essencials es defineixen pel fet de transmetre fragàncies característiques.
Els mètodes amb el que s’obtenen el olis essencials són, bàsicament, el premsat, la destil•lació i l’extracció. La destil•lació en corrent de vapor és la més acceptada per obtenir-los.
Per obtenir un litre d’aquestes substàncies sovint es necessiten diverses tones de plantes i això explica l’alt preu que tenen en el mercat.
Aquestes essències es poden trobar generalment en les fulles, les flors, els fruits i les llavors de les plantes.
Per saber-ne més…
Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Eva Bonache, Jessica Gurnés, Irene Fontàs, Eva Garcia, Roser Boschdemont i Mª Àngels Gatius.
Conferència Alkimia
14 anys
A càrrec d’en Marc Boada (presentador del programa Quequicom de TV3)
- Data: divendres 13 de maig
- Lloc: plaça Josep Pla
- Horari: de 17.30 a 19.00 h
- Durada: 1 h 30 minuts
- Edat: per a tots els públics.
- Organitza: CaixaForum Girona
La taula periòdica no és només una manera còmode de classificar els materials, és molt més. Inclou relacions interessantíssimes entre ells. Això permet fer prediccions sobre las seves característiques, la seva reactivitat, els compostos que obtindrem de la seva combinació.
En aquesta conferència podrem observar unes desenes dels elements de la taula periòdica, alguns estranyíssims, que el ciutadà mai no ha vist ni tocat com el gal•li, l’indi, el tàntal o el germani, juntament amb elements químics més comuns, com el coure o el titani que ens envolten per tot arreu.
Tots aquest elements tenen particularitats úniques. El gadolini deixa de ser magnètic quan es s’escalfa una mica, el silici és transparent a l’infraroig, el sofre vermell no és tòxic, però el groc sí, de la mateixa manera que el diamant és d’idèntica composició que el carbó però d’una duresa milers de vegades mes gran. Descobrir la taula periòdica és descobrir també un grapat de propietats exòtiques que fan que gaudim d’una tecnologia brutal.
D’altra banda, tot i que utilitzem abastament els elements químics mai tenim l’oportunitat de veure “en directe” quina és la tècnica per a la seva obtenció. En aquesta demostració l’espectador podrà presenciar com, a partir dels compostos minerals, la tecnologia química aconsegueix separar, alliberar els elements, de tal manera que l’aproximació a la taula periòdica es produeixi per una via experimental i no tan teòrica com s’acostuma.
La desforestació
14 anys
Objectius
- Observar les conseqüències de la desforestació respecte a l’erosió
- Adonar-se de la importància de la preservació dels ecosistemes
Nivell a qui s’adreça
Cicle Superior
Material
- 4 caixes amb un lateral de tela mosquitera
- grava
- terra bona
- terra seca
- fullaraca i molsa
- planter
- plantes mortes
- branquetes
- 2 regadores
- gespa
Com ho fem?
Creació de dos escenaris: un bosc i el mateix bosc desforestat. A continuació es simularà que plou al primer escenari, i s’observaran les conseqüències. Es faran hipòtesis de què pot passar a l’altre escenari. A continuació simularem la pluja a l’altre escenari i s’observarà què succeix. Després es revisaran les hipòtesis plantejades.
Al final de la pràctica es posarà en comú què s’ha observat i se n’extreuran els conceptes claus: desforestació, ecosistema, erosió….
Què observem?
Les conseqüències de la desforestació respecte a l’erosió.
Els conceptes científics
- Desforestació: la desforestació és la destrucció a gran escala dels boscos, conseqüència de l’acció humana.
- Desertització: és el procés pel qual una terra fèrtil esdevè un desert. Una de les principals causes és la desforestació.
- Ecosistema: és un sistema natural format per un conjunt d’organismes vius i el medi físic on es relacionen.
Descriptors
Desforestació, erosió
Centre educatiu / entitat
Facultat d’Educació i Psicologia, Universitat Girona
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
- Maite Rodriguez
- Natxa Miserachs
- Carla Juvanteny
- Belén Ibañez
- Anna Missé
El vaixell a reacció
14 anys
per Tavi Casellas
a General
Objectius
- Conèixer una reacció química i observar-ne directament el resultats
- Introduir el concepte de propulsió a raig
Nivell a qui s’adreça
Cicle superior
Material
Aigua, piscina de plàstic, recipient de plàstic (pot de cacau en pols), recipient més petit, unes pinces, una barrina (o objecte punxegut), vinagre, bicarbonat sòdic, un tros de marbre i una llimona.
Precaucions
Evitar tot contacte dels reactius amb la pell, els ulls o les membranes de les mucoses.
Com ho fem?
En primer lloc, farem un forat amb una barrina al mig del tap d’un recipient de plàstic. Seguidament omplirem una quarta part del recipient amb vinagre. A part, omplirem de bicarbonat un pot més petit el qual introduirem dins el pot amb vinagre de manera que floti, i procurant que no es tombi. Un cop tinguem el bicarbonat dins el recipient amb vinagre, taparem al pot. Amb el dit índex taponarem el forat del tap que prèviament hem fet. Amb molta cura sacsejarem el pot mentre l’inclinem, l’aproparem cap a una de les parets del dipòsit i treure’m el dit. A l’interior del recipient es produirà la reacció (vinagre i bicarbonat) deixant escapar el diòxid de carboni pel forat i posant en moviment el “vaixell”.
Què observem?
Observem que a partir de la reacció química de dues substàncies (que es troben en estats sòlid i líquid ) n’obtenim una tercera de nova, en forma de gas.
Observem que el raig que surt del recipient l’impulsa en sentit contrari i produeix el moviment.
Els conceptes científics
Reaccions àcid-base: amb aquesta experiència podem observar que al combinar dos materials, bicarbonat sòdic (base) i vinagre, dissolució d’àcid acètic, (àcid), obtenim una reacció química que alliberarà suficient energia com per moure una petita simulació d’una barca. La reacció d’aquestes dues substàncies ens donarà com a resultat una sal, aigua i diòxid de carboni. La reacció que es produirà és la següent:
NaHCO3 + CH3COOH —–> CH3COONa +H20 +CO2
La propulsió a raig (en castellà, “a chorro”) es basa en la 3a llei de Newton, el principid’acció i reacció, i ens ve a dir que si donem una empenta a un cos nosaltres també rebrem la mateixa empenta però en sentit contrari. Aleshores si es llença un raig de fluid cap avall, per exemple, pel fet d’haver de fer una força sobre el fluid cap avall, el contenidor del fluid rep una forçacap amunt.
Per saber-ne més…
- El meu petit manual d’experiments. Barcelona, 2009. Editorial Zendrera Zariquiey
- http://publicacions.iec.cat/repository/pdf/00000087%5C00000049.pdf
Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Estudiants de Grau en Mestre Educació Primària (2n curs): Ivet Farrés, Laura Masó, Andreu Megias, Anna Niell, Clara Nogué, Gerard Rodríguez, Maria Romans i Josep Sánchez.
Bufa, bufa que mouràs
14 anys
per Tavi Casellas
a física
Objectius
- Comprovar l’existència de l’aire
- Conèixer la diversitat d’objectes i materials
- Estudiar com un corrent d’aire afecta diferents objectes en funció del material, la forma i el volum.
Nivell a qui s’adreça
Cicle inicial
Material
Globus, palletes, fil nylon (de pescar), pilotes de ping-pong (o de porexpan), boles de fusta o plàstic… compressor/ ventilador… tubs de pvc, cinta adhesiva
Precaucions
No farem servir materials perillosos
Com ho fem?
Sobre una taula farem un circuit que hauran de superar una sèrie de boles empeses per l’aire . Generarem el corrent d’aire amb un compressor. Ho provarem amb boles de diferents materials.
En una altra taula farem carreres de palletes impulsades per l’aire contingut a dins d’un globus.
Què observem?
Observarem la resistència a l’aire que ofereixen els diferents materials i les diferents formes dels objectes. Veurem com aquestes variables afecten a la velocitat.
Introduirem el principi de la propulsió dels coets.
Els conceptes científics
L’aire és matèria i, com a tal, té unes propietats mesurables. Per exemple, interacciona amb altres objectes quan està en moviment i pot provocar que aquests també es desplacin.
Centre educatiu / entitat
UdG
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Raul Miranda, Javier Monío, Helena Moreno, Christian Muñoz, Marta Rabat, Jordi Ramió i Anna Solé
Densitat i colors
15 anys
Nivell a qui s’adreça
Cicle infantil, cicle mitjà, cicle superior i ESO
Material
- Vasos
- Balança
- Culleres
- Comptagotes
- Tubs d’assaig
- Vareta de vidre
- Aigua
- Sucre (300 g)
- Colorants alimentaris
Com ho fem?
Es preparen dissolucions de sucre en aigua de concentracions del 50%, 40%, 30%, 20% i 10% en massa. Les quantitats per 200 g de dissolució són:
- 50%: 100 g d’aigua + 100 g de sucre
- 40%: 120 g d’aigua + 80 g de sucre
- 30%: 140 g d’aigua + 60 g de sucre
- 20%: 160 g d’aigua + 40 g de sucre
- 10%: 180 g d’aigua + 20 g de sucre
El millor mètode consisteix en posar el vas a la balança i afegir aigua fins a tenir la massa necessària. Després afegir el sucre al vas amb aigua fins que la balança ens marqui els 200 g de dissolució. Cada dissolució es conserva en un vas que s’etiqueta o es marca amb retolador.
Ara, amb molta cura, amb un comptagotes es diposita la dissolució més concentrada en el tub, fins a una altura d’uns dos centímetres. S’acoloreix amb un dels colorants que tenim. Per fer-ho es recomana mullar la punta de la vareta dins el colorant i tocar la dissolució. Si cal es repeteix més d’una vegada l’operació fins a tenir la intensitat de color que interessi.
A continuació, amb el comptagotes es diposita amb molta cura la següent dissolució per ordre decreixent de concentració. Si es vol que quedi acolorida, es fa la mateixa operació descrita abans amb un altre colorant de diferent color.
Es procedeix així successivament, de manera que podem arribar a tenir 5 capes de diferents colors, o amb alternança de colors si en deixem alguna sense colorants. Una sisena capa es pot fer amb aigua destil•lada i una setena, també treballant amb cura, amb etanol.
Què observem?
Dins un mateix tub d’assaig podem tenir capes de diferent colors (són estables durant dies, però els colorants es difonen i un parell de dies més tard, els colors s’han difuminat força).
Els conceptes científics
La densitat d’una dissolució relaciona la seva massa amb el volum que ocupa. Com major és la massa per unitat de volum, major és la densitat. Podem mantenir dissolucions de diferent densitat sense mesclar-se dins un tub si les col•loquem per ordre decreixent de densitat.
Descriptors
Aigua, sucre, colorant, tub d’assaig
Centre educatiu / entitat
Institut Montilivi
Responsable
Departament de Ciències de l’Institut Montilivi
Alumnat
Alumnes de 1r de Batxillerat
Colors de l’aigua
15 anys
En aquesta pràctica es pot observar com l’aigua d’una ampolla completament tancada canvia sense causa aparent de transparent a blau i al contrari.
Nivell a qui s’adreça
Cicle mitjà, cicle superior i ESO
Material
- Ampolla amb tap
- Vasos de precipitats
- Proveta
- Balança
- Glucosa
- Hidròxid de sodi
- Blau de metilè
- Aigua
Com ho fem?
- Preparem dues dissolucions:
- Dissolució A: 2g de glucosa en 100 ml d’aigua
- Dissolució B: 2 g d’hidròxid de sodi en 100 ml d’aigua
- Barregem les dues dissolucions dins una ampolla i hi afegim unes gotes de blau de metilè. Tapem i agitem, en aquest moment la dissolució tindrà un color blau. Si deixem reposar, al cap d’una estona, veiem que el líquid de l’interior de l’ampolla es decolora tot quedant transparent, no obstant això es pot tornar a recuperar el color blau si agitem un altre cop.
- Deixant reposar la dissolució es torna a decolorar, de manera que podem repetir el procés vàries vegades.
Què observem?
La glucosa és una substància que s’oxida fàcilment en un medi alcalí.
Per observar la reacció utilitzem un indicador, el blau de metilè, que es presenta en dues formes, quan hi ha oxigen present en la dissolució, pren el color blau (forma oxidada). Quan agitem el que fem és dissoldre l’oxigen de l’aire en la dissolució que tenim dins l’ampolla, però si l’oxigen s’esgota la dissolució es decolora perquè el blau de metilè es transforma en la seva forma reduïda. En deixar en repòs l’oxigen dissolt reacciona amb la glucosa.
Els conceptes científics
Una reacció química és una transformació en què a partir d’unes substàncies anomenades reactius, obtenim altres de diferents anomenades productes de la reacció. A vegades aquesta transformació va associada a canvis de color que podem observar fàcilment.
En aquest experiment treballem amb un indicador àcid-base que es decolora, de blau a transparent, però que torna al color inicial en algunes condicions.
Per saber-ne més…
Los colores del agua. Una reacción de ida y vuelta. A. Cañamero. El rincón de la ciencia
Descriptors
Color, indicador, reacció química
Centre educatiu / entitat
Institut Montilivi
Responsable
Professors del departament de ciències de l’institut montilivi
Alumnat
Alumnes de 1r de batxillerat
Infraestructura necessària
Aigua, contenidor de rebuig
