Artilugios cientificos

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Artilugios cientificos

  1. 1. El Salvador Ikastetxea Bilbao Artilugios científicos
  2. 2. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Click encima para acceder a cada apartadoElectricidad Unidades de medida Prácticas de química Calor Ondas
  3. 3. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Unidades de Prácticas de Electricidad Calor Ondas medida química Células de la epidermis Introducción Introducción Introducción Introducción de la cebolla Generador El ácido clorhidrico y electrostático de Anillo de Gravesande Unidad de medida El sonido los metales Wimshurt Botella de Leiden Termómetros Sextante y goniómetro El diapasón El almidón Electroscopio y Espejos parabólicos Calibre La luz Estudio de la llama cosmodetectorAccesorio para ducha Observación de Mechero de Bunsen Micrómetro Cámara fotográfica eléctrica cristales Tubo de Rayos X Máquina de vapor Nivel Microscopio Obtención de jabón Máquina Reconocimiento de Balanza Refractómetro magnetoeléctrica mono y disacáridos Espectroscopio de Balanza de Mohr Kirchoff El tiempo Reloj de sol Cronómetro Reloj de arena
  4. 4. El Salvador Ikastetxea Bilbao Electricidad
  5. 5. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Desde las primeras experiencias conocidas, hechas por el filósofo griego Tales de Mileto (600 a.C.) que experimentaba con las propiedades del ámbar hasta que el británico Gilbert en 1600 publica una lista de materiales “eléctricos” y “no eléctricos”, los fenómenos asociados se consideraban cercanos a lo mágico.
  6. 6. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Avanzada la revolución científica en el siglo XVI la producción y almacenamiento de cargas para experimentación hacen proliferar las construcciones de generadores eléctricos, botellas de Leiden etc. que sirvieron para difundir la ciencia. En el siglo XIX Alessandro Volta descubrió la pila voltaica, es decir una nueva forma de electricidad: la corriente continua.
  7. 7. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 A partir de ese momento el desarrollo de la electricidad es vertiginoso se suceden nuevos descubrimientos que implican el desarrollo tecnológico. Dos ejemplos: el telégrafo y la red de alumbrado. Después vendrían su relación con el magnetismo, el electromagnetismo, y la inducción magnética.
  8. 8. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Corriente continua Finalmente con el descubrimiento de la naturaleza del electrón se cerró un siglo XIX irrepetible por la cantidad de descubrimientos y aplicaciones técnicas que en él tuvieron lugar. Dos grandes científicos, Edison (1847 – 1931) y Corriente alterna Tesla (1856 – 1943), defendieron el desarrollo, uno, de la corriente continua y, otro, de la alterna. Hoy en día no podemos prescindir de ninguna de las dos.
  9. 9. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-20121. Generador electrostático de Wimshurt2. Botella de Leiden3. Electroscopio de panes de oro y cosmodetector4. Accesorio para ducha eléctrica5. Tubo de Rayos X6. Máquina magnetoeléctrica
  10. 10. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Se trata de una máquina electrostática, constituida por dos discos de ebonita, paralelos, muy próximos entre si y dispuestos sobre el mismo eje, de tal modo que pueden girar con rapidez en sentido inverso. La cara exterior de cada disco lleva pegados cerca de sus bordes varios sectores de papel de estaño, que durante la rotación frotan con dos pinceles flexibles de hilo metálico, sostenidos en los extremos de un arco metálico.
  11. 11. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 En los extremos del diámetro horizontal, rodean a los platillos dos peines metálicos curvos, unidos a conductores independientes, aislados por columnas aislantes. Con los conductores se articulan dos excitadores provistos de mangos de ebonita, para poder variar sin riesgo la distancia entre las esferas terminales, que son los polos de la máquina.
  12. 12. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 EXPERIMENTOS 1. Si colocamos una cartulina entre las dos bolas condensadoras de la máquina de W. aquella se agujereará debido a las chispas eléctricas. 2. Si colocamos velas encendidas muy cerca de cada una de las dos bolitas en que termina el excitador de una máquina eléctrica, veremos que la parte brillante de la llama de la bujía es atraída por el polo negativo y repelida por el polo positivo. Se ve perfectamente el resultado de la atracción, porque sobre la bolita metálica queda en el primer caso un depósito de negro de humo y sobre la bolita cargada positivamente, no queda tal depósito.
  13. 13. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 EXPERIMENTOS 3. Como los dos colectores generadores de electricidad son las botellas de Leyden, si colocamos próximas las dos bolitas terminales de los excitadores, se produce una chispa continuada entre dos esferillas metálicas. 4. Experimento para la obtención de grandes chispas aisladas. Para ello separamos bastante las dos esferillas terminales de los excitadores, estando en comunicación los dos condensadores de la máquina. Al funcionar la máquina, en las botellas de Leyden, se irá acumulando una gran potencial de electricidad. Si aproximamos las dos esferillas excitadoras, al hallarse a conveniente distancia saltará una chispa muy intensa y de relativa longitud.
  14. 14. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Es citada frecuentemente en la novelas de Julio Verne: “Al leer esto pegó mi tio un salto, cual si hubiese recibido de improviso la descarga de una botella de Leyden”.  Julio Verne: “Viaje al centro de la Tierra”.Capítulo V. Anaya. Pag. 36
  15. 15. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Es un condensador eléctrico y se usa para almacenar cargas eléctricas. Está formada por dos conductores entre los que se interpone un dieléctrico, el vidrio de la botella. Las dos armaduras están formadas por dos conductores, dos láminas de panes de oro, en el interior y otra lámina de estaño que rodea la botella por su exterior. Para cargar el condensador se conecta el conductor interior a un generador eléctrico y el exterior a tierra. De esta forma la armadura exterior adquiere una carga de signo contrario a la del conductor interior.
  16. 16. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Es un instrumento que revela la existencia de una carga eléctrica. Su funcionamiento es sencillo: cuando se acerca a la bola superior un cuerpo cargado, las láminas de oro adquieren la misma carga y se repelen. Fue construido por primera vez en 1705 por Hauskeebee.
  17. 17. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Hess emprende una serie de diez ascensos en globo, llevando consigo varios electroscopios, mediante los cuales fue capaz de demostrar la existencia de los rayos cósmicos. El cosmodetector es un instrumento que permite determinar con precisión el número de muones (partículas cósmicas), que llegan a una determinada región y con el que se demostró por primera vez la relatividad del tiempo.
  18. 18. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Este curioso artilugio era utilizado en el siglo XIX para fines terapéuticos. Para ello se ponía en comunicación con un terminal de una máquina electrostática por medio de un conductor y se ponía en colgaba a una pequeña distancia de la cabeza del paciente, que se mantenía aislado de tierra sobre un taburete de madera. Al poner en funcionamiento el generador, este aparato “bañaba” con electricidad al paciente, de ahí su nombre, siendo utilizado para aliviar dolores de cabeza y otras afecciones de tipo nervioso.
  19. 19. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Los tubos de rayos X están formados por un cátodo, un anticátodo o blanco (en el centro del tubo), y un ánodo que se encuentran en un tubo en el que se ha realizado el vacío. Cuando la diferencia de potencial es la suficiente se producen los rayos catódicos en su interior. Los rayos X se producen por una parte al ser frenados los rayos catódicos por el blanco y por otra al caer los electrones de capas superiores a otras interiores en el material del blanco, siendo su frecuencia función del material.
  20. 20. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Las máquinas magnetoeléctricas son generadores eléctricos en los que el inducido, donde se origina la corriente, gira entre los polos de un imán. El inducido se hace girar mediante un sistema de poleas y una manivela. Se pueden encender bombillas.
  21. 21. El Salvador Ikastetxea Bilbao Calor
  22. 22. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Desde los más remotos orígenes de la humanidad, el fuego ha sido utilizado como fuente de energía y uno de los mejores recursos técnicos del hombre. En el siglo XVIII se inventa la máquina de vapor y comienza la revolución industrial. James Watt es el gran protagonista de esta revolución del vapor. La termodinámica es la ciencia que estudia los fenómenos físicos relacionados con el calor. Sus fundamentos fueron estudiados por Sadi Carnot en el siglo XIX.
  23. 23. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Joule estableció la relación entre calor y trabajo y con ello, un paso hacia la teoría cinético-molecular del calor y el abandono de la teoría del calórico. La temperatura es proporcional a la energía cinética de las moléculas del sistema y el calor es la transferencia de energía entre los sistemas que se encuentran a distintas temperaturas.
  24. 24. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Las dimensiones de los cuerpos aumentan de forma regular con la temperatura. A mayor temperatura mayor agitación molecular que se pone de manifiesto en un aumento de tamaño que se conoce como dilatación.
  25. 25. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Willem Jacobs Gravesande (1688-1742), profesor de matemática y astronomía en la Universidad de Leiden, diseñó este dispositivo con el fin de mostrar, de una manera sencilla, la dilatación en volumen de los sólidos. A temperatura ambiente la esfera pasa sin dificultad por el anillo pero después la dilatación de la esfera se hace evidente ya que no puede pasar nuevamnte por el anillo.
  26. 26. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 De Galileo: En un líquido, un cuerpo sólido cuyo peso sea parecido al del volumen de líquido que ocupa, desciende si la temperatura aumenta y asciende en el líquido si la temperatura disminuye. De máxima y mínima:  De mercurio:
  27. 27. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Mediante ellos se puede verificar la existencia de los focos caloríficos de los espejos cóncavos, demostrándose en consecuencia que las leyes de la reflexión del calor son idénticas a las de la luz. Se colocan ambos espejos cóncavos separados entre sí por una distancia de 4 o 5 metros, de modo que sus ejes principales coincidan.
  28. 28. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 En el foco de uno de ellos (A) se coloca una fuente de calor constituida por un enrejado de alambre de hierro lleno de carbones hechos ascua (en general esto se realiza mal ya que la fuente de calor no es puntual). En el foco del otro espejo (B) se coloca un cuerpo inflamable
  29. 29. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Los rayos emitidos por el foco (A) se reflejan en el espejo paralelamente al eje principal incidiendo sobre el segundo espejo y se vuelven a reflejar yendo a concurrir todos al foco (B), viéndose que este cuerpo inflamable se enciende. Por causa de la elevada temperatura que se puede obtener en los focos de los espejos cóncavos, se les ha dado el nombre de espejos ustorios (del latín ustor, ustoris, el que quema).
  30. 30. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La llama del mechero es producida por la reacción química de dos gases: un gas combustible (propano, butano, gas natural) y un gas comburente (oxígeno, proporcionado por el aire). El gas que penetra en un mechero pasa a través de una boquilla cercana a la base del tubo de mezcla gas-aire. El gas se mezcla con el aire y el conjunto arde en la parte superior del mechero.
  31. 31. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Es una máquina que realiza una conversión de energía calorífica en energía mecánica mediante un proceso de combustión que se realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo.
  32. 32. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La pieza clave en una máquina de vapor es el cilindro, cuyo extremo móvil, el émbolo o pistón, es accionado por el vapor a presión, que procedente de una caldera se dirige al interior del cilindro a través de una válvula. El émbolo, empujado por el vapor a presión, ejerce un trabajo sobre el volante, que a su vez empuja al pistón nuevamente hacia el interior del cilindro, expulsándose el vapor por otra válvula.
  33. 33. El Salvador Ikastetxea BilbaoUnidades de medida
  34. 34. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La observación de un fenómeno es en general, incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria del físico experimental. La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.
  35. 35. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente.
  36. 36. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El Sistema Internacional de MAGNITUD NOMBRE SÍMBOLO Unidades es la forma actual del sistema métrico decimal y Longitud metro m establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Masa kilogramo kg Fue creado por el Comité Internacional de Pesos y Medidas Tiempo segundo s con sede en Francia. En él se Intensidad de corriente ampere A establecen 7 magnitudes eléctrica fundamentales , con los patrones Temperatura kelvin K termodinámica para medirlas: Cantidad de sustancia mol mol Intensidad luminosa candela cd
  37. 37. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Sextante Tanto el sextante como el goniómetro son instrumentos que permiten medir ángulos entre dos objetos tales como dos puntos de una costa o un astro - tradicionalmente, el Sol de la tierra- y el horizonte. Conociendo la elevación del Sol y la hora del día se puede determinar la latitud a la que se encuentra el observador. Esta determinación Goniómetro se efectúa con bastante precisión mediante cálculos matemáticos sencillos de aplicar.
  38. 38. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Estos instrumentos, que reemplazaron al astrolabio por tener mayor precisión, han sido durante varios siglos de gran Sextante importancia en la navegación marítima, inclusive en la navegación aérea también, hasta que en los últimos decenios del siglo XX se impusieron sistemas más modernos, sobre todo, la determinación de la posición mediante satélites. El nombre sextante proviene de la escala del Goniómetro instrumento, que abarca un ángulo de 60 grados, o sea, un sexto de un círculo completo.
  39. 39. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El calibre, también denominado calibrador, pie de rey o Vernier, es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro).
  40. 40. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Consta de una regla con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.
  41. 41. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-20121. Mordazas para medidas externas.2. Mordazas para medidas internas.3. Coliza para medida de profundidades.4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros.5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.8. Botón de deslizamiento y freno.
  42. 42. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El micrómetro, que también es denominado tornillo de Palmer, calibre Palmer o simplemente palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento se basa en un tornillo micrométrico que sirve para valorar el tamaño de un objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o de milésimas de milímetro, 0,01 mm ó 0,001 mm (micra) respectivamente.
  43. 43. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Para proceder con la medición posee dos extremos que son aproximados mutuamente merced a un tornillo de rosca fina que dispone en su contorno de una escala grabada, la cual puede incorporar un nonio. La longitud máxima mensurable con el micrómetro de exteriores es de 25 mm normalmente.
  44. 44. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Un nivel es un instrumento de medición utilizado para determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento.
  45. 45. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El principio de este instrumento está en un pequeño tubo transparente (cristal o plástico) el cual está lleno de líquido con una burbuja de aire en su interior. La burbuja es de tamaño inferior a la distancia entre las dos marcas. Si la burbuja se encuentra simétricamente entre las dos marcas, el instrumento indica un nivel exacto (para fines prácticos) que puede ser horizontal, vertical u otro, dependiendo de la posición general del instrumento.
  46. 46. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La balanza (del latín: gos, dos, lanx, plato) es una palanca de primer género de brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir masas. Al igual que una romana, o una báscula, es un instrumento de medición que permite medir la masa de un objeto.
  47. 47. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Para realizar las mediciones se utilizan patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Al igual que en una romana, pero a diferencia de una báscula o un dinamómetro, los resultados de las mediciones no varían con la magnitud de la aceleración de la gravedad.
  48. 48. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La Balanza de Mohr-Westphal es una balanza de brazos desiguales que se utiliza para la determinación de densidades de líquidos. La balanza de Mohr-Westphal, al igual que otras balanzas hidrostáticas, tiene su fundamento en el principio de Arquímedes.
  49. 49. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Este principio establece que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta una fuerza vertical hacia arriba, llamada empuje hidrostático o de Arquímedes o, simplemente, empuje, cuyo valor es igual al peso del fluido desalojado y cuya línea de acción pasa por el centro de gravedad del fluido desalojado. Así, cuando un cuerpo de volumen V se sumerge totalmente en un líquido de densidad ρ, el empuje que experimenta el cuerpo es
  50. 50. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El tiempo es la magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos sujetos a cambio. Las formas e instrumentos para medir el tiempo son de uso muy antiguo, y todas ellas se basan en la medición del movimiento, del cambio material de un objeto a través del tiempo, que es lo que puede medirse.
  51. 51. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 En un principio, se comenzaron a medir los movimientos de los astros, especialmente el movimiento aparente del Sol. El desarrollo de la astronomía hizo que, de manera paulatina, se fueran creando diversos instrumentos, tales como los relojes de sol, las clepsidras o los relojes de arena y los cronómetros.
  52. 52. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Posteriormente, la determinación de la medida del tiempo se fue perfeccionando hasta llegar al reloj atómico. Todos los relojes modernos desde la invención del reloj mecánico, han sido construidos con el mismo principio del "tic tic tic". El reloj atómico está calibrado para contar 9,192,631,770 vibraciones del átomo de Cesio para luego hacer un "tic".
  53. 53. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El reloj de sol es un instrumento usado desde tiempos muy remotos con el fin de medir el paso de las horas, minutos y segundos (tiempo). En castellano se le denomina también cuadrante solar. Emplea la sombra arrojada por un gnomon o estilo sobre una superficie con una escala para indicar la posición del Sol en el movimiento diurno.
  54. 54. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Según la disposición del gnomon y de la forma de la escala se puede medir diferentes tipos de tiempo, siendo el más habitual el tiempo solar aparente. La ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimiento sobre los relojes de sol se denomina gnomónica.
  55. 55. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El cronómetro es un reloj o una función de reloj utilizada para medir fracciones temporales, normalmente breves y precisas. La palabra cronómetro es un neologismo de etimología griega: Χρόνος Cronos es el dios del tiempo, μετρον -metron es hoy un sufijo que significa aparato para medir.
  56. 56. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El reloj de arena es un instrumento mecánico que sirve para medir un determinado transcurso de tiempo, desde el momento en que la arena comienza a caer del receptáculo o bulbo superior al inferior, hasta que termina de hacerlo, y sólo requiere de la energía potencial de la gravedad para su funcionamiento.
  57. 57. El Salvador Ikastetxea Bilbao Ondas
  58. 58. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El sonido, las ondas de presión que se propagan por el aire o por los sólidos y líquidos, causadas por la vibración de un cuerpo, es uno de los fenómenos físicos más antiguos conocidos por el hombre. Constituyen un tipo de ondas mecánicas que tienen la virtud de estimular el oído humano y generar la sensación sonora.
  59. 59. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 En todo tipo de ondas mecánicas el medio juega un papel esencial en la propagación de la perturbación, hasta el punto de que en ausencia de medio material, la vibración, al no tener por donde propasarse, no da lugar a la formación de la onda correspondiente. El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que puedan existir entre ellos en la intensidad, el tono o el timbre.
  60. 60. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La acústica está ligada a la música en sus comienzos. Pitágoras elaboró una escala musical basada en 7 notas. Las longitudes de las cuerdas que las producían estaban en una relación numérica sencilla apoyando la idea pitagórica de que el número es el principio de todo. Galileo y Mersenne descubrieron de forma independiente todas las leyes de la cuerda vibrante, terminando así el trabajo que Pitágoras había comenzado 2000 años antes.
  61. 61. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Newton (1642-1727) obtuvo la fórmula para la velocidad de onda en sólidos, uno de los pilares de la física acústica. El siglo XVIII vio grandes avances en acústica a manos de los grandes matemáticos de la era, que aplicaron nuevas técnicas de cálculo a la elaboración de la teoría de la propagación de las ondas. Hoy en día la acústica tiene aplicaciones en arquitectura, grabación y reproducción de sonido, la fisiología,…
  62. 62. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El sonido, las ondas de presión que se propagan por el aire o por los sólidos y líquidos, causadas por la vibración de un cuerpo, es uno de los fenómenos físicos más antiguos conocidos por el hombre. La acústica está ligada a la música en sus comienzos. Pitágoras elaboró una escala musical basada en 7 notas. Las longitudes de las cuerdas que las producían estaban en una relación numérica sencilla apoyando la idea pitagórica de que el número es el principio de todo.
  63. 63. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Las características de las ondas son su frecuencia: la nota La tiene una frecuencia de 440 herzios. D’Alambert, Bernoulli, Lagrange etc la estudiaron en profundidad. Hubo grandes disputas en torno al medio en que se propagaba, demostrándose finalmente que en el vacío no se propagaba.
  64. 64. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Otra característica del sonido es el timbre que permite distinguir el La3 de un piano y de un violín. Hoy en día la acústica tiene aplicaciones en arquitectura, grabación y reproducción de sonido, la fisiología,…
  65. 65. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Es una barra de acero doblada en forma de U que emite una nota casi pura al ser golpeada. Debajo suele tener una caja de resonancia que amplifica su frecuencia fundamental y elimina las frecuencias mayores también emitidas. Se cree que fue John Shore quien lo inventó en 1711. Este instrumento se hizo imprescindible para determinar el tono de los sonidos.
  66. 66. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Normalmente el diapasón se utiliza para afinar instrumentos musicales de acuerdo a una afinación concreta. El diapasón da la pauta de afinación que siguen todos los demás instrumentos. En la antigüedad, los instrumentos se templaban con distintas afinaciones, incoherentes unas con otras. Esto complicaba las ejecuciones en distintas iglesias (donde por ejemplo los órganos estaban templados con distintas afinaciones).
  67. 67. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Actualmente en las orquestas, sólo el oboe se afina (estirando su boquilla) con respecto a un diapasón de La 440. Luego toda la orquesta afina con respecto al La del oboe.
  68. 68. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Se llama luz a la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible denota la radiación en el espectro visible.
  69. 69. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La óptica es la parte de la física encargada del estudio de la luz y de los fenómenos relacionados con ella. El estudio de las distintas teorías que a lo largo de la Historia han surgido para interpretar los fenómenos luminosos es un buen ejemplo que ilustra la evolución del método seguido por los científicos: siempre abierto a cambios y sometido a la prueba definitiva de la verificación experimental.
  70. 70. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Estas etapas que pueden señalarse en la evolución de la Ciencia Física aparecen bastante claras en el estudio de los distintos procesos que han llevado a la idea que actualmente se tiene sobre la naturaleza de la luz. En esencia sólo son dos los modelos que se han dado para interpretar los fenómenos luminosos: ◦ el que considera a la luz como una partícula material (modelo corpuscular). ◦ el que considera a la luz como una onda de propagación (modelo ondulatorio).
  71. 71. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Estos modelos se han considerado antagónicos pero, sin embargo, en la actualidad se ha llegado a una situación que en ciertos aspectos engloba ambas concepciones y las ideas que han surgido en este campo, además de interpretar todos los fenómenos luminosos, han abierto un nuevo panorama en la interpretación del mundo físico.
  72. 72. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la materia, que nos permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza: reflexión, refracción, interferencia , polarización, difracción,…
  73. 73. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Una cámara fotográfica o cámara de fotos es un dispositivo utilizado para capturar imágenes o fotografías. Es un mecanismo antiguo para proyectar imágenes en el objeto, en el que una habitación entera desempeñaba las mismas funciones que una cámara fotográfica actual por dentro, con la diferencia que en aquella época no había posibilidad de guardar la imagen a menos que ésta se trazara manualmente.
  74. 74. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Las cámaras fotográficas constan de una cámara oscura cerrada, con una abertura en uno de los extremos para que pueda entrar la luz, y una superficie plana de formación de la imagen o de visualización para capturar la luz en el otro extremo. La mayoría de las cámaras fotográficas tienen una lente colocada delante de la abertura para controlar la luz entrante y para enfocar la imagen. El diámetro de esta abertura suele modificarse con un diafragma, aunque algunas cámaras tienen una abertura fija.
  75. 75. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Mientras que el tamaño de la abertura y el brillo de la escena controlan la cantidad de luz que entra por unidad de tiempo, en la cámara durante el proceso fotográfico, el obturador controla el lapso que la luz incide en la superficie de grabación. Por ejemplo, en situaciones con poca luz, la velocidad de obturación será menor (mayor tiempo abierto) para permitir que la película reciba la cantidad de luz necesaria exactamente.
  76. 76. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El microscopio es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. El tipo más común y el primero que se inventó es el microscopio óptico. Se trata de un instrumento que contiene dos o más lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces.
  77. 77. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Por lo general, se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces. El microscopio consta de dos partes: mecánica y óptica.
  78. 78. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La mecánica proporciona estabilidad y permite el acoplamiento de la parte óptica. Consta de: ◦ PIE: Pieza en forma de herradura, que sirve de soporte al aparato. ◦ PLATINA: Permite colocar la preparación. Tiene un orificio en el centro para permitir el paso de la luz. ◦ REGULADOR DE COORDENADAS DE PINZAS: Sobre la platina, sujeta la preparación y permite moverla. ◦ REVOLVER: Pieza circular donde se acoplan los objetivos y cuya rotación permite el cambio de objetivo. ◦ TUBO ÓPTICO: Cilindro metálico que comunica el objetivo con el ocular. ◦ TORNILLO MACROMÉTRICO: Desplaza por medio de una cremallera el tubo óptico a grandes distancias para enfocar la preparación de forma grosera. ◦ TORNILLO MICROMÉTRICO: Desplaza suavemente el tubo óptico (o la platina) hasta alcanzar un enfoque preciso. ◦ TORNILLO DEL CONDENSADOR.
  79. 79. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 La óptica determina el poder de resolución del microscopio o capacidad de separación para percibir como distintos dos objetos próximos. Consta de: ◦ PRISMA ÓPTICO. ◦ CONDENSADOR: Sistema de lentes convergentes que envía a la preparación el haz luminoso. ◦ DIAFRAGMA: Regula el paso de la luz. ◦ OBJETIVO: Sistema de lentes convergentes, situado sobre la preparación. ◦ OCULAR: Sistema de lentes convergentes, en el extremo del tubo opuesto al del objetivo. ◦ LÁMPARA. ◦ INTERRUPTOR DE LA LÁMPARA. ◦ LENTES PARA LA ILUMINACIÓN.
  80. 80. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Generalmente los objetivos y oculares llevan grabado un número, que indica los aumentos precedido por el signo x. Los aumentos totales se obtienen al multiplicar los aumentos del objetivo por los del ocular: 40 x 10 = 400 aumentos.
  81. 81. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El fenómeno de la refracción está basado en el cambio de velocidad que experimenta la radiación electromagnética al pasar de un medio a otro. El refractómetro es un aparato para demostrar los efectos de la refracción de la luz en un prisma. El aparato tiene forma circular y se encuentra graduado en toda su periferia.
  82. 82. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Tiene un prisma en el centro (o una cubeta de vidrio para alojar líquidos) y dos alidadas o reglas por las que atraviesan los rayos de luz y cuyos extremos coinciden con la graduación, para medir con precisión los ángulos de incidencia y refracción.
  83. 83. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Bunsen y Kirchhoff desarrollaron un aparato denominado espectroscopio que permite observar espectros de diversas substancias. Consiste en un prisma central y tres tubos, uno de ellos que recoge los rayos de luz proyectándolos en forma de haz paralelo, un segundo anteojo que permite observar el espectro y un tercer elemento provisto de micrómetro con el que se podían hacer mediciones de la longitud de onda de las líneas del espectro. Con estas medidas era posible identificar el elemento que generaba la luz.
  84. 84. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 El fundamento de los primeros espectroscopios es muy sencillo de entender. Se basaban en un proceso que separaba la luz blanca visible en sus diferentes colores. Un proceso natural en el que se da esta situación es el arco iris que aparece en momentos de lluvia con presencia de luz solar suficiente, de modo que las gotas de agua actúan como pequeños prismas que separan las diferentes radiaciones.
  85. 85. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Los primeros espectroscopios contenían prismas de vidrio para realizar esta dispersión de las radiaciones luminosas, gracias a los diversos ángulos de refracción que presentan los diferentes colores (o longitudes de onda) de la luz blanca.
  86. 86. El Salvador Ikastetxea BilbaoPrácticas de química
  87. 87. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Material: ◦ Portas y cubres; pinzas finas; soportes de tinciones, agujas enmangadas, microscopio, tijeras finas, cuentagotas, escalpelo, verde de metilo; cebolla. Técnica de preparación: ◦ Limpiar la cebolla de las hojas exteriores secas. Separar una de las hojas internas y desprender la tenue membrana que está adherida por su cara interna cóncava. Debe cortarse con las hojas finas, dentro del agua, en porciones menores de dos centímetros y una de éstas se monta en un porta-objetos. Técnica de tinción: 1. Colocar el porta con la epidermis encima del asa de tinciones. Verter unas gotas de verde metilo acético y dejar actuar el colorante fijador durante cinco minutos (No debe secarse la epidermis por falta de colorante o por evaporación del mismo). 2. Con el cuentagotas bañar la epidermis con agua abundante hasta que no suelte colorante. Sujetar la preparación con el alfiler. 3. Llevar el porta sobre el pocillo de montar preparaciones y agregar unas gotas de agua. 4. Colocar el cubre formando ángulo sobre la preparación y dejarlo caer suavemente.
  88. 88. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Observación al microscopio: ◦ Se utilizarán primero los aumentos débiles con el fin de centrar la preparación y determinar la zona de estudio. Cambiar a aumentos más fuertes. ◦ Las células de epidermis de las hojas internas del bulbo de la cebolla son de forma alargada y bastante grandes. La membrana celular celulósica se destaca claramente teñida por el colorante. Los núcleos son grandes y muy visibles, en el interior de los mismos se puede llegar a percibir granulaciones (son los nucleolos). El citoplasma tiene aspecto bastante claro en el que se distinguen algunas grandes vacuolas que desplazan al núcleo. En algunas ocasiones se observa que la preparación tiene forma de mosaico otros estratos de células, éstas proceden de las capas más internas que fácilmente han podido ser arrancadas al desprender la epidermis. Para la observación es más adecuado utilizar las zonas constituidas sólo por un único estrato epidérmico. Observación: ◦ Es conveniente observar primero las células sin teñir para comparar su estado real con su aspecto artificial después de la tinción.
  89. 89. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Material: ◦ Ácido clorhídrico (HCl), limaduras de hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), estaño (Sn)… ◦ La acción del ácido clorhídrico con diferentes metales provoca reacciones de intensidad muy variable y muy espectaculares. ◦ Una variante sería hacer la misma reacción del clorhídrico con carbonatos: ◦ Por ejemplo, con calcita (carbonato de calcio) provoca un burbujeo muy espectacular. Con aragonito (también carbonato de calcio) el burbujeo es muy poco perceptible.
  90. 90. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Material: ◦ Disolución de almidón, lugol (I2 + KI), un grifo (o agua fresca), mechero de Bunsen, tubos de ensayo, probeta o vaso de precipitados, gradillas, pinzas para tubos. ◦ Se colocan 5 cm3 de una disolución de almidón (color blanquecino) en un tubo de ensayo. ◦ Se añaden 2 ó 3 gotas de lugol, con lo que el almidón (la milopectina) toma un color violeta. ◦ Se calienta suavemente a la llama, lo que hace que la disolución se decolore, hasta alcanzar el color inicial. ◦ Si se enfría se vuelve a obtener el color violeta. ◦ Sucesivos ciclos de calentamiento y enfriamiento provocan los indicados cambios de colores.
  91. 91. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Material: ◦ Mechero de Bunsen, sales de sodio, de cobre, de magnesio…, vidrios de reloj, asas de platino. ◦ Se enseñan las diferentes partes de la llama, tanto en su forma oxidante como reductora. Se incide en la zona sin combustión que existe en la zona central. ◦ Se acercan a la llama el asa impregnada de diferentes sales y se observan las chispas de colores de los elementos químicos al contacto con la llama (amarillo el sodio, verde el cobre…).
  92. 92. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Material: ◦ Lupa estereoscópica, cristales de sulfato de cobre (CuSO4), sal común (NaCl), calcita (CaCO3)… ◦ Se colocan los cristales en la platina de la lupa y se observan las formas geométricas que presentan: cúbicas las de los cristales de sal, romboédricas las de la calcita…
  93. 93. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Material: ◦ Aceite o grasa, sopa o potasa, mechero de Bunsen, soporte, rejilla, vaso de precipitados ◦ Los jabones son las sales sódicas de los ácidos grasos. Estos se pueden obtener por hidrólisis (saponificación) de una grasa. ◦ El posterior tratamiento del ácido graso con sosa o potasa forma el jabón. Técnica : ◦ Se coloca en un vaso de precipitado 50 cm3 de aceite con igual cantidad de una disolución concentrada de sosa. ◦ Se coloca a fuego suave y los ácidos grasos que se forman por hidrólisis de la grasa van reaccinando con la sosa, para dar jabón. ◦ De esta forma se logra que la mayor parte de los ácidos grasos reaccionen, ya que la hidólisis de la grasa se mantiene en equilibrio con el proceso opuesto (esterificación), de forma que los ácidos grasos obtenidos deberían reaccionar con la glicerina también formada para dar de nuevo grasa, si no fuera porque la mayor parte de los ácidos grasos reaccionan con la sosa para formar jabón, lo que desplaza el equilibrio a favor de la hidrólisis. ◦ En la práctica se obtiene una mezcla de aceite (superior), jabón (centro) y glicerina (inferior), pero que se puede modificar dependiendo de la cantidad de sosa que se use.
  94. 94. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012 Material: ◦ Solución de glucosa, solución de sacarosa, reactivo Fehling A y B, tubos de ensayo, pipetas, mechero, pinzas de madera, gradillas, baño María. ◦ Los monosacáridos, especialmente las aldosas, dan positiva la reacción de Fehling, ya que el grupo carbonilo se puede oxidar a ácido carboxílico. ◦ Los disacáridos dan positiva la reacción sólo si uno de los monosacáridos conserva el grupo carbonilo libre (disacáridos monocarbonílicos). Por el contrario, si ambos grupos carbonilos se han implicado en la creación del enlace glicosídico la reacción es negativa. ◦ Con oligosacáridos de mayor tamaño (trisacáridos, tetrasacáridos…) la reacción es progresivamente menos negativa, porque sólo el último resto monosacárido tiene libre el grupo carbonilo. ◦ Los polisacáridos (almidón…) dan negativa la reacción. ◦ El reactivo de Fehling tiene dos componentes:  El Fehling A, que es sulfato de cobre (CuSO4).  El Fehling B, mezcla de sosa (NaOH) y tartrato de sodio y potasio.
  95. 95. El Salvador Ikastetxea Bilbao 2011-2012◦ Para realizar la reacción, antes se prepara el reactivo de Fehling mediante la mezcla de volúmenes idénticos de A y B. Al hacerlo el color azul cielo del reactivo A vira a azul marino, porque se ha formado hidróxido de cobre [Cu (OH)2].◦ Reconocimiento de la glucosa (monosacárido)◦ En un tubo de ensayo se mezclan 2 cm3 de solución de glucosa con 2 cm3 de reactivo Fehling A + B. Se calienta suavemente el tubo sin que llegue a hervir (llama, baño María…) y vira de color azul a naranja/ocre: la glucosa se ha oxidado y, al mismo tiempo, que los iones cúpricos del reactivo de Fehling [Cu (OH)2] han pasado a cuprosos (Cu2O).◦ Reconocimiento de la sacarosa (disacárido dicarbonílico)◦ De igual forma que con la glucosa, mezclamos en un tubo de ensayo 2 cm3 de sacarosa con dos cm3 de reactivo Fehling A + B mezclado. Se calienta muy suavemente. El color de la preparación sigue siendo azul (no vira), ya que se trata de un azúcar no reductor. Azúcar Color Resultado◦ Se puede repetir la experiencia con diferentes azúcares. Clucosa (mono) Naranja/ocre Reductor Sacarosa (di) Azul No reductor Galactosa (mono) Naranja/ocre Reductor Maltosa (di) Naranja/ocre Reductor Lactosa (di) Naranja/ocre Reductor Almidón (poli) Naranja/ocre Reductor
  96. 96. El Salvador Ikastetxea Bilbao Artilugios científicos

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