El rincon de los experimentos

El rincon de los experimentos

Bueno gente, como siempre algo para que se entretengan con cosas que pueden llegar a tener en la casa

Experimentos

Motor líquido

En esta experiencia vamos a construir un "motor líquido". Realmente se trata de un dispositivo en el que, aprovechando las propiedades del electromagnetismo y de las reacciones electroquímicas, podemos conseguir que un líquido comience a dar vueltas.

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Qué necesitas

1 imán potente y grande (en la experiencia hemos utilizado el de un altavoz de graves)
Vaso metálico (por ejemplo, de aluminio y de los que se usan para hacer flanes)
Tubería de cobre. Sirve cualquier electrodo metálico o de grafito (por ejemplo, una mina de lápiz)
1 pila de 4,5 V o 9 V
Cables para la conexión eléctrica
Láminas de plástico o goma que sirvan de aislantes
Disolución de sulfato de cobre (II). También se puede hacer con una disolución concentrada de sal común en agua.


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Cómo lo hacemos

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El experimento funciona independientemente de la polaridad con la que se efectue la conexión. Sin embargo, es conveniente que el vaso vaya unido al polo "-" (negativo). De esta forma se deposita cobre sobre las paredes a la vez que se "disuelve" el electrodo central. Al contrario, se "disolvería" el aluminio del vaso y podría llegar a perforarse.


La figura muestra cómo debe quedar montado el dispositivo para su correcto funcionamiento. En primer lugar, el vaso debe quedar apoyado sobre el imán, pero separado por una lámina aislante. Aunque no es del todo necesario y el dispositivo funcionaría sin el aislante, de esta forma evitamos que la corriente derive hacia el imán.

En el fondo del vaso colocamos otra lámina aislante. De esta forma conseguimos que los electrodos sean las paredes del vaso y la tubería de cobre.

Colocamos la disolución de forma que cubra parte de la tubería de cobre y conectamos el circuito. Cuando la corriente pasa, el líquido en el interior del vaso comienza a girar alrededor de la tubería de cobre. Ya tenemos el motor líquido.


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¿Por qué ocurre esto?

Para comprender lo que ocurre tenemos que fijarnos en los dos fenómenos puestos en juego.

En primer lugar hay un proceso electroquímico. Al conectar la corriente eléctrica (continua) los electrodos atraen a los iones de la disolución hacia ellos. El electrodo positivo atrae a los iones negativos y el electrodo negativo a los iones positivos. El resultado global es que la disolución cierra el circuito y se establece una corriente eléctrica con el movimiento de los iones.

El movimiento de los iones tiene lugar en el seno de un campo magnético (el creado por el imán que tenemos debajo del vaso). Esto da lugar al segundo efecto que nos permite explicar el fenómeno. Se trata de un proceso electromagnético. Toda carga en movimiento en el seno de un campo magnético experimenta una fuerza de dirección perpendicular al vector velocidad y al vector campo magnético. Esto se presenta en algunos libros como la regla de la mano izquierda (Ley de Lorentz) y está en la base de cualquier motor eléctrico (en la figura, las X representan un campo magnético entrante y perpendicular al plano de la pantalla).

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Pero lo más importante es que la fuerza es siempre perpendicular a la velocidad. Eso hace que se curve la trayectoria de las cargas y acaben dando vueltas en círculos alrededor de un punto, en este caso el electrodo central (la tubería de cobre). Las cargas no las podemos ver, pero sí el efecto de movimiento que tiene lugar en el líquido.

En los electrodos tienen lugar también procesos electroquímicos. En uno se produce una reacción de oxidación (de los iones) y en el otro una reducción. Si la disolución es de sulfato de cobre, veremos como en uno de los electrodos (en el negativo) los iones Cu2+ se transforman en Cu (metal) y se desprende un polvillo de color rojizo. Si se utilizan otras disoluciones, en los electrodos se desprenderán otras sustancias.


Experimentos

Péndulo caótico

Un péndulo es un dispositivo que oscila a un lado y a otro de suposición de equilibrio repitiendo periódicamente el mismo movimiento. Se realiza siempre el mismo movimiento y, por tanto, podemos predecir su posición en todo momento. Sin embargo, un sistema caótico realiza siempre un movimiento impredecible. En este experimento vamos a construir un péndulo caótico ayudándonos de unos cuantos imanes.

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Qué necesitas

8 imanes pequeños (sirven los imanes extraídos de los auriculares estropeados)
Cápsula de plástico pequeña en la que guardar un imán.
Plastilina
Hilo
Soporte para el péndulo



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Cómo lo hacemos

En primer lugar vamos a construir el péndulo. Para ello vamos a utilizar una pequeña cápsula de plástico en la que colocaremos el imán en la parte más baja. Hay que tener cuidado de que uno de los polos del imán quede apuntando hacia abajo. En la parte de arriba de la cápsula haremos un pequeño agujero para pasar el hilo del que la vamos a colgar.

La forma de la cápsula no tiene importancia (en el dibujo y en las fotos hemos puesto cápsulas diferentes).

Ahora tenemos que colgar el péndulo de un soporte. En la foto aparece un soporte de laboratorio, pero nos sirve cualquier objeto casero al que pueda atarse el hilo.

Una parte importante es preparar la base con los imanes sobre la que va oscilar el péndulo. En el dibujo hemos puesto un ejemplo con 6 imanes formando un hexágono y uno más situado en el centro (justo debajo del punto del que cuelga el péndulo). Un detalle muy importante es que los imanes tienen que estar orientados al revés que el imán del péndulo, de forma que lo repelan. También es importante que los imanes queden sujetos a la base. Basta con que la base sea de hierro y los imanes quedarán unidos a ella. Si la base es de otro material, pueden unirse los imanes con plastilina o pegamento.
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Ahora basta con dejar oscilar el péndulo y observar lo que ocurre.


Experimentos

¿Por qué ocurre esto?

Los imanes de la base repelen al imán del péndulo. Cuando soltamos el péndulo se pone en movimiento y tiende a oscilar en un plano como cualquier péndulo, pero cuando llega a la zona de acción de los imanes experimenta una fuerza de repulsión que le hace cambiar la dirección y el plano de oscilación. La gravedad hace que el péndulo tienda a volver a la posición de equilibrio, pero en su camino va a encontrar siempre una fuerza de repulsión que le hará cambiar su trayectoria. Y así ... indefinidamente sin parar nunca. O parando cuando el azar le lleve a encontrar un punto de equilibrio.

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Construye un imán

En esta experiencia vamos a ver cómo podemos construir un imán aprovechándonos del campo magnético terrestre.

El hierro es un material ferromagnético y, según algunas teorías, está constituido por un conjunto de dominios magnéticos (pequeños cristales de hierro) que se encuentran ordenados al azar. Si conseguimos que esos dominios se orienten todos en la misma dirección, el objeto de hierro se habrá magnetizado. Es lo que ocurre cuando juntamos un clavo con un imán. Al separarlos el clavo ha quedado magnetizado y se comporta también como un imán.


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Material necesario

Una barra de hierro
Un martillo
Una brújula



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¿Que vamos a hacer?

Tenemos que coger la barra con una mano y dar un golpe seco con el martillo. De esta forma se imantará la barra, aunque de forma débil.

Pero, para conseguir que los dominios magnéticos queden alineados, resulta fundamental que la barra esté orientada, lo más paralela posible, con las líneas del campo magnético terrestre. Para ello nos vamos a ayudar de la brújula. Así, la barra tiene que estar orientada en la dirección Norte-Sur e inclinada hacia el suelo (como se muestra en la figura).

La inclinación de la barra dependerá de la latitud en que nos encontremos. En el hemisferio Norte deberá estar más bajo el extremo más al Norte. En el hemisferio Sur, al revés. El ángulo de inclinación dependerá de esa latitud. A la altura de el Ecuador deberá ser 0º (barra horizontal). Cuánto más hacia el polo nos encontremos, más inclinada deberá estar la barra. En España, aproximadamente, una buena inclinación pueden ser unos 30º.


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Cómo reconocer la imantación

Puedes utilizar limaduras de hierro o recortes de un estropajo de acero, tal como se muestra en la experiencia: Cómo ver el campo magnético

Lo primero que tienes que hacer es comprobar que la barra que utilizas no está imantada antes del experimento (no atrae a las limaduras de hierro. Al final tienes que comprobar que efectivamente la barra ha quedado imantada y atrae a las limaduras.


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Dificultades que vas a encontrar

La principal dificultad que vas a encontrar es conseguir una barra de hierro o un clavo grande que no esté imantado. la mayoría de los objetos de hierro con los que te vas a encontrar están ya imantados, fundamentalmente porque se han utilizado imanes muy potentes para trasladarlos en la fábrica o en los almacenes.

¡Suerte e inténtalo, lo puedes conseguir!

Experimentos

Potencia de un imán

Algunas sustancias como la magnetita presentan la propiedad de atraer a pequeños trozos de hierro, propiedad que se denomina magnetismo. Hay otras sustancias como el hierro, el cobalto y el níquel que pueden adquirir magnetismo con un tratamiento adecuado.

Los imanes que se utilizan en la actualidad están fabricados con aleaciones de diferentes metales (Aluminio-níquel-cobalto, boro-neodimio, samario-cobalto, óxidos férricos, etc.). Los podemos encontrar de diferentes formas y tamaños según su potencia y utilidad.

En casa podemos encontrar imanes en adornos de los que se pegan en la nevera, en algunos juguetes, en auriculares, altavoces, etc.

Un imán atrae a los trozos de hierro sin que haya contacto directo con ellos, la fuerza magnética se manifiesta a distancia, y es lo que vamos a estudiar en este experimento.


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¿Qué nos hace falta?

Imanes
Clips
Folios


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¿Qué vamos a hacer?

Vamos a comparar la potencia de los diferentes imanes, para ello iremos acercando clips y contaremos cuántos es capaz de sujetar cada uno de ellos.

Para estudiar hasta qué distancia actúa un imán iremos intercalando papeles entre el imán y un clip hasta que no sea capaz de sujetarlo.

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Cómo "ver" el campo magnético

Todos hemos jugado alguna vez con imanes y hemos experimentado la "misteriosa" fuerza que hace que se atraigan o se repelan entre ellos y que atrae a todos los objetos fabricados con hierro. Los imanes, a pesar de su misterio, son también algo familiar para todos nosotros desde casi la más tierna infancia..

Pero, ¿por qué se producen las atracciones y repulsiones?, ¿qué es lo que causa esa misteriosa fuerza?, ¿cómo se produce la interacción? .... Son muchas preguntas que a lo largo de la historia han intentado contestar los científicos y en las que no vamos a profundizar aquí, aunque si podrás encontrar más información en otros artículos de El rincón de la Ciencia. Sin embargo, si podemos decir que la ciencia nos propone un modelo sobre los imanes basado en la presencia de un campo magnético que representamos mediante unas líneas que denominamos líneas de fuerza o líneas de campo.

En esta experiencia vamos a ver cómo podemos tratar de "visualizar" o representar esas líneas de campo. Te presentamos dos experiencias que te ayudarán a "ver" las líneas del campo magnético generado por distintos imanes.


Experimentos

EXPERIENCIA-1

En esta primera experiencia vamos a utilizar limaduras de hierro para "visualizar" las líneas de fuerza del campo magnético.

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Material necesario

Limaduras de hierro
Imanes
Un papel
Un salero para rellenar con las limaduras de hierro y poder espolvorearlas más fácilmente



Las limaduras de hierro pueden comprarse en tiendas de juguetes científicos. También pueden obtenerse minúsculos hilos de hierro (cumplen el mismo papel que las limaduras) cortando con unas tijeras un estropajo de lana de acero (o de hierro) de los que se utilizan en la cocina para fregar las sartenes y cazuelas).

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PRECAUCIÓN: algunas limaduras de hierro, sobre todo si son un poco grandes, pueden producir cortes en la piel. Los hilos que cortamos del estropajo son tan finos que se clavan muy fácilmente en los dedos; aunque no deben resultar peligrosos, pueden ser muy molestos. En cualquier caso, es mejor ponerse unos guantes de látex de los que venden en los supermercados

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¿Qué vamos a hacer?

Vamos a cubrir un imán con una hoja de papel y vamos a espolvorear lentamente las limaduras sobre el papel.

Observa como las limaduras se van orientando y dibujando las líneas de campo.
rinconLíneas de campo en un imán rectangular

El rincon de los experimentosLineas de campo en un imán de herradura

ExperimentosLineas de campo en un imán anular extraído de un auricular

deLineas de campo en un imán de nevera

Para recuperar las limaduras separa con cuidado el papel del imán y vuelve a echarlas al recipiente (salero). Ten cuidado de que el imán no entre en contacto con las limaduras, porque puede resultar un tanto trabajoso el separarlas. Lo mejor es que previamente forres el imán con plástico del que se utiliza para envolver los alimentos.


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Sigue experimentando

Prueba con distintos tipos de imanes y de diferentes formas. Enfrenta los polos de dos imanes (tanto iguales como diferentes) y observa lo que ocurre al añadir las limaduras de hiero.

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EXPERIENCIA-2

En esta experiencia vamos a fabricar un dispositivo que nos ayude a detectar las líneas de campo sin tener que añadir y retirar continuamente las limaduras de hierro.

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Material necesario

Caja o recipiente transparente pequeño (puede servir un bote de mermelada u otro similar)
Limaduras de hierro
Aceite (sirve cualquier aceite de los que se utilizan en la cocina)
Imanes


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¿Qué vamos a hacer?

Lo primero es fabricar nuestro detector. Para ello basta con rellenar el recipiente transparente con el aceite y añadir unas pocas limaduras de hierro, moviendo un poco para que se repartan uniformemente en el aceite.

Acerca un imán y observa como se orientan lentamente las limaduras, dibujando las líneas de campo. Mueve el imán y colócalo con distintas orientaciones.

Prueba a añadir distintas cantidades de limaduras de hierro hasta que consigas un buen detector.


Experimentos

Sigue experimentando

Prueba con distintos tipos de imanes y de diferentes formas. Enfrenta los polos de dos imanes (tanto iguales como diferentes) y observa lo que ocurre.

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Imanes que levitan

En esta experiencia vamos a ver cómo los imanes pueden levitar unos sobre otros debido a la repulsión que ejercen entre sí dos polos magnéticos del mismo signo.

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Material necesario

Imanes anulares. Se pueden obtener de los auriculares que se utilizan para los aparatos de música (walkman, radios, etc), una vez que se han estropeado.
Una pajita para refrescos
Una bolita de plastilina


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¿Que vamos a hacer?

Sujeta la pajita con la bola de plastilina de forma que quede vertical. Ensarta un imán través de la pajita. Añade más imanes procurando que se enfrenten siempre polos opuestos. Observa cómo los imanes levitan unos sobre otros.

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Sigue experimentando

Si tienes suficientes imanes, puedes probar a juntar varios en grupos que se repelan entre sí.

Experimentos

Experimentos con luz polarizada

Imaginemos que queremos meter una moneda en una hucha, si queremos introducir la moneda debemos colocar ésta en el mismo plano de la ranura, si colocamos la moneda perpendicularmente la moneda no entrará. Este gesto tan sencillo nos puede ayudar a comprender como actúa la luz polarizada. Este tipo de luz es emitida por aparatos con pantallas LCD (cristal líquido) como el ordenador, las pantallas planas de TV, los teléfonos móviles, etc.

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¿Qué experimentos podemos realizar con esta luz polarizada? Ahora lo comprobaremos.

Material

Lámina polarizadora, gafas polarizadas o gafas de las que se utilizan para ver películas en tres dimensiones.

Papel de celofán adhesivo.

Objetos de vidrio y de plástico.

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¿Cómo conseguir una lámina polarizadora?

Las láminas polarizadoras son materiales plásticos que se utilizan en la fabricación de algunas gafas de sol, en pantallas de aparatos electrónicos como calculadoras, teléfonos móviles, etc. Se utilizan porque bloquean el paso de luz que vibra en el plano perpendicular al de polarización.

Si no disponemos de gafas polarizadas pero tenemos alguna calculadora o teléfono móvil que ya no nos sirvan podemos desmontar la pantalla y extraer la lámina polarizadora.

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arriba izqda. Gafas para ver cine en 3D
arriba dcha. Gafas de sol polarizadas
abajo izda. Polarizador de la pantalla de una calculadora
abajo dcha. Polarizador de la pantalla de un teléfono móvil


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¿Cómo comprobar que una luz está polarizada?

Colocando una lámina polarizadora sobre la pantalla (encendida) de un ordenador o de un teléfono móvil observaremos que en una posición deja ver a su través pero si la giramos 90º se produce la oscuridad.
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Si hacemos lo mismo con las gafas polarizadas conseguiremos el mismo efecto.

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¿Como se ven los objetos a través de un polarizador?

Vamos a colocar objetos transparentes delante de la pantalla del ordenador y los observaremos con las gafas o con la lámina polarizadora. En este caso podemos cambios de coloración debidos a las tensiones que experimenta el material.

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Vaso de plástico visto con luz polarizada

En objetos de plástico podemos observar un fenómeno relacionado con la interefencia de colores y la birrefringencia que hace que el rayo de luz se divida en dos rayos que viajan a distintas velocidades, de modo que interfieren entre sí, generando bandas de colores.

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Este fenómeno resulta espectacular si tomamos una lámina de plástico transparente y pegamos en ella tiras de papel adhesivo, la colocamos delante de la pantalla del ordenador y observamos con las gafas o lámina polarizadora.

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Efectos que causan varias tiras de papel adhesivo (cello) superpuestas iluminadas con luz polarizada y observadas a través de un polarizador


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El ARCO IRIS en casa

La luz blanca puede descomponerse en luces monocromáticas, siempre que consigamos que atraviese algún obstáculo que obligue a las diferentes ondas que constituyen la luz blanca a viajar a velocidades diferentes. El resultado es el arco iris.

Este experimento te permitirá descomponer la luz blanca en diferentes luces de colores con un espejo y un recipiente con agua.


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Material necesario:

Un recipiente algo grande (cazo de cocina, palangana...) lleno de agua

Un espejo plano de tocador

Una linterna potente que proyecte un haz fino (puedes tapar parcialmente el foco con una cartulina agujereada en el centro)

Un poco de plastilina para mantener el espejo en posición correcta

Una habitación que pueda oscurecerse totalmente


Experimentos

¿Qué debes hacer?

Prepara el recipiente con agua y la linterna

Mantén el espejo dentro del agua, con una inclinación de unos 45º

Envía el haz de luz al espejo

Observa que la luz reflejada ya no es blanca sino que es el arco iris


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¿Por qué ocurre esto?

Cuando la luz penetra en el agua su velocidad cambia, lo mismo ocurre cuando emerge del agua después de haberse reflejado en el espejo. Los cambios de velocidad implican desviaciones de la dirección de propagación al cambiar del aire al agua y del agua al aire (es el fenómeno de la refracción). El ángulo de desviación es función de la longitud de onda de cada uno de los colores que forman la luz blanca.

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Y se hizo la luz

Una lámpara es un dispositivo destinado a la producción de luz artificial; mediante el uso de combustibles o por la transformación de energía eléctrica en luminosa. Así, existen lámparas de petróleo, de gas, de aceite, de arco, de descarga, fluorescentes, etc. Pero sin duda, una de las más importantes es la lámpara de incandescencia. Fue inventada por T.A.Edison empleando un filamento de carbón que puso al rojo y que más tarde fue sustituido por otros más resistentes y por lo tanto duraderos como es el wolframio. Estas lámparas, denominadas vulgarmente bombillas, constan de una ampolla de vidrio en cuyo interior se encuentra el filamento.


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¿Qué nos hace falta?

Bote de cristal de boca ancha.
Tornillos.
Cable de cobre.
Pila de 4,5 V o generador de corriente.
Hilo metálico de diferentes grosores (puede utilizarse hilo de hierro de una esponja metálica o el filamento de wolframio de una bombilla rota; en el laboratorio se utiliza hilo de nicrom).


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¿Qué vamos a hacer?

Se toma el bote de cristal, que va a hacer las veces de la ampolla de vidrio en la bombilla, y se realizan dos agujeros en la tapa del mismo. En ellos se van a colocar los dos tornillos convenientemente aislados de la tapa con cinta aislante, si ésta es metálica.

En las puntas de los tornillos se enrolla firmemente el hilo metálico, de forma que los tornillos con el hilo permanecerán en el interior del bote una vez que éste se haya cerrado.

Los otros extremos se conectan a una pila a través de cable de cobre. Se observa que al cerrar el circuito el hilo metálico se pone incandescente, llegando incluso a quemarse y romperse. Esto hace que el circuito se abra y la bombilla deje de lucir, se ha fundido.

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Completa tu experimento

Si se aumenta el potencial (añadiendo pilas en serie) para un mismo hilo metálico éste se quemará antes. Además, se observará que cuanto menor sea el grosor de dicho hilo menos resistente es y que no todos los materiales resisten por igual. Así, el hilo de hierro se quema antes que el de nicrom.

El hilo, y por lo tanto la bombilla, son más duraderos si se realiza vacío en su interior, lo que se puede conseguir, por ejemplo, calentando el bote al baño María, ya que así se desplaza parte del aire existente en su interior.

Si se desea, se puede construir con dos chinchetas y un clip un interruptor casero que nos permita encender y apagar la bombilla siempre que lo deseemos.


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Experimenta con la luz ultravioleta

Se denomina radiación ultravioleta (UV) a la radiación electromagnética cuya longitud de onda es más pequeña que la luz violeta. La radiación ultravioleta, al contrario que la visible, no puede ser detectada por el ojo humano. Sin embargo, cuando actúa sobre determinadas sustancias y materiales estos reaccionan produciendo luz visible que sí podemos ver. Es decir, no podemos ver la radiación UV pero sí sus efectos.

Es lo que ocurre en algunos lugares, bares y discotecas, que tienen emisores de luz UV (también llamada luz negra) o con los detectores de billetes falsos que hay en muchos comercios. También existen linternas UV que se utilizan en filatelia o en algunos juguetes.


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¿Qué necesitamos?

Para hacerlo te van a hacer falta los siguientes materiales y objetos:

Un emisor de luz UV (linterna de filatelia, linterna de juguete, etc)

Materiales sobre los que actúe la luz UV (billete de banco, detergente lavadora, agua tónica, etc)


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¿Cómo lo hacemos?

Simplemente tenemos que iluminar con la luz UV los objetos a estudiar. Por ejemplo aquí te mostramos cómo se ven las marcas de seguridad de billetes de 10 y 20 euros (fuente de luz: lámpara para billetes de las que se utilizan en las cajas de los supermercados).
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También puedes ver el efecto luminoso cuando iluminamos con luz UV una botella de agua tónica. Esta bebida contiene sustancias que emiten luz visible cuando se excitan por efecto de la luz UV (fuente de luz: lámpara para billetes de las que se utilizan en las cajas de los supermercados).


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6 comentarios - El rincon de los experimentos

@escherar
muy bueno pibe segui asi!
@LordDarker
se me acabaron los punto mañana regreso BUEN POST