Experimentos de física para niños en Chile: Aprende jugando

1. Preparación de materiales — Toma la cuchara y el tenedor de metal. Observa sus formas y masas. El tenedor es más pesado que la cuchara.
2. Construcción del sistema — Coloca el palito de helado sobre el borde del vaso. Engancha el tenedor en el gancho del palito y cuelga la cuchara del mango del tenedor.
3. Ajuste del equilibrio — Ajusta la posición de los objetos hasta que el sistema quede balanceado y no se caiga. Observa cómo el centro de gravedad está ahora sobre el borde del vaso.
4. Explicación física — El sistema está en equilibrio porque el peso total está distribuido de manera que el centro de gravedad está directamente sobre el punto de apoyo (borde del vaso).
   $$F_{total}=m_{total}\cdot g=(m_{cuchara}+m_{tenedor}+m_{palito})\cdot g$$

→ El equilibrio se logra cuando el centro de gravedad del sistema (cuchara + tenedor + palito) está directamente sobre el borde del vaso. María usa el principio de inercia y distribución de masa.

1. Materiales — Consigue una hoja de papel arrugada (simula la pluma) y una moneda pequeña (simula la piedra).
2. Experimento — Deja caer ambos objetos desde la misma altura (por ejemplo, desde una mesa). Observa cuál llega primero al suelo.
3. Análisis — La piedra llega primero porque la hoja de papel es afectada por la resistencia del aire, mientras que la moneda, al ser más densa y compacta, cae más rápido.
   $$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$$
4. Conclusión — En el vacío, ambos objetos caerían al mismo tiempo. Pero en la atmósfera, la resistencia del aire frena a los objetos ligeros como la pluma.

→ La piedra llega primero al suelo porque la resistencia del aire frena a la pluma. En el vacío, caerían al mismo tiempo.

1. Materiales típicos del mercado — En el mercado de Valparaíso, Doña Rosa vende: monedas de $100, clavos, frutas, cuchillos de cocina y bolsas de plástico.
2. Clasificación — Los objetos atraídos por el imán son aquellos que contienen hierro o níquel. Las monedas de $100 (antes de 2017) y los clavos son atraídos. Los cuchillos de acero inoxidable también pueden serlo.
3. Explicación — El imán ejerce una fuerza sobre los materiales ferromagnéticos, atrayéndolos hacia sí. Esta fuerza depende del material y de la intensidad del campo magnético del imán.
   $$F=\mu \cdot B$$

→ Objetos atraídos: clavos, monedas de $100 (antes de 2017), cuchillos de acero. Objetos no atraídos: frutas, bolsas de plástico, latas de aluminio.

1. Cálculo del peso — Primero calcula el peso de la sopaipilla, que es la fuerza normal en este caso.
   $$N=m\cdot g=0.150\text{ kg}\times 9.81{\text{ m/s}}^2=1.4715\text{ N}$$
2. Fricción en mármol — Aplica la fórmula de fricción para el mármol.
   $$F_{friccio{n}_{marmol}}={\mu }_{marmol}\cdot N=0.2\times 1.4715=0.2943\text{ N}$$
3. Fricción en madera — Aplica la fórmula de fricción para la madera.
   $$F_{friccio{n}_{madera}}={\mu }_{madera}\cdot N=0.4\times 1.4715=0.5886\text{ N}$$
4. Comparación — La fuerza de fricción es menor en el mármol (0.29 N) que en la madera (0.59 N), por eso la sopaipilla resbala más rápido en el mármol.

$$F_{friccio{n}_{marmol}}=0.29\text{N}<F_{friccio{n}_{madera}}=0.59\text{N}$$

→ La sopaipilla resbala más rápido en mármol porque la fuerza de fricción es menor (0.29 N) comparada con la madera (0.59 N).

1. Densidades de los objetos — Analiza las densidades de cada objeto comparadas con la del agua.
2. Cálculo de flotabilidad — Aplica el principio de Arquímedes: un objeto flota si su densidad es menor que la del líquido que lo rodea.
   $${\rho }_{objeto}<{\rho }_{agua}\Rightarrow \text{flota}$$
3. Ordenamiento — Ordena los objetos de menor a mayor densidad: lechuga (0.3), madera de pino (0.4), piedra pómez (0.5), moneda (8.5).
4. Explicación final — Los objetos con densidad menor a 1 g/cm³ flotan porque el empuje del agua (fuerza de flotación) es mayor que su peso. La moneda, al ser muy densa, se hunde.
   $$F_{flotacion}={\rho }_{agua}\cdot V_{desplazado}\cdot g$$

→ Objetos que flotan: lechuga, madera de pino, piedra pómez. Objeto que se hunde: moneda de $500. Esto se debe a que los objetos con densidad menor a 1 g/cm³ flotan por el empuje del agua.

1. Materiales — Consigue 3 palitos de helado, hilo, 3 tapas de botella de diferentes masas y tijeras.
2. Construcción del móvil — Une los palitos en forma de cruz con hilo. Cuélgalos de un punto central (puede ser otro palito o un gancho).
3. Equilibrio de masas — Coloca las tapas en los extremos de los palitos. Ajusta las distancias desde el centro hasta que el móvil quede horizontal. Usa la regla del momento para calcular las distancias.
   $$m_1\cdot d_1=m_2\cdot d_2$$
4. Verificación — Si el móvil está equilibrado, el centro de gravedad coincide con el punto de suspensión. ¡El móvil se mantendrá en equilibrio!

→ El móvil se mantiene equilibrado porque el centro de gravedad está en el punto de suspensión. Usa la fórmula $m_1\cdot d_1=m_2\cdot d_2$ para calcular las distancias de cada masa.