Experimentos de física para niños en Venezuela: aprende jugando

1. Materiales — Reúne los materiales: regla, cartón, hilo y monedas. Corta dos trozos de hilo de 20 cm cada uno.
2. Equilibrio inicial — Cuelga la regla exactamente por su centro usando un hilo. Observa que se mantiene horizontal.
   $$F_1=F_2$$
3. Prueba con objetos — Ata una moneda en cada extremo de la regla. ¿Sigue equilibrada? Probablemente no, porque las monedas tienen el mismo peso pero están a la misma distancia del centro.
   $$M_1=M_2$$
4. Ajuste del equilibrio — Mueve una de las monedas más cerca del centro hasta que la regla quede horizontal. Anota la distancia desde el centro hasta cada moneda.
   $$m_1\times d_1=m_2\times d_2$$
5. Conclusión — El móvil está equilibrado cuando el producto del peso por la distancia al punto de suspensión es igual en ambos lados. ¡Así funciona el equilibrio en los móviles que ves en las tiendas!
   $$m_1\cdot d_1=m_2\cdot d_2$$

$$m_1\cdot d_1=m_2\cdot d_2$$

→ El punto de suspensión debe estar en el centro de gravedad del móvil, donde el producto de los pesos por sus distancias sea igual en ambos lados.

1. Preparación — Llena una botella de plástico con agua hasta la mitad y vacíala. Arruga un papel pequeño hasta que quepa en la boca de la botella.
2. Experimento — Coloca el papel arrugado en la boca de la botella. Sostén la botella horizontalmente y sopla fuerte dentro de ella. Observa qué le pasa al papel.
3. Explicación física — Al soplar dentro de la botella, aumentas la presión del aire dentro. Este aire a alta presión empuja el papel hacia afuera porque busca escapar por donde hay menos presión (fuera de la botella).
   $$P_{interior}>P_{exterior}$$
4. Relación con la vida real — Esto es similar a cuando inflas un globo: el aire dentro está a mayor presión que el aire fuera. ¡Por eso el globo se infla!
   $$P_{interior}=P_{exterior}+\mathrm{\Delta }P$$

$$P_{interior}>P_{exterior}\Rightarrow \text{papel es expulsado}$$

→ El aire que soplas dentro de la botella aumenta la presión interna, empujando el papel hacia afuera en lugar de dejarlo caer dentro.

1. Experimento inicial — Llena un vaso con agua del grifo y coloca el huevo suavemente. Observa que se hunde.
   $${\rho }_{huevo}>{\rho }_{agua}$$
2. Añadir sal — Añade una cucharadita de sal (unos 5 g) al agua y revuelve. Coloca el huevo de nuevo. ¿Flota ahora?
   $${\rho }_{agua}\uparrow$$
3. Medición — Sigue añadiendo sal en incrementos de 2 g hasta que el huevo flote. Anota la cantidad total de sal añadida.
   $$m_{sal}=5+2+2+...\text{ g}$$
4. Cálculo de densidad — La densidad del agua aumenta al añadir sal. Para que el huevo flote, la densidad del agua debe ser mayor que la densidad del huevo (~1.03 g/mL).
   $${\rho }_{agua}=\frac{m_{agua}+m_{sal}}{V_{agua}}$$
5. Conclusión — El agua de mar tiene más sal disuelta, por lo que es más densa. Por eso los barcos flotan mejor en el mar que en un lago de agua dulce.
   $${\rho }_{mar}>{\rho }_{laguna}$$

$$m_{sal}\approx 35-40\text{ g/L}$$

→ Se necesitan aproximadamente 35-40 gramos de sal por litro de agua para que el huevo flote, demostrando que el agua salada es más densa.

1. Materiales — Consigue un clavo de hierro, un cable de cobre aislado de unos 50 cm, y una pila de 9 voltios.
2. Enrollar el cable — Enrolla el cable alrededor del clavo en forma de bobina, dejando unos 10 cm de cable suelto en cada extremo. Cuantas más vueltas, más fuerte será el imán.
   $$N=\text{número de vueltas}$$
3. Conectar la pila — Conecta los extremos del cable a los bornes de la pila. ¡Cuidado! El cable puede calentarse si lo dejas conectado mucho tiempo.
   $$V=9\text{ V}$$
4. Probar el imán — Acercar el clavo a objetos pequeños de metal (como clips o tachuelas). Si el clavo atrae los objetos, ¡has creado un electroimán!
   $$F_{magn\acute{e}tica}=I\cdot L\cdot B$$
5. Explicación — Al pasar corriente eléctrica por el cable enrollado, se genera un campo magnético alrededor del clavo. Este campo magnetiza temporalmente el hierro del clavo, convirtiéndolo en un imán.
   $$\overrightarrow{B}={\mu }_0\cdot \frac{N\cdot I}{L}$$

$$I\ne 0\Rightarrow \text{imán temporal}$$

→ Enrolla el cable alrededor del clavo, conecta los extremos a la pila y prueba con clips. El clavo se magnetiza temporalmente al pasar corriente.

1. Preparación — Pega las dos latas con cinta adhesiva para hacer un teléfono de lata. Asegúrate de que el hilo esté tenso.
2. Medición de distancia — Usa Google Maps o pregunta a tu profesor para saber la distancia aproximada desde tu ubicación hasta una montaña cercana (por ejemplo, 1 km).
   $$d=1000\text{ m}$$
3. Experimento — Grita hacia la montaña y mide el tiempo que tarda el eco en volver usando el cronómetro. Repite varias veces para obtener un promedio.
   $$t_{promedio}=\frac{t_1+t_2+t_3}{3}$$
4. Cálculo — El sonido viaja hasta la montaña y vuelve, así que la distancia total es el doble de la distancia a la montaña. Usa la fórmula de velocidad para calcularla.
   $$v=\frac{2d}{t}$$
5. Comparación — La velocidad del sonido en el aire a 20°C es aproximadamente 343 m/s. Compara tu resultado con este valor.
   $$v_{te\acute{o}rica}=343\text{ m/s}$$

$$v=\frac{2d}{t}\approx 340\text{ m/s}$$

→ La velocidad del sonido es aproximadamente 340 m/s, calculada como el doble de la distancia dividida por el tiempo del eco.

1. Frotar el globo — Infla el globo y frótalo vigorosamente contra tu cabello durante 10 segundos. Observa cómo tu cabello se eriza.
   $$Q_{globo}=-Q_{cabello}$$
2. Acercar a papel — Esparce trocitos de papel sobre la mesa. Acércales el globo frotado sin tocar el papel. Observa cómo los papeles son atraídos hacia el globo.
   $$F_{el\acute{e}ctrica}=k\frac{Q_1{Q}_2}{r^2}$$
3. Explicación — Al frotar el globo, transferiste electrones de tu cabello al globo, cargándolo negativamente. Los papeles, inicialmente neutros, tienen cargas positivas en un lado y negativas en el otro (polarización). Las cargas positivas del papel son atraídas por el globo cargado negativamente.
   $$F_{atracci\acute{o}n}>F_{repulsi\acute{o}n}$$
4. Caída de los papeles — Cuando los papeles tocan el globo, ganan carga negativa y son repelidos. Por eso caen después de ser atraídos inicialmente.
   $$Q_{papel}\leftarrow Q_{globo}$$
5. Aplicación local — Esto es similar a cuando tu ropa se pega después de secarse en la máquina: ¡electricidad estática en acción!
   $$F_{el\acute{e}ctrica}=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\frac{Q_1{Q}_2}{r^2}$$

$$Q_{globo}<0\Rightarrow \text{atrae papel polarizado}$$

→ El globo cargado negativamente atrae los papeles por polarización. Al tocarlos, les transfiere carga y luego los repele.

1. Preparación — Llena la botella hasta 3/4 con agua y añade 1/4 de alcohol isopropílico. Mezcla bien.
   $$V_{total}=500\text{ mL}$$
2. Insertar popote — Haz un agujero en la tapa de la botella e inserta el popote. Sella con plastilina para que no entre aire. El popote debe quedar sumergido en el líquido pero sin tocar el fondo.
3. Calibración con hielo — Coloca la botella en un recipiente con hielo y agua. Espera 5 minutos y marca el nivel del líquido en el popote como 0°C.
   $$T_1=0°\text{C}$$
4. Calibración con agua hirviendo — Hierve agua y coloca la botella en el vapor (no en el agua hirviendo). Espera 5 minutos y marca el nuevo nivel como 100°C.
   $$T_2=100°\text{C}$$
5. Graduación — Divide el espacio entre 0°C y 100°C en 10 partes iguales. Cada división representa 10°C. ¡Tu termómetro casero está listo!
   $$\mathrm{\Delta }T=10°\text{C por división}$$
6. Medición — Coloca el termómetro en tu habitación y observa el nivel del líquido. ¿Qué temperatura marca?
   $$T_{ambiente}=\text{nivel observado}$$

T = 0 \degree \text{C a } 100 \degree \text{C (10 divisiones) ParseError: Unexpected end of input in a macro argument, expected '}' at end of input: …(10 divisiones)

→ Construye el termómetro con alcohol y agua, calibra con hielo (0°C) y vapor (100°C), y divide la escala en 10 partes iguales para medir temperatura ambiente.

1. Preparación — Coloca la regla sobre una mesa con aproximadamente 10 cm fuera del borde. Apila 3 monedas sobre la parte de la regla que está sobre la mesa.
2. Golpear la regla — Con un movimiento rápido, golpea el extremo de la regla que sobresale. Observa qué le pasa a las monedas.
   $$F_{golpe}\gg F_{gravedad}$$
3. Explicación de inercia — Las monedas están en reposo. Al golpear la regla, esta se mueve rápidamente, pero las monedas tienden a permanecer en reposo debido a su inercia (inercia). Solo la moneda inferior se mueve con la regla; las de arriba caen por gravedad.
   $$F_{neta}=0\Rightarrow v=0$$
4. Segunda ley de Newton — La fuerza aplicada a la regla es mucho mayor que la fuerza de gravedad sobre las monedas. Por eso la regla se mueve, pero las monedas no tienen tiempo de reaccionar.
   $$F=m\cdot a$$
5. Aplicación del juego — Este es el principio detrás del juego: al golpear rápido, las monedas de arriba no tienen tiempo de caer porque su inercia las mantiene en su lugar momentáneamente.
   $$\mathrm{\Delta }t\to 0\Rightarrow \mathrm{\Delta }v\to 0$$

$$F_{golpe}\gg m\cdot g\Rightarrow \text{monedas caen por inercia}$$

→ Al golpear la regla rápidamente, su aceleración es tan grande que las monedas no tienen tiempo de reaccionar y caen por gravedad, mientras la moneda inferior se mueve con la regla.