Los materiales y sus propiedades
Esta secuencia propone identificar, a partir de observaciones concretas del entorno, las propiedades de los diversos materiales que componen los objetos que nos rodean.
Creado: 7 enero, 2022 | Actualizado: 11 de marzo, 2024
Orientaciones para docentes
Esta secuencia tiene por objetivo acercar a las y los estudiantes a los fenómenos naturales del mundo que las y los rodea, procurando que desnaturalicen la mirada que tienen acerca de los mismos y planteen nuevos interrogantes.
Las actividades parten de acontecimientos que parecen obvios para generar la oportunidad de la pregunta, tal es el caso de: ¿para qué se utilizan los diferentes tipos de materiales que encontramos en nuestro entorno (plástico, metal, madera, entre otros)? A partir de esto, se busca que las y los estudiantes se aproximen a ciertas nociones científicas que les permitan reflexionar y dar respuestas a las preguntas que se formulen.
Se considera necesario estimular la observación de fenómenos reales del ámbito cotidiano que puedan ser descritos, inicialmente, mediante un lenguaje coloquial. La intención es avanzar luego, de forma gradual, en la utilización de un lenguaje específico disciplinar que favorezca la expresión oral y escrita al momento de explicar y argumentar.
Siempre es conveniente encuadrar los fenómenos observados a partir de las nociones teóricas correspondientes. Por esto, se espera que las y los docentes promuevan una permanente relación entre las teorías, los modelos científicos y los fenómenos del mundo natural. Se considera importante que trabajen con situaciones problemáticas abiertas, que no impliquen respuestas automáticas sino que comprometan el análisis y la reflexión de diversas situaciones, la creación de hipótesis, la indagación de información, etc. Será vital en este proceso proponer acciones que incentiven la búsqueda de respuestas.
Al finalizar esta propuesta, esperamos que las y los estudiantes alcancen los siguientes objetivos:
- Identificar las propiedades físicas y/o químicas de diversos materiales de uso habitual.
- Clasificar los materiales de acuerdo a diversos criterios (origen, capacidad de conducir la corriente, capacidad de conducir el calor, capacidad de disolverse en diferentes solventes, etc.).
- Analizar los posibles usos de diversos materiales en la construcción de objetos con fines determinados de acuerdo a sus propiedades.
Los materiales y sus propiedades
¿De qué están formadas las cosas? ¿Por qué las cocinas son de metal y las paredes de ladrillo? ¿Por qué en una noche de invierno se siente más frío un piso de cerámica que otro cubierto de alfombra? ¿Qué tipo de material se utiliza para realizar la instalación eléctrica de una casa? ¿Por qué no hay cables de madera? Quizás alguna vez te hiciste alguna de estas preguntas…
En la siguiente propuesta aprenderás a identificar diversos tipos de metales, que van desde el hierro utilizado en las varillas que forman parte de grandes estructuras hasta minerales esenciales para distintas funciones biológicas (tales como el sodio, clave en la regulación de la presión sanguínea en nuestro cuerpo).
¿Qué tipo de materiales encontramos en nuestro entorno?
En esta primera parte de la secuencia, te proponemos indagar sobre los materiales que generalmente podés encontrar en el entorno donde vivís. Una vez que los identifiques, estudiarás sus propiedades y cómo se relacionan en función de sus usos cotidianos. Además, se espera que descubras cómo son aplicados en distintas áreas: la industria, el comercio, la economía, entre otras.
✍ Actividad 1
Te proponemos observar 5 objetos que encuentres a tu alrededor, hacer una lista y escribir un breve párrafo sobre los usos que les das.
✍ Actividad 2
Te proponemos observar y pensar en las imágenes de los siguientes objetos... ¿De qué están hechos? ¿Qué elementos crees que los componen en mayor proporción?
Seguramente observaste que un mismo material conforma distintos objetos o artefactos. Por ejemplo, en un auto las cubiertas están hechas de goma, las puertas y el capot de chapa... y en la bicicleta, ¿están presentes esos materiales? ¿Las ruedas de la patineta son del mismo material que el de las ruedas del auto?
A continuación te proponemos identificar los elementos que creas que conforman los objetos sobre los que estamos trabajando. Para ello arrastrá las imágenes de los elementos que los componen y ubicalos en los recuadros vacíos.
Todos los materiales mencionados son distintos y tienen características y propiedades diferentes.
Te invitamos a conocer un poco más sobre algunos materiales que encontramos cotidianamente a nuestro alrededor...
✍ Actividad 3
A continuación te invitamos a observar con mucha atención los elementos cotidianos...
Te proponemos identificar los materiales con los cuales están hechos. Si hay objetos que están realizados con más de un material, pensá en el material que predomina.
✍ Actividad 4
Te proponemos clasificar los siguientes objetos y ubicarlos en el cuadro en función de los materiales con los cuales están hechos. En los casos en donde los objetos tienen más de un material en su composición, tenés que colocarlo en la columna del material que predomina en ese objeto. La columna “otros” permitirá ubicar los objetos hechos por otros materiales que no sean metal, madera, plástico o vidrio.
Metales: composición y función
El primer recorrido que hiciste implicó reconocer de manera general los objetos que tenés a tu alrededor. Ahora, es momento de pensar por qué están hechos de determinados materiales y no de otros. En síntesis, aprenderás que el material que conforma un objeto dependerá del uso que queramos darle o de la función que va a cumplir. ¿Por qué te parece que nos interesa relacionar los materiales que forman un determinado objeto con el uso que le damos?
Empezá analizando cada uno de los materiales que encontraste en el entorno en donde vivís: metal, madera, plástico y vidrio. Comenzá por los metales. ¡Vamos a ver qué sabés sobre los mismos!
Leé el siguiente texto:
Los metales generalmente conforman piezas que deben perdurar en el tiempo, como las joyas, y también conforman los objetos que deben resistir los grandes cambios de temperatura, golpes y erosiones causadas por el viento y la lluvia. En materia de construcción, existen techos que están hechos de estructuras metálicas así como también columnas de hierro que ofician de bases de las casas y los edificios. Muchas veces sucede que, con el paso del tiempo, estos metales se corroen cambiando el color y otras propiedades.
Texto producido por el equipo de la DGCyE.
La lectura del texto invita a preguntarnos: ¿a qué creés que se deben las características y las propiedades de los metales descriptas? Te pedimos que menciones alguna utilidad de los metales que conozcas y que no se haya mencionado en el texto anterior.
✍ Actividad 5
En la siguiente sopa de letras, se esconden los nombres de siete metales ¿Te animás a encontrarlos?
A continuación te mostramos ejemplos y te contamos las propiedades de los metales encontrados en la sopa de letras…
Características de los objetos compuestos por metales
Cuando observaste los diferentes metales, seguramente habrás visto que son duros, tienen brillo; incluso, si tuviste la posibilidad de pasarles la mano, habrás notado que muchas veces se sienten un poco fríos. Todas estas características se llaman “propiedades”.
¿Sabías qué?
Las propiedades de la materia son aquellas características que la describen como tal. En virtud de sus propiedades, podemos utilizar los materiales para diversos propósitos o con la finalidad de que cumplan diferentes funciones.
Es momento de ampliar estas características que definen a los metales a partir de las siguientes preguntas: ¿cuáles son las propiedades de los metales?,¿tendrán alguna relación con lo que observaste en la actividad anterior?
Leé el siguiente texto que trata sobre las propiedades de los metales:
✍ Actividad 6
Ahora que ya tuviste un tiempo para leer algunas de las propiedades de los metales, completá el siguiente cuadro, ubicando los carteles donde consideres que correspondan.
✍ Actividad 7
Es oportuno seguir haciendo preguntas que te ayuden a relacionar la composición de los distintos materiales con sus usos habituales.
Hace muchos años era común que las asas (o agarraderas) de sartenes u ollas se fabricaran de madera. Actualmente existen de diversos materiales. ¿Por qué creés que las asas serán de plástico o de madera y no del mismo metal con el que está hecho el utensilio de cocina? Escribí tu opinión en la carpeta.
Ahora que ya aprendiste algunas propiedades de los metales, analizá si hay relación entre las propiedades de cada metal y el uso que se le da en las casas, la industria o el comercio.
Compartimos nuevas preguntas para seguir pensando en los metales. Escribí las respuestas en tu carpeta.
- ¿Todos los metales que encontrás en casa son iguales en cuanto a su brillo, color y peso?
- ¿Habrá diferentes objetos que sean del mismo tipo de metal y que éste cambie en su forma, color y composición? Te damos una pista: mirá las ollas que hay en tu casa, ¿de qué material están hechas?
✍ Actividad 8
Consultá a familiares, vecinas y vecinos qué tipo de olla utilizan generalmente para cocinar. Preguntales: ¿Por qué la prefieren? ¿Qué propiedad metálica estarían aprovechando?
Te damos un ejemplo de cómo podrías sistematizar la información:
| Consultado | Tipo de olla | ¿Por qué la elige? |
| Vecina | Hierro | Calienta mejor la grasa y también se puede usar con leña. |
| ... | ||
| ... |
Deslizar en sentido lateral para ver todo el contenido.
Una vez que completes en tu carpeta el cuadro con el relevamiento de información solicitada, compartí la conclusión a la que pudiste llegar.
✍ Actividad 9
Hasta el momento viste que las ollas pueden estar construidas con distintos tipos de metales. En tu casa seguramente también podrás encontrar otros objetos que están hechos de diferentes metales. Copiá el siguiente cuadro y completalo en tu carpeta:
| Objeto | Uso | Metal |
| Porta llaves | Colgar la llaves | Bronce |
| Cobre | ||
| Aluminio | ||
| Acero quirúrgico | ||
| Acero inoxidable | ||
| Hierro | ||
| Sodio |
¿Cuáles son las propiedades que tienen los metales que encontramos en nuestro entorno?
Hasta el momento aprendiste sobre los diversos tipos de materiales que es posible encontrar a nuestro alrededor. Viste que los metales en general son conductores de la electricidad y del calor, y que también presentan maleabilidad (propiedad que nos permite darle la forma, o sea modelarlos tal como los precisamos, como es el caso de las cadenas de la bicicleta y el mástil de la bandera de la escuela). Ahora es tiempo de seguir dudando de lo que observamos sobre los materiales para hacernos nuevas preguntas.
¿Todos los metales tienen las mismas propiedades?
¿Qué cantidad de objetos encontraste en tu entorno que están hechos de metales?
Como podes ver en la última columna del cuadro de la Actividad 9, hay una gran variedad de metales. ¿Qué los diferencia? ¿De dónde se obtienen? ¿Cómo se obtienen? ¿Todos están hechos con los mismos componentes? ¿Existe algún metal que tenga una función importante para el funcionamiento del cuerpo humano?
Leamos acerca del sodio, un metal importante para nuestra vida.
¿Sabías qué?
El sodio es indispensable para la vida, sin embargo nuestro organismo solo necesita pequeñas cantidades de este mineral ya que es utilizado en distintas funciones tales como:
- mantener el cuerpo hidratado;
- colaborar en la transmisión de los impulsos nerviosos;
- ayudar a la relajación muscular.
Paradójicamente está comprobado que el consumo excesivo de sodio es un factor de riesgo para enfermedades tales como patologías cardiovasculares, renales y obesidad, las cuales afectan a la población en general, independientemente del sexo o nivel socioeconómico y se presentan en los distintos países independientemente del grado de desarrollo.
Según los resultados de la encuesta sobre enfermedades crónicas no transmisibles los argentinos consumimos en promedio entre 11 y 12 gramos de sal al día por persona, valores muy por encima de las recomendaciones dadas por los organismos internacionales.
Secretaría de Agroindustria (s/f) Sodio: en la moderación está el gusto. Ministerio de Producción y Trabajo de la Nación. Recuperado en octubre de 2021.
✍ Actividad 10
Luego de leer el texto, respondé las siguientes preguntas:
- ¿Por qué te parece que se le agrega sal a la comida? ¿Podrías prescindir de la sal?
- Preguntá a alguna vecina o algún vecino, amiga, amigo o familiar adulta o adulto si presentó alguna vez problemas de salud asociados con el exceso de consumo de sal. Si es así: ¿qué medidas de cuidado y prevención se requieren para evitarlos?
- ¿Cuáles son los alimentos que para vos requieren del agregado de sal? ¿Cuáles son los que se pueden consumir sin el agregado de la misma?
Para saber más acerca de otros tipos de metales, leé el siguiente texto que trata sobre la metalurgia y la importancia de los yacimientos de hierro.
¿Qué es la metalurgia?
Es el estudio del beneficio y la utilización de los minerales ferrosos (Hierro) y no ferrosos (aluminio, cobre, plomo, estaño, níquel y las aleaciones de estos minerales). La palabra estudio da cuenta en principio de una ciencia, con teorías, principios, técnicas y prácticas específicas. En otras palabras, toma cada uno de los metales como un problema particular cuya solución depende de sus características físicas y químicas. Por ejemplo, en determinado lugar del mundo se encuentra un yacimiento de hierro, entonces la metalurgia se encarga del estudio de los yacimientos que han sido encontrados, de determinar si es hierro o no, de la calidad del hierro encontrado y de con qué se deben hacer las aleaciones y en qué proporciones para que resulte el mejor acero.
Programa de Educación a Distancia, Nivel Medio Adultos (s/f) La industria metalmecánica. Recuperado de EducAR en octubre de 2021.
A continuación te presentamos un mapa de Argentina donde se indican algunas de las minas que explotan metales en la República Argentina. En los puntos marcados cada mina vas a acceder a más información sobre cada mina.
✍ Actividad 11
En función de la clasificación que ofrece el texto anterior, completá el cuadro colocando el título que falta y agregando ejemplos.
La siguiente lectura comenta curiosidades sobre el hierro: sus primeros usos y aplicaciones.
Hace ya muchísimos años, los seres humanos aprendieron a endurecer algunos metales. Por ejemplo, el hierro endurecido por calentamiento junto con carbón da como resultado el acero, que permitió enormes avances en la construcción y en tantas otras actividades humanas.
La maleabilidad permite que los metales puedan ser aplastados hasta ser convertidos en chapas. En la siguiente imagen se puede observar la forma que adquiere el metal luego de someterlo a altas temperaturas, ésta propiedad se llama maleabilidad.
La ductilidad es la propiedad de los metales de poder ser estirados hasta ser convertidos en hilos. En la siguiente foto se observa un alambre de cobre de los que se utilizan para la conducción eléctrica.
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Texto tomado de Aljanati, David y Dicovskiy, Esteban (2011) Materiales del presente y del futuro. Ministerio de Educación de la Nación, Serie Piedra Libre para todos. Recuperado de EducAR en diciembre de 2021.
Imagen 1 de Hans Braxmeier, Imagen 2 de Maikol Aquino. Recuperadas de Pixabay.
✍ Actividad 12
Señalar la opción que corresponda según lo que hayas aprendido sobre el uso y las aplicaciones del hierro.
Hasta el momento pudiste ver que los metales se pueden mezclar con carbono para tener mayor dureza, y que se modelan en forma de láminas como es el caso de las chapas de los techos de las casas. Esta propiedad se llama maleabilidad. La forma que tienen los cables se debe a la ductilidad. Pero, ¿cómo se llevan adelante estos procesos a grandes escalas (en la industria de los autos, los tubos para las cañerías de petróleo, los caños de las cañerías de gas)?
¿Cómo se llevan estas propiedades de los metales a grandes escalas de producción?
La industria metalmecánica aprovecha los productos obtenidos en los procesos metalúrgicos, fabricando piezas y partes específicas en grandes cantidades. Para esto usan máquinas especiales como la amoladora. Seguramente en algún momento habrás visto a alguien usándola en casa o a una vecina o un vecino de tu barrio.
[…] se entiende por [Industria] Metalmecánica a aquella que se dedica al aprovechamiento de los productos obtenidos en los procesos metalúrgicos para la fabricación de partes, piezas o productos terminados como maquinarias, equipos y herramientas.
La metalmecánica determina qué proceso de fundición se aplicará al hierro del yacimiento encontrado y qué piezas se pueden obtener para, por ejemplo, un motor específico, entonces se dedica a realizar el diseño de los procesos necesarios y óptimos para la obtención de la mejor pieza de ese motor.
Mediante el proceso productivo de la SIDERURGIA es posible obtener productos que se convierten en el insumo de la metalmecánica; como la laminación y la reducción.
- La laminación es un proceso de conservación de masa consistente en pasar el metal, previamente calentado, entre dos cilindros que rotan en sentidos contrarios y separados por un hueco algo menor que el grueso del metal entrante. Esta suele ser la primera etapa del proceso de transformación de materiales fundidos en productos acabados.
El ejemplo más claro de un proceso de laminación es como se obtienen las chapas. Tenga en cuenta que primero son piezas gruesas que se las va pasando sucesivamente por los “rodillos” que se mencionan anteriormente hasta que quedan finitas y se puede trabajar con ellas según las necesidades
- El proceso de reducción consiste básicamente en eliminar de una pieza determinadas zonas con el fin de conseguir una forma o acabado prefijado.
Generalmente estos han sido considerados como:
• Procesos con viruta: es el que emplea herramientas de corte como tornos, fresas, sierras, limadoras, taladradoras, brochadoras y amoladoras.
• Procesos sin viruta: tienen como base procedimientos químicos, eléctricos o electroquímicos, o bien mediante focos caloríficos altamente concentrados.
Cuando se fabrican los motores de los automóviles, el pedazo de metal que sale de la fundición está lleno de imperfecciones, asperezas y formas que no corresponden, entonces se lo somete a estos procesos de reducción en tornos, fresas, amoladoras, etc. que le sacan las partes que le sobran y los dejan a punto para que el operario lo coloque en el lugar que le corresponde y el mecanismo funcione correctamente.
- El proceso de fundición es aquel mediante el cual se producen formas de fusión y vertimiento de materiales, tanto ferrosos como no ferrosos en estado líquido, en una cavidad para que se solidifique en una forma útil.
Como resultado de estos procedimientos pueden obtenerse productos finales o piezas que a través del proceso de unión den como resultado productos finales más elaborados.
Una pieza puede estar construida de un material que se extrae de la naturaleza, y que puede presentar diversas formas. También puede ocurrir que el material con el que está hecha la pieza sea una mezcla de sustancias; es entonces cuando se lo calienta para que se derrita y quede líquido, luego se lo vierte en moldes de arena para que cuando se enfríen queden de la forma deseada. El ejemplo más cotidiano son las barritas de estaño que se utilizan para soldar cables, que se calientan, pasan a estado líquido y luego se enfrían en forma de bolita uniendo o sosteniendo los cables.
Programa de Educación a Distancia, Nivel Medio Adultos (s/f) La industria metalmecánica. Recuperado de EducAR en octubre de 2021.
Luego de leer este texto, te habrás dado cuenta que lo que hace una soldadora de estaño o de otro tipo de metales es fundir a altas temperaturas el material para poder unirlos.
✍ Actividad 13
Luego de leer el texto respondé en tu carpeta estas preguntas:
- ¿Qué relación encontrás entre el laminado y la maleabilidad?
- ¿Qué función tendrán los “rodillos” que se mencionan en el texto y que actúan en el laminado?
- ¿Podrías mencionar una acción parecida al laminado que se utiliza para cocinar? ¿Qué función tiene el rodillo y el metal?
Cuando leíste el texto tal vez lo relacionaste con los trabajos que se hacen en los diferentes talleres que hay en tu barrio. Para resolver las siguientes preguntas necesitás ayuda de alguna persona que trabaje en uno. Registrá todas las respuestas en tu carpeta.
- De todos los trabajos que se hacen en el taller: ¿cuáles son los que generan residuos tipo “viruta”?
- La cantidad de viruta producida: ¿depende del material o de la herramienta que se utiliza para el trabajo?
- Si te es posible, pedí que te muestren una barra de estaño y preguntá: ¿para qué se usa?, ¿cómo se usa?
- ¿Qué tipo de proceso sería soldar con estaño según el texto que leíste anteriormente?
✍ Actividad 14
Curiosidades de los metales
La primera curiosidad es que para extraer los metales del suelo es necesario purificar, diluir y mezclar otras sustancias como, por ejemplo, agua.
Leé el siguiente texto y escribí en tu carpeta: ¿cuál es tu opinión en relación con lo que se gana y lo que se pierde en el proceso de extracción de metales?
Uno de minas
Uno de los problemas más importantes en la extracción y en el purificado de los metales es la contaminación del ambiente. Como no es muy común encontrar a los metales puros sino que suelen estar mezclados con otros minerales formando parte de rocas, las mismas deben ser molidas y tratadas químicamente para extraer el metal. Lamentablemente, muchos de estos tratamientos se hacen con compuestos muy tóxicos y, por lo tanto, peligrosos para la vida.
Imagen de Jochen Schaft tomada de Pixabay.
Aljanati, David y Dicovskiy, Esteban (2011) Materiales del presente y del futuro. Ministerio de Educación de la Nación, Serie Piedra Libre para todos. Página 22. Recuperado de EducAR en diciembre de 2021.
La segunda curiosidad tiene que ver con los nombres que se le han dado a las diversas etapas de la historia de la humanidad. No es casual el nombre de las distintas épocas: “Edad de Piedra”, “Edad de Cobre”, “Edad de Bronce”, “Edad de Hierro”. ¿Por qué creés que se conocen con esa denominación? Escribí sintéticamente tu opinión y luego ampliá tu posición con la siguiente lectura.
El largo camino de la piedra al metal
La historia de la humanidad suele dividirse en diferentes "Edades", según la capacidad tecnológica de los distintos pueblos y el tipo de material que estos utilizaban para fabricar herramientas y utensilios. Así existen la Edad de Piedra, la Edad de Cobre, la Edad de Bronce, la Edad de Hierro.
Podemos darnos cuenta de que todas las edades que mencionamos anteriormente pueden dividirse en dos: la Edad de Piedra y la Edad de los Metales ya que cobre, bronce y hierro pertenecen a este grupo de materiales. Los arqueólogos son científicos que estudian las construcciones y las herramientas que se utilizaron en el pasado. Ellos descubrieron que muchas sociedades, en diferentes momentos de la historia, pasaron por estas edades.
No podemos siquiera imaginar vivir en un mundo sin metales, hubo una época donde las herramientas, las armas y las casas estaban fabricadas solamente de simple piedra.
Colección de herramientas y armas fabricadas durante la Edad de Piedra. Al lado de las fotos se muestran dibujos sobre la forma en que, probablemente, eran utilizadas fijas a mangos de madera. A diferencia de las piedras, los mangos de madera y el cuero que se utilizaba para atarlos se deterioraron con el tiempo y no fueron encontrados.
Colección de herramientas y armas fabricadas en bronce durante la Edad de los Metales.
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Texto e imágenes tomados de Aljanati, David y Dicovskiy, Esteban (2011) Materiales del presente y del futuro. Ministerio de Educación de la Nación, Serie Piedra Libre para todos. Página 18. Recuperado de EducAR en diciembre de 2021.
Para seguir leyendo…
El hierro que cayó del cielo
Por lo que se sabe, los pueblos originarios de las actuales provincias de Chaco y Formosa se encontraban en la Edad de Piedra cuando, en 1570, llegaron los españoles. Sin embargo, los conquistadores se sorprendieron porque algunas armas de estos pueblos cazadores (como las boleadoras, las puntas de flechas y las lanzas) estaban hechas de hierro al igual que las suyas. ¿De dónde podrían haber obtenido ese material? Los propios nativos les informaron que había unas grandes "piedras" de ese material en un campo cercano y les explicaron que allí lo tenían para utilizarlo en la fabricación de objetos.
Esas grandes rocas y fragmentos de hierro puro, hoy sabemos que son meteoritos que cayeron hace miles de años en el llamado Campo del Cielo, en la frontera entre las provincias de Chaco y Santiago del Estero.
Archivo DGCyE.
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Aljanati, David y Dicovskiy, Esteban (2011) Materiales del presente y del futuro. Ministerio de Educación de la Nación, Serie Piedra Libre para todos. Página 19. Recuperado de EducAR en diciembre de 2021.
✍ Actividad 15
A partir de la lectura, respondé en tu carpeta:
- Si el hombre no hubiese avanzado en el descubrimiento de los metales, imaginá: ¿qué cosas de las que ahora estás usando o están a tu alrededor serían distintas?, ¿en qué aspecto serían diferentes? Para responder, no te olvides de considerar las conexiones, las estructuras y los componentes que forman tu casa.
- Como se menciona en el texto, una de las edades representativas de la historia de la humanidad es la llamada “edad de hierro”, durante la cual algunas civilizaciones construyeron armas, utensilios y otros elementos utilizando dicho metal. ¿De dónde creés que lo extraían?
- Investigá acerca de meteoritos que hayan caído en la provincia de Buenos Aires. Averiguá dónde es que están exhibidos o resguardados y si se conoce acerca de su composición química y el año de hallazgo.
Imagen de portada: Pixabay