Momentos de esta propuesta:

1. 1¿Qué son los imanes?
2. 2¡Ojo con las cargas!

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. Se busca que se aproximen a ciertas nociones científicas que les permitan reflexionar y dar respuestas a las preguntas que 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.

En esta ocasión, se trabajará con el magnetismo y la electrostática de acuerdo con los lineamientos del diseño curricular. Se espera que las y los estudiantes puedan describir e interpretar los fenómenos magnéticos en términos de fuerzas y representar gráficamente los campos magnéticos. Se pretende, también, que amplíen sus conocimientos acerca de la manera en que ambos fenómenos fueron utilizados por el hombre históricamente, a partir actividades que impliquen hablar, leer y escribir en ciencias.

La propuesta incluye algunos experimentos con limaduras de hierro que son muy gráficos y permiten trabajar la noción de modelo del campo, ya que si bien las limaduras se orientan de acuerdo a las líneas de campo, no son el campo.

Al finalizar esta propuesta, esperamos que las y los estudiantes puedan:

• Reconocer la existencia de fuerzas magnéticas.
• Interpretar las fuerzas magnéticas a partir de la noción de campo magnético.
• Utilizar la noción de campo para explicar las interacciones magnéticas a distancia.
• Clasificar los materiales a partir de su comportamiento frente a campos magnéticos.
• Explicar cualitativamente fenómenos cotidianos a partir de modelos con fuerzas magnéticas y eléctricas.
• Identificar los distintos modos mediante los cuales pueden electrificarse los materiales.

¿Qué son los imanes?

A partir de las actividades que forman parte de esta secuencia, se espera que trabajes con contenidos propios de la Física que te permitirán ampliar la mirada sobre determinados  fenómenos y procesos que ocurren a tu alrededor. Aprenderás acerca del funcionamiento de los imanes, objetos que muchas veces habrás visto en las heladeras o en los costureros para organizar agujas y alfileres.

Quizá en algunas oportunidades jugaste con imanes de distintas formas atrayendo objetos metálicos tales como alfileres, clavos y/o arandelas, o bien lanzándolos hacia la puerta de la heladera. Lo que en su momento era un juego ahora será motivo de análisis para empezar a pensar por qué los imanes se comportan de esa manera. ¿Será que se “pegan” con todos los objetos que se les cruce?

Imagen de Čeština tomada de Pixabay.

 

Imagen de Jackie Matthews tomada de Pixabay.

 

Imagen de Deutsch tomada de Pixabay.

A partir de la observación de las imágenes anteriores: ¿Te preguntaste alguna vez por qué los imanes se comportan de este modo? ¿Qué es lo que hace que se “peguen” con los objetos que muestran las fotos? A continuación, a partir de diferentes actividades, vas a conocer un poco más sobre las propiedades de los imanes.

✍ Actividad 1

A partir de lo observado podemos decir que en todos los casos hay un imán en las imágenes. ¿Cómo explicarías el fenómeno que se ve en las mismas? Sintéticamente, escribí tu opinión en la carpeta.

¿Tenés imanes en tu casa? Realizá una lista de los usos que se le pueden dar a dichos imanes en tu hogar.

Los imanes que habitualmente usamos en casa son los que están sobre la puerta de la heladera y sirven para tener a mano direcciones, publicidades, calendarios o recuerdos de cumpleaños. También hay imanes dentro de la puerta de la heladera para que se pueda cerrar de manera hermética. Podemos encontrar imanes en las mesas de trabajo de las modistas, en las puertas de algunos botiquines de baño, etc.

✍ Actividad 2

Ahora que ya viste que hay diferentes tipos de imanes, que se utilizan en varias partes de una casa y que, además, se los puede encontrar en distintos desechos tecnológicos, te proponemos hacer una experiencia en donde pongas a prueba tu conocimiento y aprendas más acerca de estos objetos.

• Conseguí 2 o 3 imanes de distintos tamaños (no van a servir los de las heladeras).
• Reuní clavos pequeños, alfileres y arandelas.
• Desparramá los clavos, alfileres y arandelas sobre una mesa o sobre el piso.
• Tomá uno de los imanes y colocalo sobre la misma superficie lejos de los clavos, alfileres y arandelas. Lentamente, acercá el imán a los objetos. Cuando comiencen a pegarse algunos de los objetos dejá de moverlo.
• Después hacé lo mismo con el otro imán y completá el siguiente cuadro.

Imán	¿Cuántos clavos se pegaron?	¿Cuántos alfileres se pegaron?	¿Cuántas arandelas se pegaron?
1
2

 

¿A qué suponés que se deben las diferencias entre cada uno de los imanes a la hora de “pegar” objetos? Explicalo brevemente en tu carpeta.

La acción de cualquier imán es perceptible a una distancia más o menos grande y depende de lo que se suele llamar “poder del imán” y de la sensibilidad del objeto empleado para detectarlo. Cotidianamente se observa que los imanes interaccionan con algunos materiales (no todos) ejerciendo sobre ellos una fuerza atractiva; la intensidad de la fuerza depende entonces de las características microscópicas del imán y de la composición del objeto que se acerque al mismo.

 

¿De dónde se obtienen estas “piedras” tan particulares que son los imanes?

Para dar respuesta a esta pregunta debemos necesariamente remitirnos a la historia.

En la antigua Grecia (aproximadamente en el siglo VI a.C.) ya se conocía de la existencia de un tipo de piedra derivada de erupciones volcánicas, llamada magnetita, que tenía la particularidad de atraer ciertos objetos. Hoy en día se sabe que esta propiedad tiene que ver con su composición química (tiene gran cantidad de óxido de hierro).

También existen imanes artificiales que presentan propiedades magnéticas similares. Esos son los que encontrás en las heladeras.

Ahora es preciso preguntarse: ¿Qué objetos o materiales son atraídos por los imanes? ¿Cualquier pieza puede ser atraída? ¿De dónde se obtiene el material para hacer imanes? ¿Solamente el hierro es atraído por los imanes?

Para responder esta pregunta tendrás que seguir experimentando, tal como lo hiciste en las actividades anteriores. Pero ahora no será necesario que averigües cuántos objetos (cantidad) se pegan al imán sino de qué tipo son.

✍ Actividad 3

Tomá los imanes con los cuales trabajaste anteriormente e intentá acercarlos a los materiales que figuran abajo. Analizá cada caso.

1.

Imágenes tomadas de Pixabay.

2.

Imágenes tomadas de Pixabay.

3.

Vector de Fondo creado por brgfx tomado de Freepik.

4.

Vector de Árbol creado por brgfx tomado de Freepik.

5.

Vector de Logo creado por pch.vector tomado de Freepik. 

¿Cuál o cuáles de estos materiales quedaron adheridos al imán? Hacé dos listas, una con los materiales que sí son atraídos y otra con los que no. Escribí en tu carpeta: ¿Qué conclusión podés sacar de esta experiencia? ¿A qué creés que se debe?

✍ Actividad 4

Teniendo en cuenta lo que aprendiste hasta el momento, tratá de resolver la siguiente situación:

¿De qué maneras podrías ayudar a Romelí a sacar los clavos de la fuente? Describí el método o los métodos que utilizarías. ¿En qué propiedades se basan? ¿Alguno de ellos utiliza la propiedad del magnetismo?

 

Campo magnético

Hay una diferencia fundamental entre la fuerza con la que un imán atrae un clavo y otro tipo de fuerzas, como por ejemplo la que realizás para mover un mueble (con este segundo tipo de fuerza tenés que hacer contacto con el mueble, tocarlo). Como pudiste observar en las experiencias, no hace falta que el imán toque un clavo para atraerlo. Este tipo de interacciones que no necesita contacto directo entre diferentes materiales se da gracias a la existencia de campos. El campo magnético es la región del espacio donde se manifiesta la presencia de un imán.

Disposición espacial de líneas de campo magnético cuando interactúan mismos polos de un imán.
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Vector de infografía creado por brgfx tomado de Freepik. 

✍ Actividad 5

Para experimentar el campo magnético se propone la siguiente experiencia:

• Necesitás limaduras de hierro que podés conseguir en un taller de metalurgia o en tu casa cortando con una tijera un estropajo de lana de acero (como el que se utiliza para lavar las ollas y sartenes). También vas a utilizar una hoja en blanco y un imán.
• Colocá primero el imán debajo de la hoja. Esparcí por encima de la hoja las limaduras o virutas de hierro. ¿Qué ocurre con las mismas?
• Ahora hacelo en otro orden. Esparcí por encima de la hoja las limaduras o virutas de hierro y, luego, colocá el imán debajo de la hoja. ¿Qué ocurre?

Graficá en tu carpeta la forma en la que se ubican las limaduras.

A partir del dibujo que realices analizá las siguientes cuestiones:

a. ¿Las limaduras se distribuyen de manera uniforme alrededor del imán o quedan zonas más cargadas que otras?

b. Si colocás un imán de otro tamaño y forma, ¿se mantiene la misma distribución?

Las líneas de campo, que son las que quedan representadas con la disposición de las limaduras de hierro, representan la acción del campo magnético del imán en el espacio. En este caso la vemos en la hoja, que es plana, pero las líneas se distribuyen de manera tridimensional.

✍ Actividad 6

Anteriormente se mencionó que el imán puede ser natural o artificial. Una de las formas de obtener un imán es utilizando la corriente eléctrica. Sí, la misma que se utiliza para prender la lamparita de una habitación.

Podés construir un imán con los siguientes elementos: una pila o batería, un cable y un clavito. Como indica el esquema, lo que podés armar recibe el nombre de electroimán.

Se pueden establecer algunas modificaciones en la construcción del electroimán como por ejemplo cambiar la cantidad de vueltas del cable alrededor del clavo.

Vas a observar que la pila se gasta en cinco minutos aproximadamente. No la agarres directamente porque aumenta su temperatura.

En tu carpeta, respondé a las siguientes preguntas:

a. ¿Qué ocurre si reducís la cantidad de vueltas a la mitad? ¿Y si la aumentás al doble?

b. ¿Qué otras variables podés modificar para aumentar la “fuerza” del imán?

 

Polos de un imán y campo magnético terrestre

Todos los imanes ya sean inducidos o naturales, como en el caso de la magnetita, se comportan de la misma manera. Es decir, se pueden identificar en ellos polos que son las zonas en donde se experimenta con mayor intensidad la fuerza con la que atraen elementos ferrosos como los clavos, arandelas, etc.

✍ Actividad 7

Para poner en práctica y determinar las características de los imanes podés jugar un rato con los mismos de la manera que describimos a continuación:

• Primero tenés que reconocer los polos de uno de los imanes. Podés hacerlo identificando los lados con los que el imán atrae los clavos de hierro o arandelas. Pintá o dibujá una marca de un color distinto en cada uno de ellos para identificarlos (se suele usar rojo y azul, pero podés usar el que tengas en casa). Recordá no utilizar los imanes de la heladera ya que son muy débiles.
• Luego enfrentá uno de los polos de ese imán con el polo de otro. ¿Se pegan o se separan?
• Si invertís uno de los imanes y lo enfrentás al otro, ¿notás alguna diferencia?, ¿cuál? Anotá las respuestas a estas preguntas en tu carpeta.

Seguramente habrás escuchado la frase “los opuestos se atraen” y esto es así para el magnetismo. El polo norte se atrae con el sur, pero se rechaza con otro polo norte.

Y ahora el desafío: ¿de qué color pintarías cada polo del otro imán para que queden correctamente representados? Hacé en tu carpeta un gráfico de la situación.

✍  Actividad 8

Leé y analizá el texto “La navegación y la brújula” para luego responder las preguntas que te proponemos.

a. ¿Cuál fue el avance científico y tecnológico de la época y cómo surge? ¿Por qué hoy en día existen tecnologías más sofisticadas como el GPS?

b. ¿Cómo funciona la brújula?

c. ¿Qué recaudos tenían que tener los navegantes a la hora de utilizarla?

d. Dibujá una brújula y pintá con diferentes colores los polos de la aguja. ¿Cuál indica el polo sur terrestre y cuál el polo norte terrestre?

e. ¿Qué relación podés establecer entre el núcleo de la Tierra y los objetos que son atraídos por el imán?

f. ¿Se te ocurre algún mecanismo diferente al del planteado en el texto para eliminar los efectos externos que pueden modificar la orientación de la brújula?

✍ Actividad 9

Imaginá que sos una o un navegante de la Edad Media y se te pierde la brújula en el barco, pero conocés sobre magnetismo y contás con una aguja y un imán. La siguiente propuesta consiste en la construcción de una brújula casera.

• Tomá una aguja de coser pequeña y frotala alrededor de 50 veces con un imán siempre para el mismo lado (es importante que el imán sea potente para lograr el efecto).
• Luego colocala sobre una rodaja de corcho de 6 a 10 milímetros de espesor.
• Llená un recipiente con agua y dejá flotar allí el corcho.
• Con mucho cuidado centrá la aguja en el corcho.
• Ya tenés terminada tu brújula casera.

¿Qué sucede si acercás el imán a la brújula? Si alejás el imán de la aguja, ¿de qué forma se orienta? Anotá tus apreciaciones en la carpeta.

La acción del campo magnético terrestre se puede representar a partir de líneas de campo que salen del Norte y entran al Sur; la dirección del campo magnético siempre es tangente a las mismas.

✍ Actividad 10

Seguí imaginando que sos navegante y podés estar en diferentes partes del mundo.

¿Te animás a representar en el siguiente gráfico la dirección y el sentido que indicará la aguja de la brújula en las diferentes posiciones? Marcá de color celeste el polo norte y de color rojo el  polo sur. Te damos un ejemplo para que puedas guiarte.

Imagen realizada con recursos extraídos de Freepik.

✍ Actividad 11

A modo de cierre escribí en tu carpeta un párrafo que explique qué es un imán y las propiedades que tiene. Pensá el texto como si fuera para ser leído a una niña pequeña o a un niño pequeño.