Divulgación y enseñanza de la ciencia

PP – 304- DC “ARCOIRIS EN UN VASO”

  • Categoría: Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)
  • Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia
  • Asesor: Jessica Barragan Garcia
  • Autor: Fatima Maria Garcia Martinez ()

Resumen

Resumen del experimento: Con este experimento vamos a comprobar que los líquidos de distintas densidades flotan uno encima de otro formando capas que no se mezclan entre sí. Para esto, no necesitarás reactivos químicos complicados, tan solo necesitas algo tan cotidiano como es el azúcar y agua. Un líquido ligero (menos denso) flotará encima de otro más pesado (más denso). No hay más que comparar una sustancia que tenga moléculas grandes y compactas con una segunda de moléculas pequeñas y espaciadas. La primera sustancia tendrá una masa mayor por volumen y por eso será más densa que la segunda. Como resultado final obtenemos una serie de bandas o capas en el vaso. Cada líquido forma una capa porque es menos denso que el líquido inferior y más que el superior. Si introducimos un pequeño objeto, como pelotita, esta se hundirá hasta que encuentran un líquido de mayor densidad que la que tiene la bolita.

Pregunta de Investigación

¿Por qué se dividen los colores en mi vaso formando un arco iris?

Planteamiento del Problema

El arco iris en el vaso, nos muestra, cómo podemos separar materiales y combinar productos naturales y sintéticos sin que éstos se mezclen gracias a su densidad.

Antecedentes

Antecedentes.

El arco iris es un fenómeno natural que representa como es el planeta; por eso es muy importante tanto a nivel científico y mitológico ya que al verlo se da un sentimiento de alegría.

 

Nos llama la atención este tema porque tiene polémica en la sociedad, ya que no se sabe si creer en la ciencia o en la mitología teniendo en cuenta que hay varias opiniones, definiciones, estudios etc.

 

Historia de la Ciencia del arcoíris:

 

Hace más de tres siglos, Isaac Newton logró demostrar con ayuda de un prisma que la luz blanca del Sol contiene colores partiendo del rojo, a su vez pasando por el naranja, amarillo, por el verde, por el azul y añil hasta llegar al violeta. Esta separación de la luz en los colores que la conforman recibe el nombre de descomposición de la luz blanca. El experimento de Newton no es difícil de reproducir, pues no es necesario contar con instrumental científico especial para llevarlo a cabo. Incluso hoy en día resulta ser uno de los más hermosos e instructivos para los principiantes estudiantes de óptica en educación básica, media y superior. Se puede lograr con un prisma, el cual, al ser atravesado por un rayo de luz blanca del sol, hace que el rayo de luz solar se refracte y salga por el lado opuesto descompuesto en los siete colores ya mencionados.

 

Pero muchos siglos antes de que naciera Newton la naturaleza ya había descompuesto la luz del Sol una y otra vez ante los ojos de nuestros antepasados. Algunas veces, después de una llovizna; otras, una tormenta. Lo cierto es que el arco iris, fue durante mucho tiempo un fenómeno tan asombroso como sobrecogedor. Tomado en ocasiones como portador de augurios, en otras como inspiración de leyenda, y siempre como una obra de arte, nunca ha dejado de parecer maravilloso al ser humano.

 

La teoría completa del arcoíris fue, sin embargo, anterior a Newton: en la Edad Media.

 

El experimento de Isaac Newton, El arco iris es un fenómeno que siempre ha llamado la atención de niños y adultos por su colorido y majestuosidad. Era de esperar que también intrigara a Newton, quien se decidió a investigar su naturaleza. En tal sentido, aprovechó que la universidad donde laboraba fue cerrada por dos años para seguir sus investigaciones en su casa de campo; allí realizó varios experimentos con la luz blanca. Uno de estos lo hizo en una habitación oscura, donde introdujo un delgado haz de luz solar. Colocó un prisma frente al haz y se dio cuenta que se proyectaba un hermoso arco iris en una pantalla. A partir de entonces se sabe que la luz blanca está constituida por varios colores, los cuales se logran separar en el prisma por la refracción, propiedad que tienen algunos materiales de desviar la luz de su trayectoria original cuando pasan a través de ellos.

 

En 1665, Isaac Newton, analizó por primera vez los detalles técnicos de la formación del arco iris. Su brillante trabajo de óptica referente a la refracción y reflexión ciertamente no nos distrae de la belleza y de la promesa que hay en el arco iris. Por el contrario, los descubrimientos científicos de Newton, muestran el complejo maravilloso de la creación. El arco iris es una señal de la misericordia de Dios y nos recuerda que él no destruirá la tierra por segunda vez, inundándola.

 

“… El arco iris, signo de la alianza

12 Dios añadió: “Este será el signo de la alianza que establezco con ustedes, y con todos los seres vivientes que los acompañan, para todos los tiempos futuros: 13 yo pongo mi arco en las nubes, como un signo de mi alianza con la tierra. 14 Cuando cubra de nubes la tierra y aparezca mi arco entre ellas, 15 me acordaré de mi alianza con ustedes y con todos los seres vivientes, y no volverán a precipitarse las aguas del Diluvio para destruir a los mortales. 16 Al aparecer mi arco en las nubes, yo lo veré y me acordaré de mi alianza eterna con todos los seres vivientes que hay sobre la tierra…”

Génesis 9: 13-16.

 

Un arcoíris ocurre cuando las gotas de lluvia y los rayos del sol se atraviesan. La luz del sol está compuesta de todos los colores, los cuales mezclados producen iluminación. Cuando la luz del sol penetra las gotas de agua, se refleja en las superficies interiores. Mientras pasa a través de las gotas, la luz se separa en sus colores que la componen, lo que produce un efecto muy similar al de un prisma. Y por un instante, cada gota de lluvia destella sus colores al observador, antes que otra gota de lluvia tome su lugar.

 

 

Usualmente, un arco iris se puede observar en la dirección opuesta del sol. La luz del arco iris es reflejada al ojo, a un ángulo de 42 grados en relación con el rayo de sol. La forma de arco, es parte del cono de luz que es cortado por el horizonte. Si usted viaja hacia el extremo de un arco iris, éste se moverá adelante de usted, manteniendo su forma. Por lo tanto, no hay realmente un final en un arco iris, ni tampoco una hoya llena de oro esperándole allí. Debido a que el ángulo de inclinación de 45 grados es medido desde el ojo de cada observador, no hay dos personas que vean exactamente el mismo arco iris. Cada persona se encuentra en el centro de su propio cono de luz. Desde el punto panorámico del alto de una montaña o de un avión, se puede observar en ciertas ocasiones, un circulo completo del arco iris.

 

El brillante arco iris primario tiene el color rojo en el borde exterior y azul dentro de sí mismo. En la parte superior de la atmósfera, siempre hay otro arco iris menos brillante, con los colores en orden inverso. Este arco iris secundario, es el resultado de reflexión adicional, de los rayos del sol a través de las gotas de lluvia. Es más visible cuando hay nubes oscuras atrás de éste. Busca el segundo arco en lo alto de la atmósfera la próxima vez que aparezcan los colores del arco iris. Algunos observadores han reportado haber visto un tercer y cuarto arco iris sobre los primeros dos.

 

Ahora en lo que respecta específicamente con nuestro experimento señalaremos el siguiente antecedente:

 

Según una historia popular, Arquímedes recibió el encargo de parte del rey, de determinar si el orfebre desfalcaba el oro durante la fabricación de una corona dedicada a los dioses, sustituyéndolo por otro metal más barato (proceso conocido como aleación). ​Arquímedes sabía que la corona como de forma irregular, podría ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular fácilmente comparado con la masa. Pero el rey no estaba de acuerdo con estos métodos, pues habrían supuesto la destrucción de la corona del rey. Así que desconcertado, se dio un relajante baño de inmersión, y observando la subida del agua caliente cuando él entraba en ella, descubrió que podía calcular el volumen de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Tuvo una epifanía (una relevación), se dio cuenta que la cantidad de agua que se derramaba era igual en volumen que el espacio que ocupaba su cuerpo. De repente este hecho le dio el método para diferenciar una corona de oro y plata de una corona de puro oro. Ya que la medida de la plata ocupa más espacio que el equivalente de la medida de oro. Estaba tan entusiasmado con su descubrimiento que gritaba por las calles Eureka! Eureka! ((Εύρηκα! en griego, que significa: “Lo encontré”) Entonces Arquímedes, puso la corona del orfebre y una corona equivalente de puro oro en dos tubos de agua. Encontró que se derramaba más agua del tubo cuando la corona del artesano estaba adentro, lo que dio como respuesta al rey que el orfebre había estado defraudando al Rey, ya que la corona no era de oro puro.

Objetivo

Explicar a través de mi experimento “Elaboración de arcoíris en un vaso” la densidad de los líquidos.

Justificación

Elegimos el experimento del arco iris en el vaso para demostrar que los líquidos densos, es decir, espesos o más pesados, si se vierten en un recipiente, se irían hasta abajo, y los más ligeros estarían más arriba, esto se debe gracias a las distintas densidades de cada liquido. Lo que se explicara de una manera más simple en este proyecto para que lo puedan entender mejor los niños.

Hipótesis

El agua y el aceite se mezclarán si hubiera la misma cantidad de agua y aceite, o si se agitaran con mucha fuerza.

Método (materiales y procedimiento)

Explicaremos de manera sencilla que la densidad es una propiedad que diferencia a cada sustancia y que está directamente relacionada con dos unidades de medida que conocemos como: “Masa” y “Volumen”.

 

Formaremos un arco iris dentro de un vaso con los siguientes materiales:

  1. Cinco colorantes para alimentos (amarillo, rojo, verde, azul y morado)
  2. Seis vasos de plástico trasparente
  3. 180 gr. de azúcar
  4. una cuchara
  5. 1 Vaso de agua

 

Procedimiento:

Enumerar los vasos

Poner dos cucharadas de azúcar en el vaso 1.

Poner tres cucharadas de azúcar en el vaso 2

Poner cuatro cucharadas de azúcar en el vaso 3

Poner cinco cucharadas de azúcar en el vaso 4

Poner  seis cucharadas de azúcar en el vaso 5

Agregar un cuarto de vaso de  agua a cada vaso y revolver hasta que el azúcar se disuelva.

Agregar 3 gotas de colorante a cada vaso de la siguiente forma:

Rojo vaso 1

Amarillo vaso 2

Verde vaso 3

Azul vaso 4

Morado vaso 5

En el vaso 6 empezar a formar nuestro arco iris de la siguiente forma:

Verter un cuarto de vaso de la solución de azúcar de color morado (vaso 5).

Añadir con cuidado y lentamente para no mezclar las soluciones las soluciones de los vasos restantes en el siguiente orden:

Vaso 4 solución de azúcar de color azul.

Vaso 3 solución de azúcar de color verde.

Vaso 2 solución de azúcar de color amarillo.

Vaso 1 solución de azúcar de color rojo.

 

Al finalizar el procedimiento tenemos formado el arco iris en el vaso, esto se ha logrado debido a que el azúcar afecta la densidad del líquido y en cuanto más azúcar hay, aumenta su densidad, por ello se le fue aumentando las cantidades de azúcar a cada vaso para poder obtener la densidad más alta en cada uno y así poder realizar la separación de colores. Se adjuntan archivo fotográfico.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Galería Método

Resultados

Al concluir con el experimento observamos que la densidad de cada mezcla es la que provoca que algunos líquidos no se mezclen ya que la diferencia de densidades hace que el menos denso flote sobre el más denso.

Esto ocurre porque cada liquido es más pesado, espeso es decir, denso, y el otro es menos denso que el primero por eso flota sobre este primero y así sucesivamente.

Obteniendo un bonito arcoíris en un vaso producto de la mezcla de agua y azúcar en distintas cantidades.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Pude observar un arcoíris poniendo en orden las mezclas, es decir, de la más densa a la menos densa.

Aprendí que la densidad es un aspecto importante para la mezcla de algunas sustancias y aprendí como se siente una sustancia densa y una menos densa.

Bibliografía



PP – 304- DC “ARCOIRIS EN UN VASO”

Summary

Research Question

why the colors are divided in the vessel forming a rainbow

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography