Artilugios cientificos

El Salvador Ikastetxea Bilbao

Artilugios científicos


2011-2012

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a cada apartado

Electricidad Unidades de medida

Prácticas de química

Calor Ondas


2011-2012

Unidades de Prácticas de
Electricidad Calor Ondas
medida química
Células de la epidermis
Introducción Introducción Introducción Introducción
de la cebolla

Generador
El ácido clorhidrico y
electrostático de Anillo de Gravesande Unidad de medida El sonido
los metales
Wimshurt
Botella de Leiden Termómetros Sextante y goniómetro El diapasón El almidón
Electroscopio y
Espejos parabólicos Calibre La luz Estudio de la llama
cosmodetector
Accesorio para ducha Observación de
Mechero de Bunsen Micrómetro Cámara fotográfica
eléctrica cristales
Tubo de Rayos X Máquina de vapor Nivel Microscopio Obtención de jabón
Máquina Reconocimiento de
Balanza Refractómetro
magnetoeléctrica mono y disacáridos
Espectroscopio de
Balanza de Mohr
Kirchoff
El tiempo
Reloj de sol
Cronómetro
Reloj de arena


Electricidad


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 Desde las primeras experiencias
conocidas, hechas por el filósofo
griego Tales de Mileto (600 a.C.)
que experimentaba con las
propiedades del ámbar hasta que
el británico Gilbert en 1600
publica una lista de materiales
“eléctricos” y “no eléctricos”, los
fenómenos asociados se
consideraban cercanos a lo
mágico.


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 Avanzada la revolución científica
en el siglo XVI la producción y
almacenamiento de cargas para
experimentación hacen proliferar
las construcciones de generadores
eléctricos, botellas de Leiden etc.
que sirvieron para difundir la
ciencia. En el siglo XIX Alessandro
Volta descubrió la pila voltaica, es
decir una nueva forma de
electricidad: la corriente continua.


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 A partir de ese momento el
desarrollo de la electricidad es
vertiginoso se suceden nuevos
descubrimientos que implican el
desarrollo tecnológico. Dos
ejemplos: el telégrafo y la red de
alumbrado. Después vendrían su
relación con el magnetismo, el
electromagnetismo, y la inducción
magnética.


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Corriente continua

 Finalmente con el descubrimiento
de la naturaleza del electrón se
cerró un siglo XIX irrepetible por la
cantidad de descubrimientos y
aplicaciones técnicas que en él
tuvieron lugar. Dos grandes
científicos, Edison (1847 – 1931) y Corriente alterna
Tesla (1856 – 1943), defendieron
el desarrollo, uno, de la corriente
continua y, otro, de la alterna. Hoy
en día no podemos prescindir de
ninguna de las dos.


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1. Generador electrostático de
Wimshurt
2. Botella de Leiden
3. Electroscopio de panes de oro y
cosmodetector
4. Accesorio para ducha eléctrica
5. Tubo de Rayos X
6. Máquina magnetoeléctrica


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 Se trata de una máquina
electrostática, constituida por dos
discos de ebonita, paralelos, muy
próximos entre si y dispuestos
sobre el mismo eje, de tal modo
que pueden girar con rapidez en
sentido inverso. La cara exterior
de cada disco lleva pegados cerca
de sus bordes varios sectores de
papel de estaño, que durante la
rotación frotan con dos pinceles
flexibles de hilo
metálico, sostenidos en los
extremos de un arco metálico.


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 En los extremos del diámetro
horizontal, rodean a los platillos
dos peines metálicos curvos,
unidos a conductores
independientes, aislados por
columnas aislantes.
 Con los conductores se articulan
dos excitadores provistos de
mangos de ebonita, para poder
variar sin riesgo la distancia entre
las esferas terminales, que son
los polos de la máquina.


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 EXPERIMENTOS

1. Si colocamos una cartulina entre las
dos bolas condensadoras de la
máquina de W. aquella se agujereará
debido a las chispas eléctricas.
2. Si colocamos velas encendidas muy
cerca de cada una de las dos bolitas en
que termina el excitador de una
máquina eléctrica, veremos que la
parte brillante de la llama de la bujía
es atraída por el polo negativo y
repelida por el polo positivo. Se ve
perfectamente el resultado de la
atracción, porque sobre la bolita
metálica queda en el primer caso un
depósito de negro de humo y sobre la
bolita cargada positivamente, no
queda tal depósito.


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 EXPERIMENTOS

3. Como los dos colectores generadores
de electricidad son las botellas de
Leyden, si colocamos próximas las dos
bolitas terminales de los excitadores,
se produce una chispa continuada
entre dos esferillas metálicas.
4. Experimento para la obtención de
grandes chispas aisladas. Para ello
separamos bastante las dos esferillas
terminales de los excitadores, estando
en comunicación los dos
condensadores de la máquina. Al
funcionar la máquina, en las botellas
de Leyden, se irá acumulando una
gran potencial de electricidad. Si
aproximamos las dos esferillas
excitadoras, al hallarse a conveniente
distancia saltará una chispa muy
intensa y de relativa longitud.


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 Es citada frecuentemente en la
novelas de Julio Verne: “Al leer
esto pegó mi tio un salto, cual si
hubiese recibido de improviso la
descarga de una botella de
Leyden”.

 Julio Verne: “Viaje al centro de la
Tierra”.Capítulo V. Anaya. Pag. 36


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 Es un condensador eléctrico y se
usa para almacenar cargas
eléctricas. Está formada por dos
conductores entre los que se
interpone un dieléctrico, el vidrio
de la botella. Las dos armaduras
están formadas por dos
conductores, dos láminas de
panes de oro, en el interior y otra
lámina de estaño que rodea la
botella por su exterior. Para
cargar el condensador se conecta
el conductor interior a un
generador eléctrico y el exterior a
tierra. De esta forma la armadura
exterior adquiere una carga de
signo contrario a la del conductor
interior.


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 Es un instrumento que revela la
existencia de una carga eléctrica.
Su funcionamiento es sencillo:
cuando se acerca a la bola
superior un cuerpo cargado, las
láminas de oro adquieren la
misma carga y se repelen. Fue
construido por primera vez en
1705 por Hauskeebee.


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 Hess emprende una serie de diez
ascensos en globo, llevando
consigo varios electroscopios,
mediante los cuales fue capaz de
demostrar la existencia de los
rayos cósmicos.
 El cosmodetector es un
instrumento que permite
determinar con precisión el
número de muones (partículas
cósmicas), que llegan a una
determinada región y con el que
se demostró por primera vez la
relatividad del tiempo.


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 Este curioso artilugio era
utilizado en el siglo XIX para fines
terapéuticos. Para ello se ponía
en comunicación con un terminal
de una máquina electrostática
por medio de un conductor y se
ponía en colgaba a una pequeña
distancia de la cabeza del
paciente, que se mantenía
aislado de tierra sobre un
taburete de madera. Al poner en
funcionamiento el generador,
este aparato “bañaba” con
electricidad al paciente, de ahí su
nombre, siendo utilizado para
aliviar dolores de cabeza y otras
afecciones de tipo nervioso.


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 Los tubos de rayos X están
formados por un cátodo, un
anticátodo o blanco (en el centro
del tubo), y un ánodo que se
encuentran en un tubo en el que
se ha realizado el vacío. Cuando
la diferencia de potencial es la
suficiente se producen los rayos
catódicos en su interior. Los
rayos X se producen por una
parte al ser frenados los rayos
catódicos por el blanco y por otra
al caer los electrones de capas
superiores a otras interiores en el
material del blanco, siendo su
frecuencia función del material.


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 Las máquinas magnetoeléctricas
son generadores eléctricos en los
que el inducido, donde se origina
la corriente, gira entre los polos
de un imán. El inducido se hace
girar mediante un sistema de
poleas y una manivela. Se pueden
encender bombillas.


Calor


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 Desde los más remotos orígenes
de la humanidad, el fuego ha sido
utilizado como fuente de energía y
uno de los mejores recursos
técnicos del hombre.

 En el siglo XVIII se inventa la
máquina de vapor y comienza la
revolución industrial. James Watt
es el gran protagonista de esta
revolución del vapor. La
termodinámica es la ciencia que
estudia los fenómenos físicos
relacionados con el calor. Sus
fundamentos fueron estudiados
por Sadi Carnot en el siglo XIX.



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 Joule estableció la relación entre
calor y trabajo y con ello, un paso
hacia la teoría cinético-molecular
del calor y el abandono de la teoría
del calórico. La temperatura es
proporcional a la energía cinética
de las moléculas del sistema y el
calor es la transferencia de energía
entre los sistemas que se
encuentran a distintas
temperaturas.


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 Las dimensiones de los cuerpos
aumentan de forma regular con la
temperatura. A mayor
temperatura mayor agitación
molecular que se pone de
manifiesto en un aumento de
tamaño que se conoce como
dilatación.


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 Willem Jacob's Gravesande
(1688-1742), profesor de
matemática y astronomía en la
Universidad de Leiden, diseñó
este dispositivo con el fin de
mostrar, de una manera
sencilla, la dilatación en volumen
de los sólidos.
 A temperatura ambiente la esfera
pasa sin dificultad por el anillo
pero después la dilatación de la
esfera se hace evidente ya que no
puede pasar nuevamnte por el
anillo.


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 De Galileo: En un líquido,
un cuerpo sólido cuyo peso
sea parecido al del volumen
de líquido que ocupa,
desciende si la temperatura
aumenta y asciende en el
líquido si la temperatura
disminuye.

 De máxima y mínima:  De mercurio:


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 Mediante ellos se puede verificar
la existencia de los focos
caloríficos de los espejos
cóncavos, demostrándose en
consecuencia que las leyes de la
reflexión del calor son idénticas a
las de la luz.
 Se colocan ambos espejos
cóncavos separados entre sí por
una distancia de 4 o 5 metros, de
modo que sus ejes principales
coincidan.


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 En el foco de uno de ellos (A) se
coloca una fuente de calor
constituida por un enrejado de
alambre de hierro lleno de
carbones hechos ascua (en
general esto se realiza mal ya que
la fuente de calor no es puntual).
En el foco del otro espejo (B) se
coloca un cuerpo inflamable


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 Los rayos emitidos por el foco (A)
se reflejan en el espejo
paralelamente al eje principal
incidiendo sobre el segundo
espejo y se vuelven a reflejar
yendo a concurrir todos al foco
(B), viéndose que este cuerpo
inflamable se enciende. Por causa
de la elevada temperatura que se
puede obtener en los focos de los
espejos cóncavos, se les ha dado
el nombre de espejos ustorios
(del latín ustor, ustoris, el que
quema).


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 La llama del mechero es
producida por la reacción
química de dos gases: un gas
combustible
(propano, butano, gas natural) y
un gas comburente
(oxígeno, proporcionado por el
aire). El gas que penetra en un
mechero pasa a través de una
boquilla cercana a la base del
tubo de mezcla gas-aire. El gas
se mezcla con el aire y el
conjunto arde en la parte
superior del mechero.


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 Es una máquina que realiza una
conversión de energía calorífica
en energía mecánica mediante un
proceso de combustión que se
realiza fuera de la máquina,
generalmente para calentar agua
que, en forma de vapor, será la
que realice el trabajo.


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 La pieza clave en una máquina de
vapor es el cilindro, cuyo extremo
móvil, el émbolo o pistón, es
accionado por el vapor a
presión, que procedente de una
caldera se dirige al interior del
cilindro a través de una válvula. El
émbolo, empujado por el vapor a
presión, ejerce un trabajo sobre
el volante, que a su vez empuja al
pistón nuevamente hacia el
interior del
cilindro, expulsándose el vapor
por otra válvula.


Unidades de medida


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 La observación de un fenómeno es
en general, incompleta a menos
que dé lugar a una información
cuantitativa. Para obtener dicha
información, se requiere la
medición de una propiedad física.
Así, la medición constituye una
buena parte de la rutina diaria del
físico experimental.
 La medición es la técnica por
medio de la cual asignamos un
número a una propiedad física,
como resultado de una
comparación de dicha propiedad
con otra similar tomada como
patrón, la cual se ha adoptado
como unidad.



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 Una unidad de medida es una
cantidad estandarizada de una
determinada magnitud física. En
general, una unidad de medida
toma su valor a partir de un
patrón o de una composición de
otras unidades definidas
previamente.


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 El Sistema Internacional de MAGNITUD NOMBRE SÍMBOLO
Unidades es la forma actual del
sistema métrico decimal y Longitud metro m
establece las unidades que deben
ser utilizadas internacionalmente. Masa kilogramo kg

Fue creado por el Comité
Internacional de Pesos y Medidas Tiempo segundo s

con sede en Francia. En él se Intensidad de corriente
ampere A
establecen 7 magnitudes eléctrica

fundamentales , con los patrones Temperatura
kelvin K
termodinámica
para medirlas:
Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd


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Sextante
 Tanto el sextante como el
goniómetro son instrumentos que
permiten medir ángulos entre dos
objetos tales como dos puntos de
una costa o un astro -
tradicionalmente, el Sol de la
tierra- y el horizonte. Conociendo
la elevación del Sol y la hora del
día se puede determinar la latitud
a la que se encuentra el
observador. Esta determinación
Goniómetro
se efectúa con bastante precisión
mediante cálculos matemáticos
sencillos de aplicar.


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 Estos instrumentos, que
reemplazaron al astrolabio por
tener mayor precisión, han sido
durante varios siglos de gran Sextante
importancia en la navegación
marítima, inclusive en la
navegación aérea también, hasta
que en los últimos decenios del
siglo XX se impusieron sistemas
más modernos, sobre todo, la
determinación de la posición
mediante satélites. El nombre
sextante proviene de la escala del Goniómetro
instrumento, que abarca un
ángulo de 60 grados, o sea, un
sexto de un círculo completo.


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 El calibre, también denominado
calibrador, pie de rey o
Vernier, es un instrumento para
medir dimensiones de objetos
relativamente pequeños, desde
centímetros hasta fracciones de
milímetros (1/10 de
milímetro, 1/20 de
milímetro, 1/50 de milímetro).


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 Consta de una regla con una
escuadra en un extremo, sobre la
cual se desliza otra destinada a
indicar la medida en una escala.
Permite apreciar longitudes de
1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro
utilizando el nonio. Mediante
piezas especiales en la parte
superior y en su extremo,
permite medir dimensiones
internas y profundidades. Posee
dos escalas: la inferior
milimétrica y la superior en
pulgadas.


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1. Mordazas para medidas externas.
2. Mordazas para medidas internas.
3. Coliza para medida de
profundidades.
4. Escala con divisiones en
centímetros y milímetros.
5. Escala con divisiones en pulgadas
y fracciones de pulgada.
6. Nonio para la lectura de las
fracciones de milímetros en que
esté dividido.
7. Nonio para la lectura de las
fracciones de pulgada en que
esté dividido.
8. Botón de deslizamiento y freno.


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 El micrómetro, que también es
denominado tornillo de
Palmer, calibre Palmer o
simplemente palmer, es un
instrumento de medición cuyo
funcionamiento se basa en un
tornillo micrométrico que sirve
para valorar el tamaño de un
objeto con gran precisión, en un
rango del orden de centésimas o
de milésimas de milímetro, 0,01
mm ó 0,001 mm (micra)
respectivamente.


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 Para proceder con la medición
posee dos extremos que son
aproximados mutuamente
merced a un tornillo de rosca fina
que dispone en su contorno de
una escala grabada, la cual puede
incorporar un nonio. La longitud
máxima mensurable con el
micrómetro de exteriores es de
25 mm normalmente.


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 Un nivel es un instrumento de medición utilizado para
determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento.


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 El principio de este instrumento
está en un pequeño tubo
transparente (cristal o plástico) el
cual está lleno de líquido con una
burbuja de aire en su interior. La
burbuja es de tamaño inferior a la
distancia entre las dos marcas. Si
la burbuja se encuentra
simétricamente entre las dos
marcas, el instrumento indica un
nivel exacto (para fines prácticos)
que puede ser horizontal, vertical
u otro, dependiendo de la
posición general del instrumento.


2011-2012

 La balanza (del latín:
gos, dos, lanx, plato) es una
palanca de primer género de
brazos iguales que mediante el
establecimiento de una situación
de equilibrio entre los pesos de
dos cuerpos permite medir
masas. Al igual que una
romana, o una báscula, es un
instrumento de medición que
permite medir la masa de un
objeto.


2011-2012

 Para realizar las mediciones se
utilizan patrones de masa cuyo
grado de exactitud depende de
la precisión del instrumento. Al
igual que en una romana, pero
a diferencia de una báscula o un
dinamómetro, los resultados de
las mediciones no varían con la
magnitud de la aceleración de la
gravedad.


2011-2012

 La Balanza de Mohr-Westphal es
una balanza de brazos desiguales
que se utiliza para la
determinación de densidades de
líquidos.
 La balanza de Mohr-Westphal, al
igual que otras balanzas
hidrostáticas, tiene su
fundamento en el principio de
Arquímedes.


2011-2012

 Este principio establece que todo
cuerpo sumergido total o
parcialmente en un fluido
experimenta una fuerza vertical
hacia arriba, llamada empuje
hidrostático o de Arquímedes
o, simplemente, empuje, cuyo
valor es igual al peso del fluido
desalojado y cuya línea de acción
pasa por el centro de gravedad
del fluido desalojado. Así, cuando
un cuerpo de volumen V se
sumerge totalmente en un líquido
de densidad ρ, el empuje que
experimenta el cuerpo es


2011-2012

 El tiempo es la magnitud física
con la que medimos la duración o
separación de acontecimientos
sujetos a cambio. Las formas e
instrumentos para medir el
tiempo son de uso muy antiguo, y
todas ellas se basan en la
medición del movimiento, del
cambio material de un objeto a
través del tiempo, que es lo que
puede medirse.


2011-2012

 En un principio, se comenzaron a
medir los movimientos de los
astros, especialmente el
movimiento aparente del Sol. El
desarrollo de la astronomía hizo
que, de manera paulatina, se
fueran creando diversos
instrumentos, tales como los
relojes de sol, las clepsidras o los
relojes de arena y los
cronómetros.


2011-2012

 Posteriormente, la determinación
de la medida del tiempo se fue
perfeccionando hasta llegar al
reloj atómico. Todos los relojes
modernos desde la invención del
reloj mecánico, han sido
construidos con el mismo
principio del "tic tic tic". El reloj
atómico está calibrado para
contar 9,192,631,770 vibraciones
del átomo de Cesio para luego
hacer un "tic".


2011-2012

 El reloj de sol es un instrumento
usado desde tiempos muy
remotos con el fin de medir el
paso de las horas, minutos y
segundos (tiempo). En castellano
se le denomina también
cuadrante solar. Emplea la
sombra arrojada por un gnomon
o estilo sobre una superficie con
una escala para indicar la
posición del Sol en el movimiento
diurno.


2011-2012

 Según la disposición del gnomon
y de la forma de la escala se
puede medir diferentes tipos de
tiempo, siendo el más habitual el
tiempo solar aparente. La ciencia
encargada de elaborar teorías y
reunir conocimiento sobre los
relojes de sol se denomina
gnomónica.


2011-2012

 El cronómetro es un reloj o una
función de reloj utilizada para
medir fracciones
temporales, normalmente
breves y precisas. La palabra
cronómetro es un neologismo
de etimología griega: Χρόνος
Cronos es el dios del
tiempo, μετρον -metron es hoy
un sufijo que significa aparato
para medir.


2011-2012

 El reloj de arena es un
instrumento mecánico que sirve
para medir un determinado
transcurso de tiempo, desde el
momento en que la arena
comienza a caer del receptáculo
o bulbo superior al
inferior, hasta que termina de
hacerlo, y sólo requiere de la
energía potencial de la
gravedad para su
funcionamiento.


Ondas


2011-2012

 El sonido, las ondas de presión
que se propagan por el aire o por
los sólidos y líquidos, causadas
por la vibración de un cuerpo, es
uno de los fenómenos físicos más
antiguos conocidos por el hombre.
Constituyen un tipo de ondas
mecánicas que tienen la virtud de
estimular el oído humano y
generar la sensación sonora.


2011-2012

 En todo tipo de ondas mecánicas
el medio juega un papel esencial
en la propagación de la
perturbación, hasta el punto de
que en ausencia de medio
material, la vibración, al no tener
por donde propasarse, no da lugar
a la formación de la onda
correspondiente. El oído es capaz
de distinguir unos sonidos de
otros porque es sensible a las
diferencias que puedan existir
entre ellos en la intensidad, el tono
o el timbre.


2011-2012

 La acústica está ligada a la música
en sus comienzos. Pitágoras
elaboró una escala musical basada
en 7 notas. Las longitudes de las
cuerdas que las producían estaban
en una relación numérica sencilla
apoyando la idea pitagórica de que
el número es el principio de todo.
Galileo y Mersenne descubrieron
de forma independiente todas las
leyes de la cuerda
vibrante, terminando así el trabajo
que Pitágoras había comenzado
2000 años antes.


2011-2012

 Newton (1642-1727) obtuvo la
fórmula para la velocidad de onda
en sólidos, uno de los pilares de la
física acústica. El siglo XVIII vio
grandes avances en acústica a
manos de los grandes
matemáticos de la era, que
aplicaron nuevas técnicas de
cálculo a la elaboración de la teoría
de la propagación de las ondas.
 Hoy en día la acústica tiene
aplicaciones en arquitectura,
grabación y reproducción de
sonido, la fisiología,…



2011-2012

 El sonido, las ondas de presión
que se propagan por el aire o por
los sólidos y líquidos, causadas
por la vibración de un cuerpo, es
uno de los fenómenos físicos más
antiguos conocidos por el hombre.
La acústica está ligada a la música
en sus comienzos. Pitágoras
elaboró una escala musical basada
en 7 notas. Las longitudes de las
cuerdas que las producían estaban
en una relación numérica sencilla
apoyando la idea pitagórica de que
el número es el principio de todo.


2011-2012

 Las características de las ondas
son su frecuencia: la nota La tiene
una frecuencia de 440 herzios.
D’Alambert, Bernoulli, Lagrange
etc la estudiaron en profundidad.
Hubo grandes disputas en torno al
medio en que se
propagaba, demostrándose
finalmente que en el vacío no se
propagaba.


2011-2012

 Otra característica del sonido es el
timbre que permite distinguir el
La3 de un piano y de un violín.
 Hoy en día la acústica tiene
aplicaciones en
arquitectura, grabación y
reproducción de sonido, la
fisiología,…


2011-2012

 Es una barra de acero doblada en
forma de U que emite una nota
casi pura al ser golpeada. Debajo
suele tener una caja de
resonancia que amplifica su
frecuencia fundamental y elimina
las frecuencias mayores también
emitidas. Se cree que fue John
Shore quien lo inventó en 1711.
Este instrumento se hizo
imprescindible para determinar el
tono de los sonidos.


2011-2012

 Normalmente el diapasón se
utiliza para afinar instrumentos
musicales de acuerdo a una
afinación concreta. El diapasón da
la pauta de afinación que siguen
todos los demás instrumentos. En
la antigüedad, los instrumentos
se templaban con distintas
afinaciones, incoherentes unas
con otras. Esto complicaba las
ejecuciones en distintas iglesias
(donde por ejemplo los órganos
estaban templados con distintas
afinaciones).


2011-2012

 Actualmente en las
orquestas, sólo el oboe se afina
(estirando su boquilla) con
respecto a un diapasón de La
440. Luego toda la orquesta afina
con respecto al La del oboe.


2011-2012

 Se llama luz a la radiación
electromagnética que puede ser
percibida por el ojo humano. En
física, el término luz se usa en
un sentido más amplio e incluye
el rango entero de radiación
conocido como el espectro
electromagnético, mientras que
la expresión luz visible denota
la radiación en el espectro
visible.


2011-2012

 La óptica es la parte de la física
encargada del estudio de la luz y
de los fenómenos relacionados
con ella. El estudio de las
distintas teorías que a lo largo de
la Historia han surgido para
interpretar los fenómenos
luminosos es un buen ejemplo
que ilustra la evolución del
método seguido por los
científicos: siempre abierto a
cambios y sometido a la prueba
definitiva de la verificación
experimental.


2011-2012

 Estas etapas que pueden
señalarse en la evolución de la
Ciencia Física aparecen bastante
claras en el estudio de los
distintos procesos que han
llevado a la idea que actualmente
se tiene sobre la naturaleza de la
luz. En esencia sólo son dos los
modelos que se han dado para
interpretar los fenómenos
luminosos:
◦ el que considera a la luz como una
partícula material (modelo corpuscular).
◦ el que considera a la luz como una onda
de propagación (modelo ondulatorio).


2011-2012

 Estos modelos se han
considerado antagónicos
pero, sin embargo, en la
actualidad se ha llegado a una
situación que en ciertos aspectos
engloba ambas concepciones y
las ideas que han surgido en este
campo, además de interpretar
todos los fenómenos
luminosos, han abierto un nuevo
panorama en la interpretación del
mundo físico.


2011-2012

 El estudio de la luz revela una
serie de características y efectos
al interactuar con la materia, que
nos permiten desarrollar algunas
teorías sobre su naturaleza:
reflexión, refracción, interferencia
, polarización, difracción,…


2011-2012

 Una cámara fotográfica o
cámara de fotos es un
dispositivo utilizado para
capturar imágenes o
fotografías. Es un mecanismo
antiguo para proyectar
imágenes en el objeto, en el
que una habitación entera
desempeñaba las mismas
funciones que una cámara
fotográfica actual por
dentro, con la diferencia que en
aquella época no había
posibilidad de guardar la
imagen a menos que ésta se
trazara manualmente.


2011-2012

 Las cámaras fotográficas constan
de una cámara oscura
cerrada, con una abertura en uno
de los extremos para que pueda
entrar la luz, y una superficie
plana de formación de la imagen
o de visualización para capturar
la luz en el otro extremo. La
mayoría de las cámaras
fotográficas tienen una lente
colocada delante de la abertura
para controlar la luz entrante y
para enfocar la imagen. El
diámetro de esta abertura suele
modificarse con un
diafragma, aunque algunas
cámaras tienen una abertura fija.


2011-2012

 Mientras que el tamaño de la
abertura y el brillo de la escena
controlan la cantidad de luz que
entra por unidad de tiempo, en la
cámara durante el proceso
fotográfico, el obturador controla
el lapso que la luz incide en la
superficie de grabación. Por
ejemplo, en situaciones con poca
luz, la velocidad de obturación
será menor (mayor tiempo
abierto) para permitir que la
película reciba la cantidad de luz
necesaria exactamente.


2011-2012

 El microscopio es un instrumento
que permite observar objetos que
son demasiado pequeños para
ser vistos a simple vista. El tipo
más común y el primero que se
inventó es el microscopio óptico.
Se trata de un instrumento que
contiene dos o más lentes que
permiten obtener una imagen
aumentada del objeto y que
funciona por refracción. Estas
lentes pueden aumentar un
objeto hasta 15 veces.


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 Por lo general, se utilizan
microscopios compuestos, que
disponen de varias lentes con
las que se consiguen aumentos
mayores. Algunos microscopios
ópticos pueden aumentar un
objeto por encima de las 2.000
veces.
 El microscopio consta de dos
partes: mecánica y óptica.


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 La mecánica proporciona
estabilidad y permite el
acoplamiento de la parte óptica.
Consta de:
◦ PIE: Pieza en forma de herradura, que sirve de soporte
al aparato.
◦ PLATINA: Permite colocar la preparación. Tiene un
orificio en el centro para permitir el paso de la luz.
◦ REGULADOR DE COORDENADAS DE PINZAS: Sobre la
platina, sujeta la preparación y permite moverla.
◦ REVOLVER: Pieza circular donde se acoplan los
objetivos y cuya rotación permite el cambio de
objetivo.
◦ TUBO ÓPTICO: Cilindro metálico que comunica el
objetivo con el ocular.
◦ TORNILLO MACROMÉTRICO: Desplaza por medio de
una cremallera el tubo óptico a grandes distancias
para enfocar la preparación de forma grosera.
◦ TORNILLO MICROMÉTRICO: Desplaza suavemente el
tubo óptico (o la platina) hasta alcanzar un enfoque
preciso.
◦ TORNILLO DEL CONDENSADOR.


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 La óptica determina el poder de
resolución del microscopio o
capacidad de separación para
percibir como distintos dos
objetos próximos. Consta de:
◦ PRISMA ÓPTICO.
◦ CONDENSADOR: Sistema de lentes convergentes que
envía a la preparación el haz luminoso.
◦ DIAFRAGMA: Regula el paso de la luz.
◦ OBJETIVO: Sistema de lentes convergentes, situado
sobre la preparación.
◦ OCULAR: Sistema de lentes convergentes, en el
extremo del tubo opuesto al del objetivo.
◦ LÁMPARA.
◦ INTERRUPTOR DE LA LÁMPARA.
◦ LENTES PARA LA ILUMINACIÓN.


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 Generalmente los objetivos y
oculares llevan grabado un
número, que indica los aumentos
precedido por el signo x. Los
aumentos totales se obtienen al
multiplicar los aumentos del
objetivo por los del ocular:
40 x 10 = 400 aumentos.


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 El fenómeno de la refracción está
basado en el cambio de velocidad
que experimenta la radiación
electromagnética al pasar de un
medio a otro. El refractómetro es
un aparato para demostrar los
efectos de la refracción de la luz
en un prisma. El aparato tiene
forma circular y se encuentra
graduado en toda su periferia.


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 Tiene un prisma en el centro (o
una cubeta de vidrio para alojar
líquidos) y dos alidadas o reglas
por las que atraviesan los rayos
de luz y cuyos extremos
coinciden con la graduación, para
medir con precisión los ángulos
de incidencia y refracción.


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 Bunsen y Kirchhoff desarrollaron un
aparato denominado espectroscopio
que permite observar espectros de
diversas substancias. Consiste en un
prisma central y tres tubos, uno de
ellos que recoge los rayos de luz
proyectándolos en forma de haz
paralelo, un segundo anteojo que
permite observar el espectro y un
tercer elemento provisto de
micrómetro con el que se podían
hacer mediciones de la longitud de
onda de las líneas del espectro. Con
estas medidas era posible identificar
el elemento que generaba la luz.


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 El fundamento de los primeros
espectroscopios es muy sencillo
de entender. Se basaban en un
proceso que separaba la luz
blanca visible en sus diferentes
colores. Un proceso natural en el
que se da esta situación es el
arco iris que aparece en
momentos de lluvia con presencia
de luz solar suficiente, de modo
que las gotas de agua actúan
como pequeños prismas que
separan las diferentes
radiaciones.


2011-2012

 Los primeros espectroscopios
contenían prismas de vidrio para
realizar esta dispersión de las
radiaciones luminosas, gracias a
los diversos ángulos de refracción
que presentan los diferentes
colores (o longitudes de onda) de
la luz blanca.


Prácticas de química


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 Material:
◦ Portas y cubres; pinzas finas; soportes de tinciones, agujas
enmangadas, microscopio, tijeras finas, cuentagotas, escalpelo, verde de metilo;
cebolla.
 Técnica de preparación:
◦ Limpiar la cebolla de las hojas exteriores secas. Separar una de las hojas internas y
desprender la tenue membrana que está adherida por su cara interna cóncava.
Debe cortarse con las hojas finas, dentro del agua, en porciones menores de dos
centímetros y una de éstas se monta en un porta-objetos.
 Técnica de tinción:
1. Colocar el porta con la epidermis encima del asa de tinciones. Verter unas gotas
de verde metilo acético y dejar actuar el colorante fijador durante cinco minutos
(No debe secarse la epidermis por falta de colorante o por evaporación del
mismo).
2. Con el cuentagotas bañar la epidermis con agua abundante hasta que no suelte
colorante. Sujetar la preparación con el alfiler.
3. Llevar el porta sobre el pocillo de montar preparaciones y agregar unas gotas de
agua.
4. Colocar el cubre formando ángulo sobre la preparación y dejarlo caer suavemente.


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 Observación al microscopio:
◦ Se utilizarán primero los aumentos débiles con el fin de centrar
la preparación y determinar la zona de estudio. Cambiar a
aumentos más fuertes.
◦ Las células de epidermis de las hojas internas del bulbo de la
cebolla son de forma alargada y bastante grandes. La membrana
celular celulósica se destaca claramente teñida por el colorante.
Los núcleos son grandes y muy visibles, en el interior de los
mismos se puede llegar a percibir granulaciones (son los
nucleolos). El citoplasma tiene aspecto bastante claro en el que
se distinguen algunas grandes vacuolas que desplazan al
núcleo. En algunas ocasiones se observa que la preparación
tiene forma de mosaico otros estratos de células, éstas
proceden de las capas más internas que fácilmente han podido
ser arrancadas al desprender la epidermis. Para la observación
es más adecuado utilizar las zonas constituidas sólo por un
único estrato epidérmico.
 Observación:
◦ Es conveniente observar primero las células sin teñir para
comparar su estado real con su aspecto artificial después de la
tinción.


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 Material:
◦ Ácido clorhídrico (HCl), limaduras de hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), estaño
(Sn)…

◦ La acción del ácido clorhídrico con diferentes metales provoca reacciones de
intensidad muy variable y muy espectaculares.
◦ Una variante sería hacer la misma reacción del clorhídrico con carbonatos:
◦ Por ejemplo, con calcita (carbonato de calcio) provoca un burbujeo muy
espectacular. Con aragonito (también carbonato de calcio) el burbujeo es muy poco
perceptible.


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 Material:
◦ Disolución de almidón, lugol (I2 + KI), un grifo (o agua fresca), mechero de
Bunsen, tubos de ensayo, probeta o vaso de precipitados, gradillas, pinzas para
tubos.

◦ Se colocan 5 cm3 de una disolución de almidón (color blanquecino) en un tubo de
ensayo.
◦ Se añaden 2 ó 3 gotas de lugol, con lo que el almidón (la milopectina) toma un
color violeta.
◦ Se calienta suavemente a la llama, lo que hace que la disolución se decolore, hasta
alcanzar el color inicial.
◦ Si se enfría se vuelve a obtener el color violeta.
◦ Sucesivos ciclos de calentamiento y enfriamiento provocan los indicados cambios
de colores.


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 Material:
◦ Mechero de Bunsen, sales de sodio, de cobre, de magnesio…, vidrios de reloj, asas
de platino.

◦ Se enseñan las diferentes partes de la llama, tanto en su forma oxidante como
reductora. Se incide en la zona sin combustión que existe en la zona central.
◦ Se acercan a la llama el asa impregnada de diferentes sales y se observan las
chispas de colores de los elementos químicos al contacto con la llama (amarillo el
sodio, verde el cobre…).


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 Material:
◦ Lupa estereoscópica, cristales de sulfato de cobre (CuSO4), sal común (NaCl), calcita
(CaCO3)…

◦ Se colocan los cristales en la platina de la lupa y se observan las formas
geométricas que presentan: cúbicas las de los cristales de sal, romboédricas las de
la calcita…


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 Material:
◦ Aceite o grasa, sopa o potasa, mechero de Bunsen, soporte, rejilla, vaso de
precipitados

◦ Los jabones son las sales sódicas de los ácidos grasos. Estos se pueden obtener por
hidrólisis (saponificación) de una grasa.
◦ El posterior tratamiento del ácido graso con sosa o potasa forma el jabón.
 Técnica :
◦ Se coloca en un vaso de precipitado 50 cm3 de aceite con igual cantidad de una
disolución concentrada de sosa.
◦ Se coloca a fuego suave y los ácidos grasos que se forman por hidrólisis de la
grasa van reaccinando con la sosa, para dar jabón.
◦ De esta forma se logra que la mayor parte de los ácidos grasos reaccionen, ya que
la hidólisis de la grasa se mantiene en equilibrio con el proceso opuesto
(esterificación), de forma que los ácidos grasos obtenidos deberían reaccionar con
la glicerina también formada para dar de nuevo grasa, si no fuera porque la mayor
parte de los ácidos grasos reaccionan con la sosa para formar jabón, lo que
desplaza el equilibrio a favor de la hidrólisis.
◦ En la práctica se obtiene una mezcla de aceite (superior), jabón (centro) y glicerina
(inferior), pero que se puede modificar dependiendo de la cantidad de sosa que se
use.


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 Material:
◦ Solución de glucosa, solución de sacarosa, reactivo Fehling A y B, tubos de
ensayo, pipetas, mechero, pinzas de madera, gradillas, baño María.

◦ Los monosacáridos, especialmente las aldosas, dan positiva la reacción de
Fehling, ya que el grupo carbonilo se puede oxidar a ácido carboxílico.
◦ Los disacáridos dan positiva la reacción sólo si uno de los monosacáridos conserva
el grupo carbonilo libre (disacáridos monocarbonílicos). Por el contrario, si ambos
grupos carbonilos se han implicado en la creación del enlace glicosídico la reacción
es negativa.
◦ Con oligosacáridos de mayor tamaño (trisacáridos, tetrasacáridos…) la reacción es
progresivamente menos negativa, porque sólo el último resto monosacárido tiene
libre el grupo carbonilo.
◦ Los polisacáridos (almidón…) dan negativa la reacción.
◦ El reactivo de Fehling tiene dos componentes:
 El Fehling A, que es sulfato de cobre (CuSO4).
 El Fehling B, mezcla de sosa (NaOH) y tartrato de sodio y potasio.


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◦ Para realizar la reacción, antes se prepara el reactivo de Fehling mediante la mezcla
de volúmenes idénticos de A y B. Al hacerlo el color azul cielo del reactivo A vira a
azul marino, porque se ha formado hidróxido de cobre [Cu (OH)2].

◦ Reconocimiento de la glucosa (monosacárido)
◦ En un tubo de ensayo se mezclan 2 cm3 de solución de glucosa con 2 cm3 de
reactivo Fehling A + B. Se calienta suavemente el tubo sin que llegue a hervir
(llama, baño María…) y vira de color azul a naranja/ocre: la glucosa se ha oxidado
y, al mismo tiempo, que los iones cúpricos del reactivo de Fehling [Cu (OH)2] han
pasado a cuprosos (Cu2O).

◦ Reconocimiento de la sacarosa (disacárido dicarbonílico)
◦ De igual forma que con la glucosa, mezclamos en un tubo de ensayo 2 cm3 de
sacarosa con dos cm3 de reactivo Fehling A + B mezclado. Se calienta muy
suavemente. El color de la preparación sigue siendo azul (no vira), ya que se trata
de un azúcar no reductor.
Azúcar Color Resultado
◦ Se puede repetir la experiencia con diferentes azúcares. Clucosa (mono) Naranja/ocre Reductor

Sacarosa (di) Azul No reductor

Galactosa (mono) Naranja/ocre Reductor

Maltosa (di) Naranja/ocre Reductor

Lactosa (di) Naranja/ocre Reductor

Almidón (poli) Naranja/ocre Reductor

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