cosas que giran - American Museum of Natural History

Descubre
COSAS
QUE GIRAN
En este camino verás muchos
objetos girando. La Tierra rota
bajo nuestros pies, así como
muchos otros objetos conocidos
como las ruedas. ¿Qué otros
ejemplos puedes dar?
Cómo Usar
esta Guía
Piensa
●
¿En qué se diferencia girar
de moverse en línea
recta?
●
¿Puedes encontrar el eje,
la parte que no gira?
●
La forma de un objeto,
¿cómo afecta el modo en
que gira?
Camino
1 ESFERA TURBULENTA
■
2 AGUA QUE GIRA
■
3 FUENTE DE CORIOLIS
■
• ¿Qué dirección crees que el agua
tomará cuando
gires la fuente?
• Prueba.
¿Sorprendido?
• ¿Por qué crees
que el agua se curva?
• Gira la perilla más rápido y
luego más lento. ¿Qué les pasa
a las curvas?
5 Tornado
■
• ¿Qué es lo que
está girando?
• ¿Cómo describirías
el movimiento de
algo que gira pero
que no es sólido?
• ¿Dónde más encuentras vórtices
fluidos que giran?
6 SIMULADOR DE
■
ÓRBITA SATELITAL
4 MESA GIRATORIA
■
• ¿Cuántas cosas diferentes se están
moviendo?
• ¿Cómo se ve una línea recta sobre
un objeto giratorio?
• Los objetos cerca del centro, ¿se
mueven de manera distinta que
aquellos cerca del margen?
• ¿Cómo describirías el movimiento
de los diferentes objetos que
observas?
7 MÁQUINA DE MOMENTO
■
• ¿Qué sucede si mientras giras
extiendes tu brazo?
• ¿Qué pasa si extiendes el brazo y
una pierna?
• ¿Puedes girar más rápido o más
lento sin bajar de la plataforma?
8 PÉNDULO ROTANTE
■
Visita los ANILLOS DE Nube
en la Rotonda del Segundo piso.
Explora este laboratorio de actividades
manuales y disfruta experimentando con las
muestras. En el proceso, descrubrirás algunas de las fuerzas y principios en la naturaleza que dan forma a nuestras vidas y
mundo a nuestro derredor.
Hemos ideado cinco diferentes caminos que,
junto a actividades y preguntas, te guiarán
en tu visita a través de la exhibición. Los
caminos son: Fluidos en Movimiento, Cosas
que Giran, Puedes Creer lo que Ves, Cambia
una Cosa, y Jugando con Péndulos. O simplemente ve donde tu curiosidad te lleve.
No seas tímido—¡entra!
Asegúrate de continuar tus investigaciones
en el resto del Museo, especialmente en el
Cullman Hall del Universo y el Gottesman
Hall del Planeta Tierra.
¿Qué está pasando?
Rotación es un movimiento circular.
Como en el movimiento linear, en el
cual los objetos puestos en movimiento
continúan en movimiento hasta que una
nueva fuerza actúe sobre ellos, los
objetos puestos a girar continúan girando
hasta que una torsión actúa sobre ellos.
Sin embargo, la cantidad de “giro,” o
momento angular, depende tanto de la
masa y ancho como de la velocidad de
rotación de los objetos. Un objeto más
ancho rotará más lento con la misma
cantidad de momento angular. Es por ello
que un patinador al girar extiende sus
brazos para disminuir su velocidad.
Las leyes físicas que describen la rotación
nos permiten comprender el mundo
alrededor nuestro. La rotación de la
Tierra alrededor de su eje nos da el día y
la noche. Dando vueltas
con su eje inclinado
alrededor del Sol,
la Tierra nos da
las estaciones. El
Sol mismo es una
de billones de estrellas
girando alrededor
del centro imaginario
de nuestra galaxia,
la Vía Láctea.
FLUIDOS EN MOVIMiENTO
Este camino te introduce a las muestras que exploran cómo se mueven
líquidos, gases, e incluso sólidos granulares. Algunos se mueven de
manera regular, como el flujo suave de un río o el aceite sobre una
sartén. Otros se mueven de modo impredecible y caótico, como la
corriente de un río cuando sobrepasa sus márgenes o el aire y nubes
en la atmósfera en un día tormentoso. Al explorar estas actividades,
observa los patrones en el movimiento.
Piensa
?
Cuál es la diferencia entre un sólido, un líquido, y un gas?
Un SÓLIDO, como
una roca, tiene forma y
volumen definidos. La
forma y el volumen se
mantienen igual, sin
importar lo que lo rodea.
Un LIQUIDO no tiene
forma definida pero sí
un volumen definido.
Puedes vertir leche desde
su cartón a un vaso.
El volumen de leche se
mantiene igual pero la
leche adopta la forma del
recipiente que la contiene.
Un GAS no tiene forma
ni volumen definidos.
Cuando el gas de un
globo es liberado, se
expande en todas
direcciones.
●
¿Qué es lo que se mueve?
●
¿Un sólido, un líquido, o un
gas?
●
¿Cómo se mueve?
●
¿Es suave y regular, o
irregular y complejo?
●
¿Puedes describir los
patrones que observas en
el movimiento?
●
El movimiento, ¿te
recuerda a alguna otra
de las actividades de
este camino?
Camino
• Describe los movimientos que
observas.
• ¿Puedes cambiar
el movimiento
de la “niebla”
con tu mano?
• ¿Qué sucede?
2 ESFERA TURBULENTA
■
• Has girar la esfera. ¿Qué crees que
le pasaría al líquido si detienes la
esfera de golpe?
• Inténtalo. ¿Es lo que esperabas?
• ¿Importa si la esfera se mueve
rápido o lento?
5 CAJA DE MANANTIAL
■
• ¿Qué hace que la arena
parezca comportarse
como un líquido?
• ¿Observas algún
patrón?
• ¿Puedes, moviendo
la palanca, hacer que
fluya como un río?
• Describe los patrones que observas
ahora. ¿Son los mismos?
6 PAISAJE EÓLICO
■
• ¿Qué se está moviendo?
• ¿En qué se parece esta actividad a
otras que has probado?
• ¿Qué hace que la arena se mueva?
• ¿Es la arena lo único que fluye?
Luego de salir de la exhibición,
puedes continuar este camino en el
resto del Museo:
anillos de nube (Rotonda)
Géiser (Hall del Universo)
Continúa en el Hall del Planeta
Tierra para descubrir cómo, a
altas temperaturas y en largos
periodos de tiempo, incluso roca
sólida puede fluir.
¿Qué está pasando?
Todos estos diferentes tipos de movimiento se aplican al flujo de un fluido. Tanto
líquidos como gases son fluidos. Los sólidos no son fluidos, pero has notado que
un sólido actúa como un líquido en una
de las actividades? En esta actividad, la
arena se comporta de manera similar a
un líquido que es vertido en un recipiente.
¿
1 MAR DE NUBES
■
¿
3 cuenca TectónicA
■
4 zona de fractura
■
7 Intrusión
■
8 Tornado
■
Cuáles son otros ejemplos de fluidos
que se mueven? Científicos estudian el
flujo de fluidos, llamado “dinámica de fluidos,” para entender mejor, por ejemplo,
cómo aire, atmósfera, y océanos fluyen
para cambiar el tiempo meteorológico.
¿CREES LO QUE VES?
Piensa
¿Qué ves cuando miras en un espejo? A menudo
podemos predecir en base a nuestra experiencia. Pero a veces
las cosas no son lo que parecen. Todas las muestras en este
camino están diseñadas para sorprenderte de alguna manera.
¿Lo logran?
Antes de efectuar esta
actividad, has una
predicción sobre lo que
piensas va a pasar.
Camino
1 TOCA EL RESORTE
■
2 FALSO REFLEJO
■
• ¿Sientes algo en tu cuerpo al llevar
a cabo este experimento?
• ¿Qué crees está pasando?
• ¿Puedes describir lo que sientes?
4 ¿QUIÉN ES?
■
5 SUEÑOS DE VOLAR
■
6 PARÁBOLAS
■
• ¿Cuán diferente es lo que aquí ves
de lo que esperas ver cuando miras
en un espejo?
• Mira bien en los espejos: ¿En qué
difieren de los que estás
más acostumbrado a ver?
• ¿Dónde se encuentra la
imagen en un espejo
plano y
dónde
aquí?
7 REFLECTOR
■
3 ¿QUIERES UNA NUEVA
■
DE ESQUINA
• Si colocas una
lapicera o llave
NARIZ?
¿Por qué has hecho esta
predicción? ¿Te basas en
algo que has visto o
hecho?
●
¿Cómo puedes explicar lo
que acabas de ver?
●
¿Qué observas acerca de la
forma del espejo?
●
¿Qué trayectoria sigue la
luz al viajar entre el objeto,
el espejo, y tus ojos?
sobre el espejo, ¿cuántos reflejos
crees que verás?
• Inténtalo. ¿Puedes explicar por qué
sucede esto?
8 MÉTETE AL
■
CALEIDOSCOPIO
¿Qué está pasando?
La imagen que se forma cuando la luz es reflejada desde el espejo depende de la
forma del espejo. A veces las imágenes pueden estar distorsionadas, llevando a malos
entendidos acerca del mundo físico. No siempre podemos creer a nuestros ojos!
¡
Para entender cómo pasan las cosas generalmente en ciencia es bueno ser excéptico
y cuestionar las ideas, aún las nuestras, acerca del mundo alrededor nuestro.
Entendemos lo que realmente
sucede y sabemos cómo
trabajan las cosas, o sólo
creemos que sabemos? Primeras
impresiones pueden a menudo
ser erróneas porque saltamos
demasiado rápido a conclusiones
basadas en experiencia pasada.
Es muy importante observar,
juntar evidencia, una y otra
Al conducir en la carretera con tiempo caluroso, puedes ver un espejismo
en frente tuyo.
vez, y seguir preguntando.
¿
• ¿Qué pasa si te mueves hacia
arriba y abajo en tu asiento mientras
tu amigo se mantiene quieto?
• ¿Qué ves cuando te acercas
o alejas?
• ¿Cómo describirías la diferencia
entre un espejo y un vidrio?
●
CAMBIA UNA COSA
Científicos diseñan experimentos para poner a prueba sus ideas.
Para evitar confusión, cambian una cosa—o “variable”—por vez.
Este camino te invita a pensar como un científico, cambiando una
sola variable por vez y viendo cómo esto afecta la actividad.
Camino
1 ZONA DE FRACTURA
■
2 FUENTE DE CORIOLIS
■
3 AGUA QUE GIRA
■
• ¿Qué le sucede al líquido cuando
gira?
• ¿Cómo describirías la forma del
líquido mientras gira?
• ¿Por qué la velocidad del cilindro
giratorio afecta la curva?
• ¿Por qué crees que sucede esto?
4 MAR PICADO
■
• ¿Qué crees vayas
a ver cuando gires
la perilla del todo
hacia abajo? ¿O
hasta la mitad?
¿O del todo
hacia arriba?
• Observa si tus
predicciones
fueron correctas.
5 MESA DE LOS PÉNDULOS
■
• Prueba tres propiedades distintas
de los péndulos, una por vez:
peso
longitud
amplitud— el punto de partida o
altura desde donde lanzas el
péndulo
• ¿Qué efecto tiene cada una en el
periodo de un péndulo? Puedes
medirlo contando las oscilaciones
que cada péndulo realiza en 10
segundos.
6 PÉNDULOS MAGNÉTICOS
■
7 MÁQUINA DE
■
MOMENTO
8 SIMULADOR DE
■
ÓRBITA SATELITAL
• ¿Cómo cambia la órbita si usas un
empuje distinto?
• Describe la órbita que ves
para caída libre.
• ¿Cómo se compara a la
órbita para no gravedad?
RECURSOS
CREDITOS
“Descubre Exploratorium/AMNH” fue producido
con el apoyo de la Louis and Virginia Clemente
Foundation, Inc.
Visita en la Web los sitios del Exploratorium, www.exploratorium.org,
y el del American Museum of Natural History, www.amnh.org, para
descubrir actividades ralacionadas, para la escuela y el hogar, más
contenido científico, y extensa información para maestros.
Esta exhibición fue en parte subvencionada por la
Small Business Administration Grant SBAHQ-03-I0013. Para mayor información sobre facilidades de
acceso, llamar al 212 769-5100.
Los siguientes sitios en la Web presentan información adicional:
Resources for Learning: www.amnh.org/education/resources
Cullman Hall del Universe: www.amnh.org/rose/universe
Gottesman Hall del Planeta Tierra: www.amnh.org/rose/hope
Todas las fotografías ©Exploratorium, www.exploratorium.edu
Desarrollado, escrito, y producido por: Sharon Simpson
Diseño: Catherine Sánchez Duvivier • Ilustraciones: Sean Murtha
Traducción: Adriana Aquino
Se agradece a los siguientes por investigación de contenido y revisión:
Stephen Brodbar, Rachel Connolly, George E. Harlow, Mordecai-Mark
Mac Low, Edmond Mathez, Vivian Schwartz, Donna Sethi, Robert Steiner,
Gretchen Walker
Serie Snackbook (©Exploratorium, San Francisco, California). Serie
galardonada de libros de actividades en ciencia. Construye tus propias
versiones, en pequeño, probadas por maestros, de las muestras más
populares del Exploratorium.
Piensa
●
¿Qué vas a cambiar esta vez?
●
¿Qué piensas va a pasar?
●
Intenta realizar de nuevo el
mismo cambio.
●
¿Ocurre la misma cosa? ¿Estás
sorprendido?
●
¿Cómo podrías mejorar tu
predicción la próxima vez?
●
¿Qué vas a cambiar la próxima
vez?
¿Qué está pasando?
Un sistema está compuesto por partes
interrelacionadas. Al cambiar un
atributo, cambia todo el sistema.
Al observar de cerca qué le pasa a
un sistema, los científicos obtienen la
información que necesitan para hacer
más preguntas y desarrollar una teoría
completa. Para elaborar una teoría,
comienzan con una hipótesis—por
ejemplo, una explicación acerca de
cómo oscilan los péndulos—, la cual
puede ser puesta a prueba con experimentos. Para confirmar una hipótesis,
deben designar un experimento que dé
el mismo resultado
cada vez que se
lleve a cabo.
Encuentra el problema
de tu auto o carro
eliminando las
posibles causas
una por vez.
ESTÁNDARS
Esta exhibición y los caminos de esta guía responden a los siguientes
Science Standards ordenados por el National Research Council:
Estándar A: Habilidad necesaria para efectuar investigación científica
Estándar B: Ciencias Físicas
Estándar D: Ciencias de la Tierra y el Espacio
y los siguientes New York City Performance Standards:
S1: Conceptos de Ciencias Físicas
S3: Conceptos de Ciencias de la Tierra y el Espacio
S5: Pensamiento Científico
S6: Herramientas Científicas
y Tecnologías
GLOSARIO
caos El comportamiento errático de algunos sistemas
dinámicos en los cuales pequeños cambios en las
condiciones iniciales resultan en grandes diferencias.
Ejemplos en la naturaleza incluyen las fluctuaciones
en una población y el comportamiento de fluidos
turbulentos.
corte Cambio de velocidad a través del flujo de
un fluido.
efecto de Coriolis La curvatura aparente de la trayectoria de objetos moviéndose en línea recta sobre una
superficie en rotación. En el planeta Tierra, grandes
objetos, tal como sistemas de tormenta y corrientes
oceánicas, parecen moverse en línea curva porque son
vistos sobre una esfera en rotación.
eje La línea alrededor de la cual rota un objeto, e.g. el
eje de una rueda.
energía El atributo físico de un objeto o sistema que le
permite realizar trabajo. La energía existe en varias formas—por ejemplo, movimiento, calor, o electricidad—
y puede cambiar de una forma a otra. Pero siempre se
conserva, i.e., nunca es creada o destruida.
flujo Movimiento similar a una corriente, característico
de un líquido o gas.
flujo laminar Suaves corrientes ordenadas que fluyen
paralelas entre sí. (opuesto a turbulencia)
frecuencia natural (resonante) La frecuencia con la
cual un oscilador, como por ejemplo un péndulo, oscila
al ser puesto en movimiento. El empujar en la frecuencia natural produce mayores efectos que el empujar
más o menos a menudo. La frecuencia natural es la frecuencia a la cual una fuerza produce la máxima
respuesta de un oscilador. (ver resonancia)
fuerza Influencia sobre un cuerpo que causa un cambio en el movimiento del objeto.
gravedad Fuerza de atracción entre dos objetos que
depende de la masa de cada uno de los objetos y de
la distancia entre ellos.
inercia La tendencia de un objeto a permanecer en un
lugar o a continuar moviéndose en línea recta hasta que
una fuerza actúe sobre el objeto. (ver momento linear)
licuefacción El fenómeno por el cual un sólido granular, tal como la arena, actúa como un líquido.
masa La cantidad total de materia en un cuerpo.
momento (ver momento linear, momento angular)
momento angular La medida de la tendencia de un
objeto en rotación a continuar girando alrededor de su
eje. El momento angular total no cambiará mientras
fuerzas giratorias o de torsión no actúen desde afuera
sobre el objeto. (ver momento linear)
momento linear La medida de la tendencia de un
objeto a permanecer en movimiento. Un objeto continuará moviéndose en línea recta a velocidad constante
mientras no sea afectado por una fuerza externa. (ver
momento angular, inercia)
péndulo de Foucault: Péndulo grande colgado desde
un pivote que rota libremente. Continúa oscilando en
línea recta fija mientras que debajo de él, la Tierra se
encuentra en rotación. Utilizado por primera vez en
1851 por el físico francés Jean Foucault para demostrar
la rotación de la Tierra.
periodo El tiempo que le lleva a cualquier objeto que
vibra u oscila, como por ejemplo un péndulo, efectuar
una oscilación completa.
resonancia Una de las frecuencias naturales de un sistema físico, como por ejemplo el movimiento periódico de un péndulo o la vibración de una cuerda tirante.
torsión Una fuerza que hace torcer o girar, e.g., al usar
un destornillador para ajustar un tornillo, o un motor
que hace girar el eje de transmisión de un vehículo.
turbulencia Flujo en el cual las corrientes son confusas
e irregulares. (opuesto a flujo laminar)
vibración Oscilación o movimiento repetido de un
lado a otro.
viscocidad Medida de la resistencia de un fluido a fluir;
cuán espeso es un fluido. (ver flujo)
vórtice Flujo en rotación de un líquido de tal manera
que las líneas de flujo formen círculos concéntricos.
JUGANDO CON
PÉNDULOS
Un péndulo se balancea de un lado a otro en un
movimiento regular. Lo habrás visto en el reloj
del abuelo o quizás tú mismo hayas construido
uno al suspender una pelota con una cuerda.
Aunque parezcan simples, los péndulos tienen
algunas propiedades remarcables. Descubre
algunas de ellas en este camino.
Camino
1 PÉNDULO SERPIENTE
■
• ¿Qué patrones observas cuando
miras estos péndulos?
• ¿Ves alguna conexión entre la
longitud de un péndulo y su
periodo?
2 MESA DE LOS
■
PÉNDULOS
3 PÉNDULOS APAREADOS
■
• ¿Qué está haciendo el primer péndulo cuando el segundo alcanza
su movimiento más grande?
• ¿Qué crees que le estará pasando
a la energía?
• En esta muestra, la
energía que hace
mover a un péndulo es provista por
otro péndulo.
Cuando un agente
externo provee
energía con la
misma frecuencia
que la frecuencia
El periodo de un péndulo es el
tiempo que le lleva retornar a su
punto de partida.
Los movimientos de los péndulos de
uno a otro lado son llamados
oscilaciones o vibraciones.
El número de periodos—las veces
que el péndulo oscila en una
unidad de tiempo determinada, por
ejemplo, un segundo—es llamado
frecuencia.
natural del péndulo original, éste
responde con un movimiento
mayor. Este fenómeno se llama
resonancia.
4 PÉNDULO De FAse
■
5 MESA DE DIBUJO
■
6 PÉNDULO ROTANTE
■
• ¿Qué crees va a pasar si rotas
la base?
• ¿Qué le pasa al periodo del
péndulo? ¿Y a la trayectoria que
toma el péndulo?
• Si estuvieras parado en la
base mientras ésta gira lenta y
suavemente, parecería que el
que gira es el péndulo, no tú.
Un péndulo de Foucault,
péndulo grande que se balancea
libremente, provee evidencia de
la rotación de la Tierra.
7 PÉNDULOS
■
MAGNÉTICOS
8 PÉNDULOS DE
■
MOVIMIENTO
RELATIVO
9 SIMULADOR
■
DE ÓRBITA
SATELITAL
• ¿Cómo se parece una órbita
a un péndulo?
• ¿Cuál es su
periodo?
• ¿Cómo cambia
la órbita si usas
propulsores?
¿Qué está pasando?
Los péndulos son un ejemplo de
oscilación armónica—movimiento
de un lado a otro o vibración.
Oscilación armónica simple es
hallada en muchos fenómenos
naturales, tales como en la luz,
sonido, y olas. El entender cómo
trabajan los péndulos nos ayuda
a comprender mejor estos
fenómenos naturales.