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aprendiendo física con animaciones flash - Biblioteca Digital ...

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APRENDIENDO FÍSICA CON ANIMACIONES FLASH<br />

Arturo Freyre Rodríguez, Facultad de Ciencias, UNAM<br />

Rosalina Flores y Bermúdez, Plantel 1, ENP, UNAM<br />

En este trabajo mostramos un ejemplo del uso del programa Macromedia Flash MX 1 en la <strong>con</strong>strucción de<br />

<strong>animaciones</strong>, para ser empleadas en la enseñanza de la <strong>física</strong> de los niveles medio y medio-superior. Con<br />

el programa Flash, es posible diseñar <strong>animaciones</strong> de objetos en movimiento, que chocan, pueden caer,<br />

pueden oscilar, etc, semejante a las simulaciones que se <strong>con</strong>struyen <strong>con</strong> el programa Interactive Physics.<br />

La ventaja más importante de Flash sobre Interactive Physics, son las diferentes posibilidades de<br />

interactividad <strong>con</strong> la animación. Por ejemplo, además de interactuar <strong>con</strong> una actividad a través de botones<br />

y deslizadores, <strong>con</strong> Flash se puede interactuar <strong>con</strong> el simple movimiento del ratón, sin hacer click, o<br />

arrastrando objetos. Esto es muy útil cuando se desean <strong>con</strong>ectar objetos, como sucede al <strong>con</strong>struir circuitos<br />

eléctricos. El ejemplo que mostraremos es sobre el tema de Electrostática.<br />

ELECTROSTÁTICA<br />

La electricidad estática está <strong>con</strong>stituida por cargas eléctricas estacionarias. Aún cuando no podemos ver la<br />

carga eléctrica, está presente en muchas situaciones de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo: al peinarnos el<br />

cabello limpio y seco <strong>con</strong> un peine de plástico estamos creando electricidad estática, es decir, tanto el<br />

peine como el cabello quedan electrizados por frotamiento. Este efecto puede comprobarse al ver como es<br />

atraído el pelo por el peine, y mejor aún, si acercas el “peine electrizado” a un chorrito de agua saliendo de<br />

la llave del lavabo observará que se curva hacia el peine.<br />

Electrizando por frotamiento<br />

Frota tu regla de plástico <strong>con</strong> un paño de lana y acércala a pequeños trocitos de papel colocados sobre tu<br />

cuaderno.


Animación 1. Con electricidad estática puedes levantar los trocitos de papel.<br />

Los trocitos de papel son atraídos por la regla. Toca ahora la regla <strong>con</strong> tu dedo.<br />

1. Entonces, ¿cómo quedó la regla?<br />

a) electrizada <strong>con</strong> carga positiva<br />

b) descargada<br />

c) electrizada <strong>con</strong> carga negativa<br />

2. Si acercas la regla a los trocitos de papel después de tocarla, ¿serán atraídos?<br />

a) no<br />

b) sí<br />

Repite el experimento frotando ahora el forro de tu cuaderno, tu bolígrafo, tu regla de plástico o un lápiz<br />

<strong>con</strong> tu suéter o <strong>con</strong> tu playera. Al frotar cualquiera de los objetos, los estás electrizando <strong>con</strong> carga<br />

estática.<br />

Si frotas un globo inflado <strong>con</strong> tu cabello limpio y seco, tanto el pelo como el globo adquieren carga<br />

estática.<br />

3. ¿Qué pasa <strong>con</strong> el globo al acercarlo a la pared?<br />

a) se revienta<br />

b) cae al piso<br />

c) se pega en la pared<br />

d) la pintura del muro se desprende<br />

La carga estática se encuentra en otros lugares: ¿has observado en la oscuridad de tu recámara las chispas<br />

que saltan al deslizar la colcha de poliester sobre la cobija de lana de tu cama, o al quitarte el suéter y<br />

deslizarlo sobre tu camisa de algodón, o la forma en que se pega algunas veces el vestido sobre el fondo<br />

de alguna de tus compañeras al caminar? ¿Has sentido alguna vez un “toque” al rozar la ropa de alguno de<br />

tus compañeros, o quizás lo has sentido y hasta escuchado un ligero “chasquido” al abrir la puerta de un<br />

automóvil y bajar de él?<br />

4. Escribe algunos ejemplos donde se presente la carga estática.<br />

Los relámpagos, fenómenos climáticos muy comunes, espectaculares, poderosos y en ocasiones mortales<br />

son ejemplos naturales e impresionantes de la carga estática: el destello luminoso y el estallido posterior<br />

muestran la existencia de este tipo de carga, al igual que los chasquidos y las chispas que se producen<br />

cuando te quitas el suéter. El relámpago es el medio por el cual los electrones son transportados de regreso<br />

a la Tierra, para “recargarla” <strong>con</strong> su polaridad negativa. A través de efectos de fricción (muy parecidos a<br />

los que producen electricidad estática al caminar sobre las alfombras) el flujo de masas de aire y la<br />

precipitación de gotas producen la separación de las cargas. Se estima que “caen” a la Tierra un promedio<br />

de 100 de ellos cada segundo<br />

Figura 1. Relámpagos<br />

5. ¿De dónde proviene la carga estática de los relámpagos?<br />

a) de la lluvia<br />

b) del suelo<br />

c) de las nubes<br />

d) del aire


Tipos carga<br />

Las dos reglas de plástico de la animación 3 se frotaron previamente <strong>con</strong> tela de lana. Ambas tendrán el<br />

mismo tipo de carga, la cual se <strong>con</strong>oce como carga negativa y está marcada en las reglas de la figura. Se<br />

ha <strong>con</strong>venido que el plástico siempre quedará electrizado negativamente al ser frotado <strong>con</strong> tela de lana,<br />

<strong>con</strong> el cabello limpio y seco o <strong>con</strong> una piel de gato por ejemplo.<br />

Animación 2. Dos reglas de plástico electrizadas negativamente<br />

6. Al colgar <strong>con</strong> un hilo de seda una de las reglas electrizadas y acercar la otra regla, ¿qué sucede?<br />

a) no pasa nada<br />

b) ambas se sienten atraídas<br />

c) las reglas se repelen<br />

7. Puedes darte cuenta que existe una fuerza entre las reglas debida a la carga estática que poseen.<br />

¿De qué tipo es esta fuerza?<br />

a) atractiva<br />

b) repulsiva<br />

Cuando frotas vidrio <strong>con</strong> una tela de seda o unicel <strong>con</strong> una bolsa de plástico, por <strong>con</strong>vención, tanto el<br />

vidrio como el unicel quedarán electrizados <strong>con</strong> carga positiva. Siempre que uses los materiales<br />

mencionados quedarán electrizados positivamente.<br />

Animación 3. Dos tiras de vidrio electrizadas <strong>con</strong> carga positiva<br />

8. Si ahora colgamos una de los tiras de vidrio electrizada <strong>con</strong> carga positiva y acercamos a ésta la<br />

otra tira, ¿qué observas?


a) las tiras de vidrio se atraen<br />

b) las tiras de vidrio se repelen<br />

c) no pasa nada<br />

9. ¿Qué tipo de carga adquiere la tela de seda después de frotar el vidrio?<br />

a) positiva<br />

b) negativa<br />

c) neutra<br />

10. ¿Qué sucederá si acercas la tela de seda a la tira de vidrio colgada?<br />

a) nada<br />

b) se atraen<br />

c) se repelen<br />

Si se mantiene colgada la tira de vidrio electrizada y acercamos la regla de plástico también electrizada<br />

como se muestra en la animación 5,<br />

Animación 4. Tira de vidrio y regla electrizadas<br />

11. ¿Qué le sucede a la tira de vidrio suspendida cuando acercas la regla?<br />

a) tiende a alejarse de la regla de plástico<br />

b) se acerca a la regla<br />

c) no pasa nada<br />

12. ¿Actúa alguna fuerza entre los dos materiales electrizados?¿de qué tipo?<br />

a) sí, atractiva<br />

b) no existe fuerza alguna<br />

c) sí, repulsiva<br />

Completa los espacios como <strong>con</strong>clusión después de las observaciones realizadas en las <strong>animaciones</strong>:<br />

- Entre dos objetos electrizados <strong>con</strong> el mismo tipo de ____________ existe una fuerza de<br />

___________<br />

- Al acercar dos objetos electrizados <strong>con</strong> carga estática de _____________ estos experimentan una<br />

fuerza de atracción.<br />

Los electrones: responsables de la carga<br />

Todos los objetos están formados por átomos. Cada átomo está <strong>con</strong>stituido de protones, electrones y<br />

neutrones. Los electrones se encuentran girando en torno al núcleo.<br />

Animación 5. Diagrama de un átomo<br />

Observa el átomo de la figura y <strong>con</strong>testa:<br />

13. ¿Qué tipo de carga tiene un electrón?<br />

a) positiva<br />

b) negativa<br />

c) no tiene carga


14. ¿Qué tipo de carga posee un protón?<br />

a) positiva<br />

b) negativa<br />

c) no tiene carga<br />

15. ¿Qué tipo de carga tiene el neutrón?<br />

a) positiva<br />

b) negativa<br />

c) no tiene carga<br />

Cuando en un átomo existe el mismo número de protones y de electrones, se dice que las cargas están<br />

balanceadas y se tiene un átomo neutro.<br />

Al frotar entre sí dos materiales, uno gana electrones mientras que el otro los pierde. Si el átomo pierde<br />

electrones, su carga será positiva, se tiene un ión positivo.<br />

16. ¿Qué pasa <strong>con</strong> la carga de un átomo neutro cuando gana un electrón?<br />

a) tiene carga negativa<br />

b) tiene carga positiva<br />

c) sigue siendo neutro<br />

17. ¿Qué nombre recibe el átomo que gana un electrón?<br />

a) átomo negativo<br />

b) ión negativo<br />

c) ión positivo<br />

Tanto los neutrones como los protones están en el núcleo del átomo.<br />

18. Al frotar la regla de plástico <strong>con</strong> el paño de lana, la regla quedó electrizada negativamente,<br />

entonces: los electrones fueron transferidos de ____________ a ____________________<br />

19. Cuando frotas una barra de vidrio <strong>con</strong> una tela de seda, el vidrio queda cargado positivamente.<br />

Esto se debe a que:<br />

a) los electrones son transferidos de la tela al vidrio<br />

b) los protones son transferidos de la tela al vidrio<br />

c) los electrones son transferidos del vidrio a la tela<br />

Detectores de carga estática<br />

La carga estática no podemos verla aunque sus efectos pueden verse y sentirse. El electroscopio es un<br />

dispositivo que se emplea para detectar la carga estática y comprobar si un objeto está o no electrizado. El<br />

electroscopio más sencillo puede <strong>con</strong>struirse <strong>con</strong> una esferita pequeña (de unicel o de madera de balsa)<br />

colgada en el extremo de un hilo de seda a un soporte. El dispositivo empleado comúnmente en los<br />

laboratorios es el electroscopio, que puede ser de laminillas o de aguja.


Animación 6. Electroscopio de laminillas<br />

20. Si colocas sobre el disco del electroscopio tu peine de plástico, frotado previamente <strong>con</strong> tu<br />

pelo, ¿qué tipo de carga adquiere el electroscopio?<br />

a. negativa<br />

b. positiva<br />

c. ninguna<br />

21. ¿Cómo llegó la carga al dispositivo?<br />

a) fue transferida del peine al disco<br />

b) fue transferida del disco al peine<br />

c) por inducción<br />

22. ¿Qué pasa <strong>con</strong> las laminillas del electroscopio?<br />

a) se acercan debido a que tienen cargas de signo <strong>con</strong>trario<br />

b) se abren debido al exceso de carga del mismo signo<br />

c) no se mueven, puesto que el objeto no está en <strong>con</strong>tacto <strong>con</strong> ellas<br />

23. Si “tocas” <strong>con</strong> el peine electrizado el disco del electroscopio, ¿qué le sucedió al aparato?<br />

a) queda electrizado negativamente<br />

b) únicamente se separan las cargas del dispositivo<br />

c) queda electrizado positivamente<br />

24. Al efecto de cargar electrostáticamente un objeto, tocándolo <strong>con</strong> otro previamente<br />

electrizado, se le da el nombre de:<br />

a) electrización por inducción<br />

b) electrización por <strong>con</strong>tacto<br />

c) electrización por frotamiento


Contesta ahora las preguntas anteriores si cuentas ahora <strong>con</strong> una barra de vidrio electrizada positivamente.<br />

Oprime el botón “cambio de material” en la animación para que verifiques tus respuestas.<br />

Flujo de electrones<br />

Toca el disco del electroscopio de la animación 7 <strong>con</strong> la regla de plástico previamente cargada<br />

negativamente y observa lo que sucede.<br />

25. ¿Qué le pasa al dispositivo?<br />

a) los electrones del disco son transferidos a la regla<br />

b) queda cargado negativamente por <strong>con</strong>tacto<br />

c) los protones del disco son atraídos por la regla<br />

26. ¿Qué sucede <strong>con</strong> las laminillas del electroscopio?<br />

a) quedan juntas<br />

b) se separan porque están cargadas negativamente<br />

c) no se mueven<br />

d) se separan por tener ambas carga positiva<br />

Coloca sobre el disco electrizado del electroscopio un trozo de fierro ó simplemente tócalo <strong>con</strong> tu dedo.<br />

27. ¿Qué pasa <strong>con</strong> las laminillas del electroscopio?<br />

a) se separan más<br />

b) se cierran ligeramente<br />

c) se cierran<br />

28. ¿A qué se debe lo anterior?<br />

a) a que hay un exceso de carga estática<br />

b) a que el electroscopio se descarga<br />

c) a que hay un exceso de electrones<br />

Conductores y aislantes<br />

Al colocar un trozo de metal sobre el disco del electroscopio de la animación, observarás que éste se<br />

descarga. Cuando los electrones fluyen fácilmente a través de un material, se trata de un <strong>con</strong>ductor.


Animación 7. Indica cuales materiales <strong>con</strong>ducen la electricidad<br />

Al tocar el disco del electroscopio de la figura <strong>con</strong> los diferentes materiales, puedes observar que no<br />

siempre sucede lo mismo <strong>con</strong> sus laminillas. Si éstas no se cierran, esto significa que los electrones no<br />

pueden fluir a través del material, en este caso estás en presencia de un aislante o dieléctrico.<br />

Al realizar el experimento, habrás notado que las laminillas del electroscopio no siempre se cierran <strong>con</strong> la<br />

misma rapidez. Para algunos materiales las laminillas se cierran rápidamente, lo que nos indica que la<br />

carga fluye fácilmente a través del material, a estos materiales se les da el nombre de buenos<br />

<strong>con</strong>ductores. Cuando las laminillas del electroscopio se cierran lentamente, la carga no fluye fácilmente<br />

por el material, son <strong>con</strong>ductores pobres. Cuando las laminillas no se cierran tenemos un dieléctrico o<br />

aislante.<br />

Clasifica los materiales de la animación de acuerdo <strong>con</strong> tus observaciones.<br />

Conductores Aislantes o dieléctricos<br />

Resumiendo<br />

• Cuando se frotan dos materiales diferentes, los electrones se transfieren de uno hacia el otro, por<br />

lo tanto, ambos se electrizan.<br />

• Unos materiales adquieren carga negativa y otros carga positiva, dependiendo del material <strong>con</strong><br />

que sean frotados.<br />

• Existe una fuerza eléctrica entre objetos cargados, la cual puede ser atractiva o repulsiva.


• Un átomo es neutro cuando tiene el mismo número de protones y de electrones.<br />

• Si un átomo neutro gana o pierde electrones, se tendrá un ión. Los iones pueden ser negativos o<br />

positivos.<br />

• El electroscopio es un dispositivo que se usa para detectar carga estática. Pueden ser de laminillas<br />

o de aguja.<br />

• Al tocar el disco del electroscopio <strong>con</strong> un objeto cargado, sus laminillas o su aguja se separan. Ha<br />

sido electrizado por <strong>con</strong>tacto.<br />

• Los materiales se clasifican en <strong>con</strong>ductores y aislantes o dieléctricos.<br />

Bibliografía<br />

1. http://www.macromedia.com/software/<strong>flash</strong>/<br />

2. Alvarenga,B., Ribeiro, A.M., “Física General”, Editorial Harla, México,1990<br />

3. Hecht, E., “Physics”, Brooks/Cole Publishing Company, 1994<br />

4. Hewitt, P.G., “Física Conceptual”, Editorial Trillas, México, 1996<br />

5. Wilson, J.D., “Física”, Pearson Educación, México, 1996

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