MAGNETISMO - Los materiales

MAGNETISMO

AUTORA: LUCÍA TRASCIERRA
AÑO: 2016
GRADO: 4to. Grado
BLOQUE: Los Materiales
TEMA: Los materiales y el magnetismo


Reseña Conceptual:

Los electrones de los átomos que forman el imán producen el magnetismo. Cualquier electrón que gire es un imán diminuto. Cada átomo de hierro es de algún modo, un imán diminuto.  Los imanes más comunes se fabrican con aleaciones que contienen hierro, níquel y cobalto. Las fuerzas que ejercen los imanes entre sí provocan que se atraigan o repelan sin tocar, dependiendo de qué extremos de los imanes están cerca uno de otro. Y la intensidad de su interacción depende de la distancia a la que están los dos imanes. Estas regiones del imán, se denominan polos magnéticos y originan fuerzas magnéticas. Todos los imanes tienen un polo norte y un polo sur. En un imán recto y sencillo, los polos están en sus extremos.
Cuando el polo norte de un imán se acerca al polo norte del otro, se repelen entre sí, al igual que el polo sur de un imán con el polo sur del otro. En cambio, si se acercan polos opuestos hay atracción. En pocas palabras: Los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen.
Los polos magnéticos no se pueden aislar. No existe un polo norte magnético sin la presencia de un polo sur y viceversa.
Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos. Los polos del imán siempre aparecen en pares y no se puede tener un polo magnético aislado.
El espacio que rodea al imán contiene un campo magnético. Éste se representa mediante líneas de campo, que son unas líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imán y en sentido contrario en su interior. Cuando las líneas son más cercanas, el campo es más intenso.

La brújula es un imán
Un imán colgado o una brújula apuntan al norte porque la Tierra misma es un gigantesco imán. W.Gilbert fue el primer científico en descubrir que la Tierra en sí es un gran imán y que sus polos se encuentran muy cerca de los polos norte y sur geográficos. Por esta razón, todo imán que se encuentre en libertad de movimientos será atraído por los polos magnéticos de la Tierra y se alineará en la dirección Norte-Sur.  La brújula se alinea con el campo magnético de la Tierra.  La configuración del campo magnético terrestre es como un poderoso imán de barra colocado cerca del centro de la Tierra, pero a diferencia del imán recto, la Tierra no es un trozo magnetizado de hierro.

Contenidos:
Ideas básicas:
  • Algunos materiales son atraídos por los imanes.

Alcance de contenidos:
  • Exploración de imanes y de sus efectos sobre distintos materiales.
  • Identificación de los polos del imán. Atracción y repulsión entre los polos de los imanes.
  • Búsqueda de información sobre el funcionamiento y la utilidad de la brújula.

Criterios de evaluación:
La evaluación será formativa, es decir que se evaluará el proceso. En cada clase, a partir de las prácticas reflexivas, la participación de los estudiantes y la realización de las actividades y experiencias, las hipótesis y conclusiones que realicen, las respuestas a las preguntas, sus argumentaciones, donde los estudiantes pondrán en juego lo aprendido y donde la docente podrá detectar qué se aprendió, las dificultades, y cómo hacer para mejorar el rendimiento y la participación a lo largo de las clases, realizando en una planilla personal anotaciones del proceso de los estudiantes después de cada clase, que le servirá para repensar la clase siguiente y de ser necesario, realizar modificaciones en la secuencia.

CLASE 1: Se evaluará el trabajo en equipo (cómo trabaja cada grupo, si participan todos/as), la participación e intervención individual en la clase y la conclusión individual que escriba cada uno en sus carpetas.
CLASE 2 Se evaluará el trabajo en grupo y de forma individual las intervenciones de los/as alumnos/as en la puesta en común.
CLASE 3: Se evaluará el trabajo en grupo y de forma individual las intervenciones de los/as alumnos/as en la puesta en común.
CLASE 4: Se evaluará el trabajo en equipo, la participación e intervención individual en la clase y la conclusión individual que escriba cada uno en sus carpetas.
CLASE 5: Se evaluará la intervención en clase, en el armado de la brújula, la interacción con el simulador y las conclusiones individuales.
Se evaluará en cada clase si se cumplió con el objetivo y en caso de en las producciones la docente observe que algo que no quedó claro poder retomarlo en la siguiente antes de avanzar. Así como en cada clase se parte repasando lo trabajado en la clase anterior evaluando cuán claro está.


PRIMER MOMENTO: Exploración de imanes y materiales ¿Qué atrae a un imán?

OBJETIVO: Que los estudiantes sean capaces de identificar qué materiales son atraídos por los imanes y cuáles no, a través de la anticipación, observación y experimentación con imanes y materiales diversos.

Se iniciará la primera clase con una actividad de juego como disparador del tema, con el objetivo de recuperar los conocimientos que ya saben acerca de los imanes, que lleve a nuevos interrogantes y generen intercambios de ideas acerca de lo que observen e interpreten.

Para ello será importante promover una participación activa de los/las estudiantes, la elaboración de hipótesis y conjeturas, la generación de nuevos interrogantes e inquietudes y el interés por indagar nuevos aspectos.

La docente propondrá jugar a “Tiro al Blanco”: en este juego, los dardos tienen imanes en las puntas y el tablero para tirar está compuesto por una lámina de imán forrada en tela.


En primer lugar propondrá que los/las estudiantes jueguen y tiren los dardos al “blanco”. A partir del juego la docente realizará preguntas de reflexión y análisis, tales como: ¿qué provoca que los dardos queden pegados en el tablero? ¿De qué está hecho el dardo? ¿Y el tablero?

Los/las estudiantes observarán los dardos y el tablero. Se espera que reconozcan que los dardos tienen imán y a partir de ello pensar ¿qué atrae al imán en el tablero? ¿Cómo está conformado?
La discusión estará centrada en recuperar qué conocen de los imanes. Se anotarán las hipótesis en el pizarrón que surjan. Es muy probable algunos hayan jugado alguna vez con dos imanes y sepan que se atraen entre sí y surja como hipótesis y otros objetos como la heladera, lo cual será interesante para retomar y profundizar más adelante.

A continuación, abrirá el tablero para que los/las estudiantes puedan observar que contiene una lámina de imanes y se retomarán las hipótesis que hayan surgido de los/las niños. La docente realizará preguntas tales como: ¿los imanes sólo se atraen entre sí? ¿Conocen algún material u objeto que atraiga al imán? ¿Si estuviera sólo la tela qué pasaría?

Continuará indagando acerca de cuánto conocen de los imanes, preguntando si tienen imanes en casa, cómo son, para qué se usan, qué se puede hacer con ellos y si se les ocurre otros juego que contenga imán.


Luego de este intercambio de ideas, saberes y conjeturas la docente tomará nuevamente el tablero con los dardos pegados, ubicándolo sobre una caja, boca abajo la cara del tablero que contiene los dardos y sobre la cara que quede hacia arriba colocará una hoja. Los/las estudiantes deberán esparcir virulana sobre la hoja y observar qué sucede. Podrán ver que donde se encuentran los imanes de los dardos se concentra la virulana, es decir que es atraída.


La docente dejará la pregunta abierta acerca de qué estará hecha la virulana para que sea atraída por el imán. Y les preguntará si cualquier material puede ser atraído por el imán. Para poder dar respuesta, les propondrá que observen el aula y en grupos prueben con los dardos qué objetos son atraídos del aula y lo registren en las carpetas. Deberán armar un cuadro detallando el objeto, de qué material está hecho y si atrae o no el imán.

Se compartirá lo encontrado y la docente copiará en el pizarrón todos los objetos atraídos y los que no para reflexionar si todos los que son atraídos están compuestos por el mismo material.

Para profundizar un poco más, la docente le dará a cada grupo algunos objetos “casuales” que tiene ella como monedas, la  tarjeta sube, clips de acero, ganchitos mariposa de bronce, llaves de bronce, anillo de plata, cuchara acero  para que prueben y registren.
Finalmente, se realizará una puesta en común acerca de qué objetos atrae el imán y cuáles no.

De la experiencia, los/las estudiantes podrán concluir que además de imanes entre sí, algunos metales también son atraídos pero otros no (probablemente no puedan diferenciar los distintos tipos de metales y diferenciar cuáles son atraídos y cuáles no). En la puesta en común la docente lo problematizará ¿por qué algunos sí y otros no?, ¿son todos el mismo tipo de metal? La docente podrá aportarles luego, un poco más de información diciéndoles de qué metales están hechos y cuáles contienen hierro (como el acero) para que puedan concluir que los objetos de metal que atrajeron los imanes están formados por hierro. Se retomará entonces, la pregunta acerca de qué material creen que está hecha la virulana.

Presentando como posible conclusión que sólo algunos metales son atraídos por el imán y por lo general son los que contienen hierro. Otros metales como el cobre, el bronce o la plata no son atraídos. Y los materiales no metálicos (madera, plástico) no son atraídos. Esta conclusión deberán poder escribirla los/las estudiantes en sus carpetas.

La docente les pedirá a los/las estudiantes que para la próxima clase traigan imanes que encuentren en casa.


SEGUNDO MOMENTO: La Fuerza de los imanes

OBJETIVO: Que los/as estudiantes puedan encontrar diferencias entre los imanes y reconocer que no son todos iguales. Que los/as estudiantes puedan reconocer que hay imanes que tienen mayor fuerza que otros y no tiene que ver con el tamaño y que al aumentar la distancia, disminuye la fuerza entre ambos imanes.

La docente iniciará la segunda clase retomando lo trabajado en anterior acerca de los imanes y los materiales que son atraídos por ellos e indagará acerca de si todos los imanes son iguales, si tienen la misma forma.

Les pedirá que muestren los imanes que han traído de sus casas y la docente mostrará otros que trajo ella y se analizarán brevemente. Deberán dividirse en grupos y repartirse los diferentes imanes. La docente les entregará clips para que los observen, comparen  semejanzas y diferencias de imanes con respecto a su tamaño, forma, peso, fuerza de atracción, utilizando los clips. Deberán ir registrándolo y luego se hará una puesta en común.

A continuación, la docente les preguntará si todos los imanes atraen con la misma fuerza y cuál de estos imanes será más poderoso. Probablemente relacionen la fuerza por el tamaño de los imanes y para ello habrá que comprobarlo.

¿Cómo podemos medir y comprobar cuánta fuerza tiene un imán? ¿Podemos comprobarlo con los materiales que ya tenemos? (imanes y clips).
Alguna de ellas puede ser medir según cuántos clips queden pegados en un imán (mientras más clips pegados mayor fuerza). Se espera que los estudiantes experimenten con esos materiales y registren de qué forma puedan medir, comparar distintas formas que propusieron y si son o no efectivas.

Se discutirá sobre la base de los resultados experimentales que cada grupo registró y la docente hará preguntas como: ¿Cómo hicimos para comprobar la fuerza de los imanes? ¿Todos los imanes se comportaron de la misma manera? ¿Todos los imanes tienen la misma fuerza? ¿Cómo lo sabemos? Y se corroborará si las primeras hipótesis fueron acertadas o no.

Para profundizar acerca de la fuerza de los imanes  la docente propondrá dos experiencias más.
Les dará una consigna a la mitad de los grupos y otra al resto con sus respectivos materiales:
Una de las experiencias se realizará con dos imanes y diario. Deberán situar horizontalmente dos imanes y entre ellos colocarán hojas de diarios hasta que observen que al ir aumentando la distancia que separan ambos imanes, va disminuyendo la fuerza con la que se atraen, llegando al punto en que la fuerza de atracción se hace tan débil que no pueda sostener el peso del imán inferior y se caiga. Podrán probar luego con los imanes que consideraron en la experiencia anterior que tenían mayor fuerza y con la que tenía menor fuerza rectificando esta idea con la cantidad de hojas que aguanten.

La otra experiencia será con agua. Se les entregará un recipiente de plástico agarrado a una cuerda y un clavo. Deberán pegarle un imán y echarle agua hasta que pierda fuerza.
Para ello deberán medir el agua que contiene, luego poner un cartón entre el imán y el clavo, echar agua y medir cuando ha perdido su fuerza que será cuando caiga. También deberán probarlo con los imanes utilizados anteriormente.

Deberán registrar en sus carpetas lo que ocurre para luego compartirlo con el resto de los grupos.
Finalmente los grupos que realizaron la experiencia con diarios compartirán al resto lo ocurrido y harán lo mismo los que utilizaron el agua. Concluyendo en que al aumentar la distancia, disminuye la fuerza entre ambos imanes, que hay imanes que tienen mayor fuerza que otros y no tiene que ver con el tamaño y que en el agua el imán no pierde efecto.

Se anotarán en el pizarrón las conclusiones surgidas en la puesta en común y los/las estudiantes deberán registrarlo todo en sus carpetas.

TERCER MOMENTO: Los Polos de un Imán

OBJETIVO: Que los/las estudiantes sean capaces de comprender y diferenciar cómo se comportan los polos del imán: si se acerca el polo de un imán al polo de otro imán, se pueden atraer o se pueden repeler. Si son polos diferentes, se atraen y si son iguales, se repelen.

Se trabajará sobre los polos magnéticos y sus características de atracción.

Se retomará lo trabajado en la anterior sobre las fuerzas del imán y algunas características. Es probable que en esa clase hayan podido notar que la fuerza que ejerce el imán no es igual en toda su superficie, sino que se concentra especialmente en algunas zonas les permitan tomar conciencia de hechos inicialmente inadvertidos. La docente indagará sobre esto y les preguntará si todas las partes de un imán se atraen con la misma fuerza.

Propondrá que los/las estudiantes se reúnan en grupos como la clase anterior y les entregará solo dos imanes para que observen y registren qué sucede al acercarlos en sus distintas partes. Deberán responder a las siguientes preguntas: ¿Todas las partes de un imán se atraen con la misma fuerza? ¿Algunas partes de los imanes se repelen o rechazan? ¿En todos los casos ocurre lo mismo?

Se hará una puesta en común sobre lo que ha observado cada grupo. Se espera que los estudiantes puedan concluir en este primer momento que en los imanes los extremos se atraen con más fuerza que los sectores laterales y que al acercar dos imanes por sus polos, en algunas ocasiones, se atraen y en otras, se repelen. A partir de ello, la docente les preguntará ¿cómo son los polos del imán? ¿Son igual o diferentes entre sí? con el fin de que puedan llegar a responder que si se acerca un extremo del imán a uno del otro imán se atraen, pero si se acerca el otro extremo se repelen. Se irán registrando estas conclusiones en el pizarrón y las carpetas.

La docente continuará la clase proponiéndole a cada grupo que identifiquen en los dos imanes cuáles son los polos iguales y cuáles son los diferentes.  Para hacerlo, les entregará a cada grupo un tercer imán y dos marcadores indelebles (rojo y negro). Con un color deberán marcar los polos que se atraen con el tercer imán y con el otro color los polos que se repelen.

Por último podrán hacer la prueba con los imanes que tienen los polos marcados con el mismo color. Los/las estudiantes podrán observar que al acercar polos de un color, se repelen. Y que al acercar los polos marcados con el otro color, se atraen. Deberán registrar y graficar esta conclusión en afiches.


CUARTO MOMENTO: Introducción a la noción de campo magnético

OBJETIVO DE LA CLASE: Que los/las logren interpretar cómo actúan las fuerzas magnéticas en el espacio que rodea al imán.

Se iniciará retomando lo aprendido la clase anterior acerca de los polos y sus interacciones a partir de una experiencia que dará a pie a profundizar sobre el campo magnético: La docente les entregará a cada grupo un taper con agua, rodajas de corchos e imanes redondos (4 o 6 aproximadamente, variará dependiendo el tamaño del taper).
Deberán primero, pegar a cada corcho un imán. Todos los imanes deberán quedar en el mismo polo, poniendo en juego aquí lo aprendido la clase anterior. Para corroborar que lo hicieron bien pondrán los corchos en fila y si quedan todos pegados  están puestos correctamente. Luego deberán ir colocándolos en el taper con agua de a uno, ubicándolos en el medio. Podrán observar cómo se repelen alejándose lo más que pueden. Podrán tocarlos, moverlos para ver cómo vuelven a su lugar e ir sacándolos y observar cómo se van reacomodando.
Compartirán las experiencias en común analizando lo sucedido y les pedirá la docente que toquen el corcho y observen las olas que se forman circular introduciendo al campo magnético.

A partir de ello, la docente les propondrá  otra actividad que realizarán en los mismos grupos en las que continuando con la atracción y repulsión de los polos, se observará también cómo actúan las fuerzas magnéticas en el espacio que rodea al imán.

Para esto, docente les entregará a cada grupo imanes, una hoja y virulana. Deberán colocar los imanes (primero con los polos iguales y luego con los polos distintos) y poner sobre ellos una hoja. Por arriba de la hoja deberán distribuir la virulana (como se hizo en la primera clase. Deberán observar y registrar todo lo que observen.
Se realizará luego un intercambio de las diferentes observaciones y registros.



Podrán ver que la virulana es atraída por el imán, concentrándose especialmente en los polos y que las líneas que forman la virulana muestran la dirección de las fuerzas magnéticas. La docente se referirá a ellas como líneas de fuerza o líneas de campo magnético. Se podrá observar también que forman trayectorias cerradas y cómo las líneas que salen de un polo se esparcen y regresan al otro.

Luego, la docente les pedirá que hagan nuevamente la misma experiencia pero esta vez con un imán de heladera y deberán observar qué sucede y qué diferencia hay con las experiencias anteriores. En este caso se podrán observar líneas de diminutos imanes o dominios magnéticos, como sucede también con la sube o tarjetas de crédito.

Se hablará de la noción de campo magnético como la influencia que el imán ejerce a su alrededor.
Los/las estudiantes deberán registrar las diferentes conclusiones en sus carpetas.

QUINTO MOMENTO: La brújula
OBJETIVO: Que los/las estudiantes sean capaces de explorar sobre el funcionamiento de las brújulas, reconocerlas como un imán y poder construir una brújula.

Se indagará acerca de qué saben sobre las brújulas. Les mostrará una, les preguntará qué es y para qué sirve. Discutirán acerca de su función, de cuál es el norte y el sur y probarán usarla. Luego, se les pedirá en grupos (de acuerdo a la cantidad de brújulas) que las aproximen a un imán en diferentes lugares y observen cómo la brújula se orienta de diferente manera.

La docente hará las siguientes preguntas para que observen y analicen entre todos/as: ¿Qué pasa cuando la aproximamos a los polos? ¿Qué sucede en la zona central? ¿Cómo se orienta la brújula? Se irán indicando las direcciones de la brújula.
Se espera que en la discusión colectiva se retome los efectos magnéticos y se reconozca a la brújula como un imán. Para confirmarlo, la docente les propondrá que cada uno construya una brújula.

Les entregará un plato hondo de plástico, la punta de un corcho, una aguja y un imán. Deberán frotar el imán en la aguja para imantarla, deberán clavar la aguja en el corcho de manera que atraviese su circunferencia. En el plato deberán escribir las señales de norte, sur, este y oeste. Deberán introducir en el plato agua y colocar el corcho con la aguja ya imantada y podrán observar cómo se ubica e indica siempre la misma dirección.

El objetivo de esta actividad es el reconocimiento de la brújula: Observarán que la aguja se orienta siempre en la misma dirección. Ya conociendo los puntos cardinales notarán que están orientados en dirección Norte-Sur.

Deberán compararla luego con una brújula y corroborarán que se mueve y orienta del mismo modo que la que han hecho, por lo que sí es un imán. Y poder a partir de esto y el análisis de la función de la brújula., así como también nombrar cuál es el norte y el sur de diferentes imanes.

Finalmente, para profundizar un poco más, les propondrá que desde sus notbooks descarguen el simulador imán y brújula, pasándoles el linck: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/magnet-and-compass Con el/la  compañero/a de banco jugarán unos minutos con el simulador para que observen la interacción del imán con la brújula.  A través de la interacción de la docente, la idea es que puedan experimentar con el simulador y predecir la dirección del campo magnético para diferentes lugares alrededor del imán de barra. (El medidor de campo no se agregará).

Agregar el ítem de la tierra y analizar  entre todos cómo la tierra se relaciona con un imán. La docente sumará a la discusión explicando que la Tierra misma es un gigantesco imán y a partir de la reflexión concluir que  la brújula se alinea al norte porque se alinea con el campo magnético de la Tierra.


Bibliografía




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