El Racó de la Ciència

Pedra, paper i... monedes

Fi de curs. Aviat, vacances. Temps per seguir gaudint de la ciència tot fent experiments allà on estigueu. Us caldrà allò que tots teniu: ganes d’aprendre i curiositat. La resta: unes nous, unes monedes i un segell o una enganxina.

Trencanous molt eficient

Podeu sorprendre els vostres amics i amigues trencant amb el puny o amb la palma de la mà, damunt la taula o al terra, nous i més nous sense fer-vos mal. Qui vulgui imitar-vos, sense saber quin és el truc, es queixarà i no aconseguirà trencar la nou.

El truc és molt senzill: només es tracta de mantenir aixecada la nou amb la mà esquerra uns mil·límetres per sobre de la taula o el terra, mentre la mà dreta descarrega el cop sobre ella (fig. 1). Així, el xoc que ha de patir la nou el rep la nou contra la taula i no la mà contra la nou.

D’aquesta manera, també es poden trencar pedres amb els punys, com el robot Mazinger Z, sense fer-se mal.

Com enganxar un segell o una enganxina al sostre

Qui és capaç d’enganxar un segell nou en el sostre sense pujar a una escala o a una cadira, ni aixecar-lo amb un pal, només llençant-lo a l’aire?

Per molt que ho intenteu, fracassareu. El segell és molt lleuger i llençat cap amunt no pujarà més d’uns 20 cm de la mà que l’empeny. Com fer-ho, llavors? Fiqueu el segell amb la seva cara d’engaxina  cap amunt damunt d’una moneda. Llenceu la moneda plana cap amunt, cap el sostre. En arribar al sostre, la moneda deixarà enganxat el segell. La resistència que oposa l’aire al moviment de qualsevol objecte afecta menys a la moneda+segell que al segell sol i per això puja més.

Si no disposeu d’un segell, també podeu fer servir un cromo (repetit) d’alguna col·lecció que tingueu, d’aquests que s’enganxen directament a l’àlbum. Retalleu un quadradet petit, de la mida d’un segell. I feu-lo servir, tal com hem dit, per enganxar-lo al sostre. Després de l’experiment, desenganxeu el segell o el tros de cromo del sostre, pujant a una escala.

Fila de monedes

Disposeu en filera sobre la taula unes quantes monedes del mateix valor. Per alinear-les bé feu servir un regle o el llom d’un llibre.

A uns dos o tres centímetres de la primera moneda de la filera col·loqueu una altra moneda igual, també alineada, i llenceu-la amb força contra la filera. Cada moneda transmet el xoc amb la següent i només la última se separa de la resta com si ella hagués rebut directament el xoc.

Si repetiu l’experiment fent que siguin dues monedes alineades les que vagin a xocar amb la primera de la filera, veureu com de l’altre extrem de la filera surten ara dues monedes al mateix temps (fig. 2). I si ho feu amb tres, també veureu com surten tres. Les monedes, i els cossos, en general, transmeten perfectament els xocs que reben.

Bona ciència!

Manel Moreno, pare de 2on i 4art

El racò de la ciència

QUINS OUS!

La primavera, diuen, la sang altera. Encara que, pot ser, no sigui la primavera sinó que els que realment ens alteren siguin els responsables d’aquesta crisi, obstinats en fer-nos creure que som nosaltres, els ciutadans de a peu, els culpables.

Bé, nosaltres a la nostra. Es a dir, a fer ciència ara que tindrem uns dies de vacances. I com que la Pasqua va d’ous, doncs ho aprofitem. Us proposem tres experiències amb ous, frescos i durs. Per realitzar la tercera experiència, sobre tot, demaneu la supervisió d’un adult.

Com saber si un ou és fresc o ja està cuinat?

Una manera molt senzilla de distingir un ou de gallina fresc d’un ou dur, ja cuinat, és fer-lo ballar sobre la taula. Es a dir, feu-lo girar amb un gest ràpid com una baldufa (fig. 1).

L’ou dur, l’interior del qual està endurit per la cocció, es comporta com un objecte completament sòlid i ballarà d’allò més bé. En canvi, l’ou cru que té el seu interior líquid, ballarà malament: el líquid interior no està unit a la closca i no pot rebre, d’entrada, l’impuls que li donem a aquesta. Girarà malament i s’aturarà abans.

Figura 1. És un ou fresc o dur? En Calimero  no sap la resposta i diria: “És una injustícia!” O bé: “Ningú em vol perquè sóc petit i negre!”

L’ou fresc el podeu fer servir pel següent experiment. I l’ou dur, pel tercer.

Com aconseguir que un ou fresc floti

Els ous de gallina són més densos que l’aigua. Si els fiquem en una olla o recipient amb aigua, s’enfonsen. Es pot fer que un ou fresc suri en l’aigua afegint sal. Us caldrà aproximadament uns 40 g de sal per 1 litre d’aigua. Afegiu la sal lentament i removeu. A mesura que augmenta la concentració de sal, veureu com l’ou comença a pujar del fons del recipient fins arribar a flotar a la superfície (fig. 2). La densitat de l’aigua salada és similar a la de l’ou fresc i aquest flota.

En alguns centres i hotels termals, ara tant de moda, hi ha piscines d’aigua molt salada que proporcionen als seus usuaris una relaxant sensació d’ingravidesa.

Pels que vulgueu seguir amb l’experiment (i estigueu disposats a donar per perdut l’ou) podeu fer el següent: torneu a ficar l’ou fresc en el recipient ara amb aigua sense sal. S’enfonsa fins el fons i es manté amb l’eix major horitzontal. 

                                                          

Figura 2. L’ou flotant.
A mesura que van transcorrent els dies, l’ou es va passant (es va fent malbé), disminueix gradualment la seva densitat i, en conseqüència, augmenta la seva tendència a flotar. L’eix major tendeix a aixecar-se. Així, un ou de tres setmanes encara es trobarà al fons però el seu eix estarà gairebé vertical. Si deixeu passar més temps, l’ou passat flotarà. Per evitar males olors, llenceu l’ou a les escombraries (a la secció de residus orgànics) procurant que no es trenqui (esteu avisats).

Com introduir un ou en una ampolla

Prepareu un ou dur (demaneu l’ajut d’un adult). Traieu-li la closca. Busqueu una ampolla buida de vidre de coll més gran que el de les típiques ampolles de vi o cava. Una d’orxata fresca buida és ideal. El coll de l’ampolla ha de tenir un diàmetre una mica més petit que la mida de l’ou. Enceneu (amb cura) un tros de paper de diari i llenceu-lo dins l’ampolla. Deixeu que cremi uns instants i abans de que es consumeixi, tapeu l’ampolla amb l’ou dur pelat de manera que ajusti perfectament com si fos el tap.

Veureu com l’ou s’estira fins passar pel coll de l’ampolla i acaba penetrant en el seu interior. Per què? L’aire de l’ampolla escalfat per la combustió del paper, s’ha dilatat i una part ha estat expulsat. En tapar l’ampolla amb l’ou i refredar-se, es contrau, disminueix la pressió i l’ou és empentat cap endins per la pressió atmosfèrica que ens envolta. L’ou penetra lentament i cau dins l’ampolla.

Figura 3. L’ou penetra en l’ampolla.

Ou perdut? En principi, l’experiment és reversible: amb l’ou dins (i sencer), si s’escalfa l’aire interior de l’ampolla fins guanyar la pressió atmosfèrica, l’ou sortirà. Nosaltres no ho hem provat: si no es fa bé, l’ampolla es pot trencar per l’escalfament. Aneu em compte, doncs.

Bona ciència!

Manel Moreno, pare de 2on i 4art

Experiments nadalencs

Tornen les vacances de Nadal. Un moment tan bo com qualsevol altre per gaudir de la ciència. Ja sabeu, espectacles gratuïts per a totes les edats on els protagonistes sou vosaltres. Això sí, es requereix ganes de conèixer el món que ens envolta i les lleis físiques que el governen (res a veure amb les imposades lleis dels mercats, aquestes sí totalment criticables i qüestionables. Però això és una altra història).

Us proposem tres experiències que podeu fer durant les llargues (no per la mida si no per la durada) sobretaules d’aquests dies festius que venen. Podreu demostrar davant els vostres amics i familiars els vostres coneixements científics.

Escalfar aigua... en un got de plàstic

Agafeu un got de plàstic i ompliu-lo amb una mica d’aigua (no importa la quantitat mentre cobrim el fons del got). Demaneu a un adult que encengui un encenedor i acosti la flama a la base del got (fig. 1). Si aneu en compte, no cal que, per una vegada, feu cas dels possibles advertiments dels vostres pares: “Nen/a, et cremaràs!”  El plàstic no es crema encara que estigui en contacte directe amb la flama. Sorprenent, no? El got de plàstic no crema perquè no s’escalfa prou com per arribar a la temperatura d’ignició: en ser una làmina prima condueix molt bé la calor que es absorbida per l’aigua de dins del got. 

Figura 1. L’aigua s’escalfa però el got de plàstic no es crema.

L’aigua és la substància amb més capacitat calorífica, que és la propietat que tenen els materials d’absorbir la calor (energia tèrmica). Necessita molta calor per a que la seva temperatura augmenti fins els 100 ºC, moment en el que començarà a bullir. Perquè bulli tota l’aigua ha de passar molta estona. Així que podem escalfar-la tranquil·lament sense que el got es cremi.

Cal tenir la precaució de que sempre hagi aigua en el lloc on actua la flama. Si separem la flama de la zona coberta per l’aigua, el plàstic es cremarà de seguida donat que l’aigua no absorbirà la calor de la flama.

S’obté el mateix resultat amb un got de paper (segur que a la taula hi ha algun familiar o amic, amb un passat excursionista, que sap fer-ne un amb paper de diari). En canvi, si es fa servir un got de polietilè expandit (aquests gots de color blanc de les màquines automàtiques de cafè) es cremarà tan bon punt com apliquem la flama: l’aire contingut en el polietilè condueix molt malament la calor i no arriba a l’aigua. Aquí sí que cal anar amb molt de compte.

Si reemplaceu l’aigua per una altra substància, com sal o sorra (capacitat calorífica inferior),  observareu com ara sí que el got de plàstic es crema.

Una cullera penja del nas

Una cullera es pot mantenir penjant sempre que el seu centre de masses (vegeu l’experiment següent) es trobi per sobre del lloc on té el suport: el nas. La cullera que feu servir per menjar-vos la sopa de galets és ideal, encara que també serveix la de les postres o una de cafè. Amb una mica de pràctica, també us podreu ficar la cullera travessada o recolzada sobre el nas (fig. 2).

Per evitar que la cullera rellisqui cal utilitzar una de neta i netejar també la suor del nas, ja que aquesta conté greix.

Es recomana fer l’experiència després de les postres, quan l’ambient és ja més distès. No sempre funciona a la primera: tot depèn de la forma de la cullera i del vostre nas. Així que practiqueu abans de presentar l’experiència.

Figura 2. Culleres i nassos.

El que dóna de si una escombra

I per acabar, abans d’encetar la tasca, sempre tan ben rebuda entre la família, de la neteja després de l’àpat nadalenc us proposem trobar el centre de masses d’una escombra. “Uf! Què cansat!”, pensarà algú de vosaltres. No. Això és molt fàcil, el difícil és escombrar i fer-ho bé!

Bé. Agafeu l’escombra (decidits, que els vostres pares pensin: “Quin/a nen/a més eixerit/da!”). Estireu els braços i col·loqueu-la horitzontalment sobre els vostres dits índexs (fig. 3). Tanqueu els ulls (procureu no adormir-vos, estem fent ciència) i aneu acostant lentament els dits. El punt de l’escombra just per sobre on els dits es toquin és el seu centre de masses. Com que el centre de masses d’un objecte té a veure amb com està repartida la massa, aquest punt no estarà al mig de l’escombra si no tocant al raspall. Haureu trobat fàcilment el centre de masses de l’escombra, on es manté en equilibri.

Us ajudarà això a fer la tasca d’escombriaire menys feixuga? No. Però mentre ajudeu a escombrar penseu que el centre de masses juga un paper fonamental en l’estabilitat d’edificis, vehicles, vaixells i, en general, de qualsevol estructura que es vulgui mantenir en equilibri. 

Bona ciència!

Figura 3. El centre de masses d’una escombra.

Manel Moreno, pare de 2on i 4art

Per saber més:

Estalella, J.: Ciencia recreativa, ed. Gustavo Gili, Barcelona (1918) 28-29 exp. 240

Garcia Molina R., Física para la sobremesa, Secundaria - Revista para Profesores, ed. SM,  nº 11  (2007) 22-23

EL RACÓ DE LA CIÈNCIA: Experiments refrescants

Ara que s'acosten les vacances us proposem tres experiències^* que podeu realitzar a la platja o a la muntanya, amb els pares i els amics. Només us caldrà: un parell d'ampolles de plàstic d'aigua o de gasosa buides (grans o petites, tant és), una pilota de ping-pong i un ganivet o punxó per foradar una ampolla. Gaudiu de l'estiu tot aprofitant l'esperit científic que tots tenim. Us ho passareu molt bé i coneixereu, una mica més, el món que ens envolta. A més, donareu un ús científic a materials de rebuig.

Com evitar que una ampolla plena foradada perdi líquid

Feu un forat petit en l'ampolla més o menys a la meitat de la seva altura (una manera fàcil: escalfeu la punta del ganivet i pressioneu el plàstic de l’ampolla). Tapeu el foradet amb el dit i ompliu completament l'ampolla d'aigua (de l'aixeta, de mar o de riu). A continuació, tapeu-la amb el seu tap. Si traieu el dit del forat observareu... que no surt aigua! En canvi, si traieu el tap veureu com l'aigua s'escapa pel forat (fig. 1).

Màgia? No, física. La pressió de l'aigua que hi ha per sobre del forat (s'anomena pressió hidrostàtica) és menor que la pressió de l’aire  de l'exterior del forat (pressió atmosfèrica). Així, l'aigua no pot sortir. Quan traiem el tap, la pressió de l'aire actua a la part superior i s'afegeix a la pressió de l'aigua. Ara guanya l'aigua i surt per forat.

Com acostar dues ampolles buides sense tocar-les

Col·loqueu ara dues ampolles buides estirades en una taula o lloc pla de manera que estiguin paral·leles i separades uns quants centímetres una de l’altra (fig. 2). Si bufeu suaument entre les dues, què passarà? Intuïtivament, un esperaria que es separessin. Ben al contrari: observareu com s’aproximen fins ajuntar-se!

Una de les explicacions que s’acostuma a donar té a veure amb que l’aire que heu bufat entre les ampolles es mou a una certa velocitat. En aquesta regió, la pressió és menor que on l’aire està en repòs (al voltant de les ampolles). La diferència de pressió entre les regions interior i exterior a les dues ampolles és la responsable de que aquestes s’acostin. Això s’anomena efecte Venturi i explica també per què hem d’estar separats de la via quan circula un metro o un tren. Ens sentim atrets. Atenció, doncs.

Com taponar una ampolla amb una pilota

Una manera senzilla de taponar una ampolla cap per avall plena d’aigua és col·locar una pilota de ping-pong (poc pesant). La pilota s’aguanta sense caure i l’aigua no vessa: la diferència de pressió entre l’aigua i l’aire ho impedeix (fig. 3).

Es una variant de l’experiència del got ple d’aigua cap per avall taponat per una cartolina (recordeu l’Enfila’t de la primavera de 2008).

Manel Moreno, pare de 1er i 3er

(*) El professor Rafael Garcia, de la Universitat de Múrcia, proposa 30 experiències, com aquestes, que es poden fer amb una (bé, unes quantes) ampolla de gasosa.

EL RACÓ DE LA CIÈNCIA: Inventem, inventeu

No sabríem viure sense ells. Com un exercici d’imaginació podríem preguntar-nos com seria el món si no tinguéssim ni TV, ni ordinador, ni cotxe, ni mòbil, ni electrodomèstics, ni teixits.... Com podien viure els nostres avantpassats sense tot això? Algú dirà: millor, “sense tants problemes”. Discutible. El que sembla clar, però, és que aquests invents ens han canviat radicalment la manera de viure. Ens fan somriure els detectius dels films de cinema negre dels anys 1940 buscant desesperadament una cabina telefònica. Avui, que el telèfon el portem a sobre! Els invents ens han millorat (complicat, diran alguns) les condicions de vida. Ens han alliberat de tasques rutinàries. I ens condueixen de forma imparable i inexorable a la societat del coneixement: on l’important és el que saps i no el que tens.

Invents i descobriments comparteixen una característica comuna: la seva novetat i originalitat. Però són coses diferents. Segons la Wikipedia, un invent o invenció és un objecte, tècnica o procés que posseeix característiques noves. Ho són els citats més amunt. Per contra, un descobriment és una observació nova o original d’algun aspecte de la realitat, normalment un fenomen natural. Per exemple: el foc, l’ADN, l’electró, una espècie animal o vegetal nova. Es descobreix un nou planeta. S’inventa la telefonia mòbil. Aquí parlarem dels invents, eix conductor de la Jornada Cultural celebrada el passat 25 d’abril a l’Heura. Aquestes notes van ser la base de la microxerradeta que el que firma aquest escrit va fer (a proposta del director –Eugeni, em deus una!–) davant una heterogènia però molt entusiasta i agraïda audiència (famílies, estudiants i mestres). Recordo la cara d’una nena de P3 que em mirava com dient: “Aquest tipus, qui és? I què diu? De què parla?” Són els riscs de parlar en públic.

Molts invents han estat fruït de la casualitat. El velcro, per exemple, el va idear un enginyer suïs en adonar-se del complicat que era desenganxar dels seus pantalons i del pèl del seu gos, els fruits del card alpí. Al darrera però hi ha sempre persones estudioses i observadores. I és que per inventar, s’ha d’estudiar i aplicar el que s’ha aprés fent servir l’enginy. Fins i tot, per ser mag, s’ha d’estudiar.... I si no, pregunteu-li al Harry Potter que, en els films de les seves aventures, apareix a l’escola Hogwarts (l’equivalent a l’Heura en la ficció) estudiant gruixuts llibres. De vegades, els invents han tingut aplicacions inesperades: als anys 1960, els astronautes van ser els primers en utilitzar els bolquers d’un sol ús. Després, es va generalitzar entre els nadons. Ningú pensava que això tingués aplicació més enllà de la carrera espacial.

Els invents, senzills o sofisticats, resolen problemes: de rentar la roba a mà, hem passat a fer-ho amb la rentadora (I per quan la planxadora automàtica?). D’escriure amb una ploma sucada en tinta, hem passat a fer-ho amb molta facilitat amb un bolígraf. Afegir un pal a coses existents, ha suposat grans avenços: per no embrutar-se els dits, millor menjar-se el caramel amb un palet (és el Chupa-Chups, un invent espanyol). Per què agenollar-se per fregar el terra si es pot fer amb més comoditat de peu (és el motxo, un altre invent espanyol). Fàcil, però no se li havia acudit a ningú abans. De vegades, però, els invents generen problemes nous. Què me’n dieu dels automòbils (un dels objectes de consum més preuats)? Ens faciliten els desplaçaments però els inconvenients sorgeixen quan l’hem d’aparcar o ens quedem atrapats en un embús de cap de setmana. I dels mòbils, que sempre sonen en el moment més inoportú.

Els invents ens han obert de bat a bat (i ens obriran encara més) les portes del coneixement. Ara fa 400 anys, el científic italià Galileu va apuntar, per primer cop, un telescopi a la Lluna. Va ser el començament de l’astronomia moderna: 400 anys seguits de descobriments que encara continuen. Altres ciències com la biologia o la medecina no serien el que són sense el microscopi.

Els invents ens han proporcionat més mobilitat: per terra (cotxes), mar (vaixells i submarins) i aire (avions) i ens serveixen per anar més enllà (coets). Malauradament, ens han convertit, en general, en turistes més que en viatgers. Ens hem acostumat a veure el món a través de la nostra càmera de fotos o de vídeo (digital, és clar). I és que, com passa sempre, tot depèn de l’ús que en fem.

Alguns invents han estat un pas endarrera. Ja són intrínsecament perversos. Tot el que ha contribuït a la indústria i maquinària de la guerra, activitat a la que la nostra espècie és tan afeccionada, des de la metralladora fins al tanc, passant per les armes de destrucció massiva, diuen molt poc de la humanitat i d’aquesta obsessió per millorar l’eficiència de matar-nos els uns als altres. Uns invents, aquests sí, que caldria eradicar i, posats a fer, prohibir el seu ús.

Una reflexió final. Cal fer servir l’esperit crític i escèptic per utilitzar els invents disponibles, i els que vindran, i tota la tecnologia que porten associada de la manera més eficient possible. No sempre el més nou és el que ens convé, allò que ens fa realment falta. La publicitat crea, de vegades, necessitats de manera artificial. De debò ens cal el darrer mòbil del mercat si encara no hem explorat ni explotat totes les prestacions del que tenim?

Animo a tots els nostres estudiants d’avui de l’Escola, ciutadans de demà, a fer servir l’enginy, la imaginació, a estudiar i a preparar-se per descobrir i inventar i aconseguir un món millor del que us deixem. El futur... és vostre!

Un petit joc: associeu cada invent amb la seva descripció:

Solució: A4 –  B8 –  C1 –  D6 –  E14 – F15 – G5 – H7 – I16 – J9 – K10 – L13 – M11

   N12 – O3 – P2

Manel Moreno, pare de 1er i de 3er