olas en una botella, waves in a bottle, artesanías científicas

1. TALLER “CIENCIA A LA VISTA: Artesanías Científicas” PACE UABCS programa 2011 Dr. Carlos J. Cáceres Martínez Profesor-Investigador UABCS, Departamento de Ing. en Pesquerías: ccaceres@uabcs.mx, http://uabcs.academia.edu/CarlosJCaceresMartinez, http://www.uabcs.mx/maestros/ccaceres/artesanias

2. Frecuencia Taller mensual para profesores de ciencias De todos los grados de educación preescolar, básica, secundaria y preparatoria Fechas: Último viernes de cada mes Horario: 17:00PM

3. Objetivo Construir un puente procedimental entre los estudiantes de educación básica y los profesores de ciencias para a través de la cognición descubrir elementos fundamentales del mundo en que vivimos, contribuyendo a su respeto y conservación. Basándose en la elaboración de artesanías u objetos que muestran la vida o procesos físico-químicos.

4. Programa Primer taller:Olas del mar en una Botella Objetivo: Conocer y comprender como viajan y se forman las olas con el uso de un simple aparato. Fecha: Viernes 26 de agosto 17:00 horas; duración 3 horas

5. Programa Segundo Taller: Un remolino en dos botellas y construcción de embarcaciones de propulsión. Objetivos: a) Usando material reciclado construiremos un aparato que permitirá formar un remolino por la fuerza de Coriolis. b) Construcción de cinco diferentes embarcaciones de madera que se desplazarán en el agua usando un elemento de propulsión. Fecha: Viernes 30 de septiembre 17:00 horas; duración 3 horas

6. Programa Tercer Taller: Los ácidos y las bases Objetivo: Construiremos papel indicador que nos permitirá medir el grado de alcalinidad y de acides de diferentes líquidos. Fecha: Viernes 28 de octubre 17:00 horas; duración 3 horas

7. Programa Cuarto Taller: Construcción de un lente de aumento de agua y elaboración de papel mármol Objetivos: a) Usar el agua como un lente para observar objetos pequeños. b) Usar el agua y pinturas de aceite para convertirnos en artistas de la física. Fecha: Viernes 18 de noviembre 17:00 horas; duración 3 horas

8. Olas del mar en una Botella Primer Taller Agosto “…La ciencia nunca resolvió un problema sin crear diez mas…” George Bernard Shaw

9. Objetivos específicos Preparación de una botella que le permitirá formar olas, que verá viajar y romper como en la playa Conocer y comprender como viajan y se forman las olas con el uso de un simple aparato.

10. Material necesario: 1. Una Botella de vidrio preferentemente plana como la que se muestra en la fotografía 2. Aceite girasol (un litro) 3. Agua (puede ser de la llave al menos dos litros) 4. Aguarrás o en su defecto puede usar Thinner (medio litro) 5. Colorante vegetal (para alimentos) 6. un corcho que pueda tapar la botella sin fugas

11. Introducción Las olas marinas han atraído la atención de múltiples observadores del mar, Aristóteles (384-322 A. de C.) observo que existía una relación entre el viento y la generación de oleaje en el mar, la naturaleza de esta relación se ha estudiado desde entonces. Sin Embargo, hasta el día de hoy, el mecanismo mediante el cual se forman las olas y la manera como estas viajan a través del océano no ha sido totalmente comprendido.

12. Introducción continua La observación de las olas en el mar es muy complicado ya que los modelos matemáticos que describen el comportamiento del oleaje, están basados en condiciones idealizadas y el océano difícilmente se comporta de forma ideal. El oleaje es un fenómeno que se caracteriza por ser IRREGULAR Y ALEATORIO. Es decir no se repite en el tiempo ni en el espacio.

13. Introducción continua Debido a su gran variabilidad no existe ninguna teoría matemática que describa exactamente su comportamiento. Por lo que una forma de estudiarlo es mediante métodos estadísticos.

14. Partes de una ola Para el estudio del oleaje a las olas se dividen en partes, como se indica en esta figura. Periodo, longitud, altura, valle cresta y dirección.

15. Las Olas Las olas son lo que en física se conoce como ondas mecánicas, y que se definen como la propagación en un medio material (el aire, el agua o cualquier sólido), de una perturbación como puede ser un cambio de densidad o presión, propagación que a su vez traslada consigo una cantidad de energía.

16. Las Olas Al contrario de lo que se pueda pensar las olas no transportan agua, lo que si producen a su paso es un movimiento circular en las partículas de agua, y cuando la ola ha pasado las partículas vuelven al mismo lugar donde se encontraban antes de llegar la ola.

17. Como se forman las olas Como rompen las olas Como rompen las olas Zona de rompiente Aglomerado de olas Incremento de altura del oleaje Aglomerado de olas Incremento de altura del oleaje La parte posterior de la ola se mueve mas rápido que el frente, la ola se hace mas alta y rompe La energía del oleaje decrece en baja profundidad pero incrementa su altura El oleaje disminuye cuando la profundidad es menor

18. Como se originan las Olas Las olas se originan por el rozamiento del viento sobre la superficie del mar. El viento ejerce un empuje sobre la superficie del mar que hace que se rice creando pequeñas ondas, ondas que a su vez ofrecen mas resistencia al viento lo que hace que se vayan transformando en ondulaciones cada vez mayores, es un proceso de "retro-alimentación", es decir, contra mayor sea la onda mayor será el empuje que el viento podrá hacer sobre ella.

19. Como se forman las olas viento Ondulaciones De inicio Ondulaciones Mar picado Mar con oleaje totalmente desarrollado Las olas se originarán por tanto dependiendo de la fuerza del viento, el tiempo durante el cual esté soplando y el área oceánica a la que afecte ese viento.

20. Como se forman las olas La gravedad terrestre también juega un papel ya que después de que el viento eleve la superficie del mar, la gravedad la vuelve a empujar hacia abajo, con lo que al subir y bajar se va acumulando una energía cinética asociada a la ola que forma.

21. Altura La altura es la distancia entre la cresta y la base o valle de la ola. Es quizá el parámetro más importante para describir las olas. Se suele medir en metros. Las olas ganan altura conforme se acercan a la costa. A medida que la profundidad disminuye el fondo va empujando la onda hacia arriba, hasta que llega a un punto donde la profundidad es insuficiente para que la ola continúe, y el empuje hacia arriba es tanto que la ola se inestabiliza y rompe.

22. Periodo o intervalo Periodo es el tiempo medio en segundos que transcurre entre que las crestas de dos olas consecutivas pasan por un punto fijo.

23. Longitud de onda y Dirección La Longitud es la distancia entre las crestas de dos olas consecutivas. Al igual que con el periodo, a mayor distancia mejor. La dirección es el sentido en el que se propagan las olas en el mar y está relacionado con la dirección del viento que las originó. Contra más frontal sea la dirección de las olas respecto a la orientación de la costa mayor tamaño tendrá la ola al romper.

24. Fuerza La fuerza es la violencia con la que rompe la ola al llegar a la costa. Una ola con fuerza es la que rompe de manera hueca, formando tubo. La fuerza depende del tamaño de la ola, la energía que lleve consigo y en buena parte del fondo sobre el que rompe la ola así como el punto de marea. Un cambio brusco en la profundidad del fondo puede producir una elevación repentina de la altura de la ola y que esta rompa con fuerza, por el contrario un fondo que vaya elevándose de manera gradual hará que la ola rompa mas suavemente

25. Procedimiento Lave la botella y quite la etiqueta. Llene la botella a la mitad con agua, añada unas gotas de colorante hasta que obtenga el color deseado., no es necesario agitar.

26. Procedimiento Llene la botella 2/3 del espacio restante usando el aceite. Añada aguarrás, para llenar el resto de la botella. Tape la botella firmemente. Mueva la botella para un lado y permita que se recupere la posición original lentamente. El agua debe de hundirse en el fondo, y deberá de ver una línea clara de separación entre ella y la mezcla de aguarrás y aceite. Es el momento de iniciar nuestro experimento.

27. Las Olas en la botella Ahora nueva la botella y genere las olas…