Julio Verne: Vehículos extraordinarios para viajes extraordinarios

Me llamo Arturo Carcavilla. He sido profesor de Física y Química en el IES Ramón y Cajal de Huesca y también profesor asociado de la Universidad de Zaragoza, durante trece años, en la Facultad de Ciencias Humanas y de la Educación. Esta experiencia consistió en unos talleres impartidos a alumnado de los últimos cursos de primaria de diversos colegios de Huesca, en los que se explicaron los principios en los que se basan los globos, los submarinos y los helicópteros, vehículos citados en algunas de las obras de Julio Verne.

Los alumnos y alumnas se divirtieron mucho, sobretodo con los globos; se tomaban muy en serio el tratar de equilibrarlos y, cuando conseguían que el globo se quedara flotando, por ejemplo a la altura de su cabeza, sin subir ni bajar, se entusiasmaban.

 

 

Se impartieron el  Palacio de Villahermosa de Ibercaja con motivo de las tres semanas dedicadas a Julio Verne  en el 2016 en Huesca por cumplirse 150 años de la publicación del primer volumen de la serie de novelas Viajes Extraordinarios. Se combinó la visualización del vídeo, hecho previamente, con explicaciones del profesor y actividades hechas por el alumnado. Estas actividades consistieron sobre todo en que consiguieran que un globo de helio con una cestilla que se dio a cada pequeño grupo de alumnos y alumnas, quedara equilibrado, flotando en el aire, sin ascender ni descender; para conseguirlo tenían que depositar en la cestilla el número adecuado de balines de plomo y granitos de arroz. Otra de las actividades consistía en que hicieran volar una hélice con un palito, frotando este con las manos. Estas dos actividades, la del globo y la de la hélice, se ven en el vídeo y tuvieron mucho éxito.

Además se mostró un modelo de submarino simplificado, hecho con una botella pequeña de agua y una pajita para introducir aire en él, y una explicación más detallada del principio de Arquímedes con tres bloques de poliestireno expandido (uno sin más, otro con un tornillo grueso y otro con dos tornillos gruesos) y una cubeta de agua para ponerlos a flotar.

El vídeo se titula Vehículos extraordinarios para viajes extraordinarios:

Pincha en la imagen para ver el vídeo

 

Objetivos 

  • Que comprendan los fundamentos de algunos de los vehículos que aparecen en obras de Julio Verne, como son los globos, los submarinos y el helicóptero.
  • Comprender especialmente el principio de Arquímedes, en lo que afecta a los globos y al submarino, pero también con actividades realizadas por el profesor con bloques de poliestireno expandido.
  • Comprender los rudimentos de la hélice y estimular su curiosidad por la hidrodinámica.
  • Relacionar estos aspectos científicos con las obras de Julio Verne, así se aprovechan los beneficios mutuos que esto tiene, tanto para aumentar el interés por la ciencia como por su obra literaria.
  • Motivar al alumnado para interesarse por elementos de  la ciencia, utilizando actividades atractivas.

En el vídeo tenemos también unas pinceladas muy breves de aparatos eléctricos, también relacionados con Julio Verne, como la pila de Volta, la pila de Daniell, el voltámetro de Hoffman, el motor eléctrico, pero en los talleres no los mencionamos.

Contenidos 

Con esta actividad los contenidos que se han trabajado son los siguientes: 

Los globos

Un globo de helio con una cestilla con unos balines, prácticamente en equilibrio

 

Dos globos de diferentes tamaños se equilibran con pesos diferentes.

 

Un globo con aire caliente.

Quemador para calentar el aire del interior del globo.

Explosión del dirigible Hindemburg, lleno de hidrógeno.

Esquema de la atmósfera.

Globo muy voluminoso y poco hinchado para explorar la estratosfera.

Campana de vacío y bomba de vacío para disminuir la presión del aire en el exterior del globo.

Efecto sobre el globo de la disminución de la presión exterior. Si el globo al alcanzar la estratosfera estuviera muy hinchado, pasaría lo mismo.

El principio de Arquímedes

Bloques de poliestireno expandido para explicar el principio de Arquímedes.

 

El submarino

Modelo de submarino sumergido en la cubeta con agua.

La hélice

Helicóptero

Hélice con un esquema de las fuerzas que actúan sobre ella cuando gira.

Una muestra del principio de Bernoulli, relacionada con las hélices.

Hélice a punto de elevarse al rozar las manos sobre el palito.

Recursos y herramientas utilizados

  • El vídeo Vehículos extraordinarios para viajes extraordinarios.
  • Una bombona de helio y unos globos de tamaño medio.
  • Unas cestillas de papel de las que se emplean para las magdalenas y cordoncillo de algodón.
  • Unas hélices de plástico que pueden comprarse en empresas que suministran artículos para las clases de tecnología. Los palitos que se adecuaban a nuestras hélices eran palitos de madera para brochetas
  • Tres bloques iguales de poliestireno expandido, en forma de paralelepípedo
  • Tres tornillos muy gruesos para  atar uno a un bloque y dos a otro bloque y que los hundan bastante.
  • Nosotros empleamos una cubeta transparente de un equipo de óptica con láser, que viene muy bien porque se ve de lado cuándo se hunden los bloques.

Desarrollo de la actividad 

Comenzamos con la parte inicial del vídeo para relacionar las actividades con Julio Verne. Posteriormente, se les muestra un globo con helio, que se suelta y sube hasta el techo y luego se saca otro globo con helio y con cestilla, se le ponen unos balines para que no suba,  se les reparte un globo con cestilla a cada grupo de tres o cuatro  y se les pide que pongan los balines y el arroz preciso para que quede equilibrado y no suba ni baje. Se les enseña con el vídeo globos de aire caliente y de hidrógeno. Se les enseña el esquema de la atmósfera y se les dice que algunos globos se utilizan para estudiar la estratosfera; pero que, como allí la presión es muy pequeña, no deben estar totalmente llenos de gas. Se enseñan imágenes  de estos globos y se hace la experiencia de romper uno de los nuestros, hinchado con aire mediante la campana y la bomba de vacío.

El profesor hace la experiencia con los bloques de poliestireno expandido y los tornillos, poniéndolos a flotar en agua, se enuncia el principio de Arquímedes y se relaciona con los globos y con el poliestireno.

Se muestra el modelo de submarino, se sumerge empujándolo con la mano para que entre agua por los agujeros de su parte inferior y se introduce aire con la pajita, consiguiendo así que flote.

Se muestra el ludión.

Se muestra el helicóptero en el vídeo, se enseña una hélice, se explica su comportamiento. 

Se muestra el comportamiento de una pelota en un chorro de aire y se relaciona su estabilidad con el principio de Bernoulli porque la velocidad del aire en sus proximidades es mayor que más lejos y por tanto, la presión es mayor. Si se aparta, va a zonas de presión mayor que la empuja hacia donde estaba. Esto es la parte teóricamente más difícil, pero la mostramos por su espectacularidad y porque puede servir de motivación para estudiarlo mása detalladamente en el futuro.

Se les muestra el comportamiento de la hélice con el palito y se les reparte tantas hélices como se puede para que ellos las manejen.

La evaluación puede hacerse fundamentalmente de fenómenos relacionados con el principio de Arquímedes, mediante preguntas de tipo cualitativo y alguna muy sencilla de la hélice. Una pregunta que puede hacerse para que la piensen con tiempo es la explicación del comportamiento del ludión, que no les resultará fácil.

Arturo Carcavilla
Docente jubilado colaborador