Unidad Interactiva 2.4.2

¿Un planeta magnético?

Referencia curricular

Propósito

El interactivo permite que el alumno simule el fenómeno del magnetismo, a través de la manipulación de imanes, con el fin de observar la ley de atracción y repulsión magnética.

Instrucciones Generales

Esta unidad contiene dos escenas:

1. Imanes en acción 1
2. Imanes en acción 2

Los botones tienen las funciones siguientes:

Permite cambiar de escena.

Brinda acceso a la ayuda de las escenas interactivas.

1. Imanes en acción 1

En esta escena se muestra un imán fijo en el centro y una brújula. Cambie la brújula por el imán, presionando el botón "Ver imán". Tanto la brújula como el imán pequeño se pueden considerar como los imanes de prueba que interactúan con el imán central.

1) Mueva la brújula alrededor del imán central y observe cómo se comporta la aguja.

2) Cambie la brújula por el imán pequeño, haciendo clic en el botón "Ver imán".

3) Presione en "Ver fuerzas" para observar los vectores de fuerzas magnéticas que actúan sobre cada imán de prueba.

4) Presione en "Resultantes" para observar la suma de fuerzas que actúan sobre cada polo en el imán de prueba seleccionado. La resultante se muestra en color amarillo.

5) Al hacer clic en el botón "Preguntas", aparecen algunos cuestionamientos que permiten la reflexión sobre lo que se observa con los imanes de prueba.

2. Imanes en acción 2

Esta escena muestra, de forma simple, la existencia del bipolo magnético, a través de un un imán que se puede dividir en dos.

1) Se despliega un sólo imán de barra con sus polos marcados y la pregunta reto: ¿Se pueden separar el polo norte del polo sur de un imán?

2) El imán puede dividirse longitudinal o transversalmente eligiendo la opción deseada en el control "Romper". Al hacerlo, se despliega la retroalimentación, que le indica al estudiante que se obtienen dos imanes, y que lo mismo sucedería si se divide al imán de otra manera.

3) Al partirse el imán original, el imán del lado izquierdo se puede girar y mover, quedando fijo cuando no se está trasladando con el control.

4) El imán del lado derecho se puede mover arrastrando el punto blanco;su comportamiento es confome a la fuerza magnética ejercida entre ambos imanes.

Sugerencias Didácticas

Eje temático: Bloque II. Las fuerzas. La explicación de los cambios.

Tema: Las interacciones eléctrica y magnética.

Subtema: El comportamiento de los imanes. Fuerza magnética.

Destrezas científicas: Identificar las intreacciones magnéticas.

Conocimientos previos:
En primaria se explora un poco acerca de los fenómenos magnéticos, sin profundizar en ellos. En la Secuencia 6 del segundo Bloque del curso de Ciencias II, se aborda por primera vez, la idea y tipos de interacción, de manera que la fuerza magnética ya se ha clasificado dentro de las interacciones a distancia, junto con la eléctrica y la gravitatoria.

Ideas previas: Los alumnos suelen pensar que existen imanes con un solo polo, o que los polos se denominan positivo y negativo respectivamente, en vez de norte y sur, al grado que consideran que los signos de las cargas eléctricas corresponden a los polos magnéticos. Por otro lado, creen que todos los materiales son potencialmente imantables.

Estrategias didácticas:

Escena 1

1. Al hacer clic en el botón que permuta la brújula con el imán, solicite a los alumnos comparar la orientación de la aguja de la brújula, con el imán de barra. Con esto se pretende que los estudiantes adviertan la similitud en la orientación de ambos objetos con respecto al imán central. Esto lleva a concluir que la aguja de la brújula, al estar magnetizada, tiene el mismo comportamiento que el imán pequeño.

2. Pregunte a sus alumnos sobre la polaridad de la aguja, es decir, en qué extremo se encuentra el polo norte y el polo sur. Es deseable que los chicos infieran que si hay repulsión, es porque se acercaron dos polos iguales, y viceversa.

3. Al dar clic en el botón "Ver fuerzas", puede apreciarse la magnitud y dirección de las fuerzas atractivas y repulsivas en los polos de los imanes de prueba respecto al los del imán central. Haga notar a los alumnos que se despliegan cuatro vectores. Pregúnteles qué fuerza en particular está representando cada uno, es decir, si es de atracción o de repulsión respecto a qué polo del imán central. Se pretende que los alumnos relacionen la magnitud y dirección de estos vectores con la distancia entre los polos del imán central y los imanes de prueba. Para ello, realice el siguiente cuestionamiento: ¿qué relación existe entre la magnitud de los vectores (tamaño de las flechas) y la distancia que separa al imán central de cada imán de prueba? Se espera que los estudiantes concluyan que las fuerzas disminuyen al aumentar la distancia, y viceversa.

4. Las preguntas desplegadas en la ventana pueden dar lugar a una discusión grupal. Es importante que los alumnos relacionen la dirección que adoptan los imanes de prueba con la flecha amarilla, que representa el vector de la fuerza resultante. Las respuestas esperadas son:

¿Qué sucede cuando los dos imanes se acercan por polos iguales? Se repelen.

¿Y por polos opuestos? Se atraen.

¿Qué representa cada una de las fuerzas azules? Representan las fuerzas magnéticas generadas en el polo sur del imán central, que se aplican en cada uno de los polos del imán de prueba.

¿Y las rojas? Representan las fuerzas magnéticas generadas en el polo norte del imán central, que se aplican en cada uno de los polos del imán de prueba.

¿Qué representan las amarillas? Son las fuerzas resultantes en cada polo del imán de prueba.

Se sugiere explicar esta última respuesta mediante el siguiente ejemplo:

En el polo sur del imán de prueba, la flecha amarilla es la fuerza resultante de la suma de la fuerza de atracción magnética hacia el polo norte del imán central (indicada con una flecha roja), más la fuerza de repulsión magnética hacia el polo sur del imán central (indicada con una flecha azul). Entonces, la fuerza resultante total actuando en el polo sur del imán de prueba se indica con la flecha amarilla que parte de dicho polo. Lo mismo puede decisrse de la flecha amarilla que parte del otro polo del imán de prueba, esto es, el polo norte, según el ejemplo expuesto.

Escena 2

1. Haga notar a los alumnos que al partir el imán en dos, se producen imanes más pequeños, cada uno de los cuales tiene dos polos magnéticos norte y sur. Pregúnteles qué sucedería si se repitiese el procedimiento, dando lugar a cuatro imanes. Puede también cuestionar acerca de lo que se observaría si la división de los imanes no fuera a lo largo de alguno de los ejes de simetría. La idea es que se percaten del hecho de que los imanes puede subdividirse indefinidamente, sin que lográramos obtener un imán que sólo posea polo norte o polo sur; lo que corresponde a una propiedad fundamental de los materiales magnéticos o magnetizables. Una manera de expresar este hecho es decir que "no existe el monopolo magnético", y cualquier imán, natural o artificial, de la forma y tamaño que sea, siempre tendrá dos polos, siempre llamados norte y sur.

2. La corroboración de que, en efecto, al dividir el imán en dos imanes, ambos tienen sus dos polos, estriba en la observación del comportamiento entre ambos que se observa en la escena, y el cual es semejante al que se observó en la Escena 1 entre el imán central y los imanes de prueba.

Datos curiosos sobre el magnetismo:

• La aguja de una brújula apunta hacia el polo sur magnético de la Tierra, el cual es diferente al polo norte del eje de rotación, es decir, al polo norte geográfico. Lo mismo sucede con el polo norte magnético y el polo sur geográfico. De hecho, en la actualidad, el polo sur magnético está cerca del polo norte geográfico, y viceversa.
• El tiburón martillo detecta los campos electromagnéticos de los peces cercanos, con ello logra cazar su presa.
• Existe una bacteria que tiene carga magnética, es decir que es un pequeño imán viviente; su nombre científico es Aquasprilla magnetotactum. Esta bacteria detecta el campo magnético de la Tierra, y se orienta con base en éste.
• El campo magnético de la Tierra evita que ciertas radiaciones solares entren en contacto con la atmósfera; si ésas llegaran a entrar, la vida sobre la tierra sería prácticamente imposible.

Créditos

Autor
Claudio Francisco Nebbia Rubio

Propuesta de contenido
Helena Lluis Arroyo

Adaptación a DescartesJS: Juan Gmo. Rivera Berrío y José R. Galo Sánchez (2016)

Sus contenidos se distribuyen bajo una licencia de Creative Commons by-nc-sa.  La unidad utiliza Descartes que es software libre.