Experimentació lliure

Un bloc de recursos per a les Ciències Experimentals

Any de la llum 2015. Fenòmens de refracció

Posted by Lorenzo Ramírez a 10 juny 2015

La refracció és el canvi de direcció que experimenta la llum (i qualsevol ona) en passar d’un medi material a un altre. Només es produeix si l’ona incideix obliquament sobre la superfície de separació dels dos medis i si aquests tenen índexs de refracció diferents. La refracció s’origina en el canvi de velocitat de propagació de l’ona assenyalada.

Refacció. Llei de SnellEs produeix quan la llum passa d’un mitjà de propagació a un altre, patint un canvi de rapidesa i un canvi de direcció si no incideix perpendicularment a la superfície. Aquesta desviació en la direcció de propagació s’explica per mitjà de la llei de Snell. Aquesta llei, així com la refracció en medis no homogenis, són conseqüència del principi de Fermat, que indica que la llum es propaga entre dos punts seguint la trajectòria de recorregut òptic de menor temps.

Llei de Snell indica que la relació entre el sinus de l’angle d’incidència i el sinus de l’angle de refracció és igual a la raó entre la velocitat de l’ona en el primer medi i la velocitat de l’ona en el segon medi, o dit d’una altra manera, que el producte del índex de refracció del primer medi pel sinus de l’angle d’incidència és igual al producte de l’índex de refracció del segon medi pel sinus de l’angle de refracció, això és:

V2 sin(A) = V1 sin(B)
n1 sin(A) = n2 sin(B)

Essent l’índex de refracció el quocient entre la velocitat de la llum en el buit i en el medi considerat.

N = c/V

La refracció a la piscina indiscreta

Tots coneixem el que passa quan fiquem un llapis dins un vas ple d’aigua: sembla que es trenca. També hem vist moltes vegades a persones banyant-se, mirant-les des de dalt, des de fora de la piscina. El que no estem acostumats és a veure la gent dins l’aigua des del costat, a través d’una paret transparent.

Podem simular una piscina amb un costat transparent amb una peixera en la que fiquem un ninot banyant-se amb el cap fora de l’aigua.

Quan mirem el cap del ninot l’estem veient directament ja que la llum que surt del seu cap ens arriba sempre a través de l’aire (no està submergida), mentre que la llum que es reflexa al cos ha de travessar l’aigua a de la piscina i després l’aire de fora abans d’arribar als nostre ulls amb el consegüent canvi de direcció en canviar de medi. És per això que veiem el cos separat del cap, a no ser que mirem la figureta perpendicularment al vidre de la piscina.

Esquema de raigs en una piscina

La refracció en una botella: lent d’aigua

Omplim completament una ampolla d’aigua i observem els objectes al seu través. Quan l’ampolla està vertical els objectes que veiem han invertit les seves parts esquerra i dreta, encara que les parts superior i inferior segueixen al seu lloc. En canvi, quan l’ampolla està horitzontal són les parts superior i inferior dels objectes les que apareixen invertides, però no l’esquerra i la dreta. És el que s’observa en les fotografies de sota.

El dibuix de les fletxes el podeu aconseguir aquí, i si voleu observar un canvi més curiós us podeu imprimir aquest altre dibuix per ficar darrera de la botella.

Botella   Botella2

L’ampolla actua com una lent amb un índex de refracció que és bàsicament el de l’aigua del seu interior i sent el seu pla de curvatura el que determina la direcció en què s’inverteixen les imatges dels objectes que estiguin més allunyats de la focal de la lent.

Acostant o allunyant un objecte es pot determinar (aproximadament) la posició de la distància focal quan s’observa que la imatge es veu borrosa, i després deixa d’estar invertida.

Amb ampolles de plàstic com la utilitzada aquí es poden fer múltiples experiments. Rafael García Molina, professor a la Universitat de Múrcia, realitza un taller de divulgació de la Física absolutament recomanable que titula 30 usos científicos para una (…bueno, varias) botella(s) de gaseosa on ens proposa aquest experiment.


 

Posted in Esdeveniments, Experiments, Fabricació d'eines científiques, Física | Etiquetat: , , , | Leave a Comment »

Després de Ciència al carrer 2015 a Lleida

Posted by Lorenzo Ramírez a 1 juny 2015

Cada any que passa l’èxit de la celebració és més gran. Aquesta 9a jornada de Ciència al carrer ha estat magnífica, tant pel bon temps que ens va fer, com per la gran participació de centres, de divulgadors  i de públic assistent (el pàrquing de Blondel es va col·lapsar!).  Per a que us feu una idea, els companys del CRP han penjat  un munt de fotografies amb tot l’ambient i totes les parades de la fira:

En la fira CaC

I un vídeo.

Els companys de l’Institut d’Alcarràs també ha fet un recull de fotos de la diada; i a més, en la nova web de la fira podeu accedir a fotografies i vídeo d’altres anys i també a la descripció d’experiències vàries presentades pels centres participants.


Posted in Esdeveniments, Experiments, General | Etiquetat: , | Leave a Comment »

10 preguntes que un alumne hauria de poder respondre a l’acabar el batxillerat si ha aprovat la matèria de Química

Posted by Lorenzo Ramírez a 26 maig 2015

Una molt bona amiga meva, la professora Maria Carmen Sanchez Sanjuan, de l’institut Ronda de Lleida, també ha preparat un llistat de qüestions conceptuals, aquesta vegada de química, que podrien ser un repàs dels aspectes fonamental que l’alumnat de batxillerat hauria d’haver assolit després de passar-se dos cursos estudiant química.

 Com he comentat en l’entrada de les qüestions de física, no cal respondre de seguit a totes les preguntes bé per mostrar que es domina la matèria, però si que seria convenient encertar la majoria si es disposa de temps i tranquil·litat per a respondre-les.

 En tot cas, després d’un temps prudencial donant voltes a les respostes més adequades, podeu contrastar-les amb les del solucionari.

 


Qüestionari


 

1.- La configuració electrònica d’un element químic, en el seu estat fonamental és:

1s2 2s2 2p6 3s23p6 4s1

D’aquest element podem dir tot menys:
a) El seu nombre atòmic és 19.
b) És un element del grup 4.
c) El nivell 3 d’energia està incomplet.
d) És un metall de valència 1.
e) És l’element de ràdio atòmic més petit del seu període.

 

2.- L’hidrogen reacciona amb l’oxigen produint aigua segons el procés següent:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g)

Masses atòmiques: H = 1, O = 16

Quina de les següents opcions és la veritable?:
a) La reacció anterior té lloc contínuament a la natura, ja que l’aire conté l’oxigen i l’hidrogen necessaris.
b) En aquesta reacció l’aigua és el reactiu, l’oxigen i l’hidrogen són els productes.
c) Quan reaccionen 2 mols d’hidrogen amb 1 de oxigen es produeixen 3 mols d’aigua.
d) Quan reaccionen 2 g d’hidrogen amb 18 g d’oxigen es produeixen 18 g d’aigua i sobren 2 g d’oxigen.
e) A causa de que totes les substàncies són gasoses, la llei de conservació de la massa de Lavoisier, no es compleix.

 

3.- El bicarbonat de sodi (NaHCO3) és un antiàcid usat en l’àmbit domèstic; quan entra en contacte amb un àcid reacciona produint diòxid de carboni, aigua i la sal de l’àcid:

NaHCO3 (s) + HCl (aq) → NaCl (aq) + CO2 (g)+ H2O (l)

 Quina de les següents accions no augmentarà la velocitat de la reacció anterior:
a) Augmentar la pressió.
b) Augmentar la temperatura.
c) Augmentar la concentració de l’àcid clorhídric.
d) Introduir un catalitzador.
e) Picar bé el bicarbonat fins convertir-lo en pols.

 

4.- El amoníac s’obté industrialment seguint el mètode de Haber-Bosch, a partir de nitrogen i d’hidrogen gasosos; les condicions en el reactor són una temperatura entre 500 i 600 ºC i pressió entre 200 i 1000 atmosferes. El procés el podem escriure com:

N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2 NH3 (g)

 Podem afirmar:
a) Que en el reactor quedaran 0,04 mols de N2 després que s’hagin introduït 0,1 mol de nitrogen i 0,3 mol d’hidrogen, s’hagi tancat i escalfat el recipient i un cop assolit l’equilibri s’hagi vist que hi ha 0,06 mols d’amoníac.
b) Que amb les condicions de l’apartat a, en l’equilibri hi haurà 0,07 mols de nitrogen.
c) Que la pressió en el reactor és gran, ja que així l’equilibri està més desplaçat cap a l’esquerra, produint N2 i H2.
d) Que quan s’introdueix més nitrogen al reactor l’equilibri es desplaça cap a l’esquerra formant-se així més hidrogen.
e) Que es pot treballar a qualsevol temperatura, ja que les concentracions de les substàncies en l’equilibri no en depenen.

 

5.- El clorur d’hidrogen és un gas a temperatura ambient que, en dissoldre en aigua, reacciona amb aquesta donant àcid clorhídric (HCl (aq)). A una dissolució d’àcid clorhídric 0,1 mol • dm-3 se li mesura el pH amb un pH-metre. El valor que s’obtindrà serà de:

a) pH = 1
b) pH = -1
c) pH = 0, ja que els gasos quan es dissolen en aigua no tenen pH
d) pH = 13, ja que pH + pOH = 14
e) pH> 7

 

6.- Una dissolució aquosa conté ions magnesi (Mg2+) i ions calci, els dos a la mateixa concentració. S’afegeix una mica de dissolució de carbonat de sodi produint-se un precipitat, què és el que ha succeït?:

Datos de constantes de solubilidad: Ks (CaCO3 ) = 6,5×10-7 ; Ks (MgCO3 ) = 1,0×10-5

a) Els dos carbonats són poc solubles i per tant han precipitat alhora.
b) Ha precipitat primer el carbonat de magnesi, atès que la constant de solubilitat és la més gran i per tant és més insoluble.
c) El carbonat de calci ha estat el primer a precipitar, ja que té la constant de solubilitat més petita, i això provoca que sigui menys soluble.
d) Es produeix un equilibri de solubilitat en aigua del CaCO3 que el podem expressar com:

CaCO3 (s) <=> Ca+ (aq) + CO3 (aq)

e) El precipitat és de carbonat de sodi.

 

7.- El zinc reacciona amb l’àcid clorhídric produint hidrogen i clorur de zinc. Es pot representar el procés mitjançant l’equació:

Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H2 (g)

 Podem afirmar que
a) El Zn en aquest procés és l’oxidant.
b) Aquesta reacció no és un procés d’oxidació-reducció.
c) Els H+ s’oxiden a hidrogen.
d) El que s’oxida és el clor.
e) El Zn s’oxida a Zn2+.

 

8.- Dissolucions aquoses de substàncies diferents poden tenir un pH diferent entre si. Dissolucions aquoses d’HCl, NaCl, NH4Cl i Na2S s’ordenen segons valors creixents de pH. Què ordenació d’entre les següents, serà la correcta?

a) HCl <NH4Cl <NaCl <Na2
b) Na2S <NaCl <NH4Cl <HCl.
c) NH4Cl <HCl <Na2S <NaCl.
d) Només donarà pH diferent a 7 el HCl, com les altres substàncies són sals, són neutres.
e) El clorur de sodi és el que dóna el pH més bàsic ja que s’empra en la cuina per salar.

 

9.- Els hidrocarburs són compostos importants donat el seu ús com a combustibles i com a matèria primera en la fabricació de plàstics, medicaments, etc. Un d’ells és el metà, component fonamental del gas natural utilitzat a nivell domèstic i industrial. D’aquest compost podem dir:

a) La seva combustió amb oxigen produeix NO2 i aigua.
b) La seva molècula té dos àtoms de carboni i 6 d’hidrogen.
c) Els àtoms de carboni i hidrogen en la seva molècula estan units mitjançant enllaços iònics.
d) Una molècula de metà té un àtom de carboni i 4 d’hidrogen.
e) L’espectre d’infraroig del metà donarà un pic d’absorció corresponent a l’enllaç -OH.

 

10.-La reacció de combustió d’un mol de glucosa la podem escriure:

C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (g)

 Sobre aquesta reacció podem dir que:
a) Durant aquest procés de combustió l’entropia del sistema disminueix.
b) L’energia dels productes és més gran que la dels reactius.
c) És una reacció exotèrmica.
d) Representa la reacció de formació del diòxid de carboni.
e) Que la variació d’energia interna és igual a la variació d’entalpia.

 


 

 

Posted in General, Química | Etiquetat: , , , , | Leave a Comment »

10 preguntes que un alumne hauria de poder respondre en acabar el batxillerat si ha aprovat la matèria de física

Posted by Lorenzo Ramírez a 25 maig 2015

Ara que l’alumnat de 2n curs de batxillerat ja ha celebrat la seva graduació, és el moment de guardar els vestits de nit i les americanes i començar la (re)preparació per als exàmens de selectivitat. Us proposo 10 preguntes conceptuals de Física que es refereixen als que considero conceptes fonamentals de la matèria i que els alumnes que han acabat aprovant el curs haurien de poder respondre si es proposen d’una en una, amb tranquil•litat i temps per pensar.

Probablement, però, si no és així, si les 10 preguntes es plantegen totes juntes en una situació d’examen i amb temps limitat es fallarà en moltes d’elles. Ja sabem que les condicions en les que s’ha de donar compte del que sabem condicionen molt els resultats, i a més, el fet d’haver aprovat la matèria de Física no vol dir que s’ha après tot el que s’havia d’aprendre, sinó que s’ha estat capaç de respondre acceptablement bé a la meitat de les preguntes formulades.

En tot cas, espero que ajudin a repassar la matèria i aclarir conceptes. Si algú, després de pensar una mica, vol contrastar lles seves respostes amb les meves pot clicar aquí.


Qüestionari


 

1.- La llum, en passar de l’aire a l’aigua sempre:
a) Canvia la seva velocitat
b) Canvia la seva freqüència
c) Canvia la seva direcció
d) Es reflexa
e) Canvia el color

2.-pendol Fem oscil•lar un objecte lligat a una corda, com si fos un pèndol, de manera que quan l’objecte es troba en el punt més alt de la trajectòria la corda forma un angle α amb la vertical. La tensió de la corda
a) és igual que el pes de l’objecte en el punt més alt del recorregut
b) és màxima en el punt més alt del recorregut.
c) és màxima en el punt més baix del recorregut.
d) fa un treball positiu sobre l’objecte quan passa del punt més alt al més baix de la trajectòria.
e) fa un treball negatiu sobre l’objecte quan passa del punt més baix al més alt de la trajectòria.

3.- Quan vibra la corda d’una guitarra
a) Només ho fa en un dels harmònics
b) La longitud d’ona de la freqüència fonamental de vibració (el primer harmònic) és igual que la longitud de la corda
c) La freqüència de vibració del segon harmònic és el doble que la del primer.
d) La longitud d’ona del so que sentim és igual a la longitud d’ona de l’ona estacionària de la corda
e) En tensar la corda, el to que sentim es fa més greu

4.- Els satèl•lits de telecomunicacions, com l’Hispasat, es posen en una òrbita geostacionària a uns 36.000 km de la superfície terrestre, mentre que altres satèl•lits, com el satèl•lit Terra de la NASA (dissenyat per a recollir dades sobre la superfície de la Terra, els oceans i l’atmosfera) orbiten només a 760 km sobre la superfície de la terra.
a) Els satèl•lits de telecomunicacions es col•loquen tant lluny per que és l’única manera d’estar en una òrbita geostacionària
b) Els satèl•lits de telecomunicacions es col•loquen tant lluny per a poder cobrir amb la seva senyal una gran superfície de la Terra
c) Al satèl•lit Terra li costa donar un tomb a la terra més d’un dia
d) L’energia cinètica dels satèl•lits de telecomunicacions és més gran que la que tenen els satèl•lits com el Terra
e) L’energia mecànica d’un satèl•lit és més gran quant més a prop està de la terra

5.- Tenim tres bombetes iguals connectades tal i com mostra el esquema del dibuix. La pila no està gastada i subministra un voltatge suficient per a fer lluir les bombetes. És fals que:
Tres bombetesa) El sentit del corrent serà el de les agulles del rellotge
b) Lluirà més la bombeta 1
c) Si traiem del seu casquet la bombeta 1, les bombetes 2 i 3 no lluiran
d) Si traiem del seu casquet la bombeta 2, les bombetes 1 i 3 lluiran igual
e) Si traiem del seu casquet la bombeta 3, la bombeta 1 lluirà més que abans

6.- Un electró, inicialment en repòs, està situat a prop d’una esfera carregada positivament i es deixa que es pugui moure lliurament. Quina de les següents afirmacions que fan referència al que li passa a l’electró quan es mou és falsa:
a) La seva energia es manté constant
b) El camp elèctric que actua sobre ell es manté constant
c) Disminueix la seva energia potencial electrostàtica
d) Es mou en el sentit del potencial elèctric creixent
e) La força d’atracció entre la càrrega positiva i l’electró va augmentant

7.- Un feix de protons que es mouen amb una velocitat “V” entra en una regió d’un espectròmetre de masses on hi ha un camp magnètic uniforme. La direcció i sentit del camp i de la velocitat dels protons són els indicats a la figura. La càrrega es mou en direcció horitzontal cap a la dreta i el camp magnètic és perpendicular i sortint del paper
accelerador
Com serà el moviment de les càrregues del feix en el sí del camp?
a) rectilini i uniforme
b) rectilini i uniformement accelerat
c) rectilini i uniformement retardat
d) circular i uniforme
e) circular i uniformement accelerat

8.- Fem incidir un feix de radiació electromagnètica d’una determinada freqüència sobre un metall i observem que produeix l’efecte fotoelèctric. Si es duplica la freqüència de la radiació incident,
a) Canviarà el treball d’extracció del metall.
b) No canviarà l’energia cinètica màxima dels electrons emesos.
c) Es duplicarà l’energia cinètica màxima dels electrons emesos.
d) Augmentarà la quantitat d’electrons emesos
e) No augmentarà la quantitat d’electrons emesos

9.- Un pacient ha de prendre’s una determinada quantitat de iode 131 per tractar-se d’una malaltia en la seva glàndula tiroides. El iode 131 és un isòtop radioactiu que emet radiació γ i β– , i que té un període de semidesintegració de vuit dies. És veritat que:
a) En desintegrar-se el iode 131 es forma iode 130
b) Als 16 dies de prendre’s el iode no li quedarà al cos pràcticament res de material radioactiu
c) Als 16 dies de prendre’s el iode encara li quedarà actiu al cos un quart del material radioactiu ingerit
d) L’isòtop 131 del iode perd una bona part de la seva massa en emetre radiació γ i β–
e) Totes les respostes anteriors són falses

10.- Segons el Model Estàndard, quins dels següents grups de corpuscles materials està format exclusivament per partícules elementals (és a dir, per components elementals de la matèria):
a) nuclis atòmics i electrons
b) protons, neutrons i electrons
c) quarks, electrons i positrons
d) quarks, neutrons i antiquarks
e) quarks, protons i neutrons


 

Posted in Física, General | Etiquetat: , , , | Leave a Comment »

Ciència al carrer 2015. Lleida

Posted by Lorenzo Ramírez a 14 maig 2015

Logo ciència al carrerUn any més, i van 9, el proper dissabte 23 de maig de 4:30 a 8 de la tarda es celebra als carrers del centre de la ciutat de Lleida la jornada de divulgació científica Ciència al carrer.

Si mireu la nova web que han preparat els companys del Centre de recursos pedagògics del Segrià veureu que participaran més de 40 centres i més de 20 divulgadors científics, i també altres institucions i empreses, el que suposa un nou rècord de participació i que manté capdavantera aquesta fira científica.

El programa inclou activitats paral•leles a les exposicions dels participants en el transcurs de la fira, com són les visites al Simulador de navegació naval i l’exposició itinerant “Misión Atalanta”: La lluita contra la pirateria a l’Oceà Índic. a la primera planta de la regidoria de cultura de la paeria. També hi haurà un taller de pigments minerals que s’usaran després per pintar petits quadres. A més, a partir de les 17 hores es succeiran actuacions especials a l’Espai Agora, que és l’escenari destinat a exhibicions breus per part dels centres educatius participants.

No us heu de perdre el dia anterior, divendres 22 a les 22 hores, al Museu de l’Aigua, al campament de La Canadiense, l’espectacle teatral basat en la vida quotidiana dels treballadors de La Canadiense i les seves famílies, i posteriorment, a les 23 hores, la plantada de telescopis amb observació del cel nocturn a càrrec del Grup d’Astronomia de l’institut d’Alcarràs.

Tampoc heu de faltar, el matí del mateix dissabte 23, a les 12 hores, a la visita guiada al Museu de l’Automoció Roda Roda i al posterior Aperitiu científic a càrrec de Josep Coromines.

Espero que pugueu apropar-vos a Lleida aquest dia en que gaudirem d’una magnífica festa de la ciència. Us recordo que en la nova web de Ciència al carrer hi ha informació d’aquesta i passades edicions, amb fotografies de les successives jornades i vídeos d’alguns del experiments mostrats.


Posted in Esdeveniments, Experiments | Etiquetat: , , , | Leave a Comment »

 
Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 36 other followers