¿POR QUÉ FLOTÓ EL TITANIC?
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
4ª SESIÓN
Como en las tres primeras sesiones se han trabajado conceptos básicos para poder entender la flotación, tales como fuerza, masa, peso, volumen o densidad, a partir de ahora podemos meternos directamente a experimentar con diferentes objetos y tratar de averiguar por qué unos flotan y otros no.
Su primera conclusión es que los objetos pesados se hunden y los ligeros flotan. Surgen dudas pues una cucharita de plástico flota o se hunde dependiendo de en qué posición la introduzcamos en el agua.
Si el peso es la variable que determina la flotación ¿qué ocurre si modifico el volumen? Con una bola de plastilina medimos su peso y la metemos en el agua, se hunde. Si con esa misma plastilina moldeamos un cuenco comprobamos que su peso no ha variado pero esta vez sí que flota.
Cambiamos la hipótesis y anotamos que la forma del objeto es lo que influye en la flotación. Entonces, ¿por qué cuando añadimos peso al cuenco éste acaba hundiéndose?
Hacemos otro experimento con una hoja de papel de aluminio. Hacemos una bola y ésta flota. Si metemos peso dentro de la bola, se hunde. Parece que tanto la forma del objeto, su volumen, como el peso , influyen en la flotación , pero ¿cómo?
Después hemos cogido un recipiente con agua hasta el borde y hemos metido un vasito. Lógicamente se ha derramado una cantidad de agua. Al recoger esa agua de la bandeja y meterla en el vasito, vemos que le cabe justo. Seguimos experimentando con vasos de diferente tamaño y vemos que siempre ocurre lo mismo. Anotamos otra nueva conclusión en el tablón: cualquier objeto que sumerjamos en el agua, desplazará una cantidad de agua idéntica a su propio volumen.
Y por último experimentamos con trozos grandes de corcho blanco. Al poner la mano sobre ellos y tratar de hundirlos, podemos notar perfectamente que “algo” nos lo impide. Cuando dejamos de presionar notamos una fuerza que empuja hacia arriba. Usamos vectores hechos de goma eva para indicar la dirección tanto de la fuerza que nosotros ejercemos sobre el corcho como de la que empuja hacia arriba. Nueva conclusión: algo empuja al corcho hacia arriba. ¿Qué sería esa fuerza? ¿podríamos medirla y cuantificarla?
Descubrimos el dinamómetro, un instrumento de medida que sirve para medir fuerzas. Colgamos objetos y medimos en gramos. Después metemos ese objeto en el agua y vemos cómo el indicador sube y ahora marca menos ¿el objeto pesará menos dentro del agua? ¿su masa se ha reducido? ¿tiene ahora menos materia? Claro que no, entonces ¿por qué indica menos peso? Algunos chicos y chicas han llegado rápidamente a la conclusión de que es esa fuerza que notamos en el corcho la que empuja hacia arriba y hace que el dinamómetro indique menos peso.
Y llegó el momento de conocer a Arquímedes (también hemos puesto en la pared la lista de científicos famosos que vamos conociendo). Hace más de 2200 años el sabio griego Arquímedes de Siracusa ya describió esta fuerza de empuje, también conocida como impulso de Arquímedes.
5ª SESIÓN
Para cuantificar la fuerza de empuje solo tendremos que restar el peso que indica dentro del agua al que indica fuera.
Hemos vuelto a realizar el experimento del agua desplazada y esta vez hemos pesado esa agua que cada objeto desaloja. Se han sorprendido mucho al comprobar que el peso del agua desalojada es lo mismo que la fuerza de empuje que cuantificamos con el dinamómetro. Todos los datos los hemos recogido en una tabla de registro y se elabora fácilmente otra nueva conclusión: la fuerza de empuje es igual que el peso del agua desplazada (Arquímedes de Siracusa Sobre los cuerpos flotantes).
Cuando metemos un objeto en el agua, se producen dos fuerzas: el peso del objeto hacia abajo y el empuje hacia arriba. Lo representamos con vectores y llegamos a la conclusión que “ganará” la fuerza mayor. Es decir, si el peso del objeto es menor que el peso del agua que desaloja, flotará.
Según estos datos podremos lanzar la hipótesis sobre si flotará o se hundirá un objeto, antes de meterlo en el agua. Dicho de otra manera, si el objeto, con una masa y un volumen determinado, es menos denso que el agua que desaloja, flotará.
Y ahora sí podemos explicar por qué la bola de plastilina se hundió y en cambio el cuenco flotó: la bola de plastilina era más densa que la «bola de agua» que desplaza, por tanto se hundía. El cuenco de plastilina era menos denso que el “cuenco de agua “ que desplaza, por tanto flotó.
Nuestra lista de variables que influyen en la flotación de cualquier cuerpo en un fluido hasta este momento es la siguiente: peso, volumen, densidad, fuerza de empuje y agua desplazada.
Pero surgieron nuevas dudas al colocar dos objetos de igual masa y volumen (dos huevos) en dos recipientes idénticos y con la misma cantidad de agua, nos sorprendemos pues en uno el huevo flota pero en el otro se hunde. En principio creemos que las variables son idénticas en ambos casos. Pero ¿tendrán la misma densidad ambas aguas? No, a una se le ha añadido más materia, sal, con lo que es más densa y eso favorece la flotación del huevo. Y añadimos la última conclusión: la densidad del líquido influye en la flotación de los objetos que se depositen en él.
Y para ver mas claramente esta última variable, realizamos una experiencia que les ha encantado. En un bote de cristal hemos ido depositando miel, jabón, agua coloreada, aceite y alcohol coloreado, en este orden. Los líquidos no se mezclan sino que flotan los unos sobre los otros debido a sus diferentes densidades.
6ª SESIÓN
Con todo lo que sabemos hasta ahora, ha llegado el momento de entender fácilmente cómo un barco tan enorme y pesado como era el Titanic, podía flotar.
Con cierta dificultad hemos conseguido documentarnos sobre las medidas reales del barco para poder averiguar su densidad:
DIMENSIONES DEL BARCO
| ESLORA: 269mMANGA: 28 m VOLUMEN TOTAL DEL CASCO: 135. 576 M3ALTURA: 18 m.
LINEA DE FLOTACIÓN: 11,5 m VOLUMEN DE AGUA DESPLAZADA: 86.618 M3 |
| DENSIDAD DEL AGUA DE MAR : 1´027 gr/mlFUERZA DE EMPUJE: 88.956 Tn |
| DENSIDAD DEL AGUA DE MAR : 1´027 gr/mlDENSIDAD DEL TITANIC: 0´656 gr/ml |
El Titanic con su inmenso volumen desplazaba una gran cantidad de agua. A pesar de su peso, era menos denso que el agua. Todo el barco estaba hueco. Además los ingenieros se aseguraron de esto colocando 16 enormes compartimentos estancos en la parte más baja del barco, con lo que su densidad total disminuyó aún más. Por eso le llamaban “el barco insumergible”.
Podía flotar con cualquier par de compartimentos estancos contiguos inundados e incluso podía mantenerse a flote hasta con los cuatro primeros o los cuatro últimos compartimentos anegados. Esta disposición estaba pensada para resistir los daños provocados por cualquier colisión imaginable. Desgraciadamente la noche del accidente se rompieron los cinco compartimentos de proa y el hundimiento fue inevitable.
Los niños han traído sus maquetas del barco y hemos reunido una estupenda colección. También contamos con una maqueta, más técnica, de los 16 compartimentos. Cuando llenamos cuatro compartimentos no ocurre nada, pero al llenar el quinto la maqueta se hunde.
Hemos hecho una puesta en común con los datos que los niños han ido trayendo sobre el Titanic. Hemos charlado sobre el entorno histórico, social y tecnológico que posibilitó la construcción de tan magnífico barco. Al final de la tarde preparamos algunos carteles para presentar nuestro trabajo en la V Feria de la e-NanoCiencia de nuestro centro. Montaremos un stand en el que mostraremos nuestros experimentos y las conclusiones a las que hemos llegado.
Hemos vuelto a hacer una torre de líquidos con diferente densidad pero esta vez más grande y con los rótulos del líquido del que se trata y su respectiva densidad.
7ª SESIÓN
La séptima sesión la hemos dedicado a exponer nuestro trabajo en la V Feria de la e-NanoCiencia del CEIP Guadalquivir de Mairena del Aljarfe. Ha sido un éxito. Nos han visitado cientos de personas.
Los chicos/as han realizado en directo algunos de los experimentos, unos quince en total, más significativos para comprender la flotación. Los hemos colocado en orden para que los visitantes hicieran un recorrido didáctico y comprender mejor las diferentes variables. Sus explicaciones han sorprendido por su claridad, precisión y dominio del lenguaje científico. También han gustado mucho nuestra colección de maquetas del barco.
Nos hemos turnado para explicar los experimentos y así poder ver todo el resto de la feria. Han participado todos los cursos del centro, desde infantil a 6º. En total había diez stand cada uno con un tema diferente.
8ª SESIÓN
La última sesión ha sido muy especial. Hemos traído una caja de CO2 congelado (hielo seco) y nos hemos divertido de lo lindo. También hemos construido algunos submarinos. Hemos hecho una merienda especial a media tarde con helados. Los últimos minutos los hemos utilizado para hacer un poco de reflexión sobre todos estos meses, lo que más nos ha gustado, el experimento más interesante, lo que hemos aprendido, etc.
El balance tanto por parte de las dos profesoras como del alumnado es muy positivo. La convivencia entre los chicos ha sido estupenda, han colaborado, han jugado juntos en los descansos a pesar de las diferencias de edad y nunca ha surgido un conflicto. Su actitud ante el trabajo ha sido magnífica, han aportado todo cuanto se les pedía, han mostrado un alto nivel de interés y colaboración.
Creemos que además de los contenidos aprendidos, han asimilado una manera de trabajar y de ir aprendiendo mediante sus deducciones, llegando ellos a las conclusiones correctas y descubriendo por sí mismos la explicación a algunas cuestiones científicas. Han aprendido a enunciar hipótesis, a usar diferentes instrumentos de medida (termómetros, higrómetros, densímetros…), recoger datos en tablas de registro e interpretarlos, a usar un lenguaje descriptivo, objetivo, preciso.
Todo el trabajo realizado lo podéis ver con todo detalle en nuestro blog:
http://2015guadalquivirprofundiza.blogspot.com.es
Imagen de Shutterstock.
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