CABACABA

EstradaManual

PRIMERO EN LA ESCUELA

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Ciencias Naturales

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Ciencias Naturales

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Ciencias Naturales208

Todos los días, muchas veces sin darnos cuenta, utilizamos las propiedades de los imanes. Al pegar objetos en la puerta de la heladera, cada vez que escuchamos un CD o cuando entramos a un cajero automático en un banco, aprovechamos las propiedades magnéticas de algunos materiales. El magnetismo es parte de nuestra vida cotidiana.

LOS MATERIALES Y EL MAGNETISMO

CONTENIDOS: • IMANES Y MATERIALES MAGNÉTICOS.• TIPOS DE IMANES.• LA FUERZA DE LOS IMANES.• LOS POLOS DE UN IMÁN.• LA TIERRA ES UN GRAN IMÁN.• LA BRÚJULA.• MATERIALES MAGNÉTICOS EN ACCIÓN.

2

1. ¿Para qué se utilizan cada uno de los objetos que aparecen en la imagen?

2. ¿El tren se comporta como un imán? ¿Y los otros objetos?

3. Busquen información en otros libros y en Internet y averigüen qué objetos utilizados a diario contienen imanes. Con la información reunida, redacten un co-rreo electrónico que le cuente sus descubrimientos a un amigo.

¿QUÉ SABEMOS HASTA AHORA?

BLOQUE: LOS MATERIALES

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Capítulo 2 • Los materiales y el magnetismo 209Capítulo 2 • Los materiales y el magnetismo 209

CIENCIAS NATURALES

Existen imanes arti� ciales de varios tamaños, de diferentes materiales y con distinta potencia.

NATURALES

¡¿Imanes en parlantes,

tarjetas y brújulas?! ¿Será cierto que

están en todos esos objetos?

¿Será cierto que están en todos esos

LOS IMANES Y LOS MATERIALES MAGNÉTICOSSi necesitamos clips o ganchitos, y estos están mezclados

con otros útiles , tardaremos menos tiempo en separarlos usan-do un imán. Los imanes son objetos que tienen la propiedad de atraer y mover otros objetos hechos de algunos materiales metálicos, como el hierro, el acero o el níquel. Estos materiales se denominan magnéticos. En cambio, si acercamos un imán a un objeto de plástico, a un trozo de papel o a una manija de bronce, estos no serán atraídos porque no son magnéticos.

La chapa de la heladera está hecha de un material magnético. En cambio, la goma y el plástico no tienen esta propiedad.

<Los tipos de imanes y sus propiedadesExisten diversos tipos de imanes, según de dónde provienen

o con qué material están hechos. Hay imanes naturales com-puestos por un material que se encuentra en la corteza terrestre y que contiene mucho hierro: la magnetita. También existen imanes artificiales, que son fabricados por el ser humano con diferentes materiales como el hierro y el acero. La mayoría de los imanes que usamos todos los días están hechos con óxido de hierro pulverizado. Estos imanes se de-nominan cerámicos.

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Ciencias Naturales210

LA FUERZA DE LOS IMANESLos imanes tienen la particularidad de que no necesitan estar

en contacto con un objeto magnético para atraerlo porque pue-den actuar a distancia. Seguramente, alguna vez pegaron una nota con un imán sobre la puerta de la heladera. A medida que el imán se acerca a la heladera, se siente una fuerza que lo atrae y hace que se acerque aún más. Esto ocurre porque tanto el imán como la chapa de la heladera se atraen entre sí. Otra manera de comprobar esta propiedad es con la siguiente experiencia: si se cuelga de un hilo un clavo y de otro hilo, un imán; al acercarlos, se observa cómo se empiezan a atraer antes de tocarse.

A cierta distancia el imán y el clavo se atraen entre sí. A medida que se alejan, la fuerza del imán disminuye.

Sin embargo, ¿todos los imanes tendrán la misma fuerza? Si se acerca un imán a un clip este será atraído. Si, en cambio, se usa un imán mucho más grande y del mismo material, el clip será atraído con mayor rapidez, y para separarlos será necesa-rio hacer más fuerza que con el imán pequeño.

La misma experiencia se puede repetir utilizando un imán de otro material diferente del hierro y del acero, como los consti-tuidos por un material llamado “tierras raras”. Estos imanes es-tán fabricados con una mezcla de metales, en especial de boro y neodimio. En este caso, a pesar de que el imán de “tierras raras” sea más pequeño, su potencia es mayor que la de los imanes de hierro.

En conclusión, el poder del imán depende de su tamaño y del material con el que está hecho.

Imanes de “tierras raras”Los imanes de “tierras raras”

son mucho más poderosos que los de hierro y acero. Alrededor de 1970, se empezó a estudiar su comportamiento. En la actuali-dad se los utiliza para fabricar aparatos que precisen imanes poderosos y de tamaño pequeño, como los discos duros de com-putadora, cierto tipo de motores y algunas montañas rusas.

El poder de los imanes de “tierras raras” es una propiedad del material y no depende del tamaño del imán.

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Capítulo 2 • Los materiales y el magnetismo 211

El poder de los imanes a través del vidrioSi necesitamos alfileres para fijar una lámina en la cartele-

ra, y estos están mezclados con mostacillas, gomas, pequeños lápices y fichas de plástico, bastará con utilizar un imán para separarlos. Pero si se cayeron dentro de un vaso con agua, ¿podremos utilizar un imán para sacarlos sin mojarnos las manos?

Si se acerca un imán a la pared del vaso, los alfileres se arriman al imán y quedan “pegados” a través del vidrio. Esto ocurre porque la fuerza que se genera entre los imanes y los materiales magnéticos atraviesa otros materiales, como el agua líquida.

El calor y el poder de los imanes¿Los imanes pueden perder su fuerza? Observen el experi-

mento que se muestra en las imágenes e intenten responder a esta incógnita.

Luego de calentarlo, el poder de un imán es menor que el que tenía antes de ser expuesto al calor. Es decir, el calor desmagnetiza los imanes y los materiales magnéticos.

El poder de los imanes también actúa a través del vidrio y de los líquidos.

1. Si deseamos encontrar la goma de borrar dentro de una cartuchera llena de bandas elásticas, marcado-res de colores, fi chas de dominó y bolitas de vidrio, ¿podremos utilizar un imán para resolver el proble-ma? ¿Por qué?

2. ¿Los imanes ejercen su poder a través del papel? ¡Hagan la prueba!

3. Indiquen cuáles de las siguientes oraciones son co-rrectas y expliquen por qué las otras son incorrectas.a. Los materiales que son atraídos por un imán son

magnéticos.

b. El calor hace que un imán sea más potente.

c. Todos los imanes pequeños tienen menos fuerza que

los más grandes.

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Ciencias Naturales212

LOS POLOS MAGNÉTICOS¿Los imanes tienen el mismo poder de atracción en todas

sus partes? Para responder a esta pregunta, se puede hacer el siguiente experimento.

Se retira el imán. Se envuelve un imán en barra con papel o con un � lm adherente.

Se coloca sobre una hoja de papel un poco de polvo de hierro y se acerca el imán.

Si envolvemos un imán con un film o papel y lo acercamos a las limaduras de hierro, luego de retirar el imán, el polvo de hierro es más abundante en los extremos de la barra. Estos extremos se denominan polos magnéticos y son las zonas del imán que tienen más fuerza magnética. Para diferenciarlos se los llama polo norte y polo sur, y se dice que son polos opuestos entre sí.

Si se repite la experiencia utilizando un imán con forma de herradura o un imán redondo, las limaduras de hierro se con-centran en los extremos de la herradura o sobre las caras pla-nas del imán circular. Esto ocurre porque en los imanes con forma de barra y de herradura, los polos están en los extremos; mientras que en los imanes redondos, los polos están en las caras circulares.

El polvo de hierro se concentra en los polos de cada imán.

Todos los imanes tienen un polo norte y un polo sur.

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Capítulo 2 • Los materiales y el magnetismo 213

Interacción entre imanesAl acercar el polo norte de un imán con el polo sur de otro

imán, se siente una gran fuerza de atracción entre ambos. En cambio, si se acercan dos imanes por sus polos iguales, se expe-rimenta una fuerza que impide que se junten.

Otra característica de los imanes es que al partirlos, se obtie-nen nuevos imanes, cada uno con sus dos polos opuestos.

Al partir un imán, se obtienen imanes más pequeños.

Si se acercan dos imanes por sus polos opuestos, ¿qué ocu-rre? ¿Se forma un nuevo imán? ¿Qué sucede en la zona de unión? ¿Siguen estando presentes los polos que los imanes te-nían por separado?

Si se “arma” un imán grande a partir de unir dos imanes pe-queños por sus polos opuestos y se lo acerca hacia un material magnético como las limaduras de hierro, estas se concentran en los extremos. Mientras que en la zona del medio del nuevo imán (donde se unieron los imanes pequeños), las limaduras de hierro no se “pegan”. Los polos de un imán están siempre en extremos opuestos y alejados entre sí.

El imán que se forma al unir dos imanes pequeños sigue teniendo dos polos opuestos.

1. Completen las palabras que faltan en las oraciones.

Los objetos que están hechos con _____________ son

atraídos por un imán.

Los _____________ son las zonas donde la fuerza del

imán es mayor.

Los _____________ son objetos que atraen materiales

metálicos.

2. ¿Qué ocurre si se unen dos imanes por sus polos iguales? ¿se formará un imán más grande? Anoten sus predicciones, luego hagan la experiencia.

3. Dibujen un imán en forma de herradura y marquen con color sus polos.

4. ¿Se puede utilizar un trozo de goma para fabricar un imán? ¿Por qué?

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Ciencias Naturales214

LA TIERRA: UN IM«N GIGANTEEn la época en que las personas empezaron a construir em-

barcaciones para navegar y descubrir nuevos territorios, los marineros se guiaban observando las estrellas y el lugar del cielo por donde salía el Sol. Hace 2.300 años, en China, se in-ventó un aparato fabricado con una aguja hecha de magnetita que ayudó a los navegantes a guiarse: la brújula. La aguja de este aparato estaba apoyada sobre una base de manera tal que pudiese girar. Pero ¿por qué la aguja de una brújula gira? ¿Qué fuerza invisible hace que se mueva?

Desde tiempos muy antiguos, se sabe que si se deja girar li-bremente una aguja imantada, su punta se ubica siempre ha-cia una misma dirección. A partir de esta observación, hace unos 450 años, el científico inglés William Gilbert concluyó que esto ocurre porque la Tierra es un imán.

En el núcleo de nuestro planeta, hay materiales metálicos en estado líquido. Estos materiales se mueven y generan zonas llamadas campos magnéticos, que tienen una fuerza de atrac-ción igual a la de los imanes. Ello hace que la Tierra se compor-te como un gigantesco imán que tiene sus polos magnéticos en los extremos opuestos, cerca del Polo Sur y del Polo Norte. Por ese motivo, nuestro planeta atrae la punta de la aguja iman-tada siempre en la misma dirección: hacia el sur magnético terrestre.

polo sur magnético

Polo Norte geográfi co

polo norte magnético

Polo Sur geográfi co

La Tierra se comporta como un imán gigante, con un polo norte y un polo sur magnéticos.

El núcleo es la parte más interna del planeta, y contiene metales en estado líquido.

núcleo

El magnetismo terrestre hace que muchas rocas volcánicas tengan la fuerza de un imán.

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Capítulo 2 • Los materiales y el magnetismo 215

CÓMO FUNCIONA UNA BRÚJULALas primeras “brújulas” se fabricaron con una aguja imanta-

da dentro de una cajita de bambú con agua. Para que la aguja pudiese girar, el agua tenía que estar muy calma. Con el tiem-po, estos aparatos se fueron perfeccionando y se convirtieron en una herramienta para orientarse. En la actualidad existen siste-mas de orientación más sofisticados y precisos, como el GPS.

Las brújulas tuvieron muchas modi� caciones desde que se inventaron.

Las brújulas tienen una aguja hecha de un material mag-nético, que se mueve por la influencia del campo magnético de la Tierra. Esta aguja y la Tierra actúan de la misma manera que dos imanes comunes. Sin embargo, en nuestro planeta, el polo sur magnético está cerca del Polo Norte, y el polo norte magnético está próximo al Polo Sur. Por eso, la aguja señala el Norte geográfico cuando su polo norte es atraído por el polo sur magnético de la Tierra.

Si a una brújula se le acerca un imán potente, el polo norte de la aguja es atraído por el polo sur del imán. Este fenómeno ocurre porque la atracción del imán sobre la brújula es más intensa que la que ejerce la Tierra .

La brújula y la mineríaEn el siglo XII, se comenzaron

a usar brújulas debajo de la tierra. Así los mineros podían orientarse mejor y cavar los tú-neles con mayor precisión. Esto fue posible porque la fuerza de atracción del campo magnético de la Tierra no se pierde en la profundidad del suelo.

1. Expliquen en un texto breve cómo funciona una brújula.

2. Una parte del territorio de la Argentina está en el Polo Sur: la Antártida. ¿Qué polo magnético de la brújula apunta hacia este polo geográfi co? Fundamenten la respuesta.

3. El núcleo de la Tierra contiene materiales metálicos en estado líquido, ¿alguno de estos componentes contendrá hierro? ¿Por qué?

4. ¿Hacia dónde les parece que apunta la aguja de una brújula si estamos parados en el polo sur magnético terrestre?

este tema conecta con...

1CAPÍTULO página 309

CIENCIAS SOCIALES

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Ciencias Naturales216

MATERIALES MAGNÉTICOS EN ACCIÓNLos imanes tienen usos muy variados. Algunos imanes se

pegan en las puertas de las heladeras, otros se usan en los costu-reros para separar las agujas de los hilos de coser, y otros están en las bandas magnéticas de las tarjetas de crédito. También hay imanes en el interior de la puerta de la heladera o de las alacenas, para que estas cierren de manera más hermética.

Muchos de los objetos que usamos todos los días tienen imanes.

Los imanes también se utilizan en las industrias; por ejem-plo, en la fabricación del hierro, se usan grúas con grandes imanes para separar la chatarra, que son los restos de materia-les de hierro oxidado.

Objetos muy diferentes, como las máquinas que levantan la chatarra en la industria y los altavoces de las estaciones de tren, contienen imanes en su estructura.

Además, los imanes y el magnetismo están presentes en el funcionamiento de diversos aparatos y máquinas que se usan en la medicina, en el transporte y en el hogar.

Las tarjetas de crédito tienen su historia

Alrededor de 1950, en Estados Unidos, un grupo de amigos decidió crear una tarjeta que les permitiese almorzar en res-taurantes aunque no tuviesen dinero en efectivo. Las primeras tarjetas estaban hechas de un cartón grueso en el que fi gura-ban los nombres de los locales que las aceptaban. Luego, para aumentar la seguridad, se incorporó una banda magnética en el reverso, que almacena la información del cliente.

En la actualidad, muchas tar-jetas además tienen un micro-chip que evita que la informa-ción pueda ser copiada.

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Capítulo 2 • Los materiales y el magnetismo 217

1. Hagan una lista con los objetos y aparatos de sus ca-sas que les parece que tienen imanes en alguna parte. ¿Cómo podrían comprobar si realmente esos objetos tienen imanes?

2. Los imanes que usamos habitualmente no son natu-rales, ¿por qué creen que ocurre esto?

3. Diseñen una experiencia utilizando una brújula para comprobar que los parlantes tienen imanes.

Los imanes y el magnetismo también se utilizan para guardar información. Por ejemplo, los discos rígidos de las computadoras y las cintas de los videos tienen pequeñísimos imanes sobre su superfi cie. En estos imanes se guardan los datos, y solo pueden ser leídos por aparatos que también contengan imanes.

Algunos trenes tienen una gran

cantidad de imanes en su base y andan sobre vías que también tienen imanes. Estos trenes, llamados de levigación magnética, funcionan a medida que se genera rechazo y atracción entre los imanes de su base y los de las vías. De esta manera, el tren se desplaza “fl otando”, sin apoyarse, y alcanza velocidades de hasta 500 km/h.

Con el avance de la tecnología, el magnetismo

se utilizó en la fabricación de aparatos útiles para el diagnóstico en medicina. Este es el caso de la Resonancia Magnética Nuclear o RMN. En estos estudios se utiliza un resonador magnético, que es un aparato que contiene grandes imanes en su estructura, y que toma imágenes del interior del cuerpo.

Los parlantes son conos de papel que están conectados a un imán. Al reproducir un CD en la computadora, la música y su ritmo hacen que el imán vibre. Esta vibración

se transmite al cono, y este comienza a

vibrar. De esta manera, el sonido que se está reproduciendo llega a nuestro oído.

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TA L L E R D E

CIENCIAS

Ciencias Naturales218

TA L L E R D E

CIENCIAS

LA FUERZA DE LOS IMANES Como vieron, los imanes tienen la propiedad de atraer ciertos metales. Ahora

bien, ¿todos los imanes tienen la misma fuerza? Para realizar una investigación que responda a esta pregunta es necesario elaborar una hipótesis, es decir, una posible respuesta. En este caso, la hipótesis podría ser la siguiente:

HIPÓTESIS Todos los imanes de igual forma tienen la misma fuerza.

Para veri� car si la hipótesis es correcta, se puede realizar un experimento,

por ejemplo, se puede contar la cantidad de ganchitos metálicos, en cadena,

que cada uno de los imanes puede sostener.

MATERIALES 10 clips de acero • 3 imanes de distintos tamaños (con igual forma).

PROCEDIMIENTO

1. Sostengan uno de los imanes con una ma-

no, y con la otra, acerquen un ganchito.

2. Acerquen un nuevo ganchito al que está

pegado al imán. Luego, repitan con un

nuevo ganchito, en este caso, acercándolo

al segundo. Continúen con el tercero y con

el cuarto, hasta que el imán no pueda sos-

tener más ganchitos.

3. Repitan los pasos anteriores con los otros

dos imanes.

¿QUÉ MEDIMOS?

Hay que medir la cantidad máxima de

ganchitos, en cadena, atraída por cada imán.

De este modo, se comprueba si los distintos

imanes tienen la misma fuerza o no.

¿QUÉ RESULTADOS ESPERAMOS?

Si la hipótesis es correcta, se espera que

todos los imanes atraigan el mismo número

de ganchitos.

RESULTADOS

Anoten en una tabla como la que sigue el

número máximo de ganchitos que cada imán

logró sostener.

Imán Número de ganchitos

1

2

3

1. Supongan que el imán A pegó 3 ganchitos; el imán B atrajo 5 clips, y el imán C, 7.¿Qué dirían respecto de la hipótesis? ¿Es correcta o incorrecta?

2. ¿Qué experimento harían para verifi car si los imanes con formas distintas tienen más o menos fuerza?

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ACTIVIDADES DE INTEGRACIÓN

Capítulo 2 • Los materiales y el magnetismo 219

ACTIVIDADES DE INTEGRACIÓN

1. Resuelvan el siguiente acróstico teniendo en

cuenta las de� niciones que aparecen debajo.I

MANES

1. Materiales que son atraídos por un imán.

2. Objeto que mueve o atrae algunos materiales.

3. Instrumento que contiene una aguja que indica dónde

está el Norte geográ� co.

4. Material del que están formados los imanes naturales.

5. Cuando se calienta un imán, este se ___________.

6. Zonas del imán que tienen más potencia.

2. Marquen las frases correctas y expliquen

por qué las otras son incorrectas.

a. La mayor fuerza de un imán está en el medio.

b. La aguja de la brújula indica el norte magné-

tico de la Tierra.

c. Si se corta un imán en varias partes, se for-

man nuevos imanes.

d. Los imanes redondos no tienen polos.

e. Lo único que de� ne la potencia de un imán

es su tamaño.

3. Camila y Mariano hicieron el siguiente ex-

perimento con imanes. En un vaso colocaron

un poco de aceite; en otro, alcohol, y en un

tercero, pusieron jugo de naranja. A cada uno

de los tres vasos, le agregaron tres ganchitos

metálicos iguales. Luego, acercaron un imán a

los vasos, de a uno por vez, y observaron que

en todos los casos los ganchitos se acercaban

al imán. ¿Qué pregunta querrían responder

con este experimento? ¿A qué conclusiones

llegaron?

4. Completen las palabras que fal-

tan en el mapa conceptual.

el más grande es

sus polos geográ� cos se ubican con una

es propio de los atraen a los

materiales

por ejemplo

Magnetismo

brújula

5. Escriban un texto sobre el magnetismo.

Utilicen las siguientes palabras: magnetita •

Tierra • polos • materiales magnéticos • brújula

• imanes.

6. Vean la animación sobre el magnetismo en

el sitio de Internet http://bit.ly/Lz1rAr

a. ¿Por qué el mamut se cae cuando le ponen

los imanes herradura?

b. ¿Qué es un electroimán? ¿Cómo funciona?

¿En qué se diferencia de un imán? ¿Para qué

se lo utiliza?

c. ¿Qué otras cosas nuevas aprendieron con

el video?

¿Qué sé ahora que antes no sabía?Después de leer los temas de este capítulo, segura-

mente aprendieron cosas que antes no sabían. Vuel-van a observar las imágenes de la primera página del capítulo, y respondan nuevamente a las preguntas que se plantean allí. Esta vez, con lo que aprendieron acerca de los imanes y del magnetismo.

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