guíadelmaestro

Los profesores pueden copiar esta guía parasu uso en clase. Para cualquier otro uso es ne-cesaria la autorización por escrito del editorde la revista.

Por Rosa María Catalá

Noviembre 2000

Maestros:Esta guía se ha diseñado para que un artículo de

cada número de ¿Cómo ves? pueda trabajarse en

clase con los alumnos, de modo que se adapte a

los programas de ciencias naturales y a los objeti-

vos generales de estas disciplinas a nivel bachi-

llerato. Esperamos que la información y las

actividades propuestas sean un atractivo punto de

partida o un novedoso “broche de oro” para dar un

ingrediente de motivación adicional a sus cursos.

Esperamos sus comentarios y sugerencias, que pue-

den enviarnos con atención a: Rosa María Catalá, al

teléfono 56 22 72 97 o fax 54 24 01 38.

Michael JordanUN TIPO CON MUCHA QUÍMICA

Plinio Sosa

(No. 24, p. 17)

I. Ubicación de la temática enlos programas de bachillerato

de la UNAMSistemas ENP y CCH

Esta guía puede aplicarse en varias materiasde las áreas de química, física y biología. Seconsidera idóneo utilizar el artículo cuandose estén estudiando macromoléculas, proce-sos metabólicos o tiro parabólico.

II. Más información1. El mundo de los polímeros

Hoy en día, la materia está rigurosamenteclasificada: elementos, compuestos y mez-clas. Esta discriminación, relevante para losquímicos, se hizo tras cientos de años de es-tudio y experimentación, y fue hasta el sigloXX cuando se estableció con firmeza que haydos diferentes familias de moléculas: las pe-queñas y las gigantes o polímeros. La molé-cula pequeña es generalmente la que estápresente en las cosas inanimadas, agua, oxí-

geno y dióxido de carbono y tiene bajos pe-sos moleculares. La molécula gigante, muchomás pesada, está compuesta de moléculaspequeñas, cuyo número llega a veces a loscientos de miles, enlazadas entre sí bajo unpatrón repetido múltiples veces.

Las moléculas gigantes naturales son lamateria de la vida. Todo lo que vive y crece,se trate de un animal o planta, bacteria ovirus, está constituido por polímeros. Aunqueexisten en forma natural desde los comien-zos de la vida en el planeta, hasta el siglo XXlos seres humanos pudieron duplicar la obranatural y sintetizar moléculas gigantes a par-tir de las pequeñas. De ese gran descubrimien-to nació toda la industria de los plásticos ylas fibras sintéticas, que desempeña un im-portante papel en la vida contemporánea.

Antiguamente, los seres humanos se con-formaban con usar los polímeros de la natu-raleza en la forma en que se le presentaban.La carne de los animales que cazaban la co-mían sin cocinar, y las pieles, sin curtir, cu-brían su cuerpo. Completaban su dieta con

a derecha y apunta su tiro directamente alcentro de la canasta, la pelota continuarásu trayectoria transversal y se impactará ala derecha del aro. Para compensar la iner-cia, el jugador debe apuntar al sector iz-quierdo de la canasta y, por supuesto, si esMichael Jordan, anotará otro de sus increí-bles tantos.

Otras situaciones newtonianas a tomaren cuenta son la rotación de la pelota, elángulo de tiro y los márgenes de error queproduce la resistencia del aire. A los apasio-nados de la física y el basquetbol les reco-mendamos enterarse más de estos temas taninteresantes en el artículo referido en la bi-bliografía.

III. ActividadesPreguntas que se sugiere hacer a los alum-

nos en clase.

1. ¿Qué diferencias hay entre el caucho(hule) natural y el sintético? ¿En dóndese desarrolló la tecnología para la elabo-ración de hule sintético?

2. ¿Cuáles son los principales plásticos quese consumen de forma cotidiana?, ¿cuá-les son sus nombres químicos, siglas y có-digos de reciclaje? (revisar en envases deproductos alimenticios o caseros en ge-neral).

3. ¿Qué papel desempeña el petróleo en laindustria de los plásticos?

4. ¿Qué nivel de desarrollo tiene la indus-tria de los materiales poliméricos y delos plásticos en México?Pida a sus alumnos que reúnan toda la

información posible sobre ventajas y desven-tajas de los plásticos (hacer hincapié en elproblema de los desechos sólidos). Fomenteuna discusión grupal en la que unos equiposdefiendan el uso extensivo de los plásticosen la sociedad actual y otros que adoptenuna postura más ambientalista. Puede ha-cerse en forma de representación, a travésde un juicio que se establezca a una compa-ñía que contamina durante el proceso de fa-bricación y cuyos productos generen residuos.

Para los apasionados del deporte puederesultar entretenido realizar una búsqueda

de nuevos materiales poliméricos y sus aplicacio-nes en los equipos o ropa deportiva.

Hay varios problemas interesantes para resol-ver con alumnos de física de bachillerato. Para ellose recomienda la consulta directa del artículo dereferencia “Physics of Basketball”.

IV. Bibliografía1. Brancazio, Peter J., “Physics of Basketball”,

American Journal of Physics, 49, 4. 1981.2. Mark, Herman F., Moléculas gigantes, Colección

Científica de Time Life, México, 1972.3. Chamizo, José Antonio y Andoni Garritz, Del

tequesquite al ADN, Colección La ciencia paratodos, Fondo de Cultura Económica, México,1995.

Rapi

los frutos y bayasque hallaban;pero no tardaronen mejorar esasmaterias primas ytrabajarlas por medio de proce-sos mecánicos para aprovecharlasmejor. Tejiendo en los telares, pro-dujeron telas de seda y de lana, y conmadera construyeron refugios eficaces. Elprimer ser humano que dominó el fuego tuvoen su poder la enorme cantidad de energíaliberada por la combustión de la celulosa,la omnipresente macromolécula del mundovegetal. Al quemar la madera, permitió queel oxígeno del aire descompusiera la celu-losa en partes más pequeñas de almidóny glucosa, mismas que a su vez tam-bién se quemarían para producir va-por de agua, dióxido de carbono yel preciado calor. Claro que esapersona no sabía eso; sólo sen-tía el bienestar del fuegocercano que lo calentaba.

2. Descubrimiento casual

Un día de 1846, Christian Schön-bein, profesor de química de laUniversidad de Basilea (Suiza), rea-lizaba unos experimentos en la co-cina de su casa. Accidentalmenterompió un frasco en el que había es-tado destilando ácidos nítrico y sulfú-rico; el líquido corrosivo cayó al piso,que estaba limpio. Sin nada mejor a lamano, Schönbein limpió el ácido conel delantal de algodón de su mujer.Luego lo lavó y lo puso a secarcerca del calentador. Pero en lu-gar de secarse, el delantal se in-flamó y desapareció. El algodón se habíaconvertido en algodón pólvora, la base de lapólvora sin humo.

Este descubrimiento casual fue factordecisivo en una serie de adelantos extraordi-narios que ocurrieron en el terreno de la quí-mica en la segunda mitad del siglo XIX.Gracias a él comenzó el desarrollo de grandiversidad de materiales nuevos, no sólo ex-

plosivos, sino también el celuloide, el rayón, la pe-lícula fotográfica, el celofán y las lacas de alto bri-llo, por mencionar sólo algunos. Fue la semilla dela que nació una gigantesca industria química enEuropa y los Estados Unidos y, quizá lo más im-portante, ayudó a establecer los fundamentos dela moderna ciencia de los plásticos.

Como suele suceder en la ciencia, selograron resultados prácticos antes de quenadie los entendiera: habrían de pasarmuchos años para que los químicos com-prendieran lo que había ocurrido conel delantal de la señora Schönbein,esto es, que su esposo había alteradola composición química de una mo-lécula gigante, en este caso la celu-losa que forma el algodón, cambiandoasí sus propiedades.

Esta hazaña accidental, de grantrascendencia, sentó las bases deun triunfo aún más espectacularque ocurriría 60 años después. En1907, Leo Baekland, químico bel-ga-estadounidense, combinó dos

tipos de moléculas ordinarias paraobtener la primera molécula giganteartificial comercialmente aprovecha-

ble. Se trataba de algo único, que noexistía en la naturaleza. Las dos

sustancias que Baekland habíaunido (formaldehído y fenol),

produjeron unatercera, de pro-piedades muydiferentes delas originalesen los reac-tivos. No era

una versión modificada de algún material queya existía: era algo nuevo, el primer plásticosintético.

Hoy en día, los químicos pueden trabajar conlas moléculas pequeñas como si fueran ladrillos paraproducir moléculas gigantes que se ajustan a espe-cificaciones determinadas previamente; de estemodo pueden producir gran variedad de materia-les y artículos, todos ellos capaces de ayudar a ungran triunfador como Jordan en un partido debasquetbol.

3. Una pelota con mucha física

El artículo se centra en la quími-ca, sin embargo, es una tentaciónpara los maestros de física reto-mar el juego de basquetbol bajosu punto de vista y, tal vez, de estemodo, igualar el marcador entreJordan y Newton. Veamos por qué.

Cualquiera que guste del depor-te ráfaga, habrá notado en los jue-gos todas las ventajas tecnológicas quese resaltan en el artículo. Los atletascomo Jordan se han beneficiado ademáspor los adelantos en la medicina del depor-te, las nuevas técnicas de entrenamiento y eldiseño aerodinámico de los equipos de juego.Lo que no es tan evidente para la mayoría esque en cualquier partido, antiguo o moderno,las reglas de la física están presentes y sonpoco apreciadas para aprender o mejorar eljuego.

Podemos tomar como ejemplo el tiro aenceste que realiza el jugador cuando estácorriendo. Un aspecto del principio de la iner-cia es que un objeto que se encuentra origi-nalmente fijo respecto a un marco dereferencia y es soltado repentinamente, con-tinuará su movimiento a la misma velocidadque la del marco de referencia en el instanteque es liberado. Una discusión preliminar so-bre esta idea fue planteada por el mismoGalileo en una de sus famosas obras, en la quedestacó que una pelota soltada desde la pun-ta del mástil de un barco en movimiento se veaterrizar en la base del mástil y, por lo tanto,debe haberse movido horizontalmente a me-dida que cae, a la misma velocidad hori-zontal del barco.

En el juego de Basquetboleste fenómeno se ilustracuando se realiza un tiroen movimiento. Porejemplo, supongaque un jugador ofen-sivo (Jordan, para novariar), rompe la de-fensa y dirige la pe-lota directamentehacia la canasta tan

rápido comopuede para encestar. Un jugador inexpertotendería a empujar su tiro hacia adelante; elresultado sería el de volar la pelota sobre eltemplete o estrellarla en el aro a una veloci-dad excesiva. A ese jugador se le habría olvi-dado tomar en cuenta la inercia. La maneraapropiada de encestar es lanzar el balón ha-cia arriba con respecto a su propio cuerpo(de manera que la pelota no tenga una com-ponente horizontal de la velocidad con res-pecto al marco de referencia), siempre ycuando se encuentre a una distancia no ma-yor a un metro de la canasta. Si esto se haceen forma apropiada, la pelota entrará sin pro-blemas para anotar otro punto, lo cual sinduda habría hecho nuestro jugador estrella.La física y no solo la química lo han puestoen la cumbre.

Una situación similar ocurre cuan-do un jugador se mueve por la

cancha, en forma paralelaa la línea de base y lle-

va a cabo un tiro enmovimiento (usual-

mente un gan-cho), a medidaque cruza la líneade tiros libres. Siel jugador se estámoviendo, diga-mos de izquierda