Si te es posible, observa los videos sobre el tren de levitación magnética en los siguientes enlaces:

• <https://www.youtube.com/watch?v=Ys5Ozzrjahk&feature=player_embedded>

• <https://www.youtube.com/watch?v=7deU3pp0Hjo>

Revisalainformacióncientíficaadquiridaensesionesanteriores.

Organizaalosestudiantesengrupos.

Antes de la sesión

Elcampomagnéticodelosimanesysu uso en medios de transporte

Multimedia(proyectoryaudio)sisetieneelrecurso. CopiasdelAnexo3paralosestudiantes. Cuadernodeexperiencias. Imanes rectangulares (con los polos pintados de distinto color),botellasdescartablesdeplástico,plastilina,pesasdel set de medición del módulo de material concreto de CienciayAmbiente.

Materiales o recursos a utilizar

Losimanesserepelencuandoseenfrentansuscamposmagnéticosdeigualpolaridad.Estapropiedadesaprovechadaparaproducirlalevitaciónmagnéticaentrenesmodernos.Enestasesiónlosniñosylasniñasindagaránsobreloscampos

magnéticosdelosimanes;apartirdeello,obtendránargumentoscientíficosqueexpliquenelusodelosimanesenlos

mediosdetransportemasivos.

¿Cómoseutilizaelmagnetismoenlosmediosdetransporte?

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En grupo clase

Recuerda junto con los niños y las niñas las sesiones anteriores sobre el magnetismo, y sobre la Tierra vista como un gran imán que presenta dos polos: uno en el polo norte y el otro en el polo sur.

Selecciona con los niños y las niñas las normas de convivencia necesarias para indagar sobre el tema durante la clase.

A continuación presenta a los estudiantes dos imanes y pídeles que los confronten uno con otro, cambiando su posición, de manera que enfrenten polos iguales y polos contrarios. Enseguida, pregúntales lo siguiente: ¿qué ocurre con los imanes?

Procura que los niños y las niñas se percaten —y expresen— que unas veces los polos se atraen y otras se rechazan. Recuérdales que los polos en los imanes se han pintado a propósito para identificarlos. Plantea estas preguntas: ¿cuándo se atraen los imanes?, ¿cuándo se repelen?

Logra que los estudiantes se percaten de que no es necesario que los imanes estén en contacto para que se atraigan o rechacen, sino que lo hacen también a la distancia.

Seguidamente, pregúntales lo siguiente: ¿qué se forma alrededor del imán? Condúcelos a la idea de que alrededor de cada imán se forma el campo magnético. Concuerda con ellos en que basta que se acerquen los campos magnéticos de los imanes para que se atraigan o rechacen.

Momentos de la sesión

15minutos

INICIO1.

COMPETENCIAS CAPACIDADES INDICADORES

Indaga mediante métodos científicossituacionesquepueden ser investigadas por la ciencia.

Diseñaestrategiasparahacerunaindagación.

Elabora un protocolo sencillo para manipular la variable independienteydarrespuestaalapreguntaseleccionada.

Explicaelmundofísicobasándoseenconocimientoscientíficos.

Comprendeyaplicaconocimientoscientíficos.

Explica con argumentos científicoselfuncionamientodelalevitaciónmagnética.

Área curricular de Ciencia y Ambiente

Competencia(s), capacidad(es) e indicador(es) a trabajar en la sesión

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En pequeños grupos

En grupo clase

60minutos

DESARROLLO2.

Invita a los estudiantes a que formulen preguntas y oriéntalos hacia la construcción de una sola pregunta para indagar: ¿qué propiedad de los imanes se utiliza para conseguir la levitación en los trenes de levitación magnética?

Invita a los niños y niñas a que se organicen en cuatro grupos y que, en cada grupo, ensayen algunas posibles respuestas a estas preguntas. Luego pide que registren estas respuestas a modo de hipótesis en su cuaderno de experiencias. Haz tú lo mismo, pero en la pizarra.

Pide a los estudiantes que ensayen propuestas de acciones que podrían realizar para demostrar sus hipótesis. Muéstrales la siguiente secuencia para hacer su indagación y ayúdalos a interiorizarla (ver imágenes secuenciadas):

1. Armar un canal de forma prismática hecho con plástico transparente. Debe permitir que un imán resbale fácilmente. Para armarlo, pueden seguir esta secuencia:

2. Poner los imanes uno sobre otro dentro del canal, con sus polos diferentes contrapuestos (sur contra norte).

Planteamiento del problema

Elaboración del plan de indagación

Planteamiento de hipótesis

1. Cortar la botella. 2. Extender el plástico. 3. Envolver un imá con el plástico.

4. Formar un prisma de plástico por cuyo interior pueda resbalar fácilmente un imán

Establece el propósito de la sesión: hoy indagarán sobre las interaccciones entre los campos magnéticos de los imanes, y buscarán argumentos para explicar el uso de esta propiedad en los trenes de levitación magnética.

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Paso 2 Paso 3 Paso 4

Pesa

A continuación, construye con los estudiantes las ideas fuerza de lo aprendido en esta sesión. Recuerda que las ideas deben salir de los niños y las niñas; tu labor en esta parte es guiarlos hacia ese objetivo por medio de preguntas, repreguntas, contrapreguntas, etc. Las siguientes ideas te servirán de guía:

Argumentación

En grupo clase Retoma la pregunta inicial de indagación: ¿qué propiedad de los

imanes se utiliza para conseguir la levitación en los trenes de levitación magnética?

Recoge las respuestas de los niños y las niñas. Pídeles que fundamenten sus respuestas basándose en la evidencia obtenida en sus experimentos (deben explicar que la propiedad de repulsión de los campos magnéticos iguales permite la levitación).

Pídeles que expliquen si sus hipótesis fueron confirmadas por la evidencia. En caso fueran distintas, indícales que ensayen cómo podría ser el enunciado de las hipótesis.

Pídeles que dibujen y anoten sus observaciones.

A continuación, invítalos a leer cómo funcionan los trenes de levitación magnética (Anexo 3).

Si tienes acceso a internet, invítalos a que observen el video, en el siguiente enlace, sobre las aplicaciones del magnetismo en los medios de transporte: <https://www.youtube.com/watch?v=Ys5Ozzrjahk&feature=player_embedded>

Luego pide que comenten sobre lo observado y la lectura.

Análisis de resultados y comparación de las hipótesis

3. Colocar los imanes uno sobre otro dentro del canal, con sus polos iguales frente a frente (sur contra sur).

4. Colocar una a una, sobre el imán, las pesas de diferente valor (adherirlas al imán superior con un pedacito de plastilina). Empezar por las menos pesadas y observar lo que ocurre al poner y al sacar las pesas en cada caso.

5. Finalmente, registrar lo observado en el cuaderno de actividades.

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Es importante que recuerdes a los niños y las niñas que los imanes que tienen polos diferentes se atraen, mientras que en los imanes con polos iguales hay una fuerza de repulsión, es decir, no hay fuerza de atracción. Esa misma fuerza de repulsión hace que los trenes magnéticos se mantengan flotando o “levitando” sobre las vías. Solo cuando se detiene en las estaciones, el tren llega a tocar las vías. Las fuerzas de atracción magnética de la parte delantera y las de repulsión en la parte trasera hacen que el tren avance.

• Elcampomagnéticoeselespacioenelqueunimánpuedeejercersu fuerza magnética (recordar este concepto tratado en sesiones anteriores). El campo magnético se identifica utilizando limaduras de hierro: al exponerlas a un imán, estas forman patrones delíneas a manera de “caminos” del campo magnético. La energía de los imanes actúa a distancia sobre los materiales ferromagnéticos o sobre otros imanes, a través de campos de fuerza.

• La mayor concentración de limaduras de hierro en los polosindicaqueesallídondelosimanesejercenunamayorfuerzadeatracción o de repulsión.

• En los camposmagnéticos se identificandospolos: sur ynorte.Los polos contrarios se atraen y los iguales se repelen.

• Si los imanesse repelen,unodeellospuede levitar si secolocanen una estructura adecuada (ver también la imagen del Anexo 4).

• Enlostrenesdelevitaciónmagnética,seaplicanlaspropiedadesde repulsión de los campos magnéticos para hacer levitar el tren, y los de atracción magnética para detener el tren.

10minutos

CIERRE (valoración del aprendizaje)3.

Tarea a trabajar en casa

Indica a los niños y las niñas que investiguen los beneficios a futuro del uso de los trenes magnéticos.

Pídeles también que investiguen sobre el funcionamiento de los trenes eléctricos.

Comunicación

Indícales que con la participación de todos elaborarán las ideasfuerza. Escríbelas en la pizarra.

Pide a los estudiantes que describan las actividades realizadas y el porqué lo hicieron.

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Anexo 1 Quinto Grado

Anexo 2 Quinto Grado

Buenas hipótesisDada la pregunta “¿Qué propiedad de los imanes se utiliza para conseguir la levitación en los trenes de levitación magnética?”, una posible hipótesis podría ser la siguiente: si un imán queda suspendido en el aire (“levitando”) al ser rechazado por el campo magnético de otro, entonces, esta propiedad puede ser usada en los trenes de levitación magnética.

Observa que esta hipótesis tienen dos variables: la variable independiente y la variable dependiente. En las hipótesis deben estar presentes estas dos variables: la independiente es la variable que manipulamos, y la dependiente es la consecuencia de la manipulación. Mira el ejemplo del cuadro.

Grupo: _____________________________________________________________________

Grado: _________________________________ Sección: ______________________

1. Problema: _______________________________________________________________

2. Hipótesis: _______________________________________________________________

3. Observaciones de las actividades: ____________________________________________

4. Verificación o prueba de la hipótesis: _________________________________________

5. Recopilación y análisis datos: ________________________________________________

6. Presentación de conclusiones: _______________________________________________

Estructura de ficha de experimentación sobre campos magnéticos y su utilización en los medios de transporte

Variable independiente Conjunción ilativa Variable dependiente

Si un imán queda suspendido en el aire al ser rechazado por el campo magnético de otro,

entonces esta propiedad puede ser usada en los trenes de levitación magnética.

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Anexo 3 Quinto Grado

Anexo 4 Quinto Grado

Imagen de levitación magnética

Tren de levitación magnética MAGLEV, vehículo de alta velocidad que levita sobre un carril denominado carril guía el cual es impulsado por campos magnéticos. Los trenes de levitación magnética son considerados el transporte de masas del futuro. Para el correcto funcionamiento del sistema se implementaron dos principios de funcionamiento de trenes de levitación magnética. 1. Suspensión Electromagnética (EMS). Usa electroimanes convencionales situados en los extremos de un par de estructuras debajo del tren; las estructuras envuelven por completo cada lado del carril guía. Los imanes son atraídos hacia los rieles en el carril guía y elevan el tren. 2. Suspensión Electrodinámica (EDS) Usa la fuerza de oposición que se produce entre los imanes del vehículo y las bandas o bobinas eléctricas del carril guía para levitar el tren. Tanto el sistema EMS como el EDS utilizan una onda magnética que se desplaza a lo largo del carril guía para proporcionar energía al tren maglev mientras se encuentra suspendido sobre el riel.

Las estructuras envuelven por completo cada lado del carril guía.

Estructurasdebajo del tren

Carril guíaElectroimándel tren

Electroimándel riel

La ventaja de este sistema radica en que el vehículo es mucho más ligero, y la potencia de la propulsión resulta más flexible. El hecho de que los trenes maglev no toquen los carriles guía tiene además otras ventajas: aceleración y frenados más rápidos, mayor capacidad de subida en cuestas, funcionamiento mejorado en situaciones de lluvia intensa, nieve y hielo

y ruido reducido. Los sistemas maglev también aprovechan al máximo la energía en rutas de longitudes de varios miles de kilómetros, puesto que utilizan alrededor de la mitad de energía por pasajero que los aviones comerciales convencionales. Como otros sistemas de transporte eléctrico, también reducen el uso de petróleo y contaminan el aire menos que los aviones, locomotoras diesel y automóviles.

Extractado de: Sandra Bibiana Garcia Herrera, Adriana Mercedes Ropero Torrado, Universidad Pontificia Bolivariana. Bucaramanga Colombia.

Fuente: www. Ciencia en acción

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