viernes, 14 de junio de 2013

El pasado 6 de Junio se celebró en Madrid el II Simposio ENCIENDE.
El proyecto ENCIENDE es un un proyecto de COSCE (Confederación Española de Sociedades Científicas) que tiene como objetivo fundamental acercar la ciencia y a las personas que la hacen a la escuela.
En esta ocasión se presentaron los proyectos ganadores del Premio ENCIENDE.
El Primer Premio fue para el proyecto "Taller de Alta Cocina El Bullicasio" desarrollado en el colegio Nicasio de Landa de Pamplona. El segundo fue para "Pío, Pío" del Colegio Los Peñascales en Madrid, y el tercero para "Fabricamos un compostero para nuestro huerto escolar" tigualmente desarrollado en el colegio Los Peñascales.
Puedes ver más información sobre estos premios en el portal del Proyecto ENCIENDE.
El evento despertó  el interés de los medios de comunicación, puedes ver el artículo de Elisa Silió "Sembrar la curiosidad científica"  en EL País
¿Crees que los materiales pueden recordar?
Pues aunque te parezca increíble, la respuesta es que sí.  Pero no recuerdan como nosotros.
Hay varias clases de materiales que pueden presentar este efecto de memoria, los primeros que se descubrieron  fueron unas aleaciones metálicas un poco especiales.  A veces, cuando mezclamos dos materiales distintos, por muy bien que los revolvamos, seguimos viendo por separado pequeñas partes de uno y otro. Por ejemplo si mezclamos azúcar con canela, de lejos nos parece una sola cosa, sin embargo si nos acercamos mucho, vemos que siguen distinguiéndose los cristalitos de azúcar y el polvo de canela. Esto no pasa en una aleación metálica, cuando aleamos dos metales, el resultado es un material en el que no podemos distinguir las porciones de los dos metales por separado. Y dentro de las aleaciones metálicas, hay un grupo que son capaces de recordar.
Un material con memoria de forma, puede deformarse casi tanto como queramos, al calentarlo recuperará su forma original. ¿Cómo  lo hacen? Imaginemos por ejemplo un clip hecho de alambre de aleación con memoria de forma. Para hacer la forma del muelle (o del clip en el video), trabajamos el alambre a una temperatura alta, a esa temperatura, los átomos que lo forman  se colocan unas posiciones determinadas, es lo que llamamos estructura cristalina. Una vez que el alambre está frío, podemos deformarlo, entonces los átomos se tienen que recolocar, como si deformamos una caja que contiene bolas. Sin embargo, si calentamos el clip, sus átomos se volverán a colocar en sus posiciones originales, recuperando así su forma.

Si te parece increíble, mira alguno de estos videos
Aunque los primeros materiales con memoria que se prepararon fueron aleaciones de Níquel y Titanio, hay otros materiales muy conocidos para todos que también tienen esta propiedad. Si quieres descubrir cuales, te tendrás que comer un yogur…o ver este video http://www.youtube.com/watch?v=Fzt6hAhmJyQ .
Estos materiales se pueden utilizar para muchas cosas, por ejemplo, para hacer músculos artificiales, para mover las alas que los aviones abren al aterrizar (flaps), para fabricar gafas irrompibles, y para muchas cosas más. Si quieres puedes visitar la página de la Universidad de Alberta (http://webdocs.cs.ualberta.ca/~database/MEMS/sma_mems/sma.html) y ver el siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=8CIHvx7iBx0 .  

Pero ¿qué pasa de verdad a escala microscópica? Información adicional con un poco más de base física.
El origen del efecto se encuentra en la transformación de fase de austenita a martensita, dos fases que se diferencian en su estructura cristalina. Cuando el material se conforma a una temperatura determinada se estabiliza una determinada configuración de fases. La transformación de fase austenita-martensita, puede inducirse también por deformación, y eso es lo que hacemos. Al deformar el material provocamos el cambio de fase, que conlleva un cambio de forma de la estructura cristalina, es decir de la forma en la que los átomos se disponen en el cristal. Una vez deformado el material, al calentarlo, lo que estamos haciendo es revertir el cambio de fase, de manera que los átomos vuelvan a su disposición original. Parece raro, pero en los siguientes enlaces puedes ver algunos esquemas muy clarificadores.
Aunque hasta aquí nos hemos referido a lo que podríamos llamar efecto de memoria térmico, el efecto de memoria también se puede inducir en algunos materiales mediante la aplicación de campos magnéticos.

Sobre las aplicaciones de biomateriales con memoria, el siguiente enlace es excelente.


Proponemos una actividad: Si has visto el video del yogur, verás que es muy fácil reproducirlo. Si en YouTube® introduces aleaciones con memoria de forma como parámetro de búsqueda, encontrarás experimentos similares con corcho.  También se pueden encontrar videos muy llamativos sobre aplicaciones: robots, tejidos que incorporan alambres con memoria de forma, etc. Se puede sugerir a los chavales que dejen volar su imaginación y busquen o inventen posibles aplicaciones.
¿Cómo funciona un navegador GPS?
Deberíamos empezar por explicar el nombre. Las siglas GPS provienen del inglés Global Positioning System, es decir, Sistema de Posicionamiento Global, ya con el nombre largo tenemos más pistas, es un sistema que permite determinar nuestra posición en el globo terráqueo. Pero a veces nos referimos a ellos como Sistemas de Navegación por Satélite, eso es porque son sistemas que nos permiten “navegar” por todo el planeta, ayudándonos a conocer en todo momento nuestra posición, gracias al intercambio de señales con los satélites que giran alrededor de la Tierra.  Seguimos sin saber cómo funciona…Imagina por un momento que vas con un amigo de excursión a un bosque y os separáis para buscar un sitio dónde sentaros a merendar. El bosque es frondoso, o sea que al cabo de unos pocos minutos, ya no os veis, sin embargo en la copa de un árbol hay un Duende Azul que te dice que ve a tu amigo a 2 árboles de distancia de dónde él está, no sirve de mucho, podría ser cualquiera de los árboles a los que llega una flecha azul. Sin embargo, en otro árbol, hay un duende rojo, que dice que tu amigo está a 2 árboles de distancia de donde está subido él,  lo marcamos con flechas rojas, sólo hay dos árboles a los que llega una flecha roja y una azul, así que todavía no sabes exactamente en qué árbol está tu amigo. Pero hay un tercer duende verde, que te dice que él ve a tu amigo sentado a 3 árboles de distancia del suyo, lo marcamos con flechas verdes. Y ahora sí, sólo hay un árbol al que llega una flecha roja, una azul y una verde, y cómo era de esperar ahí está tu amigo esperándote con la merienda


En un sistema GPS, en vez de preguntar a los duendes, enviaríamos una señal a cada satélite y recogeríamos su respuesta. Lo vemos ahora con un ejemplo más real, a partir de una infografía elaborada por la Agencia Espacial Europea.


En realidad como hemos visto con los duendes bastaría con tres satélites, sin embargo el cuarto nos permite precisar la posición del camión mucho mejor.

Pero la Tierra gira y los satélites giran alrededor de la Tierra, de  manera que necesitamos muchos satélites para asegurar que en cualquier momento, cualquier punto de la superficie terrestre, es visto, la menos desde 4 satélites. Para que podamos localizar cualquier punto de la Tierra en cualquier momento, necesitamos muchos más de cuatro satélites, en la imagen se muestra la constelación de satélites que permite que el sistema GPS funcione. ¿Cuántos satélites hay? Si pinchas sobre la imagen puedes ver una simulación en la que podrás saber cuántos satélites están viendo un punto de la Tierra en cada momento.

Material adicional para el profesor: la página http://www.gps.gov/ contiene gran cantidad de materiales educativos (en inglés) tales como videos y actividades para hacer con los alumnos Por ejemplo en la actividad titulada How to find a position using GPS, se ilustra el proceso de triangulación para determinar la posición de un punto, es fácil de adaptar como actividad de clase y se puede complementar muy bien con el video http://www.nasa.gov/audience/foreducators/topnav/materials/listbytype/How_Do_Global_Positioning_Systems.html.

Contiene además infografías, tutoriales, historia, (a trabvés de un enlace al Smithsonian Museum). 
En el enlace http://www.youtube.com/watch?v=ZNvllpjxl-Q se puede ver un video, que ilustra el funcionamiento del GPS con un juego. Es muy claro, y dura menos de dos minutos y está en español.
La página de la Agencia Espacial Europea tiene también información y actividades, algunas de ellas en español, seleccionando el portal de nuestro país. El enlace es directo al portal en español es  http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain.

El proyecto de navegación por satélite de la agencia europea es el Proyecto Galileo (http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/The_future_-_Galileo/What_is_Galileo).