Actividad en la clase para explicar: El principio de equivalencia masa-energía

Actividad en la clase para explicar: El principio de equivalencia masa-energía 

Figura 4. Ecuación del principio de equivalencia masa-energía.

https://www.youtube.com/watch?v=TblBrpDalkE

Propuesta # 1

Se explica la equivalencia de masa-energía, para alumnos de octavo año en química, con el tema de radiactividad, con el ejemplo de la fisión nuclear como un proceso radiactivo artificial, el cual es utilizado como fuente para obtener energía eléctrica.

-       Se le hace interrogantes a los estudiantes para saber que tanto conocen sobre el tema: ¿Alguna vez ha escuchado que la masa y energía tienen equivalencia? ¿Para usted, que es fisión y fusión nuclear? ¿Sabe algo sobre la teoría de la relatividad?

-       Seguido de sus respuestas, se hace una lluvia de ideas y se aclaran dudas y mejoran conceptos.

-       Luego, se realiza una dinámica con el tema de fisión nuclear, en el cual 12 estudiantes van a tener unas fichas con el Uranio 235, 6 estudiantes serán neutros y el resto no tendrán fichas.

-       Una vez que cada estudiante tiene su ficha, todos se van a unir en una misma región del aula o jardín de la institución y la docente va mencionando información sobre el Uranio 235 (masa, ubicación en la tabla periódica, obtención, radiactividad, etc.), seguido de esto, la docente lanza una bola que representa el bombardeo de un neutrón, los estudiantes salen corriendo a diferentes partes (representando la liberación de energía) y hacen parejas: los que no tienen ficha se unen con los que tienen ficha del Uranio 235 y los que tienen ficha de neutro buscarán parejas para separar el Uranio 235.

-       Continuando, se hace la misma dinámica pero al contrario, los estudiantes están distanciados y se unen para representar la concentración de la materia para transformarse en energía (fusión nuclear).

-       Concluida la dinámica, la docente explica en el pizarrón la fisión nuclear e introduce la ecuación E=mc², la cual permitió el proceso y genera energía eléctrica y se realizan algunos problemas en relación a este.

-       Como tarea, los estudiantes van a investigar sobre la paradoja de los gemelos y en la clase se le mostrará un video que hable sobre la teoría de la relatividad y se hace una plenaria.

Propuesta #2

-       El docente lleva al aula una lámina donde se visualice la Fórmula de equivalencia masa - energía E= mc² y la pega en la pizarra, el docente indica que la observen y analicen para posteriormente repartir carteles, marcadores y cintas adhesivas.

-       Se les solicita a los estudiantes que se formen en grupos y responderán las siguientes preguntas:  

¿Qué es energía y masa?, ¿hace falta mucha energía para tener masa?, ¿Por qué no vemos nunca formarse la materia?,¿Cuáles son los aportes de los científicos Albert Einstein?, ¿Qué es un acelerador de partículas?

-       Cada grupo pegan sus carteles en la pizarra y exponen a sus compañeros las ideas que tuvieron respecto a las preguntas.

-       El docente mediante unas diapositivas explica a los estudiantes el tema del principio de equivalencia masa-energía.

-       Para reforzar el tema se les muestra un video a los estudiantes sobre la equivalencia masa- energía.

-       Con ayuda de material impreso reutilizable, se les solicita a los estudiantes de forma individual responder a la siguiente pregunta generadora ¿Qué relación tiene la energía y la masa, que hacen que la fórmula de del principio de equivalencia masa-energía sea tan importante en la humanidad y cuales han sido sus ventajas y desventajas? En plenaria se escriben y se comparten las ideas.

Propuesta # 3

-       Para entender esta ley tenemos que conocer que es la materia, para ello, el docente plantea preguntas como ¿Qué entiende de la materia? ¿Qué relación tiene con la energía? ¿Usted piensa que la energía de un cuerpo  depende de su masa? ¿Por qué Albert Einstein utilizo en esta fórmula la velocidad de la luz y está representada con una c no v?

-       Los(as) estudiantes anotan sus ideas en forma individual y luego, en subgrupos las comparten, a partir de una lluvia de ideas se escriben todas las respuestas en la pizarra sin corregirla.

Los estudiantes observen el siguiente video.

-       Luego, el docente explica que Albert Einstein es el científico más conocido en la época, el propuso la teoría de la relatividad, la formula E= mc² no fue pensada en sí misma sino es una consecuencia lógica de la teoría especial de la relatividad.

Esta fórmula es la ecuación más conocida del mundo y lleva por nombre equivalencia masa –energía:

E= energía

M= masa

C= velocidad de la luz, al cuadrado por que debe que multiplicar por sí misma.

De modo que, antes la masa y la energía se estudiaban por separados, pero el descubrió que es posible calcular cuanta cantidad de energía hay en cierta cantidad de masa o viceversa. Por ejemplo, no podemos convertir un pedazo de dulce en energía pero a partir de esta fórmula logramos saber cuánta energía obtendríamos específicamente.

Ahora bien, ¿de dónde viene la relatividad? La relatividad dice que todo depende de su punto de visita, se plantea el siguiente ejemplo: si una persona está en un auto avanzando a 100 km/h y a su lado una persona que está avanzando a la misma velocidad 100 km/h resulta que se miran entre ellos, pareciera que están quietos, pero si uno aumenta su velocidad a 120 km/h, el otro conductos va a pensar que está avanzando a 20 km/h, esta es la relatividad que existe entre las dos personas, pero para una persona que está caminando en la calle el conductor está avanzado a 100 km/h y él a 120 km/h, cada uno depende de su punto de vista.

Entonces todo depende excepto  la velocidad de la luz, la velocidad de la luz 300,000k m/s no depende de nadie es un constante independiente de como se le mira y por eso que la velocidad de la luz en la fórmula es c no v.

Entonces esta fórmula es lo que permite la correlatividad y la transformación entre masa y energía y que la velocidad de la luz no depende de nada ni de nadie mientras esta en espacio vacío.

-       Luego, los estudiantes reflexionan y tratan de corregir las respuestas escritas en la pizarra, así descubren los errores, analizan y corrigen.

-       Se realiza una actividad virtual; paso a paso:

¿“sabes cuantas energías contienes”?

§  Descarga el adobe flash player

§  Visite el siguiente sitio

§  http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/animaciones/INTERACTIVO7/principal.asp

§  Toque el botón “De Einstein al futuro”

§  Toque la página donde se encuentra la pregunta.

§  Coloca su masa y ponga avanzar.

-       Apunta y comparte el dato obtenido.