Cada material para su trabajo
Lo que vas a aprender
- Explicar por qué los cables son de metal por dentro y de plástico por fuera.
- Señalar las partes conductoras y aislantes de herramientas, clavijas y linternas, y decir para qué sirve cada una.
- Elegir el material de un objeto según deba conducir o aislar la corriente o el calor.
- Explicar por qué el metal se siente más frío que la madera y por qué la cobija guarda el calor sin producirlo.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Mira el cable del cargador de un celular, sin abrirlo. Por fuera es de plástico. Pero ya sabes que el plástico es aislante. ¿Entonces por dónde pasa la corriente? ¿Y por qué las ollas son de metal pero el mango no?
Quien fabrica un objeto escoge cada material por lo que tiene que hacer: conducir o aislar. En esta lección vas a descubrir por qué cada parte de un objeto es de lo que es.
Explicación
El cable: metal por dentro, plástico por fuera
Un cable tiene dos partes, y cada una hace un trabajo distinto:
- Por dentro, hilos de cobre. El cobre es un metal muy buen conductor. Por esos hilos viaja la corriente, del tomacorriente al aparato o de la pila al bombillo.
- Por fuera, un forro de plástico. El plástico es aislante. No deja que la corriente salga del cable hacia la mano de quien lo toca. Además, en un cable con dos hilos, evita que los hilos se toquen.
¿Por qué importa que los hilos no se toquen? Si se juntan, la corriente toma un atajo sin pasar por el aparato. Es lo mismo que unir los dos polos de la pila con un cable solo: los hilos se calientan mucho. Por eso un cable pelado, con el cobre a la vista, es un peligro. No se toca: se le avisa a un adulto para que lo desconecte y lo cambie.
Dibujo de un cable y de un alicate. En el cable, el forro de plástico (aislante) cubre los hilos de cobre (conductor). En el alicate, la punta es de metal para agarrar y cortar, y el mango está forrado en caucho o plástico para que la corriente no llegue a la mano.
Herramientas, clavijas y linternas
Las herramientas del electricista. El destornillador y el alicate tienen la punta de metal, que es dura y fuerte para apretar o cortar. Pero el mango va forrado en plástico o caucho, que son aislantes: así la corriente no llega a la mano.
La clavija y el tomacorriente. Las patas de la clavija son de metal: conducen la corriente del tomacorriente al cable. El cuerpo de la clavija es de plástico: por ahí se agarra. El tomacorriente tiene metal escondido dentro de los huecos y una tapa de plástico alrededor. Por eso la clavija se conecta y se saca agarrándola del plástico, con las manos secas y con permiso de un adulto. Nunca se mete nada en los huecos del tomacorriente.
La linterna. Por dentro tiene un camino de metal: el resorte que aprieta las pilas, unas laminitas, el interruptor y los contactos del bombillo. Por fuera, en una linterna de plástico, el cuerpo y el botón son de plástico, y el frente es de vidrio o de plástico transparente: tus manos tocan solo aislantes. Hay linternas de cuerpo de metal; con pilas no hay peligro, porque el empuje de las pilas es muy pequeño.
En esta lección todo eso se mira en dibujos o por fuera. Cables, clavijas y tomacorrientes no se abren.
También el calor se conduce
Hay materiales que dejan pasar el calor con facilidad y otros que no. Y aquí hay una sorpresa: en los metales van juntas. Los metales conducen bien la electricidad y también conducen bien el calor. La madera y el plástico aíslan las dos cosas.
Por eso la olla es de aluminio: el calor pasa rápido del fogón a la comida. Y por eso el mango es de plástico o de madera: el calor no llega a la mano.
Mira la prueba del docente. En su mesa, el docente pone una taza gruesa, honda y firme, y él mismo la llena con agua bien caliente de un termo, como la del tinto recién servido, sin que esté hirviendo. Mete tres cucharitas del mismo largo: una de metal, una de plástico y una de madera. De cada una sobresale solo un pedacito del mango, más o menos lo que mide tu dedo. Nadie mueve la taza ni toca el agua. A los cinco minutos, pasas y tocas solo el extremo del mango de cada una. La de metal se siente más caliente que las otras dos, que casi no cambian. El metal llevó el calor del agua hasta tu dedo; el plástico y la madera, casi nada.
¿Por qué el metal se siente más frío?
Toca la pata de metal del pupitre y luego la tabla de madera. El metal se siente más frío. ¿Está más frío? No. Los dos llevan toda la mañana en el salón y están a la misma temperatura: un termómetro marca lo mismo en los dos.
Lo que pasa es esto: tu mano está más caliente que el pupitre. El metal, buen conductor del calor, se lleva rápido el calor de tu mano, y tu piel lo siente como frío. La madera se lo lleva muy despacio.
La cobija no da calor
Mucha gente dice que la cobija o el saco «dan calor». No es así. Tu cuerpo produce su propio calor. La lana y el aire atrapado entre sus fibras son aislantes del calor: no lo dejan escapar. La cobija guarda el calor que tú produces.
¿Cómo comprobarlo? Si la tela diera calor, un cubo de hielo envuelto en ella se derretiría más rápido. Pasa lo contrario: dura más, porque la tela no deja entrar el calor del salón.
Ejemplo resuelto
¿Por qué un cable sin forro es un peligro?
En la casa de Felipe, el cable de la lámpara tiene un pedazo pelado: se ven los hilos de cobre. Felipe dice: «Igual funciona, la lámpara prende». ¿Qué riesgo hay y qué se debe hacer?
Ver la solución paso a paso
El cobre conduce. Sin el forro aislante, cualquier mano que toque esa parte queda en el camino de la corriente del tomacorriente, que es muy fuerte. Recuerda que el cuerpo conduce.
Si los dos hilos pelados se tocan, la corriente toma un atajo sin pasar por la lámpara. Los hilos se calientan mucho, como cuando se unen los polos de una pila.
Felipe no debe tocar el cable. Le avisa a un adulto, que desconecta la lámpara agarrando la clavija del plástico y la deja así hasta que un técnico cambie el cable.
Respuesta: El forro de plástico es el que aísla. Sin él, el cobre puede dar corriente a quien lo toque y calentarse si los hilos se juntan. No se toca: un adulto desconecta la lámpara y se cambia el cable.
El hielo abrigado
El grupo de Valentina dejó tres cubos de hielo iguales en platos, sobre la mesa del salón: uno destapado, uno envuelto en papel periódico y uno metido en una media de lana. Anotaron cuántos minutos tardó cada uno en derretirse. Los datos son inventados:
| Cubo de hielo | Minutos para derretirse |
|---|---|
| Destapado | 35 |
| En papel periódico | 70 |
| En una media de lana | 90 |
Minutos que tardó en derretirse cada cubo de hielo del grupo de Valentina (datos inventados). El cubo destapado se derritió primero; el de la media de lana duró más.
Ejemplo resuelto
¿La media le dio calor al hielo?
Con la tabla del grupo de Valentina, el cubo destapado tardó 35 minutos y el de la media de lana tardó 90. ¿Cuántos minutos más duró el cubo abrigado? ¿Qué nos dice eso de la lana?
Ver la solución paso a paso
Restamos los dos tiempos: $90 - 35$
El cubo en la media duró $55$ minutos más.
Si la lana diera calor, ese cubo se habría derretido antes. Duró más porque la lana es aislante: no dejó que el calor del salón llegara al hielo.
Con nuestro cuerpo pasa al revés: el saco de lana no deja que el calor del cuerpo se escape al aire frío. No da calor: lo guarda.
Respuesta: Duró 55 minutos más. La lana no da calor: es un aislante que frena el paso del calor.
Práctica
En la tabla de Valentina, el cubo destapado tardó 35 minutos y el envuelto en papel periódico, 70. ¿Cuántos minutos más duró el del periódico?
Se restan: 70 − 35 = 35 minutos. El papel periódico también frena el paso del calor, aunque menos que la lana.
¿Verdadero o falso? El cubo en la media de lana tardó 90 minutos y el destapado 35; el de la media duró más del doble: $90 > 2 \times 35$
El doble de 35 es 2 × 35 = 70, y 90 es más que 70. La lana frenó el paso del calor del salón hacia el hielo: es un buen aislante del calor.
En su mesa, el docente llena una olla pequeña con agua bien caliente de un termo y mete 3 cucharitas de metal, 2 de plástico y 2 de madera, con solo un pedacito del mango por fuera. Después de unos minutos, ¿en cuántas cucharitas se siente claramente más caliente el extremo del mango?
Solo las 3 de metal llevan bien el calor del agua hasta el extremo del mango: los metales son buenos conductores del calor. El plástico y la madera son aislantes y casi no cambian.
Una linterna tiene estas partes: el cuerpo de plástico, un resorte de metal, 2 laminitas de metal, un botón de plástico, el frente de vidrio y los contactos de metal del bombillo. ¿Cuántas de esas partes son conductoras, si los contactos del bombillo cuentan como una?
Conducen las partes de metal: el resorte, las 2 laminitas y los contactos del bombillo, 1 + 2 + 1 = 4. El cuerpo, el botón y el vidrio son aislantes y son lo que tocan tus manos.
El cable de una lámpara tiene 2 hilos de cobre, cada uno con su propio forro de plástico, y un forro grande que envuelve los dos. ¿Cuántos forros de plástico tiene el cable?
Cada hilo tiene su forro, para que los dos no se toquen, y el forro grande protege la mano: 2 + 1 = 3 forros.
En la cocina hay 4 ollas de aluminio con mango de plástico y 2 sartenes de hierro con mango de madera. ¿Cuántos mangos aislantes del calor hay en total?
Cada utensilio tiene un mango aislante, de plástico o de madera: 4 + 2 = 6 mangos. Las ollas y las sartenes de metal conducen el calor del fogón a la comida.
¿Por qué los cables son de cobre por dentro y de plástico por fuera?
Cada material tiene su trabajo: el cobre, buen conductor, lleva la corriente; el plástico, aislante, protege a quien toca el cable y evita que los hilos se junten.
Laura toca la baranda de metal de la escalera y la puerta de madera del salón, que llevan toda la mañana en el mismo lugar. Dice: «La baranda está más fría». ¿Qué es lo correcto?
Un termómetro marcaría lo mismo en las dos. El metal es buen conductor del calor: saca rápido el calor de la mano y la piel siente frío. La madera lo saca despacio.
Un día frío en Tunja, Camilo se pone su ruana y dice: «La ruana me da calor». ¿Qué es lo correcto?
El cuerpo produce su calor y la ruana no lo deja escapar. Por eso un hielo envuelto en lana dura más: la lana tampoco deja entrar el calor del salón.
Una fábrica va a hacer una olla. ¿Qué materiales le conviene usar?
La olla tiene que conducir el calor del fogón a la comida: metal. El mango tiene que aislarlo para no quemar la mano: plástico o madera. Cada parte con el material para su trabajo.
Reto
¿Esta parte debe conducir o aislar?
Piensa en el trabajo de cada parte: llevar la corriente o el calor, o proteger la mano.
Reto
Une cada parte con su material y su trabajo.
Cada material está escogido para conducir o para aislar.
Reto
Encuentra los materiales y las partes.
Busca las palabras en horizontal y en vertical.
Cierre
En resumen
Cada parte de un objeto se hace del material que sirve para su trabajo, conducir o aislar.
Los cables llevan cobre por dentro, que conduce, y plástico por fuera, que aísla la mano y separa los hilos.
Las herramientas, las clavijas y las linternas tienen metal donde debe pasar la corriente y plástico o caucho donde se agarran.
Los metales conducen bien la electricidad y también el calor; la madera, el plástico y la lana aíslan.
El metal se siente más frío que la madera a la misma temperatura, y la cobija no da calor, sino que guarda el del cuerpo.
Vocabulario
- Forro
Capa de plástico que cubre el hilo de metal de un cable. Aísla: no deja que la corriente salga del cable.
- Clavija
Pieza en la punta del cable de un aparato que se mete en el tomacorriente. Tiene patas de metal y cuerpo de plástico.
- Conductor del calor
Material que deja pasar el calor con facilidad, como los metales.
- Aislante del calor
Material que deja pasar el calor muy despacio, como la madera, el plástico, la lana y el aire.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Muestre un cable de cargador desconectado y un alicate con mango forrado. Pregunte por dónde pasa la corriente y por qué el mango tiene forro. Anote las ideas.
- Explicación · 15 min — El cable, las herramientas, la clavija y la linterna con la figura y con objetos desconectados que solo se miran por fuera. Luego, conducción del calor.
- Práctica · 20 min — Haga la prueba de las cucharas en su mesa, lejos del borde: una taza gruesa y honda o una olla pequeña que no se voltee, llena por usted con agua bien caliente de un termo (entre 70 y 80 °C, como la del tinto recién servido; nunca hirviendo ni en manos de los niños) y tres cucharitas del mismo largo, de metal (de aluminio, si tiene), de plástico y de madera, hundidas de modo que solo sobresalgan unos 4 o 5 cm de mango. Pruébela antes de la clase. El agua tibia de la llave no sirve, ni un mango largo de acero: el extremo no alcanza a pasar la temperatura de la piel y hasta puede sentirse frío. A los cinco minutos, los niños pasan en fila y tocan solo el extremo de cada mango, sin mover la taza. Luego, que toquen el metal y la madera del pupitre; si tiene un termómetro, apóyelo en los dos. Si hay tiempo, deje los tres cubos de hielo del grupo de Valentina desde el inicio de la clase. Después, preguntas y retos.
- Cierre · 5 min — Pida que cada grupo elija un objeto del salón o de la casa y explique de qué material es cada parte y por qué.
Preguntas para el salón
- ¿Qué pasaría si los cables fueran de cobre sin forro?
- Si la cobija diera calor, ¿qué le pasaría a un helado envuelto en ella?
- ¿Por qué el piso de baldosa se siente más frío que el tapete, si están en el mismo cuarto?
Errores típicos
- Creer que un material que conduce la electricidad no tiene por qué conducir bien el calor. Compare la cucharita de metal en el agua caliente con lo que vieron en el probador: el metal conduce las dos cosas; el plástico y la madera aíslan las dos.
- Creer que el metal del salón está más frío que la madera porque se siente más frío. Apoye un termómetro en los dos: marca lo mismo. Explique que el metal se lleva más rápido el calor de la mano.
- Creer que el abrigo o la cobija dan calor. Use el hielo abrigado: si la lana diera calor, el hielo envuelto se derretiría antes, y dura más.
- Creer que el forro del cable es solo adorno o para darle color. Recuerde el caimán que mordía el forro en el probador: el plástico no deja pasar la corriente, y por eso protege la mano.
Tarea sugerida
Con un adulto, escoger tres objetos de la cocina o de la casa (una olla, una plancha desconectada y fría, una linterna). Dibujar cada uno, marcar qué partes conducen la corriente o el calor y cuáles aíslan, y escribir por qué. Sin abrir ni conectar nada.