Ciencias Naturales 5.º

Cada material para su trabajo

45 min · DBA 2

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.

forro de plástico aísla hilos de cobre conducen punta de metal mango de plástico aísla la mano

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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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
102030405060708090100cubominutosDestapadoPeriódicoMedia357090

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
  1. Restamos los dos tiempos: $90 - 35$

  2. El cubo en la media duró $55$ minutos más.

  3. 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.

  4. 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?

¿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: $90 > 2 \times 35$

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?

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?

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?

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?

¿Por qué los cables son de cobre por dentro y de plástico por fuera?

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 día frío en Tunja, Camilo se pone su ruana y dice: «La ruana me da calor». ¿Qué es lo correcto?

Una fábrica va a hacer una olla. ¿Qué materiales le conviene usar?

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

Preguntas para el salón

Errores típicos

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.