TORNADO EN UNA BOTELLA
Instituto de Verano de la Fundación Knight
Lisa Nelson, Escuela Intermedia Wagner
Emily Dorean, Haverford College
Introducción:
A principios de este verano, partes de Texas y varios otros estados del sur fueron severamente afectados por tornados. Estos enormes desastres causaron estragos en varias ciudades, como vimos en las noticias. Esta cobertura y llamada para responder y ayudar a esas comunidades a recuperarse brindó una oportunidad y una referencia muy oportuna para investigar tornados en un aula.
Un tornado es un desastre natural provocado por una tormenta que se produce cuando un frente de aire caliente y húmedo y un frente de aire frío y seco chocan en la atmósfera. El aire caliente se empuja hacia arriba, lo que hace que los vientos que transportan gotas de agua giren en un vórtice, acelerando hasta 300 mph en el centro. Esta columna giratoria de gotas de agua y aire comienza a extenderse entre la tierra y una nube de convección (formada por gotas de agua) para crear un tornado. Las gotas de agua se forman a partir de la condensación del vapor de agua en el área dentro del embudo donde hay baja temperatura y presión. Esto hace que el embudo sea visible a nuestros ojos, porque la gran cantidad de gotas de agua bloquean la luz del sol, como una nube de trueno.
En este laboratorio, podrá ver cómo se ve un tornado en una escala muy pequeña. Este experimento muestra agua moviéndose a través de un pequeño agujero de una manera que simula el comportamiento en espiral de la cola del tornado. El embudo de condensación, o cola, causa una gran destrucción para cualquier cosa en su camino, ya que toca la tierra y arrastra objetos y escombros hacia su vórtice (el centro giratorio). Podrás analizar este fenómeno y describir algunas de sus características utilizando este modelo.
Objetivos:
1. Aprender cómo los científicos pueden utilizar un modelo de tornado para comprender mejor los procesos de la naturaleza.
2. Diseñar críticamente la mejor configuración para este experimento utilizando los materiales disponibles.
3. Tener una visión más amplia de cómo los tornados afectan un lugar, no solo físicamente, sino también culturalmente.
Vocabulario:
Condensación,
convección, corriente,
tornado,
vórtice
(para obtener referencias y definiciones del vocabulario meteorológico, consulte el sitio web
www.weather.com y
www.nssl.uoknor.edu . Ambos recursos tienen definiciones claras).
Materiales:
* 2 limpiado 2 -Botellas de plástico de un litro por grupo cooperativo (otros tipos de botellas también funcionarán, especialmente para las pruebas para crear la configuración más efectiva).
* 1 rollo de cinta adhesiva
* 1 bolígrafo por alumno
* agua
* tijeras
* toallas de papel
Procedimiento:
Divida a los estudiantes en grupos cooperativos y entregue a cada grupo dos botellas. Luego pueden:
1. Quitar las etiquetas de las botellas de plástico.
2. Corte un trozo de cinta adhesiva de 3 "x 3" y haga un agujero en el medio con el bolígrafo. (El estudiante debe determinar el tamaño del agujero, después de haber escrito en su cuaderno de laboratorio su propia hipótesis sobre lo que creen que funcionará mejor para crear un efecto de tornado en la botella. Descubrí que funciona bien sin cinta, aunque la demostración es bastante corta. Cuanto más pequeño sea el agujero, más apretada será la cola en espiral).
3. Coloque la cinta con el orificio sobre la boca de la botella y asegúrela firmemente alrededor de los lados. (Vea el diagrama adjunto.)
4. Llene la otra botella tres cuartos (3/4) de su capacidad con agua (también intenté agregar pequeños trozos de escombros para que se pareciera más a una simulación de la vida real, y esto funcionó está bien, aunque las piezas deben ser extremadamente pequeñas).
5. Coloque las dos bocas de las botellas juntas (la vacía boca abajo encima de la llena de agua) y péguelas con cinta adhesiva, asegurándose de no dejar agujeros. Pruebe si hay fugas girando cuidadosamente las botellas.
6. Para crear el efecto de tornado, voltee las botellas boca abajo para que el agua fluya a través del orificio hacia la botella vacía inferior. Gire lentamente para ayudar a crear el embudo.
7. Repita este procedimiento utilizando diferentes materiales y técnicas, como diferentes botellas, líquidos y técnicas de remolino, y compare los diferentes efectos entre las configuraciones. Mire el tamaño del agujero en la botella y la diferencia en el vórtice. ¿Hay un cambio en la velocidad del agua que se arremolina, dependiendo del tamaño de este agujero? ¿Es el embudo giratorio más estable con diferentes configuraciones?
Evaluaciones:
Discuta los diferentes tornados creados por la clase y hable sobre lo que podría mejorar o empeorar un tornado. ¿Cómo se crea un tornado? ¿Por qué se detiene? ¿Qué determina su dirección?
Haga que cada grupo cooperativo redacte un mini informe de laboratorio, en el que comparen sus botellas de tornado individuales y relacionen su configuración final con sus planes de configuración inicial (consulte el Procedimiento n. ° 2).
Como proyecto de resumen, haga que cada estudiante (o pareja de estudiantes, si es poco probable que cada estudiante pueda escribir su propio ensayo pequeño) investigue un tornado que haya ocurrido en los últimos 5 años. Deben escribir una breve descripción de dónde sucedió y qué efectos tuvo en las estructuras, las personas y las comunidades en las que aterrizó. Esta información se puede encontrar en los periódicos nacionales de los últimos 5 años (accesible en microfilm o microficha en la mayoría de las bibliotecas públicas y universitarias, o en la World Wide Web), en algunos de los números anteriores de Scholastic News y otras revistas estudiantiles, o en la web en:
www.weatherlabs.com o
my.excite.com
Extensiones:
Esto funciona bien en un entorno interdisciplinario que integra el clima con la literatura. (Hay un superlibro disponible que integra la enseñanza de las ciencias físicas a través de la literatura infantil. Se puede encontrar en
www.books.mcgraw-hill.com ) Otra sugerencia es que los estudiantes escriban sus propias historias de ficción sobre la experiencia de un tornado, incorporando la vocabulario y el concepto de estructura de tornado. ¡Los clips de películas de Twister y El mago de Oz también serían divertidos y apropiados!
Hay varios experimentos sobre la presión del aire que están directamente relacionados con los tornados (ver el laboratorio "El Globo Mágico", en este paquete) a través del cambio en la presión del aire que está asociado con este tipo de tormenta. Puede ser interesante notar que las casas que se encuentran cerca de un tornado han explotado debido a la enorme disminución de la presión del aire que rodea la casa. El aire a mayor presión dentro de la casa empuja las paredes con una fuerza enorme. Se pueden encontrar experimentos que involucren una mayor investigación sobre este tema en varios de los recursos enumerados en este folleto, así como en el sitio web:
www.miami.sci.org
Estándares de contenido de ciencias de Filadelfia:
ESTÁNDAR 1 DE CONTENIDO DE CIENCIA: NATURALEZA DE LA CIENCIA
Este experimento satisface el parámetro 1 para los grados 5-8: "diseñar, modificar y realizar e investigar mediante la prueba, revisión y ocasionalmente descartar ideas, todo lo cual conduce a una mejor comprensión de cómo funcionan las cosas".
Este experimento también satisface el parámetro Benchmark 3 para los grados 5-8: "recoger y resumir los datos de un experimento e interpretar los resultados en términos de los datos."
SCIENCE NORMA dE CONTENIDO 2: Ajuste FÍSICA
Este experimento respalda los conceptos que se encuentran en Benchmark 2 para los grados 5-8: " comprender que la Tierra es un sistema en constante cambio y movimiento, como lo indican las placas de la corteza, el clima, etc. "
ESTÁNDAR DE CONTENIDO CIENTÍFICO 7: PERSPECTIVAS HISTÓRICAS
Este experimento toca el punto de referencia 3 para los grados 5-8: "demostrar que la tecnología es cada vez más importante para difundir ideas y descubrimientos dentro y entre diversas culturas", porque los estudiantes deben aprender y ser conscientes de cómo la tecnología ha cambiado las advertencias de tornados, y cómo esto ha cambiado los efectos de estos desastres naturales en diferentes culturas y lugares.
Referencias cruzadas:
Este laboratorio tiene muchas referencias cruzadas, pero más especialmente a la historia y la escritura. Como sugerí anteriormente, las actividades para la evaluación, así como el trabajo interdisciplinario, pueden incluir escribir una historia corta de aventuras, leer e informar sobre libros de ficción y artículos fácticos sobre tornados y trabajar en proyectos de la importancia histórica de los tornados en nuestro país. ¡Vea el laboratorio Volcano! En este paquete para obtener más ideas.
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