Jugando con burbujas (Conceptos básicos)
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Conceptos básicos de Física

cuboObjetivo:
Los alumnos empezarán a estudiar burbujas hechas con el Sistema Zome. Descubrirán que las burbujas tienen simetría de orden 3.

Requisitos previos
Los alumnos deben haber trabajado relacionando figuras geométricas y números (“Figura y Número”), además de saber identificar un eje de simetría (“¿Qué es la simetría?”). También es útil que hayan trabajado o hablado de la tensión superficial.

Tiempo necesario
Una clase de 45-60 minutos.

Materiales
Dos Kits Creador del Sistema Zome para 25-30 alumnos.
5 o 6 cubos de agua mezclados con un tercio de vaso de jabón líquido disuelto en cada uno.
Pajitas.
Retroproyector.

figuraProcedimiento
Prepara la clase leyendo la sección de burbujas (páginas 5-7) en el Manual del Sistema Zome 2.0., el folleto a color que viene con el kit del Sistema Zome. Mezcla el agua y el jabón el día anterior a la clase para formar mejor las burbujas. También puede añadirse unas gotas de glicerina. Comprueba que puedes hacer bien las burbujas con la solución de agua y jabón. Reparte los cubos por la clase para que los alumnos tengan suficiente espacio para trabajar alrededor de ellos. Coloca periódicos por el suelo para que absorba el líquido que gotee.
Divide la clase en grupos de 3-5 alumnos y reparte a cada grupo un cubo. Pregunta a los alumnos si saben cómo funcionan las burbujas. ¿Todas las burbujas son redondas? ¿Cómo podemos asegurarnos? Dirige la conversación para que los alumnos lleguen a la conclusión de que debemos hacer experimentos para aprender algunas cosas. Explícales a los alumnos que van a hacer burbujas construyendo figuras con el Sistema Zome y sumergiéndolas en el agua con jabón. Para evitar mucho jaleo, pide a los alumnos que no exploten las burbujas. Deja 20 minutos para que trabajen libremente, aunque deben tomar notas de su trabajo.
ejes de simetríaPasea entre ellos mientras trabajan y ayúdales en lo que necesiten. Utiliza las figuras de los alumnos como ejemplo para señalar distintas propiedades al resto de compañeros de grupo. ¿Qué es mejor, un polígono o una figura tridimensional? ¿Por qué? ¿Por qué un dedo seco hace explotar la burbuja y un dedo húmedo no? Los alumnos se darán cuenta de que una estructura simple, como un cubo o un tetraedro, proporciona una superficie de burbujas más clara e interesante que una estructura más compleja con una gran cantidad de varillas. Ayuda también a los alumnos si no se dan cuenta de que pueden atrapar aire dentro de sus figuras sumergiéndolas primero completamente y después sumergiéndolas sólo parcialmente. Un cubo “sumergido dos veces” contendrá una burbuja con forma de cubo dentro de él, un tetraedro contendrá una burbuja con forma de tetraedro, y lo mismo para figuras más complejas. Cambia el tamaño de una burbuja soplando o absorbiendo aire de ella con una pajita (debe estar húmeda, una pajita seca explotaría la burbuja).
tetraedroEscribe en la pizarra las conclusiones que vayan sacando los alumnos. ¿Por qué se forman las burbujas en el centro de las estructuras del Sistema Zome, en lugar de mantenerse fuera? (Las burbujas tienden a ocupar la mínima superficie. Los alumnos más pequeños entenderán el concepto de una burbuja “vaga”: cuesta menos y no necesita ser tan grande si se forma en el centro de la figura) ¿Alguien se ha dado cuenta de cuántas burbujas pueden tocarse al mismo tiempo? (Cualquier burbuja esférica en el cubo con agua y jabón, o películas de jabón dentro de las figuras).
Coloca una hoja transparente en el retroproyector y vierte sobre ella una pequeña cantidad de solución. Sopla con la pajita y forma unas cuantas burbujas sobre la hoja para demostrar que las burbujas siempre se forman en grupos de tres. La sombra proyectada mostrará una simetría de orden 3 donde se unan las burbujas. ¿Cuál es el ángulo formado por las burbujas? ¿Podemos construir una figura con el Sistema Zome que muestre la misma simetría de orden 3?
Volved a la misma figura del Sistema Zome con la que hicisteis antes las mejores burbujas. ¿Cuántas películas de jabón se juntan para formar las líneas de la burbuja? Los alumnos verán que las burbujas más llamativas se forman con estructuras de no más de 3 varillas por nodo. Comentad entre todos la importancia del número 3 en las burbujas.
Hay más lecciones del Sistema Zome a base de burbujas. La solución de agua y jabón puede guardarse para estas clases.

Evaluación
Observa a los estudiantes mientras trabajan y haz preguntas a los grupos sobre lo que van descubriendo. Pide a algunos alumnos que enseñen las simetrías de orden 3 al resto de miembros de su equipo. Los alumnos mayores deben anotar sus conclusiones en sus cuadernos. Se alcanzan los objetivos mínimos de la lección sabiendo explicar qué tipo de figuras forman mejores burbujas.  Superan ampliamente esos contenidos mínimos si además saben relacionar las diferentes burbujas con las figuras hechas con el Sistema Zome y el número 3.

Estándares del NCTM
Estándares de ciencias sobre la importancia de las leyes naturales, particularmente las de puntos de referencia en tensión superficial y el uso de la energía en la naturaleza.

Posibilidades de ampliación
Ampliación del trabajo con burbujas (“Burbujas II – Tensión superficial y Superficies mínimas”). Clase de física sobre tensión superficial, y el uso de energía mínima en la naturaleza.

 
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