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Efecto de distintas longitudes de ondas de luz en la fotosíntesis

Introducción

La fotosíntesis ocurre bajo la luz del sol. La luz solar o luz blanca está compuesta de diferentes longitudes de ondas de luz.

Si el espectro de absorción de la clorofila es una indicación de las longitudes de ondas de luz que son necesarias para la fotosíntesis, entonces la luz roja y la violeta producirán más almidón en una hoja que otros colores.

Experimento

Procedimiento: Tomamos un número de hojas con aproximadamente las mismas características y de la misma planta. Se llenó un número de vasos de laboratorio con líquidos de distintos colores, incluyéndose el rojo, verde, azul, amarillo, naranja y violeta, asegurándose de que todos lo líquidos tuvieran el mismo brillo y que se encontraran al mismo nivel en sus vasos de laboratorio. Se colocó una hoja bajo cada vaso de laboratorio de manera que la luz no cayera sobre la hoja, excepto la luz que pasara a través del líquido de color en el vaso. Se colocaron todos los vasos de laboratorio con una hoja debajo de ellos en aproximadamente el mismo lugar bajo la luz del sol. Se colocó otra hoja bajo un vaso de laboratorio que contenía agua turbia de tal manera que se determinó que la luz del sol que caía sobre la hoja a través del vaso de laboratorio era de la misma intensidad que la luz que caía sobre las otras hojas. Una vez que todas las hojas fueron dejadas bajo la luz del sol durante un día, se analizó cada una para determinar la presencia del almidón.

Preguntas

1. ¿Se dejó alguna variable sin controlar?

2. ¿Cuál predice Ud. que seria el efecto en los resultados si se dejaran sin controlar las variables de intensidad?

3. ¿Como podemos extraer clorofila y demostrar su espectro de absorción?

4. Identifique la variable dependiente, la variable independiente y el control en este experimento.

5. ¿Espera Ud. que su información sea precisa si utiliza solamente una hoja para cada condición experimental?

6. ¿Cómo puede Ud. determinar si había almidón en las hojas antes de ser expuestas a las condiciones experimentales? ¿Es esto importante?

7. ¿Qué resultados esperaría Ud. si se llevara a cabo el experimento con hojas dejadas en la planta?

8. ¿Podrían las condiciones antes mencionadas afectar sus resultados?

9. ¿Qué experimento se sugiere de esto?

Sugerencias para investigaciones en el campo de la biología

1. ¿Qué alimentos contienen grasas? Triture materias alimenticias y coloque parte de ellas en el fondo de un tubo de ensayo. Cubra las materias alimenticias con unas cuantas gotas de tetraclocuro de carbono. Deje reposar el material por aproximadamente diez minutos y luego vierta unas cuantas gotas sobre un pedazo de papel blanco. Examine el papal una vez que el tetraclocuro de carbono se haya evaporado. Si la comida contiene grasa, deberá haber una mancha transparente de grasa en el papel. Recuerde que los vapores del tetracloruro de carbono son peligrosos si se respiran.

2. ¿Cuál es el efecto del dióxido de carbono en el crecimiento de las plantas? ¿Pueden vivir las plantas en una atmósfera de dióxido de carbono puro? ¿En una atmósfera sin dióxido de carbono?

3. ¿Cuál es el efecto del oxigeno en el crecimiento de las plantas? ¿Pueden vivir las plantas en oxígeno puro? ¿En aire al que le hace falta oxigeno?

4. ¿En qué color de luz crecen mejor las plantas? Cubra unas cuantas hojas con un color de papel celofán, unas cuantas con otros colores y analice la formación de almidón.

5. ¿Qué organismos en el agua buscan la luz? ¿Cuáles evitan la luz? Cubra 3/4 de un frasco de boca angosta con un papel oscuro. Déjelo reposar por dos días bajo luz moderada. Examine bajo el microscopio la porción oscura y la porción iluminada.

6. ¿Puede encontrarse bacteria en el aire? ¿En la tierra? ¿En el agua? ¿En animales? ¿O en uno mismo? - Compruebe esto desarrollando cultivos de bacterias en rodajas de papa. Exponga una sección al aire durante una hora y añada o toque las otras rodajas con los otros medios. Cubra. Examine luego de dos días.

7. ¿Qué semillas crecen con mayor rapidez? Forre el interior de un vaso o frasco con varias capas de papel periódico. Coloque distintos tipos de semilla entre el vidrio y el papel. Con el vaso lleno de agua hasta la mitad, observe la germinación de las diferentes semillas.

8. ¿Cuál es la velocidad de crecimiento de las raíces y dónde se encuentra el área de crecimiento de la raíz? Marque una raíz joven con tinta china y manténgala humeda. Obsérvela cada día.

9. ¿Cómo crece una hoja nueva? Marque una rejilla cuadrada con tinta china sobre una hoja nueva. Observe el crecimiento durante unos cuantos días.

10. ¿Cuánto tiempo toma a los mosquitos digerir la sangre? Puede observarse la coloración roja de la sangre a través del abdomen hinchado de un mosquito bien alimentado.

11. ¿Cuál es el orden para andar de las patas de diferentes tipos de insectos? ¿Cómo modifica el insecto su forma de andar cuando pierde una o más patas?

12. ¿Cómo siguen las hormigas el sendero de otras hormigas? ¿Memorizan las hormigas el sendero o se orientan por la luz? ¿Huelen el sendero? Trate de destruir los senderos y formar nuevos con ácido fórmico.

13. ¿Qué insectos tienen el poder de desprender partes de su cuerpo? ¿Cuáles pueden regenerar estas partes? ¿Ocurre la regeneración de las patas solamente en los insectos jóvenes, o pueden también hacerlo los adultos?

14. ¿Digieren las semillas almidón? Triture semillas de frijol y luego realice una prueba para determinar la presencia del almidón y azúcar. Coloque otras semillas de frijol sobre un papel secante mojado hasta que germinen. Vuelva a realizar una prueba para determinar la presencia del almidón y azúcar.

15. ¿Cómo se compara el tiempo de coagulación de la sangre de diversos animales con el de los humanos? Para determinar el tiempo de coagulación, caliente un pedazo de tubería de vidrio. Tire de los extremos para obtener un tubo fino. Esterilice la punta de su dedo con alcohol. Pínchelo con una aguja. Coloque el tubo de vidrio sobre la gota de sangre. La sangre subirá por el tubo. Examine una pequeña área del tubo cada 15 segundos. Cuando observe la formación de pequeños hilos, éste es el tiempo de coagulación de la sangre.

16. ¿Cuál es el número promedio de latidos del corazón de los estudiantes de su clase? ¿Cambia el número promedio de latidos del corazón con la edad? ¿Qué efecto tienen diferentes cantidades de actividad en el número de latidos del corazón? ¿Cuál es el número promedio de latidos del corazón de diferentes animales?

17. Localice las válvulas en sus venas. Abra y cierre su puño durante varios minutos para que las venas en su brazo sobresalgan. Comenzando desde su codo, deslice su dedo a lo largo de la vena hacia la muñeca. Forzará la sangre fuera de la vana. La vena estará vacía desde su dedo hasta la válvula.

18. Cuando otras variables son constantes, ¿cómo progresa la digestión de varias substancias a medida que pasa el tiempo?

19. ¿Cuáles son los efectos de una temperatura elevada en la respiración de una cucaracha?

20. ¿Cuál es el espectro de absorción de la clorofila?

21. ¿Qué es fatiga muscular? ¿Cómo puede demostrarse?

22. ¿Cuáles son los efectos del aumento del voltaje de estimulo en las reacciones del músculo de la pata de una rana?

23. ¿Cuáles son los efectos en las reacciones del músculo de la pata de una rana si se aumenta la duración del estimulo?

24. ¿Cómo serán afectados los tiempos de recuperación bajo condiciones repetidas de fatiga en el músculo de la pata de una rana?

25. ¿Cuáles son los efectos de la adrenalina y del acetilcolin en la velocidad de los latidos del corazón de una rana?

26. ¿Cuáles son los pigmentos de una hoja? ¿Cuáles son los efectos de las condiciones de la tierra en la presencia de estos pigmentos?

27. ¿Qué es un reflejo? ¿Bajo qué condiciones puede observarse un reflejo en una rana? ¿Cómo estas condiciones nos conducen a un entendimiento de la fisiología de un arco reflejo?

28. ¿Cuáles son los tamaños de los poros de una membrana plástica?

29. Si se priva una planta de la capacidad productora de alimento de muchas de sus hojas pero aún mantiene esas hojas, ¿puede permanecer saludable? ¿Qué le ocurre a las hojas a las que se les priva de la luz del sol?

30. ¿Aumenta la presión osmótica a medida que la temperatura de una solución dada aumenta?

31. ¿Cómo se compara el cambio en la presión osmótica debido a la temperatura con el cambio en la presión osmótica debido a las diferencias de concentración de la solución?

32. Si la temperatura de una enzima aumenta, ¿también aumenta su velocidad de actividad?

33. ¿Qué efectos tienen las variaciones en la intensidad de la luz en la transpiración?

34. ¿Cuál es el efecto de la temperatura ambiente en el metabolismo del hombre?

35. ¿Cuál es el efecto de la levadura en la fermentación?

Ejemplos de investigaciones - física

Producción de calor en resistencias eléctricas
Intensidad de la luz reflejada
Velocidad de flujo de un líquido
Velocidad de caída en un líquido
Presión en los líquidos
Fuerza de los electroimanes

Producción de calor en resistencias eléctricas

Introducción

Con frecuencia se observa que un conductor electrice se calienta cuando la corriente está pasando a través de él. También se sabe que las estufas eléctricas tienen conductores de alta resistencia eléctrica y que el calor parece estar producido constantemente siempre y cuando se deje encendida la corriente. El calor producido por una corriente puede ser una función de la resistencia del conductor y la duración, en tiempo, de la corriente.

Experimento

Instrumento para medir el calor producido por resistencias eléctricas

Instrumento: El instrumento consistió de un calorímetro, una bombilla de luz Bajaj de 50 vatios, y alambre de nicromo de 40 de espesor. Procedimiento: Se conectó la bombilla por medio de alambre de cobre en serie con dos trozos de alambre de nicromo, un trozo de 3' aislado. y uno aislado. y uno de 1' desnudo. Se colocó el trozo de alambre de nicromo desnudo en un calorímetro con 100 ml. de alcohol etílico (calor específico =.65). Se revolvió el alcohol hasta que pudo determinarse que la temperatura había alcanzado un valor de equilibrio. Entonces se conectó la corriente y se revolvió el alcohol constante pero suavemente. Se registraron las medidas de la temperatura a intervalos de dos minutos hasta por un total de 10 minutos. Se siguió el mismo procedimiento con trozos de 2', 3' y 4' de alambre de nicromo desnudo dentro del calorímetro. Cuando se tuvo el trozo de 2' de alambre de nicromo desnudo en el calorímetro, el trozo de 3' de alambre de nicromo aislado fuera del calorímetro fue reemplazado por un alambre de nicromo aislado de 2', manteniendo de este modo constante la resistencia eléctrica del instrumento (en consecuencia, la fuerza de la corriente en amperios se mantuvo constante). Correspondientemente, cuando se tuvo el alambre desnudo de 9' en el calorímetro, solamente se utilizó 1' de alambre aislado fuera de aquél, y no se utilizó ningún alambre aislado cuando el trozo de 5' se encontraba dentro.

Resultados

A continuación se presentan las observaciones:

Tabla 1 Temperatura del Alcohol

Tabla 2 Tabla de Cambios de Temperatura

Tabla 3 Tabla de Cambios de Temperatura para Alambre de Plata Alemana de calibre 40

Discusión

La información en la Tabla 1 presenta simplemente las observaciones para cada lectura. La Tabla 2 presenta el cambio de temperatura efectivo para cada lectura. Si trazamos el cambio de temperatura como una función del tiempo, como en el gráfico I, observamos que existe una relación constante entre el tiempo y la temperatura para cada resistor. Es decir, C = kT, donde C es el cambio de temperatura, T es el tiempo y k es una constante. Ya que el cambio de la temperatura del alcohol es directamente proporcional al calor recibido por el alcohol (el cual es igual al calor emitido por el resistor), el calor emitido por el resistor es directamente proporcional al tiempo en que hay corriente. bajo condiciones de voltaje, resistencia Y amperaje constantes. Es decir, si todos los factores son constantes, H = kT (donde H es el calor producido, T es el tiempo y k es una constante).

I. Cambio de temperatura vs. tiempo

II. Cambio de temperatura vs. resistencia

Cuando se traza el cambio de temperatura como una función de la resistencia (Gráfico II), observamos una relación constante entre el cambio de temperatura y la resistencia para cada duración de tiempo (ya que la resistencia del alambre es proporcional a su longitud). Esto puede ser falso solamente si el cambio de temperatura estuvo relacionado en realidad al área de la superficie expuesta en lugar de a la resistencia del alambre. Por lo tanto, se utilizó un control: se probó alambre de plata alemana (calibre 40), el cual tiene 2/7 de la resistencia del alambre de nicromo pero la misma superficie, para determinar su resistencia en longitudes de un pie y tres pies, y por períodos de dos minutos, cuatro minutos y ocho minutos. En todos los casos se observó que los cambios de temperatura eran dos séptimos de los cambios de temperatura para los períodos de tiempo y longitudes de la resistencia correspondientes a aquellos observados para el alambre de nicromo (Tabla 3). En consecuencia, el cambio de temperatura no fue una función del área de la superficie expuesta, sino más bien estuvo en proporción directa a la cantidad de resistencia, tal como se muestra en el gráfico II. Debido a que el cambio de temperatura es directamente proporcional al calor recibido por el alcohol (el cual es igual al calor perdido por el alambre), el calor emitido por el alambre es directamente proporcional a la resistencia del alambre (H = kR; H es calor, R resistencia, k es una constante).

Vale la pena mencionar aquí que el amperaje se mantuvo constante eliminando 12 resistencia del circuito fuera del calorímetro igual a la resistencia añadida dentro del calorímetro.

Las fuentes de error incluyen la pérdida de calor en el calorímetro, posibles inexactitudes del termómetro y del juicio humano en la lectura del termómetro.

El experimento se llevó a cabo bajo condiciones de voltaje y amperaje constantes; es posible que uno o ambos factores puedan influenciar el calor emitido por el conductor.

Resumen

Se llevó a cabo un experimento para comprobar si el calor producido por un conductor es una función de la resistencia del conductor y de la duración en tiempo de la corriente. Utilizando alambre de nicromo se observó que el calor producido era directamente proporcional a cada uno de estos factores. Estableciendo la validez de la relación entre la resistencia y el calor producido también se observó que el calor producido no era una función del área de la superficie expuesta del conductor.

Intensidad de la luz reflejada

Introducción

Un fenómeno conocido de la óptica es que si el rayo de luz es reflejado por una superficie transparente, el rayo reflejado no será tan intenso como el rayo de incidencia. Esto se debe a que parte de la luz es refractada por el medio de la superficie. También se ha observado que un espectador puede ver muy poca o ninguna luz reflejada desde la superficie cuando el rayo de incidencia es perpendicular a la superficie, pero puede ver relativamente más luz si la luz toca la superficie en un ángulo oblicuo.

Tal vez la cantidad de luz reflejada depende del ángulo de incidencia del rayo de luz. Específicamente, si se altera el ángulo de incidencia de un rayo de luz reflejado desde una superficie de vidrio plana, entonces la cantidad de luz reflejada por esa superficie también será alterada.

Experimento

Instrumento: El instrumento para medir la intensidad de luz relativa se construyó de la siguiente manera: Se colocaron dos bombillas de luz Phillips de 100 vatios nuevas en recipientes cerra dos cubiertos en el interior con pintura negra. Se taladró un agujero de 1 mm. de diámetro en cada recipiente, originándose un rayo de luz a través de cada uno. Se aplicó una gota de aceite de cocina a una hoja de papel blanco, 12 cual se mantuvo entonces en una posición vertical. Se enfocaron fuentes de luz a cada lado de la pantalla de papel. Cuando se juzgó que la mancha de grasa había desaparecido (luego de mover las fuentes de luz a distancias apropiadas) la pantalla estaba recibiendo la misma iluminación de ambas fuentes.

Instrumento para medir la luz reflejada - Figura No. 1

Si la distancia de la fuente de luz A desde la pantalla es S y la distancia de la fuente de luz B desde la pantalla es S2, si se observa que la mancha de grasa desaparece, entonces la intensidad relativa de la fuente de luz B a la fuente de luz A es igual a (S₂)²/(S₁)²

El instrumento consistió en dos fuentes de luz, la pantalla con la mancha de grasa, y una plancha de vidrio de superficie lisa.

Procedimiento: El experimento se llevó a cabo en un cuarto oscuro. Se colocó una fuente de luz a una distancia de 20 cm. del punto de reflexión y a un ángulo de 10 grados en relación a la perpendicular en ese punto. También se colocó la pantalla de papel a una distancia de 20 cm. del punto de reflexión, en una posición que interceptaba el rayo reflejado. En el costado de la pantalla opuesto al del espejo se colocó una fuente de luz cuya distancia fue adaptada hasta hacer que la mancha de grasa desapareciera. Se registró esta distancia (de la pantalla a la segunda fuente de luz). Se repitió este procedimiento tres veces para cada uno de los siguientes ángulos (con respecto a la perpendicular): 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70 y 80°.

Resultados

Los resultados se presentan a continuación:

Discusión

Ya que la intensidad de la luz en una superficie es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la fuente de luz y la superficie, cuando dos fuentes de luz A y B (a distancias S' y S , respectivamente) iluminan de igual forma la superficie la relación de la intensidad de la fuente B a la intensidad de la fuente A se expresa de la siguiente manera:

(S₂)²/(S₁)²

En la columna de información la intensidad de la luz reflejada, en su punto de intercepción con la pantalla relativa a la luz incidente en su punto de incidencia es (S₂)²/(S₁)².

Debido a que la luz que viaja de la fuente del rayo de incidencia recorre el doble de distancia para llegar hasta la pantalla que la que recorrería para llegar a la superficie de reflexión, la intensidad de la luz reflejada en el punto de reflexión tiene 4 voces la intensidad del rayo reflejado en la pantalla.

De este modo, el porcentaje del rayo de incidencia que es reflejado por el vidrio en el punto de reflexión puede expresarse de la siguiente manera: 4[(S₂)²/(S₁)²]

Cuándo se trazó el porcentaje de luz reflejada como función del ángulo de incidencia se halló que para los ángulos de incidencia menores (50 grados y mas) el porcentaje de luz reflejada aumentaba más rápidamente con incrementos determinados de los ángulos de incidencia.

Las fuentes de error incluyeron la posibilidad de que las dos fuentes de luz pueden no haber tenido la misma intensidad. También estuvo presente el factor del juicio humano involucrado en determinar exactamente en qué punto desapareció la mancha de grasa. Las distancias se midieron hasta el milímetro más cercano, permietiéndose de esta manera un error de hasta .5 mm. en el registro de las distancias.

Luego de examinar la información surge el problema de que la relación entre el porcentaje de luz reflejada y el ángulo de incidencia pueden ser una función de un tercer factor, tal como el índice de refracción o la densidad del material de la superficie de reflexión.

Se llevó a cabo un experimento para comprobar la hipótesis de que el porcentaje de un rayo de luz reflejado desde una superficie de vidrio es una función del ángulo de incidencia de la luz. Se observó que el porcentaje de reflexión aumentaba a medida que el ángulo de incidencia (con respecto a la perpendicular) aumentaba. También se observó que la proporción del aumento del porcentaje de luz reflejada era menor para ángulos de menos de 50 grados y mayor para ángulos de más de 50 grados.

Velocidad de flujo de un líquido

Introducción

Con frecuencia se ha observado que líquidos diferentes parecen fluir a diferentes velocidades. El alquitrán o la brea parecen fluir más lentamente que el agua, y es sabido que el vidrio en su estado normal es un líquido con una velocidad de flujo muy lenta; luego de 10 ó 20 años puede observarse que el vidrio de una ventana es más grueso en la parte inferior que en la superior.

Puede existir una relación entre la velocidad de flujo de un líquido y su densidad.

Experimento

Instrumento: El instrumento consistió en una botella de boca angosta con un agugero en uno de sus lados cerca del fondo. Se aseguró un tubo de vidrio (longitud 50 cm., diámetro 0.2 cm.) a este agujero por medio de un corcho. Se sellaron los lugares de posibles fugas. En la parte superior de la botella se colocó un tapón con un agujero que sostenía un tubo de vidrio cuyo extremo inferior se encontraba a 2cm. sobre el nivel del tubo horizontal. Si no se sella el tubo vertical y la botella está llena de líquido, entonces el líquido tiene una velocidad de flujo constante a través del agujero en el costado de la botella.

Procedimiento: Se tomaron cinco líquidos alcohol, trementina, solución de sucrosa, agua y glicerina. Se vertió el alcohol en la botella, llenándola por completo. El corcho y el tubo de vidrio (sellados para prevenir la entrada de líquido) fueron entonces colocados en el extremo superior de la botella. Se rompió el sello del tubo vertical y se registró el tiempo que le tomó al alcohol para llegar al final del tubo de 50 cm. Se siguió este procedimiento para cada líquido.

Instrumento para comparar las velocidades de flujo

Resultados

Los resultados se presentan a continuación:

Preguntas

1. ¿Cuál es la proporción del líquido de mayor densidad al de menor densidad? ¿Cuál es la relación de la velocidad de flujo más rápida a la velocidad más lenta?

2. Trace un gráfico de los resultados. ¿Indica éste una relación entre la densidad y la velocidad de flujo?

3. ¿Por qué es constante el flujo de líquido hacia el exterior de la botella ?

4. Si Ud. elevara el tubo vertical, ¿fluiría el líquido con mayor o menor rapidez?

5. Si el tubo horizontal tuviera un diámetro mayor, ¿afectaría esto la velocidad de flujo del líquido? ¿Por qué?

6. ¿Qué pasaría si la temperatura fuese diferente?

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