sb5314746e013c658.jimcontent.com · web viewla enseñanza y el aprendizaje de las ciencias...

Secretario de Educación y Director de la Unidad de Integración Educativa de Nuevo LeónIng. José Antonio González Treviño

Subsecretaria de Educación BásicaProfra. Ramona Idalia Reyes Cantú

Directora de Educación SecundariaProfra. Myrna Bertha Triana Contreras

Jefa del Departamento Técnico de Educación SecundariaDra. Anastacia Rivas Olivo

Academia de Ciencias II (Física)

Profr. Jorge Alberto Hurtado IturbeProfr. José Ángel Pérez RodríguezProfr. Juan Antonio Salinas Salinas

D. R. © Secretaría de Educación de Nuevo LeónNueva Jersey 4038, Fraccionamiento Industrial LincolnMonterrey, Nuevo León, México Agosto 2013

2

MENSAJE

Compañero Profesor:

El presente cuaderno de prácticas de laboratorio es el resultado de un trabajo de

investigación.

Es importante considerar que la ciencia no se enseña y únicamente con lecturas. Tampoco la

realización de prácticas de laboratorio es suficiente.

La enseñanza y el aprendizaje de las ciencias requieren de un proceso de reflexión teórica,

de consulta de textos, de investigación, de discusión, de contrastación, de experimentación,

de construcción de conceptos. El presente cuadernillo propone este enfoque.

Para la realización de las actividades te sugerimos lo siguiente: Formar equipos de tres

alumnos.

Antes de cada actividad cada equipo deberá recopilar el material necesario o bien al inicio

del ciclo escolar conseguir el material (no es costoso ni difícil de conseguir).

Es importante que cada equipo forme una estación de trabajo y desarrolle su labor con

entera libertad para lo cual el profesor deberá proporcionar el espacio y el tiempo necesario

así como la asesoría durante el trabajo.

Al final del trabajo, el profesor pedirá a un integrante de cada equipo para que exponga el

resultado de su trabajo y poder tener espació para la socialización, la discusión

fundamentada y la construcción de los conceptos.

ATENTAMENTE

Academia de Ciencias II (Física)

ÍNDICE3

MENSAJE

PROPÓSITOS

BLOQUE ILA DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Y LA FUERZA……………………………. 8

Evaluación………………………………………………………………………… 42Rúbrica……………………………………………………………………………. 46

BLOQUE IILEYES DEL MOVIMIENTO 47

Evaluación………………………………………………………………………... 65Rúbrica……………………………………………………………………………. 68

BLOQUE IIIUN MODELO PARA DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA……….. 69

Evaluación………………………………………………………………………… 86Rúbrica……………………………………………………………………………. 87

BLOQUE IVMANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA…….. 88

Evaluación……………………………………………………………………….. ..108Rúbrica……………………………………………………………………………. 110

BLOQUE VCONOCIMIENTO, SOCIEDAD Y TECNOLOGÍA……………………………………. 111

Evaluación……………………………………………………………………….. ..118Rúbrica……………………………………………………………………………. 120

BIBLIOGRAFÍA

4

PROPÓSITOS PARA EL ESTUDIO DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA

El estudio de las Ciencias en la educación secundaria busca que los adolescentes:

• Valoren la ciencia como una manera de buscar explicaciones, en estrecha relación con el

desarrollo tecnológico y como resultado de un proceso histórico, cultural y social en

constante transformación.

• Participen de manera activa, responsable e informada en la promoción de su salud, con

base en el estudio del funcionamiento integral del cuerpo humano y de la cultura de la

prevención.

• Practiquen por iniciativa propia acciones individuales y colectivas que contribuyan a

fortalecer estilos de vida favorables para el cuidado del ambiente y el desarrollo

sustentable.

• Avancen en el desarrollo de sus habilidades para representar, interpretar, predecir,

explicar y comunicar fenómenos biológicos, físicos y químicos.

• Amplíen su conocimiento de los seres vivos, en términos de su unidad, diversidad y

evolución.

• Expliquen los fenómenos físicos con base en la interacción de los objetos, las relaciones

de causalidad y sus perspectivas macroscópica y microscópica.

• Profundicen en la descripción y comprensión de las características, propiedades y

transformaciones de los materiales, a partir de su estructura interna básica.

• Integren y apliquen sus conocimientos, habilidades y actitudes para proponer soluciones

a situaciones problemáticas de la vida cotidiana.

ESTANDARES CURRICULARES DE CIENCIAS 1. Conocimiento científico

Los Estándares Curriculares para esta categoría son:

1.1 Identifica la unidad y diversidad en los procesos de nutrición, respiración y

reproducción, así como su relación con la adaptación y evolución de los seres

vivos.

1.2. Explica la dinámica de los ecosistemas en el proceso de intercambio de materia en

las cadenas alimentarias, y los ciclos del agua y del carbono.

1.3. Explica la relación entre los procesos de nutrición y respiración en la obtención de

energía para el funcionamiento del cuerpo humano.

5

1.4. Explica la importancia de la dieta correcta, el consumo de agua simple potable y de la

actividad física para prevenir enfermedades y trastornos asociados con la nutrición.

1.5. Identifica las causas y medidas de prevención de las enfermedades respiratorias

comunes; en particular, las asociadas con la contaminación atmosférica y el

tabaquismo.

1.6. Explica cómo se expresa la sexualidad en términos afectivos, de género, eróticos y

reproductivos a lo largo de la vida, y cómo favorecer la salud sexual y reproductiva.

2. Aplicaciones del conocimiento científico y de la tecnología


2.1. Explica la interrelación de la ciencia y la tecnología en los avances sobre el

conocimiento de los seres vivos, del Universo, la transformación de los materiales,

la estructura de la materia, el tratamiento de las enfermedades y del cuidado del

ambiente.

2.2. Relaciona el conocimiento científico con algunas aplicaciones tecnológicas de uso

cotidiano y de importancia social.

2.3. Identifica los beneficios y riesgos de las aplicaciones de la ciencia y la tecnología en

la calidad de vida, el cuidado del ambiente, la investigación científica, y el desarrollo

de la sociedad.

2.4. Identifica las características de la ciencia y su relación con la tecnología.

3. Habilidades asociadas a la ciencia


3.1. Diseña investigaciones científicas en las que considera el contexto social.

3.2. Aplica habilidades necesarias para la investigación científica: plantea preguntas,

identifica temas o problemas, recolecta datos mediante la observación o

experimentación, elabora, comprueba o refuta hipótesis, analiza y comunica los

resultados y desarrolla explicaciones.

3.3. Planea y realiza experimentos que requieren de análisis, control y cuantificación de

variables.

3.4. Utiliza instrumentos tecnológicos para ampliar la capacidad de los sentidos y

obtener información de los fenómenos naturales con mayor detalle y precisión.

6

3.5. Realiza interpretaciones, deducciones, conclusiones, predicciones y

representaciones de fenómenos y procesos naturales, a partir del análisis de datos

y evidencias de una investigación científica, y explica cómo llegó a ellas.

3.6. Desarrolla y aplica modelos para interpretar, describir, explicar o predecir fenómenos

y procesos naturales como una parte esencial del conocimiento científico.

3.7. Aplica habilidades interpersonales necesarias para trabajar en equipo, al desarrollar

investigaciones científicas.

3.8. Comunica los resultados de sus observaciones e investigaciones usando diversos

recursos; entre ellos, diagramas, tablas de datos, presentaciones, gráficas y otras

formas simbólicas, así como las tecnologías de la comunicación y la información

(tic) y proporciona una justificación de su uso.

4. Actitudes asociadas a la ciencia


4.1. Manifiesta un pensamiento científico para investigar y explicar conocimientos sobre

el mundo natural en una variedad de contextos.

4.2. Aplica el pensamiento crítico y el escepticismo informado al identificar el

conocimiento científico del que no lo es.

4.3. Manifiesta compromiso y toma decisiones en favor de la sustentabilidad del

ambiente.

4.4. Manifiesta responsabilidad al tomar decisiones informadas para cuidar su salud.

4.5. Disfruta y aprecia los espacios naturales y disponibles para la recreación y la

actividad física.

4.6. Manifiesta disposición para el trabajo colaborativo con respeto a las diferencias

culturales o de género.

4.7. Valora la ciencia como proceso social en construcción permanente en el que

contribuyen hombres y mujeres de distintas culturas.

COMPETENCIAS PARA LA FORMACIÓN CIENTÍFICA BÁSICA• Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica.

• Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud

orientadas a la cultura de la prevención.

• Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en

diversos contextos.

7

BLOQUE I LA DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Y LA FUERZA

CONTENIDOS: El movimiento de los objetos• Marco de referencia y trayectoria; diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida.

• Velocidad: desplazamiento, dirección y tiempo.

• Interpretación y representación de gráficas posición-tiempo.

• Movimiento ondulatorio, modelo de ondas, y explicación de características del sonido.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Interpreta la velocidad como la relación entre desplazamiento y tiempo, y la diferencia de

la rapidez, a partir de datos obtenidos de situaciones cotidianas.

• Interpreta tablas de datos y gráficas de posición-tiempo, en las que describe y predice

diferentes movimientos a partir de datos que obtiene en experimentos y/o de situaciones

del entorno.

• Describe características del movimiento ondulatorio con base en el modelo de ondas:

cresta, valle, nodo, amplitud, longitud, frecuencia y periodo, y diferencia el movimiento

ondulatorio transversal del longitudinal, en términos de la dirección de propagación.

• Describe el comportamiento ondulatorio del sonido: tono, timbre, intensidad y rapidez, a

partir del modelo de ondas.

ACTIVIDAD 1 Varios tipos de movimiento

A continuación te vamos a dar 6 tipos de movimientos diferentes. Tu tarea será describirlos con tus propias palabras. Para esto, en cada una de las figuras siguientes, te mostramos las posiciones de un objeto esférico que se mueve sobre un eje de coordenadas. Los números sobre el objeto representan los tiempos en segundos.

En cada uno de los seis casos describe si el objeto se mueve en un solo sentido o en ambos sentidos, si siempre se mueve a la misma rapidez, es decir que recorre distancias iguales en intervalos de tiempo iguales, o si su movimiento es variable, es decir que su velocidad cambia, también deberás escribir si en algún punto de la trayectoria se detuvo o cambió de sentido el movimiento.

Movimiento # 1: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 tiempos

Describe el movimiento: _____________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Movimiento # 2:

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 tiemposDescribe el movimiento: _____________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Movimiento # 3: 0 1 2 3, 4 y 5 6 7 8 9 tiempos


_________________________________________________________________________________________

Movimiento # 4: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 tiempos


_________________________________________________________________________________________

Movimiento # 5: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9


_________________________________________________________________________________________

Movimiento # 6: 0 y 18 1 y 17 2 y 16 3 y 15 4 y 14 5 y 13 6 y 12 . . . tiempos


_________________________________________________________________________________________

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

x

02468

1012141618202224

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20tiempo (s)

ACTIVIDAD 2 Gráficas de movimiento

En esta actividad vas a tomar datos de una gráfica para que puedas interpretarla.

En la actividad anterior describiste el movimiento de una esfera pequeña por medio de palabras. Otra manera de registrar el movimiento es por medio de una gráfica de posición contra el tiempo como la siguiente:

Describe el movimiento que tú crees está representado en la gráfica anterior:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Analizando la gráfica anterior podemos ver que inicialmente (tiempo = 0), la esfera se encontraba en la posición x = 0. En la gráfica marca el punto que da esta información.

También vemos que después de dos segundos (t = 2), la esfera se encontraba en la posición x = 8. En la gráfica marca el punto que da esta información.

En el tiempo t = 4, el balín se encontraba en la posición x = ______



En la tabla siguiente da los valores de la posición del balín para cada uno de los tiempos (los que ya encontraste arriba, están incluidos en la tabla para que verifiques tus valores):

Tiempo t: Posición x:0 (inicio) 02 84 14689 20.2 (aprox.)101214 141618

10

De acuerdo a los valores de la tabla anterior, describe nuevamente el movimiento del balín: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La gráfica de la hoja anterior representa exactamente el Movimiento #6 dado en la actividad anterior (Movimiento 1era parte) en el que el balín se mueve hacia la derecha hasta el tiempo 9 y después se regresa a su posición original.

Compara el movimiento real del balín dado en aquella actividad con la tabla anterior. ¿Representan el mismo movimiento? Explica: ____________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Compara el movimiento real del balín dado en aquella actividad con la gráfica de la hoja anterior. ¿Representan el mismo movimiento? Explica:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Compara el movimiento real del balín dado en aquella actividad con tus dos descripciones anteriores. ¿Describiste correctamente el movimiento del balín? Explica:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Discute con tu profesor y toda tu clase sobre el significado correcto de la gráfica de la hoja anterior.

ACTIVIDAD 3 Rapidez constante (Primera parte)

En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un objeto esférico que se mueve sobre un eje de coordenadas (los números sobre el objeto representan los tiempos en segundos):

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 tiempos

Para el movimiento anterior, toma los datos necesarios para llenar la tabla siguiente:

Tiempo t: Posición x:0 (inicio)

12 43456789

10 20

11

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

x (m)

02468

1012141618202224262830

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

t (s)

Supongamos que la posición del objeto tiene las unidades de metros y el tiempo tiene unidades de segundos.

¿Cuántos metros se mueve el objeto hacia la derecha cada segundo? _____ metros.

¿Es este cambio de la posición constante o varía con el tiempo? ______________________

¿Cuál es la rapidez del objeto en metros por segundo? ______ m/s.

Nota que, por moverse hacia la derecha, la posición del objeto va aumentando con el tiempo y por lo cual su velocidad, al igual que su rapidez, es positiva.

En el plano siguiente, traza la gráfica de la posición del objeto contra el tiempo (usa los valores de la tabla anterior):

Esta recta es otra manera de registrar un movimiento con velocidad constante. Extiende la recta para que puedas obtener la posición del objeto a los 15 segundos: x = ______ m.

¿Cuál será la posición del objeto a los 60 segundos? _______ m.

¿Cuál de las dos ecuaciones siguientes representa el movimiento anterior?:x = 2 t o t = 2 x

Explica por qué: _____________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Piensa ahora en otro objeto que se mueve a 5 m/s. En el eje de coordenadas siguiente, dibuja la posición del balín para los tiempos: 1, 2, 3, 4 y 5 (escribe sobre el objeto los tiempos correspondientes):

0 tiempos

12

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9876543210

Con la información de arriba, traza la gráfica de posición de este objeto contra el tiempo en el mismo plano de la hoja anterior (marca ambas rectas con su velocidad respectiva: 2 m/s y 5 m/s).

¿Cuál sería la ecuación del movimiento de este objeto?: ____________

En general, la ecuación del movimiento de un objeto que se mueve con velocidad constante v es: x = v t

Explica por qué: _____________________________________________________________ __________________________________________________________________________

En el mismo plano, traza la gráfica de un carrito que se mueve a una velocidad constante de 1 m/s (marca la recta con su velocidad: 1 m/s).

Compara las tres gráficas para decidir qué efecto tiene el valor de la velocidad en la gráfica de posición. Escribe abajo tus conclusiones:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Discute tus conclusiones de arriba con tu profesor y toda tu clase.

ACTIVIDAD 4 Rapidez constante (Segunda parte)

En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un balín que se mueve sobre un eje de coordenadas (los números sobre el balín representan los tiempos en segundos):

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 tiempos

Para el movimiento anterior, toma los datos necesarios para llenar la tabla siguiente:

Tiempo t: Posición x:0 (inicio) 22

123456789

10 2

13

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

x (m)

02468

1012141618202224262830

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

t (s)

Supongamos que la posición del balín tiene las unidades de metros y el tiempo tiene unidades de segundos.

¿Cuántos metros se mueve el balín hacia la izquierda cada segundo? _____ metros.

¿Es este cambio de la posición constante o varía con el tiempo? ______________________

¿Cuál es la rapidez del balín en metros por segundo? ______ m/s.

Nota que, por moverse hacia la izquierda, la posición del balín va decreciendo con el tiempo. Por esto, en este caso asignamos un valor negativo a la velocidad de –2 m/s.

En el plano siguiente, traza la gráfica de la posición del balín contra el tiempo (usa los valores de la tabla anterior):

¿Cuál será la posición del balín a los 11 segundos? _______ m.

¿Cuál será la posición del balín a los 12 segundos? _______ m.

Piensa ahora en otro balín que inicia su recorrido en x = 20 y se mueve a una velocidad negativa de –5 m/s. En el eje de coordenadas siguiente, dibuja la posición del balín para los tiempos: 1, 2, 3 y 4 (escribe sobre el balín los tiempos correspondientes):

0 tiempos

Con la información anterior, traza la gráfica de posición de este balín contra el tiempo en el mismo plano de arriba (marca ambas rectas con su velocidad respectiva: –2 m/s y –5 m/s).

En el mismo plano, traza la gráfica de otro balín que se mueve con la misma velocidad de –5 m/s, pero que inicia su recorrido en x = 15 (marca la recta con su velocidad: –5 m/s).

14

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9876543210

x (m)

02468

1012141618202224262830

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

t (s)

Compara las tres gráficas para decidir qué efecto tiene el valor de la velocidad en la gráfica de posición. Escribe abajo tus conclusiones:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Discute tus conclusiones de arriba con tu profesor y toda tu clase.

En el siguiente plano, traza las gráficas de las siguientes cuatro ecuaciones. De acuerdo a las gráficas que obtengas, describe el movimiento que representa cada una de ellas:

a) x = 3 t b) x = 3 t + 4

c) x = 30 – 3 t d) x = 30 – 2 t

ACTIVIDAD 5 Aceleración constante

En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un objeto esférico que se mueve sobre un eje de coordenadas. Los números sobre el objeto representan los tiempos en segundos.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 tiempos

¿Es éste un movimiento con velocidad constante? ____ Explica: _____________________ __________________________________________________________________________

¿Es éste un movimiento con aceleración? ____ Explica: ____________________________ __________________________________________________________________________

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

La tabla siguiente da las posiciones precisas del objeto (supongamos que están dadas en metros):

Tiempo t (s): Posición x (m):0 (inicio) 0

1 0.252 13 2.254 45 6.256 97 12.258 169 20.2510 25

Necesitaremos más adelante calcular la distancia recorrida por el objeto en varios intervalos de tiempo. Aquí mostraremos cómo. Por ejemplo, entre los tiempos 2 y 4 segundos, el objeto se mueve de la posición 1 metro a la posición 4 metros. ¿Qué distancia recorrió? _________

Esta distancia se puede calcular restando las dos posiciones: 4 – 1 = 3 metros.

La distancia recorrida entre el segundo 5 y el 7 es igual a 12.25 – 6.25 = ____ metros

La distancia recorrida entre el segundo 6 y el 10 es igual a ____ – ____ = ____ metros

Usando los valores de la tabla anterior, calculemos la rapidez media (distancia recorrida / tiempo transcurrido) del balín en cada segundo. Estudia los dos primeros ejemplos y continúa los cálculos:

Distancia recorrida entre 0 y 1 segundos = 0.25 – 0 = 0.25 mRapidez media entre 0 y 1 segundos = 0.25 / 1 = 0.25 m/s

Distancia recorrida entre 1 y 2 segundos = 1 – 0.25 = 0.75 mRapidez media entre 1 y 2 segundos = 0.75 / 1 = 0.75 m/s

Distancia recorrida entre 2 y 3 segundos = _____ – _____ = _____ mRapidez media entre 2 y 3 segundos = _____ / 1 = _____ m/s





16

¿Qué patrón observas en los resultados de la rapidez media? _________________________ __________________________________________________________________________

¿En cuánto aumenta la rapidez media en cada segundo? ________ ¿Es este incremento constante a través del tiempo? ______

Lo que acabamos de demostrar es que el movimiento mostrado en la primera hoja tiene una aceleración constante. La aceleración representa el cambio en la velocidad por unidad de tiempo. Como la rapidez media aumenta 0.5 m/s cada segundo, la aceleración del balín es de 0.5 m/s en cada segundo.

Encontremos de la misma manera, la aceleración del movimiento mostrado en la figura siguiente (los números sobre el objeto esférico representan los tiempos en segundos):

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9…

¿Es éste un movimiento con aceleración constante? ____ Explica: ____________________ __________________________________________________________________________

Primero, toma algunos datos de la figura anterior y completa la tabla siguiente:

Tiempo t (s): 0 (inicio) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Posición x (m):

Usando los valores de la tabla anterior, calcula la rapidez media (distancia recorrida / tiempo transcurrido) de la esfera en cada segundo:





¿En cuánto disminuye la rapidez media en cada segundo? ________ ¿Es este incremento constante a través del tiempo? ______

Lo que acabas de demostrar es que el movimiento anterior tiene una aceleración constante, realmente una desaceleración constante. Como la rapidez media disminuye 0.5 m/s cada segundo la aceleración del balín es de –0.5 m/s en cada segundo. Esto se escribe como:

Aceleración = –0.5 m/s2

17

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

En la figura siguiente encontrarás las gráficas de los dos movimientos estudiados en esta actividad.

Decide cuál de ellas corresponde al movimiento acelerado y cuál al desacelerado. Ambas son curvas llamadas parábolas que son típicas de para movimientos con aceleración constante.

Estudia las gráficas y explica en la parte de atrás, por qué una representa movimiento acelerado y la otra movimiento desacelerado:

ACTIVIDAD 6 El movimiento ondulatorio

Repasa tus conocimientos previos:

¿Qué significa la palabra onda?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Escribe en tu cuaderno algunos casos de la vida cotidiana en los que se usa la palabra onda.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Qué es el sonido?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

18

x (m)

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t (s)

Lee con atención el siguiente tema:

Supón que varias bolas de billar están colocadas en línea recta y en reposo.

Vamos a suponer que todas las bolas son iguales, excepto por sus colores. Ahora lanzamos desde el extremo izquierdo una bola, la negra, de manera que choque con la blanca.

Después del choque veremos que la bola negra queda en reposo y la bola blanca empieza a moverse hacia la derecha y choca con la bola gris.

Después del choque de las bolas blanca y gris, la bola blanca queda en reposo La bola gris empieza a moverse hacia la derecha y choca con la otra bola negra.

De esta manera vemos que cada bola que estaba en reposo, es golpeada por otra bola desde la izquierda y empieza a moverse a la derecha, hasta que finalmente la última bola, se empieza a mover a la derecha.

Cada una de las cinco bolas de la figura fue sacada del reposo por el efecto de la bola negra, que estaba moviéndose. Date cuenta de que cada una de las bolas empezó a moverse sucesivamente, no todas las bolas se movieron al mismo tiempo. Además, fíjate que cada bola se movió a la derecha.

La bola negra perturba a la bola blanca. Esta perturbación que se propaga de izquierda a derecha se llama onda.

Investiga en un diccionario el significado de la palabra “onda”.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 7 Propagación de una onda

Objetivo: Observar la propagación de una onda en un estanque de agua.

Material:• Un trozo de corcho.• Una piedra.• Un estanque o un recipiente (palangana transparente) con de agua.

19

Procedimiento:1. Conformen un grupo de trabajo de tres compañeros.2. Vayan a algún estanque, por ejemplo, en un parque. También pueden utilizar un

recipiente grande y extendido que contenga agua.3. Antes de empezar, esperen a que la superficie del agua esté quieta.4. Coloquen el corcho en algún punto intermedio de la superficie del estanque o del

recipiente.5. Desde un extremo del estanque o del recipiente suelten la piedra sobre la superficie de

agua.6. Describan lo que ocurre.

Reflexionen y contesten:• Un instante después de soltar la piedra, ¿qué ocurre con la superficie del agua?• En ese instante inicial, ¿qué sucedió con el corcho?• ¿Llega un instante en el que el corcho se mueve?

Si su respuesta a la última pregunta es afirmativa, contesten las siguientes cuestiones.• ¿Tocó acaso la piedra al corcho?• ¿Qué fue lo que tocó la piedra?• Explica lo que ocurrió a continuación hasta que el corcho empezó a moverse.• Una vez que el corcho se empieza a mover, ¿en qué dirección se mueve?• ¿Qué es lo que se transportó desde el punto en que cayó la piedra al estanque hasta el

corcho?• ¿Se puede hablar de que se generó una onda? Expliquen con todo detalle su respuesta• Comenten entre ustedes el tipo de movimiento que dio lugar a la onda que observaron.• Escriban en sus cuadernos las conclusiones a las que hayan llegado.

Las actividades anteriores ilustran los dos tipos de ondas que existen.

Investiga y contesta:• _________________. Son aquellas en las que la dirección de propagación de la onda y

la dirección en que se mueven las partículas del medio son las mismas. Un ejemplo de esta onda ______________ es la que se propagó en las bolas de billar.

La onda es _____________porque las direcciones de su propagación y del movimiento de las bolas son las mismas.

• __________________ . Son aquellas en las que la dirección de propagación de la onda y la dirección en que se mueven las partículas del medio son perpendiculares entre sí. Un ejemplo de onda ________________es la que se propagó en el estanque cuando lanzamos la piedra. En este caso, el medio en que se propaga la onda es el _______del estanque.

20

ACTIVIDAD 8 Velocidad de una onda

Determinar la velocidad de propagación de una onda en un estanque de agua.

Material:• Un trozo de corcho. • Una piedra. • Un estanque o un recipiente con agua. • Una cinta métrica. • Un reloj con segundero o cronómetro digital.

Procedimiento:1. Conformen el mismo grupo.2. Vayan al mismo estanque o utilicen la palangana.3. Vuelvan a colocar el corcho en el mismo lugar, después de que la superficie del agua

esté quieta.4. Entre dos compañeros midan con la cinta métrica, la distancia entre el punto en que

soltarán la piedra y la posición del corcho. Anoten el valor medido: distancia = m.5. El compañero que está separado del corcho suelta la piedra. En ese instante, el otro

compañero empieza a contar el tiempo con el segundero.6. Otro compañero está pendiente del corcho. En el instante en que se empiece a mover da

aviso.7. Anoten el valor medido: tiempo = s.8. Con los valores que obtuvieron, calculen la velocidad con la que se propagó la

perturbación causada por la piedra (usen la ecuación. Velocidad = distancia/tiempo ¡No olviden la unidad!

Reflexionen y contesten:En el caso del estanque o el recipiente vieron que la perturbación que se creó al caer la piedra en el agua tardó cierto tiempo en recorrer la distancia hasta el corcho. En consecuencia, se le puede asociar una velocidad a esta perturbación, que se llama velocidad de la onda.1. ¿Se puede hablar de velocidad de la onda en el caso de las bolas de billar?2. Expliquen las similitudes y diferencias de la velocidad de un cuerpo, como se estudió

anteriormente, con la velocidad de una onda.3. Obtengan conclusiones y preséntenlas al resto del grupo en plenaria.

Para establecer vínculos entre los conceptos estudiados y los sucesos cotidianos analiza situaciones cercanas y de interés para ti. Por ejemplo, la formación de ondas al tirar una piedra en el agua, los sismos y su relación con las ondas, y la velocidad del sonido en diferentes medios.

Bajo la guía y orientación de tu maestro interactúa con programas de simulación de las actividades “Movimiento ondulatorio” y “Propiedades de las ondas”, del proyecto ECAMM, analiza una representación de tren de ondas con su longitud y frecuencia en un determinado tiempo. Así como las propiedades de las ondas.

21

ACTIVIDAD 9 Comportamiento ondulatorio del sonido

Esta actividad ilustra el hecho de que el sonido que percibes con tu oído está relacionado con la vibración de algún objeto.

Procedimiento:• Formen un grupo de trabajo de dos compañeros; trabajen en una

habitación.• Amarren un extremo de alambre a la manija de una cerradura. Debe quedar lo más fijo

posible.• Uno de ustedes sostenga con el pie el otro extremo, lo más fijo posible. • Mantengan el alambre lo más tenso posible. • El otro compañero tira, con un dedo, de la parte media del alambre. • Fíjense bien qué ocurre con el alambre. Describan lo que ocurre.

Toquen ligeramente el alambre con un dedo.• ¿Oyeron algún sonido? • Ahora, alguno de ustedes ponga la mano encima del alambre, de

manera que esté en reposo.• ¿Oyen algún sonido?

En esta actividad te diste cuenta de que al tirar con el dedo del alambre delgado, éste empieza a realizar un movimiento de vibración, es decir, el alambre “va y viene”. Al mismo tiempo oíste un sonido producido por el alambre. Cuando pusiste la mano encima del alambre y éste dejo de moverse, o sea, dejó de vibrar, ya no oíste sonido alguno.

Reflexionen y contesten:1. Cuando tiraron del alambre y lo tocaron con el dedo, ¿sintieron algo? En caso afirmativo,

¿qué sintieron?, ¿realiza el alambre algún movimiento?, ¿de qué tipo?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Oyeron algún sonido al mismo tiempo? ______________________________________3. ¿Hay alguna relación entre el movimiento que sintieron el que realiza el alambre y el

sonido? ________________________________________________________________4. Una vez que el alambre está en reposo, ¿se seguía oyendo algún sonido? ___________5. Obtengan conclusiones, regístrenlas en sus libretas y discútanlas con el resto del grupo.

Algunas características del sonido, en la forma en que el oído humano lo percibe, son: a. La frecuencia: Es el número de ciclos que se repiten en cada segundo.b. El tono : El oído humano es capaz de distinguir un sonido grave de otro agudo, es decir,

el oído es sensible al tono del sonido. El tono de un sonido depende de su frecuencia. Un sonido de tono grave está formado de frecuencias bajas, y un sonido de tono agudo está formado de frecuencias altas.

c. La intensidad : El oído humano también puede distinguir entre sonidos que tengan distintas intensidades. Podemos decir cuál de dos sonidos es de intensidad alta y cuál de intensidad baja.

CONTENIDOS: El trabajo de galileo

22

• Explicaciones de Aristóteles y Galileo acerca de la caída libre.

• Aportación de Galileo en la construcción del conocimiento científico.

• La aceleración; diferencia con la velocidad.

• Interpretación y representación de gráficas: velocidad-tiempo y aceleración-tiempo.

APRENDIZAJES ESPERADOS:• Identifica las explicaciones de Aristóteles y las de Galileo respecto al movimiento de

caída libre, así como el contexto y las formas de proceder que las sustentaron.

• Argumenta la importancia de la aportación de Galileo en la ciencia, como una nueva

forma de construir y validar el conocimiento científico basado en la experimentación y el

análisis de los resultados.

• Relaciona la aceleración con la variación de la velocidad en situaciones del entorno y/o

actividades experimentales.

• Elabora e interpreta tablas de datos y gráficas de velocidad-tiempo y aceleración tiempo

para describir y predecir características de diferentes movimientos, a partir de datos que

obtiene en experimentos y/o situaciones del entorno.

ACTIVIDAD 10 ¿Cuál llega primero?Seguramente han visto cómo caen las hojas de los árboles o cómo cae una pelota cuando la sueltan. ¿A qué se debe que la pelota llegue primero al piso aun cuando ambos cuerpos se suelten desde la misma altura y al mismo tiempo?

Aristóteles pensaba que la rapidez con que un cuerpo se mueve al caer, es proporcional a su peso, es decir, entre más pesado más rápido cae. Por otro lado, Galileo pensaba que todos los objetos al caer (en ausencia de aire) se mueven con una rapidez que aumenta en una proporción constante, sin importar su peso, forma o tamaño.

1. ¿De qué depende la rapidez con la que caen los objetos en la Tierra?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿A qué se debe que una pluma de ave caiga lentamente?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Cuando un objeto cae, ¿cómo se mueve? ¿Se mueve más rápido, más lento o igual mientras se va acercando al suelo?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Qué le sucederá a un cuerpo que se suelta cerca de la superficie lunar, donde no existe aire?

23

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Qué caerá más aprisa: un objeto grande o uno pequeño que caen de la misma altura hasta la superficie de nuestro planeta?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 11En esta actividad observarán la caída de varios objetos y medirán el tiempo que le toma a cada uno llegar al suelo.

Para realizar el experimento, procederán como se les indica a continuación: Material• Lápiz• Cronómetro• Balanza• Cinta métrica• Hoja de papel• Pelota de hule• Pluma de ave• Un trozo de madera (de preferencia de forma

cúbica)• Una canica• Pelota de unicel, de ser posible del mismo tamaño

que la pelota de hule

- Dibujen una marca sobre la pared de al menos 2 metros de altura. Ésta será la altura desde la que se van a dejar caer los cuerpos.

- Las características de cada objeto se anotarán en la tabla que aparece más adelante junto con el tiempo que tarda cada uno en llegar al piso.

Antes de medir el tiempo que le toma a los objetos llegar al piso, obsérvenlos cuidadosamente. Fíjense bien cómo son en su forma y peso. En seguida llenen la tabla. En cada columna anoten las características que se piden y en la columna llamada "Predicción" anoten el objeto que crean tardará menos en llegar al piso y la razón por qué piensan lo anterior.

Recuerden que el compañero que mide el tiempo y el que suelta el objeto deben hacerlo simultáneamente, para lo cual les recomendamos que el tercer compañero del equipo, que será el encargado de anotar los resultados, dé la señal de salida contando "1, 2 y 3". El compañero que mide el tiempo debe fijarse atentamente cuando el objeto llegue al piso para que justo cuando ocurra, detenga el cronómetro.

Las predicciones se deben discutir por equipos y escribir antes de realizar el experimento.

24

Objeto Peso Forma Predicción y justificación

Tiempo de caída

Hoja de papelMisma hoja de papel arrugadaPelota de hulePelota de polietilenoTrozo de maderaCanica de vidrioPluma de ave

Una vez que la tabla esté completa y hayan averiguado qué objeto llega primero al piso, contesten las siguientes preguntas.1. ¿Cuál objeto llega primero al piso?

_______________________________________________________________________

2. ¿Por qué consideran que algunos objetos llegan primero al piso y otros después? ¿Está esto relacionado con la forma y/o con su peso? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué creen que sucedería si los objetos no tuvieran peso? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Aristóteles pensaba que la velocidad que lleva un objeto al caer debe ser proporcional a su peso. Además que la velocidad aumenta conforme se acerca al suelo porque éste es el lugar "natural" de las cosas. Además pensaba que el movimiento en el vacío no era posible.

4. ¿Estarían de acuerdo con él? ¿Por qué?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Galileo descubrió que todos los cuerpos en caída libre tienen la misma aceleración en ausencia de la resistencia del aire. Éste resultado lo expresó en la siguiente forma: "Dos objetos sin importar su tamaño ni su masa caen con la misma aceleración en ausencia de aire".

5. Si se fijan bien hay una propiedad que les hace falta cumplir en sus mediciones experimentales para que sus condiciones sean exactamente iguales a las del postulado de Galileo, ¿cuál es esa propiedad?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

25

6. ¿Quién describe mejor lo que observan en los datos: Aristóteles o Galileo? Recuerden tener en cuenta que hay una condición distinta al postulado de Galileo. Pista: Recuerden la hoja de papel que pesa siempre lo mismo.______________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 12 Caída libre (Primera parte)En ésta y la siguiente actividad estudiaremos la caída libre de los cuerpos.

La figura de la izquierda muestra una pelota que se ha lanzado hacia arriba con una velocidad de 60 m/s (216 km/hr). Los números a la derecha de la pelota dan el tiempo en segundos.Primero obtengamos el tiempo que le lleva a la pelota en llegar hasta arriba. Éste depende de la aceleración gravitatoria que para la superficie de la Tierra es aproximadamente igual a –10 m/s2. Este valor quiere decir que la velocidad de la pelota debe disminuir 10 m/s cada segundo. Con esta información y recordando que la velocidad inicial de la pelota era de 60 m/s, podemos formar la tabla siguiente:

Tiempo t (s): 7Velocidad v (m/s):

De acuerdo a los valores de la tabla anterior, contesta las preguntas siguientes:¿En qué tiempo la velocidad de la pelota se hace cero? ____ segundos.

¿En qué tiempo la pelota llegará a su máxima altura? ____ segundos.

¿Por qué la velocidad de la pelota se vuelve negativa a partir de t = 6? ________________ _________________________________________________________________________

Si queremos obtener la altura máxima de la pelota, razonaremos de la siguiente manera:

En los 6 segundos del trayecto hacia arriba de la pelota, su velocidad promedio es de 30 m/s. Estudia los valores de la tabla anterior y de ellos explica este valor de la velocidad promedio: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

Así, a una velocidad promedio de 30 m/s durante 6 segundos, la distancia recorrida (altura máxima) por la pelota será de ______ metros.

El razonamiento anterior puede aplicarse a cada segundo del movimiento de la pelota:

Por ejemplo, en el primer segundo, de t = 0 a t = 1, la velocidad de la pelota disminuyó de 60 a 50 m/s. Esto quiere decir que su velocidad promedio en este segundo era de 55 m/s.

Así, la distancia recorrida en este segundo fue de 55 1 = 55 metros.

En el segundo, de t = 1 a t = 2, la velocidad de la pelota disminuyó de ____ a ____ m/s.

Así, su velocidad promedio en este segundo era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros.

26

6

5

4

3

2

En el tercer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros.

En el cuarto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros.

En el quinto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros.

En el sexto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros.

Si sumas las seis distancias recorridas por la pelota en los primeros seis segundos, te debe dar un total de 180 metros. Esta es la altura máxima a la que subió la pelota.

Repite el análisis que se hizo en esta actividad para una pelota que se ha lanzado hacia arriba con una velocidad de 30 m/s (108 km/hr). Para esto, completa la información que se te pide a continuación:

• Primero obtén el tiempo que le lleva a la pelota en llegar hasta arriba, completando la tabla siguiente:

Tiempo t (s): 0 1 2 3 4 5 6Velocidad v (m/s): –30

• ¿En qué tiempo la pelota llegará a su máxima altura? ____ segundos.• En el trayecto hacia arriba, la velocidad promedio de la pelota es de ____ m/s. Por lo

tanto, la distancia recorrida (altura máxima) por la pelota será de ______ m.• En el primer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia

recorrida en este segundo fue de ____ m.• En el segundo segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la

distancia recorrida en este segundo fue de ____ m.• En el tercer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia

recorrida en este segundo fue de ____ m.

Si sumas las tres distancias recorridas por la pelota en los primeros tres segundos, te debe dar igual a la altura máxima que subió la pelota.

Compara los dos movimientos analizados en esta actividad. El primero comienza con 60 m/s y el segundo con 30 m/s (la mitad). Por ejemplo, ¿en cuánto se reduce el tiempo de subida?, ¿en cuánto se reduce la altura máxima?

ACTIVIDAD 13 Caída libre (Segunda parte)En esta actividad continuaremos el estudio de la caída libre de los cuerpos.

• Las fórmulas más importantes de caída libre son las dos siguientes:

h = vo t – 12 g t2

v = vo – g t

27

Dónde: vo representa la velocidad inicial del objeto (positiva hacia arriba y negativa hacia abajo). g es la aceleración gravitacional (por simplicidad, aquí tomaremos el valor aproximado de

10 m/s2). t es el tiempo h es la altura del objeto en el instante t (relativa a su posición inicial) v es la velocidad del objeto en el instante t

Regresando a la situación de la actividad anterior en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 60 m/s, podemos escribir las fórmulas anteriores como sigue:

h = 60 t – 5 t2

v = 60 – 10 t

Así por ejemplo, para t = 2,h = 60 (2) – 5 (2)2 = 120 – 20 = 100 m

v = 60 – 10 (2) = 60 – 20 = 40 m/s

Esto nos dice que a los dos segundos, la altura de la pelota era de 100 metros y su velocidad de 40 m/s.

Para t = 6, h = ________ v = ________

Esto nos dice que a los seis segundos, __________________________________________ __________________________________________________________________________

Para t = 10, h = ________ v = ________

Esto nos dice que a los diez segundos, la pelota está otra vez a una altura de 100 metros y su velocidad es de –40 m/s, es decir, va hacia abajo.

Para t = 12, h = ________ v = ________

Esto nos dice que a los doce segundos, __________________________________________ _________________________________________________________________________

Para t = 14, h = ________ v = ________

Esto nos dice que a los catorce segundos, la pelota estará a una altura de –140 metros (140 metros por debajo de donde inició su movimiento) y su velocidad es de –80 m/s, es decir, continúa moviéndose hacia abajo.

Como te darás cuenta, las dos fórmulas de arriba guardan toda la historia de la pelota….

Regresando ahora a la segunda situación de la actividad anterior en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 30 m/s, podemos escribir las fórmulas como sigue:h = ___ t – 5 t2

v = ___ – 10 t

28

Usando estas, completa la tabla siguiente:t (s): 0 1 2 3 4 5 6 7

h (m):

v (m/s):

De los valores obtenidos en la tabla anterior, describe abajo el movimiento completo de la pelota: ____________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 14 Caída libre (Análisis gráfico)Regresemos nuevamente a la situación en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 60 m/s. Las gráficas correspondientes a este movimiento son:

29

h (m)

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

t (s)

v (m)

-70-60-50-40-30-20-10

010203040506070

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

t (s)

GRÁFICA 1

GRÁFICA 2

Como observarás, las gráficas anteriores se obtuvieron. Con los datos de la tabla de posición y velocidad media de la pelota.

De acuerdo a las gráficas anteriores, contesta lo siguiente:

¿Cuál es la altura de la pelota a los 4 segundos?____ ¿Cuál es la altura de la pelota a los 8 segundos? ______ ¿Por qué coinciden estos dos valores? _________________________________________________________________________

¿Cuál es la velocidad de la pelota a los 4 segundos? _______ ¿Cuál es la velocidad de la pelota a los 8 segundos? ______ ¿Por qué estos dos valores tienen valores iguales pero con signo diferente?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿En qué tiempo llega la pelota a su máxima altura? _____ ¿Qué velocidad tiene la pelota en este punto? ______

¿Por qué la velocidad antes de los 6 segundos es positiva y después es negativa? ________________________________________________________________________

¿Cuál es el valor de la altura de la pelota a los 12 segundos? _____ ¿Qué quiere decir esto? ________________________________________________________________________

Después de los 12 segundos la altura de la pelota se hace negativa, ¿qué quiere decir esto? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ahora, regresamos nuevamente a la segunda situación en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 30 m/s y analizamos las gráficas correspondientes a este movimiento (la gráfica de la altura h debe ser una parábola, la de la velocidad v debe ser una recta):

Con base en el análisis, describe con detalles el movimiento que representan.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

30

0 1 2 3 4 5 6 7

-40-30-20-10

01020304050

t (s)

x (m)

0 1 2 3 4 5 6 7

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

t (s)

v (m/s)

Describe cómo realizarías una experiencia alrededor de la caída libre de objetos.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

En el cuadro que aparece enseguida describe y registra las ideas acerca del movimiento de caída libre según Aristóteles, la hipótesis de Galileo al respecto y, de acuerdo a tus vivencias y experiencias, tus propias ideas sobre el tema.

Teoría de la caída libre de los cuerpos según:Aristóteles Galileo Tú

Reflexiona:

31

CONTENIDOS: La descripción de las fuerzas en el entorno• La fuerza; resultado de las interacciones por contacto (mecánicas) y a distancia

(magnéticas y electrostáticas), y representación con vectores.

• Fuerza resultante, métodos gráficos de suma vectorial.

• Equilibrio de fuerzas; uso de diagramas.

APRENDIZAJES ESPERADOS:• Describe la fuerza como efecto de la interacción entre los objetos y la representa con

vectores.

• Aplica los métodos gráficos del polígono y paralelogramo para la obtención de la fuerza

resultante que actúa sobre un objeto, y describe el movimiento producido en situaciones

cotidianas.

• Argumenta la relación del estado de reposo de un objeto con el equilibrio de fuerzas

actuantes, con el uso de vectores, en situaciones cotidianas.

Repasa tus conocimientos previos:1. ¿Por qué se mueve un cuerpo?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Si se está moviendo el cuerpo, ¿cómo lo detengo?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. En qué casos empleas fuerzas? (menciona 5)_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Por qué en ocasiones la reata que sujeta una piñata es sostenida por dos personas para que cuelgue?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Cuando juegas con una pelota y ésta golpea la pared, ¿por qué regresa a ti?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿Qué entiendes por energía?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

32

7. ¿De dónde obtienes energía para moverte?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. ¿Cuáles son los planetas del Sistema Solar?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. ¿Cómo se mueven los planetas del Sistema Solar?_______________________________________________________________________

10. Los imanes tienen gran utilidad, ¿para qué los ocupas en tu casa?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. ¿Atraen los imanes a todos los cuerpos?_______________________________________________________________________

12. ¿Por qué hay relámpagos cuando llueve?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 15Piensa en una caja que está en el suelo en reposo. Ahora la empujas y observas que empieza a moverse. Se produjo un cambio: del reposo, la caja pasó a moverse. Date cuenta de que si tú empujaste la caja influiste en ella con el resultado de que se empezó a mover. Esta influencia que ejerciste sobre la caja se llama interacción.

La situación que acaba de presentarse ilustra el hecho de que una interacción causa cambios. O dicho de otra manera: para que ocurra un cambio es necesario que haya una interacción, es decir, hay una relación entre: cambios e interacciones

La siguiente experiencia se sugiere para que determines los cambios que producen algunas interacciones.

PARTE 1Material: Una pelota de futbolProcedimiento:1. Forma un equipo con un compañero.2. Tu compañero te lanza la pelota.3. Patéala con el zapato 4. Observen lo que le ocurre a la pelota.

Reflexionen y contesten:• Digan lo que le ocurrió a la pelota cuando tú la pateaste.

_______________________________________________________________________

• ¿Se dio algún cambio con la pelota? ¿qué cambió?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

33

• ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué._______________________________________________________________________

PARTE 2Material: Dos imanesProcedimiento:1. Tu compañero deja en reposo uno de los imanes sobre una

mesa lisa.2. Tú acerca el otro imán.3. Observen lo que le ocurre al primer imán.

Reflexionen y contesten• ¿Qué ocurrió con el imán que estaba en reposo sobre la mesa?

_______________________________________________________________________

• ¿Hubo algún cambio con el imán? ¿Qué es lo que cambió?_______________________________________________________________________

• ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué._______________________________________________________________________

PARTE 3MATERIAL:• Dos libros del mismo ancho.• Una pieza de vidrio con sus bordes esmerilados.• Una hoja de papel.• Un peine de plástico.

Procedimiento:1. Coloquen los libros sobre una mesa como se indica en la figura.2. Coloquen el vidrio encima.3. Corten la hoja de papel en trozos pequeños que colocarán sobre la mesa, debajo del vidrio.4. Uno de ustedes pase varias veces el peine a través de su cabello.5. Acerca el peine encima del vidrio, sin tocarlo.

Reflexionen y contesten• ¿Qué ocurrió con los trozos de papel?

_______________________________________________________________________

• ¿Hubo algún cambio? ¿Qué es lo que cambió?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

• ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

34

PARTE 4MATERIAL:• Una piedra pesada.• Una lata de refresco vacía.• El profesor estará presente en la realización de esta parte de la

actividad, a fin de tener sumo cuidado con el manejo de la piedra para evitar accidentes, en particular, cuidar que no caiga en el pie de alguno de ustedes.

Procedimiento:1. Tu compañero deja la lata sobre el suelo, en reposo.2. Tú suelta la piedra desde cierta altura, verticalmente arriba de la lata, de tal modo que la

piedra caiga sobre la ella.

Reflexionen y contesten• ¿Qué ocurrió con la lata?

_______________________________________________________________________

• ¿Hubo algún cambio con la lata? ¿Qué es lo que cambió?_______________________________________________________________________

• ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué_______________________________________________________________________

• Escriban en su cuaderno las conclusiones a las que hayan llegado._______________________________________________________________________

ACTIVIDAD 16 Las Fuerzas

35

Determinar la dirección del movimiento de varios cuerpos, cuando se les aplica una fuerza en una dirección distinta de la del movimiento.

MATERIAL:• Un trozo de cuerda.• Una pelota pequeña.

Procedimiento:1. Amarra la cuerda alrededor de la pelota.2. Toma con una mano el extremo libre de la cuerda.3. Haz girar la pelota con la cuerda.

Reflexiona y contesta• Al girar, ¿está experimentando la pelota alguna fuerza?

_______________________________________________________________________

• Si tu respuesta es afirmativa, ¿quién ejerce la fuerza sobre la pelota?_______________________________________________________________________

• En este caso, ¿qué dirección tiene la fuerza?_______________________________________________________________________

• ¿Qué dirección tiene el movimiento de la pelota en su giro?_______________________________________________________________________

• Dibuja un diagrama en que muestres las direcciones de la fuerza y del movimiento._______________________________________________________________________

ACTIVIDAD 17Cuando hablamos de fuerza, hay que analizar interacciones entre objetos y asociarlas con las causas que producen cambios en ellos.

De acuerdo a la siguiente guía explica en cada caso:1. ¿Qué observas en las siguientes ilustraciones?2. Identifica y señala qué interacciones se presentan.3. Especifica la dirección de la fuerza y la dirección del movimiento. Según corresponda.4. Elabora un diagrama de fuerzas según corresponda en cada caso.5. ¿Están en movimiento? ¿Están en reposo? Explica según corresponda.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

36

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 18Completa el texto escribiendo sobre las líneas las apalabras adecuadas.

El _________________ es el instrumento que mide las fuerzas. Consiste este aparato en un resorte calibrado que se deforma de una manera proporcional a la _________ aplicada, poseyendo además un índice que indica la magnitud de la fuerza de que se trate. Esta fuerza se mide en una unidad llamada _____________, en honor al científico que enunció la 2da ley del movimiento.

Los elementos de una fuerza y su representación vectorial.

Por ser la fuerza una magnitud vectorial, podemos representarla mediante un vector que contenga los 4 elementos fundamentales de la misma; a saber:1. Punto de aplicación, o lugar en el cual la fuerza actúa. (Está representado por el origen

del vector).2. Magnitud, o intensidad con que obra la fuerza. (Se representa por la longitud del vector).3. Dirección, o línea sobre la cual actúa la fuerza. (Representada por la especie lineal del

vector: recta, curva, circular, etc.).4. Sentido, o lugar hacia el cual la fuerza actúa, dentro de la direcci6n considerada. (Se

representa por la flecha del vector).

37

Unidades de fuerza-. La unidad de fuerza se puede definir como la fuerza que, actuando sobre la unidad de masa, le imprime la unidad de aceleración.1. Si una unidad de fuerza del sistema cgs, que es la dina, actúa sobre un gramo masa le

imprime una aceleración de un m/seg2 dina = g X cm/seg2

2. Si una unidad de fuerza del sistema mks, que es el Newton, actúa sobre un kilogramo masa le imprime una aceleración de un m/ seg. Newton = kg X m/seg2

ACTIVIDAD 19Observa las imágenes, analiza y contesta:

1. ¿Cuáles son las ventajas de usar flechas para representar A las fuerzas?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. La dirección del movimiento y de la fuerza aplicada, ¿son siempre iguales?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Representa los siguientes movimientos cotidianos, utilizando vectores, indicando:a) Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos.b) La dirección del movimiento al aplicar las fuerzas.

38

Suma y resta de vectores

ACTIVIDAD 20Calcula la resultante de un sistema de fuerzas. (Necesitarás hojas, regla y transportador).1. Analiza la situación que se presenta:

Dos pescadores jalan una red llena de peces, aplicando fuerzas de la misma magnitud pero con diferente dirección. Una de las personas jala la red con una fuerza de 5 Newton con una dirección de 45º hacia la lancha. Esta es la fuerza 1; el otro pescador, jala la red con la misma fuerza, pero con un ángulo de 90º. Esta es la fuerza 2. ¿Hacia dónde se moverá la red?

39

2. Resuelve el siguiente problema:“Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es tan pesada que necesitan dos grúas para levantarla hacia un pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2 N en una dirección de 30°, mientras que la otra ejerce una fuerza de 2.5 N a 135°. Cuando se ponen en acción las grúas, ¿hacia dónde se moverá la estatua?

Considera las siguientes cuestiones:a) ¿Es adecuada la dirección en que las grúas aplican

la fuerza sobre la estatua?b) Elabora un diagrama de las fuerzas ejercidas por las

grúas sobre la estatua.c) Encuentra la fuerza resultante para verificar si la

estatua llega al sitio marcado.CONTENIDOS: Proyecto: imaginar, diseñar y experimentar para explicar o innovar• ¿Cómo es el movimiento de los terremotos o tsunamis, y de qué manera se aprovecha

esta información para prevenir y reducir riesgos ante estos desastres naturales?

• ¿Cómo se puede medir la rapidez de personas y objetos en algunos deportes; por

ejemplo, beisbol, atletismo y natación?

APRENDIZAJES ESPERADOS• Trabaja colaborativamente con responsabilidad, solidaridad y respeto en la organización

y desarrollo del proyecto.

• Selecciona y sistematiza la información que es relevante para la investigación planteada

en su proyecto.

• Describe algunos fenómenos y procesos naturales relacionados con el movimiento, las

ondas o la fuerza, a partir de gráficas, experimentos y modelos físicos.

• Comparte los resultados de su proyecto mediante diversos medios (textos, modelos,

gráficos, interactivos, entre otros).

Prevención de riesgos o desastres naturalesRepasa tus ideas.1. ¿Crees que sea posible prevenir los desastres naturales?

_______________________________________________________________________

2. ¿Y cómo podrías prevenir los riesgos que un desastre natural conlleva? (menciona uno)_______________________________________________________________________

3. ¿Cómo se podría conocer el momento en que un volcán haga erupción, o que una presa se fracture y libere el agua?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 21

40

Lee con atención el siguiente texto. Con el apoyo del maestro formen equipos de tres o cuatro personas para realizar esta actividad. Cada equipo seleccionará uno de los temas a investigar.

Predicción de sismosPredecir cuándo va a ocurrir un terremoto destructivo es el objetivo prioritario de los geofísicos y sismólogos. Determinar con anticipación el lugar, la magnitud y la fecha en que puede ocurrir un sismo tiene como finalidad fundamental prevenir a la población, disponer la evacuación y tomar medidas con anticipación tendiente a reducir la pérdida de vidas y a limitar los daños a la propiedad.

Cientos de científicos, especialmente de Estados Unidos, Rusia, Japón y China, trabajan en proyectos de investigación cuya meta es lograr la predicción confiable de los sismos. Algunos piensan que este propósito se puede alcanzar, aunque otros se muestran más pesimistas.El proceso de predicción se inicia con la delimitación de las zonas de riesgo sísmico. La teoría de la tectónica de placas ha permitido comprender la distribución de los epicentros de los terremotos y la demarcación de las zonas sísmicamente activas del mundo. La predicción fiable se basa también en el conocimiento de los mecanismos focales y los procesos físicos que acompañan la fracturación de la roca bajo la acción de las fuerzas. Se ha comprobado que un sismo va precedido de anomalías en algunos parámetros geofísicos de la roca, siendo reconocidos hasta ahora como precursores de un terremoto los fenómenos siguientes:• Cambios en la relación de las velocidades de propagación de las ondas P y S• Disminución de la resistividad eléctrica de la roca.• Aumento del contenido de gases inertes, especialmente el radón, en el agua de pozos

profundos.• Alteración del flujo y nivel del agua freática.• Fluctuaciones en el campo geomagnético de la región.

Algunos científicos también consideran como válida la alteración en el comportamiento animal que, supuestamente, se ha observado con anterioridad al terremoto, como un signo premonitorio.

Sin embargo, de todo lo anterior, se considera que el indicador más confiable es la aparición de sismos menores antes del terremoto. Se observa con frecuencia que la actividad sísmica pasa primero por un periodo de calma prolongada, para incrementarse significativamente antes del terremoto principal.

¿De qué manera la física ha participado con otros campos de la ciencia en la prevención de riesgos o posibles desastres naturales, tales como inundaciones, sismos, erupciones volcánicas y heladas, entre otros?

1. Investiguen en libros, revistas o Internet sobre la posible prevención de riesgos durante inundaciones, erupciones volcánicas, heladas o sismos y el papel de la física para apoyar estos procesos de prevención. Asegúrense de contestar las preguntas siguientes:a) ¿Quiénes participan en la detección de desastres naturales?b) ¿Desde qué época lo hacen?c) ¿Qué instrumentos o aparatos han inventado para hacer la detección más fiable?d) ¿Existen algunas circunstancias inusuales o interesantes en torno a esos inventos?e) ¿Cómo han ido evolucionando esos inventos?

Se sugiere consultar las siguientes páginas electrónicas:

41

http://smn.cna.gob.mx/SMN.htmlhttp://www.cenapred.unam.mxhttp://www.nl.gob.mx/?P=sgg_manualprevencionhttp://www.proteccioncivil.gob.mx/Portal/PtMain.php?nIdHeader=2&nIdPanel=91&nIdFooter=22

2. Escríbanlos en su libreta e ilústrenla.a) Cada equipo explicará oralmente lo que haya encontrado acerca de sus investigaciones.b) Con la ayuda del maestro, mediante una lluvia de ideas comenten los resultados de

lo que han aprendido al realizar esta actividad.c) Entre todos elaboren una conclusión final sobre la importancia de la física para la

prevención de riesgos durante desastres naturales y otros, que anotarán en el pizarrón y en su libreta.

3. Escribe un ensayo sobre el tema de cómo piensas que las personas deben ayudarse para evitar daños durante los desastres naturales.

EVALUACIÓN

La siguiente gráfica de velocidad contra tiempo corresponde al movimiento de un carrito. Lee las preguntas 1, 2 y 3 y elige la respuesta correcta en cada caso. Para cada pregunta analiza bien los datos de la gráfica.

1. ¿En qué intervalo de tiempo el objeto aumentó su velocidad?a) De el inicio hasta los 2 segundos.b) De los 4 a los 7 segundos.c) De los 2 a los 4 segundos.d) De los 3 a los 5 segundos.

2. ¿En qué intervalo de tiempo el carrito se movió a velocidad constante?a) De el inicio hasta los 2 segundos.b) De los 4 a los 7 segundos.c) De los 2 a los 4 segundos.d) De los 3 a los 5 segundos.

3. ¿Qué aceleración tenía el objeto de los 7 a los 9 segundos?a) 2 m/s 2b) 9 m/s 2c) 3 m/s 2d) 1 m/s 2

Observa las cuatro gráficas siguientes contesta la pregunta 4. Gráfica 1 Gráfica 2

42

Velocidad en metros por segundo (m/s)

http://www.proteccioncivil.gob.mx/Portal/PtMain.php?nIdHeader=2&nIdPanel=91&nIdFooter=22

http://www.nl.gob.mx/?P=sgg_manualprevencion

http://www.cenapred.unam.mx/

http://smn.cna.gob.mx/SMN.html

Gráfica 3 Gráfica 4

4. Qué gráficas representen el movimiento de un objeto con aceleración constantea) Gráficas 1 y 2b) Gráficas 2 y 3c) Gráficas 1 y 4d) Gráficas 3 y 4

5. Si un cuerpo lleva velocidad constante ¿Cómo es su gráfica de distancia contra tiempo?

1 2

3 4a) Gráficas 1b) Gráficas 2c) Gráficas 3d) Gráficas 4

6. Luis, Ricardo, Arturo y Jorge juegan con sus carritos de pilas, cada uno registra la gráfica del movimiento de su carrito. Observa las gráficas de posición contra tiempo y

43

contesta la opción correcta. ¿Cuál es el carrito que se mueve a mayor velocidad?a) El carrito de Arturob) El carrito de Ricardoc) El carrito de Luisd) El carrito de Rodolfo

7. Luis, Arturo, Ricardo y Rodolfo siguen jugando con sus carritos pero ahora los carritos de dos de ellos se mueven a la misma velocidad. ¿Cuáles son? Encierra las gráficas correspondientes.

8. En un cuarto juego tres carritos se movieron a velocidad constante y uno de ellos se movió con aceleración. ¿Cuál es este último carrito? Encierra su gráfica

9. Se lanza una pelota hacia arriba. Ver dibujo en el que las flechas representan la aceleración de la gravedad. ¿Cuál de los siguientes casos es el que representa su movimiento?a) A)b) B)

44

h (m)

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

t (s)

c) C)d) Ninguno

10. Si dejas caer un martillo desde diversas alturas de un edificio: del piso 2, del piso 3, del piso 4 y del piso 5. ¿En cuál de los casos el martillo llega al piso con mayor velocidad?a) Cuando se suelta del piso 2b) Cuando se suelta del piso 3c) Cuando se suelta del piso 4d) Cuando se suelta del piso 5

11. Si dejas caer un martillo y una bola de boliche y un destornillador desde el sexto piso de un edificio. ¿Cuál llegaría más rápido al suelo? a) El martillo.b) El destornilladorc) la bola de boliched) Todos llegan al mismo tiempo.

12. Si dejas caer un martillo desde diversas alturas de un edificio: del piso 2, del piso 3, del piso 4 y del piso 5. ¿En cuál de los casos el martillo llega al piso con mayor aceleración?a) Cuando se suelta del piso 2b) Cuando se suelta del piso 3c) Cuando se suelta del piso 4d) Todos llegan con la misma aceleración

Observa la gráfica de altura contra tiempo de un objeto que se lanza verticalmente hacia arriba. Contesta lo siguiente:

45

13. ¿Cuál es la altura máxima alcanzada por el objeto y en cuánto tiempo la alcanza?a) 180 m, en 6 segundos.b) 180 m 3n 12 segundosc) 0 m en 12 segundosd) 0 m en 0 segundos

14. Aristóteles decía que si se dejan caer de la misma altura, los objetos más pesados caen con mayor rapidez que los más livianos contrario a lo que estableció dos mil años después Galileo, quien demostró que caían con la misma rapidez. ¿Qué factor no consideró Aristóteles?a) La gravedad.b) La forma de los objetos.c) La resistencia del aire.d) El peso de los objetos

RÚBRICA

APRENDIZAJES Excelente Bueno Suficiente A mejorar

Comprendo la diferencia entre rapidez y velocidad.Tengo habilidad para hacer conversiones de unidades.Comprendo con claridad la interpretación de una gráfica de movimiento.Comprendo con claridad la lógica de la caída libre para diferenciar a Aristóteles de Galileo.Me es claro que la aceleración es un cambio de velocidad.Comprendo que hay aceleración aun cuando la velocidad disminuye.Identifico en una gráfica de aceleración contra tiempo que aceleración lleva un móvil.Distingo la interacción de una fuerza mecánica, eléctrica y magnética.Puedo resolver un sistema de fuerzas por medio del método de paralelogramo.

46

BLOQUE II LEYES DEL MOVIMIENTO

CONTENIDOS: La explicación del movimiento en el entorno• Primera ley de Newton: el estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. La inercia

y su relación con la masa.• Segunda ley de Newton: relación fuerza, masa y aceleración. El newton como unidad

de fuerza.• Tercera ley de Newton: la acción y la reacción; magnitud y sentido de las fuerzas.APRENDIZAJES ESPERADOS• Interpreta y aplica las Leyes de Newton como un conjunto de reglas para describir y

predecir los efectos de las fuerzas en experimentos y/o situaciones cotidianas.• Valora la importancia de las Leyes de Newton en la explicación de las causas del

movimiento de los objetos.

Repasa tus ideas:1. ¿Cómo se puede cambiar el movimiento de un objeto?

_______________________________________________________________________

2. ¿Qué variable física se asocia al aumento o disminución de la velocidad con respecto del tiempo?_______________________________________________________________________

3. ¿Qué se necesita para frenar un objeto en movimiento?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. En un choque frontal entre dos automóviles, ¿qué podría pasar si los pasajeros no tuvieran puesto el cinturón de seguridad?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 22

47

Reunidos en equipos, identifiquen la propiedad de inercia de la materia. Para ello:1. Contesten: ¿Qué pasará con los platos y vasos si tiran fuertemente del mantel que cubre

la mesa del comedor?

2. Necesitan:a) Vaso de vidriob) Varias monedasc) Naipe o carta de baraja; también pueden usar cualquier tarjeta recortada de una

pasta de plástico para encuadernar o engargolar.

3. Realicen lo que se indica:a) Coloquen la moneda sobre la tarjeta y ésta sobre la boca del vaso.b) Tiren lenta y lateralmente de la tarjeta y observen lo que ocurre.c) Prueben con monedas de diferentes tamaños.d) Repitan la experiencia, sólo que ahora den los tirones rápidamente.

4. Comenten:a) Las diferencias que hayan notado en cuanto al movimiento de las monedas.b) ¿Cómo se llama la propiedad por la que las monedas caen al vaso cuando se tira la

tarjeta rápidamente?c) Otro ejemplo de la vida diaria en la que se presente este fenómeno.

ACTIVIDAD 231. Completa el siguiente texto escribiendo sobre las líneas las palabras adecuadas.

¿Qué provocan las fuerzas?

Las fuerzas operan como agentes de cambio del movimiento. Cuando se aplica una __________________ a un objeto, es posible cambiar la manera en la que éste se mueve. No obstante, a veces, las fuerzas aplicadas sobre un objeto están dispuestas de manera que entre ellas se contrarrestan o equilibran, lo que da lugar a una fuerza resultante de magnitud ______________ y en consecuencia, no cambiará la manera en la que el objeto se mueve.

Si no hay fuerza neta, es posible que el objeto se quede _______________ o que tenga un movimiento rectilíneo uniforme. Esto se debe a la ________________ por la cual el objeto no cambiará su estado de reposo o de movimiento hasta que una fuerza neta la venza. Por ejemplo, si colocamos un objeto sobre la mesa y lo ponemos en movimiento, dentro de algunos instantes se detendrá; luego, si pulimos bien la mesa y repetimos la experiencia, el objeto llegará más lejos; es razonable suponer que si eliminamos por completo el rozamiento entre el objeto y la mesa, éste seguirá moviéndose indefinidamente, con la misma velocidad que nosotros le hayamos dado al inicio. Con base en experiencias similares, Isaac ________________ desarrolló su primera ley del movimiento: la ley de la inercia, que es ________________________ proporcional a la cantidad de materia del objeto. Por acuerdo, consideraremos que la inercia es equivalente a la cantidad de materia. Esto significa que la inercia es numéricamente ________________ a la masa y se le asignan las mismas unidades físicas.

2. Analiza cuidadosamente las siguientes cuestiones y contesta:a) En todos los casos en los que actúa una fuerza no equilibrada o fuerza neta sobre un

objeto, ¿se mueve? Justifica tu respuesta.

48

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Si comparamos dos objetos de diferente masa, ¿cuál de ellos presenta una mayor inercia? Justifica tu respuesta.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Si sólo actuasen dos fuerzas de igual magnitud y perfectamente horizontales sobre un objeto en movimiento, una de ellas operando hacia la derecha y la otra hacia la izquierda, ¿cuál sería la trayectoria del objeto?

__________________________________________________________________

ACTIVIDAD 24 Fuerza y aceleraciónReflexiona: ¿Qué relación existe entre fuerza y aceleración?

Reunido con tu equipo, realiza la siguiente actividad práctica:

1. Material:a) Camión de juguete estilo carguero. Puede ser de cualquier diseño y material. Lo

importante es que sus ruedas no se traben, que giren adecuadamente para que el camión avance. Colóquenle encima un peso de 3 kg aprox.

b) Cuerda o hilo grueso de seda de 5 m de largo.c) Polea.d) Juego de pesas de 100, 150, 200, 250 y 500 g. También pueden emplearse

materiales como plastilina, piedras, etc.e) Cinta métrica.f) Cronómetro.

2. Procedimiento:Experiencia A: Misma masa del móvil; diferente fuerza de tracción.a) Coloquen en una mesa el

camión y en el extremo de ésta fijen la polea. La polea debe estar fija y no girar; se utiliza para que se deslice la cuerda sobre ella.

b) Midan la cuerda al tamaño de la mesa y dejen una longitud de 10 cm para que cuelgue la pesa por el extremo de la mesa.

c) Pasen la cuerda por la polea y amarren un extremo al camión y otro a una pesa de 500 g. Procuren que haya una distancia aproximada de 2 m entre las llantas delanteras del camión y el extremo de la mesa.

d) Hagan pruebas para elegir 5 pesos entre 150 y 400 g cuyo peso permita al camión recorrer 1m en diferentes tiempos (o a diferentes velocidades). Si el camión no se mueve por la fricción, pongan una pesa de mayor masa, por ejemplo de 200 g. Si el

49

camión se mueve demasiado rápido agreguen masa sobre el camión, poniendo pesas encima o cualquier otra cosa, como piedras pequeñas o libretas.

e) Suelten la pesa y midan el tiempo que tarda el camión en recorrer la distancia de 1m para cada una de las pesas 600, 650, 700 y 800 g; éstas ejercerán la fuerza de tracción.

Experiencia B: Misma fuerza de tracción diferente masa del móvila) Repitan el procedimiento anterior con la última pesa, pero ahora coloquen piedras,

plastilina o cualquier otro objeto en el camión para aumentar su masa.

3. Resultados:Registren sus datos en las siguientes tablas:

4.

Análisis de los resultados:

Experiencia A

50

a) Cuando aumentan la masa de la pesa de tracción aumentan la magnitud de la fuerza que jala el camión, ¿qué ocurre con la rapidez media del camión?____________________________________________________________________

b) ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué? ________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) ¿Cuál es la relación de proporción; directa o inversa entre fuerza y aceleración? Justifica tu respuesta.________________________________________________________________________________________________________________________________________

Experiencia Ba) Manteniendo la masa de la pesa de tracción constante mantienen constante la fuerza

que jala al camión; Al aumentar la masa del camión ¿qué ocurre con su rapidez media?____________________________________________________________________

b) ¿El movimiento es acelerado? ¿por qué?________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) ¿Cuál es la relación de proporción, directa o inversa entre aceleración y masa?____________________________________________________________________

ACTIVIDAD 251. Completa el siguiente texto escribiendo las palabras adecuadas.

“………..Newton reconoció que una fuerza neta es capaz de provocar un cambio en la velocidad de un objeto, es decir una _______________________. Poner en movimiento cualquier cosa requiere de la acción de una fuerza neta. Este hecho lo formalizó Newton en su _______________ ley del movimiento.” La segunda ley de Newton puede expresarse matemáticamente con la ecuación:

2. Analiza y resuelve las cuestiones.a) Si al mismo tiempo se les aplica a dos objetos de diferente masa una fuerza igual

durante toda su actuación, ¿se moverán éstos de manera similar? ¿cuál de los dos acelerará menos?

b) Un bloque de 10 kg de masa se halla en reposo. Calculen la magnitud de la fuerza necesaria para mover el bloque y que alcance una velocidad de 1.5 m/s en 1s. Si esta fuerza se aplica en dirección horizontal hacia la izquierda, ¿hacia dónde se mueve el bloque?

51

ACTIVIDAD 26Resuelve el siguiente “problema”.“Vas a elaborar un cartel para promocionar el uso del cinturón de seguridad en los vehículos automotores en tu comunidad”. Después de leer el cartel, tus vecinos tendrán información sobre:a) Las fuerzas que actúan sobre el cinturón cuando un coche frena.b) Para qué se utilizan los cinturones de seguridad.

1. Elabora un cartel con la información adecuada y un dibujo que muestre las fuerzas que actúan cuando el coche frena sobre el cinturón de seguridad y la persona que lo usa.

2. Responde a las siguientes cuestiones, que habrás considerado al elaborar el cartel:a) ¿Por qué se comenzaron a utilizar los cinturones de seguridad?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) ¿Qué fuerzas actúan sobre las personas que viajan en un coche que frena? Elabora un dibujo al respecto.________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) ¿Cambia el efecto sobre el cinturón si una persona tiene una masa pequeña y otra una masa grande? Explica.________________________________________________________________________________________________________________________________________

d) Emplea en tu argumentación los conceptos de fuerza, aceleración e inercia.

ACTIVIDAD 27 Tercera ley de NewtonReunidos en equipos, analicen las fuerzas en la interacción entre dos sistemas.

1. Necesitan:a) Un globob) Patines, patineta o silla con ruedas.

2. Realicen lo siguiente:Experiencia Aa) Inflen el globo sin llenarlo.b) Tapen con los dedos el orificio.c) Suelten el globo.d) Observen lo que sucede.

Experiencia Ba) Siéntense en la silla con ruedas y con las piernas flexionadas impúlsense con la

pared.b) Observen lo que ocurre.

3. Contesten:

52

a) ¿Por qué se mueve el globo cuando se deja salir el aire?________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) ¿Por qué si empujan a la pared con los pies se van hacia atrás?________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) ¿Cuáles son los sistemas que interactúan para cada caso?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d) ¿Cómo se manifiesta la interacción entre los sistemas?________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Analiza la siguiente historieta.

a) Menciona tres actividades que como la de la historieta, se pueden explicar mediante la tercera ley de Newton.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

53

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Si vas en tu bicicleta y ves a corta distancia un obstáculo en tu camino, ¿aplicarías los frenos inmediatamente o hasta que casi tocas el obstáculo? ¿por qué?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

CONTENIDOS: Efectos de las fuerzas en la Tierra y en el Universo• Gravitación. Representación gráfica de la atracción gravitacional. Relación con caída

libre y peso.

• Aportación de Newton a la ciencia: explicación del movimiento en la Tierra y en el

Universo.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Establece relaciones entre la gravitación, la caída libre y el peso de los objetos, a partir

de situaciones cotidianas.

• Describe la relación entre distancia y fuerza de atracción gravitacional y la representa

por medio de una gráfica fuerza-distancia.

• Identifica el movimiento de los cuerpos del Sistema Solar como efecto de la fuerza de

atracción gravitacional.

• Argumenta la importancia de la aportación de Newton para el desarrollo de la ciencia.

ACTIVIDAD 28Repasa tus conocimientos.1. Completa el siguiente texto, escribiendo sobre las líneas las palabras adecuadas.

“………Se supone que nuestro Sistema Solar se formó hace _____________ millones de años por la acumulación de una nube de gas y polvo que también dio origen al Sol. _____ planetas giran alrededor del Sol siguiendo trayectorias de forma ______________, aunque prácticamente son circulares.

Los planetas se dividen en ____ grupos: interiores y exteriores. En orden creciente de su distancia al Sol, en el primer grupo se encuentran _______________, ______________, __________________ y _______________. En el segundo grupo _________________, ____________________, __________________ y __________________.

De los planetas interiores ________________________ y ______________ poseen satélites o lunas, que se mueven circularmente en torno a ellos. Los planetas __________________ son gaseosos y gigantescos, tienen anillos, de los cuales los más espectaculares son los de ___________________.”

54

2. Contesta a lo que se te pregunta.a) ¿Cómo se llama la fuerza que nos mantiene sobre el suelo?

____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________

b) ¿De qué depende esta fuerza?________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) ¿Es lo mismo masa que peso? Justifica tu respuesta.________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 29Reunidos en equipos, describan las características del movimiento circular.1. Necesitan:

a) Lata de aluminio de 355 ml (de refresco)b) 1.5 m de cuerda rígida; (cuerda o mecate de tendedero)c) Abrelatasd) Argolla; puede ser la de un llavero (es para que no te lastimes al

tirar de la cuerda)e) Cronómetro

2. Realicen lo que se indica:a) Quiten la tapa superior de la lata con el abrelatas.b) Hagan dos orificios en las paredes laterales de la lata e

introduzcan la cuerda por ellos.c) Jalen la cuerda un poco y hagan un nudo en forma

triangulard) Midan 30 cm desde el nudo y amarren ahí la argolla.e) Pidan la participación de un compañero y enrollen en la

mano del compañero el resto de la cuerda.f) El compañero introduce el dedo índice en la argolla.g) Ladeando el dedo horizontalmente, comenzará a darle

vueltas a la lata. Debe darle exactamente 50 vueltas. (con cuidado para no golpear a un compañero)

h) Midan el tiempo en que se completan las 50 vueltas.i) Repitan los pasos d al h para longitudes de 45, 50 y 60 cm

desde el nudo y coloquen ahí la argolla.

3. Contesta a lo que se pregunta.a) ¿Cómo se produce un movimiento circular?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Elaboren un círculo en el que representen las fuerzas que existen en el movimiento circular y hacia dónde se dirigen.____________________________________________________________________

c) ¿Qué pasaría si se suelta la cuerda mientras la lata se encuentra en movimiento circular?____________________________________________________________________

55

d) Si suponemos que los planetas se mueven en torno al Sol en una trayectoria casi circular y no hay ninguna cuerda que conecte al Sol con un planeta, ¿qué es lo que hace que un planeta gire en torno al Sol? ________________________________________________________________________________________________________________________________________

e) ¿Hubo diferencia significativa entre los tiempos que midieron para cada una de las longitudes de la cuerda? ¿a qué se debe?________________________________________________________________________________________________________________________________________

f) Describan lo que sintieron en el dedo al girar la lata y cambiar las longitudes de la cuerda.________________________________________________________________________________________________________________________________________

g) ¿Cuál sería la trayectoria de un planeta si no hubiese ninguna fuerza actuando sobre él?____________________________________________________________________

h) No hay una cuerda que sujete a los planetas del Sol, entonces: ¿qué los mantiene en su órbita?____________________________________________________________________

i) ¿Cuál de las leyes de Newton explica este fenómeno?____________________________________________________________________

j) La trayectoria de un planeta en torno al Sol no es perfectamente circular; se desvía ligeramente describiendo una elipse, ¿cuándo se moverá más rápido un planeta, cuando esté más cerca o más lejos del Sol?____________________________________________________________________

ACTIVIDAD 301. Lee con atención el siguiente texto:

La fuerza gravitacional“La materia atrae a la materia en cualquier región del Universo”. Este es el principio de la gravitación universal de Newton. Toda la materia interactúa entre sí, y toda interacción se determina con una fuerza. Desde luego, la fuerza gravitacional depende de la cantidad de materia que poseen los objetos que interactúan, es decir, de sus masas.

La interacción gravitacional se transmite a distancia. Newton dedujo que la fuerza de atracción gravitacional es proporcional al producto de las masas de los objetos que interactúan, e inversamente proporcional a la distancia que los separa elevada al cuadrado. Esto significa que si los cuerpos tienen masas grandes, como los planetas, se atraerán considerablemente entre sí, por el contrario, si la distancia que los separa es muy grande, entonces la fuerza entre ellos será muy débil.

Newton introdujo una constante de la gravitación universal “G”, cuyo valor es pequeñísimo:

56

G = 6.67 x 10-11Nm2/kg2

Por lo anterior, la fuerza de atracción gravitacional está dada por la siguiente ecuación:

Fg = Gm1m2/r2

Podemos decir entonces que la interacción gravitacional depende de las masas y su distancia, y que nunca deja de actuar sobre todos los cuerpos del Universo.

2. Infiere cómo depende la fuerza de interacción gravitacional de la distancia que separa a dos objetos de la misma masa.a) Se han medido las fuerzas de interacción gravitacional entre dos masas iguales en

función de la distancia que las separa. Los datos se resumen en la siguiente tabla:

3. Elaboren una gráfica de fuerza contra distancia con estos datos:

57

4. Contesta a partir de la curva que corresponde a esta gráfica.a) ¿Cuál es la relación de proporcionalidad, directa o inversa, entre la fuerza

gravitacional y la distancia?____________________________________________________________________

b) ¿En qué momento llega a desaparecer la interacción gravitacional?____________________________________________________________________

c) ¿Existirá interacción gravitacional entre dos diminutas partículas de polvo? ¿por qué?____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________

d) ¿Es perceptible la interacción gravitacional que existe entre dos camiones de 5 toneladas separados a 1 m de distancia? Explica.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

e) La fuerza de atracción gravitacional que ejercen sobre tì los objetos que te rodean, ¿impedirá que te separes de tu compañero o compañera de banca? ¿por qué?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 31 El peso y la gravedad1. Completa el siguiente texto escribiendo sobre las líneas las palabras adecuadas.

¿Pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna?

El ___________ es la fuerza que nos atrae hacia el centro de la Tierra y nos mantiene sobre el suelo. Podemos calcular matemáticamente nuestro peso con la ___________ ley de Newton. Hay que multiplicar nuestra masa m por la aceleración que produce la gravedad sobre cualquier objeto que esté cerca de la superficie de la Tierra, y que tiene un valor de 9.8m/s2. Por ejemplo, si una persona tiene una masa de 60 kg su peso sobre la superficie de la Tierra es de:

Fg = mg = (60 kg)(________) = ______kgm/s 2 = ________N

2. Analiza el texto y contesta la pregunta.“…….también en los demás planetas que conforman nuestro Sistema Solar experimentaríamos peso, sólo que sería distinto al que experimentamos en la Tierra, ya que los otros planetas tienen distinta masa y tamaño, por esta razón la aceleración de la gravedad cerca de sus superficies serían distintas a la de la Tierra. La aceleración de la gravedad sobre la superficie de un planeta depende de su masa y de su radio, es decir, de la distancia desde el centro del planeta hasta su superficie.”

58

¿Pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna? (Expliquen sus respuestas empleando los conceptos de masa y aceleración de la gravedad)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Completa la siguiente tabla calculando el peso de una persona de 60 kg de masa en cada uno de los cuerpos celestes. (toma en cuenta la aceleración de la gravedad que existe sobre la superficie de cada cuerpo celeste.

4. Observa los resultados obtenidos en la tabla y contesta:

59

a) Con los cálculos que han realizado, ¿en cuál de los cuerpos del Sistema Solar pesaríamos más y en cuál menos?____________________________________________________________________

b) ¿Cuáles pueden ser las diferencias más significativas entre esos dos cuerpos celestes para provocar la enorme diferencia de pesos?____________________________________________________________________

c) ¿En qué planeta nuestro peso sería más cercano al que experimentamos en la Tierra?

_____________________________________________________________________ACTIVIDAD 32Reunidos en equipos, analicen las siguientes cuestiones, reflexionen acerca de ellas y expongan frente al grupo sus conclusiones.a) ¿En qué se parecen la caída libre, el peso de los objetos y las fuerzas de atracción entre

los planetas?b) Las mareas se producen por la atracción gravitacional que existe entre la Luna y la

Tierra. ¿Qué sucedería si la masa de la Luna fuera el doble de lo que es?c) En los Juegos Olímpicos existe una prueba que consiste en lanzar un disco de 2 kg lo

más lejos posible. Los lanzadores giran sobre sí mismos antes de extender su brazo y lanzar el disco. ¿Por qué?

d) ¿Habría sido posible realizar el viaje a la Luna en la misión Apolo XI de 1969, sin un conocimiento mínimo de la gravitación universal? Explica.

60

CONTENIDOS: La energía y el movimiento• Energía mecánica: cinética y potencial.

• Transformaciones de la energía cinética y potencial.

• Principio de la conservación de la energía.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Describe la energía mecánica a partir de las relaciones entre el movimiento: la posición

y la velocidad.

• Interpreta esquemas del cambio de la energía cinética y potencial en movimientos de

caída libre del entorno.

• Utiliza las expresiones algebraicas de la energía potencial y cinética para describir

algunos movimientos que identifica en el entorno y/o en situaciones experimentales.

ACTIVIDAD 33Energía mecánica1. Completa el siguiente texto escribiendo sobre las líneas las palabras adecuadas.

“……Al estar a cierta altura del piso, o de un punto de referencia, un objeto tiene un tipo

de energía llamado _______________ _________________. Esta energía es

directamente proporcional a la altura a la que se encuentra el objeto y a su masa.

Debido a la acción de la fuerza de ___________ de la Tierra, cuando soltamos un objeto,

éste comienza a caer. Al llegar al piso, alcanzó la máxima rapidez y toda su energía

potencial original se transformó en otro tipo de energía conocida como

________________, que está relacionada con la rapidez del objeto.” Cuando un objeto

cae, su energía potencial disminuye. Al mismo tiempo, la energía cinética o de

movimiento aumenta. La suma de ambas es la energía mecánica que se conserva

cuando no hay fricción. Esta transformación de energía potencial en energía cinética

puede utilizarse por ejemplo, para partir un coco arrojando una piedra desde cierta altura.

61

En el Sistema Internacional de Unidades se emplea el _____________ para medir la

energía. Esta unidad se obtiene al multiplicar las unidades de _______________

llamadas Newton (N), por las de ______________ en metros (m). La energía potencial

del niño en el árbol de la siguiente figura (980J) equivale a 234.22 calorías, que son más

o menos las calorías que proporcionan 5 g de azúcar. Las _____________ son una

unidad que puedes encontrar en los empaques de los alimentos, e indican la energía que

te aportan al comerlos.

2. Realiza lo que se te pide.a) Calca, con un papel de china o similar, las barras de energía potencial y cinética que

aparecen en la siguiente figura para cada uno de los puntos del recorrido de la piedra con la que se pretende romper un coco.

62

b) Iluminen todas las barras de la energía potencial de un color y las de la energía cinética de otro.

c) Marquen casa barra con el número de la figura a la que pertenecen, para no revolverlos.

d) Recorten las barras de energía.e) Agrupen las barras por número.

3. Utilizando las barras de energía potencial y cinética que recortaste, contesta. La suma de la energía potencial y cinética, ¿es la misma en cada punto del recorrido?

ACTIVIDAD 34Analiza las transformaciones de energía potencial y cinética en una montaña rusa.1. Observa el siguiente esquema:

2. Marca en el esquema:a) Tres puntos en los que la energía potencial sea la misma.b) La altura a la que llegaría el carro al final del recorrido.

3. Con base en el esquema completa la siguiente tabla:

63

4. Contesta:a) ¿En qué punto la energía cinética es mayor? _________________b) ¿En qué punto la rapidez es mayor? ________________ c) ¿Cuánto vale la energía potencial en ese punto? __________________

5. Elabora una gráfica de la energía mecánica. Para ello:a) Utiliza un color para cada forma de energía.b) Dibuja primero la barra de energía potencial para el punto A.c) Representa la barra de energía cinética para el mismo punto encima de la barra anterior.d) Repite los pasos 2 y 3 para los puntos B, C y D. y contesta:

i. Cuando el carro va bajando, ¿la energía potencial aumenta o disminuye? ¿por qué?_________________________________________________________________

ii. En el mismo caso anterior, ¿cómo cambia la energía cinética? ¿por qué?__________________________________________________________________________________________________________________________________

iii. Describe la transformación de energía que ocurre cuando el carro sube nuevamente.__________________________________________________________________________________________________________________________________

iv. ¿Se conserva la energía mecánica total en la montaña rusa? Explica._________________________________________________________________

ACTIVIDAD 35Responde a lo que se te pide.1. Define el “Energía cinética”. ¿Cuál es su expresión matemática?

_______________________________________________________________________

2. Define “Energía potencial gravitacional”. ¿Cuál es su expresión matemática?_______________________________________________________________________

3. Define “Energía mecánica”. ¿Cuál es su expresión matemática?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. La energía cinética que tiene un caballo que corre a 5 m/s y pesa 700 kg.

64

R = _______________

5. La energía potencial de una manzana de 0.5 kg en un árbol a 3 m de altura.

R = _______________

6. Explica ¿por qué un clavadista que se tira a una alberca desde un trampolín a 10 m de altura llega casi hasta el fondo, pero si se tira de uno a 3 m de altura, no llega a la misma profundidad?_______________________________________________________________________

EVALUACIÓN

1. Para sumar dos vectores libres (vector y vector) se escogen como representantes dos vectores tales que el extremo final de uno coincida con el extremo origen del otro vector. Este método permite solamente sumar vectores de dos en dos. Consiste en disponer gráficamente los dos vectores de manera que los orígenes de ambos coincidan en un punto, trazando rectas paralelas a cada uno de los vectores. ¿Qué nombre recibe este método?a. Método del rectángulo.b. Método del polígono.c. Método del triángulo.d. Método del paralelogramo.

2. Nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él. ¿A qué ley se refiere?a. Ley de la acción y la reacción.b. Ley de la fuerza, masa y aceleración. c. Ley de la inercia.d. Ley de la reflexión.

3. Un automóvil pequeño que tiene poca masa, necesitará menor cantidad de fuerza para moverlo, que cuando se trata de un camión que tiene mucha cantidad de masa, el cual necesitará mayor cantidad de fuerza para moverlo.Reflexionando sobre la aplicación: Un auto volkswagen sedan y un trailer cargado con 20 toneladas de cemento, inician movimiento en el mismo origen y ambos alcanzan una velocidad de 30 km/h después de 4 minutos. Cuando hacemos una acción que consiste en detenerlos, sabrás en cual vehículo se necesita más fuerza para detenerlo. ¿Qué ley se necesita para saber dónde aplico más fuerza?a. Ley de la acción y la reacción. b. Ley de la fuerza, masa y aceleración. c. Ley de la inercia.d. Ley de la reflexión.

65

4. Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto. Observa al asno y al hombre, ambos aplican una fuerza y nadie se mueve de su lugar. ¿Cómo deben de ser ambas fuerzas para que ocurra lo que estás viendo?a. Del mismo tamaño y misma direcciónb. Ambas iguales y mismo sentido. c. Ambas diferentes y sentido opuesto.d. Ambas iguales pero de sentido opuesto.

5. El tubo de Newton II La atracción que origina la masa de la Tierra sobre los cuerpos produce un movimiento de descenso denominado caída libre. Este movimiento se caracteriza porque todos los cuerpos, si se desprecia el rozamiento, se mueven con la misma aceleración g; esto significa que cualquiera que sea la naturaleza, forma o masa de los cuerpos, tardan el mismo tiempo en descender la misma altura siempre que se muevan en el vacío.¿Cuál es la razón por la que dentro del tubo de Newton la pluma y la moneda de cobre caen iguales?a. La pluma alcanza primero su velocidad máxima.b. La moneda alcanza primero su velocidad máxima.c. Tiene más peso la moneda que la pluma. d. La fuerza de gravedad es la misma para ambas.

6. Si los saltadores 2 y 1 de abajo, saltan de la misma altura, al mismo tiempo, con un paracaídas idéntico. ¿Quién llega primero al suelo 2 ó 1?a. Llega primero 1 porque está más ligero. b. Llega primero 2 porque va tienen un solo paracaídas.c. Llegan 2 y 1 al mismo tiempo porque saltan iguales.d. Llega primero 2 dado que tarda más tiempo en alcanzar su velocidad

terminal.

7. El aporte de Newton a la concepción de la naturaleza de la luz al desarrollar la teoría corpuscular de la luz, teoría en la que se establecía que la luz estaba formada por pequeños cuerpos (corpúsculos) los cuales describían trayectorias rectilíneas y viajaban a una velocidad inmensurable. Las leyes de la mecánica o conocidas como las 3 leyes de newton, dichas leyes aun en día son utilizadas en lo que se denomina mecánica clásica o newtoniana. El desarrollo de la teoría de la gravitación universal, teoría que permite medir la fuerza de gravedad de dos cuerpos dependiendo de sus masas, de la famosa constante de gravitación universal y del cuadrado de la distancia que separa ambos cuerpos.¿Qué trabajos hace Isaac Newton para saltar a la fama en el campo de la Física?a. Desarrollo de la teoría electromagnética.b. Desarrollo de las leyes de gravitación universal.c. Desarrollo de las leyes de la termodinámica.d. Desarrollo de la teoría de la relatividad.

8. En este ejemplo observamos que el tren de la montaña rusa, en el cuadro uno el tren se encuentra en lo más alto y en el cuadro 2 el tren está en la posición más baja. La energía potencial y cinética va variando. Contesta lo que se te pide:

66

1

2

1

¿Por qué la energía cinética de el tren en el cuadro 1 es menor?a. Porque lleva pocos carros. b. Porque no es muy alta la montaña.c. Porque en el punto más alto se reduce a cero o casi a cero la e.

cinética.d. Porque agarró poco vuelo.

9. Observando los cuadros anteriores de las posiciones de los trenes en la montaña rusa.¿Por qué la energía potencial en el cuadro 2 es menor?a. Porque los carros no van muy rápido.b. Porque en el punto más bajo la energía potencial es cero.c. Porque la energía cinética va en aumento.d. Porque a la mitad las energías son iguales.

10. Un modelo físico es sirve para cuando las variables son ocultas y se debe explicar en forma clara, dado lo complejo de el fenómeno, para lo cual se crean algunos applets que nos permiten la reproducción del fenómeno y así, en la teoría cinética de los gases. Abajo tenemos un modelo que nos permite observar detalles.¿Qué detalle significativo se puede observar en el siguiente modelo que explica la energía de la molécula?a. Las moléculas son de color rojo.b. Las moléculas solo son veinte.c. El vector me indica la cantidad de energía de la molécula. d. El movimiento inelástico.

11. Analiza las fuerzas aplicadas al tractor todas son de la misma magnitud, si es así:¿Qué ocurre con el tractor al aplicarle al mismo tiempo estas fuerzas?a. Se mueve hacia arriba.b. Se mueve hacia abajo.c. Se mueve hacia la derecha.d. No se puede mover.

67

2

RÚBRICA


Comprendo las leyes de Newton como un conjunto de reglas para describir y predecir los efectos de las fuerzas en experimentos y situaciones cotidianas.

Puedo explicar las causas del movimiento de los cuerpos con base en las Leyes de Newton.

Me queda claro que la relación que existe entre la gravitación, la caída libre y el peso de los objetos.

Conozco la relación que existe entre la distancia y la fuerza de atracción gravitacional.

Tengo la habilidad para crear gráficas “fuerza-distancia”.

Distingo la interacción y el movimiento de los cuerpos del Sistema Solar como efectos de la fuerza de atracción gravitacional.

Comprendo la energía mecánica como la relación entre el movimiento: la posición y la velocidad.

Identifico en un esquema de caída libre de los cuerpos el cambio de la energía cinética y potencial.

Tengo habilidad para describir un movimiento utilizando las expresiones algebraicas de la energía potencial y cinética en una situación experimental y/o real.

68

BLOQUE III UN MODELO PARA DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA

CONTENIDOS: Los modelos en la ciencia• Características e importancia de los modelos en la ciencia.

• Ideas en la historia acerca de la naturaleza continua y discontinua de la materia:

Demócrito, Aristóteles y Newton; aportaciones de Clausius, Maxwell y Boltzmann.

• Aspectos básicos del modelo cinético de partículas: partículas microscópicas

indivisibles, con masa, movimiento, interacciones y vacío entre ellas.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Identifica las características de los modelos y los reconoce como una parte

fundamental del conocimiento científico y tecnológico, que permiten describir,

explicar o predecir el comportamiento del fenómeno estudiado.

• Reconoce el carácter inacabado de la ciencia a partir de las explicaciones acerca de

la estructura de la materia, surgidas en la historia, hasta la construcción del modelo

cinético de partículas.

• Describe los aspectos básicos que conforman el modelo cinético de partículas y

explica el efecto de la velocidad de éstas.

¿Qué son los modelos?En el contexto de las ciencias, un modelo es una representación particular de un objeto, proceso o fenómeno/concepto que se elabora para facilitar su descripción y estudiar su comportamiento a partir de una idea inicial que sea clara y fácilmente verificable para todos. Para la elaboración de un modelo se emplean las observaciones y los conocimientos que se tienen del objeto, proceso o fenómeno por estudiar, y se seleccionan sus características más importantes o las que nos interesan más. En general, los modelos en la Física requieren de representaciones matemáticas, como ecuaciones, gráficas y diagramas; así se pueden modelar la velocidad de los planetas, la cantidad de carga que existe en una partícula, las causas del magnetismo o el incremento de la temperatura en la zona cercana a una erupción volcánica.

ACTIVIDAD 36

69

F = m x a

En el texto escrito a continuación, se mencionan las características de los modelos que se construyen en ciencias; completa las ideas, escribiendo la palabra adecuada sobre las líneas:• Son una representación esquemática o simplificada de un objeto, ______________ o

fenómeno. Por ejemplo, el sistema circulatorio tiene funciones que no se aprecian en un dibujo.

• Toman en cuenta las características ________________del proceso. De hecho, para elaborar el modelo de la fotosíntesis se deben tomar en cuenta las sustancias que se requieren para el proceso y las que se producen; no se considera si la hoja es alargada o corta, o si es un árbol alto o bajo.

• Permiten hacer __________________ y predicciones. Por ejemplo, podemos elaborar dos modelos de un barco y comparar cómo se comportan cuando se encuentren en un mar con mucho oleaje.

• Pueden ser modelos _____________ y ______________. Los modelos teóricos pueden presentar ideas, relaciones y ecuaciones. Los modelos analógicos plasman la teoría en representaciones de dos y tres dimensiones, es decir, diagramas, maquetas, etcétera.

ACTIVIDAD 37Compara las características de algunos modelos. Para ello:1. Examina los diferentes modelos de la tabla.2. Completa la tabla según el ejemplo.

70

Para el estudio de la resistencia y

seguridad de los automóviles se emplean

maniquíes que representan a adultos y

niños.

Los modelos conceptuales representan una

idea, una hipótesis o una teoría. Un ejemplo

es la segunda ley de Newton.

Los modelos de objetos son representaciones en dos

o tres dimensiones que permiten el conocimiento de

cosas a las que se tiene difícil acceso.

Ahora, compara tus resultados con los obtenidos por tus compañeros y:1. Establezcan las diferencias que hay entre ellos.

2. Modifiquen sus respuestas si lo consideran conveniente.

3. Comenten: a) ¿Qué modelos incorporan mayor número de características del objeto, proceso o

fenómeno que representan? ¿Por qué?b) ¿Qué representaciones consideran más útiles para modelar: i) objetos, ii) procesos y

iii) fenómenos/conceptos?c) ¿Cuál o cuáles de los modelos anteriores son modelos científicos?

ACTIVIDAD 38Identifica las características de un modelo científico. Realiza lo siguiente:A) Observa las dos imágenes y responde:

Foto de automóvil real Automóvil a escala

1. ¿Qué modelo representa mayor número de características del automóvil real?____________________________________________________________________

2. ¿Qué diferencias encuentras entre ambas representaciones?________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué semejanzas y diferencias tienen ambas representaciones con el automóvil real? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Para quién podrían ser útiles estos modelos? ¿Por qué?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

71

B) Observa la representación del Sistema Solar y responde:1) ¿Por qué esta representación es un modelo?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) ¿Qué características del Sistema Solar se representan con un modelo como éste? __________________________________________________________________________________________________________________________________________

3) ¿Cómo se construyó este modelo si no es posible observar de manera directa todos los astros del Sistema Solar? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ACTIVIDAD 39Problema. “Estás diseñando un papalote o cometa y quieres comentar con tus amigos las características que debe tener para que vuele mejor”. ¿Cómo podrías describir y representar estas características para compartirlas con otras personas? ¿Sería esta representación un modelo científico? Argumenta tu respuesta. Escribe lab solución en tu cuaderno.Para resolver el problema toma en cuenta los siguientes aspectos:1) ¿Cuáles son las características esenciales que le permiten a un papalote volar?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) Menciona algunas características que no son esenciales para el vuelo de un papalote. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3) ¿Qué tipo de modelo vas a utilizar para mostrar las características de tu papalote? ¿Es un modelo científico? Justifica tu respuesta.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Expongan las descripciones de sus modelos y comenten:1) ¿Qué tipo de modelo emplearon: de objetos, de procesos o de conceptos?

2) ¿Todos los modelos que elaboraron representan las características de los papalotes o cometas? Expliquen qué les sobra o qué les falta.

3) ¿Se pueden complementar unos modelos con otros?

72

¿De qué está hecha la materia?Cuando pensamos en ladrillos, la mayoría imaginamos los objetos que se utilizan para construir casas y edificios. Existen ladrillos de diferentes clases y materiales que permiten construir todo tipo de edificaciones. Pero, ¿qué tienen que ver los ladrillos con la estructura de la materia? Bueno, los ladrillos son para las construcciones lo que los átomos son para las moléculas; y ambos, (átomos y moléculas) forman todo lo que nos rodea. El concepto de átomo existe desde que el griego Demócrito, en el año 400 a. de C., habló de los átomos como las partículas más pequeñas de las que estaba formada la materia.ACTIVIDAD 40Analiza algunas propiedades de la materia.1. Material: Un material duro; un material poroso; un material elástico; un material que

consideres que se puede dividir fácilmente.

2. Procedimiento: Haz equipo con otros compañeros y realicen lo siguiente:a) Seleccionen un material con el que puedan explicar cada característica de la materia:

dureza, porosidad, elasticidad, divisibilidad e impenetrabilidad.b) Describan para cada objeto, cómo creen que es la estructura que determina cada

propiedad. Registren las descripciones en sus libretas.c) Elaboren un dibujo que represente cada explicación escrita.

3. Resultados: Registren los datos obtenidos en una tabla como la siguiente.

Propiedad Material Descripción de su estructura

Dibujo de la estructura que determina la propiedad

Dureza

Porosidad

Divisibilidad

Elasticidad

4. Análisis de resultados. Respondan:

73

Porosidad: Un material es más poroso en tanto más espacio haya entre las partículas.

Divisibilidad: La materia puede ser dividida en cuerpos más pequeños.

Dureza: Un cuerpo es más duro que otro si lo puede rayar.

Elasticidad: Un cuerpo es elástico si recupera su forma original después de su deformación.

1) ¿Cómo se llaman las partículas que constituyen los materiales?

2) ¿Qué diferencia hay entre la estructura de un material duro y uno compacto y poroso?

3) ¿Por qué los cuerpos duros no se pueden penetrar fácilmente?

4) ¿Por qué algunos materiales se pueden estirar?ACTIVIDAD 41Lee el texto y pon especial atención en las teorías sobre la estructura de la materia.

La Grecia atomistaPara explicar los fenómenos de la naturaleza, cinco siglos a. de C. los filósofos griegos los comparaban con situaciones cotidianas, como si se tratara de objetos animados. Màs tarde, Aristóteles sostuvo la idea de que el origen del universo se debía a la existencia de cuatro elementos: tierra, agua, fuego y aire; luego propuso uno más, el éter. En aquella época se creía posible transformar un elemento en otro, por ejemplo, el plomo en oro, cambiando la cantidad de elemento o calentándolo. Este pensamiento prevaleció en Europa durante la Edad Media (siglo V al XV); ya en el siglo XVII, Newton propuso que todos los objetos en el Universo estaban constituidos por partículas o corpúsculos, a manera de extensión del modelo atómico de Demócrito, con la particularidad de que los “átomos” interactuaban “a distancia”. El modelo corpuscular de Newton prevaleció hasta el siglo XIX; él llegó a considerar incluso, que objetos gigantescos como los planetas, objetos pequeños como una pelota y aun los que no podemos ver a simple vista, pueden estudiarse como si fueran partículas o corpúsculos pequeños y compactos. Esta idea de Newton llevaba implícita la convicción de que todos los objetos tienen algo en común: los átomos.

ACTIVIDAD 42Identifica las semejanzas y diferencias entre tu propia explicación sobre las propiedades de la materia y el modelo griego de los cuatro elementos:1. Escribe alguna posible explicación sobre las propiedades de la materia según el modelo

griego de los cuatro elementos.Propiedad Según el modelo griego de los cuatro elementos

DurezaPorosidadDivisibilidad

2. Explica con tus palabras las siguientes propiedades de la materia:Propiedad Según tus propias palabras

DurezaPorosidadDivisibilidad

74

3. Compara las explicaciones en cada propiedad. Identifica las semejanzas y las diferencias que hay entre ambas.

Propiedad Semejanzas DiferenciasDurezaPorosidadDivisibilidad

CONTENIDOS: La estructura de la materia a partir del modelo cinético de partículas• Las propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación.

• Presión: relación fuerza y área; presión en fluidos. Principio de Pascal.

• Temperatura y sus escalas de medición.

• Calor, transferencia de calor y procesos térmicos: dilatación y formas de propagación.

• Cambios de estado; interpretación de gráfica de presión-temperatura.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Describe algunas propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de

agregación, a partir del modelo cinético de partículas.

• Describe la presión y la diferencia de la fuerza, así como su relación con el principio de

Pascal, a partir de situaciones cotidianas.

• Utiliza el modelo cinético de partículas para explicar la presión, en fenómenos y

procesos naturales y en situaciones cotidianas.

• Describe la temperatura a partir del modelo cinético de partículas con el fin de explicar

fenómenos y procesos térmicos que identifica en el entorno, así como a diferenciarla

del calor.

• Describe los cambios de estado de la materia en términos de la transferencia de calor y

la presión, con base en el modelo cinético de partículas, e interpreta la variación de los

puntos de ebullición y fusión en gráficas de presión-temperatura.

ACTIVIDAD 43Demócrito y Leucipo propusieron la primera teoría atómica llamada “Discontinuidad de la materia”, que consistía en que la materia se puede dividir en trozos, como una piedra que se rompe, y luego cada trozo partirse otra vez y así sucesivamente, hasta obtener piezas diminutas e indivisibles a las que Demócrito llamó átomos; así, había átomos de hierro, de agua, de aire, rocas, etc. Ésta no era una teoría científica porque no se apoyaba en experimentos rigurosos. La primera prueba confiable de la existencia del átomo fue encontrada por John Dalton a principios del siglo. XIX, quien expuso su teoría a través de cinco postulados. Investiga y escríbelos en tu libreta.__________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

75

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Los estados de agregación a partir de la teoría cinética de partículas

ACTIVIDAD 441. Lee el siguiente texto. Pon especial atención a la información contenida en la tabla.

Dentro de las muchas diferencias entre los materiales y sustancias, hay un aspecto evidente: cuando aplicamos una fuerza deformante a un cuerpo, se deforma en mayor o menor grado. Hay materiales que resisten bien a estas fuerzas. A otros, en cambio, es fácil comprimirlos. La respuesta de los materiales ante las fuerzas deformantes y las fuerzas que los comprimen permite clasificarlos en grandes grupos llamados estados de agregación.

2. En tu libreta, menciona cinco ejemplos de sólidos, líquidos y gases y, para cada ejemplo,

describe qué tan deformable y compresible es.

76

3. Reunidos en equipo, comenten:a) ¿Por qué un gas no conserva su forma?b) ¿Qué pasaría si una silla o los cimientos de un edificio no fueran sólidos?

4. Registren sus conclusiones en sus libretas.ACTIVIDAD 451. Lee con atención el siguiente texto.

Las propiedades de la materia se pueden explicar por medio de un modelo o teoría.El modelo nos da una descripción microscópica en contraste con la descripción macroscópica que se obtiene por medio de los sentidos.

De acuerdo con la teoría cinética-molecular o corpuscular toda la materia está formada por partículas en continuo movimiento, entre las que no hay nada, sólo espacio vacío. Pero, ¿cómo una misma sustancia puede presentar aspectos tan distintos como cuando se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso? Si las partículas son iguales la única explicación en que en cada estado las partículas se disponen de manera diferente:

Las partículas de los sólidos se encuentran muy próximas, y las fuerzas de atracción entre ellas son muy intensas. Su único movimiento es el de vibración.

Las partículas de los líquidos vibran y forman conglomerados que se desplazan unos respecto a otros.

Las partículas de los gases se encuentran muy separadas entre sí, y se mueven a grandes velocidades, prácticamente libres de fuerzas de atracción.

La temperatura es una medida de la energía cinética media de las partículas de un cuerpo.

2. Rellena los espacios con la palabra que complete correctamente los enunciados: Según el modelo cinético-corpuscular, toda la_____________, gases, líquidos y sólidos, está constituida por entidades denominadas _____________. Las partículas tienen ____________ pero son demasiado pequeñas para poder ser observadas. Entre las partículas no hay _____________ sólo espacio _____________. La distancia media entre las partículas es mucho mayor en el caso de los ______________ que en el de los ___________ y los __________. Las ______________ están en continuo movimiento. En los gases se mueven _________________ en todas direcciones, en los _________ se mueven libremente desplazándose unas respecto a otras, pero no pueden separarse, mientras que en los ________________ también se mueven, pero sólo ____________ en torno a posiciones fijas. Cuando aumenta la ______________ del sistema, aumenta la energía cinética que por término medio tienen las partículas, por lo que éstas se mueven con más ___________ y pueden separarse más. La energía cinética de una partícula viene dada por ½ mv2, siendo "m" su ___________ y "v" su __________________.

a) Asocia cada imagen de la derecha con su correspondiente de la izquierda:

El bromo en los tres estados.

El bromo es un sólido pardo oscuro a -15°C. ____ A)

77

A 0° C el bromo es un líquido pardo oscuro. ____ B)A 40 °C se aprecia claramente el bromo gas,

pardo,llenando el tubo, junto con el líquido.

____ C)


Propiedades de los estados de agregaciónUn gas se diferencia de los otros estados de la materia por dos propiedades características: (1) es un fluido que carece de forma definida y (2) no posee

un volumen propio sino que fluye y se expande hasta ocupar totalmente cualquier recipiente en el que se le introduzca. Si se reduce el volumen del recipiente, el gas se comprime fácilmente y se adapta al menor volumen.

Un líquido también es un fluido pero una cantidad dada de líquido posee su propio volumen definido. Un líquido fluye y se adapta a la forma de un recipiente pero no se expande hasta rellenar completamente un recipiente de mayor volumen.

En contraste, un sólido no es un fluido. Cualquier porción de un sólido tiene un tamaño definido y su forma no depende del recipiente que lo contenga, Además, la única manera de cambiar su forma supone la aplicación de fuerzas considerables sobre el sólido.

A diferencia de los gases, los líquidos y los sólidos son muy poco compresibles. Para comprimir un líquido o un sólido es necesario aplicar fuerzas mucho más intensas que las necesarias para comprimir un gas. Normalmente, un líquido tiene una densidad mucho mayor que la de un gas y un sólido tiene una densidad ligeramente mayor que la del líquido correspondiente.

2. Analiza y selecciona la respuesta correcta (pueden ser más de una)A. Algunas propiedades características del estado gaseoso son:

a. Tienen forma variableb. Tienen volumen propioc. Son durosd. Son poco densose. Son expansiblesf. Son compresibles

B. Algunas propiedades características del estado líquido son:a. Pueden fluirb. Tienen volumen variablec. Tienen forma variabled. Son compresiblese. Son más densos que los gasesf. Son duros

C. Algunas propiedades características del estado sólido son:

78

a. Tienen volumen constanteb. Fluyen con facilidadc. Son durosd. Son compresiblese. Son expansiblesf. Son viscosos

3. Clasifica las siguientes características según correspondan a los sólidos, a los líquidos o a los gases:

Dureza Volumen constante ViscosidadPartículas distantes con movimiento libre Volumen variable Volumen constante

Expansibilidad Partículas ordenadas/ posiciones fijas Forma variable

Forma constante Partículas próximas con movimiento libre Forma variable

SOLIDOS LIQUIDOS GASES


-Temperatura y sus escalas de medición

La temperatura es la medida de la energía cinética media de las moléculas de un cuerpo.

Para medir la temperatura se usa un termómetro. Existen varias escalas para medir la temperatura:

2. ¿Cuál es la ventaja de utilizar mercurio en los termómetros?

79

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. De acuerdo con la figura, ¿a cuánto equivalen 200°C en K? ¿y 212°F en °C?______________________________________________________________________________________________________________________________________________


Cambios de estadoUna de las propiedades más evidentes de las sustancias es la de que pueden existir como sólidos, líquidos o gases. Se dice habitualmente que éstos son los tres estados de la materia. Muchas sustancias, bajo las condiciones apropiadas, pueden existir en los tres estados. Cuando se enfría un gas a determinada temperatura éste condensa para formar un líquido y, finalmente, se congela para dar un sólido pero en todos estos cambios, continúa siendo la misma sustancia. El agua existe en los tres estados en la superficie de la Tierra: vapor de agua en la atmósfera, agua líquida en ríos, lagos y océanos, y agua sólida (hielo) en la nieve, glaciares, etc.

2. Analiza y elige la respuesta correcta:

3. El cambio de estado de sólido a líquido se denomina:a. Solidificaciónb. Fusiónc. Ebulliciónd. Condensación

4. El cambio de estado en el que una sustancia pasa directamente de sólido a gas se denomina:a. Solidificaciónb. Condensaciónc. Sublimaciónd. Fusión

5. Algunos cambios de estado que tienen lugar con absorción de energía son:a. Fusión, condensación y vaporización.b. Fusión, solidificación y vaporización.c. Fusión, condensación a sólido y vaporización.d. Fusión, vaporización y sublimación

6. El fenómeno que se produce cuando en una fría mañana de invierno aparece agua en los cristales de nuestra habitación, se denomina:

80

a. Fusiónb. Condensaciónc. Solidificaciónd. Vaporización

7. Completa el texto siguiente:Al calentar un sólido se transforma en líquido; este cambio de estado se denomina _________________. El punto de fusión es la _____________________ a la que ocurre dicho proceso. Al subir la temperatura de un líquido se alcanza un punto en el que se forman burbujas de vapor en su interior, es el punto de ____________________. En ese punto la temperatura del líquido permanece ___________________________________.

ACTIVIDAD 491. Observa la información contenida en la tabla.

Estado de agregación de una sustancia a diferentes temperaturasSustancia Punto de fusión (°C) Punto de ebullición (°C)

agua 0 100alcohol -117 78,5

dióxido de carbono -78,5 -56,6oxígeno -219 -183benceno 5,5 80,1

sal común 801 1413

2. Indica, en cada caso, en qué estado de agregación estará la sustancia:a) A 20 °C el alcohol será ___________________________ b) A 120 °C el agua será ____________________________ c) El benceno a temperaturas inferiores a 5.5 °C estará _________________________ d) A -100°C el alcohol estará ______________________________ e) A -200°C el oxígeno será _______________________________ f) A temperaturas superiores a -56.6 °C el dióxido de carbono será ________________ g) A la temperatura a la que hierve el benceno, la sal será _______________________ h) A -200°C el dióxido de carbono estará _____________________________________

¿Qué explica el modelo?

ACTIVIDAD 501. Acomodando las palabras que aparecen enseguida debes formar una frase. Observar la

imagen podrá servirte de ayuda. Escribe sobre las líneas la frase que formaste.

81

y de teoría estado cinética-molecular cambioslos permite de la propiedades los

explicar de las agregación de estados_______________________________________________________________________

2. Clasifica las siguientes características según se correspondan a los sólidos, a los líquidos o a los gases:

Clasifica las siguientes características según se correspondanPropiedades SOLIDOS LIQUIDOS GASES

DurezaVolumen constanteViscosidadPartículas distantes con movimiento libreVolumen variableVolumen constanteExpansibilidadPartículas ordenadas/ posiciones fijasForma variableForma constantePartículas próximas con movimiento libre

Relación entre la presión, el volumen y la temperatura de un gas

ACTIVIDAD 511.- Lee, analiza y elige la respuesta correcta (puede ser más de una).

A. Al calentar un gas en un recipiente de paredes móviles, según la teoría cinético-molecular, las partículas:a) Aumentan de tamañob) Se mueven más rápidoc) Chocan más vecesd) Están más próximas

B. Al comprimir un gas, sus partículas:

a) Se mueven más rápidob) Chocan más vecesc) Se mueven a la misma velocidadd) Son las mismas al principio y al final

C. Al enfriar un gas en un recipiente de paredes rígidas, sus partículas:a) Se mueven más despaciob) Son las mismas al principio y al finalc) Disminuyen de tamañod) Chocan menos veces

82

D. Cuando se pincha la rueda de una bicicleta, las partículas del gas:a) Se mueven a la misma velocidadb) Son las mismas al principio que al finalc) Chocan menos vecesd) Se hacen más pequeñas

2.- Para las transformaciones que se describen, indica cómo variará la magnitud indicada:A. Al disminuir el volumen de un gas sin variar su temperatura, su presión:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

B. Al disminuir la temperatura de un gas en un recipiente de paredes fijas, su presión: __________________________________________________________________________________________________________________________________________

C. Al calentar un gas en un recipiente de paredes rígidas, su volumen: __________________________________________________________________________________________________________________________________________

D. Al aumentar la presión de un gas a temperatura constante, su volumen: _____________________________________________________________________

E. Al calentar el gas contenido en un globo, su presión: __________________________________________________________________________________________________________________________________________

F. Al calentar un gas contenido en un recipiente de paredes rígidas, su densidad: __________________________________________________________________________________________________________________________________________

G. Al enfriar el gas contenido en un globo, su densidad: __________________________________________________________________________________________________________________________________________

Calor y temperaturaLas siguientes actividades prácticas, te ayudarán a comprender los conceptos referentes al calor.

ACTIVIDAD 52Elevación de la temperatura como consecuencia de la absorción de energía calorífica

La cantidad de energía en forma de calor absorbido por diferentes cantidades de una misma sustancia, depende de sus masas respectivas.

1. Poner en un vaso que contenga agua caliente un perno grande, de hierro, y un clavo chico, para que se calienten a igual temperatura.

2. Llenar dos vasos con masas idénticas de agua a la misma temperatura. Seguidamente, poner el perno en uno de ellos y el clavo en el otro.

83

3. Al cabo de un minuto verificar la temperatura del agua de cada vaso.

La diferencia en la cantidad de calor que poseen ambos objetos explica la de la temperatura del agua de ambos vasos

ACTIVIDAD 53Transformación de la energía cinética en energía calorífica1. Envolver un trozo pequeño de plomo laminado, de 5cm a de superficie por 1mm de

espesor, alrededor de una de las extremidades de un pedazo de alambre de hierro, calibre 20, de 25cm de largo.

2. Sujetando el alambre por el otro extremo, apoyar el plomo sobre un yunque (puede servir igualmente un trozo de un kilogramo), golpearlo con un martillo varias veces, en rápida sucesión.

ACTIVIDAD 54Dilatación. Experimento de la argolla y el contornillo, Conseguir un tornillo para madera, grande, y un pitón del tipo de argolla con aro de alambre grueso). 1. Atornillar cada uno de estos elementos en los extremos de

sendas varillas de madera, de modo que las partes metálicas sobresalgan por lo menos 2,5 cm.

2. Calentar durante cierto tiempo la cabeza del tornillo en la llama y tratar de pasarla a través de la argolla.

3. Mantener caliente el tornillo y calentar en la llama, al mismo tiempo, la argolla.

4. Tratar ahora de hacer pasar la cabeza del tornillo por el interior de ésta.

5. Mantener el tornillo en la llama para conservarlo caliente y enfriar en agua fría la argolla e intentar pasarlo nuevamente. Luego, dejar enfriar el tornillo y probar otra vez.

.ACTIVIDAD 55Dilatación de un sólido sometido a la acción del calor1. Procurarse un trozo de tubo de cobre de

aproximadamente 2m de largo. 2. Ponerlo sobre una mesa y fijar uno de sus extremos

mediante una prensa a tornillo. Colocar debajo del otro extremo del tubo un trozo de aguja de tejer o un rayo de rueda de bicicleta que hará las veces de rodillo con una de sus extremidades doblada en ángulo recto.

3. Una varilla delgada de aproximadamente 1m de longitud fijada con lacre al rodillo, indicará cualquier movimiento del tubo apoyado sobre aquél (ver la figura).

4. Si se sopla en forma continua en el interior del tubo, por el extremo fijo, el dispositivo detectará la dilatación del tubo producida por el aliento caliente.

84

Luego se hará pasar vapor de agua a través del mismo observando el movimiento de la varilla indicadora.

5. Para no dañar la superficie de la mesa convendrá poner encima de la misma y debajo del tubo de cobre, una hoja de amianto.

6. Realizar el mismo experimento empleando distintos tipos de tubo. ACTIVIDAD 56Dilatación de los líquidos 1. Preparar dos o tres frascos de sustancias similares, provistas de

tapones y tubos.2. Marcar en los tubos el nivel que los líquidos tienen a temperatura

ambiente.3. Sumergirlos en una cacerola con agua caliente (ver la figura).

La elevación de los líquidos en el interior de los tubos permitirá apreciar las diferentes velocidades de expansión.

ACTIVIDAD 57Examen cualitativo de la dilatación del aire1. Encerrar aire en un frasco poniendo una pequeña gota de aceite en el interior

del tubo de vidrio (ver el dibujo). 2. Al calentar suavemente con la mano se elevará la temperatura lo suficiente

como para hacer ascender la gota. 3. Sumergir luego el frasco, primero en agua fría y luego en agua tibia (no

caliente). En lugar de frascos pueden usarse tubos de ensayo de vidrio, provistos de tapones y tubos capilares.

ACTIVIDAD 58Dilatación y contracción de un líquido1. Poner en un frasco un poco de agua coloreada y colocarle un

tapón con una perforación y un tubo de vidrio que penetre en el interior del líquido y se prolongue hacia arriba entre 30 y 60 cm (ver la figura).

2. Si se vierte agua caliente sobre el frasco, el agua coloreada se elevará en el tubo y descenderá si se vierte agua fría.

ACTIVIDAD 59¿Podemos confiar en nuestra percepción sobre la temperatura?1. Llenar tres cacerolas: la primera, con agua a la temperatura más alta que la mano pueda

soportar; la segunda con agua helada; la tercera con agua tibia. 2. Sumergir las dos manos en el agua tibia y dejarlas durante medio minuto. La temperatura

del agua tibia, ¿parece la misma para las dos manos? ¿Parece caliente, fría o ni caliente ni fría?

3. Sumergir en seguida durante un minuto la mano izquierda en el agua muy caliente y la mano derecha en el agua helada.

4. Secarse rápidamente las manos y sumergir las dos en el agua tibia. ¿Qué sensación se experimenta en la mano derecha?, ¿las sensaciones son las mismas que cuando ambas manos estaban en el agua tibia al comenzar el experimento?

85

¿Qué conclusiones se pueden extraer con respecto a nuestra percepción de la temperatura?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EVALUACIÓN

1. Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como las rocas, están también hechos de materia. Si llevas uno de los cuerpos que te rodean en este planeta a la luna. ¿Cuál magnitud es la que no varía, es decir, permanece constante?a. Masab. Pesoc. Fricciónd. Calor

2. La grandeza del principio de Pascal radica en:a. La construcción de la prensa hidráulica.b. Poner émbolos iguales.c. Que las prensas usen solo agua líquida.d. Que la presión es la misma en cualquier punto.

3. Cuando viajas a uno de los países de habla inglesa encontrarás letreros de la temperatura en la escala Fahrenheit. Observando el siguiente anuncio. ¿Qué temperatura le corresponde en la escala centígrada?a. 25 ° C.b. 35 ° C.c. 40 ° C.d. 45 ° C.

4. Analiza la siguiente tabla y elige al peor conductor de calor de estos cuatro.a. Aluminiob. Latónc. Vidriod. Madera

5. Si al tomar por la punta unas varillas de metales que te mencionaremos con cuál te quemarías la mano más rápido.a. Platab. Cobrec. Aluminiod. Acero

86

RÚBRICA


Comprendo que un “modelo científico” me permite describir, explicar o predecir el comportamiento de un fenómeno estudiado.

Conozco el “modelo cinético de partículas” como explicación de la estructura de la materia.

Me queda clara la explicación del modelo cinético de las partículas y como la velocidad de las partículas justifican los diferentes estados de la materia.

Conozco las propiedades de la materia (masa, volumen, densidad) y las unidades con las que se miden.

Identifico la relación entre la presión aplicada en fluidos, la fuerza y la superficie donde se aplica la fuerza, como el principio de Pascal.

Comprendo la presión como resultado de fenómenos y procesos naturales que tienen explicación en el modelo cinético de partículas.

Identifico los cambios de estado de la materia como resultado de la transferencia de calor.

Distingo el principio de conservación de la energía mediante su expresión algebraica (calor cedido = calor ganado)

87

BLOQUE IV MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

CONTENIDOS: Explicación de los fenómenos eléctricos. El modelo atómico• Proceso histórico del desarrollo del modelo atómico: aportaciones de Thomson, Rutherford y

Bohr; alcances y limitaciones de los modelos.

• Características básicas del modelo atómico: núcleo con protones y neutrones, y electrones e

órbitas. Carga eléctrica del electrón.

• Efectos de atracción y repulsión electrostáticas.

• Corriente y resistencia eléctrica. Materiales aislantes y conductores

APRENDIZAJES ESPERADOS• Relaciona la búsqueda de mejores explicaciones y el avance de la ciencia, a partir del

desarrollo histórico del modelo atómico.

• Describe la constitución básica del átomo y las características de sus componentes con el fin

de explicar algunos efectos de las interacciones electrostáticas en actividades experimentales

y/o en situaciones cotidianas.

• Explica la corriente y resistencia eléctrica en función del movimiento de los electrones en los materiales.

Energía eléctricaPara entender la energía eléctrica hay que asomarnos al pasado, desde tiempos remotos los griegos sabían que el ámbar, después de ser frotado podía atraer objetos pequeños y ligeros como pajas, hilos, etc. El ámbar se llamaba en Grecia electrón. Este vocablo dio origen, más tarde, a la palabra electricidad. El ámbar es en realidad una resina fósil de pinos antiguos.

En la actualidad se da el nombre de electricidad a la energía que manifiestan los electrones cuando se han trasladado de un punto a otro en un material.

La electricidad tiene su origen en la materia donde se produce, natural o artificialmente; por ella el estudio de la estructura de la materia es indispensable para comprender la naturaleza y comportamiento de la electricidad. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la térmica. Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos—cuando se los pone en contacto por medio de un conductor eléctrico y obtener trabajo.

Repasemos algunos conceptos para comprender el fenómeno de la electricidad:

MateriaCualquier cosa que ocupe un lugar en el espacio y tenga peso recibe el nombre de materia. De este modo, todas las cosas que forman el universo son materia.

88

CuerpoEs una porción limitada de materia que posee forma propia. Los cuerpos pueden ser simples y compuestos. Son cuerpos simples cuando están formados por una sola clase de elemento químico o sustancia. Ejemplos: un alambre de cobre, un tornillo de fierro, un anillo de oro, etcétera. Son cuerpos compuestos aquellos que están constituidos por dos o más clases de elementos. Ejemplo: un tocadiscos o un radiorreceptor tienen partes de metal, poliéster, madera o plástico.

Elemento químicoPor medio de la electricidad se puede descomponer el agua en dos elementos diferentes que son el hidrogeno y el oxígeno; pero el hidrogeno y el oxígeno ya no se pueden descomponer en otras sustancias más, puesto que están formadas por un solo elemento. Un elemento es una sustancia simple que ya no se puede descomponer en otra sustancia más simple. Ejemplos de elementos: oro, plata, germanio, silicio, carbón, cobre, aluminio, etcétera.

EI átomoSon las partículas unitarias más pequeñas de un elemento. Un átomo es tan pequeño que no se puede ver. Los átomos de los diferentes elementos son distintos entre sí, pero los átomos del mismo elemento son exactamente iguales. Un átomo puede combinarse con otros sin que se altere su naturaleza intima.

MoléculaSe define como la partícula física más pequeña de la materia que puede existir libre en la naturaleza y que conserva las características de la sustancia de la cual procede. Las moléculas están formadas por átomos. Todos los aromos están formados de la misma manera y solo se distinguen unos de otros por su tamaño y peso; por ejemplo, el átomo de carbón es más pequeño y ligero que el de silicio; el átomo de hidrogeno es el más pequeño y ligero de todos.

Las partículas fundamentales del átomo son:

EI electrón (e-) es una partícula eléctrica negativa que prácticamente carece de peso y que se encuentra girando alrededor del núcleo.

Los electrones son tan ligeros y tienen tal movilidad (300 000 km/seg) que prácticamente forman capas alrededor del núcleo. Su energía es muy grande y por ella tienen la tendencia de escapar.

El protón (p+) es una partícula eléctrica positiva que se halla en el núcleo del átomo, su peso es la unidad de este.

El neutrón (nO). Esta partícula no manifiesta carga eléctrica exterior puesto que está formada por un protón y un electrón que se neutralizan entre sí.

89

Electrones libresLos electrones de la órbita más apartada del núcleo de un átomo reciben el nombre de electrones libres y son los que determinan las propiedades eléctricas de los átomos. Son también los únicos que pueden ser desalojados con relativa facilidad y convertirse en electrones activos para electrizar a los cuerpos y as! producir los fenómenos eléctricos y magnéticos que tanto han asombrado a la humanidad

La corriente eléctricaLa energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.

Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de la sustancia del cable, que suele ser metálica, ya que los metales —al disponer de mayor cantidad de electrones libres que otras sustancias— son los mejores conductores de la electricidad. La mayor parte de la energía eléctrica que se consume en la vida diaria proviene de la red eléctrica a través de las tomas llamadas enchufes, a través de los que llega la energía suministrada por las compañías eléctricas a los distintos aparatos eléctricos —lavadora, radio, televisor, etc.; que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato. Lo mismo se puede observar cuando funciona un secador de pelo o una estufa.

Electrones libres

ACTIVIDAD 60Define o especifica las propiedades de las partículas fundamentales que forman la materia.

Las Partículas fundamentales de la materia

Molécula

Átomo

Protón

Electrón

Neutrón

90

Carga eléctricaLa historia de la electricidad puede ser un elemento interesante en la introducción del tema de la interacción eléctrica, ya que el fenómeno se conocía desde la Antigüedad y sin embargo no fue explicado sino hasta el siglo pasado. La comprensión de la electricidad generó una enorme cantidad de aplicaciones en muy poco tiempo.

Es conveniente introducir aquí la convención de llamar a las cargas positivas, o negativas. A partir de muchos experimentos se ha llegado a la conclusión de que solamente existen dos tipos de carga eléctrica, y que las cargas iguales se repelen y las opuestas se atraen. Fue Benjamín Franklin (1706-1790) quien sugirió que el tipo de carga producido en el vidrio se Ilamara positivo, y el del ámbar, negativo. Cuando un material no cargado se acerca a otro que si lo está, las cargas del material no cargado interactúan con las del que está cargado, y por ello el efecto neto es el de una atracción.

A diferencia de los casos que se vieron anteriormente, se está tratando el caso de carga eléctrica acumulada en un material y en reposo, es decir, no está fluyendo, como en el caso de los conductores, por lo que se suele hablar de este tipo de electricidad como electricidad estática.

ACTIVIDAD 61Detectar cuerpos cargados con electricidad estática.1. Construye un electroscopio como el que se muestra en la figura, utilizando

una botella de boca angosta con un corcho que le ajuste. Se introduce el cable ya armado con las laminitas de papel aluminio y sostenido por el corcho.

2. Para hacer funcionar el electroscopio y diferenciar las cargas positivas y las negativas, y además comprobar el comportamiento de las cargas una frente a la otra, utilizarás una varilla de vidrio y otra de plástico; una tela de seda y otra de lana.

3. Se frota la varilla de vidrio con la seda, y se acerca al extremo superior del cable del electroscopio, sin tocarlo. Se observará quelas laminillas de aluminio se separaron: se habrán producido cargas positivas.

4. Se frota la barra de plástico con la lana y se procede de o misma forma. Se observará el mismo efecto: se habrá cargado negativamente.

5. Para demostrar que en los dos casos se trata de electricidad de diferente tipo, se hará lo siguiente:a) Las varillas de la actividad anterior se cargan de la misma manera, una de ellas se

cuelga con un cordel y alguien la sostiene. Se le acerca lo otra varilla, cargada con la electricidad de signo contrario, y se observará que la varilla colgada es atraída por la que se le acerca.

b) Utilizando el mismo procedimiento, se podrá experimentar con globos y tratar de deducir qué tipo de carga tienen.

c) Se puede fabricar un juguete utilizando lo electricidad estática. Una caja de papel, con palomitas de maíz, cereal de hojuelas de maíz, pedacitos de confeti o cualquier otro objeto ligero dentro, se cubre con un plástico de forro, el cual se pega bien estirado sobre la caja; éste se frota con una tela de lana y se observa el movimiento del contenido de la caja.

d) Se podrá también observar el mismo efecto con dos tiras recortadas de una bolsa de plástico de supermercado. Se frotan juntas con una tela y se repelerán una de la otra.

91

e) Nuestro cuerpo puede también acumular electricidad estática al haberse frotado, por ejemplo, con el asiento de un coche; ésta se descarga al tocar algo metálico, entonces salta una chispa y se siente un toque.

ACTIVIDAD 62Después de una lectura reflexiva, comentada y documentada, resuelve los cuestionamientos planteados y, concreta tu información organizándola como se sugiere:1. Define la energía en general

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. De acuerdo a la respuesta anterior, ¿qué sería la energía eléctrica?_______________________________________________________________________

3. Si la energía se transforma, ¿En qué otras formas se puede transformar la energía eléctrica?_______________________________________________________________________

4. Ante la necesidad de transportar o conducir la corriente eléctrica a la ciudad, ¿Qué clase materiales conductores se necesitan?_______________________________________________________________________

5. En tu hogar utilizas aparatos que generan calor circula la corriente electica por ellos, ¿Qué aparatos convierten la corriente eléctrica en calor?_______________________________________________________________________

6. La energía se genera utilizando recursos naturales renovables y no renovables, seguramente haz escuchado sobre las plantas hidroeléctricas, ¿Cómo funcionan?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Enumera algunas plantas hidroeléctricas de nuestro país______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Hoy en día se admite sin lugar a dudas que el calentamiento global ha sido provocado por la acción del hombre y si no se toman medidas urgentes para detener su incremento, provocará graves consecuencias para la humanidad. La contaminación producida por la emisión de determinados gases, que proviene sobre todo del uso de los combustibles fósiles son los principales causantes de la lluvia ácida además de tener mucho que ver con la destrucción de la capa de ozono, y se producen en su mayoría por la combustión de carbón y petróleo en las centrales térmicas y refinerías.

8. Si los daños al medio ambiente son irreversibles, ¿Cuál es el combustible que usa la central nuclear?_______________________________________________________________________

9. ¿Este combustible causa daño al entorno natural? Expresa tus argumentos______________________________________________________________________________________________________________________________________________

92

10. Después de reflexionar la lectura y dejar libre tu imaginación, ¿Qué riesgos tiene el uso de centrales nucleares?_______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

CONTENIDOS: Los fenómenos electromagnéticos y su importancia• Descubrimiento de la inducción electromagnética: experimentos de Oersted y de

Faraday.

• El electroimán y aplicaciones del electromagnetismo.

• Composición y descomposición de la luz blanca.

• Características del espectro electromagnético y espectro visible: velocidad, frecuencia,

longitud de onda y su relación con la energía.

• La luz como onda y partícula.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Identifica las ideas y experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción

electromagnética.

• Valora la importancia de aplicaciones del electromagnetismo para obtener corriente

eléctrica o fuerza magnética en desarrollos tecnológicos de uso cotidiano.

• Identifica algunas características de las ondas en el espectro electromagnético y en el

espectro visible, y las relaciona con su aprovechamiento tecnológico.

• Relaciona la emisión de radiación electromagnética con los cambios de órbita del

electrón en el átomo.

Generación de energía eléctrica

Actualmente la energía eléctrica se puede obtener de distintos medios:1. Centrales termoeléctricas 2. Centrales hidroeléctricas 3. Centrales geo-termo-eléctricas 4. Centrales nucleares 5. Centrales de ciclo combinado 6. Centrales de turbo-gas 7. Centrales eólicas 8. Centrales solares

En la actualidad existen generadores que producen cantidades inmensas de electricidad.Una aplicación importante del electromagnetismo es el motor eléctrico.Para construir un motor que funcione.

ACTIVIDAD 63La corriente eléctrica genera un campo magnético. Realiza las experiencias que se proponen y contesta a las preguntas.

93

1. ¿Qué sucede si una corriente eléctrica directa (de una pila), que viaja a lo largo de un alambre conductor, se coloca encima de una brújula, en posición paralela a la aguja magnética?

2. ¿Cómo se relaciona la corriente eléctrica con lo que se observa en la brújula? ¿Quién fue el científico que descubrió este fenómeno? ¿En qué época?

3. ¿Se forma un campo magnético alrededor de un alambre conductor por el que circula una corriente eléctrica directa? La siguiente figura les servirá de guía para que traten de demostrarlo. ¿Qué observan? ¿Cómo pueden relacionar esta observación con lo que han estudiado sobre el magnetismo?

4. ¿Cómo es el campo magnético producido por una espira conductora? Acomoden el alambre en forma de espira (como se indica en la figura) y distribuyan la limadura en el cartón. ¿Se forma un campo magnético? Descríbanlo auxiliándose de un dibujo. ¿Qué pasa si cambian el sentido de la corriente? Escriban sus conclusiones.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Cómo es el campo magnético si el alambre se enrolla en forma de espiral (solenoide)? Acomoden el alambre en forma de solenoide (tres, cuatro... diez espiras) como se indica en la figura. ¿Se forma un campo magnético? Describan sus observaciones.

6. Lo observado en los ejercicios anteriores, ¿puedes explicarlo con base en el modelo atómico de la materia? Escribe un resumen en la libreta.

94

7. Coloquen sus materiales como se muestra en la figura. Cierren el circuito y observen lo que pasa. ¿Qué sucede con el alambre cuando se cierra el circuito?

8. Cambien el sentido de la corriente y repitan el experimento. Describan sus observaciones. ¿Qué aplicación tiene el fenómeno que observan con el motor eléctrico?

Una corriente eléctrica que viaja a lo largo de un alambre conductor produce un campo magnético concéntrico al alambre.

La dirección de las líneas de campo magnético se establece por convención utilizando la regla de la mano derecha, como lo indica la figura: se toma el alambre con la mano derecha envolviéndolo con los dedos e indicando mediante el pulgar el sentido de la corriente; las puntas de los cuatro dedos indican el sentido de las líneas de campo magnético.

Si el alambre por el cual pasa una corriente se enrolla en forma de espiral (solenoide), el efecto del campo en su interior se refuerza y depende del número de vueltas que tenga el solenoide cuando pasa la corriente. El campo que se produce es parecido al de un imán de barra.

Éste es el principio en el que se basa el electroimán. El campo magnético que se produce en el interior del solenoide, magnetiza a la barra de hierro (o núcleo) alrededor del cual está enrollado el alambre y las líneas del campo magnético aumentan.

Las aplicaciones del electroimán son muy variadas: en la grúa magnética, el timbre, el telégrafo, el teléfono, los televisores, los generadores, los motores, etcétera.

La inducción electromagnéticaAsí como una corriente eléctrica genera un campo magnético, un campo magnético puede generar una corriente eléctrica. El físico y químico inglés Michael Faraday (1791-1867) lo demostró, en 1831.

95

Este fenómeno se conoce como inducción electromagnética. La magnitud de la corriente inducida es proporcional al número de espiras de la bobina, a la intensidad del campo magnético y la rapidez del movimiento entre imán y bobina.

ACTIVIDAD 64Conocer el funcionamiento de un motor eléctrico.1. Material

a) Un motor eléctrico (lo puedes tomar de un juguete, una máquina de coser o adquirir en una refaccionaria de aparatos eléctricos).

2. Procedimientoa) Abre el motor (con cuidado para no averiarlo) b) Describe cómo está construido.c) Identifica la bobina del motor d) Localiza los dos imanes permanentes o el electroimán que están en las paredes

Un motor eléctrico puede realizar trabajo mecánico.

3. Reflexiona y contesta:a) ¿Cuál es la bobina? ¿Cuál es su función?

_____________________________________________________________________________________________________________________

b) ¿Dónde están los electroimanes o los imanes permanentes? ¿para qué se incorporan en el motor?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

96

4. Trabajo colaborativo.Reúnete con otro compañero y hagan un listado de aparatos e instrumentos que sean el producto de la inducción electromagnética. Especifiquen en cada ejemplo cuál es el servicio que proporciona. Escriban esta relación en su cuaderno para que después la compartan con el grupo y así tengan un mayor conocimiento del avance tecnológico.

La luz como onda y partícula

ACTIVIDAD 651. Construye el siguiente dispositivo (periscopio)

Explica el funcionamiento del dispositivo, con base en los conceptos de las secuencias: reflexión, refracción. (Consulta textos que te ilustren)

Un periscopio (etim. del griego peri- y -scopio, περισκοπεῖν, «mirar en torno») es un instrumento para la observación desde una posición oculta. Se basa en el principio de la reflexión de la luz.

2. Observa algunos efectos de la luz y explícalas mediante un modelo. Lee algún texto alusivo u observa un video para analizar la relación de la luz con las ondas electromagnéticas.

3. Investiga y comenta algún texto sobre las diferencias de temperatura de los colores y diseña o simula un experimento para analizar esta característica.

97

La estufa de Sol, se basa en el principio de la antena parabólica para calentar, es un plato que refleja la luz solar hacia un punto el cual se llega a calentar a más de 200ºC.

4. Elabora un mapa conceptual acerca de las propiedades de la luz. Procura emplear los términos: onda, onda electromagnética, reflexión, refracción, longitud de onda y átomo para vincular los conceptos.

5. Escribe un texto individual acerca de las propiedades de la luz. Es importante que conformes la idea de la luz como onda que se relaciona con las ondas electromagnéticas para que expliques otras propiedades, entre ellas el color. Es importante que al analizar los fenómenos observados, utilices el modelo corpuscular de la luz y el de onda.

ACTIVIDAD 66Da a conocer lo que sabes sobre el color.1. Comentar: ¿cuál es la causa de los colores de los objetos?

2. Realizar una actividad práctica para identificar los colores observados a través de filtros.a) Material: hojas de papel celofán de color rojo, verde y azul, tamaño carta,

aproximadamente.

b) Procedimiento:Observar objetos de diferentes colores (blanco, negro, azul, verde rojo, amarillo) a través de papel celofán rojo. Hacer lo mismo, pero utilizando papel celofán verde y azul. Registrar lo observado en una tabla como la siguiente:

Comparar los colores de los objetos vistos con luz natural y a través del celofán de color. Comentar:- ¿Qué colores se ven iguales?- ¿Cuáles se ven diferentes?- ¿Cómo se ve el color blanco?- ¿Cómo se ve el color negro?

c) Con base en la actividad discutir en el equipo de qué depende el color del objeto. Considerar el modelo de partículas y el de ondas para analizar la explicación del color.

ACTIVIDAD 671. Analiza y elabora suposiciones con respecto a lo que sucederá en los siguientes casos:

Si la luz del sol incide en:a) un espejo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

98

b) un espejo sumergido en agua__________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Al proyectar la luz del sol en una pared blanca, utilizando espejos con filtros de colores

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

d) Si se enciman manchas de luces de colores diferentes, por ejemplo azul y amarillo; verde y rojo; rojo y azul, verde, rojo y azul.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Comentar las respuestas a los casos planteados.

2. Investigar de dónde provienen los colores del arco iris.

La luz en onda

ACTIVIDAD 68Lee en tu libro de texto sobre la relación del color y la característica de onda electromagnética y contesta:

1. ¿Cómo se relaciona el comportamiento de onda de la luz con los colores?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Qué características tienen las ondas electromagnéticas?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Requieren de un medio para viajar, como el caso del sonido?_______________________________________________________________________

4. ¿A qué se refiere el término frecuencia?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Qué tipo de ondas constituye el espectro electromagnético?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿Cuál es la relación de la luz con los electrones?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

La Luz y la energía

99

ACTIVIDAD 69Lee acerca del descubrimiento del infrarrojo; luego contesta:1. ¿Cuál era la hipótesis de Herschel con respecto a los colores?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Para qué utilizó un prisma?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué utilizó para identificar diferencias en el calor de los colores?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Para qué colocó termómetros fuera del espectro de luz visible?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Cuál fue el resultado de las mediciones de temperatura de los colores?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿A qué atribuyó la medición de mayor temperatura en una región fuera del espectro de luz visible?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

100

CONTENIDOS: La energía y su aprovechamiento• Manifestaciones de energía: electricidad y radiación electromagnética.

• Obtención y aprovechamiento de la energía. Beneficios y riesgos en la naturaleza y la

sociedad.

• Importancia del aprovechamiento de la energía orientado al consumo sustentable.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Relaciona la electricidad y la radiación electromagnética como manifestaciones de

energía, y valora su aprovechamiento en las actividades humanas.

• Reconoce los beneficios y perjuicios en la naturaleza y en la sociedad, relacionados

con la obtención y aprovechamiento de la energía.

• Argumenta la importancia de desarrollar acciones básicas orientadas al consumo

sustentable de la energía en el hogar y en la escuela.

LA ENERGÍA Y SU APROVECHAMIENTOLa energía eléctrica apenas existe libre en la Naturaleza de manera aprovechable. El ejemplo más relevante y habitual de esta manifestación son las tormentas eléctricas. La electricidad tampoco tiene una utilidad biológica directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina, resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. Sin embargo es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la más diversa naturaleza, debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se la genera, transporta y convierte en otras formas de energía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos llamados acumuladores.

La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en una dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua o la producida por el viento, o de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones nucleares y otros procesos.La generación de energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionada con los requerimientos actuales del hombre. Todas la formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las habituales como las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo de todos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto.

101

ACTIVIDAD 70Narra situaciones de la vida cotidiana que tengan que ver con su uso racional para la sustentabilidad.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ACTIVIDAD 71Radiación electromagnéticaAnte la dificultad para que entiendas y comprendas el concepto y los fenómenos electromagnéticos partimos de lo que ya sabes acerca de la luz y de algún tipo de radiación contesta las siguientes cuestiones:

¿Qué sabes de? ¿Qué es? ¿Para qué sirve? ¿Cómo se produce?

Ondas de radio

Microondas

Radiación infrarroja

Luz visible

Radiación ultravioleta

Rayos X

Radiación gamma

102

Ondas de radioComo hemos mencionado, se originan cuando las cargas eléctricas vibran en las antenas. Reciben esta denominación por ser las que se utilizan en las estaciones de radiocomunicación.

Con un radiorreceptor, podemos oír la réplica de la voz de una persona que habla frente al micrófono de una estación emisora situada a cientos de kilómetros de distancia. El fundamento de la radiocomunicación consiste en que un conductor, por el que oscila una corriente eléctrica, emite ondas electromagnéticas en el espacio que lo rodea.

Cuando una persona habla produce vibraciones en el aire. En el micrófono, estas vibración (1es se trasfieren a una lámina delgada conectada a un circuito eléctrico en su interior. Cuando la lámina vibra, la corriente en el circuito cambia, formando lo que se conoce como señales eléctricas.

Un aparato llamado oscilador modula la amplitud (amplitud modulada: AM) o la frecuencia (frecuencia modulada: FM) de las ondas y hace que las señales eléctricas suban y bajen (vibren) por una antena. Así, la antena emite ondas electromagnéticas moduladas que se propagan en el espacio que la rodea a una velocidad de 3 x 1087' m/s

Otro conductor (antena receptora), que se encuentra a cierta distancia, intercepta las ondas y en él se produce una señal eléctrica idéntica a la de la antena emisora de ondas.

En el radiorreceptor, esta señal eléctrica hace vibrar las bocinas mediante otro circuito eléctrico y se produce una copia del sonido original.

ACTIVIDAD 72Responde a las siguientes preguntas que sin duda te motivarán a la reflexión acerca del uso y el impacto social de este tipo de energía.

1. ¿Cuál es la importancia del radio en tu localidad?_______________________________________________________________________

2. ¿Cuántas estaciones de radio conoces? ¿Cuáles son las siglas que las identifican?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿De qué tipo son, AM o FM? _______________________________________________________________________a) ¿Qué significa AM?

____________________________________________________________________

103

b) Y FM.____________________________________________________________________

¿Cuál se escucha mejor y por qué?_______________________________________________________________________

4. ¿Qué significa que estén ubicadas en un cuadrante?_______________________________________________________________________

5. ¿Por qué se pone -por ejemplo- que está a 560 MHz? _______________________________________________________________________

6. ¿Cuáles son los programas que más escuchan en el grupo? ¿por qué?_______________________________________________________________________

7. ¿Qué papel deberá desempeñar una estación de radio, de tal manera que en realidad le

sirva a la comunidad?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. ¿Qué canales de televisión se pueden ver en tu localidad?_______________________________________________________________________

¿Es televisión abierta o restringida?_______________________________________________________________________

9. ¿Qué significan las siglas VHF y UHF?_______________________________________________________________________

10. ¿Cuáles son las siglas del canal que te gusta? ¿Qué significa XHGC? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. ¿Estás de acuerdo con el contenido de los programas? ¿Por qué?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Qué temas te gustaría que se trataran en la televisión?_______________________________________________________________________

Las Microondas

104

Se generan por medio de circuitos electrónicos y son utilizadas en el radar y en la banda UHF de la televisión. Las microondas tienen una frecuencia comprendida aproximadamente entre 108Hz y 1012 Hz. Actualmente tienen una aplicación doméstica en los hornos de microondas.

El horno de microondas se ha convertido en un aparato muy utilizado en las cocinas. Su principio de funcionamiento es la transferencia de energía por radiación. Las microondas son absorbidas principalmente por las moléculas de agua o grasa, las cuales aumentan sus vibraciones y así elevan la temperatura de los alimentos.

ACTIVIDAD 73Investiga acerca de las ventajas y desventajas de las microondas, comenta con tus compañeros y contesta:

1. ¿Qué otros usos tienen las microondas?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Es dañino el uso indiscriminado del teléfono celular?_______________________________________________________________________

3. ¿Son dañinas las microondas?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Estarías dispuesto a vivir debajo de una antena de microondas?_______________________________________________________________________

La radiación infrarroja y la ultravioleta

ACTIVIDAD 74Lee con atención los textos, comenta con tus compañeros y contesta las preguntas.

La región infrarroja (antes del rojo) del espectro electromagnético, queda en el extremo de la longitud de onda larga (y baja frecuencia) del espectro visible. Las frecuencias infrarrojas son de 1011 Hz a 1014 Hz aproximadamente, y su longitud de onda de 10-3 a 10-7 m.

105

Los cuerpos calientes son emisores de radiaciones infrarrojas (aparatos de calefacción, planchas, bombillas, el Sol, etc.).Con placas fotográficas sensibles al infrarrojo se pueden fotografiar objetos en ausencia total de luz visible.

1. ¿Para qué se utiliza la radiación infrarroja?_______________________________________________________________________

2. ¿Es dañino su uso indiscriminado?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Más allá del extremo violeta, fuera de la zona visible del espectro, se extiende la región de la radiación ultravioleta. Su intervalo aproximado de frecuencias es de 1014 Hz a 1017 Hz y su longitud de onda de 10-10m a 10-7m

El Sol es una fuente muy importante de radiación ultravioleta, que al llegar a la Tierra ioniza las moléculas de las capas altas de la atmósfera. Encapas inferiores, entre los 15 km y los 50 km de altitud, es casi totalmente absorbida por las moléculas de ozono. Los rayos ultravioleta pueden causar quemaduras en la piel, dañar los tejidos del ojo humano y acelerar muchos procesos bioquímicos que pueden provocar un desequilibrio ecológico. Debido a que la capa de ozono desempeña un papel protector, existe interés en conservarla. Sin embargo, puede ser destruida por algunos gases, como el freón. Por otro lado, la exposición moderada a la luz solar es necesaria para la producción natural de vitamina D a partir de compuestos que hay en la piel, pero la exposición excesiva puede causar cáncer en la piel.

3. ¿Para qué se utiliza la radiación ultravioleta?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Las personas que la utilizan, ¿crees que están conscientes de lo dañina que es?_______________________________________________________________________

5. ¿Qué propones para evitar que los cajeros de los bancos y de otros establecimientos no estén expuestos a este tipo de radiación?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Los rayos X y los rayos gamaEl intervalo aproximado de frecuencia en los rayos X es de 1017 Hz a 1019 Hz, y su intervalo de longitud de onda es de 10-10 m a 10-11 m. Posiblemente ustedes estén familiarizado con los rayos X, pues son usados para obtener radiografías. Esta radiación electromagnética de elevada energía y gran poder de penetración puede ocasionar cáncer, quemaduras de la piel y otros efectos perjudiciales. Sin embargo, en intensidades bajas, los rayos X son empleados con relativa seguridad para observar la estructura interna del cuerpo humano y la estructura atómica de algunos materiales.

106

ACTIVIDAD 751. ¿Cuál es la importancia de la utilización de los rayos X en

medicina?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Por qué hace 70 u 80 años se les tomaban tantas radiografías a las mujeres embarazadas y ahora no?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué le pasó a la esposa de Wilhelm Roentgen, quien descubrió los Rayos X como consecuencia de haber sido expuesta durante algunos minutos a este tipo de radiación?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Qué cuidados se deben tener cuando se toman radiografías?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Por qué los radiólogos sólo trabajan (o deberían trabajar) durante 6 meses?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. La frecuencia de los rayos gamma es superior a los 1019 Hz Y su longitud de onda es menor a 10 12m. Son ondas electromagnéticas que, en efecto, presentan frecuencias muy altas. Estos rayos se originan en los procesos radiactivos y nucleares, y son muy penetrantes, pues pueden atravesar espesores apreciables de materia, por lo que los materiales que los emiten deben estar aislados con gruesas placas de plomo para evitar que las personas que trabajan con ellos se expongan a dichos rayos.

7. ¿Qué pasa cuando las personas se exponen a este tipo de radiaciones?_______________________________________________________________________

8. ¿Por qué las personas se deben proteger de los rayos gamma?_______________________________________________________________________

9. Elabora un cuadro sinóptico de todos los tipos de ondas electromagnéticas, en el que indiques cuáles son dañinas para la salud y qué precauciones debemos tener con ellas._______________________________________________________________________

En la siguiente dirección electrónica encontrarán información relacionada con las ondas electromagnéticas y sus aplicaciones. El legado de Einstein. http://www.rnaloka.org/f2oo0/appletsEL.htrnl

107

http://www.rnaloka.org/f2oo0/appletsEL.htrnl

EVALUACIÓN

1. ¿Qué diferencia en avance tiene el concepto del átomo desde los griegos hasta Niels Bohr?a. Tener una forma esférica dura e indivisible.b. Bohr descubre los protones.c. Tener un orden de los electrones por órbitas.d. Tener un núcleo positivo.

2. ¿Por qué cuando los cabellos se erizan al electrizarse se separan, casi simétricamente?a. Tienen demasiados protones.b. Se repulsan las cargas eléctricas negativas.c. Tienen exceso de neutrones.d. La corriente de aire permite eso.

3. Cuando observas a un alambre conductor forrado con material plástico protector en un circuito eléctrico. ¿Cuál es la razón para protegerlo?a. Proteger la pérdida de corriente.b. Evitar el flujo de corriente. c. Evitar el uso de mayor cantidad de conductor.d. Proteger el desgaste metálico.

4. En 1820 Oersted preparó en su casa una demostración científica a sus amigos y estudiantes. Planeó demostrar el calentamiento de un hilo por una corriente eléctrica y también llevar a cabo demostraciones sobre el magnetismo, para lo cual dispuso de una aguja de compás montada sobre una peana de madera.¿Qué fue lo que provocó la deflexión de la aguja?a. El flujo de corriente eléctrica.b. La distancia al conductor. c. El campo magnético.d. El calibre del alambre.

5. En 1873, James Clerk Maxwell usa estas observaciones y otros factores experimentales como base, y fórmula leyes del electromagnetismo que se conocen actualmente. (Electromagnetismo es el nombre dado a la combinación de los campos eléctrico y magnético.) Poco tiempo después (alrededor de 1888), Heinrich Hertz verifica las predicciones de Maxwell produciendo ondas electromagnéticas en el laboratorio. Técnicamente un relé es un aparato electromecánico capaz de accionar uno o varios interruptores cuando es excitado por una corriente eléctrica.¿Por qué se decide el uso de un relevador en los autos, electrodomésticos, etc.?a. Porque cada aparato debe llevar uno.b. Porque permite el manejo de una sola línea de corriente.c. Porque aumenta la potencia de la máquina.d. Porque evitan que un solo switch controle todas las corrientes y haya calentamiento.

108

6. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. Todo tipo de radiación puede traspasar la atmósfera de la tierra. La desaparición del ozono nos acarrea serios problemas.¿Qué radiación es la que nos esta afectando por desaparición o adelgazamiento de capa de ozono la atmósfera?a. Microondas.b. Rayos ultravioleta.c. Rayos infrarrojos. d. Luz visible.

7. En física, un salto cuántico es un cambio abrupto del estado físico de un sistema cuántico de forma prácticamente instantánea. El nombre se aplica a diversas situaciones. Frecuentemente se aplica el término salto cuántico al cambio de estado de un electrón que pasa de un nivel de energía menor a otro mayor (estado excitado), dentro de un átomo mediante la emisión o absorción de un fotón.¿Por qué ocurre un salto cuántico de un electrón de un nivel exterior a un nivel interior? a. Porque se agrupan en un solo nivel los electrones.b. Porque pierde energía un electrón.c. Porque gana energía un electrón.d. Porque hay reacomodo en el núcleo de nucleones.

8. Desde la prehistoria, cuando la humanidad descubrió el fuego para calentarse y asar los alimentos, pasando por la Edad Media en la que construía molinos de viento para moler el trigo, hasta la época moderna en la que se puede obtener energía eléctrica fisionando el átomo, el hombre ha buscado incesantemente fuentes de energía de las que sacar algún provecho para nuestros días, que han sido los combustibles fósiles; por un lado el carbón para alimentar las máquinas de vapor industriales y de tracción ferrocarril así como los hogares, y por otro, el petróleo y sus derivados en la industria y el transporte (principalmente el automóvil), si bien éstas convivieron con aprovechamientos a menor escala de la energía eólica, hidráulica y la biomasa.¿Cuál de estas fuentes de energía se considera la más perjudicial al medio ambiente?a. Energía eólica.b. Energía fósil.c. Energía geotérmica.d. Energía mareomotriz.

109

RÚBRICA


Identifico los modelos atómicos de Thomson, Rutherford y Bohr

Conozco la construcción básica del átomo y las características de sus componentes así como su interacción en algunos experimentos.

Identifico la corriente eléctrica y la resistencia en algunos materiales en función del movimiento de electrones.

Comprendo las ideas y los experimentos que dieron lugar al descubrimiento de la inducción electromagnética.

Me queda clara la importancia de aplicaciones electromagnéticas para generar corriente eléctrica o fuerzas magnéticas.

Identifico las características de una onda.

Comprendo la radiación electromagnética en función de los cambios de orbita de los electrones en un átomo.

Me queda clara la relación entre la electricidad y la radiación electromagnética como manifestación de energía.

Identifico los beneficios y perjuicios en la naturaleza y en la sociedad, relacionados con la obtención y aprovechamiento de la energía.

Estoy informado sobre las acciones encaminadas a una cultura con un consumo sustentable de la energía en la escuela y el hogar.

110

BLOQUE V CONOCIMIENTO, SOCIEDAD Y TECNOLOGÍA

CONTENIDOS: El Universo• Teoría de “La gran explosión”; evidencias que la sustentan, alcances y limitaciones.

• Características de los cuerpos cósmicos: dimensiones, tipos; radiación electromagnética que

emiten, evolución de las estrellas; componentes de las galaxias, entre otras. La Vía Láctea y

el Sol.

• Astronomía y sus procedimientos de investigación: observación, sistematización de datos,

uso de evidencia.

• Interacción de la tecnología y la ciencia en el conocimiento del Universo.

APRENDIZAJES ESPERADOS• Identifica algunas de las ideas acerca del origen y evolución del Universo, y reconoce sus

alcances y limitaciones.

• Describe algunos cuerpos que conforman al Universo: planetas, estrellas, galaxias y hoyos

negros e identifica evidencias que emplea la ciencia para determinar algunas de sus

características.

• Reconoce características de la ciencia, a partir de los métodos de investigación empleados

en el estudio del Universo y la búsqueda de mejores explicaciones.

• Reconoce la relación de la tecnología y la ciencia, tanto en el estudio del Universo como en la

búsqueda de nuevas tecnologías.

Teoría de “La gran explosión”; evidencias que la sustentan, alcances y limitaciones

ACTIVIDAD 76Los ejercicios que te proponemos exponen algunas de las ideas acerca del origen y evolución del Universo, contesta las siguientes preguntas integrado en equipo, binas o tríos investigando en los medios informativos convenientes y a tu alcance ¡adelante!

1. ¿Qué es el Universo? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2 ¿Por qué existe? __________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Cómo está formado? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

111

4. ¿Qué lugar ocupamos en él? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Tiene un principio y un fin?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Quizá éstas sean algunas de las preguntas más profundas que se ha planteado el ser humano a lo largo de la historia. Una de las teorías más difundidas señala que toda la materia del Universo se originó al salir desprendida luego de una gran explosión (Big Bang); el Universo ha continuado en expansión y es posible que llegue a detenerse debido a las fuerzas de atracción gravitacional. En tal caso, la materia empezaría a contraerse hasta colapsarse en una gran implosión. El Universo podría nuevamente hacer explosión y así efectuar un proceso cíclico expansión-contracción.

ACTIVIDAD 77Investiga las ideas centrales de la teoría de la gran explosión y elabora un documento en el que las expliques de acuerdo a la siguiente guía:1) ¿Hace cuánto tiempo se originó el Universo?2) ¿En qué consiste la teoría de la gran explosión?3) ¿Cuáles son las bases de esta teoría?4) ¿Cuál es el papel de la fuerza de gravedad en la estructura del Universo?

Recuerda que a partir de la información acumulada puedes construir conocimiento para darlo a conocer a los que te rodean.

ACTIVIDAD 78El objetivo del siguiente proyecto es que describas algunas características de los cuerpos que componen el Universo, auxíliate de las direcciones electrónicas que se indican a continuación, se plantean algunas preguntas interesantes relacionadas con la estructura del Universo las cuales ofrecen una explicación.

1. Realiza en tu libreta las descripciones con base en las siguientes preguntas:¿Qué es el año luz?¿Qué son los hoyos negros?¿Cuántas estrellas hay?¿Por qué brillan las estrellas?¿Por qué Venus brilla tanto?¿Cómo se formó el Universo?¿El Universo es infinito?¿De qué están hechos los anillos de Saturno?¿Cuántos planetas tienen anillos?¿Qué es el cinturón de Kuiper?¿De dónde vienen los cometas?¿Qué forma tiene el Universo?¿Tiene rotación el Sol?¿Por qué las estrellas son de colores?¿A qué distancia están las constelaciones?

112

¿Está vacío el espacio?¿Son lo mismo las nebulosas que las galaxias?¿Pueden chocar los planetas?¿Cómo nacen las estrellas?¿Puede un planeta salirse de su órbita?¿Qué es un pulsar?¿En qué dirección se ve el centro del Universo?¿Qué hay afuera del Universo?¿Es verdad que con el telescopio vemos el pasado?¿De qué está hecho el Universo?¿Qué es una galaxia?¿Cómo llamamos a nuestra galaxia?¿Cuántas estrellas tiene?¿En qué lugar de nuestra galaxia nos encontramos?¿Qué es una estrella?¿Qué fuerzas actúan en el interior de una estrella?¿Cuántos tipos de estrellas existen?¿Cuál es la edad del Universo?¿Hace cuánto que se formó la Tierra?

Consulta estas direcciones en las que puedes encontrar algunas respuestas:http://home.earthlink.net/-umuri/entrada.html http://astropatio.blogspot.mx/2011/02/101-preguntas-clasicas-de-astronomia-12.htmlhttp://www.astro.uson.mx/INFORMATICA/divulgacion/preguntas/preguntas.htm

2. Con la información que obtengas, completa la siguiente tabla:

3. Enseguida, elabora una presentación en diapositivas electrónicas y, de ser posible, observa la proyección del video” En la orilla del océano cósmico”, de la colección “Cosmos”, De Carl Sagan, disponible en youtube.com

113

http://www.astro.uson.mx/INFORMATICA/divulgacion/preguntas/preguntas.htm

http://astropatio.blogspot.mx/2011/02/101-preguntas-clasicas-de-astronomia-12.html

http://home.earthlink.net/-umuri/entrada.html

Astronomía y sus procedimientos de investigación: observación, sistematización de datos, uso de evidencia Interacción de la tecnología y la ciencia en el conocimiento del Universo

ACTIVIDAD 79Ante lo basto que es el Universo no debemos permanecer como espectadores, hay que reconocer que la ciencia para investigar utiliza métodos para conocer el Universo y establecer la búsqueda de mejores explicaciones.

1. Investiga: ¿qué hace una persona que ve detenidamente el Universo? Cuando esa persona examina el Universo: ¿qué hace con los datos obtenidos? ¿qué es una evidencia?

Es muy recurrente que los procedimientos de investigación de la Astronomía, sea mediante procedimientos de análisis de la información que nos llega a través de los fotones, que son nuestra única información. Esto se hace en forma directa o indirecta. Directa, es la observación de los fotones en forma organizada (telescopios de diferente frecuencia). Indirecta, es el análisis espectroscópico, así como el comportamiento de los fotones, cotejando con experimentos que podemos hacer en el laboratorio.

2. Consulta y contesta:Cuando consultas fuentes fidedignas o seguras haces acopio de información que luego debes analizarla. a. ¿En qué consiste el análisis de la información?b. Del Universo obtenemos información de los fotones como fuente única ¿qué son?c. Si se obtiene esta información de telescopios de diferente frecuencia ¿a qué se

refiere?d. Especifica: ¿qué diferencia hay entre observación directa e indirecta?e. ¿Qué es un análisis espectroscópico?

ACTIVIDAD 80La principal información del espacio la obtienen los astrónomos de la investigación de las ondas electromagnéticas de distintas frecuencias. Vamos ahora a indagar cómo la astronomía actual emplea diversas tecnologías para conocer el cosmos. Entre éstas destacan los telescopios y los radiotelescopios; éstos, a diferencia de aquéllos, captan las ondas electromagnéticas de distinta frecuencia emitidas por las estrellas y galaxias, como lo son la radiación infrarroja, las ondas de radio, los rayos X y las ondas luminosas.En las direcciones electrónicas que se citan, encontrarán información, imágenes y simulaciones que explican el funcionamiento de los diferentes aparatos que utilizan los científicos para estudiar el Universo.http://www.xtec.es/recursos/astronom/indexs.htmhttp://www.astromia.com/fotohistoria/radiotele.htmhttp://www.ifir.edu.ar/%7Ehnavone/cachicompu/optica/telescopio/radiotelescopios/radiotel.htm

1. Con base en la información obtenida, elabora un reporte en el que expliquen lo siguiente:a. Simulaciones: Breve historia del telescopio. El nuevo telescopio espacial Hubble,

¿Cómo funciona?b. ¿Qué son los radiotelescopios?

114

http://www.ifir.edu.ar/~hnavone/cachicompu/optica/telescopio/radiotelescopios/radiotel.htm

http://www.ifir.edu.ar/~hnavone/cachicompu/optica/telescopio/radiotelescopios/radiotel.htm

http://www.astromia.com/fotohistoria/radiotele.htm

http://www.xtec.es/recursos/astronom/indexs.htm

c. ¿Cómo se clasifican?d. ¿Cuál es su tecnología?e. ¿Cuáles son las principales semejanzas y diferencias entre los radiotelescopios y los

telescopios ópticos de reflexión?f. ¿De qué forma ha servido el desarrollo de la tecnología en el avance de los

conocimientos astronómicos?g. ¿Cuáles son los usos sociales?

2. Presenta tu trabajo en plenaria. Recuerda que es muy importante cuidar la elaboración de los textos, organizar la información y emplear tu creatividad para la comunicación de la información.

3. Organizado en equipo de trabajo con tres compañeros, realicen las actividades que les permitirán conocer la información que llega del espacio en forma de ondas electromagnéticas. En el bloque 4 estudiaste las ondas electromagnéticas. Repasa para que expliques y entiendas:a. ¿Qué son las ondas electromagnéticas?b. ¿Por qué tienen diferentes frecuencias?c. ¿A qué se refiere este término? Explíquenlo.d. ¿Qué utilidad tienen las ondas electromagnéticas en el conocimiento del Universo?

ACTIVIDAD 81La búsqueda de respuestas a las incógnitas acerca del origen y composición del Universo, originaron que se formara otra rama científica: la radioastronomía, y un instrumento: el radiotelescopio. Sabemos que los cuerpos celestes están a distancias tan grandes que solamente se reciben sus radiaciones y éstas forman parte del espectro electromagnético. 1. Explica a qué se refiere lo anterior.

2. Consigue un esquema del espectro electromagnético como el que se te presenta y en él marca cómo es la longitud de las ondas en cada zona, obtén las frecuencias correspondientes, y responde: a. ¿En qué sección es mayor la longitud de onda? b. ¿En dónde se identifica la frecuencia mayor? (Recuerda que cuando vas a responder

alguna pregunta debes decodificar el mensaje de manera conveniente)c. Elabora un reporte utilizando los datos encontrados.

115

ACTIVIDAD 82En ciencias es usual el uso de las analogías. En el caso que nos ocupa se utiliza la analogía para conocer cómo se manifiesta el espectro electromagnético al trabajar un metal en una fundidora por su comportamiento semejante.1. Investiga o indaga ¿qué colores adquiere un metal cuando se va fundiendo?2. Si emite una radiación visible, ¿de qué color es?3. Conforme se sigue calentando, ¿qué color se aprecia?4. ¿Qué crees que emite? Fundaméntalo.5. Eso significa que estamos en la zona de radiación ¿cuál es esta? 6. Localicen en el esquema del espectro electromagnético estas zonas de radiación

integrados en equipo y expongan su resultado en plenaria.

Si este ejemplo lo llevamos a los cuerpos celestes, en especial a las estrellas, al analizar su longitud de onda o su frecuencia, se encuentra: su temperatura, su color, qué elementos las forman, la distancia desde la Tierra en que se localizan y qué edad tienen (recuerdan que las estrellas cumplen un ciclo: nacen, envejecen y mueren).

7. En equipo investiguen las siguientes características del Sol y de varias estrellas que ustedes designen (Aldebarán, Betelgeuse, Estrella Polar, etc.). y completen este cuadro:

8. A continuación expliquen cómo se han determinado esos valores.

9. ¿Qué papel desempeñan los diversos tipos de radiación electromagnética que emiten estos cuerpos celestes, en la determinación de estos valores?

10. ¿Cómo se ha llegado a saber de qué sustancias están compuestos los cuerpos celestes? ¿De qué están compuestos el Sol, Marte y alguna de las estrellas con las que acaban de trabajar?

ACTIVIDAD 83El espacio está surcado por ondas electromagnéticas. Diversos cuerpos celestes se han podido localizar por medio de las ondas electromagnéticas que emiten. En 1963, en el observatorio de Monte Palomar, en Estados Unidos los astrónomos identificaron un cuerpo celeste que emitía una gran radiación en forma de radiofrecuencia. 1 Investiga algo sobre el observatorio de Monte Palomar y sus características2 Localicen en su esquema del espectro electromagnético las ondas de radio y anoten

cómo es la longitud de la onda y su frecuencia. 3. Ahora investiga ¿Qué son los quásares?4. Logras imaginar ¿en dónde están? 5. ¿Qué aportaciones ofrece el conocimiento de los quásares y los pulsares? 6. ¿Qué es un año luz?

116

7. Como ya conoces la velocidad de la luz, calcula ¿a cuántos kilómetros equivale un año luz?

8. ¿Qué estudia la radioastronomía?9. ¿Y en México son relevantes los estudios de astronomía?10. Investiga algunas contribuciones hechas por astrónomos mexicanos. Detalla en qué

consisten.

117

EVALUACIÓN

1. Para llegar al modelo del Big Bang, muchos científicos, con diversos estudios, han ido construyendo el camino que lleva a la génesis de esta explicación. Los trabajos de Alexander Friedman, del año 1922, y de Georges Lemaître, de 1927, utilizaron la teoría de la relatividad para demostrar que el universo estaba en movimiento constante. Poco después, en 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble (1889-1953) descubrió galaxias más allá de la Vía Láctea que se alejaban de nosotros, como si el Universo se expandiera constantemente. En 1948, el físico ucraniano nacionalizado estadounidense, George Gamow (1904-1968), planteó que el universo se creó a partir de una gran explosión (Big Bang). Recientemente, ingenios espaciales puestos en órbita (COBE) han conseguido "oír" los vestigios de esta gigantesca explosión primigenia. ¿Qué está ocurriendo con los objetos en la esfera celeste de acuerdo al Big Bang?a. Están estacionarios.b. Se están dispersando.c. Se están contrayendo.d. No hay rastro de movimiento.

2. Es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella. Sin embargo, pueden ser capaces de emitir radiación, lo cual fue conjeturado por Stephen Hawking en los años 1970.¿A qué cuerpo celeste se refiere, si su principal característica es que se traga la luz?a. Hoyo

negro.b. Galaxia.c. Planeta.d. Pulsar.

3. Muchos objetos celestes, como los pulsares o galaxias activas (como los quasars) emiten radiaciones de radiofrecuencia y son por ello más "visibles", o incluso sólo visibles en la región de radio del espectro electromagnético. Examinando la frecuencia, potencia y tiempos de las emisiones de radio de estos objetos, los astrónomos son capaces de ampliar nuestra comprensión del Universo. Un pulsar jamás podría ser explicado sin la ayuda de esta tecnología.¿Qué instrumento se necesita para poder observar lo que ocurre si nuestro cerebro es tan lento que no puede procesar tanta cantidad de imágenes?a. Telescopio refractante.b. Telescopio reflejante.c. Radiotelescopio.d. Telescopio mixto.

118

4. Los anillos de Urano son un sistema de anillos planetarios que rodean a dicho planeta. Tienen un|a complejidad intermedia entre los extensos anillos de Saturno y los sistemas más sencillos que circundan a Júpiter y Neptuno. Fueron descubiertos el 10 de marzo de 1977 por James L. Elliot, Edward W. Dunham, y Douglas J. Mink.¿Qué tipo de tecnología se necesitó para poder ver los anillos de Urano?a. Telescopio refractante.b. Telescopio reflejante.c. Transbordador espacial.d. Sonda espacial.

119

RÚBRICA


Conozco las ideas sobre el origen y evolución del Universo.

Identifico a cuerpos que conforman al Universo (planetas, estrellas, galaxias y hoyos negros).

Estoy informado sobre los métodos que se utilizan para estudiar el universo.

Mi proyecto cuenta con una pregunta o hipótesis, soluciones posibles, argumentos que validen la solución, conclusiones basadas en evidencias o en información obtenida en el proyecto.

Tengo la habilidad para sistematizar la información y los resultados del proyecto.

Puedo comunicar la información y los resultados de mi proyecto al grupo y a la comunidad utilizando los diferentes medios: orales, textos, modelos, gráficos y tecnologías de la Información y la comunicación.Estoy informado con mi proyecto lo que me permite argumentar sobre los beneficios y perjuicios de las aportaciones de la ciencia y la tecnología al estilo actual de vida, así como sus consecuencias en la salud y en el ambiente.

120

BIBLIOGRAFIA

Plan de estudios 2011.Educación Básica. SEP

Programa de estudio 2011. Guía para el maestro. Educación Básica. Secundaria. Ciencias SEP

Física Para La Ciencia Y La TecnologíaPaul Tipler

Lecciones de Física (4 volúmenes) Monytex Ortega, Manuel R. (1989-2006) (en español).

Física para la ciencia y la tecnología (2 volúmenes). Barcelona: Ed. Reverté.Tipler, Paul A. (2000).

Fundamentos de Física 4ª. EdiciónF. Bueche

Enseñanza de las Ciencias mediante modelos Matemáticos(ECAMM)IGNACIO MOCHON

Feynman lectures on Physics Volume 2 (en inglés).Richard Feynman (1974) Addison Wesley Longman.

Geometría Analítica Universidad Nacional del Litoral, ed., Enrico Bompiani,

Física Conceptual PAUL G. HEWITT

121

Recursos Didácticos para el Fortalecimiento de la Educación Secundaria

Cuaderno de Actividades para el Fortalecimiento de los Aprendizajes

Alineados al Plan y Programas de Estudio 2011

Articulación de la Educación Básica

SEGUNDA EDICIÓN, 2013-2014

D.R. © Secretaria de Educación de Nuevo León

Control: DES/DT-F2-002-13

Coordinación: Dra. Anastacia Rivas Olivo

Formato: Olga Alicia Moreno Medina

Portada: Martín Alfonso Frías Martínez

Se imprimió en el Departamento Técnico de Educación Secundaria

Av. San Bernabé No. 100, Col. Nueva Morelos, Monterrey, Nuevo León

El tiraje fue de 500 ejemplares

MATERIAL DIDÁCTICO/Prohibida su ventaTodas las imágenes están protegidas por las leyes de derecho de autor y fueron utilizadas en este cuaderno con fines educativos.

122

sb5314746e013c658.jimcontent.com · web viewla enseñanza y el aprendizaje de las ciencias...

Documents