Docentes 2.o año de bachillerato

Fase 2, semana 2: 20 al 24 de abril

MINISTERIODE EDUCACIÓN

Material de apoyo para la continuidad educativaante la emergencia COVID-19

Ciencias Naturales

Orientaciones pedagógicas

1 | Ciencias Naturales Orientaciones pedagógicas 2.o año de bachillerato

Unidad 4: Fenómenos electromagnéticos Fecha: del 20 al 24 de abril

Contenidos: • Campos magnéticos y fuerzas magnéticas.

Indicador de logro: 4.3 Interpreta y resuelve con persistencia problemas relacionados con la fuerza

magnética.

Tarea propuesta: • Resolución de ejercicios sobre fuerza magnética

Orientación sobre el uso de la guía Esta guía contiene una propuesta de secuencia de actividades secuenciales para que cada estudiante construya su propio aprendizaje. Se incluyen vínculos a recursos de diverso tipo, sugerencias de tareas y de evaluación. Usted tiene la libertad de hacer las adecuaciones pertinentes con su grupo estudiantil o emplear la guía sin modificar; para ello, las notas docentes y resolución de actividades se presentan en gris claro.

Dependiendo de lo anterior, evalúe las tareas plasmadas en los cuadernos de sus estudiantes cuando se reanuden las clases presenciales. También puede solicitar fotografías de respaldo o crear directamente un aula virtual con sus estudiantes.

A. Actividades

1. Fuerza magnética sobre una partícula (tiempo estimado: 2 horas) • Observa el video 1, “Fuerza magnética”, disponible en el canal de Ciencia Educativa.

• Con la información del video, resuelve los siguientes ejercicios.

a) Un protón se mueve perpendicular a un campo magnético que tiene una magnitud de 4.20×10'(T. ¿Cuál es la rapidez de la partícula si la magnitud de la fuerza magnética sobre esta es de 2.40×10-,-𝑁?

Datos

𝑞 = 1.60×10',2𝐶

𝐵 = 4.20×10'(𝑇

𝐹 = 2.40×10',-𝑁

Esquema

Fórmula

𝐹 = 𝑞𝑣×𝐵

Al ser la velocidad y el campo magnético perpendiculares, el valor de la fuerza es máxima. La fórmula puede ser reducida a su carácter escalar, ya que se nos pregunta la rapidez y no la velocidad; por lo tanto, la dirección de la velocidad no es requerida, lo que nos queda:

𝐹 = 𝑞𝑣𝐵

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𝑣 =𝐹𝑞𝐵

=2.40×10',-𝑁

1.60×10',2𝐶 4.20×10'(𝑇

RESPUESTA

𝒗 = 𝟑. 𝟓𝟕×𝟏𝟎𝟔 𝒎 𝒔

Todos los datos con los que se ha trabajado en el ejercicio están en unidades del Sistema Internacional (SI), por tanto la velocidad queda en unidades del SI.

Todos los datos numéricos se encuentran expresados con tres cifras significativas, por lo cual la respuesta también posee tres cifras significativas

b) Si un electrón en un haz de electrones experimenta una fuerza hacia abajo de 2.0×10',-𝑁 mientras

viaja en un campo magnético de 8.3×10'(𝑇 hacia el oeste, ¿cuál es la dirección y magnitud de la velocidad?

Datos

𝑞 = −1.60×10',2𝐶

𝐵 = 8.3×10'(𝑇

𝐹 = 2.0×10',-𝑁

Esquema

Fórmula

𝐹 = 𝑞𝑣×𝐵

Al igual que en el ejercicio anterior, tenemos la fuerza y el campo de forma perpendicular, es decir en el máximo de velocidad, por lo cual trataremos la ecuación de forma escalar para calcular la magnitud de la velocidad y por medio de la regla de la mano derecha encontraremos su dirección:

𝑣 =𝐹𝑞𝐵

=2.0×10',-𝑁

−1.60×10',2𝐶 8.3×10'(𝑇

𝒗 = 𝟏. 𝟓×𝟏𝟎𝟔 𝒎 𝒔

Al realizar el cálculo con la calculadora, notará dos aspectos: 1) aparecen más dígitos que en la respuesta que hemos colocado; esto ocurre porque, de los datos, el menor de ellos (tanto la fuerza como el campo) se presenta con dos cifras significativas, por lo tanto la respuesta debe tener dos cifras significativas; 2) el valor en calculadora da negativo, pero el signo en este caso está asociado con la dirección y eso lo calcularemos con la regla de la mano derecha.

3 | Ciencias Naturales Orientaciones pedagógicas 2.o año de bachillerato

Según la regla de la mano derecha, la velocidad nos queda hacia el sur (tal y como se ve en el esquema).

Pero como la carga es negativa se invierte la dirección y, por lo tanto, el electrón va en dirección hacia el norte.

RESPUESTA

𝒗 = 𝟏. 𝟓×𝟏𝟎𝟔 𝒎 𝒔, en dirección hacia el norte.

c) Para un campo magnético uniforme de 1.5𝑇 apuntando hacia el norte. Si un electrón se mueve

verticalmente hacia abajo (en dirección al suelo), con una velocidad de 2.5×10E 𝑚 𝑠 a través del campo, ¿qué fuerza (magnitud y dirección) actuará sobre el electrón?

Datos

𝑞 = −1.60×10',2𝐶

𝐵 = 1.5𝑇

𝑣 = 2.7×10E 𝑚 𝑠

Esquema

Fórmula

𝐹 = 𝑞𝑣×𝐵

Al ser la velocidad y el campo magnético perpendiculares, el valor de la fuerza es máxima. La fórmula puede ser reducida a su carácter escalar:

𝐹 = 𝑞𝑣𝐵

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𝐹 = 𝑞𝑣𝐵 = −1.60×10',2𝐶 2.7×10E 𝑚 𝑠 1.5𝑇

𝑭 = 𝟔. 𝟎×𝟏𝟎'𝟏𝟐𝑵

Todos los datos con los que se ha trabajado en el ejercicio están en unidades del Sistema Internacional (SI), por tanto la velocidad queda en unidades del SI. Se ha dejado con dos cifras significativas la respuesta dado que el mínimo de cifras significativas de los datos es de dos cifras significativas. No se toma el signo negativo en la respuesta, pues el signo negativo está asociado a la dirección, eso lo veremos con la regla de la mano derecha.

Para la dirección de la fuerza, colocamos los dedos en dirección de la velocidad y lo cerramos en dirección hacia el norte. Nos queda que la fuerza apunta hacia el este, tal y como se ve en el esquema de la regla de la mano derecha.

Pero como la carga era negativa, nos invierte la dirección, dando como resultado final una dirección hacia el oeste.

RESPUESTA

𝑭 = 𝟔. 𝟎×𝟏𝟎'𝟏𝟐𝑵, en dirección hacia el oeste.

• Recuerda presentar la solución a los problemas anteriores a tu docente de Ciencias Naturales cuando se reanuden las clases, o por los medios que se te indique.

B. Recursos

• Video 1: “Fuerza magnética”, disponible en el canal de Ciencia Educativa: https://www.youtube.com/channel/UCGoSFJZERPBXfU3XvV5qftA, también disponible por televisión abierta (consulta canales y horarios).

• Recurso adicional: Material de autoformación e innovación docente para Ciencias Naturales: FÍSICA. Páginas 208-212. Disponible en http://bit.ly/3b8qpoa; también se anexó un extracto en la versión impresa de la guía anterior (semana 1).

C. Evaluación

• Desarrollo de los ejercicios de la actividad 1: 100 %

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