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Bloque 3 / secuencia 1 1

SECUNDARIA SEGUNDO GRADO

Ciencias 2

Física


SECUNDARIA SEGUNDO GRADO

Ciencias 2

FísicaGuía para el maestro

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Dirección editorial: Adriana Beltrán Fernández • Subdirección editorial: Tania Carreño King • Gerencia de secundaria: Aurora Saavedra Solá • Gerencia de diseño: Renato Aranda • Edición: Leonor Díaz Mora • Asistencia editorial: Víctor Duarte Alaniz • Corrección de es-tilo: Rosa Mancilla Cota • Colaboración: María Luisa Luna • Supervisión y coordinación de diseño: Gustavo Hernández • Coordinación de diseño: Renato Aranda y Gustavo Her-nández • Diseño de interiores: Gabriela Rodríguez • Diagramación: Jesús Díaz de León • Supervisión y coordinación de imagen: Teresa Leyva Nava • Investigación iconográfica: Fernando Suárez • Ilustración: Ismael Silva Castillo, Gaby Ek Reyes, Mariana Jiménez Her-nández • Fotografía: Gerardo Sánchez Vigil, Francisco Palma Lagunas, Cristina Mittermaier, Ap Images, Cuartoscuro, Latin Stock, Photo Stock, Archivo digital, Other Images, Banco de imágenes Ediciones Castillo • Digitalización y retoque: Juan Ortega Corona • Gerencia de producción: Alma Orozco • Coordinación de producción: Juan Ortega Corona

Primera edición: noviembre de 2012

Ciencias 2. Física Guía para el maestro

Texto: Mónica Pacheco Román

Todos los derechos reservadosD.R. © 2012, Ediciones Castillo, S.A. de C.V.Castillo ® es una marca registrada

Insurgentes Sur 1886, Col. FloridaDeleg. Álvaro Obregón,C.P. 01030, México, D.F.Tel.: (55) 5128-1350Fax: (55) 5128-1350 ext. 2899

Ediciones Castillo forma parte del Grupo Macmillan

www.grupomacmillan.comwww.edicionescastillo.cominfocastillo@grupomacmillan.comLada sin costo: 01 800 536-1777

Miembro de la Cámara Nacional de la IndustriaEditorial MexicanaRegistro núm. 3304

ISBN de la serie: 978-607-463-581-2

ISBN: 978-607-463-707-6

Prohibida la reproducción o transmisión parcial o total de esta obra en cualquier forma elec-trónica o mecánica, incluso fotocopia, o sistema para recuperar información, sin permiso escrito del editor.

Impreso en México / Printed in Mexico

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Bloque 3 / secuencia 1 3presentación 3

Al maestro: La práctica docente exige cada día más recursos para lograr una educación de cali-dad, por ello, Ediciones Castillo ha elaborado esta Guía para el maestro, con la inten-ción de facilitar su trabajo cotidiano en el aula. El trabajo por secuencias y proyectos permite construir y reconstruir el conocimiento, ya que esta metodología representa una forma diferente a la enseñanza tradicional, por lo que la Guía le acompaña en el desarrollo de cada secuencia así como en cada etapa del proyecto.

Para la elaboración de la Guía, tomamos en cuenta los retos que implica el enfoque del programa 2011 y las competencias que corresponden:

• Abordarloscontenidosconsiderandoelentornocercanodelosestudiantes.• Propiciarlaconstrucciónactivadelosconocimientos.• Contribuir al desarrollo de las competencias:Comprensión de fenómenos y

procesos naturales desde la perspectiva científica; comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos; toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención.

A lo largo de esta obra, ponemos a su disposición diferentes apoyos:

Para cada bloque de estudio, se incluye el avance programático que le ayudará a planear y organizar bimestralmente su trabajo y que podrá ajustar de acuerdo a las necesidades y características de su grupo.

Antes de dar inicio a las secuencias, puede consultar los aprendizajes esperados, los antecedentes relacionados a los contenidos a abordar y encontrará, igualmente en cada secuencia, las ideas erróneas más frecuentes que tienen los estudiantes. En-contrará también las respuestas a las actividades, sugerencias didácticas y recursos adicionales.

En un apartado especial, se presentan las orientaciones para el desarrollo de los pro-yectos en general y particularmente para cada etapa de trabajo.

Se incluyen recomendaciones de recursos diversos como el uso de CD Recursos didácticos para el docente, elaborado por Ediciones Castillo, libros, artículos de divul-gación, páginas electrónicas, etcétera.

Finalmente, se ofrecen evaluaciones tipo ENLACE, por bloque, que podrá usar para evaluar a sus alumnos o bien, que les podrá proporcionar para su autoevaluación.

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propósitos, sugerencias didácticas y respuestas a las actividades

A lo largo de la secuencia, encontrará los propósitos de las actividades, las respuestas y sugerencias didácticas.

recursos adicionales

Se incluyen referencias de otros libros, sitios de Internet, videos, entre otros.

prepararse para la secuencia

Antes de iniciar la secuencia didáctica, indicamos cuáles son los aprendizajes esperados y los conceptos, las habilidades y las actitudes que se desarrollarán. Encontrará también los antecedentes de los alumnos y los conceptos erróneos más frecuentes. Así mismo, presentamos los propósitos de cada fase de la secuencia.

contenidos del bloque

Al inicio de cada bloque, presentamos un resumen de los aprendizajes esperados que se desarrollarán a través de las secuencias.

Estructura de la guía

avance programático

Es una propuesta para planear y organizar su trabajo en el aula, de manera semestral y atendiendo los aprendizajes esperados del libro del alumno. Se indican los aprendizajes a lograr y el tiempo sugerido para abordarlos.

el trabajo con secuencias didácticas y con proyectos

Encontrará cuál es el sentido y el propósito de esta metodología en el aula.

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evaluación

Al fi nal de cada bloque, encontrará el solucionario correspondiente a la evaluación tipo PISA del libro del alumno.

evaluación adicional

Le ofrecemos evaluaciones bimestrales tipo ENLACE, que pueden ser recortadas para su reproducción y aplicación a los estudiantes.

prepararse para el proyecto

Para cada una de las etapas del proyecto, encontrará los propósitos y sugerencias didácticas adicionales, que podrá aplicar a todos los proyectos del curso.

Además, se indican los propósitos para cada una de las fases de los proyectos

propósitos y estrategias generales de los proyectos

Encontrará recomendaciones generales para trabajar en todos los proyectos. Le indicamos cuáles son los aprendizajes esperados y los antecedentes que tienen los estudiantes.

Se incluyen estrategias específi cas para cada proyecto propuesto, tomando en cuenta que la complejidad será mayor en cada proyecto que realicen los estudiantes a lo largo del curso.

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El trabajo con secuencias didácticasUna secuencia didáctica está integrada por actividades, textos, imágenes y otros re-cursos organizados en un orden progresivo, en tres fases: Inicio, desarrollo y cierre. El propósito de cada secuencia es que los alumnos logren uno o varios aprendizajes esperados.

Inicio. Al inicio de las secuencias del libro del alumno, se presentan el o los apren-dizajes que deberán lograrse y una situación didáctica que articula el trabajo. Esta estrategia tiene como objetivo movilizar los conocimientos previos y despertar el interés por el tema.

Es importante que el docente comparta con sus estudiantes el propósito de la se-cuencia, que los acompañe y se asegure que comprenden la situación inicial y que indague y valore los posibles esquemas de actuación inicial para la resolución de la situación planteada. El docente podrá detectar en este momento de la secuencia, las ideas erróneas de sus alumnos para reorientarlas a lo largo del trabajo de la misma.

Desarrollo. Se presenta un conjunto de actividades retadoras, vinculadas entre sí y con los textos. Las actividades se encuentran bien apoyadas por los textos explicati-vos, las imágenes y los organizadores gráficos.

Los alumnos reflexionan, resuelven, aplican estrategias diferentes que llevan al aprendizaje contextualizado de conceptos, habilidades y actitudes. Se sugiere que el maestro ofrezca ayudas específicas a sus alumnos y discuta y reoriente, si es nece-sario, el esquema de actuación, la aplicación que hacen de sus conocimientos y el proceso de construcción de nuevos y más profundos conocimientos.

Implica, también, un acercamiento constante a la resolución de la situación didácti-ca inicial y, por lo tanto, al logro de los aprendizajes esperados.

Cierre. Para terminar la secuencia, se sugiere retomar la solución que dieron los es-tudiantes a la situación didáctica inicial, enseguida se trabaja una actividad de cierre. Se recomienda hacer siempre concluir, por equipos o grupalmente, para asegurarse que los estudiantes han resuelto la situación inicial y lograron los aprendizajes espe-rados.

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El trabajo con proyectosLos proyectos favorecen el desarrollo de las competencias, ya que aprovechan el conocimiento, las experiencias y los intereses de los estudiantes; ofrecen la oportu-nidad de reflexionar en relación al mundo en que viven y actuar en consecuencia; favorecen la aplicación de sus aprendizajes conceptuales, actitudinales y procedi-mentales. Facilitan también el trabajo en equipo, la socialización de experiencias y aprendizajes; y exigen una gran participación en el planteamiento del problema, investigación, seguimiento de las actividades, análisis de los resultados y comunica-ción de los mismos.

Los proyectos son propuestas abiertas en las que los alumnos definen su problema de investigación con una pregunta a la cual les interesa dar respuesta. También pue-den elegir el tipo de proyecto que consideran más pertinente a desarrollar para dar respuesta a su problema de investigación planteado. Los estudiantes elegirán, de la misma manera, la forma en que comunicarán sus resultados y conclusiones.

Usando metodologías variadas, se pueden plantear conclusiones de forma oral o por escrito; de manera grupal, en equipo o individualmente, por ejemplo, se pueden escribir enunciados en el pizarrón, hacer plenarias, elaborar organizadores gráficos en el cuaderno, entre otras.

De acuerdo con sus intereses, los estudiantes –con ayuda de su profesor– podrán elegir proyectos de tipo científico, ciudadano o tecnológico:

Proyecto científico. Los induce a investigar y profundizar en los contenidos trabaja-dos para describir, explicar y predecir fenómenos o procesos naturales, sin ceñirse a un método rígido que inicia siempre con la observación.

Proyecto ciudadano. Les de la oportunidad de analizar problemas sociales y propo-ner soluciones que puedan aplicarse en el salón de clases, en la escuela, en casa o en la comunidad.

Proyecto tecnológico. Pone en juego la creatividad para el diseño y la construcción de objetos para atender una necesidad o evaluar un proceso.

Cualquiera que sea el tipo de proyecto elegido por los alumnos, pone en juego el desarrollo del trabajo colaborativo, la toma de decisiones fundamentadas, la clarifi-cación de valores, las actitudes democráticas y participativas y el respeto a las ideas de los demás.

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Ediciones Castillo, del Grupo Macmillan, lanza al merca-do una innovadora y probada propuesta educativa con miras a atender las necesidades de las nuevas generacio-nes de alumnos: Comunidad de aprendizaje C+.

Este proyecto educativo integral complementa y mejora la calidad y comunicación en el proceso de enseñanza–aprendi-zaje y aportar excelentes ventajas competitivas y funcionales para la comunidad escolar en todos sus niveles:• Al centro educativo le brinda una herramienta integral que le da acceso

a una nueva oferta de contenidos digitales de alta calidad, así como herramientas de administración educativa.

• Aldocente una nueva manera de administrar contenidos (impre-sos y digitales) y un conjunto de herramientas y recursos (como sugerencias didácticas y asesoría permanente) que potencian su capacidad didáctica, mejoran la comunicación con sus alumnos y le ayudan a optimizar su tiempo.

• Alalumno, acceso constante a contenidos (impresos y digita-les), además de herramientas para interactuar, comunicarse y trabajar de manera colaborativa con sus maestros y compañe-ros desde los diferentes espacios de la plataforma digital C+.

C+, Comunidad de aprendizaje para el nuevo milenio

Si desea información sobre cómo puede formar parte de la Comunidad de Aprendizaje C+ nos ponemos a su disposición en: [email protected]

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La descripción del movimiento y la fuerza

Contenido del BloqueEl eje temático de este bloque es la descripción del movimiento y la fuerza. En este bloque se favorece que los estudiantes desarrollen competencias para la comprensión de fenómenos y procesos natu-rales desde la perspectiva científica, describiendo diferentes tipos de movimiento, en términos de: rapidez, velocidad y aceleración; y ha-cen inferencias y deducciones sobre las causas que lo producen.

Lograrán reconocer los alcances y limitaciones de la ciencia y del de-sarrollo tecnológico en diversos contextos, por ejemplo al reconocer las limitaciones de las observaciones y la necesidad del estudio siste-mático y de la experimentación.

Asimismo, serán capaces de tomar de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cul-tura de la prevención, vinculando el estudio de la aceleración y el uso del cinturón de seguridad.

Bloque 1Bloque 1

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Avance programáticoSemana

Tiempo sugerido

Páginas Aprendizajes esperados Contenidos

12.5 horas 14-15 Interpreta la velocidad como la relación entre

desplazamiento y tiempo, y la diferencia de la rapidez, a partir de datos obtenidos de situaciones cotidianas.

Marco de referencia y trayectoria; diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida.3.5 horas 16-17

2

3 horas 17-19 Interpreta tablas de datos y gráficas de posición-tiempo, en las que describe y predice diferentes movimientos a partir de los datos que obtiene de experimentos y/o de situaciones del entorno.

Velocidad: desplazamiento, dirección y tiempo.

3 horas 19-21Interpretación y representación de gráficas posición-tiempo.

3

2 horas 21-24Describe 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.

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

2 horas 24-25

2 horas 26-27

4

1.5 horas 28 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.

Explicaciones de Aristóteles y Galileo acerca de la caída libre.

2 horas 29-31

1 hora 32-33Argumenta la importancia de la aportación de Galileo en la ciencia como una nueva forma de construir y validar el conocimiento científico, con base en la experimentación y el análisis de los resultados.

Aportación de Galileo en la construcción del conocimiento científico.

1.5 horas 34-35

5

2 horas 36-37 Relaciona la aceleración con la variación de la velocidad en situaciones del entorno y/o actividades experimentales.

La aceleración; diferencia con la velocidad.1 hora 37-38

3 horas 38-41

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.

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

6

2.5 horas 42-45Describe la fuerza como efecto de la interacción entre los objetos y la representa con vectores.

La fuerza; resultado de las interacciones por contacto (mecánicas) y a distancia (magnéticas y electrostáticas), y representación con vectores.

3.5 horas 45-47

7

1.5 horas 48-49Aplica 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.

Fuerza resultante, métodos gráficos de suma vectorial. Equilibrio de fuerzas; uso de diagramas.

3 horas 50-52

1.5 horas 53-54

Bloque 1


Desarrollo (págs. 15-21)

Los estudiantes retomarán el movimiento del para-caídas construyendo uno para comparar la caída de objetos mediante la obtención de datos expe-rimentales. La elaboración y análisis de gráficas de posición-tiempo les permitirá evaluar e interpretar los resultados en la velocidad de los objetos. Final-mente, elaborarán un mapa conceptual con los conceptos estudiados en la secuencia.

El propósito es que los alumnos resuelvan la situa-ción inicial y reflexionen, mediante una postura críti-ca, sobre el uso adecuado de los recursos naturales.

En esta etapa, los alumnos compararán sus res-puestas con las que dieron en la situación de inicio. Al final los estudiantes evaluarán su aprendizaje.

Cierre (pág. 21)

Las actividades y experimentos, en esta secuencia, tienen la finalidad de hacer reflexionar sobre las di-ferencias del movimiento en distintos marcos de referencia; y distinguir variables como trayectoria, distancia recorrida y desplazamiento. Asimismo, se proponen ejercicios para que calculen y comparen distancia y desplazamiento, rapidez y velocidad en diferentes situaciones, utilizando ecuaciones y grá-ficas.

El propósito de la actividad es que los estudian-tes reflexionen sobre la influencia y la función de un paracaídas en el movimiento vertical de un paracaidista y en el movimiento horizontal de un auto de carreras. De esta manera, los estudiantes llegan a identificar palabras y conceptos con los cuales describir los movimientos mencionados.

Inicio (pág. 14-15))Prepararse para la secuenciaAprendizajes 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-tiem-po, en las que describe y predice diferentes movimien-tos desde datos que obtiene en experimentos y/o de situaciones del entorno.

Conceptos: Marco de referencia, trayectoria, distancia recorrida, desplazamiento, rapidez, velocidad y repre-sentación gráfica.

Habilidades: En esta secuencia se promueve la ob-servación, medición y registro, así como el análisis e interpretación de datos obtenidos, a través del manejo de materiales y realización de montajes experimentales. También se fomenta el diseño experimental, y la pla-neación, desarrollo y evaluación de las investigaciones.

Actitudes: Se fomenta la curiosidad por conocer y explicar el mundo, así como la disposición al trabajo colaborativo.

Antecedentes: En tercer grado representaron trayec-torias en croquis y en quinto de primaria hicieron des-cripciones del movimiento de objetos analizando su trayectoria, dirección y rapidez.

Ideas erróneas: En el movimiento de los cuerpos, al-gunos estudiantes confunden rapidez y velocidad, con-sideran que esta última es independiente del marco de referencia. En las representaciones gráficas consideran que la altura (ordenada al origen) es sinónimo de pen-diente, y que la forma de la gráfica coincide con la tra-yectoria del objeto en movimiento.

El movimiento de los objetosMarco de referencia y trayectoria; diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida

SD 1



Propósitos, sugerencias didácticas y solucionario

pág. 14


Situación inicial

Página 14

Como primera actividad de inicio de la secuencia, pue-de emplear un video que presente el tema del salto en paracaídas. El propósito será motivar a los estudiantes y apoyar la relación de los contenidos con aspectos de su vida cotidiana; por lo tanto, no deberá incluir explí-citamente los contenidos de la materia. Al terminar el video indague sobre la experiencia y conocimientos de los alumnos en torno al salto en paracaídas; y proceda a recuperar sus conocimientos previos.

El propósito de la actividad es que los estudiantes re-fl exionen sobre la infl uencia de un paracaídas en la ve-locidad de un cuerpo en movimiento vertical (caída de un paracaidista) u horizontal (auto de carreras).

• Respuesta libre. • R. M. Sin paracaídas, porque la superfi cie del paracaí-

das incrementa el rozamiento con el aire, oponiéndo-se al peso del objeto y reduciendo su velocidad.

• R. M. Al frenar, este tipo de autos expulsan un para-caídas, de dimensiones similares al automóvil, que reduce rápidamente su velocidad sin pérdida de es-tabilidad para el auto y su conductor. El paracaídas también ayuda a reducir la distancia necesaria para hacer alto total.

Al fi nal el profesor ayudará a elegir los conceptos más útiles para construir la lista.

Desarrollo

Página 15

La actividad consiste en que los estudiantes analicen las imágenes mostradas en el libro y describan la impor-tancia de especifi car el marco de referencia utilizado para describir un movimiento dado.

Organice a los estudiantes en equipos para realizar la actividad y pídales que observen las fotografías.

• Respuesta libre. • R. M. La primera y la tercera fotografía con dos mar-

cos de referencia distintos: uno dentro del autobús y fi jo a éste; el otro, está fi jo a la banqueta. Las percep-ciones difi eren en que en la primer foto el mundo parece moverse, mientras que en la tercera, el que se mueve es el autobús.

La segunda y la cuarta fotografía son de una mujer en una escalera eléctrica en movimiento. En la segunda fotografía, el movimiento se percibe con dirección hacia abajo y a la derecha. En la otra, la dirección del movimiento parece ser de arriba hacia abajo.

Finalmente, permita que los estudiantes comparen sus respuestas antes de discutirlas en el grupo.

Página 16

Explique a los integrantes de cada equipo que elijan un marco de referencia que modelarán en sus cuadernos para representar la trayectoria de la pelota. El equipo deberá registrar cuáles fueron las condiciones en las que realizaron el experimento, incluyendo las posicio-nes de los integrantes del equipo y el tiempo del reco-rrido.

Los equipos intercambian sus descripciones, repiten el experimento descrito por sus compañeros, comparan las trayectorias obtenidas y analizan cómo mejorar sus descripciones.

Nuevamente se dividen en equipos de tres integrantes y, esta vez, uno de los integrantes debe realizar un re-corrido dentro del salón, mientras otro hace una des-cripción lo más precisa posible. El tercero reproducirá el recorrido siguiendo las instrucciones que le propor-cionan sus compañeros.

1. Desarrollo de la actividad.

• Respuesta libre. • R. M. Los obstáculos en el salón pueden infl uir en la

distancia recorrida que, comparada con el despla-zamiento, puede ser la misma o mayor.

2.Resultados de la actividad.



pág. 20

• R. M. No. El desplazamiento, a diferencia de la dis-tancia recorrida, es recto.

• R. M. La distancia recorrida es la longitud de la tra-yectoria.

Página 17

Los integrantes de cada equipo construirán criterios para determinar quién es más veloz: si se deja fi ja la distancia por recorrer y si se fi ja el tiempo para hacer el recorrido.

R. M. Es más veloz quien tarde menos tiempo en re-correr la distancia defi nida y será más veloz quien haya recorrido una mayor distancia en el tiempo dado.

Página 19

• Respuesta libre. Los estudiantes calcularán la rapidez media dividiendo el valor de la longitud recorrida en-tre el tiempo cronometrado.

• R. M. El insecto se mueve con una velocidad cuya magnitud es de 45 m/15 s = 3 m/s y dirección Este. Como es un movimiento en línea recta y constante en todo momento, la rapidez del insecto es también 3 m/s.

• R. M. Con la expresión d = vt, se obtiene que la dis-tancia recorrida es

d = ( 50 kmh ) (0.1 h) = 5 km

• R. M. El tiempo del recorrido es 40 minutos:

t = dv = 20 km

30 km/h = 2

3 h.

Página 20

1. Con los datos de la tabla de la actividad:

• Como se trata de movimiento en línea recta, la dis-tancia recorrida es igual al intervalo del cambio de posición

∆x = xfi nal

– xinicial

y el incremento de tiempo es

∆t = tfi nal

– tinicial

,

dando una rapidez media de

v = ∆x∆t .

En el primer intervalo

∆x = 10– 5= 5 km,∆t = 0.19– 0.12= 0.07 h y

v = 5 km0.07 h = 71.4 km/h.

• La gráfi ca obtenida es un conjunto de puntos que caen aproximadamente sobre un segmento de rec-ta con pendiente positiva que no pasa por el origen de coordenadas.

• A continuación, se muestra la tabla con los valores de distancia duplicados y la rapidez media con los nuevos valores.

• R. M. La segunda gráfi ca también es similar a la an-terior, pero con mayor inclinación con respecto al eje del tiempo.

t (h) x (km) ∆x (km) ∆t (h)rapidez media

= ∆x/∆t km/h0.12 5

5 0.07 71.40.19 10

5 0.07 71.40.26 15

5 0.07 71.40.33 20

5 0.07 71.4

0.40 25

t (h) x (km) ∆x (km) ∆t (h)rapidez media

= ∆x/∆t km/h0.12 5

10 0.07 71.40.19 10

10 0.07 71.40.26 15

10 0.07 71.40.33 20

10 0.07 71.4

0.40 25



• R. M. La pendiente es mayor que en el primer caso. • R. M. En los diagramas de posición contra tiempo,

cuanto mayor es la inclinación, mayor es la rapidez, y viceversa.

2.• R. M. Karina recorrió 24 km durante los 50 minutos de su recorrido.

• R. M. En 50 minutos (0.83 h) de recorrido de Karina, su rapidez media es:

v = ∆x∆t = 24 km

0.83h = 28.8 km

h

• R. M. Santiago se detuvo durante 5 minutos en el sexto kilómetro. También se detuvo en el kilómetro 16 durante 4 minutos.

• R. M. Como las gráficas se cruzan a los 50 minutos en el kilómetro 24, entonces Santiago y Karina lle-garon al mismo tiempo.

• R. M. La gráfica del movimiento de Karina tiene ma-yor inclinación, por lo que llevaba mayor rapidez que Santiago durante los primeros 10 minutos del recorrido:

v = ∆x∆t = 12 km

16

h = 72 km

h

• R. M. Karina, pues Santiago estaba detenido entre los 38 y 42 min.

• R. M. Karina, los primeros 10 minutos (pendiente más inclinada de la gráfica).

3.Respuestas modelo

• R. M. El ciclista tardó 1.7 h porque

v = dv = 15 km

9 kmh

= 1.7 h.

• R. M. Cuando el ciclista aumentó su rapidez, la dis-tancia recorrida fue

d = v × t = 15 kmh × 2 h = 30 km.

Entonces, la distancia total es la suma de las distan-cias en cada trayecto, porque d = 15 km + 30 km = 45 km.

• R. M. El ciclista avanzó una distancia adicional de

d = vt = (10 kmh ) = (1 h) = 10 km

• Respuesta libre. Sugiera a los alumnos que utilicen las siguientes escalas: 2 cm = 5 km y 3 cm = 1 h.

4.La rapidez media del autobús donde viajaba Luisa fue:

v = dt = 475 km

7 h = 67.8 = kmh

Cierre

Página 21

Como parte del desarrollo y el cierre de la secuencia, puede sugerir a los alumnos que hagan un video de los muñecos con paracaídas que construyeron, al que posteriormente le agreguen una explicación basada en las preguntas que se presentan en la página 21 del libro.

En la actividad de cierre, los alumnos pondrán a prueba las hipótesis propuestas al inicio de la secuencia.

1. Respuesta libre. Los tiempos deberán ser mayores al aumentar la altura del “salto”.

2.Respuesta libre. Si los paracaídas se diseñaron co-rrectamente caerán con velocidad prácticamente constante.

• R. M. Caería más rápido el muñeco con el paracaí-das más pequeño.

• R. M. Dependiendo de la relación del área del pa-racaídas al peso del muñeco, la velocidad es esen-cialmente constante.

3.Respuesta libre. Los alumnos crearán un mapa inclu-yendo los conceptos desarrollados en este bloque y establecerán relaciones entre ellos.

− Para profundizar en el tema de los sistemas de refe-

rencia: Hacyan, Shahen. “La relatividad de Galileo” en:

Relatividad para principiantes. Disponible en: http://

edutics.com.mx/ZLg

− Fecha de consulta 30 de noviembre de 2012

Recursos adicionalesEn estos materiales encontrará contenidos alternativos de consulta que pueden también ser de apoyo para el proyecto de final de bloque.


A partir de la investigación en diferentes fuentes de información, los alumnos reconocerán que los sismos son fenómenos ondulatorios y conocerán aplicaciones de las ondas.

Cierre (pág. 27)


Los tipos y características del movimiento ondu-latorio son descritas en el texto con ejemplos co-tidianos e identificables. Las actividades de esta secuencia son de tipo experimental para que los alumnos identifiquen cómo se generan y propa-gan las ondas y sus características.

Con esta actividad, los alumnos exploran el movi-miento oscilatorio en una cuerda, permitiéndoles reconocer la diferencia entre pulso y tren de on-das. También podrán reconocer que las ondas no transportan materia y que son perturbaciones en un medio.

Inicio (pág. 22)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe características del movimiento ondulatorio con base en el modelo de on-das: cresta, valle, nodo, amplitud, longitud, frecuencia y periodo, y diferencia el movimiento ondulatorio trans-versal 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.

Conceptos: Propagación de ondas, ondas longitudi-nales y transversales, ondas mecánicas y electromag-néticas, características de las ondas, volumen y timbre de un sonido.

Habilidades: Esta secuencia fomenta la construcción de modelos mediante la realización de montajes y el manejo de materiales. Asimismo, fomenta la búsqueda, selección y comunicación de información.

Actitudes: Esta secuencia propone actividades con las que se fomenta la curiosidad por conocer y explicar el movimiento periódico y la disposición al trabajo cola-borativo.

Antecedentes: En tercer y quinto grado estudiaron las características del sonido y la influencia del medio en su propagación; en sexto grado, reconocieron que el sonido es una manifestación de la energía en un sis-tema.

Ideas erróneas: Muchos alumnos consideran que las ondas transportan materia y que no tienen energía. Creen que el sonido no se puede transmitir en sólidos o líquidos y que el ultrasonido es un sonido de gran intensidad; además confunden volumen con timbre.

Movimiento ondulatorio, modelo de ondas y explicación de características del sonidoSD 2




pág. 22

pág. 25


Situación inicial

Página 22

Para recuperar conocimientos previos sobre las ondas y sus características, puede pedir a los estudiantes que hagan una representación gráfi ca de una onda sonora, en su cuaderno, y después compararlas entre sí para tratar de determinar en grupo qué sonido sería más agudo y por qué.

1. Respuestas en equipo.

• R. M. Cada movimiento produce una prominencia que se propaga de un extremo a otro de la cuerda; aisladas para un movimiento o en serie para movi-mientos repetidos.

• R. M. La cinta que está fi ja a la cuerda, se mueve en la misma dirección en que se deforma la cuerda: de arriba abajo. Hay una perturbación en la cuerda que se propaga entre sus extremos.

Desarrollo

Página 25

Los alumnos descubrirán qué método seguir para crear ondas con diferentes frecuencias, y las asociarán con la longitud de onda respectiva.

• R. M. Al aumentar la frecuencia disminuye la distancia entre las crestas y se mantiene constante la velocidad de propagación.

• R. M. La velocidad de propagación se mantiene cons-tante. Cambiará si se utiliza un líquido distinto al agua, como el aceite de cocina.

Se recomienda que los alumnos utilicen modelos gráfi -cos en los que puedan identifi car las partes de la onda generada.

Página 27

La actividad experimental favorece que los estudiantes distingan la diferencia entre volumen y tono de un so-nido al modifi car las condiciones de vibración de una regla.

• R. M. El tono permanece constante debido a que la vibración de la regla tiene la misma frecuencia. Cam-biará el tono si cambia la longitud de la regla: cuanto más corta sea la regla, mayor será la frecuencia con que vibra y más agudo será el tono del sonido que genera.

• R. M. Depende de la amplitud con que vibre la regla. Al inicio la amplitud será mayor, así como la intensi-dad del sonido que genera. La amplitud irá disminu-yendo hasta que se detiene y el sonido generando irá disminuyendo en intensidad.

• R. M. El sonido que se genera es debido a que las ondas se propagan por el material de que está cons-truida la mesa. Posteriormente, las ondas también se propagan como sonido por el aire que llega hasta nuestros oídos.

Cierre

Página 27

En sismología se consideran cuatro tipos de ondas sís-micas, se sugiere restringir la investigación a las ondas primarias y secundarias (ondas P y S). Las ondas prima-



pág. 27

− En la página: http://edutics.com.mx/ZLA la liga IN-

FORMACIÓN GENERAL -> Temas de en sismología ->

Terremotos y ondas sísmicas encontrará información

concerniente con aspectos físicos de los sismos, rela-

cionados con el movimiento ondulatorio.

− Fecha de consulta 30 de noviembre de 2012rias son de tipo longitudinal como se ejemplifi có en el resorte de juguete, mientras que las ondas secundarias son ondas transversales como las ondas en el agua.

• Las ondas P viajan con una rapidez de 4 km/s cerca de la superfi cie de la Tierra mientras que al interior lo hacen hasta por 11 km/s. Las ondas S viajan alrededor de 60% más lentamente. Una onda sísmica oscila con una frecuencia que varía entre 0.1 y 20 Hz depen-diendo del tipo de suelo y tipo de onda sísmica.

• R. M. Ejemplos de las aplicaciones de las ondas me-cánicas son: el estudio de la estructura de la Tierra por medio de las ondas sísmicas; el diseño de edifi -caciones resistentes a sismos; los sistemas de ultraso-nido para explorar el interior del cuerpo humano; los sistemas de comunicación como radio, televisión y telefonía; etcétera.

• R. M. Pueden ser de ambos tipos, depende del tipo de aplicación que se le dé y el medio en que se pro-pagarán las ondas.

Finalmente, los alumnos compartirán sus impresiones sobre la relevancia de las ondas en su vida cotidiana.

Recursos adicionalesEn estos materiales encontrará contenidos alternativos de consulta que pueden también ser de apoyo para el proyecto de fi nal de bloque.

− Libro que habla sobre geología y sismicidad desde un

punto de vista de divulgación:

Nava, Alejandro, Los terremotos. La Ciencia paraTodos,

Fondo de Cultura Económica.



Esta actividad tiene como objetivo que los estu-diantes repasen las diferentes explicaciones del movimiento en caída libre y analicen las condicio-nes que pueden afectar la caída de los cuerpos, como la fricción con el aire.

Cierre (pág. 35)


Se propone una actividad experimental con la que puedan establecer que en la caída, la dis-tancia recorrida es proporcional con el cuadrado del tiempo, con lo que podrán descubrir que la rapidez no es constante. En la página 35 se pro-ponen ejercicios para ejercitar la aplicación de la expresión matemática para la distancia recorrida en caída libre, la cual se introduce en la página 28; así como discutir este tipo de movimiento de forma cualitativa.

Para comenzar con la secuencia, se estudia el movimiento de caída libre de los cuerpos, se hace evidente la necesidad de tomar en cuenta el aire como factor importante en este movimiento. Se propone una experiencia con la que pueda de-tectarse fácilmente la influencia del aire en la caí-da de los cuerpos, sin importar su masa.

Inicio (pág. 28)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Identifica las explicaciones de Aristóteles y las de Galileo respecto al movimiento de caída libre, así como el contexto y las formas de pro-ceder que las sustentaron.

Argumenta la importancia de la aportación de Galileo en la ciencia como una nueva forma de construir y va-lidar el conocimiento científico con base en la experi-mentación y el análisis de los resultados.

Conceptos: Caída libre, aceleración de la gravedad, viscosidad, fricción e inercia.

Habilidades: Los alumnos practican la formulación de preguntas e hipótesis; ponen en práctica la obser-vación, medición y registro mediante la realización de montajes y el manejo de materiales. Además, analizan e interpretan datos para el establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables.

Actitudes: El estudio de la caída de los cuerpos per-mite que los alumnos tengan mayor apertura a nue-vas ideas y la aplicación del escepticismo informado; fomenta la disposición para el trabajo colaborativo, además de permitir la búsqueda constante de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones.

Antecedentes: En cuarto de primaria estudiaron las causas y efectos de la fricción.

Ideas erróneas: Es común que los alumnos crean que los objetos pesados siempre caen más rápido que los más ligeros y que el aire no tiene efecto alguno en la caída de los cuerpos.

El trabajo de GalileoExplicaciones de Aristóteles y Galileo acerca de la caída libre

SD 3




Situación inicial

Página 28

Puede sugerir a los estudiantes que a lo largo de la se-cuencia elaboren un producto fi nal, socialmente valo-rado, aplicando los conocimientos que van adquirien-do a lo largo de la secuencia. Puede ser, por ejemplo, un reportaje sobre la caída libre, de acuerdo con Gali-leo y Aristóteles.

1. Actividad para trabajo en equipo de 2 a 3 personas.

• R. M. La moneda es más pesada. Si se dejan caer desde la misma altura, la moneda cae primero.

• R. M. De los objetos que se soltaron, la moneda cae más rápido y coincide que es más pesada. Esto no es necesariamente cierto. Por ejemplo, cae prime-ro una aguja que una bolsa de plástico que es más pesada que la aguja.

2.Los objetos ligeros caerían después, pero con el ex-perimento se observa que caen juntos.

3.R. M. La pluma caerá más lentamente que una moneda.

4.R. M. Caen juntos. La pluma no se mueve dentro del frasco.

5.Respuestas para comentar.

• R. M. No. Caen de la misma forma cuando no afec-ta el aire como el caso de la pluma en el frasco.

• R. M. Cuando el aire está presente en el medio en el cual los objetos se mueven durante su caída.

• R. M. Al reducir los efectos del aire, los objetos sol-tados desde la misma altura llegarán al mismo tiem-po al piso.

Desarrollo

Página 30

1. Respuestas acerca del movimiento.

• R. M. Al aumentar la distancia, se incrementa el tiempo. Conforme avanza el tiempo, la distancia recorrida es mayor a cada momento. Esto se ve en la gráfi ca construida.

• R. M. La velocidad no es constante, se va incremen-tando como se puede constatar por la forma de la gráfi ca.

2.R. M. Al elevar el tiempo al cuadrado, (tiempo medido con el reloj de agua) la gráfi ca de distancia contra tiempo es una recta, por lo que son directamente proporcionales.

• R. M. Comparando las dos gráfi cas se observa que la masa de la canica o el balín no infl uyen, puesto que son prácticamente iguales, es decir, no se de-tectan efectos relacionados con la masa del objeto que rueda.

Puede aclarar a los alumnos que algunas variables son proporcionales, aunque no siempre en forma directa. En este caso, la distancia recorrida es proporcional con el cuadrado del tiempo transcurrido.

pág. 28

pág. 31


Bloque 2 / secuencia 17 21Bloque 1 / secuencia 3 21

Página 35

1. Ejercicio con cálculos numéricos.

• Si g= 9.81 m/s2, entonces la distancia recorrida por la bala sería:

d = 12

gt2 = (0.5) (9.81 ms2 ) (2s)2

= 19.6m

• Al comparar la distancia obtenida con la altura de los pisos, tenemos:

19.6 m

2.5 mpiso

=7.8 pisos ≈ 8 pisos

• Despejando al tiempo de la ecuación

d = 12

gt2

t = 2 d

g = (2) (10 m)

9.81 ms2

= 2.04s2

t = 1.4 s

2.R. M. Los objetos, ante la presencia del aire, caerán más rápido o más lentamente dependiendo de su forma, volumen y masa. En ausencia de aire, como en la Luna, los objetos se moverían de igual forma durante su caída.

Cierre

Página 35

• R. M. Porque el aire se opone a la caída de distinta manera puesto que el papel y la moneda difi eren en su forma, volumen y masa.

• R. M. Porque la moneda desplaza al aire antes de que entre en contacto con el papel, sin retrasar su caída.

• R. M. Caen juntos porque no hay corrientes de aire en el interior que los separen.

• R. M. Las afi rmaciones de Aristóteles son ciertas, sólo cuando hay fricción entre los objetos que caen y el aire.

• R. M. La afi rmación de Galileo es correcta. Los obje-tos se moverán de la misma manera durante su caída cuando los efectos del aire son despreciables.

• R. M. Los objetos no caen con rapidez constante a menos que tengan la forma apropiada y su mo-vimiento de caída sea en un medio con viscosidad adecuada para que esto ocurra. Tal es el caso del mo-vimiento del paracaídas.

• R. M. Sí, porque se pudo demostrar con el experi-mento del plano inclinado, y es válido cuando la fric-ción es mínima.

• R. M. Aristóteles no realizaba experimentos y Galileo sí. Por esta razón muchos historiadores de la ciencia consideran que Galileo dio valor a la experimenta-ción sistemática para verifi car o refutar hipótesis.

Recursos adicionalesEn estos materiales encontrará contenidos alternativos de consulta que pueden también ser de apoyo para el proyecto de fi nal de bloque.

− Video informativo sobre la caída libre, parte de la serie

“El mundo de Beakman”: http://edutics.com.mx/ZLd


pág. 35



Los alumnos desarrollarán e integrarán habilidades para interpretar el movimiento acelerado a partir del análisis gráfico cualitativo y cuantitativo.

Cierre (pág. 41)


Se desarrolla un contexto en el cual se practi-can ejemplos numéricos que involucran tanto la distancia recorrida como el desplazamiento, así como la rapidez y la velocidad. Además, se per-mite que los alumnos practiquen el cálculo de aceleraciones en diferentes contextos. También vinculan esta información en el análisis y la cons-trucción de gráficas de velocidad-tiempo y acele-ración-tiempo para describir al movimiento.

Con esta actividad, los alumnos reconocerán que la velocidad puede ser negativa o positiva depen-diendo del marco de referencia elegido, aunque no su magnitud. Asimismo, reconocerán que en la caída libre, la velocidad aumenta a un ritmo constante, generando las condiciones para in-cluir el concepto de aceleración como cantidad vectorial.

Inicio (pág. 36)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Relaciona la aceleración con la variación de la velocidad en situaciones del en-torno y/o actividades experimentales.

Elabora e interpreta tablas de datos y gráficas veloci-dad-tiempo y aceleración-tiempo, para describir y pre-decir características de diferentes movimientos, a partir de datos que obtiene en experimentos y/o situaciones del entorno.

Conceptos: Aceleración.

Habilidades: Los alumnos practican, analizan e in-terpretan datos para la elaboración de inferencias, de-ducciones, predicciones y conclusiones. Además, se favorece la identificación de problemas y distintas alter-nativas para su solución.

Actitudes: El estudio de la aceleración favorece que los alumnos desarrollen curiosidad e interés por co-nocer y explicar el mundo. Además, se fomenta el re-conocimiento de la búsqueda constante de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones en diferentes contextos, por ejemplo en las limitaciones físicas para los viajes espaciales.

Antecedentes: No hay para el concepto de acelera-ción.

Ideas erróneas: Muchos alumnos confunden acele-ración con velocidad; consideran que la velocidad y la aceleración siempre tienen la misma dirección o que la aceleración de un cuerpo en caída libre depende de su masa.

La aceleración; diferencia con la velocidadSD 4




Situación inicial

Página 36

Puede ser necesario que para este momento apoye a los alumnos para que recuerden la diferencia entre la velocidad y la rapidez. Para ello, plantee un problema cotidiano sencillo que involucre las variables necesarias para poder contestar preguntas como: ¿quién fue más rápido? ¿Quién fue más veloz?

1. R. M. La altura siempre es positiva y va disminuyendo conforme se acerca a la superfi cie del agua. Esta al-tura encuentra su máximo en la parte más alta de la curva en la primera gráfi ca. A partir de los 0.62 s, la magnitud de la velocidad cambia de dirección, que coincide con el punto representado en la segunda gráfi ca. Finalmente, la velocidad disminuye su magni-tud a ritmo constante hasta el momento de máxima altura. A partir de allí, su magnitud aumentará al mis-mo ritmo hasta que el valor de la altura sea cero. Esto se relaciona con la tercera gráfi ca con una recta ho-rizontal por debajo del eje del tiempo que representa un cambio en la velocidad por segundo (aceleración) constante, esto es, la proporción con que la magni-tud de la velocidad cambia se mantiene constante y su valor es de –9.81 m/s2.

2.Preguntas planteadas para analizar en equipos de 2 a 4 personas.

• R. M. La clavadista alcanza la máxima de 12.00 m en t = 0.62 s.

• R. M. Aproximadamente a los 2.2 s porque la altura es de cero metros.

• R. M. La magnitud de la velocidad es aproximada-mente 15.5 m/s, de acuerdo a la segunda gráfi ca.

• El cambio en la velocidad, ∆v, se obtiene al restar velocidad fi nal menos la inicial. Entonces durante el primer segundo es:

∆v = 3.5 ms

– 6.2 ms

= – 2.7 ms

Análogamente, el cambio entre t = 1 s y t = 2 s es

∆v = 13.3 ms

– 3.5 ms

= 9.8 ms

En el primer intervalo se presenta un cambio de sentido de la velocidad. Al principio la velocidad y su cambio respecto del tiempo están dirigidos en sentidos opues-tos y, después de llegar a la altura máxima, sus sentidos coinciden. En el segundo intervalo, tanto la velocidad, como su cambio respecto del tiempo (aceleración), apuntan en el mismo sentido. Este cambio en la veloci-dad con respecto al tiempo coincide con la aceleración de la gravedad.

Desarrollo

Página 37

• R. M. La aceleración del automóvil es negativa por-que está frenando y su velocidad disminuye:

a = 5.5 m

s – 30 m

s

5 s = –4.9 m

s2

• R. M. El ciclista aumenta su velocidad y su aceleración es positiva:

a = 9 m

s – 3 m

s

12 s = 0.5 m

s2

pág. 36

pág. 40



Página 39

• R. M. Las gráfi cas b) y c) porque para todo tiempo, la velocidad tiene el mismo valor, generando una recta horizontal que corresponde a la magnitud de la velo-cidad.

• R. M. Sólo la gráfi ca d) muestra un movimiento donde la velocidad aumenta en el tiempo, y por eso la recta tiene pendiente positiva.

• R. M. En la gráfi ca a) la velocidad disminuye en el tiempo, por eso la recta tiene pendiente negativa.

Página 40

El profesor sugerirá a los alumnos que dibujen la gráfi ca en su cuaderno.

1. R. M. Antes de trazar la gráfi ca se debe calcular la aceleración en cada intervalo de 1 s, con sus respec-tivos cambios en la velocidad:

a1 =

10 ms

1 s = 10 m

s2

a2 =

0 ms

1 s = 0 m

s2

a3 =

–10 ms

1 s = –10 m

s2

2.R. M. La gráfi ca de aceleración-tiempo estará forma-da por tres segmentos de recta horizontales de 1 s de extensión horizontal y situados a las alturas obtenidas previamente.

Aceleración (m/s2)

Tiempo (s)

15

5

0

-50.5 1 1.5 2 2.5 30

-10

3.Respuestas modelo.

• R. M. Aumenta su velocidad durante el primer se-gundo.

• R. M. Entre los segundos 1 y 2. • R. M. Frena durante el último segundo.

Cierre

Página 41

1. R. M. Martín, porque recorre más distancia en menor tiempo, y por eso en la gráfi ca de distancia-tiempo la recta, asociada al movimiento de Martín, tiene mayor inclinación. Las velocidades de Martín y Raúl son 2 m/s y 0.6 m/s, respectivamente, ya que:

vMartín

= 105s

= 2 ms

vRaúl

= 6 m10s

= 0.6 ms

2.R. M. La velocidad es constante entre los 40 y 50 s, así como entre los 90 y 105 s. La aceleración durante los primeros 40 s es:

a = 35 m

s – 10 m

s

40 s – 0 s = 6.25 m

s2 .

Por otro lado, la aceleración entre los 50 y 90 s es:

a = 0 m

s – 35 m

s

90 s – 50 s = –8.75 m

s2 .

− Ejemplos y ejercicios sobre la elaboración de gráfi cas

velocidad-tiempo.http://edutics.com.mx/ZLs


Recursos adicionales

pág. 41



En esta actividad, los alumnos aplicarán los cono-cimientos adquiridos en la secuencia, para asociar vectores a las fuerzas que actúan en el movimien-to de los pasajeros en un autobús. Además, podrán reflexionar sobre los efectos de la inercia, concep-to definido en el movimiento acelerado, en la se-cuencia previa.

Cierre (pág. 47)


Se desarrolla el concepto de fuerza como una manifestación de la interacción entre dos o más cuerpos y que se representa para su estudio como vectores. De esta manera, es a través del concepto de fuerza que se introduce el concepto de vector. Estas actividades tienen como objetivo determinar cómo influye la dirección de una fuerza en el mo-vimiento de un objeto. Además, se presentan si-tuaciones para que los estudiantes asocien una re-presentación vectorial con la fuerza necesaria para mantener un objeto en equilibrio o para provocar o continuar el movimiento.

Una vez que los estudiantes ya han descrito el movimiento, la actividad introductoria les permi-te preguntarse cuál es la causa del movimiento para diferentes objetos en un sistema dado, así como la relación entre los objetos que interac-túan en el movimiento.

Inicio (pág. 42)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe la fuerza como efecto de la interacción entre los objetos y la represen-ta con vectores.

Conceptos: Fuerza mecánica, fuerza a distancia.

Habilidades: Los alumnos practican la formulación de preguntas e hipótesis, así como el establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables.

Actitudes: El estudio de las interacciones favorece que los alumnos tomen una actitud de curiosidad e interés por conocer y explicar los fenómenos físicos, y de valo-ración de las aportaciones en la comprensión del mun-do y la satisfacción de necesidades. También se fomen-ta el interés en comprender los riesgos en situaciones cotidianas del movimiento y los sistemas de seguridad en los sistemas de transporte.

Antecedentes: En tercer grado estudiaron las fuerzas y sus efectos sobre el movimiento de los cuerpos, así como la interacción entre imanes y cuerpos electri-zados. Posteriormente, en sexto grado estudiaron los efectos de las fuerzas y sus aplicaciones en máquinas simples.

Ideas erróneas: Algunos alumnos consideran que to-das las fuerzas son de contacto, que todos los objetos se detienen cuando se eliminan las fuerzas, y que la inercia es una fuerza que mantiene a los cuerpos en movimiento.

La descripción de las fuerzas en el entornoLa fuerza; resultado de las interacciones por contacto (mecánicas) y a distancia (magnéticas y electrostáticas), y representación con vectores

SD 5




Situación inicial

Página 42

Al inicio de la secuencia, recupere los conocimientos previos de los alumnos a partir de una lluvia de ideas que escriba en un pliego de cartulina. Al fi nalizar la se-cuencia, retomen en grupo las ideas plasmadas en el papel y pida que hagan una refl exión de lo que apren-dieron. Haga énfasis en las ideas erróneas presentes en la cartulina.

Respuesta libre. Muchos estudiantes responderían que la causa es el motor que transmite el movimiento a las llantas.

R. M. La fricción del piso del autobús con los zapatos de los pasajeros que van parados. Los pasajeros que van sentados cambian su estado de movimiento por la fricción del asiento y el respaldo del mismo.

R. M. Sí, si los pasajeros están sentados. Aunque puede sugerirse a los estudiantes que analicen situaciones al-ternativas como ir parados e incluso refl exionar sobre una mosca que volara en el autobús.

Desarrollo

Página 45

1. R. M. La fuerza del viento que empuja al velero, así como la corriente del agua –que puede o no coin-cidir con la dirección del viento– son de fuerzas de contacto. El peso del velero es una interacción a dis-tancia que tiene éste con la Tierra.

2.R. M. El velero interactúa con la Tierra, el aire y el agua.

• R. M. Sí, si se da el caso de que la corriente de agua, teniendo una dirección contraria a la del viento, ejerza una fuerza mayor sobre el velero que la que ejerza el viento. Esta situación sería menos común, porque la principal fuerza que mueve a un velero es la del viento sobre las velas. Hay que tener en cuenta que, como se vió en la secuencia 2 de mo-vimiento ondulatorio, las olas del mar en forma de ondas no mueven al velero en dirección horizontal.

Página 46

1. R. M. La fl echa de menor magnitud se asocia a la fuerza necesaria para mover la carreta casi vacía y la de mayor magnitud a la carreta llena. Esto se debe a que se requiere mayor fuerza para empujar o jalar objetos más pesados al moverlos.

2.R. M. El profesor deberá sugerir que identifi quen las fuerzas que actúan en los diferentes puntos de con-tacto y cómo la interacción con otros objetos, puede modifi car el peso de las personas en diferentes cir-cunstancias.

Las respuestas pueden diferir dependiendo de si los alumnos consideran la interacción con el agua o con el viento, las fuerzas aplicadas en un punto o en va-rios, así como las interacciones debidas a la Tercera Ley de Newton que se verán más adelante.

En la fi gura se muestran representadas las fuerzas como vectores aplicadas en varios puntos del cuer-po. Es conveniente hacer énfasis en esta represen-


pág. 42

pág. 46



Cierre

Página 47

1. R. M. En el diagrama, deberán mostrar los vectores para las fuerzas que ejerce el asiento sobre el pasaje-ro, el peso de la persona con vectores dirigidos hacia abajo distribuidos sobre el cuerpo del pasajero y los vectores que representen la fricción con el aire.

2.Respuestas modelo.

• R. M. El cinturón de seguridad impide que la per-sona salga disparada del asiento como producto de un impacto o cambio repentino y considerable de la velocidad que lleva el vehículo. Esto sucede cuando se activa el mecanismo del cinturón en un momento en que hay un cambio brusco de veloci-dad, manteniendo al pasajero en su lugar evitando que se golpee.

• R. M. El asiento o el piso y los soportes de los cuales se sostiene el pasajero.

• R. M. Las mismas interacciones: el asiento o el piso y los soportes; pero ahora con efecto contrario.

• Además, de las anteriores, actúa la fuerza que man-tiene al autobús en movimiento curvo que se co-noce como fuerza centrípeta. Lo que el pasajero percibe es su tendencia a seguir en movimiento rectilíneo uniforme y su oposición a cambiar de di-rección conocida como fuerza centrífuga.

• Respuesta libre. Los estudiantes recordarán sus res-puestas de la actividad inicial y refl exionarán, des-pués de lo aprendido, sobre lo correcto o no de las mismas.

tación y comentar que posteriormente estas fuerzas (las que van del mismo color) se pueden reemplazar por una resultante asociada con el concepto de cen-tro de gravedad (secuencia 8, página 78). Los vecto-res en verde representan la atracción gravitacional, los vectores en azul representan la resistencia del aire.

3.R. M. Las fuerzas que afectan el movimiento del ba-lón antes de ser golpeado por el pie del jugador. En verde se representan los vectores del peso del balón, en azul están los vectores de la resistencia del aire y en rojo la fricción con el pasto. Recuérdelesque en un objeto que rueda, la fuerza de fricción apunta en dirección del movimiento.

− Video sobre inercia y el uso del cinturón de seguridad.

parte de la serie “El mundo de Beakman”: http://edutics.

com.mx/ZLe



pág. 47



Los alumnos aplican el método gráfico del polí-gono para la adición de fuerzas, y reconocen que la fuerza resultante obtenida aporta un resumen de información para conocer la dirección de mo-vimiento de un avión en vuelo.

Cierre (pág. 55)


Se desarrolla la noción de fuerza como una mani-festación de la interacción entre dos o más cuer-pos, además de hacer una clasificación de los diferentes tipos de interacción que se presentan. Después del contexto previo, se plantea, de ma-nera gráfica, una forma de abordar la descripción de la interacción entre cuerpos, representando las fuerzas como vectores. Los alumnos aplican diferentes métodos para obtener la fuerza resul-tante por medio de la suma de fuerzas como vec-tores. Asimismo, construirán la noción de que las fuerzas pueden actuar sobre diferentes cuerpos, permitiendo el equilibrio o provocando el movi-miento.

Al inicio son retomados ejemplos cotidianos para identificar las fuerzas presentes en objetos o per-sonas en movimiento. Esta actividad, permite a los alumnos reconocer que las fuerzas son canti-dades vectoriales y que pueden combinarse para producir diferentes efectos en el movimiento de los cuerpos.

Inicio (pág. 48)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: 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 obje-to con el equilibrio de fuerzas actuantes, con el uso de vectores, en situaciones cotidianas.

Conceptos: Fuerza resultante, equilibrio de fuerzas, vectores.

Habilidades: Los alumnos practican el dibujo de los vectores a escala para representar fuerzas; establecen relaciones con la representación gráfica de la descrip-ción de problemas que involucran a las fuerzas; identi-fican problemas y distintas alternativas para su solución. Asimismo, desarrollan habilidades para la representa-ción gráfica adecuada y clara.

Actitudes: Disposición para el trabajo colaborativo y para la discusión de cómo resolver problemas; autono-mía para la toma de decisiones; reconocimiento de la búsqueda constante de mejores explicaciones y solu-ciones, así como de sus alcances y limitaciones.

Antecedentes: No hay antecedentes para el tema de adición de vectores.

Ideas erróneas: Es frecuente que los alumnos consi-deren que el equilibrio implica que todas las fuerzas ac-tuantes sobre un cuerpo son iguales; y que las fuerzas se suman aritméticamente y no vectorialmente.

Fuerza resultante, métodos gráficos de suma vectorial SD 6




Situación inicial

Página 48

Antes de presentar a los alumnos el método gráfi co de suma vectorial, rételos a que encuentren ellos mismos una forma de sumar fuerzas. Permita que trabajen por parejas, y que compartan sus propuestas con el resto del grupo.

R. M. Las ligas se estiran proporcionalmente a la fuer-za necesaria para lograr que el libro se deslice sobre la mesa.

R. M. No, cuando las ligas están paralelas entre sí se estiran menos que cuando están a 90. Cuando las ligas están paralelas entre sí, su deformación se debe sólo al movimiento que transmiten al libro. Cuando están a 90, la deformación que tienen, aparte de comunicar movimiento al libro, también la ocupan en equilibrar las fuerzas que tienden a mover al libro en la dirección en que cada liga es estirada.

Respuesta libre. Se sugiere generar una lluvia de ideas y dejar que los estudiantes refl exionen sobre la posibili-dad de sumar fuerzas al realizar el diagrama de fuerzas.

Desarrollo

Página 52

Para realizar esta actividad, recuerde a los alumnos que requieren tener una regla graduada y un transportador. Es recomendable, aunque no imprescindible, el uso de compás y hojas cuadriculadas.

1. R. M. El inciso c), porque es la única opción donde se representa correctamente el método del paralelo-gramo para la suma de vectores. Puede resultar ade-cuado utilizar los otros incisos para practicar la resta de vectores: a) la resultante es igual a F

2 – F

1, y b) la

resultante es igual a F1 – F

2.

2.R. L. Este ejercicio se puede resolver si se representa la fuerza aplicada con el cambio de longitud (defor-mación) de las ligas.

Las fuerzas que actúan son las aplicadas por las ma-nos sobre las ligas. Estas fuerzas se transmiten al libro para intentar moverlo y vencer la fuerza de fricción que se opone a su movimiento.

Si las fuerzas no tienen la misma magnitud, cambia-ría la dirección de movimiento del libro, por ejemplo, haciéndolo girar.

3.R. M. Se muestra el vector resultante en color rojo.

25°

45°12.8°

60°3 N

6 N

9.19 N

4 N

6 N

3 N

30°

80° 51.8°

7.57 N

pág. 49

pág. 52



Página 54

4.R. M. Sugerir a los alumnos que se concentren en las fuerzas aplicadas en los puntos de contacto que son el tubo y los pies.

Un jugador es levantado por el otro al aplicar una fuerza mayor que la aplicada por su contrincante, rompiendo el equilibrio. En la fi gura, los vectores amarillos son las fuerzas aplicadas en los pies y de-ben ser de la misma magnitud y de sentido opuesto para que los pies no se muevan. El vector azul es la fuerza que ejerce el jugador de la izquierda, mientras que el vector rosa es la fuerza que ejerce la jugado-ra de la derecha. Gana el jugador cuya magnitud de fuerza es mayor entre los vectores azul y rosa.

Fricción 5 000 000 N

Peso6 500 000 N

Empuje motores7 500 000 N

Viento3 000 000 N

Sustentación6 000 000 N

RESULTANTE4 897 477 N

19.3°

Cierre

Página 55

Verifi que que los estudiantes utilicen una hoja con es-pacio sufi ciente para realizar los trazos.

2.R. L. Dado que son cinco vectores, sugiera a los alum-nos que utilicen el método del polígono, eligiendo alguno de los vectores para iniciar a realizar el traza-do y continuando en el sentido de las manecillas del reloj para no repetir vectores. En la fi gura se muestra la resultante en color negro.

En esta fi gura, se comienza trazando el vector que representa la fuerza por empuje de motores en la parte central, cargado a la izquierda, de una hoja en blanco tamaño carta. Sugiera representar 1 cm por cada 1 000 000 N. El vector del empuje de motores medirá entonces 7.5 cm con dirección horizontal. A continuación se traza el vector de la fuerza del viento a 45° y de 3 cm de longitud. Luego en vertical y de 6 cm la fuerza de sustentación. A continuación, con una longitud de 5 cm y horizontal, se traza el vector de la fuerza de fricción y, por último, en vertical y de 6.5 cm, el vector del peso del avión. La resultante se traza en negro cuya longitud aproximada será de 4.9 cm con una inclinación de poco más de 19°.

3.R. M. El avión se encuentra en ascenso. El vector re-sultante muestra gráfi camente la dirección del movi-miento.

− Interactivo sobre suma de vectores. Los extremos de

los vectores A y B pueden arrastrarse. http://edutics.

com.mx/ZLn



pág. 55


31Bloque 1 / eValuaciÓn

El mapa conceptual ofrece a los alumnos una oportunidad para la integración de los contenidos del bloque. Solicíteles que identifi quen en qué secuencia estudiaron cada concepto del mapa, para lo anterior se sugiere que revisen el libro de texto y sus apuntes. En equipo, pueden construir un organizador gráfi co como los de las páginas 57 o 60, o agregar ramas con los contenidos de su proyecto.


32 Bloque 1 / eValuaciÓn

1. c) La velocidad media se calcula a partir del vector de desplazamiento.

pág. 62



2.Durante la primera y la última hora del recorrido, porque aumenta o disminuye en igual proporción la velocidad por unidad de tiempo.

3.El tren lleva la misma aceleración en los dos casos. En los intervalos de 1 a 3 horas y de 7 a 12 horas, el tren lleva una aceleración de 10 km/h2. En los intervalos de 3 a 5 horas y de 12 a 15 horas de recorrido, el tren va a velocidad constante y su aceleración vale cero.

4.Durante el transcurso de los intervalos de 3 a 5 horas y de 12 a 15 horas.

5.De la quinta a la séptima hora y durante la última hora:

a1 =

0 kms

– 70 kmh

7h – 5 h = –35 km

h2

a2 =

0 kmh

– 50 kmh

16 h – 15 h = –50 km

h2

Aviones.Se sugiere trazar los vectores al doble de tamaño de como aparecen en el libro de texto del alumno.

pág. 63

Tracción

Resultante

Fricción

Sust

enta

ción

Peso


3434

Leyes del movimiento

Contenido del BloqueEl estudio del movimiento se plantea a partir de situaciones cotidia-nas y con base en el análisis de las Leyes de Newton. Se favorece la reflexión acerca de la identificación del peso como fuerza y su dife-rencia con la masa.

El trabajo con el contenido de caída libre implica que el alumno ob-serve y describa este movimiento en objetos y relacione el fenómeno con la presencia de una fuerza a distancia. En este caso, las aportacio-nes de Newton se toman como un ejemplo para reflexionar acerca de los alcances de las explicaciones científicas.

El uso de esquemas de representación, formas de razonamiento y la relación entre variables contribuyen a que el alumno las identifique como diversas maneras de proceder de la actividad científica.

Con la finalidad de enriquecer la explicación de los cambios, se con-tinúa con una aproximación al concepto de energía, con base en el análisis de la interacción mecánica y sus transformaciones energéti-cas.

Bloque 2Bloque 2

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3535


Tiempo sugerido


8

2 horas 68-70Interpreta 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.

Primera Ley de Newton: el estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. La inercia y su relación con la masa.

2 horas 71-72Segunda Ley de Newton: relación fuerza, masa y aceleración. El newton como unidad de fuerza.

2 horas 73-75Tercera Ley de Newton: la acción y la reacción; magnitud y sentido de las fuerzas.

9

3 horas 76-79

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.

Gravitación. Representación gráfica de la atracción gravitacional. Relación con caída libre y peso.

3 horas 80-81

10

3 horas 82-85

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.

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

3 horas 86-89

11

2 horas 90-92 Describe la energía mecánica a partir de las relaciones entre el movimiento: la posición y la velocidad.

Energía mecánica: cinética y potencial.2 horas 92-94

2 horas 95-97

123 horas 98-101 Interpreta esquemas del cambio

de la energía cinética y potencial en movimientos de caída libre del entorno.

Transformaciones de la energía cinética y potencial.

3 horas 101-103

13

3 horas 104-107 Utiliza las expresiones algebraicas de la energía potencial y cinética para describir algunos movimientos que identifica en el entorno y/o en situaciones experimentales.

Principio de la conservación de la energía.1 hora 108-109

2 horas 109-111

Bloque 2

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Los ejercicios de la actividad de cierre permiten reforzar el manejo conceptual, el uso del razona-miento de la proporcionalidad y la aplicación de las Leyes de Newton en diferentes contextos.

Cierre (pág. 75)

Mediante textos explicativos se presentan las Leyes de Newton con ejemplos desarrollados de aplica-ción.

Para la mejor comprensión se presentan activida-des diseñadas para trabajar con cada una de estas leyes, tanto de forma conceptual como a través de su formalización matemática adecuada al nivel del estudiante. También se proponen actividades para que identifiquen la aplicación de estas leyes en si-tuaciones de la vida cotidiana.

En este momento se pueden recuperar parte de los aprendizajes obtenidos en el bloque anterior, destacando la importancia de reconocer la re-lación entre las leyes de Newton y el marco de referencia elegido para describir el movimiento.

Inicio (pág. 68)Prepararse para la secuenciaAprendizajes 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 ex-plicación de las causas del movimiento de los objetos.

Conceptos: Inercia y su relación con la masa, marcos de referencia inerciales, las Leyes de Newton.

Habilidades: Los alumnos desarrollan habilidades para describir el movimiento de los cuerpos a través de la formulación de preguntas e hipótesis; el análisis e in-terpretación de datos, y el establecimiento de relacio-nes entre datos, causas, efectos y variables. Desarrollan también habilidad para la elaboración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones en este tema.

Actitudes: En esta secuencia didáctica se promueve el reconocimiento de que la ciencia y la tecnología aplican diversas formas de proceder; la valoración de las aportaciones en la comprensión del mundo y la sa-tisfacción de necesidades, así como de sus riesgos; la curiosidad y el interés por conocer y explicar el mundo.

Antecedentes: En tercer y sexto grado han estudiado los efectos de las fuerzas en general; y en cuarto grado estudiaron los efectos de la fricción en los objetos.

Ideas erróneas: En varias ocasiones se cree que un objeto se mueve porque lleva una fuerza con él, que sólo los seres humanos y los animales pueden ejercer una fuerza, o que una fuerza constante produce un movimiento con velocidad constante.

La explicación del movimiento en el entornoLa leyes de Newton

SD 7


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Situación inicial

Página 68

Sugiera a los alumnos que relacionen la pregunta prin-cipal de la actividad con lo aprendido en las actividades de inicio y cierre de la secuencia 5 del bloque anterior.

• Respuesta libre. • R. M. Al frenar, el movimiento es hacia adelante. • R. M. La sensación descrita comienza con la condi-

ción de que el marco de referencia del observador que va en un autobús se mueve con velocidad cons-tante, es decir, en movimiento rectilíneo uniforme. Cuando pasa junto a otro autobús también en mo-vimiento rectilíneo uniforme, a diferencia de que va más lento o más rápido (incluso si está detenido), no habrá manera de saber cuál se mueve o cuál está de-tenido, debido a que la resultante de fuerzas sobre el observador es nula. Es posible percibir más esa sen-sación si la diferencia de velocidades de los dos auto-buses es pequeña y si el observador no ve otra cosa que no sea el otro autobús.

El efecto del frenado está asociado a una fuerza que aparece cuando el marco de referencia está en movi-miento acelerado.

Al fi nal el profesor ayudará a elegir los conceptos más útiles para construir la lista.

Desarrollo

Página 69

1. La canica:

• R. M. Se detiene por la fricción con el riel. • R. M. Se moverá aproximadamente en línea recta

perdiendo velocidad por la fricción con la mesa hasta detenerse por completo.

• R. M. En ausencia de obstáculos, continuaría en movimiento rectilíneo uniforme indefi nidamente.

2.Respuesta libre.

Página 70

1. Respuesta libre. Los alumnos podrán sugerir cual-quier deporte, por ejemplo en los que se involucran balones; en los que se reduce la fricción entre super-fi cies de contacto (patinaje sobre hielo); y en los que se utilice algún medio de transporte (canotaje).

2.Respuesta libre. En el futbol puede observarse que después de una patada, el balón continuará su mo-vimiento hasta que la fricción con el aire, el pasto u otro jugador lo detenga. En el caso del patinaje, es fácil reconocer que los patinadores continuan des-lizándose en línea recta, sobre el hielo, tiempo des-pués de haberse impulsado. En el caso del canotaje, la referencia es el fi nal de la carrera, cuando la canoa sigue avanzando en línea recta aunque los deportis-tas dejen de impulsarla con los remos.



pág 68pág 69

pág 70

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Página 72

1. R. M. Después de aplicar una fuerza de 2 N sobre un cuerpo con masa de 1.7 kg, éste alcanza una veloci-dad de v = 23.4 m/s, en 20 s, con lo cual lleva una

aceleración de

a = vt = 20.4 m/s

20 s = 1.02 m/s2.

• Siguiendo este procedimiento para todos los datos, se completa la tabla.

Fuerza (N) Velocidad (m/s) Aceleración (m/s2)

2 20.4 1.02

4 49.2 2.46

6 75.4 3.77

8 93.2 4.66

10 119.8 5.99

• R. M. La gráfica muestra una línea recta con pendien-te positiva.

• R. M. La aceleración crece proporcionalmente con la fuerza aplicada.

• R. M. Como se vio en la pág. 34 del Bloque 1, la cons-tante de proporcionalidad se obtiene de la relación y = kx. En este caso, y es la fuerza (F); x es la acelera-ción (a) y el valor de la constante es:

k = yx = F

a .

Al realizar el procedimiento con cada par de datos se obtiene aproximadamente el mismo resultado:

k ≈ 1.7 Nm/s2 .

De la definición de la unidad de fuerza en el si (pág. 71), se deduce que las unidades de la constante son unidades de masa. Por lo tanto, la constante de pro-porcionalidad es la masa del objeto: m = 1.7 kg.

2.R. M. La magnitud de la aceleración (a) es el cambio de la rapidez (∆v) en el intervalo de tiempo dado (∆t).

• Las aceleraciones en el primer y segundo caso son:

a = 0.4 m/s – 0.2 m/s

0.3 m/s = 0.7 m/s.

a = 0.8 m/s – 0.5 m/s0.3 m/s

= 1.0 m/s.

• Con la fórmula de la página 71 y expresando la masa en kilogramos se tiene que

F1= (0.5 kg) (0.7 m/s2) = 0.3 N

F2= (0.5 kg)(1.0 m/s2) = 0.5 N.

• La segunda fuerza es mayor. • Como la aceleración se considera constante, la ve-

locidad inicial es cero y el tiempo transcurrido son 3 s, la velocidad final es: v

f = at = (1 m/s2)(3s) = 3 m/s

Página 74

1. R. M. Para visualizar mejor el efecto, se puede sugerir a los alumnos que suelten el globo con la boquilla hacia abajo.

• El peso del globo, la fuerza de sustentación del aire sobre el globo, la fuerza de expulsión del aire y la fuerza de tracción sobre el globo.

• El movimiento se debe a que el aire es expulsado con una fuerza que tendrá la misma magnitud a la tracción que genera el aire sobre el globo.

2.R. M. Después de observar el movimiento del carrito, se deduce que:

• Las fuerzas actuantes son: el peso del carrito con el globo, la fuerza de la mesa en ambos, la fuerza de expulsión del aire que empuja al carrito y la fuerza de fricción entre la mesa y las ruedas.

• La fuerza que impulsa al globo y al carrito se debe al aire expulsado del globo.

Fricción

Empuje del aireque sale del globo

Fuerza de reacción al peso del carro

Fuerza de reacción al peso del carro

Peso del carro

Fricción

Fuerza (N)

Aceleración (m/s2)

10

8

6

4

2

00.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

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Página 75

1. Respuesta libre. Una vez que los alumnos han hecho el montaje y experimento, sugiérales que analicen quién salta más en proporción con su estatura. Tam-bién sugiérales que analicen cuál es la mejor técnica para saltar.

2.R. M. Los alumnos ya habrán observado que el salto requiere que se fl exionen las rodillas.

• Al fl exionar las rodillas, se incrementa la fuerza mus-cular entre los pies y el piso, y con ellos se incre-menta la reacción del piso sobre los pies.

• Lo sufi ciente para no perder altura inicial al aga-charse demasiado.

• Se incrementa el efecto al aprovechar la fuerza muscular en la espalda y las articulaciones de los brazos.

Cierre

Página 75

1. R. M. El carro está frenando porque disminuye su ve-locidad. Su aceleración es

a = –0.8 m/s4 s = –0.2 m/s2.

Conocida la masa, la magnitud de la fuerza total so-bre el carrito es F= (5 kg)(–0.2 m/s2) = –1 N. En este caso, la aceleración y la fuerza van en dirección opuesta a la del desplazamiento del carro.

2.Respuesta libre. Los alumnos conocen la descripción del movimiento del globo y el carrito propulsado por aire, para estudiar el movimiento de un cohete sólo basta reconocer el papel que juegan los gases expul-sados por la ignición de los combustibles.

pág. 75

3.R. M. Si la fuerza es la misma, entonces la aceleración es inversamente proporcional con la masa. De este modo, si se triplica la masa del objeto (3m), la acele-ración se reduce tres veces (a/3).

Como producto fi nal de la secuencia, puede sugerir un artículo científi co con las tres leyes de Newton, y algu-nos ejemplos e imágenes. Se sugiere que el artículo se realice en soportes digitales, y esté disponible para ser consultado por miembros de la comunidad escolar.

Recursos adicionalesEn estos materiales encontrará contenidos alternativos de consulta y recursos didácticos.

- Imágenes, animaciones y explicaciones sobre las tres le-

yes de Newton. http://edutics.com.mx/ZL7

- Fecha de consulta 29 de noviembre de 2012.

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El propósito de esta fase es que los estudiantes tengan la posibilidad de revisar las hipótesis plan-teadas al inicio de la secuencia y aplicar numérica-mente la Ley de Gravitación Universal en diferen-tes situaciones.

Cierre (pág. 81)


Se explica la Ley de la Gravitación Universal como la manera de interacción gravitatoria entre dos cuerpos. A través de esta ley se relaciona la inte-racción de esta naturaleza con la caída libre y el peso de los objetos.En esta secuencia se incluyen actividades que permiten vincular la Ley de Gra-vitación Universal con fenómenos de la vida coti-diana; reconocer la manera en que varía la fuerza de atracción gravitacional respecto de la distancia de forma numérica y gráfica; así como identificar y describir la relación entre la caída de los cuerpos y la atracción gravitacional.

Se invita a los alumnos a la reflexión lo que per-mite al profesor recuperar sus conocimientos previos en torno a la gravitación como fuerza. En esta actividad, los alumnos podrán generar dife-rentes hipótesis para relacionar los efectos de la fuerza de gravedad, la caída de los cuerpos y el movimiento de satélites.

Inicio (pág. 76)Prepararse para la secuenciaAprendizajes 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 atrac-ción gravitacional y la representa por medio de una grá-fica fuerza-distancia.

Conceptos: Ley de Gravitación Universal, centro de gravedad, fuerza de gravedad y caída libre, peso.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; formulación de preguntas e hipótesis; observación, medición y registro; elaboración de in-ferencias, deducciones, predicciones y conclusiones; identificación de problemas y distintas alternativas para su solución.

Actitudes: Apertura a nuevas ideas y aplicación del es-cepticismo informado; honestidad al manejar y comu-nicar información respecto a fenómenos y procesos naturales estudiados; valoración de las aportaciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesi-dades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: En tercer y cuarto grado estudiaron ca-racterísticas generales del movimiento de la Tierra y la Luna.

Ideas erróneas: Muchos estudiantes creen que el peso y la fuerza de atracción gravitacional son cosas distintas.

Efectos de las fuerzas en la Tierra y en el UniversoGravitación. Representación gráfica de la atracción gravitacional

SD 8


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Situación inicial

Página 76

1. Respuesta libre. En estas preguntas, los alumnos po-drán utilizar conceptos como la aceleración, así como las Leyes de Newton.

Desarrollo

Página 77

1. R. M. Para resolver el problema se debe delimitar el sistema que se analizará, en este caso está formado por la Tierra y la pelota.

Si la caída es libre de fricción, entonces hay dos fuer-zas de atracción: la que ejerce la Tierra sobre la pelo-ta que es el peso de la pelota y una fuerza de atrac-ción de la pelota sobre la Tierra.

2.R. M. Las fuerzas tienen la misma magnitud, que van en sentidos opuestos y actúan sobre cuerpos distintos.

• R. M. Las fuerzas que actúan tiene la misma magni-tud, sin embargo, las masas de los objetos son muy diferentes.

• La aceleración de la pelota es 9.8 m/s, pero como la masa de la Tierra es mucho mayor (~1024 veces), la aceleración disminuye en la misma proporción, por lo que es prácticamente cero.

3.R. M. La Tierra ejerce una fuerza de atracción sobre la Luna, y por la Tercera Ley de Newton, la Luna ejerce una fuerza de atracción de la misma magnitud y en sentido opuesto.


pág. 76

pág. 77


Fuerza que ejerce laTierra sobre la pelota

Fuerza que ejerce lapelota sobre la Tierra

Fuerza que ejerce laTierra sobre la Luna

Fuerza que ejerce laLuna sobre la Tierra

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• R. M. Las fuerzas tienen en común que son fuerzas atractivas y que tienen la misma magnitud.

Página 79

1. R. M. La fuerza de atracción gravitacional entre el jo-ven y la Tierra se obtiene sustituyendo los valores en la ecuación de la página 77:

F = GmMr2

Puede sugerir a los alumnos que hagan los cálculos por separado para ir simplifi cando.

a) Calcular el valor del numerador:

GmM =( 6.67 × 10–11 Nm2

kg2 )×× (5.98 × 1024 kg) (50kg)

= 1.99 × 1016 Nm2

b) Calcular el valor del denominador:

r2 = (6.38 × 106 m)2 = 4.07 × 1013 m2

c) El valor de la fuerza se calcula con los resultados anteriores.

F = GmMr2 = 1.99 × 1016 Nm2

4.07 × 1013 m2

F ≈ 489 N

2.R. M. Para realizar la gráfi ca, primero sugiera a los alumnos que realicen los cálculos de la fuerza para distancias que vayan incrementando la distancia por cada diez mil kilómetros (1 × 107 m). También reco-miende a los alumnos que verifi quen las unidades

de distancia para aplicar en la Ley de Gravitación Universal.

El valor del numerador se puede calcular una sola vez, porque todos los valores se mantendrán cons-tantes:

GmM = ( 6.67 × 10–11 Nm2

kg2 )×

× (5.98 × 1024 kg) (3 400 kg)

= 1.36 × 1018 Nm2

Por ejemplo, la fuerza para la distancia r = 1.5 × 107:

F = GmMr2 = 1.36 × 1018 Nm2

2.25 × 1014m2

F ≈ 6 044 N

• La gráfi ca muestra una curva que decrece rápida-mente con la distancia.

pág. 79

Distancia (km) Distancia (m) Fuerza (N)

15 000 1.5 × 107 6 044

25 000 2.5 × 107 2 176

35 000 3.5 × 107 1 110

45 000 4.5 × 107 672

55 000 5.5 × 107 450

65 000 6.5 × 107 322

75 000 7.5 × 107 242

Fuerza (N)

Distancia (km)

6000

4000

2000

00 20 000 40 000 60 000 80 000

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• La forma nos indica que mientras mayor es la dis-tancia, la fuerza va disminuyendo lentamente.

3.R. M. La fuerza de atracción entre dos personas, de 55 kg y 45 kg de masa, se obtiene con el mismo pro-cedimiento. Calcular el valor del numerador:

GmM = ( 6.67 × 10–11 Nm2

kg2 )(55 kg) (45 kg)

GmM = 1.65 × 10–7 Nm2

Ya que la distancia es r = 1 m, la distancia al cuadrado es:

r2 = 1 m2

La magnitud de la fuerza de atracción gravitacional es:

F = GmMr2 = 1.65 × 10–7 Nm2

1 m2

F = 1.65 × 10–7 N

• Como el exponente de la base es negativo, esto signifi ca que la fuerza es pequeña.

489 N1.65 × 10–7 N

≈ F = 3 × 109 veces

• La fuerza que ejerce la Tierra sobre el joven es aproximadamente tres mil millones de veces mayor a la fuerza que ejerce una persona a un metro de distancia. Ocurre algo similar con la fuerza de atrac-ción gravitacional con otros objetos, a pesar de las cortas distancias, la fuerza que ejerce la Tierra es mucho mayor. Esto explica por qué es impercepti-ble la fuerza de atracción gravitacional entre obje-tos pequeños comparados con la Tierra.

pág. 81

Página 81

En la sección del método.

3.R. M. Al mover el vaso hacia arriba, el agua sube junto con él.

4.Respuesta libre. Muchos estudiantes dirán que el agua se derramará por el orifi cio.

5.R. M. Al dejar el vaso con el orifi cio libre, tampoco se derramará el agua.

En la sección de resultados:

1. R. M.

• En el primer experimento, la mano mueve al vaso y el agua se mueve junto con el vaso. En este caso, no se observa movimiento entre el agua y el vaso.

• En el segundo experimento se deja caer el vaso hacia la cubeta, pero el agua se mueve junto con el vaso.

• En ambos casos, la velocidad del vaso y el agua den-tro de él son iguales.

2.R. M. En ambos casos la fuerza de gravedad actúa sobre el vaso y el agua, jalando a ambos hacia abajo con la misma aceleración y por eso se mueven jun-tos, lo que impide que el agua salga por el orifi cio.

3.R. M. Los astronautas junto con sus estaciones espa-ciales se encuentran en continua caída libre hacia la Tierra por lo que se mueven con la misma acelera-ción. Además, para que las estaciones se mantengan en órbita deben girar a una gran velocidad, como lo hace la Luna. De esta forma, los efectos de la grave-dad se ven neutralizados por la gran velocidad a la que giran alrededor de la Tierra.

Cierre

Página 81

1. Las siguientes respuestas son respuestas modelo.

• La aceleración de la gravedad, g = 9.81 m/s2. • La fuerza de atracción gravitacional que ejerce la

Tierra sobre los cuerpos. • Para cualquier objeto de masa m y gravedad g, la

fuerza es F = mg. • Nuestro planeta ejerce una fuerza de atracción gra-

vitacional que la mantiene en órbita. • Por la Tercera Ley de Newton, la Luna también ejer-

ce una fuerza de la misma magnitud sobre la Tierra.

2.Para equipos de 2 a 3 integrantes.

• R. M. Sí, pero es imperceptible para ambos. • R. M. Por la Segunda Ley de Newton, el peso de la

persona en la Tierra sería:

F = mg = (40 kg) (9.81 ms2 ) = 392.4 N

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Como el peso de una persona es la fuerza de atrac-ción gravitacional en la superficie de un cuerpo ce-leste como la Luna, entonces el peso se puede obte-ner calculando la magnitud de esta fuerza.

El numerador se calcula tomando en cuenta la masa de la persona m = 40 kg y la masa de la Luna M = 7.34 × 1022 kg:

GmM = ( 6.67 × 10–11 Nm2

kg2 ) ×

× (40kg)(7.34 × 1022 kg)

GmM = 1.96 × 1014 Nm2

Calculando el denominador para una distancia r = 1.74 × 106 m, que es el radio de la Luna:

r2 = (1.74 × 106 m)2 = 3.03 × 1012 m2

La fuerza de atracción será entonces:

F = GMmr2 = 1.96 × 1014 Nm2

3.03 × 1012 m2

F = 64.7 N

• R. M. Por la segunda ley de Newton, el peso de la persona en la Tierra conociendo su masa m, sería:

F = mg = (m kg) (9.81 ms2 ) = 392.4 N

Puede sugerir a los estudiantes que investiguen datos reales sobre el valor de la aceleración de la gravedad en varios planetas, y propongan sus propios proble-mas, que podrán compilar y emplear en ejercicios y exámenes.

- Animaciones sobre movimiento de los planetas y atrac-

ción gravitacional: http://edutics.com.mx/ZEk

- Videos relacionados con la gravitación de los cuerpos:

http://edutics.com.mx/ZEZ

- Fecha de consulta 29 de noviembre de 2012


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En esta fase, mediante una actividad, los alumnos obtendrán información sobre el lanzamiento de satélites y su relación con los trabajos de Newton. Además, se les proporciona la oportunidad para que estudien la historia del descubrimiento de Neptuno y conozcan las características del trabajo colectivo en las ciencias.

Cierre (pág. 89)


Se presentan las aportaciones al conocimiento del movimiento de los astros, previas al trabajo de Newton.Se explica mediante textos las apor-taciones de Newton en este tema y se dan los elementos para que los estudiantes puedan hacer algunos cálculos relacionados.

Con estas actividades, los alumnos se familiariza-rán con los trabajos de Kepler y las órbitas elípti-cas que siguen los planetas. Experimentarán con la fuerza de atracción gravitacional con objetos en movimiento circular. Investigarán sobre la for-mación de mareas y los efectos de la Luna y el Sol sobre éstas. Asimismo, calcularán la masa de la Tierra relacionando que el peso y la fuerza de atracción gravitacional son la misma fuerza.

En el inicio se propicia que los estudiantes re-flexionen en torno a las causas del movimiento de los cuerpos celestes. Se recuperan algunos datos históricos.

Inicio (pág. 82)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: 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.

Conceptos: Leyes de Newton y Ley de Gravitación Universal.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; y elaboración de inferen-cias, deducciones, predicciones y conclusiones.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo; apertura a nuevas ideas y aplicación del es-cepticismo informado; reconocimiento de la búsqueda constante de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones; y, reconocimien-to de la ciencia y la tecnología como actividades de construcción colectiva.

Antecedentes: En quinto grado estudiaron algunas ca-racterísticas del Sistema Solar.

Ideas erróneas: Está muy arraigada la idea de que para describir el movimiento de la Tierra se necesita hablar en términos de “hacia arriba“ o “hacia abajo“, o “hacia los lados“.

Aportación de Newton a la ciencia: explicación del movimiento en la Tierra y en el UniversoSD 9

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Situación inicial

Página 82

• R. M. Una mejor comprensión de la naturaleza permi-te explicar diversos fenómenos y a proponer predic-ciones.

• R. M. La Ley de Gravitación Universal puede explicar el movimiento de los astros a través de la fuerza de atracción entre ellos dependiendo de sus masas y la distancia entre sus centros.

• R. M. Sí, porque tienen masa y la fuerza de gravitación actúa sobre las masas.

Desarrollo

Página 83

1. R. M. La curva que se forma es una elipse.

2.R. M. La fi gura no tiene un centro como tal, pero los focos se encuentran en el interior de la curva.

3.R. M.

• R. M. Según las leyes de Kepler, el Sol estaría en uno de los focos.

• R. M. No, porque al moverse puede acercarse o ale-jarse.

• Respuesta libre. Puesto que la inclinación del eje de rotación de la Tierra respecto del plano en donde se encuentra la elipse es constante, esto da lugar a las estaciones del año. Los cambios en la distancia al Sol son casi imperceptibles, porque la distancia entre los focos de la elipse, en el caso del movi-miento de traslación de la Tierra, es pequeña; la

elipse es casi circular. Muchos estudiantes suge-rirán que esto hace que la temperatura aumente, pero no es así.

Un efecto sería que el tiempo transcurrido para obser-var al Sol, en el mismo meridiano, puede variar depen-diendo de la posición terrestre en su órbita.

Página 84

• R. M. Esta actividad es similar a la de la página 81, y muestra que al hacer girar la botella con la cuerda, el agua permanece en el fondo.

• R. M. Sobre el agua actúa la fuerza de gravedad que la jala hacia abajo (vector rojo) y la tensión de la cuerda que es la que mantiene el movimiento giratorio (vec-tor violeta). La fuerza que ejerce el agua de la botella debida a su tendencia a seguir en línea recta, o inercia (vector verde) equilibra el efecto de las otras fuerzas.

• R. M. La fuerza de atracción gravitacional sobre los planetas juega un papel similar al de la cuerda sobre la botella, porque es ésta la que los mantiene girando alrededor del Sol.


pág 82pág 83

pág 84

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Página 85

1. Respuesta libre. Varios alumnos, que hayan estado alguna vez en la playa, intentarán recordar e imaginar los cambios de nivel del mar.

2.Respuesta libre. Muchos alumnos podrán asociar el fenómeno con la Luna, aunque sin poder justi-ficarlo.

3.R. M. Se denomina marea al cambio del nivel del mar por efecto de la fuerza de atracción gravitacional que ejercen la Luna y el Sol sobre la Tierra. Las ma-reas son más altas en la alineación orden Sol-Luna-Tierra porque la fuerza sobre el mar aumenta; tie-nen menor altura cuando la Luna está a 90° del Sol con respecto a la Tierra porque los efectos tienden a contrarrestarse.

• Es posible hacer una comparación entre la fuerza de atracción del Sol sobre la Tierra y la fuerza de atracción de la Luna sobre la Tierra; para saber las magnitudes de estas fuerzas se emplea la Ley de la Gravitación Universal con los siguientes datos:

mLuna

= 7.34 × 1022 kg

mTierra

= 5.97 × 1024 kg

mSol

= 1.99 × 1030 kg

rTierra–Sol

= 1.50 × 1011 m

rTierra–Luna

= 3.84 × 108 m

pág. 85

y sustituirlas en las siguientes ecuaciones:

FTierra–Sol

= GM

Solm

Tierra

r2Tierra–Sol

FTierra–Luna

= GM

Lunam

Tierra

r2Tierra–Luna

Una vez realizadas las cuentas se encuentra que

FTierra–Sol

= 3.54 × 1022 N

FTierra–Luna

= 1.98 × 1020 N.

De estos resultados se concluye que el Sol ejerce más fuerza sobre la Tierra que la Luna sobre la Tierra: la interacción Tierra-Sol contribuye más a generar las mareas.

Página 89

• R. M. Para resolver este problema se debe despejar la masa M de la Ley de Gravitación Universal:

M = Fr2

mG

Con los datos en el enunciado, se obtienen los resulta-dos parciales. Iniciando con el numerador:

r2 = (6.4 × 106 m)2 = 4.1 × 1013 m2

Fr2 = (9.8 N) (4.1 × 1013 m2)

= 4.02 × 1014 Nm2

El valor del denominador es:

mG = (6.67 × 10 –11 Nm2

kg2 ) (1 kg)

= 6.67 × 10–11 Nm2

kg

Por último, la masa de la Tierra sería:

M = Fr2

mG =

4.02 × 1014 Nm2

6.67 × 10–11 Nm2

kg

M ≈ 6 × 1024kg

Comparando las masas se obtiene que la Tierra es 3 × 1021 veces mayor:

6 × 10 24 kg2 000 kg

= 3 × 1021

• Respuesta libre. Podría insistirse que entre muchas otras aportaciones, una de las mayores que demos-tró es que pueden aplicarse las mismas leyes a los cuerpos en la Tierra y en otros lugares del Universo.

• R. M. La principal consecuencia es que la naturaleza puede describirse en términos de leyes y a través de principios matemáticos.

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pág. 89

Cierre

Página 89

1. En equipos de 2 a 3 personas.

• R. M. En general, cualquier satélite de telecomuni-caciones requiere de un cohete para ponerlo en órbita. El cohete tiene un sistema de propulsión basado en la Tercera Ley de Newton, ya que los gases expulsados al quemar el combustible, lo em-pujarán verticalmente alejándolo de la Tierra. Por la Segunda Ley de Newton, esta fuerza producirá una aceleración sobre el cohete que dependerá de la masa del cohete. Por último, el cohete realizará movimientos para colocarlo en la órbita planeada, gracias a la fuerza de atracción gravitacional sobre el satélite.

• R. M. Por la Tercera Ley de Newton, estas fuerzas tie-nen la misma magnitud aunque sentidos opuestos.

2.Respuesta libre. Sugiera a los estudiantes que elabo-ren un resumen en el que señalen la diferencia entre la astronomía teórica utilizada por Leverrier y Adams para resolver el problema de la órbita de Urano, y la astronomía experimental que comprobaría la exis-tencia de Neptuno predicha por estos científi cos.

Como parte del cierre de la secuencia, puede proponer una discusión en torno a las aportaciones de Newton a la ciencia. Cada equipo puede proponer una de las aportaciones, y elaborar en grupo un cuadro sinóptico con explicaciones breves e imágenes opcionales.


- Hacyan, Shahen. “La gravitación en el Universo”, en Relati-

vidad para principiantes.

Disponible en:

http://edutics.com.mx/ZLB


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En este momento de la secuencia, mediante una actividad, los alumnos ejercitarán habilidades para identificar y clasificar datos para la resolución de problemas vinculados con la energía mecánica.


Cierre (pág. 97)


En esta fase los textos describen el movimiento de los cuerpos mediante energía de movimiento y de interacción, así como su conservación en sistemas modelo como los aislados. Mediante actividades experimentales Reconocerán que la energía me-cánica puede transformarse para provecho hu-mano; vincularán las transformaciones de energía potencial elástica para producir movimiento; iden-tificarán la relación entre masa y altura en la ener-gía potencial gravitacional.

En esta fase, los alumnos reflexionarán sobre otra forma de estudiar el movimiento de los cuerpos en términos de cambios energéticos. Los alumnos describirán cuáles son caracterís-ticas principales del movimiento en el salto con garrocha y establecerán relaciones con las inte-racciones involucradas.

Inicio (pág. 90)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe la energía mecá-nica a partir de las relaciones entre el movimiento: la posición y la velocidad.

Conceptos: Energía, energía mecánica, cinética, ener-gía potencial gravitacional y energía potencial elástica.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; formulación de preguntas e hipótesis; observación, medición y registro; comparación, con-trastación y clasificación; manejo de materiales y reali-zación de montajes.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo, reconocimiento de la ciencia y la tecnología como actividades de construcción colectiva; y recono-cimiento de que la ciencia y la tecnología aplican diver-sas formas de proceder.

Antecedentes: En quinto y sexto grado se familiariza-ron con el concepto de energía.

Ideas erróneas: Muchos alumnos consideran que la energía es una fuerza y que no está relacionada con las Leyes de Newton.

La energía y el movimientoEnergía mecánica: cinética y potencial

SD 10


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Situación inicial

Página 90

Al inicio de la secuencia, puede proponer un video o presentar fotografías de una situación cotidiana en la que se advierta la presencia de energía mecánica y potencial, así como la transformación de una en otra, como una montaña rusa. En un primer momento cen-tre la atención de los alumnos en este tema, sin intro-ducir contenidos de la materia.

• R. M. Se necesita la carrera para impulsarse y poder elevarse del piso con la garrocha.

• R. M. Al momento de apoyarse, la garrocha ejerce una fuerza sobre el piso. Esta fuerza depende de la inercia que lleva el atleta debida a la carrera, así como su peso y el de la garrocha. Esta inercia se va perdien-do por fricción con el aire hasta que sólo el peso del atleta y la garrocha ejercen fuerza sobre el suelo.

• R. M. Esta propiedad del material con que se fabrican, permite a los atletas ir ganando altura según se va restau-rando la forma original de la garrocha durante el salto.

• R. M. Sí, cuando llegan a la parte más alta de la trayec-toria. Un instante después comenzará el movimiento de caída.

• Respuesta libre. Los estudiantes podrán analizar el movimiento en tres etapas: durante la carrera, cuan-do se mueve junto con la garrocha apoyada en el piso y a partir de que suelta la garrocha y cae hacia el colchón de seguridad.

Desarrollo

Página 92

• R. M. Básicamente, interactúan las aspas (o palas) con el viento.

• R. M. En general, los aerogeneradores se colocan a grandes alturas donde el viento alcanza mayores velocidades. Así, el diseño de las aspas es tal que se produce una fuerza resultante sobre las aspas que las hace girar.

• Respuesta libre. En el artículo intentarán describir el origen del movimiento giratorio, el cual por inercia lle-va cierta energía. El diagrama dependerá del tipo de aerogenerador que hayan investigado. Esencialmente intentarán explicar mediante un diagrama de fuerzas, la resultante que lleva al movimiento giratorio.

Página 94

El carrito se moverá por la tracción que ejerce la liga estirada sobre el eje de las llantas.

Sugiera a los alumnos que repitan el experimento un par de veces para saber en qué momento comenzarán a tomar los datos tal como se indica.

• R. M. Al medir la distancia recorrida (en metros) desde que arranca hasta que comienza a frenar y el tiempo que transcurre en segundos, se puede obtener la magnitud de la aceleración del carrito mediante la expresión

a = 2d/t2.


pág 90pág 92

pág 94

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pág. 96

• Respuesta libre. Como el carrito parte del reposo y de la defi nición de aceleración (p. 37), la velocidad fi nal es:

vf = at.

• Respuesta libre. La energía cinética (en joules) del carrito dependerá de su masa (en kilogramos) y ve-locidad fi nal (en m/s):

K = 12

mv2f

• Respuesta libre. Sí, porque la energía cinética que gana el carrito es igual al producto de la fuerza apli-cada por la distancia recorrida (p. 93), entonces la fuerza es:

F = Kd

Página 96

4.R. M. El muñeco brincará más que en el primer caso porque se incrementará su energía potencial, porque al incrementar el diámetro de la pelota se ocupa más material, haciendo que su masa aumente. Si al du-plicar el diámetro se logra que la masa de la pelota quede uniformemente distribuida, entonces se pue-de predecir a qué altura caerá. Veamos. Al incremen-tar el diámetro de la masa de la pelota, su masa se incrementará ocho veces (23). Esto ocurre porque el diámetro es directamente proporcional con el cubo del radio y la masa es directamente proporcional con el volumen (V ∝ r3 y m ∝ V). Sea por ejemplo la pelota 1 que tiene un diámetro de d

1 = 1 cm y masa m

1. Su

energía potencial para una altura h1 será:

U1 = m

1gh

1

En el caso de la pelota 2, de diámetro d2 = 2d

1 y masa

m2 = 8m

1, la altura que recorrerá es h

2 = h

1/2. Su ener-

gía potencial será:

U2 = m

2gh

2 = (8m

1) g (h

1

2 ) = 4m

1gh

1 = 4U

1

Esto indica que la pelota 2 tendrá una energía poten-cial 4 veces mayor que la pelota 1.

• R. M. Mientas más alto o bajo se deje caer la pelota, más alto o bajo llegará el muñeco. Por otro lado, al aumentar la masa de la pelota también provocará un salto de mayor altura, y viceversa.

• Respuesta libre. El valor de la energía potencial de-penderá de los resultados que haya obtenido cada equipo.

Cierre

Página 97

1. Se sugiere contestar las preguntas de manera indivi-dual.

• R.M. En la primera y penúltima oración se utiliza el término incorrectamente. En la primera se men-ciona que se agota la energía pero esto no es es-trictamente correcto, porque en el cuerpo de las personas hay diferentes manifestaciones de energía que nos mantienen vivos. En la penúltima oración se plantea una creencia que no tiene ningún funda-mento científi co.

2.R. M. Para calcular la energía cinética del auto en las unidades del si, se debe expresar la velocidad en m/s.

• Conversión de unidades de velocidad de km/h a m/s.

v = 60 kmh

× 1 000m

1 km ×

1 h60 min

× 1 min60 s

v = 16.7 ms

La velocidad al cuadrado es:

v2 = (16.7 ms )

2 = 278.9

m2

s2

y la energía cinética será entonces:

K = ( 12 ) (1 027 kg)(278.9

m2

s2 ) K ≈ 143 210 J

Si duplicara su velocidad, entonces

v= 33.4 ms

yv2= 1115.6 m2

s2.

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La energía cinética en este caso es:

K = ( 12 ) (1 027 kg) (1115.6

m2

s2 )

K ≈ 572 861 J

Al duplicarse la velocidad, la energía cinética aumen-ta cuatro veces.

3.R. M. De la expresión de la p. 96 se tiene que las uni-dades de la energía potencial gravitacional se obtiene del producto de las unidades de la masa por la grave-dad por la altura:

(kg) ( ms2 ) (m) = kg m2

s2 = J

pág. 97


- Apuntes con ejemplos sencillos de física, incluye el tema

de la conservación de la energía: http://edutics.com.mx/

ZE4

- Videos relacionados con la conservación de la energía

mecánica: http://edutics.com.mx/ZEo

- Video que muestra un experimento relacionado con

energía potencial y cinética. Parte de la serie “El mundo de

Beakman”. http://edutics.com.mx/ZL2


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Para cerrar la secuencia, con una actividad se invo-lucran los conceptos de energía y transformación, insistiendo en la posibilidad de representarlos grá-ficamente.


Cierre (pág. 103)


A lo largo de esta fase de la secuencia, se presen-tan los cambios energéticos en procesos cotidia-nos mediante diagramas de transformación de energía.

En las actividades se pretende que los alumnos perciban complementariamente a los fenómenos producidos por transformaciones de energía.

Se propone una situación con la que podrán estudiar los efectos de la caída libre, describirán cualitativamente el movimiento involucrando los tipos de energía que conocen.

Inicio (pág. 98)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Interpreta esquemas del cambio de la energía cinética y potencial en movimien-tos de caída libre del entorno.

Conceptos: Transformaciones de energía.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; uso y construcción de modelos; compa-ración, contrastación y clasificación; establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; ela-boración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y expli-car el mundo; disposición para el trabajo colaborativo; consumo responsable; capacidad de acción y partici-pación; prevención de enfermedades, accidentes.

Antecedentes: La energía se introdujo en quinto y sex-to grado de primaria.

Ideas erróneas: Consideran que la energía potencial gravitacional es la única forma de energía potencial y que la energía puede ser reciclada.

Transformaciones de la energía cinética y potencialSD 11


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Desarrollo

Página 100

1. Lámpara: la energía eléctrica que fl uye por los cables hacia el fi lamento del foco, la energía calorífi ca que caliente el fi lamento, y la energía luminosa que libera el foco.

Cantante: la energía de las ondas sonoras producidas por el cantante, la energía mecánica que hace vibrar al micrófono, la energía eléctrica que viaja a través de los cables hasta el amplifi cador, la energía eléctrica que fl uye hasta las bocinas, la energía mecánica que hace vibrar el altavoz y la energía de las ondas sono-ras que se propagan en el aire.

Cazuela: energía calorífi ca que se transfi ere a la ca-zuela y al contenido, energía térmica que gana el contenido, energía mecánica transferida por el vapor hasta la tapa.

2.Debido a la energía química originada por el meta-bolismo en el cuerpo humano se provoca el movi-miento muscular que genera energía mecánica, que es transmitida a la manivela acoplada a un generador eléctrico. La energía eléctrica obtenida se transfi ere como corriente eléctrica en los cables y provoca una descarga eléctrica en un recipiente con agua disociando (separando) sus moléculas en oxígeno e hidrógeno. Una vez que los gases de hidrógeno y oxígeno se separan, éstos vuelven a reaccionar por efecto de una chispa liberando vapor de agua y ener-gía. Esta energía se transfi ere al cohete para conver-tirse en energía cinética que lo mueve hasta que llega

Situación inicial

Página 98

2.Actividad individual

• R. M. El movimiento de la persona en el bungee puede dividirse en cuatro etapas (fases): la caída li-bre; cuando la cuerda elástica comienza a estirarse por efecto del peso del cuerpo; cuando la cuerda detiene la caída y cuando la cuerda comienza a su-bir al cuerpo.

• R. M. Para simplifi car la descripción, no se conside-ra la fricción con el aire. Primera etapa: sólo actúa la fuerza de atracción gravitacional sobre la persona. Segunda etapa: cuando la cuerda inicia a ejercer una tensión sobre la persona con dirección opues-ta a la del peso. Tercera etapa: cuando la tensión en la cuerda iguala al peso del cuerpo de la persona. Cuarta etapa: la tensión en la cuerda es mayor a la del peso de la persona.

• Respuesta libre. Los alumnos podrían sugerir que se utilizara la ecuación para la distancia dada en la página 93, tomando el tiempo entre que inicia la caída y cuando se detiene la caída.

• R. M. La persona que cae, pierde velocidad gradual-mente, desacelera, porque la cuerda es elástica y no frena la caída abruptamente.

• R. M. En la caída están involucradas las tres formas de energía mecánica analizadas en el bloque ante-rior: la cinética que se asocia con la velocidad del cuerpo; la potencial gravitacional por las diferentes posiciones que ocupa el cuerpo con respecto a la Tierra y, fi nalmente, la potencial elástica en la cuerda.


pág 98

pág 100

pág 101

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pág. 103

a su máxima altura. Una vez en esta posición, la ener-gía se transforma en energía potencial gravitacional. La pérdida de la altura produce un aumento en la ve-locidad que va en dirección opuesta al movimiento del cohete. Por motivo de esto, el cohete ahora está cayendo volviendo a tener energía cinética debida a su velocidad en aumento hasta que regresa a su sitio.

Página 103

Respuesta libre. En general, el movimiento de un ele-vador es con velocidad constante. En su movimiento hacia arriba, su energía potencial va en aumento con-forme aumenta su altura respecto del suelo. Esta ener-gía la va obteniendo de la energía cinética que se le va proporcionando debido a la velocidad que lleva. Esta energía la proporcionan los cables que jalan hacia arri-ba al elevador.

En un diagrama dibujado como una línea vertical, se re-presentan a escala varias alturas en función del número de piso. Se coloca una marca sobre la línea vertical por cada piso del edifi cio, y en cada una de ellas se colo-can los valores de energía cinética, energía potencial y energía mecánica como la suma de las dos primeras.

Concluyan la actividad generando y complementando un esquema común.

Cierre

Página 103

R. M. Comente con los estudiantes que esta actividad les permitirá retomar la información más importante de la actividad de inicio para complementar y plantear lo mismo en menos espacio.

Respuesta libre. Que cada estudiante elabore uno o va-rios enunciados utilizando la información propuesta en el texto.

R. M. Con base en la actividad del elevador de la sec-ción anterior y el diagrama creado en esta misma sec-ción, refl exionen sobre las posibles fallas del sistema de seguridad del elevador.

Puede sugerir a los estudiantes que investiguen expe-rimentos que muestren la transformación de energía cinética y potencial, y que realicen alguno. Puede apo-yarse en el video que se propone como recurso.


- Video que muestra un experimento relacionado con la

transformación de energía potencial en cinética y vicever-

sa; así como de la conservación de la energía. Parte de la

serie de videos “Física entretenida”.

http://edutics.com.mx/ZL6


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Para cerrar la secuencia, recuperando la situación inicial, resolverán problemas en sistemas conser-vativos. De esta manera, reconocen los cambios en la energía mecánica del sistema y obtienen in-formación sobre la velocidad y altura en diferentes momentos.


Cierre (pág. 111)


Montarán experimentos para observar las con-diciones de transformación y conservación de la energía mecánica y sus efectos en el movimiento de un sistema. Establecerán relaciones entre las condiciones energéticas de un sistema y obten-drán información adicional. Esta información la obtendrán a través de la aplicación de las expresio-nes algebraicas de energía mediante el análisis y la experimentación. Reconocerán las diferencias en el movimiento de objetos en sistemas conservati-vos y disipativos.

Los estudiantes reconocerán la necesidad de delimitar el sistema de estudio y, a través de la relación entre la energía cinética y potencial gra-vitacional de un objeto, la asociarán con la con-servación de la energía mecánica. Para esto, se hace referencia a los juegos mecánicos.

Inicio (pág. 104)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Utiliza las expresiones alge-braicas de la energía potencial y cinética para describir algunos movimientos que identifica en el entorno y/o en situaciones experimentales.

Conceptos: Conservación de la energía mecánica, sis-temas conservativos y disipativos.

Habilidades: Análisis e interpretación de datos, ob-servación, medición y registro; establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; ela-boración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones; identificación de problemas y distintas alternativas para su solución y manejo de materiales y realización de montajes.

Actitudes: Apertura a nuevas ideas y aplicación del escepticismo informado y reconocimiento de que la ciencia y la tecnología aplican diversas formas de pro-ceder.

Antecedentes: El estudio de la energía en las secuen-cias previas.

Ideas erróneas: Muchos estudiantes consideran que la energía se utiliza y se agota. Los objetos que no se mueven no tienen energía.

Principio de la conservación de la energíaSD 12


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Situación inicial

Página 104

2.Actividad individual

• R. M. Sin considerar la fricción con el aire, el sistema será la Tierra y el objeto que cae. La fuerza involu-crada será el peso del objeto.

• R. M. La energía cinética aumenta y la energía po-tencial se reduce.

3.R. M. La energía potencial y cinética al inicio del mo-vimiento de la pelota son:

U = mgh = (0.6 kg) (9.81 ms2 ) (6.00 m)

K = 12 mv2 =

(1) (0.6 kg) (0.00ms )

2

2

de donde U = 35.32 J y K = 0.00 J. La energía mecá-nica total es: E = U + K = 35.32 J

h (m) v (m/s) U (J) K (J) E (J)

6.00 0.00 35.32 0.00 35.32

5 00 4.43 29.43 5.89 35.32

4.00 6.26 23.54 11.76 35.30

3.00 7.67 17.66 17.65 35.31

2.00 8.86 11.77 23.55 35.32

1.00 9.91 5.89 29.46 35.35

0.00 10.85 0.00 35.32 35.32

Los resultados de esta tabla se calculan de la misma forma que para el instante inicial, tomando los valores de la altura y la velocidad. La energía mecánica total prácticamente no cambia. La energía cinética aumenta en la misma proporción en que disminuye la energía potencial.

Desarrollo

Página 107

1. R. M. La energía potencial dependerá de la altura ini-cial respecto de la posición de equilibrio (marco de referencia).

2.R. M. Cuando la pelota llega a la parte más baja, lleva su velocidad máxima y, en consecuencia, su máxima energía cinética.

3.R. M. La segunda pelota se moverá por adquirir la ener-gía cinética que lleva la primer pelota. Por pérdidas de energía por fricción, la energía cinética de la segunda pelota será menor que la que llevaba la primera.

4.R. M. La segunda pelota llegará casi hasta una altura similar de donde se dejó caer la primer pelota, debi-do a que la primer pelota transfi ere toda su energía cinética a la segunda pelota.

Página 109

2.R. M. Al inicio U = mgh = 8 475.84 J y

K = 12

m (0)2 = 0 J.

3.Actividad individual.

• R. M. Conforme pierde altura, gana velocidad, por-que la energía potencial gravitacional se transforma en energía cinética. La energía mecánica total es la misma durante todo el trayecto.

• R. M. Para determinar la velocidad fi nal se requiere relacionar la energía mecánica al inicio y al fi nal del movimiento:

Uinicial

= Kfi nal

,

es decir,

8 475.84 J = 12 (48 kg)v2,

de donde

v = (2) (8 475.84 kg m

2

s2 )48 kg

= 18.8 ms


pág. 104


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pág. 111

Página 110

Respuesta libre. Esta actividad depende de los sistemas elegidos. Comente con sus alumnos que los sistemas conservativos son aquellos en los que se minimizan las pérdidas en forma de calor, sonido o luz. Por ejemplo, movimiento en superfi cies lisas para reducir la fricción o colisiones sin ruido.

Cierre

Página 111

• R. M. La energía cinética inicial del balón es:

K = 12 mv2=

(1) (1 kg) (30 ms

)2

2 = 450 J

Como la energía cinética del balón se transforma en energía potencial gravitacional, al llegar al punto más alto habrá perdido toda su energía cinética porque se habrá transformado en su máxima energía poten-cial gravitacional.

En el punto de mayor altura se cumple que

Kinicial

= Ufi nal

,

es decir,

450 J = (1 kg) (9.81 ms2 ) (h),

de donde:

h= 450 kg m

2

s2

9.81 ms2

= 45.8 m

• R. M. Para resolver este problema, lo primero que hay que hacer convertir la velocidad fi nal del hielo:

v = 183 kmh

× 1 000m

1 km ×

1 h60 min

× 1 min60 s

v = 50.83 ms

En este momento tiene su máxima energía cinética, que debe ser igual en magnitud a la energía poten-cial gravitacional que tenía antes de transformarse:

Uinicial

= Kfi nal

,

o lo que es lo mismo,

mgh = 12

mv2.

Despejando la altura h:

h = mv2

2mg =

v2

2g

h = (50.83 m

s )

2

(2) (9.81 ms2 )

= 2 584 kg m2

s2

19.62 kg ms2

= 131.7m

No se necesita la masa porque tanto la energía po-tencial gravitacional como la cinética dependen de la masa, de modo que al hacer el despeje se cancelan.

• R. M. Cuando el carro sale de la parte más alta tiene su máxima energía potencial gravitacional, que se irá transformando en energía cinética conforme va per-diendo altura. Al llegar a la parte más baja del reco-rrido (que es el marco de referencia), toda su energía potencial se habrá convertido en energía cinética, de modo que en este punto, el carrito llevará su máxima velocidad.

Puede sugerir a los estudiantes que expliquen el princi-pio de conservación de la energía a partir de dibujos o imágenes, en un soporte del tamaño de un pliego de cartulina. Elija el más claro y creativo, y manténgalo en un lugar visible del salón durante toda la secuencia.


− Explicaciones y animación sobre el principio de conser-

vación de la energía:

http://edutics.com.mx/ZLu



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Con lo aprendido durante el bloque y el análisis del mapa conceptual, los estudiantes organizados en equipo pueden construir cuadros sinópticos como el de la página 113. Así identifi carán otras formas de relacionar los conceptos estudiados que les ayudará a una mayor integración de los temas. Éstos se pueden comple-mentar con los resultados del proyecto.

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1. d) La inercia del huevo es mantenerse en su posición.

2.El movimiento de un pasajero tiende a ser rectilíneo y uniforme. Un cambio en la dirección y magnitud de la velocidad del auto provoca entonces que el pasajero sea separado de su lugar en el auto ocasionándole que se golpee con otras partes del auto o salga del mismo. El cinturón de seguridad ayuda a impedirlo. En días de lluvia, el agua del pavimento reduce la fricción de las llantas con el piso y el auto tiende a continuar su movimiento rectilíneo y uniforme impidiendo mejor control sobre su movimiento.

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3.Sí, porque Newton relacionó fenómenos terrestres y predijo el movimiento de los planetas de forma teórica, al deducir las leyes de Kepler.

4.La A debe colocarse en la parte más alta de la trayectoria del martillo (1.60 m). La B deberá colocarse en el punto más bajo de la misma (0.00 m).

5.Por conservación de energía, considerando sólo el martillo y su interacción con la Luna:

• EC = U

C + K

C = 0.78 J + 0.78 J = 1.56 J

• E1.60 m

= EC + U = mgh= 1.56 J

• E1.60 m

= EC = K = 1

2 mv2 = 1.56 J

6.La energía se habrá disipado entre el piso y el martillo como vibraciones y cambios de temperatura.

7. b).

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Un modelo para describir la estructura de la materia

Contenidos del bloqueEste bloque se centra en el análisis del modelo cinético de partículas, para que los alumnos describan y expliquen algunas características y procesos físicos de la materia que son observables a simple vista. Esta perspectiva contribuye a la construcción de representaciones en los alumnos, de manera que tengan bases para comprender la naturaleza discontinua de la materia y sus interacciones.

Se propone la revisión histórica de las diferentes ideas acerca de la es-tructura de la materia hasta la construcción del modelo cinético de partículas; con ello, los estudiantes podrán identificar su funcionalidad y limitaciones, además de reflexionar en torno a la evolución de las ideas en la ciencia.

En el modelo cinético de partículas se consideran características bási-cas (partículas indivisibles con movimiento continuo en el vacío) para interpretar algunas propiedades de la materia, como la masa, el volu-men, la densidad, los estados físicos y la temperatura, así como interac-ciones relacionadas con la presión, procesos térmicos y el cambio de estado físico; en estos contenidos es importante partir de lo perceptible y de las experiencias de los alumnos antes de abordar la perspectiva microscópica relativa a las partículas.

Por último, se vinculan los procesos térmicos con la energía, en función de su transformación, transferencia y conservación, lo que da pie a la reflexión acerca del aprovechamiento e implicaciones de ésta. En este bloque, las actividades experimentales constituyen un recurso para que los alumnos expliciten sus ideas, las prueben y las relacionen con el modelo.

Bloque 3Bloque 3

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Tiempo sugerido


14

1 hora 122-125Identifica 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.

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.

1.5 horas 126-127

1.5 horas 127-131

2 horas 131-133

15

2 horas 134-137Describe los aspectos básicos que conforman el modelo cinético de partículas y explica el efecto de la velocidad de éstas.

Describe algunas propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación, a partir del modelo cinético de partículas.

Aspectos básicos del modelo cinético de partículas: partículas microscópicas indivisibles, con masa, movimiento, interacciones y vacío entre ellas.

Las propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación.

2 horas 138-140

2 horas 140-143

16

2 horas 144-145Describe 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.

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

2 horas 145-147

2 horas 147-149

17

2 horas 150-152 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.

Temperatura y sus escalas de medición.

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

2 horas 152-154

2 horas 154-157

18

1 hora 158-160Describe 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.

Describe cadenas de transformación de la energía en el entorno y en actividades experimentales, en las que interviene la energía calorífica.

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

Transformación de la energía calorífica.

Equilibrio térmico.

Transferencia del calor: del cuerpo de mayor al de menor temperatura.

1.5 horas 160-161

1.5 horas 162-164

2 horas 164-165

19

2 horas 166-167 Interpreta la expresión algebraica del principio de la conservación de la energía, en términos de la transferencia del calor (cedido y ganado).

Principio de la conservación de la energía.2 horas 168-169

2 horas 170-171

203 horas 172-174 Argumenta la importancia de la energía

térmica en las actividades humanas y los riesgos en la naturaleza implicados en su obtención y aprovechamiento.

Implicaciones de la obtención y aprovechamiento de la energía en las actividades humanas.3 horas 174-175

Bloque 3

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Con base en los conocimientos adquiridos en torno a los modelos científicos, los estudiantes podrán identificar cuáles son las características que dan validez al modelo heliocéntrico por en-cima del geocéntrico. Además podrán vincular a los modelos con el desarrollo tecnológico.

Cierre (pág. 127)

Se plantea la importancia de los modelos para estudiar la materia. Se describen diversas teorías. En la primera actividad se propone un fenómeno para que los alumnos identifiquen las variables involucradas y las clasifiquen de acuerdo a la po-sibilidad de modificarlas o no al realizar un expe-rimento de verificación. La siguiente actividad les permite recuperar conocimientos de su primer curso de ciencias y establecer relaciones entre teorías y modelos en ciencia.

Se introduce la idea de la importancia de los mo-delos en la ciencia. La actividad de inicio permite a los estudiantes comparar las diferentes acep-ciones de la palabra modelo y relacionarlas con su sentido en las ciencias en general.

Inicio (pág. 122)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Identifica las características de los modelos y los reconoce como una parte fun-damental del conocimiento científico y tecnológico, que permiten describir, explicar o predecir el compor-tamiento del fenómeno estudiado.

Conceptos: Modelo, experimentación, tecnología.

Habilidades: Uso y construcción de modelos; formu-lación de preguntas e hipótesis; establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; ela-boración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones.

Actitudes: Reconocimiento de la búsqueda constan-te de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones. Valoración de las aporta-ciones de la ciencia y la tecnología en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de los riesgos que conlleva.

Antecedentes: Los alumnos se han familiarizado con modelos sobre el movimiento de la Tierra, del Universo y de la materia desde el tercer grado.

Ideas erróneas: Algunos estudiantes siguen creyendo que las “cosas” en el cielo se mueven alrededor de la Tierra.

Los modelos en la cienciaCaracterísticas e importancia de los modelos en la ciencia

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Situación inicial

Página 122

1 • Respuesta libre. La pregunta es general, por lo que las respuestas pueden referirse a modelos en pasa-relas, maquetas y modelos a escala.

• Respuesta libre. Es común que respondan que hay personas que son “modelos a seguir”.

2 • R. M. Los alumnos podrán sugerir que estos mode-los representan la forma y ubicación de los órganos del cuerpo humano para conocer el cuerpo.

• Suelen utilizarse para indicar al paciente cuál es la ubicación de algún órgano o para apoyar la explica-ción de la causa de una enfermedad.

3 Respuesta libre.

Desarrollo

Página 125

1 • Respuesta libre. Algunos alumnos dirán que se debe únicamente a la intensidad de la fl ama en la estufa.

• Respuesta libre. Se les podría sugerir que piensen cómo harían un experimento que les permita ob-tener más información sobre la cocción de los fri-joles.

• Respuesta libre. El tamaño del quemador; la intensi-dad de la fl ama; el tipo de combustible; la cantidad de frijoles y de agua; el tipo de olla utilizada; si la olla está tapada o destapada; etcétera.

2 • R. M. El tipo de combustible puede infl uir en la tem-peratura que alcanzan los alimentos (si es una es-tufa de leña, de gas natural o gas butano); no se puede modifi car en el experimento.

Cuantos más frijoles haya, mayor será el tiempo de cocción; se puede modifi car.

El proceso de cocción depende de la cantidad de agua utilizada; se puede modifi car.

Si se usa una olla de presión (o poner una tapa en la olla), la cocción puede ser más rápida; se puede modifi car.

3 Respuesta libre. Algunos estudiantes podrán sugerir que se ponga la fl ama lo más alta posible, en una olla tapada con sufi ciente agua y pocos frijoles.

Antes de iniciar con la secuencia, indague con sus estu-diantes qué signifi cados conocen de “modelo” Ayúde-los a recordar cuáles son algunos modelos menciona-dos en primer grado, por ejemplo, el globo terráqueo en geografía.

1 • R. M. En este punto es importante reconocer que poner la fl ama al máximo no garantiza una buena cocción, además de que se gasta más combustible y agua.

• R. M. Graduando la fl ama al mínimo que mantenga la ebullición. Tapando la olla.

• R. M. Se realiza uno o varios experimentos tal como se modelaron para comprobar.


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66 Bloque 3 / secuencia 13

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1 Respuesta libre. Los alumnos podrán hacer referen-cia a la evolución como resultado de la selección na-tural y la adaptación.

• R. M. La teoría de Darwin podría considerarse un modelo en el sentido de que describe cómo ocurre la evolución de las especies.

• R. M. Es un modelo científi co. Se distingue de otros modelos, como los descritos en la actividad de ini-cio porque hay evidencias experimentales de su va-lidez.

2 R. M. La teoría de Darwin se apega a los hechos obser-vables, por lo cual es una teoría científi ca aceptada.

Cierre

Página 127

• R. M. La fi gura de la izquierda porque tiene a la Tierra en el centro de las órbitas de otros astros.

• R. M. El modelo de la derecha explica la causa del día y la noche, dependiendo de qué parte del planeta esté de frente al Sol.

• R. M. Ambos podrían explicar la posición de las es-trellas; en otros aspectos, por eso tomó tantos siglos desechar el modelo geocéntrico.

• R. M. Detectar que no todos los astros se movían al-rededor de la Tierra, como es el caso de las lunas en otros planetas.

• R. M. El modelo heliocéntrico es científi co porque describe de forma más simple y precisa diversos fe-nómenos naturales y permite hacer muchas predic-ciones.

• R. M. Desarrollar modelos de la naturaleza permite hacer predicciones y crear instrumentos que puedan funcionar adecuadamente e incluso obtener más in-formación para perfeccionar los modelos.

Sugiera a los alumnos que elaboren un modelo del fun-cionamiento de un aparato cotidiano; por ejemplo: una máquina de helados o de refrescos. Propóngales algu-nos ejemplos creativos, para que comprendan que un modelo ofrece una explicación sobre un fenómeno, a partir de los conocimientos que se tienen, aunque estos puedan ser muy escasos o erróneos.

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- Video informativo sobre los modelos en las ciencias.

http://edutics.com.mx/ZLL



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Desarrollo (págs. 131 y 133)

La actividad de cierre propone la reflexión sobre las deficiencias de algunos modelos de la materia y la necesidad de modificarlos con base en sus limitaciones y nuevas evidencias.

Cierre (pág. 133)

Se analizan diversos modelos sobre la estructura de la materia hasta llegar al modelo cinético de partículas. La primera actividad propone que los estudiantes reflexionen sobre las transformacio-nes en el pensamiento en diferentes épocas de la historia, y cómo es que esto ha repercutido en la forma de estudiar la naturaleza. En la se-gunda actividad, los alumnos crearán modelos que ayuden a distinguir los diferentes estados de agregación de la materia.

Se interpela a los estudiantes para que reflexio-nen en torno a la pregunta ¿De qué están he-chas las cosas? Los alumnos podrán revisar los temas tratados en la secuencia anterior y hacer una investigación para conocer más acerca de la composición de la materia. Con esta secuencia se hace énfasis en el carácter discontinuo de la materia.

Inicio (pág. 128)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Reconoce el carácter inaca-bado 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 las partículas.

Conceptos: Discontinuidad y estructura de la materia, modelo cinético de partículas, teoría cinética de gases, modelo de gas ideal.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; uso y construcción de modelos; ela-boración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones; e identificación de problemas para su solución.

Actitudes: Reconocimiento de la búsqueda constan-te de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones; disposición para el trabajo colaborativo; y reconocimiento de la ciencia y la tecno-logía como actividades de construcción colectiva.

Antecedentes: En la secuencia anterior se familiariza-ron con la noción de átomo; mientras que en tercer y cuarto grado estudiaron los estados de agregación de la materia y sus cambios.

Ideas erróneas: La mayor parte de los alumnos tienen una noción continua de la materia. Es frecuente que los alumnos no logren comprender la noción de vacío, porque al construir la noción de átomo consideran que siempre hay alguna sustancia (aire o alguna otra) que los rodea.

Ideas en la historia acerca de la naturaleza continua y discontinua de la materia: Demócrito, Aristóteles y Newton; aportaciones de Clausius, Maxwell y Boltzmann

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Propicie una recopilación de lo que han visto hasta este momento y discuta con su grupo en torno a ¿para qué sirven los modelos en la ciencia?

Página 133

• Respuesta libre. Antes de iniciar el debate, sugiera a los equipos que lean nuevamente el texto y elijan cuáles serán los argumentos que tomarán para de-fender sus modelos. También puede sugerirles que piensen en ejemplos no expuestos en el libro que puedan hacer más completo el debate.

• R. M El modelo de partículas se basa en la discontinui-dad de la materia, los átomos, que podrían ser iguales para las mismas sustancias y su interacción podría ser diferente dependiendo de la temperatura y, en conse-cuencia, el estado de agregación: sólido, líquido o gas.

• La relación que podría tener el modelo de partícu-las con el de los cuatro elementos de Empédocles es que se puede separar o combinar los componentes para crear diferentes sustancias.

• Respuesta libre. Recomiende a los estudiantes que analicen las propiedades de diferentes materiales en los diferentes estados y que después intenten repro-ducirlo a partir de sus modelos. Por ejemplo, dejar li-bres a las canicas en una caja para representar el gas, y utilizar algún mecanismo de interacción, cuerdas o resortes que representen la atracción entre átomos.

• R. M. Los cambios de estado ocurren cuando la velo-cidad que adquieren los átomos supera la fuerza de atracción entre ellos, ya sea separándolos ligeramen-te (de sólido a líquido) o liberándolos por completo (de líquido a gas).

Situación inicial

Página 128

• R. M. Sí, podría partirse en trozos más y más peque-ños sin llegar a un límite en que no pudiera continuar el proceso.

Los resultados de la investigación pueden ser muy di-versos, podría sugerir a los alumnos que investiguen acerca de los átomos y las partículas denominadas subatómicas.

• R. M. Los científi cos no consideran una mínima unidad de masa, sino de muchas partículas con diferentes ma-sas que explican el comportamiento de la materia.

Desarrollo

Página 131

• R. M. El modelo de la materia propuesto por Aristó-teles no lograba explicar por qué existen diferentes estados de la materia, ni el comportamiento de los gases. Por otro lado, su modelo sobre el movimiento de los cuerpos falla al explicar cómo ocurre el movi-miento en condiciones de baja fricción.

• R. M. Se empezaron a cuestionar los modelos acep-tados debido a sus limitaciones, y comenzaron a bus-car nuevos modelos que explicaran mejor los fenó-menos conocidos y también los nuevos.

• R. M. El modelo de partículas de Newton para expli-car la naturaleza de la luz ha sido modifi cado, ya que sólo explica algunas propiedades de la luz como la propagación en línea recta y la refl exión, pero no la refracción y difracción.


pág. 128

pág. 131

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Cierre

Página 133

• Respuesta libre. Se podría sugerir a los estudiantes que busquen videos en microgravedad y verán que las cosas no se rigen por su peso ya que no se dirigen hacia el centro de la Tierra. También podría sugerir que investiguen cómo se descompone el agua, des-cubriendo así que el agua está constituida por dos gases distintos.

• R. M. Los modelos se van modifi cando dependiendo de la certeza que tenga para explicar los fenómenos observados o para realizar predicciones sobre fenó-menos nuevos. También depende de la tecnología, ya que su desarrollo permite ampliar el horizonte de posibilidades de fenómenos observables y analiza-bles.

Analicen las fi guras 3.6, 3.7 y 3.11 del libro de texto y es-criban una breve explicación de por qué se considera que la ciencia tiene un carácter inacabado.

Para esta secuencia, se recomienda visitar los siguientes

sitios web:

– Bonfi l Olivera, M., “La ciencia imperfecta”, en ¿Cómo

ves?, México, UNAM. Disponible en: http://edutics.com.

mx/ZbF

– Fecha de consulta 7 de noviembre de 2012.

- Video informativo sobre los modelos en las ciencias.

http://edutics.com.mx/ZLL


pág. 133


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La secuencia se cierra con una revisión de las posi-bilidades de analizar las características de las fuer-zas y sus efectos, los tipos de energía involucrada, así como las condiciones de conservación en las colisiones.

Cierre (pág. 81)

Los alumnos consultarán diferentes fuentes bi-bliográficas para investigar sobre los científicos que han hecho aportaciones, conocerlas y va-lorar cuánto han contribuido al modelo cinético de partículas.

Asimismo, podrán desarrollar sus habilidades para organizar la información, ya sea en un mapa con-ceptual, mapa mental o línea de tiempo.

Esta secuencia permite a los estudiantes recono-cer que la materia está compuesta por partículas y que éstas pueden interactuar a partir de dife-rentes fuerzas.

En la actividad de inicio se propicia la reflexión en torno a la interacción de las partículas que componen la materia.

Inicio (pág. 134)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe los aspectos bási-cos que conforman el modelo cinético de partículas y explica el efecto de la velocidad en éstas.

Conceptos: Modelo cinético de partículas, colisiones, velocidad y energía cinética, presión, temperatura.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables.

Actitudes: Reconocimiento de la búsqueda constan-te de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones.

Antecedentes: Los alumnos obtuvieron nociones so-bre la energía durante el Bloque 2 del curso de Cien-cias 1.

Ideas erróneas: La noción de que la temperatura es una medida de la agitación de las partículas carece de sentido para muchos estudiantes que conciben a la materia como un continuo.

Aspectos básicos del modelo cinético de partículas: partículas microscópicas indivisibles, con masa, movimiento, interacciones y vacío entre ellas

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Situación inicial

Página 134

• Respuesta libre. Con base en la secuencia anterior, muchos alumnos responderán que se trata de fuer-zas de contacto y a distancia, principalmente repul-sivas.

• R. M. Dado que las partículas son tan pequeñas que la fuerza de atracción gravitacional es despreciable, entonces podría tratarse de interacciones eléctricas o magnéticas.

Desarrollo

Página 137

• Respuesta libre. Puede explicar a sus estudiantes que a mediados del siglo XVIII, dos personajes especula-ron acerca del comportamiento microscópico de la materia. M. Lomonosov consideraba que las partícu-las tendrían energía que afectaría el movimiento de las mismas, mientras R. J. Boscovich propuso que en-tre las partículas habría fuerzas tanto atractivas como repulsivas y que los átomos compartían propiedades sin importar su estado de agregación. Un siglo más tarde, J. J. Waterson y J. P. Joule describieron mate-máticamente la velocidad de las partículas en movi-miento.

• Respuesta libre. Proponga a los estudiantes que orga-nicen cronológicamente la información que tienen. Posteriormente pídales que elaboren, en grupo, una línea de tiempo que incluya a los personajes involu-crados y sus aportaciones al desarrollo de la teoría cinética.

Cierre

Página 137

• R. M. A nivel atómico y molecular es posible aplicar las Leyes de Newton, ya que las partículas al moverse siguen la ley de la inercia, pueden modifi car su ve-locidad por la acción de una fuerza, y a cada fuerza de interacción producirá una reacción. Sin embargo, la cantidad de partículas y las dimensiones de las mismas difi cultan la tarea, por lo que Botlzmann y Maxwell propusieron un análisis estadístico para des-cribir el conjunto de partículas, en lugar de hacerlo individualmente.

• R. M. En el modelo cinético se considera que todas las partículas tienen masa y una velocidad dada, por lo que tienen asociada una energía cinética dada por la ecuación de la p. 93 del libro de texto:

K= 12

mv2

Por otro lado, la energía potencial gravitacional es despreciable; sin embargo, puede haber una energía potencial (eléctrica) que en ciertas condiciones puede provocar una fuerza de atracción entre las partículas.

• R. M. Las colisiones se clasifi can de acuerdo a la transferencia de energía en el sistema. Las colisiones elásticas son aquellas en las que se conserva la ener-gía cinética del sistema, mientras que las colisiones inelásticas son aquellas en las que la energía cinética disminuye.


pág. 134

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Con esta actividad, los alumnos ponen a prueba las propiedades de los gases y su relación con el modelo cinético de partículas.

Cierre (pág. 143)

Los textos profundizan en propiedades de la ma-teria: masa, volumen y densidad.

Las actividades de desarrollo están diseñadas para que los estudiantes se enfrenten a la medición de volúmenes de objetos regulares e irregulares, y que puedan determinar la densidad y masa de diferentes objetos. También se presenta una acti-vidad con la que podrán investigar y conocer más sobre la relación entre la densidad de los materia-les y algunas de sus propiedades generales.

Los alumnos reflexionarán sobre las propiedades del agua que le permiten encontrarse en los tres estados de la materia en condiciones más o me-nos similares.

Inicio (pág. 138)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe algunas propieda-des de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación, a partir del modelo cinético de partículas.

Conceptos: Estados de agregación, masa, volumen, densidad.

Habilidades: Diseño experimental, planeación, desa-rrollo y evaluación de investigaciones; identificación de problemas y su solución; manejo de materiales y reali-zación de montajes. Búsqueda, selección y comunica-ción de información.

Actitudes: Disposición para el trabajo colaborativo; honestidad al manejar y comunicar información res-pecto a fenómenos y procesos naturales estudiados. Autonomía para la toma de decisiones.

Antecedentes: En cuarto de primaria los alumnos es-tudiaron los estados de la materia y su relación con su forma y fluidez.

Ideas erróneas: Cuando se habla de la compresibili-dad de los gases, muchos estudiantes consideran que se pueden comprimir hasta alcanzar un volumen cero.

La estructura de la materia a partir del modelo cinético de partículasLas propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación

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Situación inicial

Página 138

1 • Respuesta libre. Los alumnos podrán referirse al agua líquida y el vapor al bañarse, al preparar un café por la mañana, en un bloque de hielo para en-friar comida en un mercado, etcétera.

2 R. M.

• Podría comprobarse con la lluvia, ya que después de llover las nubes parecen desvanecerse.

• El agua puede encontrarse en los tres estados de agregación dependiendo de las condiciones am-bientales, tanto de temperatura como de presión.

• La forma de interacción entre sus moléculas. En el estado gaseoso está prácticamente ausente y en el estado sólido es mayor, por eso es más difícil separar al bloque de hielo que al agua en estado líquido.

Desarrollo

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1 R. M. Si se trata de un dado de plástico fl otaría en el recipiente graduado o probeta con agua, por lo que sería más adecuado calcular su volumen con la fórmula del cubo. Si se trata de cuerpos irregulares es más conveniente medir su volumen a través del volumen de líquido desalojado.

2 R. M.

• Para medir el volumen de una roca se requeriría un recipiente sufi cientemente grande. Si se trata de

una tina irregular, se ponen las marcas y se mide la diferencia con un recipiente graduado.

• En este caso se podría hacer una aproximación considerando sus dimensiones superfi ciales y su profundidad. Si se trata de un estanque de forma redonda o rectangular, se puede calcular con el volumen del cilindro o del prisma rectangular, to-mando la profundidad como la altura del cuerpo geométrico.

• Si tiene forma regular, se toman las medidas en centímetros y se utiliza la ecuación adecuada de volumen para el cuerpo geométrico. Si el globo tie-ne forma irregular, se podría sumergir en un líquido y medir el volumen de líquido desalojado para en-contrar su volumen. En este caso podrían utilizar una pesa para mantenerlo sumergido (y midiendo previamente el volumen de la pesa) se podrá deter-minar el volumen del globo.

3 R. M. Las unidades en el primer caso podrían ser mi-lilitros o litros dependiendo del tamaño de la roca. Para el estanque se pueden utilizar las unidades de metros cúbicos. En el caso del globo, el volumen puede expresarse en mililitros o centímetros cúbicos.

Página 141

• Respuesta libre. El valor dependerá de la piedra utili-zada.

• Respuesta libre. Comente con sus estudiantes con qué características de las piedras pueden asociar las semejanzas o diferencias de los resultados obtenidos.

• Para calcular la masa de la piedra se requiere despe-jarla de la ecuación de la p. 140:


pág. 138

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masa = (densidad) (volumen ocupado)

Recuerde a sus alumnos que la equivalencia entre unidades de volumen no es lineal, porque: 1m3 = 1 000 000 cm3, por lo que deben considerarlo para realizar sus cálculos.

• R. M. Medir el volumen de un cubo de madera es similar al proceso descrito al medir el volumen de un globo, es decir, se necesita sostenerlo con algún ob-jeto que se hunda para lograr mantener a la madera hundida en el recipiente.

Página 143

Prevenga a sus alumnos, antes de hacer su investiga-ción, que se concentren en materiales que puedan en-contrarse en la naturaleza.

• R. M. El diamante es el material puro de mayor dureza.• R. M. El mercurio es un metal líquido que tiene una

densidad 13.6 veces mayor a la del agua.• R. M. A temperaturas alrededor de los 20 °C, el mer-

curio, el cesio y el francio se encuentran en estado lí-quido. El galio también puede encontrarse en estado líquido a temperaturas ligeramente mayores (aproxi-madamente 30° C).

• R. M. La temperatura de alrededor de 15 millones de grados centígrados. Comente con sus alumnos que al igual que el Sol, las otras estrellas también están formadas de plasma.

• R. M. La fl ama de una vela y cualquier llama; los re-lámpagos que se generan durante una tormenta tam-bién están formados por plasma.

Motive a sus alumnos hacia la investigación del tema platicándoles que la aurora boreal es la manifestación visible más cercana de los plasmas en la naturaleza.

Cierre

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3 R. M. La bola de papel no entra en el recipiente por-que al soplar para introducirla en la botella, el aire es desplazado de su posición, reduciendo la presión del aire sobre la bola. En el interior de la botella no hay corrientes de aire, entonces la presión del aire es constante, en particular hay mayor presión en el inte-rior, y esto impide que la bola entre.

Sugiera que cada equipo proponga y presente una for-ma distinta de representar el modelo cinético de par-tículas de manera tridimensional, sin utilizar palabras.


pág. 141

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Para esta secuencia, se recomienda visitar los siguientes-

sitios web:

– Bravo, Silvia., “Plasmas en todas partes”, en: La ciencia

desde México, UNAM, México, en: http://edutics.com.

mx/Zbv


- Video informativo sobre la teoría molecular de la mate-

ria: http://edutics.com.mx/ZLb

- Características y propiedades de los gases, en: “Estado

gaseoso”. http://edutics.com.mx/ZLE


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En la actividad de cierre, se permite a los estu-diantes analizar diferentes situaciones en las que está involucrada la presión, de modo que pueden aplicar los conceptos de ésta y otras secuencias.

También se les permite investigar sobre la impor-tancia de la presión en el desarrollo tecnológico de las bombas de agua.

Cierre (pág. 149)

Los textos profundizan sobre la presión como la relación entre la fuerza y el área.

Se proponen actividades teóricas y prácticas en las que aplican la definición para calcular o ex-perimentar la presión (tanto en sólidos como la debida a la presión atmosférica) o la fuerza apli-cada en diferentes superficies.

Se presenta un breve texto que el maestro puede aprovechar para recuperar las ideas previas de los estudiantes en torno a la presión.

La actividad de inicio permite a los alumnos re-conocer que el concepto de presión está pre-sente en muchas situaciones de la vida cotidiana.

Inicio (pág. 144)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe la presión y la dife-rencia de la fuerza, así como su relación con el princi-pio de Pascal, a partir de situaciones cotidianas, y utiliza el modelo cinético de partículas para explicar la pre-sión, en fenómenos y procesos naturales y en situacio-nes cotidianas.

Conceptos: Presión y su relación con el modelo ci-nético de partículas, presión atmosférica, principio de Pascal.

Habilidades: Establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; identificación de problemas para su solución; manejo de materiales y realización de montajes; búsqueda, selección y comunicación de in-formación.

Actitudes: Reconocimiento de la búsqueda constan-te de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones; valoración de las aporta-ciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos; prevención de accidentes y situaciones de riesgo.

Antecedentes: Los alumnos tienen como anteceden-te los capítulos previos en que se involucra el modelo cinético de partículas y una primera definición de pre-sión.

Ideas erróneas: La mayor parte de los estudiantes considera que fuerza y presión se refieren a la misma cantidad física.

Presión: relación fuerza y áreaSD 17

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P = FA

= 400 N25 cm2 =

P = 16 N

cm2

En este caso se debe calcular la fuerza, es decir el peso del bloque, y para ello se utiliza la ecuación dada en esta misma página:

F = P × A = (25 000 Pa)(4 m2)

F = 1 000 000 N

El resultado se expresa en newtons porque

1 N = 1 Pa × m2.

Página 146

3 El cartón permanecerá en su lugar un cierto tiempo.

• R. M. Es la presión del aire contra la superfi cie del cartón la que impide que caiga junto con el agua.

• Respuesta libre. Los alumnos tendrían que asociar los choques entre las partículas del aire y del cartón, de modo que se distribuye una fuerza en el área del cartón, de forma análoga a lo que se presenta en la imagen 3.28a del libro de texto).

Página 149

• R. M. Considerando que la columna tiene forma de prisma, el volumen (V) se obtiene al multiplicar el área de la base (A

base) por la altura (h) de la columna:

Situación inicial

Página 144

• R. M. Los alumnos deberían sugerir que se trata de una estrategia para distribuir mejor el peso del ca-mión y su carga.

• R. M. Aunque llegaran a hundirse en cierto tipo de pi-sos, las patas son anchas y se distribuye mejor el peso.

• R. M. Para que puedan perforar las superfi cies.• R. M. Dejar escapar el vapor de agua, el cual incre-

menta la presión en el interior de la olla.• R. M. Al aumentar el área de contacto, el viento pue-

de actuar mejor e en una dirección determinada.• R. M. Este hecho se debe principalmente a que las

hojas de estas plantas tienen forma extendida, au-mentando la superfi cie de contacto con el agua y evitando que se hundan.

Desarrollo

Página 145

Comente con sus estudiantes que en algunos casos, la presión también puede expresarse en N / cm2.

• R. M. Si la mujer se para en el área de uno de sus ta-cones, entonces la presión en esta zona será:

P = FA

= 400 N1 cm2 =

P = 400 N

cm2

• R. M. Si el área aumenta 25 veces, la presión disminui-rá en la misma proporción:


pág. 144

pág. 145

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V = Abase

× h

V = (1 m2)(3 784 m)

V = 3 784 m3

• R. M. Dado que cada metro cúbico de agua de mar tienen una masa de 1 027 kg, entonces la masa to-tal de la columna se obtiene al multiplicar este valor por el volumen total. La masa es aproximadamente 3 890 000 kg. El peso se calcula multiplicando la masa por la aceleración de la gravedad:

F = m × g

F = (3 890 kg)(9.81 ms2 )

F = 3.82 × 107 N

R. M. La presión se calcula dividiendo el peso de la columna de agua, en este caso

F = 3.82 × 107 N

entre el área de la base que es 1 m2:

P = F

Abase

= 3.82 × 107 N

1 m2

P = 3.82 × 107 Nm2

P = 3.82 × 107 Pa

Pida a los alumnos que observen que sólo se sustituyen los valores de los dos incisos anteriores: valores de área y presión.

• R. M. La presión interna es 15 000 Pa, y consideran-do la presión atmosférica al nivel del mar, la presión total sería aproximadamente 116 325 Pa. La presión a la profundidad calculada es aproximadamente 328 veces mayor, lo que produciría la muerte por aplasta-miento.

Antes de realizar la actividad de cierre, pida a los estu-diantes que defi nan por equipos los conceptos fuerza y presión, verifi que que han comprendido el signifi cado de cada uno de ellos y que no los confunden. Mencio-ne ejemplos para apoyarlos en su discusión y cuando hayan escrito los signifi cados, pida que los registren en su cuaderno.

Cierre

Página 149

• R. M. El peso del elefante es:

F = m × g

F = (4 500 kg)(9.81 ms2 )

F = 44 145 N

Entonces la presión cuando se para en una pata es:

P = FA

= 44 145 N0.13 m2

P ≈ 339 577 Pa

• Respuesta libre. Los alumnos tendrían conocer su masa, calcular su masa y el área bajo uno de los za-patos en metros cuadrados. Para obtener este último dato, sugiera a los estudiantes que consideren el área bajo su zapato como un rectángulo, y expresando sus medidas directamente en metros podrán obtener el área en metros cuadrados. Finalmente, la compa-ración se obtiene al dividir las presiones obtenidas para determinar cuál es mayor.

• R. M. La fuerza aplicada en la parte exterior de la ven-tana sería:

F = P × A = (350 000 Pa)(0.1 m2)

F = 35 000 N

• R. M. Una columna de agua de 10 m de altura tiene una presión en su base similar a la presión atmosfé-rica al nivel del mar. De tal forma que las bombas de agua no contaban con sistemas que les permitiera re-basar la presión atmosférica aplicada en la superfi cie del líquido.

pág. 146

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pág. 149


sitios web:

- Video que muestra un experimento relacionado con el

principio de Pascal. Parte de la serie de videos “Física

entretenida”. http://edutics.com.mx/ZLa

- Presenta las posibles causas y fallas en el proceso de

construcción del Titanic y propicia el desarrollo de la

capacidad de análisis: Maldonado Portillo, Karina http://

edutics.com.mx/ZLz en: http://edutics.com.mx/ZLD


Invítelos a hacer con usted un viaje imaginario en un submarino al fondo del mar. Plantee diferentes situa-ciones de riesgo hipotéticas y pídales que propongan medidas preventivas usando lo que aprendieron duran-te la secuencia.

Asegúrese que con lo que aprendieron, pueden resol-ver la situación inicial. Pídales que la revisen y propicie que en grupo hagan una refl exión en torno a lo apren-dido durante la secuencia didáctica.


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Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: 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.

Conceptos: Temperatura, calor y energía, escalas tér-micas, transferencia de calor, calorías, conducción, convección, radiación, dilatación térmica.

Habilidades: Formulación de preguntas e hipótesis; análisis e interpretación de datos, establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; ela-boración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones; manejo de materiales y realización de montajes.

Actitudes: Reconocimiento de la búsqueda constan-te de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones; reconocimiento de la cien-cia y la tecnología como actividades de construcción colectiva.

Antecedentes: En sexto grado ya se familiarizaron con la energía térmica y en cuarto grado con la tempera-tura.

Ideas erróneas: A pesar de las explicaciones, muchos alumnos creen que calor y temperatura son lo mismo, que la ropa abrigadora genera calor, y que el frío puede transferirse entre dos cuerpos.

Temperatura y sus escalas de mediciónSD 18



Finalmente, los alumnos podrán utilizar el razo-namiento proporcional para determinar cuál es la relación entre la energía necesaria para provocar cambios en la temperatura de una masa determi-nada de sustancia.

Cierre (pág. 157)

Mediante los textos, se presenta la diferencia en-tre calor y temperatura. Los alumnos podrán rela-cionar el modelo cinético con la temperatura, re-solverán ejercicios para expresar temperaturas en diferentes escalas, reconocerán los efectos de la temperatura en el volumen de los cuerpos.

También podrán razonar sobre las posibilidades y limitaciones de construir termómetros, analizando las propiedades de los materiales.

Para iniciar la secuencia, se propicia la reflexión en torno a los conceptos de calor y temperatura, y se recuperan los conocimientos previos de los estudiantes.

Se presenta una experiencia que les ayuda a fa-miliarizarse con la noción de transferencia de energía, dependiendo de la cantidad de masa de las sustancias involucradas.

Inicio (pág. 150)

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Situación inicial

Página 150

Mediante una lluvia de ideas, recupere los conocimien-tos que tienen los alumnos sobre el calor, escriba los principales en una cartulina y, al terminar la secuencia, retómelos y discútalos.

4 La temperatura de la taza que estaba llena a la mitad estará más caliente.

• R. M. Al mezclar agua a temperatura ambiente con agua en su punto de ebullición no da el mismo re-sultado porque no es la misma proporción. La taza en la que hay proporcionalmente mayor cantidad de agua hirviendo, alcanzará una temperatura más alta.

• R. M. Depende tanto de la masa de agua como de su temperatura inicial.

Desarrollo

Página 152

• Respuesta libre. Los alumnos deberán refl exionar so-bre la posibilidad de que las partículas puedan inte-ractuar de diferentes formas, además las distintas ve-locidades podrían describirse por un valor promedio para el conjunto de partículas que se relaciona con la temperatura del sistema.

• R. M. Con este modelo la temperatura es una medida macroscópica de la velocidad promedio de las par-tículas que interactúan en un cuerpo: cuanto mayor sea la velocidad promedio, mayor será la temperatura del cuerpo.

Para resolver estos problemas, recuerde a sus estudian-tes cuál es la jerarquía de las operaciones, además de recordarles cómo hacer operaciones aritméticas con números positivos y negativos.

• R. M. Para hacer la conversión de °F a °C, se utiliza la segunda ecuación dada en esta página simplifi cada como:

°C = [°F – 32] × 59

°C = [20 – 32] × 59

= –12 × 5

9

°C = –6.7 °C

Pida a los estudiantes que investiguen en qué lugares de México se pueden presentar estas temperaturas tan baja e invítelos a que traten de explicar por qué es así.

• R. M. La temperatura en grados Fahrenheit se calcula con la ecuación simplifi cada:

°F = °C × 95

+ 32 = –8 × 9

5 + 32

°F = –725

+ 32

°F = 17.6 °F

• R. M. Se tiene la temperatura en grados Celcius, 0 °C, entonces se realiza un procedimiento similar al del problema previo y sustituyendo esta temperatura:


pág. 150

pág. 152

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°F = °C × 95

+ 32

°F = 0 + 32

°F = 32 °F

Página 156 y 157

• R. M. Al poner la mano alrededor del frasco, se trans-fi ere energía térmica por contacto con el frasco, que a su vez transfi ere parte de la energía al agua en el recipiente. El incremento de temperatura en el agua, hace que se dilate y, como el frasco está sellado, el líquido subirá a través del popote.

• R. M. Sí, aunque sólo en un rango de temperaturas en que el agua siga manteniéndose en estado líquido. Además, debe tenerse la precaución de mantenerlo sellado para evitar pérdidas por evaporación.

• R. M. Es poco sensible a la lectura porque el diámetro del popote es muy ancho para este fi n. Si el tubo (po-pote) fuera más delgado, sería más evidente el cam-bio de nivel del líquido en su interior.

• R. M. El cambio en el nivel de agua ocurre porque al ganar energía térmica, se incrementa la velocidad de las partículas y esto provoca un aumento en la vi-bración. Este aumento en la temperatura hace que las partículas se separen ligeramente unas de otras, incrementando la presión en la superfi cie del líqui-do. Finalmente, como el recipiente está sellado, por el principio de Pascal, el incremento en la presión se transmite en todas direcciones, empujando el líquido en el popote abierto.

• R. M. Este termómetro podría calibrarse para me-dir temperaturas poco mayores a la temperatura ambiente, de modo que bastaría conseguir un ter-

mómetro para medir la temperatura ambiente y la temperatura de la mano, colocar las marcas y con ellas establecer la distancia entre cada grado de la escala.

• R. M. Si se coloca el frasco en el congelador durante el tiempo sufi ciente, el agua pasará a su estado só-lido, expandiéndose y quizá hasta provocando que el frasco se reviente. De lo contrario, el termómetro dejaría de ser útil para temperaturas por debajo del punto de fusión del agua.

• R. M. Se utilizan temperaturas negativas porque en las escalas propuestas: Celcius y Fahrenheit, tomaron como referencia temperaturas relativamente altas en cuanto a las bajas temperaturas que pueden alcan-zarse en la naturaleza y en los laboratorios.

• R. M. Una forma de lograr que el termómetro fun-cione para temperaturas más bajas que el punto de fusión del agua, sería agregar sal al agua, ya que esto permite mantener al agua en estado líquido durante más tiempo. Otra posibilidad sería utilizar una sustan-cia que se mantenga líquida a estas temperaturas, por ejemplo, el alcohol.

Pida a sus alumnos que guarden el termómetro para ser utilizado en la secuencia 20.

Cierre

Página 157

• R. M. El agua necesita 1 caloría para incrementar su temperatura en 1 °C por cada gramo. Entonces si la temperatura se incrementa en 80 °C y se tienen 250 g, entonces se requieren

80 × 250= 20 000 calorias

pág. 153

pág. 156

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sitios web:

– Características y propiedades de los gases, en: estado

gaseoso, en: “Estado gaseoso, en: http://edutics.com.

mx/ZE3

– Para conocer propuestas de prácticas experimentales y

aplicación del modelo cinético de partículas a los gases

Para conocer diferentes actividades que identifi can co-

nocimientos previos sobre los cambios de estado de la

materia en términos de la transferencia de calor y la pre-

sión, puede consultar:

– Actividades y estrategias de motivación, en: El twister

de las partículas, en: http://edutics.com.mx/ZLK


• R. M. Como dos litros de agua equivale a incrementar la porción de agua 8 veces, entonces se necesitan

8 × 20 000= 160 000 calorias

• R. M. Para lograr que diferentes cantidades de agua alcancen la misma temperatura es necesario transfe-rir más energía térmica a las partículas.

Al fi nal de la secuencia, invite a los alumnos a identifi car las defi niciones sobre temperatura y calor que incluyen errores de concepto o ideas erróneas.


pág. 157

Para comprender más acerca de cómo percibimos la

temperatura, revise

– Rius de Riepen, Magdalena y Carlos Mauricio Castro-

Acuña. Calor y movimiento, México. FCE, colección, La

ciencia para todos, 2008.

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Cambios de estado; interpretación de gráficas de presión-temperaturaSD 19


Desarrollo (págs. 160 y 161)

Esta actividad permite analizar cada uno de los fenómenos involucrados en la implosión de una lata provocada por una diferencia de presión en-tre su interior y exterior.

Cierre (pág. 161)

Se relacionan los diferentes estados de la mate-ria como una función de la presión y la tempe-ratura. Se trabaja en la interpretación de gráficas.

Los alumnos reconocen los efectos de la presión sobre el punto de ebullición de una sustancia, y obtienen información sobre los cambios de fase en gráficas de presión-temperatura.

Se indagan los conocimientos previos sobre los cambios de estado de la materia y se propone una experiencia que capta la atención de la ma-yor parte de los estudiantes y que permite es-tablecer relaciones entre los cambios de estado por efectos de la presión y la temperatura.

Inicio (pág. 158)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: 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.

Conceptos: Cambios de estado en función de la tem-peratura y la presión, gráficas de presión-temperatura, equilibrio térmico.

Habilidades: Formulación de preguntas e hipótesis; establecimiento de relación entre datos, causas, efec-tos y variables; manejo de materiales y realización de montajes.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo.

Antecedentes: Los alumnos se han familiarizado con los efectos de la temperatura sobre el estado de agre-gación desde tercer grado y, con mayor profundidad, en las secuencias previas del curso de Ciencias 1.

Ideas erróneas: Debe tenerse en cuenta que muchos alumnos confunden conceptos como fuerza y presión, y también consideran que en los cuerpos muy fríos no hay agitación térmica.

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Situación inicial

Página 158

Se observará que la lata se comprime estruendosa-mente.

• Respuesta libre. Una explicación errónea que pue-de surgir entre los alumnos es que la lata implosiona porque el agua la aplasta, sin establecer una relación directa con la temperatura de la lata.

Respuesta libre. Algunos estudiantes podrían sugerir que el efecto se debe a la presión, sin explicar la na-turaleza del cambio.

Respuesta libre. Al pedirles que utilicen el modelo de partículas, sugiérales que intenten analizar qué ocurre en el interior y exterior de la lata.

Desarrollo

Página 160

4 R. M. La temperatura de ebullición del agua al nivel del mar es 100 °C.

5 R. M. En este tipo de ollas la temperatura de ebulli-ción sube hasta 120 °C, aproximadamente, alcanzan-do una presión aproximada a 200 000 Pa (2 atmós-feras).

Página 161

• R. M. A una presión de 100 kPa y 50 °C el agua se encontraría en estado gaseoso.

• R. M. A –50 °C de temperatura y 10 Pa de presión, el agua estaría en su fase sólida.

• R. M. El agua estaría en estado líquido a 200 °C si se le somete a una presión de 10 MPa.

Antes de realizar la actividad de cierre, retome con su grupo las defi niciones de presión y fuerza que el grupo elaboró durante la secuencia 17.

Cierre

Página 161

1 R. M. El calor transferido desde la parrilla hasta la lata con agua incrementa la velocidad promedio de las partículas, elevando su temperatura.

En el caso del agua, el aumento en la temperatura se debe a la velocidad de las partículas que les permite ocupar un mayor espacio. Si se sigue transfi riendo ca-lor al recipiente, el agua se separará lo sufi ciente para convertirse en vapor. El vapor liberado produce más choques con las paredes del recipiente y, consecuen-temente, la presión dentro de la lata aumenta.

Cuando la lata se pone en contacto con el agua que está a menor temperatura, ocurre una transferencia de energía desde el interior hacia el agua en el recipiente, por lo que se reduce la velocidad de las partículas en la lata, disminuye su temperatura y el espacio que ocupan y, con ello, la presión en su interior.

De esta forma, las paredes son fácilmente aplastadas debido a la diferencia de presión entre el interior y el exterior.

• R. M. El vapor de agua ocupa más espacio.Cuando se enfría, el volumen disminuye.


pág. 158

pág. 160

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La fuerza resultante entre la fuerza aplicada por el va-por en el interior de la lata y la fuerza aplicada por el agua en el exterior.

Como ejercicio durante el desarrollo de la secuencia, puede proponer a los estudiantes que, en forma de bre-ve entrevista, pregunten a los miembros de la comuni-dad escolar o a sus familiares cómo funciona una olla exprés u otro instrumento o aparato de la vida cotidia-na. Después deberán analizar las respuestas e identifi -car las ideas o conceptos erróneos, y comunicarlos en sesión grupal. Aproveche esta actividad para retomar las ideas erróneas de los alumnos que usted haya iden-tifi cado al inicio de la secuencia.

pág. 161

- Para conocer diferentes actividades que identifi can co-

nocimientos previos sobre los cambios de estado de la

materia en términos de la transferencia de calor y la pre-

sión, puede consultar:

- Actividades y estrategias de motivación, en: El twister de

las partículas, en: http://edutics.com.mx/ZLK



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Bloque 3 / secuencia 186 Bloque 3 / secuencia 2086


Los alumnos realizan un experimento con el que pueden describir cualitativa y cuantitativamente las transformaciones de la energía en un sistema dado.

Cierre (pág. 165)

Se presentan explicaciones de transformación de la energía. Se ejemplifican diferentes cadenas de transformación

Se trabaja equilibrio térmico y la transferencia de calor.

La actividad permite a los alumnos observar la relación entre evaporación y transferencia de energía entre los elementos de un sistema físico.

Para iniciar la secuencia, se presentan ideas en torno a la transformación de la energía mediante la presentación de hechos históricos.

La actividad experimental favorece el reconoci-miento de que la temperatura no es homogénea en un sistema, y que permitirá comprender que esto puede tener efectos en la transferencia de energía calorífica en los sistemas.

Inicio (pág. 162)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe cadenas de trans-formación de la energía en el entorno y en actividades experimentales, en las que interviene la energía calorí-fica.

Conceptos: Diferentes formas de energía, equilibrio tér-mico, contacto térmico, energía calorífica y máquinas térmicas.

Habilidades: Observación, medición y registro; esta-blecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; elaboración de inferencias, deducciones, pre-dicciones y conclusiones; manejo de materiales y reali-zación de montajes.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo; valoración de las aportaciones en la com-prensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: Desde el último año de primaria, los alumnos han identificado y descrito cadenas en la trans-formación de la energía.

Ideas erróneas: Al estudiar el funcionamiento de los refrigeradores, es común que los alumnos digan que el frío puede fluir de un cuerpo a otro.

Energía calorífica y sus transformacionesTransformación de la energía calorífica

SD 20

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Situación inicial

Página 162

Sugiérales que hagan la medición a la misma hora cada día para tener resultados que puedan compararse con mayor facilidad.

• R. M. Es necesario esperar para que el termómetro alcance la misma temperatura del aire, es decir, per-mitir que alcance el equilibrio térmico antes de cada medición.

• Respuesta libre. Dependiendo de los valores obteni-dos por los alumnos, los resultados pueden variar. Su-giérales que identifi quen cuál es el cuerpo de menor temperatura para cada par de elementos.

El calor transferido del radiador al ambiente proviene de los alimentos que se enfrían en el interior.

Permita que los estudiantes comparen sus resultados y llévelos a observar que, sin importar el tipo de refrige-rador que tengan, la temperatura en el congelador será menor que en la parte intermedia. La temperatura am-biente puede variar dependiendo de la época del año y zona en que se realice el experimento.

Desarrollo

Página 164 y 165

Retome la experiencia de la actividad de la secuencia 18. (Páginas 156-157) ¿Puedes construir un termóme-tro? Pueden utilizar el termómetro que elaboraron en ese momento.

• Respuesta libre. Independientemente de la tempera-tura ambiente, al mojar con alcohol el bulbo del ter-mómetro, se detectará que hay un descenso de la temperatura registrada.

• R. M. Las partículas del alcohol, para pasar de esta-do líquido a estado gaseoso, requieren energía. Esta energía es tomada de las partículas que componen al algodón que por disminuir su energía cinética, dismi-nuyen la temperatura del algodón.

• Un refrigerador como los caseros, basa su funciona-miento en un ciclo de transformaciones líquido-gas y gas-líquido de una sustancia refrigerante. Las sus-tancias más utilizadas son gases refrigerantes como el amoniaco y los llamados freones. En el paso de líquido a gas, la sustancia extrae del congelador calor por lo cual este último se enfría, enfriando los alimen-tos. En el paso de gas a líquido, el gas transfi ere calor a un disipador de calor que se encuentra en la parte posterior del refrigerador. Para lograr el proceso de extracción de energía de un objeto frío (congelador) a un objeto caliente (disipador de calor), es necesario proporcionar energía eléctrica que acciona una bom-ba que propicia el fl ujo del gas refrigerante para que pase por los dispositivos que lo expanden y compri-men.

Cierre

Página 165

• R. M. Dependiendo de cuánto se haya calentado y deformado la liga, es posible que el martillo no vuelva a su posición inicial.

pág. 162

pág. 164


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Si no se deforme mucho la liga, el martillo regresará a su posición inicial porque la liga recuperará su forma. Pero, si la liga se estira demasiado, por la aplicación de calor quedará deformada, y el martillo ya no vol-verá a su posición inicial.

En un caso extremo, la deformación de la liga será tal que la lleve a la ruptura.

• R. M. La energía potencial del martillo debida a la atracción gravitacional es compensada por el grado de estiramiento de la liga en el momento en que el martillo deja de moverse. De esta forma, la energía potencial que gana el martillo es transferida a la liga para mantenerla estirada.

• Es recomendable que se use una liga gruesa o dos ligas juntas. También le sugerimos que se caliente la liga poco tiempo y la deje enfriar, repitiendo la acción varias veces, para que los alumnos puedan realizar va-rias observaciones. Si las ligas pierden su elasticidad, puede repetir el experimento usando nuevas y dismi-nuyendo el tiempo de exposición al calor. Para conocer más ejemplos sobre transformación de la

energía, consulta:

– Video 3 Transformaciones de Energía, en: ¡A toda má-

quina!,

¡Todo lo que querías saber sobre motores de combus-

tión interna!, en: http://edutics.com.mx/ZEw


- La estructura del átomo: http://edutics.com.mx/Z

García Fernández, Horacio, “La aterradora liberación del

átomo”, en ¿Cómo ves?, México, UNAM. Disponible en:


-Fecha de consulta 27 de noviembre de 2012.

pág. 165

• Cadena de transformaciones de energía durante el experimento:

El producto fi nal de esta secuencia puede ser un artí-culo de divulgación científi ca elaborado por equipos. Al inicio de la misma, presente a los estudiantes uno o varios ejemplos de este tipo de textos, que trate sobre el mismo tema, y que funcione de modelo para el tra-bajo de los alumnos. Se sugiere que el producto fi nal se publique en un periódico escolar, o en un compendio de artículos de divulgación científi ca del aula, ya sea en versión impresa o electrónica.


Fuente: energía potencial del martillo antesde soltarse.

Energía cinética del martillo en el movimiento, desde que se

suelta hasta que la liga lo detiene.

Energía potencial de la liga para sostener al martillo y evitar

que se caiga.

Energía calorífica que modifica las

propiedades de la liga, de manera tal

que aumenta su capacidad de

estiramiento para una misma fuerza

aplicada, como es el peso del martillo.

88

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Desarrollo (págs. 171)

Para concluir la secuencia, se presenta una activi-dad para analizar una situación tan cotidiana como bañarse, relacionando las formas de transferencia de energía y su cuantificación en unidades del sis-tema internacional de medidas.

Cierre (pág. 171)

Se presenta un panorama histórico de las explica-ciones en torno al calor. Los estudiantes podrán estudiar las expresiones algebraicas de acuerdo al principio de la conservación de la energía.

La actividad está diseñada para que los estudiantes apliquen la versión matemática de la Primera Ley de la Termodinámica, asociando signos depen-diendo del sentido en que ocurre la transferencia de energía entre los elementos de un sistema.

Se introduce una forma diferente de estudiar la energía: energía interna de un objeto.

El experimento ofrece una nueva experiencia para comprender las transformaciones de la energía y su relación con la máquina de vapor que fue fundamental para el desarrollo de la ter-modinámica.

Inicio (pág. 166)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Interpreta la expresión alge-braica del principio de conservación de la energía, en términos de la transferencia de calor (cedido y ganado).

Conceptos: Sistemas termodinámicos, sistemas aisla-dos, energía interna, conservación de la energía y Pri-mera Ley de la Termodinámica.

Habilidades: Análisis e interpretación de datos; esta-blecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; comparación, contrastación y clasificación.

Actitudes: Reconocimiento de que la ciencia y la tec-nología aplican diversas formas de proceder; valoración de las aportaciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: Los alumnos ya se han familiarizado con la energía y sus transformaciones en secuencias previas de su curso de Ciencias 1.

Ideas erróneas: Es común que se piense que la ener-gía se agota (confundiéndola con los recursos energé-ticos disponibles) o que se pierde en cada una de las transformaciones.

Principio de la conservación de la energíaSD 21

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Situación inicial

Página 166

Mediante una plática grupal, indague a qué consideran que se refi ere la frase “la energía se agota” y pídales que la contrasten con el principio de la conservación de la energía. Retome los comentarios que se generen cuan-do hayan terminado la secuencia.

Para mejorar el funcionamiento y evitar accidentes, sugiera a los alumnos que llenen de agua los popotes.

• R. M. La función de la vela es transferir energía térmi-ca al aluminio, el cual al ser un buen conductor de calor, permite que se caliente el agua en el interior de los popotes.

• R. M. El aire dentro de la cámara donde están los ex-tremos de los popotes se expande por el calor. Sale en forma de burbujas a través de los popotes, por el otro extremo, de manera que mueve al barco.

• Respuesta libre. Permita a los alumnos refl exionar sobre el ciclo, recordándoles que la energía química liberada por la combustión se transforma en energía calorífi ca que es absorbida por el agua, y que even-tualmente será transformada en energía cinética de movimiento para el vapor y el barco.

Desarrollo

Página 171

Mencione a sus alumnos que 1 KJ = 1000 J.

1 No, porque hay transferencia de energía mecánica hacia los alrededores

2 cambio en la energía no es cero, liberando energía al entorno.

U = Q – EM

U = 50 000 J – 25 000 J

U = 25 000 J

El cambio en la energía interna es positivo porque el sistema ganó energía.

3 Al comprimir el globo con una energía mecánica adi-cional, hay transferencia de energía del exterior, cuya magnitud debe considerarse negativa:

EM = –30 kJ

EM = –30 000 kJ

Como ya no se considera más energía calorífi ca Q, la energía interna del globo es:

U = Q – EM

U = 0 – (–30 000 J)

U = 30 000 J

Y tiene signo positivo porque el sistema ganó energía en el proceso.

Cierre

Página 171

• R. M. Cada litro de agua requiere 4 186 J, por lo que la energía interna de esta cantidad de agua es:

U = Q – EM = 4 186 J – 0 J

U = 4 186 J

• R. M. El calentador debe suministrar 4 186 J por cada litro de agua.

• R. M. De la energía química liberada en la combustión del gas.

• R. M. La energía se transfi ere al cuerpo de la persona que se está bañando en forma de energía calorífi ca.



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- Profundización del tema de la Primera Ley de la Termo-

dinámica: http://edutics.com.mx/ZLr


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Desarrollo (pág. 175)

Los estudiantes concluirán sobre algunas implica-ciones de los procesos de obtención y aprovecha-miento de la energía.

La contextualización histórica de las revoluciones industriales y su relación con los materiales y recur-sos utilizados puede ser muy útil para establecer criterios para el moderar el consumo.

Cierre (pág. 75)

Los textos explican diversas formas de obtención de la energía y a partir de una investigación se es-tablece la noción de contaminación térmica, sus consecuencias y riesgos.

Los alumnos montarán un experimento para analizar los efectos de la energía térmica y su transformación en formas de energía aprove-chables.

Inicio (pág. 172)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Argumenta la importancia de la Ley de la Termodinámica en las actividades huma-nas, así como los riesgos en la naturaleza implicados en su obtención y aprovechamiento.

Conceptos: Energía térmica.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; análisis e interpretación de datos; estable-cimiento de relación entre datos, causas, efectos y va-riables y solución de problemas.

Actitudes: Valoración de las aportaciones en la com-prensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos; consumo responsable; respe-to por la biodiversidad.

Antecedentes: En sexto grado han estudiado diferen-tes fuentes de energía térmica, sus transformaciones, riesgos y beneficios.

Ideas erróneas: La conservación de la energía tiene un sentido completamente ambiental; la energía pue-de ahorrarse o desperdiciarse.

Implicaciones de la obtención y aprovechamiento de la energía en actividades humanasSD 22


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Situación inicial

Página 172

• R. M. El rehilete comienza a girar con cierta velocidad que depende de la presión del vapor expulsado por la abertura de la lata.

• Respuesta libre. El vapor tiene muchas aplicaciones, oriente a sus alumnos para que lo relacionen con el movimiento del barco en la secuencia previa.

• R. M. Como ya se ha dicho en diferentes secciones de este bloque, ocurre una transferencia de calor cuando existe una diferencia de temperaturas entre los elementos de un sistema. Esto signifi ca que los cuerpos tienen diferentes energías térmicas que pue-den intercambiar para alcanzar el equilibrio térmico.

Desarrollo

Página 175

• R. M. El cambio climático se refi ere al incremento de la temperatura global del planeta.

• R. M. El calentamiento se debe a que se liberan gran-des cantidades de gases tipo invernadero (bióxido de carbono, metano, ozono, vapor de agua, etcétera) como resultado del intenso consumo de combusti-bles fósiles utilizados en las diversas actividades hu-manas. Estos gases crean una capa que impide que la radiación proveniente del Sol escape hacia el espacio interplanetario, por lo que la temperatura global au-menta.

• R. M. Se refi ere a la liberación de grandes cantidades de energía térmica hacia el ambiente (agua o aire, principalmente) por las industrias, algunas plantas

generadoras de electricidad, la deforestación y creci-miento de áreas urbanas.

• Respuesta libre. Puede modifi car las condiciones óp-timas de pequeños ecosistemas, modifi cando tasas de crecimiento, ciclos reproductivos y trastornos ge-néticos para diversos seres vivos.

• Respuesta libre.

Cierre

Página 175

Respuesta libre.

Divida a sus alumnos en equipos. Asigne un periodo de investigación y después que expongan los resultados ante sus compañeros. En la ronda de exposiciones, los alumnos tomarán notas para crear una línea triple de tiempo, involucrando: los ejes de fuentes de energía y materias primas; industrialización, máquinas y medios de transporte; y el impacto social.



pág. 172

pág. 175

- Bulbulian, Silvia. El reactor nuclear de Oklo y Las aplica-

ciones de la radiactividad, en: “La radiactividad”.

- Disponible en: http://edutics.com.mx/ZLH


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93Bloque 3 / eValuaciÓnBloque 3 / eValuaciÓn 93

Con lo que aprendieron durante el bloque y el análisis del mapa conceptual, los estudiantes pueden cons-truir, en equipo, un organizador gráfi co como el de la página 177. Esto les servirá para lograr mayor integra-ción de los temas estudiados.

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1.

• No, porque tanto la Luna como el Sol se mueven permitiendo su alineación con respecto a la Tierra.

• No, porque la Tierra parece estática mientras el Sol es el que se mueve a su alre-dedor.

• Sí, porque los planetas deberían seguir una trayectoria similar a la del Sol, la Luna y las estrellas en la bóveda celeste.

• No, porque es lo que se observa localmente. • Sí, porque si los planetas están a la misma distancia no debería haber variaciones

en la luz que se observa en la Tierra.

pág. 180

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2. a). La presión de un gas se explica por los impactos de las partículas sobre las pare-des del recipiente que lo contiene.

b). Las partículas son distintas para los diferentes tipos de gases.c). Las fuerzas de cohesión entre las partículas.d). La fuerza de cohesión entre gases es prácticamente inexistente, entonces no

hay restricciones para su posición en el espacio y podrán moverse dependiendo del recipiente en que se encuentren.

e). De la energía que tengan las partículas.3. a)

4. Los globos aerostáticos utilizan unos quemadores para regular la temperatura del aire en el interior del globo. Al calentar el aire en el interior del globo aumenta su volumen, aumentando la presión en el interior y, como la masa permanece constan-te, reduciendo su densidad con respecto al aire en el exterior. El globo aumenta su volumen desplazando aire en el exterior, una fuerza de empuje que logrará elevarlo.

5. c)

pág. 181

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9696

Manifestaciones de la estructura interna de la materia

Contenido del BloqueA lo largo de este bloque los alumnos estudiarán los fenómenos eléc-tricos desde 1 perspectiva histórica de la teoría atómica, describirán las interacciones electrostáticas y explicarán las condiciones para la conducción de corriente en diferentes materiales. También iden-tificarán los aspectos que permitieron el desarrollo de la inducción electromagnética y el impacto tecnológico y social que tuvo en la transformación de las fuentes de energía y su aprovechamiento para el desarrollo de la industria y el consumo sustentable.

Las competencias a desarrollar en este bloque se vinculan con la comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspec-tiva científica, la comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos, la toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención.

Bloque 4Bloque 4

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9797


Tiempo sugerido


21

2.5 horas 185-188 Relaciona la búsqueda de mejores explicaciones y el avance de la ciencia, a partir del desarrollo histórico del modelo atómico.

Proceso histórico del desarrollo del modelo atómico: aportaciones de Thomson, Rutherford y Bohr; alcances y limitaciones de los modelos.

2 horas 188-190

1.5 horas 191

22

3 horas 192-194 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.

Características básicas del modelo atómico: núcleo con protones y neutrones, y electrones en órbitas.

1.5 horas 194-196 Carga eléctrica del electrón.

1.5 horas 196-197 Efectos de atracción y repulsión electrostáticas.

233 horas 198-199 Explica la corriente y resistencia

eléctrica en función del movimiento de los electrones en los materiales.

Corriente y resistencia eléctrica.

3 horas 199-200 Materiales aislantes y conductores.

243 horas 202-204 Identifica las ideas y experimentos que

permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética.

Descubrimiento de la inducción electromagnética: experimentos de Oersted y de Faraday.

3 horas 204-205

25

3 horas 206-208Valora la importancia de aplicaciones del electromagnetismo para obtener corriente eléctrica o fuerza magnética en desarrollos tecnológicos de uso cotidiano.

El electroimán y aplicaciones del electromagnetismo.

3 horas 209-211

26

3 horas 212-213 Identifica algunas características de las ondas en el espectro electromagnético y en el espectro visible, y las relaciona con su aprovechamiento tecnológico.

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.

1 hora 214-215

2 horas 216-217

273 horas 218-219 Relaciona la emisión de radiación

electromagnética con los cambios de órbita del electrón en el átomo.

La luz como onda y partícula.3 horas 219-221

28

2 horas 222-224 Relaciona la electricidad y la radiación electromagnética como manifestaciones de energía, y valora su aprovechamiento en las actividades humanas.

Manifestaciones de energía: electricidad y radiación electromagnética.

2.5 horas 224-225

1.5 horas 226-227

29

3 horas 228-230

Reconoce los beneficios y perjuicios en la naturaleza y en la sociedad, relacionados con la obtención y aprovechamiento de la energía.

Obtención y aprovechamiento de la energía. Beneficios y riesgos en la naturaleza y la sociedad.

3 horas 230-231

Argumenta la importancia de desarrollar acciones básicas orientadas al consumo sustentable de la energía en el hogar y en la escuela.

Importancia del aprovechamiento de la energía orientado al consumo sustentable.

Bloque 4

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A través de la investigación y la reflexión sobre la historia de la ciencia, los alumnos podrán esta-blecer vínculos entre los desarrollos de distintos campos del conocimiento científico y las diferen-tes propuestas de modelos atómicos.

Cierre (pág. 191)

En el contenido del texto, se explican los princi-pales modelos atómicos, que ofrecen explicación de algunos fenómenos físicos relacionados con la interacción entre la radiación y la materia. En esta secuencia, se proponen actividades para que los alumnos comparen estos modelos atómicos y propongan criterios para distinguirlos con base en sus características y capacidad para describir y explicar las propiedades de la materia.

Al inicio de esta secuencia, se reflexiona sobre la estructura microscópica de las sustancias, a través de la recuperación de conocimientos pre-vios informales y de lo estudiado en el bloque anterior. Se hace énfasis en la necesidad de ela-borar modelos para explicar los fenómenos físi-cos, ya que se tiene una explicación satisfactoria, es un conocimiento útil para el desarrollo de la civilización. La actividad de inicio permite a los estudiantes familiarizarse sobre los elementos químicos y sus combinaciones, así como esta-blecer comparaciones entre las concepciones del modelo cinético de partículas con los mo-delos atómicos.

Inicio (pág. 186)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Relaciona la búsqueda de mejores explicaciones y el avance de la ciencia, a partir del desarrollo histórico del modelo atómico.

Conceptos: Elementos químicos; modelos atómicos de Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr; radiación alfa; átomos y estructura interna; espectro atómico.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; comparación, contrastación y clasifica-ción; identificación de problemas y distintas alternativas para su solución.

Actitudes: Reconocimiento de la ciencia y la tecno-logía como actividades de construcción colectiva, re-conocimiento de la búsqueda constante de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones.

Antecedentes: Los alumnos tienen como anteceden-tes el bloque anterior donde estudiaron la discontinui-dad de la materia en el modelo cinético de partículas.

Ideas erróneas: Las partículas no tienen peso ni están en movimiento continuo; hay aire o algún tipo de gas que rodea a átomos y a partículas.

Explicación de los fenómenos eléctricos: el modelo atómicoProceso histórico del desarrollo del modelo atómico: aportaciones de Thomson, Rutherford y Bohr. Alcances y limitaciones de los modelos

SD 23


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pág. 186

pág. 189


Situación inicial

Página 186

• R. M. Se requiere de un conocimiento previo, re-lacionado con información de aquellos elementos cuyo descubrimiento data de mucho tiempo, prin-cipalmente los que han tenido gran importancia para el desarrollo de las culturas a lo largo de la historia. Existen elementos que se conocen desde la antigüedad como es el caso de algunos metales, el azufre y el carbono, los cuales se identifi can en ma-yor o menor medida de acuerdo a experiencia previa.

Otros elementos, cuyo descubrimiento es más re-ciente, son más difíciles de identifi car. Para estos ya se hace necesario tener conocimientos de clasifi cación de elementos, sus propiedades e instrumentación para medirlas.

• R. M. No. La representación de la materia es que está formada por partículas diminutas, independiente-mente del tipo de sustancia.

• R. M. No. Las colisiones son interacciones de na-turaleza repulsiva exclusivamente. La unión requie-re de una interacción cuyo efecto promedio sea atractivo.

• R. M. Aunque todos coinciden en que la materia es discontinua al estar formada por partículas, se distin-guen en que el modelo de partículas no considera sus propiedades, sino su movimiento.

Desarrollo

Página 189

1. Respuesta libre. Los alumnos reconocerán que los experimentos aportan nuevas evidencias para el es-tudio de los fenómenos y la posibilidad de crear o mejorar las explicaciones que se tiene sobre ellos.

2.R. M. Los modelos atómicos de Dalton, Thomson y Ru-therford consideraban que las sustancias pueden des-componerse hasta llegar a una mínima estructura de-nominada átomo. Dalton consideraba que los átomos no tenían estructura interna, mientras que Thomson y Rutherford consideraban que los átomos tenían car-gas negativas en su estructura, que se balancean por la presencia de cargas eléctricas positivas. Thomson con-sideraba que los electrones estaban inmersos en una distribución uniforme de carga positiva. Rutherford pro-puso que los electrones orbitaban alrededor un centro de carga positiva a la que denominó núcleo atómico.

3.R. M. El modelo de Rutherford se considera más apropiado porque permite explicar por qué algunas partículas alfa son desviadas al impactar con los áto-mos de una lámina de metal.

Esto permite explicar, de manera más precisa, la dis-tribución de cargas en un átomo, una vez que se ha conocido que esta distribución no es homogénea. Nótese que para que se realice la prueba experimen-tal, se reconoció al metal como elemento.

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Página 190

• R. M. Un modelo se considera válido cuando puede explicar un fenómeno, además de que pueda tener capacidad predictiva para un rango más amplio de condiciones del mismo, o de vislumbrar la existen-cia de otros fenómenos. La puesta a prueba de un modelo implica que debe ofrecer respuestas acordes con resultados que vienen del estudio del fenómeno real o su replicación a través de los experimentos. Un modelo, además, debe ofrecer coherencia lógica de entendimiento para integrarse con otros modelos, así como la mayor sencillez posible.


Página 191

• R. M. Los modelos se validan a partir de la exactitud de la descripción de fenómenos, así como por su ca-pacidad predictiva.

• R. M. A pesar de sus limitaciones, el modelo de Bohr permite explicar algunos fenómenos relacionados con el comportamiento de la materia, como los es-pectros de emisión de algunos materiales.

Cierre

Página 191

R. M. Durante el siglo XIX se estudiaban las propiedades de los compuestos y la interacción entre ellos. Se de-mostró que cada compuesto siempre estaba formado por la misma cantidad de partes constitutivas. Fue así como Dalton demostró que la teoría de los átomos po-dría explicar mejor las propiedades químicas y físicas de los gases y otros compuestos.

R. M. El científi co ruso Dimitri Mendeleiev propuso or-ganizar los elementos químicos en orden ascendente con respecto a su peso atómico, determinando que ha-bía cierta periodicidad en sus propiedades físicas y quí-micas. El arreglo propuesto por Menedeleiev permitió corregir pesos atómicos a ciertos elementos y predecir la existencia y propiedades de elementos que no eran conocidos.

Respuesta libre. Sugiera a los estudiantes que realicen un mapa conceptual con los contenidos tratados en la secuencia.

Sugiera a sus estudiantes que en equipos lleguen a un acuerdo con respecto a las respuestas que dieron a la situación didáctica inicial, y que lo compartan en grupo.

pág. 190

pág. 191

Recursos adicionalesEn estos materiales encontrará contenidos alternativos de consulta.

- Explicaciones breves, imágenes y ejercicios sobre los mo-

delos atómicos:

- http://edutics.com.mx/ZLV

- Profundización sobre el tema del modelo de Bohr:

- http://edutics.com.mx/ZLj


100

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Al final de la secuencia, a través de un problema numérico a resolver, se recupera lo estudiado so-bre la interacción eléctrica. Se plantea una reflexión acerca de la inducción de carga eléctrica en los objetos. Con esta actividad, los alumnos podrán verificar las aplicaciones de la Ley de Coulomb para determinar otras variables, así como inves-tigar sobre otros métodos para transferir cargas eléctricas entre objetos.

Cierre (pág. 23)

Una de las principales leyes de la electricidad, la Ley de Coulomb, es estudiada y se contempla la naturaleza atractiva y repulsiva de las cargas eléctrica. Se proponen actividades para que for-malicen el comportamiento observado y lo clasi-fiquen de acuerdo a la fuerza observada. Además, utilizando los modelos atómicos, en particular el modelo de Bohr, explican cómo se redistribuyen las cargas eléctricas en los cuerpos. También se propone una actividad para que comparen las fuerzas electrostáticas y la fuerza de atracción gravitacional.

Al inicio, se hace una recuperación de la impor-tancia de la electricidad en nuestra forma de vida. Los alumnos inician esta secuencia con situacio-nes que les permiten experimentar con las fuer-zas eléctricas provocadas por la fricción de un globo con otros materiales.

Inicio (pág. 192)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Describe la constitución bá-sica del átomo y las características de sus componen-tes con el fin de explicar algunos efectos de las interac-ciones electrostáticas en actividades experimentales y/o en situaciones cotidianas.

Conceptos: Electricidad estática, atracción y repulsión eléctrica; Ley de Coulomb; rayos catódicos y electro-nes; protones y neutrones; campo eléctrico.

Habilidades: Capacidad de observación de fenóme-nos eléctricos y el uso de modelos para ofrecer expli-caciones a su comportamiento. Análisis de los alcances y limitaciones de los principales modelos clásicos que explican la estructura del átomo.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo; honestidad al manejar y comunicar informa-ción respecto a fenómenos y procesos naturales estu-diados; y disposición para el trabajo colaborativo.

Antecedentes: En cuarto grado, se han familiarizado con la electricidad estática a partir de la experiencia con fenómenos que involucran atracción y repulsión eléctrica.

Ideas erróneas: Muchos alumnos creen que los cuer-pos macroscópicos tienen cargas de un solo tipo y que los neutrones son una combinación de protones y elec-trones. También suelen confundir a la fuerza eléctrica con la gravitacional. En cuanto a las líneas de campo consideran que las líneas pueden “iniciar’’ y “terminar’’ en cualquier lugar.

Características básicas del modelo atómico: núcleo con protones y neutrones, y electrones en órbitas. Carga eléctrica del electrón

SD 24

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Situación inicial

Página 192

1. R. M. El globo se queda pegado a la pared durante un cierto tiempo.

2.R. M. Los globos se alejan uno de otro, por lo que cada globo experimenta una fuerza que lo aleja lo más posible del otro. Las fuerzas ejercidas sobre cada globo son iguales en magnitud y dirección, pero de sentido opuesto.

3.R. M. El chorro de agua es atraído hacia el globo que se ha frotado con la tela.

4.R. M. El comportamiento será similar en todos los casos.

• R. M. La zona frotada del globo es atraída por la pared, la cual, también es atraída con una fuerza de la misma magnitud pero en sentido opuesto.

• Respuesta libre. • Respuesta libre. Los alumnos pueden vincular las

fuerzas observadas con la interacción entre las car-gas de los átomos de que están compuestos los diferentes materiales.

Desarrollo

Página 194

• R. M. La frotación con la tela ocasiona una migración de cargas eléctricas hacia o desde la zona de contac-to, que tiene por consecuencia un reacomodo tempo-ral en la distribución de cargas positivas y negativas. El reacomodo de la distribución de cargas eléctricas se da de manera interna en cada objeto quedando cada

uno cargado, así como entre los objetos que se frotan, es decir, hay migración de cargas de un objeto a otro.

Esto se puede explicar con los modelos de Ruther-ford y Bohr que hablan de que un núcleo positivo y pesado del átomo es rodeado por carga negativa li-gera. La carga negativa, por ser más ligera, tiene ma-yor movilidad, con lo cual se puede redistribuir por varios átomos que componen el material, y de esa forma generar la redistribución macroscópica de la carga. Esta redistribución depende de los objetos que se frotan: globo-cabello, globo-franela, etcétera

• R. M. Ambos objetos, suéter y globo, quedan carga-dos eléctricamente. Como existe una redistribución de cargas entre ambos objetos, la atracción es mayor que con objetos que no hayan sido cargados. Se com-prende mejor si se piensa que la diferencia de carga es mayor entre los objetos que se frotan que la que existe entre un objeto frotado y otro no. En el caso de la interacción de un objeto que no se haya frotado con uno que sí lo haya sido, éste último induce un re-distribución interna de cargas en el primero que tiene como resultado la atracción. Ejemplo de este caso es la interacción del globo frotado con la pared.

• R. M. La condición es que tanto el globo, como otros objetos, como una regla de plástico y una barra de vi-drio son frotados por un mismo pedazo de lana. El re-sultado es que a diferencia de la actividad anterior, en donde se cuelgan los dos globos frotados con lana y que se rechazan después de haber sido frotados, la regla y la barra de vidrio son atraídas por el globo. Esto se puede explicar por la situación de que en dis-tintos objetos fabricados con distintos materiales, la redistribución de cargas es distinta.


pág. 192

pág. 194

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• Respuesta libre. • Respuesta libre. Los alumnos asociarán atracción

o repulsión cuando se reduce la distancia entre los cuerpos al acercarlos.

Página 195

• R. M. Porque sus átomos tienen el mismo número de electrones que de protones, y al tener cargas de la misma magnitud pero diferente signo las mantiene neutralizadas eléctricamente.

• R. M. No, siempre tendrán cargas contrarias. Al frotar los materiales se produce una migración de cargas eléctricas de un objeto a otro, y dependiendo de las propiedades de los materiales, un material cederá electrones al otro. El objeto que queda con carga ne-gativa es el que obtuvo electrones del otro material, y el que los pierde queda con carga eléctrica positiva.

• R. M. Se puede afi rmar o negar la posibilidad de-pendiendo del modelo que se utilice para describir al átomo y lo que se defi na como partícula. Con los modelos vistos hasta el momento, se puede asumir que si el átomo es la partícula de la cual se habla, entonces protones y electrones están combinados formando esa partícula. Si como partícula se consi-deran los protones y electrones independientemente (partículas subatómicas), entonces no se combinan porque los modelos exigen que estén separados para describir los hechos experimentales. La historia es distinta de las dos anteriores si se utiliza la mecánica cuántica como modelo para describir la interacción. En la mecánica cuántica se toma en cuenta que los movimientos de electrones y protones son muy dis-tintos porque sus masas difi eren considerablemente, además de que el concepto de partícula adquiere otro matiz a niveles microscópicos.

Página 196

• Respuesta libre. Los alumnos podrán sugerir que los electrones, al encontrarse en órbitas alrededor del núcleo, tienen mayor movilidad entre átomos de lo que sucede con las partículas que se encuentran en el núcleo atómico. Una respuesta como ésta se pue-de complementar por el hecho de que un protón o un núcleo es mucho más masivo que un electrón.

Página 197

Para resolver este problema se requiere la Ley de Coulomb dada en la página 193 de este bloque, y la Ley de Gravita-ción Universal dada en la página 77 del Bloque 2.

• R. M. Tanto la fuerza electrostática, como la de atrac-ción gravitacional, son inversamente proporcionales con el cuadrado de la distancia, y dependen del pro-ducto del valor concreto de una propiedad de cada uno de los dos cuerpos que interactúan, ya sea la carga eléctrica o la masa; respectivamente. Se dis-tinguen, además, por los valores de las constantes de proporcionalidad y, principalmente, porque la fuerza eléctrica puede ser atractiva o repulsiva, mientras que la gravitacional es sólo atractiva.

• R. M. Para obtener la magnitud de la fuerza eléctrica se multiplican los valores de las cargas:

q1q

2 = (2 × 10–4 C) (–9 × 10–5 C)

= –1.8 × 10–8 C2

y se eleva al cuadrado el valor de la distancia entre éstas:

r2 = (2 m)2 = 4 m2

pág. 195

pág. 196

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Finalmente se sustituyen estos resultados junto con el valor de la constante k:

F = kq

1q

2

r2 = (9 × 109

Nm2

C2 )(–1.8 × 10–6 C2)

4 m2

F = –162.0 Nm2

4 m2

F = –40.5 N

• R. M. La magnitud de la fuerza es muy grande y el sig-no negativo indica que la fuerza es atractiva porque las cargas tienen signos contrarios.

• R. M. Para calcular la aceleración de cada cuerpo debida la acción de la fuerza eléctrica, se requiere la expresión matemática de la Segunda Ley de Newton dada en la página 72 del Bloque 2, en donde a F

m.

Sustituyendo los valores de la fuerza y la masa:

a1 = –40.5 N

2 kg = –20.3 m

s2

y

a2 = –40.5 N

5 kg = –8.1 m

s2


Cierre

Página 197

• R. M. Como las cargas son iguales en magnitud, en-tonces se puede considerar que q

1 = q

2 = q, entonces

sustituyendo en la Ley de Coulomb se tiene:

F = kq

1q

2

r2 = kq2

r2

De esta expresión se despeja a q:

q = r2Fk = r F

k

Al dividir la magnitud de la fuerza entre el valor de la constante eléctrica y sacando raíz cuadrada se obtiene:

Fk = 1 000 N

9 × 109 Nm2

C2

= C2

m21.1 × 10–7

Fk = 3.3 × 10–4 C

m

Entonces la magnitud de la carga será:

q = (0.3 m)(3.3 × 10–4 Cm)

= 9.9 × 10–5 C

• R. M. Existen tres formas principales de transferencia de carga: fricción, contacto, e inducción. La carga por fricción ocurre cuando por fricción se provoca la transferencia de electrones de un cuerpo a otro. Los cuerpos pueden cargarse por contacto al transferir las cargas de un cuerpo inicialmente cargado a otro. Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se acerca a un cuerpo neutro, se producen fuerzas eléctricas de atracción y repulsión que provocan una redistribu-ción de las cargas eléctricas en el cuerpo neutro, de modo que localmente y mientras el cuerpo cargado esté cerca, el objeto adquiere la carga opuesta a la del objeto cargado.

El producto fi nal de esta secuencia puede ser un artículo de divulgación científi ca elaborado por equipos. Al ini-cio de la misma, presente a los estudiantes uno o varios ejemplos de este tipo de textos, que trate sobre el mis-mo tema, y que funcione de modelo para el trabajo de los alumnos. Se sugiere que el producto fi nal se publique en un periódico escolar, o en un compendio de artículos de divulgación científi ca del aula, ya sea en versión im-presa o electrónica.

pág. 197


- La estructura del átomo: http://edutics.com.mx/Z

- García Fernández, Horacio, “La aterradora liberación del

átomo”, en ¿Cómo ves?, México, UNAM. Disponible en:



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Al final de la secuencia, se presenta una actividad experimental con la que los estudiantes pueden comparar los efectos de la resistencia eléctrica en el brillo de un foco en un circuito eléctrico.

Cierre (pág. 201)

Durante el desarrollo de la secuencia, se identifi-can los materiales que conducen la electricidad, así como los aislantes del flujo eléctrico. Al estu-diar las condiciones en que la corriente eléctrica fluye, se identifican las partes de un circuito eléc-trico y la presencia de factores que se oponen al flujo eléctrico representados por la resistencia eléctrica, y los dispositivos para controlarla. Los alumnos obtendrán mayor información acerca de los diferentes materiales y sus propiedades eléctricas, y podrán vincularla con los conceptos desarrollados en la secuencia para explicar el fun-cionamiento de los circuitos.

Al inicio de la secuencia, se hace una reflexión acerca de la electricidad y su presencia en mu-chos ámbitos de las formas de vida, costumbres y culturas del ser humano. La actividad de inicio está diseñada para que los estudiantes exploren los efectos de la corriente eléctrica en diferentes arreglos de un circuito formado por una pila, ca-bles de conexión y foco.

Inicio (pág. 198)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Explica la corriente y resis-tencia eléctrica en función del movimiento de los elec-trones en los materiales.

Conceptos: Circuitos eléctricos, corriente eléctrica, diferencia de potencial, resistencia eléctrica, aislante y conductores eléctricos.

Habilidades: Practica, mediante la experimentación, la fabricación de circuitos eléctricos sencillos, adop-tando las medidas de seguridad adecuadas. Analiza e identifica los distintos tipos de materiales que pueden conducir la corriente eléctrica, así como los que no lo hacen, y utiliza esta información para el trabajo prácti-co con la electricidad. Practica la búsqueda y selección de la información relacionada con el funcionamiento de dispositivos eléctricos y la relacionada con las medi-das de seguridad necesarias para evitar accidentes por descargas eléctricas.

Actitudes: Disposición para trabajar de manera segura con dispositivos eléctricos para evitar accidentes. Cu-riosidad e interés por conocer los fenómenos eléctri-cos y el funcionamiento de aparatos eléctricos.

Antecedentes: En quinto grado, estudiaron circuitos eléctricos y analizaron la influencia de los materiales conductores y aislantes en el funcionamiento de los circuitos.

Ideas erróneas: Muchos alumnos confunden corrien-te eléctrica con voltaje, creen que los materiales con-ductores no tienen resistencia eléctrica, y consideran que mientras más grande sea una pila, mayor será su voltaje.

Corriente y resistencia eléctrica SD 25

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Situación inicial

Página 198

3.R. M. Si los cables y el objeto están libres de aislante y hacen buen contacto, el foco volverá a encender.

4.Respuesta libre. Los alumnos probarán con diferen-tes materiales y comprobarán que solamente encen-derá con metales sin recubrimientos plásticos.

5.Respuesta libre. Se debe indicar a los estudiantes que tengan cuidado con este arreglo, porque los cables puede calentarse mucho, dependiendo del tipo de cable utilizado.

• Respuesta libre. Los alumnos identifi carán la noción de circuito eléctrico, el cual indica un “camino” por la que fl uye la corriente eléctrica. Este circuito ha de ser cerrado para que exista el fl ujo eléctrico. Establecerán criterios para distinguir los materiales dependiendo de estas propiedades.

• Respuesta libre. De esta forma se identifi ca cómo al abrir el circuito, se interrumpe el fl ujo eléctrico.

Respuesta libre. Los alumnos establecerán que los “toques” se sienten cuando el cuerpo funciona como aquellos materiales que conducen la electricidad, y po-drán reconocer la importancia del aislamiento en los circuitos para la seguridad de los usuarios.

Desarrollo

Página 199

• R. M. La plata. Sin embargo, existen materiales que abajo de una temperatura característica del propio material, conducen la electricidad oponiendo nula resistencia. Dichos materiales son conocidos como superconductores.

• R. M. Porque tiene una conductividad similar a la pla-ta, pero se oxida menos manteniendo las conexiones en óptimo estado durante más tiempo.

• R. M. La capacidad del agua para conducir la electri-cidad depende de las sales disueltas en ella, es decir, el agua completamente libre de sales no conduce la electricidad.

Respuesta libre. Los alumnos podrán mencionar algu-nos de los materiales utilizados en la actividad de inicio y podrán establecer sus relaciones con la electricidad y la conducción del calor.

Página 200

Por simplicidad, sugiera a los alumnos que acoten su investigación a los focos incandescentes.

• R. M. En este caso, podrán establecer que hay una transformación de energía eléctrica en energía me-cánica de movimiento en las cargas eléctricas libres de los materiales conductores en el circuito. Los electrones libres pueden chocar entre ellos o con las partículas que forman el material, lo que provoca un incremento en la temperatura del material, eleván-dola a tal grado que provoca que el fi lamento del foco comience a emitir radiación (Comente que más

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adelante, se hablará sobre la radiación electromagné-tica y sus propiedades). Hay materiales para los cua-les el calentamiento provocado por el movimiento electrónico provoca un cierto tipo de radiación, que es perceptible por el ojo humano como luz. Al fl uir las cargas eléctricas libres por el material, como se comentó, éste ofrece resistencia a ese fl ujo (la resis-tencia eléctrica se estudia en el tema siguiente). Esta resistencia es el origen del incremento de temperatu-ra que sufre el material. Para evitar que se queme el fi lamento del foco, se coloca en la cámara formada por la bombilla, la cual se encuentra al vacío o llena, a baja presión, con un gas noble como el kriptón.

Página 201

• R. M. La mayor parte de los resistores se fabrican con carbón comprimido.

• R. M. El fi lamento del foco tiene una gran resistencia, por lo que hay mayor difi cultad para el movimiento libre de las cargas eléctricas, provocando un gran au-mento en la temperatura, por lo que el foco emite luz y calor al ambiente.

Cierre

Página 201

En esta actividad, que involucra la construcción de un circuito sencillo, puede ser conveniente introducir la simbología utilizada para su representación. En las respuestas modelo, que a continuación se exponen, se incluyen también los diagramas de los circuitos. Es ne-cesario hacer énfasis en que las líneas de unión en un diagrama de circuitos no representa los alambres usa-dos, son sólo para indicar qué elementos del circuito se conectan.

3.R. M. Los alumnos observarán que mientras mayor sea la longitud del alambre, se reduce el brillo en el foco, y si se reduce la longitud, aumenta el brillo. ((fi -gura del diagrama del circuito con resistencia debida a longitud variable del alambre))

4.R. M. Al sustituir por alambre de cobre, se observa que el brillo del foco cambia con la longitud de for-ma similar a como ocurre con el otro material; aun-que para longitudes iguales, el foco brillará más con alambre de cobre que con uno de nicromel. ((fi gura del diagrama del circuito con resistencia debida al ni-cromel y al cobre))

pág. 200

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Corriente

Batería

Resistencia debida al foco

Resistencia debidaal material

(nicromel, cobre)

Corriente

Batería

Resistencia debida al focoResistencia debida

a la longituddel alambre

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• R. M. Como el foco brilla más con el alambre de cobre, se deduce que es mejor conductor de electricidad.

• R. M. La resistencia aumenta o disminuye con la lon-gitud, por lo que son directamente proporcionales.

• R. M. Sí, si aumenta la longitud, aumenta la resisten-cia y esto provoca una disminución en la corriente eléctrica.

R. L.

Para evaluar conocimientos adquiridos acerca de los materiales conductores y aislantes de electricidad, pue-de proponer un juego de tipo: “caricaturas, presenta…”

- Allier Cruz, Rosalía A., et al. La magia de la Física. Tercer

Grado. México: McGraw-Hill. 2005.

- Herrera, Miguel Ángel, Cargas y Corrientes. México: SI-

TESA. 1996.

- Barry, Patrick. Cumpliendo con las expectativas. Los su-

perconductores.

Ciencia NASA.

http://edutics.com.mx/ZEh

- 1 de febrero de 2007.

- De Buen, Odón. ILUMEX: desarrollo y lecciones del pri-

mer proyecto mayor de ahorro de energía en México.

En: http://edutics.com.mx/ZE7

- Fecha de consulta 28 de febrero de 2007.

- Experimentos relacionados con el tema de la conduc-

ción eléctrica: http://edutics.com.mx/ZLC


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En esta actividad se retoman aspectos históricos sobre las aportaciones al electromagnetismo rea-lizadas por científicos como Oersted, Faraday y Henry. Con esto se consolidan los conocimientos adquiridos durante la secuencia.

Cierre (pág. 205)

Durante el contenido del texto, se estudian las principales aportaciones que ofrecen una expli-cación científica a los fenómenos electromagné-ticos. Los alumnos crearán imanes temporales de forma mecánica por fricción con un imán perma-nente y por efecto de una corriente eléctrica que circula en un alambre conductor.

Para comenzar la secuencia, se retoma la expe-riencia relacionada con los imanes para relacio-narlos con fenónenos eléctricos. Esta actividad permite a los alumnos experimentar la relación entre electricidad y magnetismo al verificar los efectos de una corriente sobre la aguja de una brújula.

Inicio (pág. 202)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Identifica las ideas y experi-mentos que permitieron el descubrimiento de la induc-ción electromagnética.

Conceptos: Magnetismo, campo magnético, experi-mento de Oersted, inducción electromagnética.

Habilidades: Observación, medición y registro; esta-blecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; elaboración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones; diseño experimental, pla-neación, desarrollo, evaluación de investigaciones y manejo de materiales y realización de montajes.

Actitudes: Reconocimiento de la ciencia y la tecnolo-gía como actividades de construcción colectiva.

Antecedentes: En tercer grado de primaria, realizaron trabajos con imanes para experimentar los efectos so-bre otros cuerpos.

Ideas erróneas: Los polos magnéticos son lo mismo que cargas eléctricas positivas y negativas; los polos magnéticos pueden aislarse entre sí; los campos mag-néticos son lo mismo que los campos eléctricos.

Los fenómenos electromagnéticos y su importanciaDescubrimiento de la inducción electromagnética: experimentos de Oersted y de Faraday

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Situación inicial

Al inicio de la secuencia, para recuperar y reactivar co-nocimientos previos, pregunte qué relación tiene el magnetismo con la electricidad. Para inducir la refl exión de los alumnos, puede darles algunas pistas. Pídales que escriban sus respuestas en su cuaderno. Como en las secuencias anteriores, es importante que durante el cierre vuelvan a leer su propuesta; y corregirla y modifi -carla a partir de los conocimientos adquiridos.

Página 202

Comente con sus alumnos cuáles son las propiedades de una brújula y luego verifi que que la aguja de la brú-jula quede en dirección paralela a la de las espiras para visualizar mejor el efecto.

5.R. M. La aguja de la brújula se dejó orientada en di-rección paralela al cable. Al cerrar el circuito, la aguja queda en dirección perpendicular al alambre y per-manece así hasta que se abre el circuito.

6.R. M. Al invertir las conexiones, la brújula se orienta con dirección perpendicular al alambre pero en sen-tido opuesto.

• R. M. La aguja se colocó en dirección paralela al ca-ble y, al cerrar el circuito, se movió noventa grados.

• R. M. En este caso, la aguja de la brújula se mueve quedando en la misma dirección, pero en sentido opuesto, es decir, se movió 180° respecto a la posi-ción original.


Desarrollo

Página 203

3.R. M. Dependiendo del tipo de imán utilizado, el imán podrá atraer objetos metálicos como clips o alfi leres durante un cierto tiempo. El clavo queda imantado por la frotación con el imán permanente, por lo que puede ejercer una fuerza de atracción magnética so-bre otros cuerpos metálicos. La interacción entre los objetos ocurre por efecto del campo magnético que rodea al imán.

Página 205

Sugiera a los alumnos que utilicen alambre barnizado para evitar posibles cortocircuitos. De lo contrario, de-berán evitar hacer contacto entre las vueltas del alam-bre alrededor del clavo.

También recomiéndeles que abran el circuito frecuen-temente, porque el alambre y la pila pueden calentarse mucho y producir pequeñas quemaduras.

• R. M. Mientras más espiras haya enrolladas en el clavo, el electroimán atrae más objetos pequeños o un mis-mo objeto con la misma fuerza a mayores distancias.

Cierre

Página 205

• R. M. Oersted descubrió que había una relación en-tre electricidad y magnetismo con su experimento del alambre recto y la brújula. La corriente eléctrica en un alambre conductor produce un campo mag-

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nético como resultado de las cargas en movimiento. Este campo magnético, que es una cantidad vec-torial, es siempre perpendicular a la dirección de la corriente en cada punto.

• R. M. Porque aunque Henry hizo el mismo descubri-miento, Faraday hizo públicos los resultados de sus experimentos, similares a los de Henry, sobre cómo puede generarse una corriente en un alambre a par-tir de una corriente eléctrica variable que circula por otro alambre.

R. M. El funcionamiento de los electroimanes está re-lacionado con los experimentos de Oersted, porque la circulación de corriente genera un campo magnético a su alrededor y magnetiza al clavo. De esta forma, se incrementa la intensidad del campo magnético induci-do por la corriente y esto permite que se incremente la fuerza de atracción en sus polos magnéticos.


- Braun, Eliezer. Faraday. La inducción electromagnética.

ILCE. 4 de marzo de 2007. http://edutics.com.mx/ZE8

- Braun, Eliezer. Faraday. Campo eléctrico y campo mag-

nético. ILCE. 4 de marzo de 2007. http://edutics.com.

mx/ZEX

- Braun, Eliezer. Faraday. Faraday. El electroimán. Motores

y generadores de electricidad. ILCE. 4 de marzo de 2007.

http://edutics.com.mx/ZEB

- Carmona, Gerardo, y otros. “Michael Faraday: un genio de

la física experimental”. Disponible en: http://edutics.com.

mx/ZLy


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Los alumnos identifican dispositivos que hagan uso de electroimanes y analizan las ventajas y des-ventajas de estos sobre los imanes permanentes.

Cierre (pág. 211)


En las actividades, analizan las alteraciones en el campo magnético inducido por una corriente al modificar diferentes parámetros en un electro-imán. Obtienen información sobre el funciona-miento de diferentes dispositivos electromagné-ticos que se aplican en la vida cotidiana. Además, se informan sobre las diferentes formas en que se puede generar energía eléctrica y cuáles de ellas se utilizan en la República Mexicana.

La secuencia inicia con un experimento con el que los estudiantes pueden verificar la relación entre electricidad y magnetismo para la genera-ción de movimiento, al crear un motor eléctrico.

Inicio (pág. 206)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Valora la importancia de aplicaciones del electromagnetismo para obtener co-rriente eléctrica o fuerza magnética en desarrollos tec-nológicos de uso cotidiano.

Conceptos: Inducción electromagnética, electroimán, transformador, motor y generador eléctrico.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; formulación de preguntas e hipótesis; establecimiento de relación entre datos, causas, efec-tos y variables; manejo de materiales y realización de montajes.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo; reconocimiento de que la ciencia y la tecno-logía aplican diversas formas de proceder; valoración de las aportaciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: Los alumnos tienen como anteceden-tes los contenidos de la secuencia previa.

Ideas erróneas: En la inducción electromagnética sólo el imán puede moverse, no hay pérdidas de ener-gía en los transformadores, el agua almacenada en las presas es la que genera la electricidad.

El electroimán y aplicaciones del electromagnetismo

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Situación inicial

Página 206

Sugiera a los estudiantes que el corcho tiene que quedar lo más libre posible para girar sin perder es-tabilidad. Para hacer más efi ciente al motor, es reco-mendable utilizar imanes de gran intensidad, los po-los magnéticos tienen que colocarse de modo que el campo sea lo más uniforme posible y que éste atravie-se a la bobina.

• R. M. Si el arreglo está bien equilibrado, es posible que el corcho comience a girar en una dirección que depende de las conexiones en los polos de la pila, o del sentido en que esté envuelto el alambre en el corcho. Probablemente haya necesidad de darle un pequeño impulso al giro.

• R. M. Las dos terminales de la pila están conectadas a las tachuelas, que apenas y tocan las puntas de los alfi leres. Al provocarse un ligero movimiento de giro sobre el corcho, se genera una variación del campo magnético de los imanes puesto que cambia de po-sición el devanado (vueltas de alambre en el corcho) respecto a ellos cuando gira. Esta variación del cam-po magnético sobre el devanado es la que induce su movimiento giratorio. A cada media vuelta que da el corcho y el devanado, se invierte la polaridad, y entonces, de esta forma, se mantiene la variación del campo magnético haciendo que permanezca el giro mientras el circuito con la pila esté cerrado (co-nectado).

Para poder explicar lo de la variación del campo mag-nético, conviene que les recuerde a los alumnos lo del concepto de marco de referencia estudiado en el Blo-que 1. Si el marco de referencia es la base del motor, entonces el campo magnético es constante y lo que se mueve es el corcho. Por otro lado, lo que interesa, es fi jar el marco de referencia en el corcho que gira. De esta forma, los imanes, y por ende el campo magnéti-co, giran alrededor del corcho, y se puede explicar lo de la variación del campo magnético.

Desarrollo

Página 207

• R.M. Al aumentar el número de espiras, la contribu-ción al campo magnético por cada segmento de alambre conductor, aumenta en la zona central.

• R. M. La magnitud del campo magnético cambia de forma proporcional con la intensidad de la corriente.

• R. M. La corriente en la bobina produce un campo magnético a su alrededor, y por la contribución de las espiras tendrá mayor intensidad en su centro, que es la zona donde se coloca la barra. Como el hierro se magnetiza fácilmente, entonces hay un incremento en la magnitud del campo magnético en esta región que se mantendrá constante mientras no se abra el circuito.

• R. M. Al cambiar el sentido de la corriente (invirtiendo las conexiones a la pila), la bobina invierte su polari-dad en el campo magnético producido.


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Página 208

• R. M. Se pueden clasifi car los micrófonos de varias maneras, una de ellass es la forma en que convierten las ondas mecánicas sonoras en impulsos eléctricos. Es recomendable considerar sólo el funcionamiento de los de tipo dinámico o bobina, pues va de acuerdo a lo aprendido durante esta secuencia.

Las ondas sonoras son captadas por un diafragma, el cual se encuentra unido a una bobina que se mueve de acuerdo a la forma en que se mueve el diafragma. Si se colocara un marco de referencia en la bobina que se mueve, se puede observar que los imanes se mueven, generando un campo magnético variable y, por tanto, induciendo una corriente eléctrica. La for-ma de variación del campo magnético depende de la forma en que las ondas sonoras mueven el dia-fragma, por lo que las señales eléctricas inducidas lo hacen también en función de esa dependencia. Estas señales son después amplifi cadas y procesadas.

• R. M. En una parte de la guitarra eléctrica cercana a las cuerdas, se encuentra un dispositivo que es un electroimán, conocido como bobina fonocaptora, que contiene un imán permanente en su centro. Este imán magnetiza la zona de la cuerda que se encuen-tra más cercana, la cual al vibrar, produce un campo magnético variable que induce una corriente eléctri-ca que es llevada a un amplifi cador.

Página 210

• R.M. La lectura o grabación se realiza a partir de un electroimán acoplado a la cabeza, la cual detecta o induce campos magnéticos de dos polaridades dis-tintas, designadas como 0 y 1, en una región de un disco magnetizable.


Página 211

Sugiera a sus alumnos que investiguen directamente en la Comisión Federal de Electricidad, en la Secreta-ría de Energía o en la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Además, recomiéndeles que bus-quen los porcentajes de producción para la pregunta fi nal.

• R. M. En 2009, las principales plantas generadoras en nuestro país son las termoeléctricas, hidroeléctricas, carboeléctricas, núceloeléctrica, ciclo combinado, geotérmicas, turbogás y eólicas.

• R. M. Se consideran fuentes energéticas renovables aquellas que pueden renovarse de forma natural o arti-fi cial. Se consideran como fuentes renovables la ener-gía hidráulica, eólica, solar, biomasa y mareomotriz.

• R. M. En algunas zonas del país podría seguir explo-tándose la energía hidráulica, en otros podría utilizar-se la energía solar y la eólica, en las playas poco turís-ticas podría aprovecharse la energía de las mareas.


Cierre

Página 211

• R. M. Timbres, seguros de puertas, motores eléctri-cos, taladros, grúas, sistemas de impulsión, etcétera.

• R. M. La ventaja de los electroimanes sobre los ima-nes naturales es que los primeros se pueden activar o desactivar al interrumpir el paso de corriente, además de que puede modifi carse su intensidad al cambiar la intensidad de corriente en el circuito que lo constitu-ye. Algunas desventajas podrían ser que los electro-imanes pueden llegar a sobrecalentarse por el uso y su fabricación puede ser costosa.

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Sugiera a los alumnos que, en equipos, elijan un apa-rato de la vida cotidiana, que empleen con frecuencia (y en cuyo funcionamiento participen electroimanes). Pídales que formulen una hipótesis acerca de su fun-cionamiento, así como de la participación de los elec-troimanes; y después, que investiguen al respecto. En sesión plenaria, deberán comunicar sus hallazgos y en grupo, analizar las semejanzas y diferencias. Escriban las ideas más importantes en un cuadro sinóptico.

pág. 211


- Braun, Eliezer. Faraday. La inducción electromagnética.

ILCE. 4 de marzo de 2007.http://omega.ilce.edu.mx:3000/

sites/ ciencia/volumen3/ciencias3/112/htm/ sec_7.htm

- Braun, Eliezer. Faraday. Campo eléctrico y campo mag-

nético. ILCE. 4 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.

mx:3000/sites/ ciencia/volumen3/ciencias3/112/htm/

sec_8.htm

- Braun, Eliezer. Faraday. Faraday. El electroimán. Motores

y generadores de electricidad. ILCE. 4 de marzo de 2007.

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/

ciencias3/112/htm/ sec_9.htm

- Braun, Eliezer. “Electromagnetismo: de la ciencia a la tec-

nología”. Disponible en: http://edutics.com.mx/ZLF


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Para cerrar la secuencia, investigan cuál es la re-lación entre los colores, su longitud de onda, fre-cuencia y energía. También utilizarán los conoci-mientos adquiridos para identificar las condiciones necesarias para la formación del arcoíris y la ubica-ción de los colores para los observadores.

Cierre (pág. 217)

Desarrollo (pág. 216)

Con la ayuda de papel celofán se logra observar la combinación de colores primarios de la teoría luminosa.

Los alumnos construyen arreglos con los que ob-servan el comportamiento de la luz en medios transparentes y la dispersión de la luz.

Inicio (pág. 212)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Identifica algunas caracte-rísticas de las ondas en el espectro electromagnético y en el espectro visible, y las relaciona con su aprovecha-miento tecnológico.

Conceptos: Espectro visible y electromagnético; re-flexión, refracción y absorción; ondas electromagné-ticas; ecuaciones de Maxwell; velocidad de propaga-ción; longitud de onda, frecuencia y energía de ondas.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; observación, medición y registro; diseño experimental, planeación, desarrollo y evaluación de investigaciones; manejo de materiales y realización de montajes.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo; apertura a nuevas ideas y aplicación del es-cepticismo informado; disposición para el trabajo cola-borativo; reconocimiento de la ciencia y la tecnología como actividades de construcción colectiva.

Antecedentes: En cuarto grado, los alumnos estudia-ron algunas características de la luz y su propagación en diferentes medios.

Ideas erróneas: Desde la época de Newton es común que se diga que el arcoíris tiene exactamente 7 colores; la luz no se desvía al pasar a través de materiales trans-parentes.

Composición y descomposición de la luz blanca SD 28

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Situación inicial

Página 212

1. R. M. Una parte del haz de luz se refl eja en la cara donde incide, otra fracción cambia de dirección en el interior del prisma y sale por la cara opuesta; además otra fracción puede refl ejarse en el interior del prisma y salir por la otra cara.

Al girar el prisma, además de los fenómenos men-cionados, puede observarse que el haz de luz se ensancha y colorea al salir por una de las caras del prisma. El rojo sufre la menor refracción y se des-vía menos, mientras que el violeta se refracta más y muestra la mayor desviación de la parte superior de haz dispersado.

2.R. M. El haz refractado en el primer prisma sufrirá una nueva refracción en el segundo prisma, alteran-do dos veces su dirección original o provocando su dispersión. Si el haz emergente del primer prisma se ha dispersado, entonces en ciertos arreglos se refrac-tará, ensanchándose y cambiando su dirección en el interior del prisma.

3.R. M. Para ciertos ángulos, es posible observar que la luz cambia de dirección y además que se ensan-cha mostrando diferentes colores. En este caso, se observa un continuo de color, de los cuales pueden distinguirse fácilmente cinco o seis colores.

4.R. M. Al iluminar el disco compacto se puede obser-var un patrón de colores.

Desarrollo

Página 216

1. R. M. Roja.

2.R. M. Azul o verde. La luz blanca cambia de color porque el celofán puede absorber la mayor parte de los colores excepto su color.

3.R. M. Al mezclar verde con azul se observa un azul más claro. Al mezclar rojo con azul se observa un color rojo oscuro.

4.R. M. El color de los objetos no cambia notablemen-te.

5.Respuesta libre.

• Respuesta libre.• R. M. Al mezclar rojo, azul y verde se observa luz blan-

ca, esto implica que al mezclar estos colores en di-ferentes proporciones se pueden obtener todos los colores del espectro.


Cierre

Página 217

Sugiera a sus alumnos que tomen en cuenta que las propiedades del medio modifi can la velocidad de pro-pagación de la luz.

• R. M. La energía que transportan las ondas depende de su frecuencia, mientras que su longitud de onda puede cambiar dependiendo del medio donde se propague.


pág. 212

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ColorLong. de

onda (nm)Frecuencia

(Hz)Energía

(J)

Rojo 660 454 × 1012 301 × 10–21

Naranja 610 492 × 1012 326 × 10–21

Amarillo 580 517 × 1012 343 × 10–21

Verde 540 556× 1012 369 × 10–21

Azul 470 638 × 1012 423 × 10–21

Violeta 410 732 × 1012 485 × 10–21

Pida a sus estudiantes que establezcan relaciones de proporcionalidad entre la longitud de onda, la frecuen-cia y la energía del espectro visible.

• R. M. El arcoíris se forma cuando el observador se encuentra situado entre una capa de gotas de agua suspendidas en el aire, que son iluminadas por el Sol, y el Sol se encuentra atrás del observador.

La luz blanca proveniente del Sol se descompone en colores en las gotas de agua que funcionan como prismas. El haz dispersado se refl eja en el interior de la gota y emerge en otro punto, de modo que los colores quedan en posición invertida.

Como la luz es dispersada por múltiples gotas de agua, el observador sólo podrá visualizar diferentes colores de diferentes gotas simultáneamente. Las go-tas que están más arriba hacen llegar al observador la luz de color rojo y las más bajas desvían el violeta hacia el observador. Por esta razón, en el arcoíris se observa el continuo de colores en este orden, rojo en la parte de arriba y violeta en la más baja.

Finalmente, la luz visible es una parte del espectro electromagnético, por lo que los colores son un tipo de ondas electromagnéticas.

Respuesta libre.

Para evaluar conocimientos adquiridos sobre las on-das electromagnéticas, puede organizar un juego en grupo, utilizando una pelota o un objeto suave y de tamaño mediano. El objeto deberá arrojarse al aire, y el alumno que lo atrape o que se encuentre más cerca

Luz refl ejada

Refracción

Luz solar

El observadorve el arcoiris.

Rojo en la parte de arriba,violeta en la parte de abajo

Dispersión

Gota delluvia

Gota delluvia

Refl exión internatotal Recursos adicionales

En estos materiales encontrará contenidos alternativos de consulta.

- Coordinación de Innovación Educativa Wilhelm Röntgen

(1845--1923). Universidad Michoacana de San Nicolás de

Hidalgo. 7 de marzo de 2007.http://edutics.com.mx/ZE2

- Flores, Jorge. Los mensajeros de la interacción. ILCE. 22

de febrero de 2007.http://edutics.com.mx/ZE6

- Mercè Camps Miró. Protección solar. Collegui de Farma-

cèutics de a Provincia de Barcelona. 18 de junio de 2007.

http://edutics.com.mx/ZEu

- Video informativo sobre el funcionamiento de las celdas

solares: http://edutics.com.mx/ZLt


del lugar en el que éste caiga, deberá dar un ejemplo de onda electromagnética. Puede ser necesario que usted inicie con algún ejemplo cotidiano, o que les dé pistas.

- Allier Cruz, Rosalía A. et al. La magia de la Física. Tercer


- Estrada, Alejandro F. et al. Lecciones de Física.

México:CECSA. 2001.

- Homero, Héctor, et al. Física, Educación Secundaria.

Tercer Grado. México. Ediciones Castillo. 1997.

pág. 217

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En esta actividad, los alumnos verifican que la luz visible también puede presentar interferencia cuando se trata de rendijas muy pequeñas.

Cierre (pág. 205)

La actividad tiene como propósito que los alum-nos se familiaricen con diferentes tipos de ondas electromagnéticas, el efecto fotoeléctrico, la emi-sión de radiación y sus aplicaciones.

El experimento permite a los alumnos explorar la relación entre las características del tren de ondas incidente y el emergente, dependiendo de la dis-tancia entre dos obstáculos.

Inicio (pág. 202)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Relaciona la emisión de ra-diación electromagnética con los cambios de órbita del electrón en el átomo.

Conceptos: Dispersión, interferencia, dualidad onda-partícula, efecto fotoeléctrico, fotones, espectro de emisión.

Habilidades: Formulación de preguntas e hipótesis; observación, medición y registro; establecimiento de relación entre datos, causas, efectos y variables; bús-queda, selección y comunicación de información.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo; reconocimiento de la ciencia y de la tecno-logía como actividades de construcción colectiva; re-conocimiento de que la ciencia y la tecnología aplican diversas formas de proceder; valoración de las aporta-ciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: Los alumnos se han familiarizado con las ondas electromagnéticas y el espectro en la se-cuencia previa.

Ideas erróneas: Las ondas no pueden tener propieda-des de partícula y viceversa; todos los fotones tienen la misma energía.

La luz como onda y partículaSD 29

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pág. 218

pág. 221

Situación inicial

Página 218

3 R. M. Una parte del tren de ondas plano generado con la regla se refl ejará en los bloques y otra fracción pasará entre los bloques, sin sufrir alteraciones signi-fi cativas en su forma.

4.R. M. Al reducir la separación entre los bloques de madera, el tren de ondas se curvará al pasar a través del hueco.

• R. M. Como la luz es una onda, entonces también presenta un comportamiento similar por su paso a través de las rendijas.

• Los resultados del experimento indicarían que para separaciones grandes no habrá deformación en el tren de ondas luminosas; sin embargo, la curvatura del tren de ondas será notable para separaciones más pequeñas.

Desarrollo

Durante el desarrollo de la secuencia, pida al grupo que se divida en equipos. La mitad de los integrantes de cada equipo preparará argumentos para apoyar la idea de que la luz es una onda; y la otra mitad, que es una partícula. Al fi nal de la secuencia se podrá hacer una discusión grupal con las ideas de todos.

Página 221

• R. M. Los rayos gamma fueron descubiertos a princi-pios del siglo XX como resultado de la desintegración de núcleos de materiales radiactivos. Se trata de las

ondas electromagnéticas más energéticas del espec-tro, lo que les confi ere gran poder de penetración en diferentes materiales inertes e incluso en el tejido de seres vivos. Esta característica ha permitido que se utilicen para generar imágenes del cuerpo humano, así como esterilizar instrumental médico y diferentes tipos de alimentos. La radiación gamma también se ha detectado en fenómenos astronómicos como el estallido de estrellas e incluso puede formarse en al-gunas tormentas eléctricas.

• R. M. El láser recibe su nombre del acrónimo en inglés traducido como Amplifi cación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación. Estos dispositivos se crea-ron a principios de la década de los 60, y se basan en el efecto fotoeléctrico (página 220). La emisión de luz se produce al excitar artifi cialmente por medio de la interacción entre fotones de una frecuencia específi -ca con los átomos de una cavidad resonante, la cual debe su nombre a que refl ejan la luz nuevamente ha-cia adentro de la cavidad. Cuando los átomos del ma-terial regresan a su estado base, emiten fotones que comparten características (dirección y fase) con los fotones originales, lo que genera luz monocromática con una dispersión mínima, aún para grandes distan-cias. Los láseres tienen múltiples aplicaciones entre las que se encuentran los conocidos lectores de có-digo de barras, fotocopiadoras e impresoras, bisturís ópticos en diferentes tipos de cirugías, así como en las telecomunicaciones con fi bra óptica.

• R. M. En medicina, los rayos X han sido ampliamente utilizados para la visualización de huesos y órganos del cuerpo humano, debido a su poder de pene-tración. La radiación ultravioleta es sufi cientemente

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energética para matar algunas bacterias en el agua sin alterar sus propiedades organolépticas. Como la radiación infrarroja se relaciona con la temperatura de los cuerpos, su aplicación en cámaras ha sido útil para observar las variaciones de temperatura en seres vivos o para estudiar fenómenos térmicos en los cuerpos celestes. Las microondas se utilizan en hornos para calentar alimentos por su capacidad para provocar la resonancia en las moléculas de agua con-tenidas en los alimentos. Las ondas de radio tienen gran aplicación en las telecomunicaciones y también se usan para determinar la posición y la velocidad de objetos en barcos, aviones y submarinos. ((Imagen del espectro EM, página 216 del libro del alumno))

Cierre

Página 221

4.Respuesta libre.

5.R. M. Mientras más pequeño sea el orificio, la luz po-dría curvarse al pasar por el orificio mostrando seg-mentos de anillos.

6.R. M. Al colocar las hojas de rasurar muy juntas, se observará que la luz de la linterna se fragmenta for-mando, alternadamente, franjas claras y oscuras.

• R. M. Mientras más pequeño sea el orificio por don-de pasa la luz, se produce más interferencia en el tren de ondas por lo que se observan más líneas claras y oscuras.

• R. M. Los experimentos tienen en común que se colocan obstáculos, de modo que dependiendo del espacio de separación entre ellas y el tipo de ondas que atraviesan es posible observar la defor-mación de un tren de ondas por efecto de la inter-ferencia.


- Explicaciones e imágenes sobre la dualidad onda partícu-

la. http://edutics.com.mx/ZEb



- Estrada, Alejandro F. et al. Lecciones de Física. México:

CECSA. 2001.

- Homero, Héctor, et al. Física, Educación Secundaria.

Tercer Grado. México. Ediciones Castillo. 1997.

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Los alumnos reflexionarán sobre la generación de la electricidad, su transporte y uso en las instala-ciones eléctricas domésticas; elaborarán una sín-tesis de las aplicaciones de las ondas electromag-néticas en la vida cotidiana.

Cierre (pág. 227)

Desarrollo (pág. 227-227)

En estas actividades, los alumnos identifican las transformaciones de energía involucradas en el funcionamiento de diferentes aparatos electro-domésticos; reconocen las diferencias entre los momentos históricos marcados por la primera y segunda Revolución Industrial; destacan la im-portancia en la vida diaria de las diferentes formas de radiación en el espectro electromagnético; y finalmente, investigan sobre las aplicaciones tec-nológicas de la radiación electromagnética en la industria, las telecomunicaciones, la medicina y la alimentación.

A través de la investigación, los estudiantes re-conocerán los diferentes tipos de generadores eléctricos, las fuentes de energía involucradas y su eficiencia.

Inicio (pág. 222)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Relaciona la electricidad y la radiación electromagnética como manifestaciones de energía, y valora su aprovechamiento en las activi-dades humanas.

Conceptos: Energía potencial eléctrica y potencial eléctrico, energía cinética, transformaciones de ener-gía, radiación electromagnética y sus aplicaciones.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; comparación, contrastación y clasifica-ción; identificación de problemas y distintas alternativas para su solución.

Actitudes: Honestidad al manejar y comunicar infor-mación respecto a fenómenos y procesos naturales estudiados; consumo responsable; prevención de en-fermedades, accidentes, adicciones y situaciones de riesgo; valoración de las aportaciones en la compren-sión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: Los alumnos se han familiarizado con las ondas electromagnéticas y las transformaciones de energía en secuencias previas del curso de Ciencias I.

Ideas erróneas: Muchos estudiantes confunden vol-taje con energía eléctrica; la radiación infrarroja como forma de “calor”; los cuerpos “fríos” no emiten radiación IR.

La energía y su aprovechamientoManifestaciones de energía: electricidad y radiación electromagnética

SD 30

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Situación inicial

Al inicio de la secuencia pida a los estudiantes que, en una hoja en blanco de su cuaderno, escriban 10 palabras relacionadas con la palabra radiación. En grupo, analicen el concepto que se tiene de la palabra, y si se trata de una connotación positiva o negativa, y traten de deter-minar la razón. Vuelvan a esta lista de palabras al fi nal de la secuencia. También puede pedirles que durante el cierre vuelvan a escribir 10 palabras relacionadas y com-paren las dos listas en términos de los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia didáctica.

Página 222

• R. M. Existen diferentes tipos de generadores que transforman distintas formas de energía en energía eléctrica. La mayor parte de ellos funciona a partir de la transformación de energía mecánica en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética. Por ejemplo, los generadores eólicos utilizan la ener-gía cinética del viento; los generadores hidroeléctri-cos y mareomotrices utilizan la energía cinética del agua y mareas, respectivamente; los generadores nucleares y geotérmicos utilizan la energía calorífi ca para calentar agua y consecuentemente aprovechar la energía cinética del vapor. Por otro lado, existen generadores que basan su funcionamiento en el efecto fotoeléctrico, como las celdas fotovoltaicas que transforman la energía luminosa proveniente del Sol en energía eléctrica.

• Las diferentes formas de energía son el viento, el agua en movimiento, la proveniente de procesos nuclea-res, la del vapor de agua y la luz del Sol.

• R. M. La efi ciencia de los generadores depende de la relación entre la energía eléctrica generada y la ener-gía utilizada para mover las turbinas.

Desarrollo

Página 224

1. R. M. Un tostador recibe energía potencial eléctrica que se transfi ere como energía cinética en las cargas eléctricas en el circuito, produciendo una corrien-te eléctrica. Este movimiento genera un incremen-to de temperatura en la resistencia que libera calor. La energía calorífi ca en el material de la resistencia permite que se produzca una transferencia de calor desde la resistencia hacia el ambiente; energía que puede aprovecharse para calentar el pan.

2.R. M. Al cerrar el circuito de la licuadora se utiliza la ener-gía potencial eléctrica para movilizar las cargas (ener-gía cinética), generando una corriente eléctrica. Esta corriente activa un motor eléctrico, que transforma la energía potencial eléctrica en energía mecánica al girar. Este giro se transmite a la base del vaso que transfi ere energía cinética a las aspas que trituran a los alimentos.

Página 225

• R. M. Se denomina Segunda Revolución Industrial al auge tecnológico que inició durante el último tercio del siglo XIX, cuyo impulso principal fue la sustitu-ción de la electricidad sobre el vapor como fuente de energía. El uso de la energía eléctrica modifi có a las diferentes industrias, aunque el mayor impacto los recibieron las áreas de transporte y comunicación. La


pág. 222

pág. 224

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revolución industrial eléctrica se desarrolló gracias a las investigaciones de científi cos que estudiaban fe-nómenos eléctricos, cuyos resultados fueron adapta-dos para el aprovechamiento masivo en la sociedad industrial. Por otro lado, la Revolución Industrial que se inició en la segunda mitad del siglo XVIII obtuvo su impulso de ingenieros interesados en mejorar el ren-dimiento de las máquinas de vapor; sus investigacio-nes empíricas fueron retomadas posteriormente para generar modelos termodinámicos formales.

Página 225

A continuación se incluye información que podrían uti-lizar sus alumnos para la elaboración de su ensayo.

• Respuesta libre. El Sol emite al espacio y a nuestro planeta todas las formas de radiación, de las cuales la radiación visible, la infrarroja (IR) y la ultravioleta (UV) son las que más destacan por sus implicaciones y aplicaciones.

En la Tierra primitiva, los rayos UV permitieron la des-composición de gases para formar la capa de ozono que protege a los habitantes de las formas más ener-géticas de esta misma radiación, aunque ésta permite pasar a formas menos energéticas que permiten la producción de vitamina D para el crecimiento de los huesos en diferentes seres vivos.

Las plantas con clorofi la pueden absorber la ener-gía de la radiación visible, transformándola en ener-gía química mediante el proceso de fotosíntesis. Las plantas se encuentran en las primeras etapas de va-rias cadenas alimenticias. De forma análoga las cel-das fotovoltaicas absorben la radiación visible para producir energía potencial eléctrica.

Por otro lado, la radiación IR se aprovecha en el con-trol remoto de televisores y otros aparatos, cámaras

de visión nocturna y para transmitir información a corta distancia.

Página 227

• R. M. Los radares utilizan transmisores y receptores de ondas de radio que miden el tiempo que pasa entre su envío y detección. Esta información se utiliza para determinar distancia, posición y velocidad de dife-rentes objetos. Por ejemplo, los barcos lo usan para ubicar la distancia a obstáculos en el fondo marino, en las autopistas para determinar la velocidad de un automovilista o nubes de tormenta.

• R. M. Los rayos x son ondas electromagnéticas muy energéticas que atraviesan algunos materiales y son absorbidos en diferentes grados por otros. Esta pro-piedad se ha utilizado para generar imágenes con base a la radiación proyectada en una placa. Estas placas muestran diferentes tonos por intensidad de radiación dependiendo del grado de absorción de los tejidos blandos y huesos.

• Para el tratamiento contra el cáncer, también se pue-de irradiar el cuerpo, desde el exterior, con rayos x focalizados en zonas específi cas, para destruir célu-las cancerosas sin afectar el tejido sano. En algunos tipos de cáncer se utiliza radiación gamma de forma externa o de forma interna al introducir sustancias radiactivas en el cuerpo para eliminar tumores.

• R. M. Las telecomunicaciones con fi bra óptica se realizan a través de la codifi cación de información en pulsos de láser que son transmitidos a través de largas redes de tubos capilares de vidrio, cuyas pro-piedades ópticas permite que el láser se propague en el interior de los tubos con menor pérdida de energía que en los sistemas convencionales.

• R. M. En la conservación de alimentos se utilizan diferentes formas de radiación, como la radiación

pág. 225

pág. 227

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UV, IR, radio y microondas con las que se transfie-re energía cinética de vibración a los microorganis-mos, lo que provoca un aumento en su temperatu-ra, matándolos. De esta forma se reduce la tasa de descomposición de los alimentos, aumentando su duración para el consumo humano. El tipo de ra-diación utilizado depende del grado de penetración requerido.

• R. M. Como ya se mencionó, en ésta y en la secuen-cia previa, el rayo láser tiene aplicaciones en las tele-comunicaciones y en la medición de distancias.

Cierre

Página 227

1. Respuesta libre.

2.R. M. Las diferentes formas de radiación electromag-nética tiene diversas aplicaciones que han permitido el desarrollo de las telecomunicaciones; aplicaciones para el diagnóstico y tratamiento médico; sistemas de desinfección y esterilización de equipos y alimen-tos; sistemas de control y seguridad; y para gene-ración de energía eléctrica, por mencionar algunas. Además, las ondas electromagnéticas también pro-veen material para continuar estudiando la naturale-za, por ejemplo para ofrecer datos para los modelos meteorológicos o para estudiar fenómenos astronó-micos de diversa índole.


- Flores Valdés, Jorge. “Las ondas electromagnéticas”, en:

La gran ilusión I. El monopolo magnético. Disponible en:

http://edutics.com.mx/Zbk


- Estrada, Alejandro F. et al. Lecciones de Física. México:

CECSA. 2001.



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Finalmente, se propone a los estudiantes que re-flexionen sobre su papel en la sociedad y la posi-bilidad de contribuir con el cuidado del ambiente y la salud.

Cierre (pág. 231)

Desarrollo (pág. 230-231)

Los alumnos describirán cómo se genera la elec-tricidad en diferentes tipos de centrales eléctricas, y podrán reflexionar sobre la importancia de los recursos para su instalación. Además, podrán re-flexionar sobre los cambios en el consumo de recursos energéticos en diferentes épocas y su impacto en el medio ambiente.

Los alumnos investigan el contexto histórico y so-cial que imperaba durante la Primera Revolución Industrial.

Inicio (pág. 228)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Reconoce los beneficios y perjuicios en la naturaleza y en la sociedad, relaciona-dos con la obtención y el aprovechamiento de la ener-gía; y, argumenta la importancia de desarrollar accio-nes básicas orientadas al consumo sustentable de la energía en el hogar y la escuela.

Conceptos: Fuentes de energía renovable y no renova-ble; transformaciones de energía; aprovechamiento de recursos; desarrollo sustentable.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; elaboración de inferencias, deducciones, predicciones y conclusiones; identificación de proble-mas y distintas alternativas para su solución.

Actitudes: Consumo responsable; responsabilidad y compromiso; respeto por la biodiversidad; valoración de las aportaciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: En sexto grado, estudiaron las transfor-maciones de la energía y su importancia para las activi-dades humanas.

Ideas erróneas: Los alumnos confunden recursos energéticos con las diferentes formas de energía.

Obtención y aprovechamiento de la energíaSD 31

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Situación inicial

Página 228

• R. M. La Primera Revolución Industrial surgió en Ingla-terra durante la segunda mitad del siglo XVIII y la pri-mera mitad del siglo XIX, cuando se transformaron los medios de producción a partir de la industrialización y mecanización.

• R. M. La concentración de las industrias provocó que las ciudades crecieran indiscriminadamente, sin que hubiese una urbanización adecuada para la vida de los obreros recién emigrados de zonas rurales.

• R. M. Algunas ventajas que trajo la Revolución In-dustrial fue el aumento en la disponibilidad de ali-mentos y, consecuentemente, la reducción en la mortalidad, la reducción de los precios en algunos productos básicos y el desarrollo de los sistemas de transporte.

Desarrollo

Página 230

1. Los tres tipos de plantas generadoras tienen en co-mún que necesitan poner en movimiento las turbi-nas dentro de un campo magnético uniforme, para producir una diferencia de potencial por inducción electromagnética.

• En las plantas termoeléctricas se calienta agua por medio de la ignición de diferentes tipos de com-bustibles, hasta llevarla más allá de su punto de ebullición. El vapor liberado transfi ere su energía cinética a las turbinas en el generador.

• Las plantas hidroeléctricas aprovechan la energía potencial del agua contenida en presas, que al libe-rarse se transforma en energía cinética que pondrá en movimiento las turbinas.

• Las plantas nucleoeléctricas funcionan de forma análoga a las termoeléctricas, aunque en este caso se utilizan materiales radiactivos, que al desinte-grarse liberan energía que es absorbida por el agua contenida en calderas, en donde se liberará el va-por hacia las turbinas.

2.Respuesta libre.

• R. M. El tipo de plantas analizadas en esta actividad, sólo pueden instalarse en lugares donde haya agua en abundancia, por ejemplo, cerca de ríos y mares.

Página 231

Sugiera a sus alumnos que investiguen con sus padres y abuelos para obtener más información sobre los jue-gos y juguetes en diferentes épocas.

• R. M. Anteriormente no se utilizaban juguetes fabrica-dos con plástico, ni utilizaban baterías o energía eléc-trica, sino que utilizaban la energía mecánica trans-ferida por los niños. Por ejemplo, los aros, baleros, balones, etcétera.

• R. M. Las ventajas de los juguetes modernos es que familiarizan a los niños con la tecnología. Entre las desventajas están la demanda incontrolada de pilas, que al desecharlas libera residuos tóxicos al ambien-te, además de que los juguetes son sustituidos con frecuencia, aumentando la generación de residuos sólidos.


pág. 228

pág. 230

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• R. M. El uso de combustibles fósiles para el aprove-chamiento del vapor en las fábricas y en los sistemas de transporte, ha contaminado el aire y también ha incrementado la producción de gases invernadero en el ambiente. Tener esta información es útil para moderar el consumo y crear alternativas para evitar generar tantos desechos.

Respuesta libre.

Cierre

Sugiera al grupo que, como meta o producto fi nal de la secuencia, elaboren por equipos un cartel con pro-puestas o sugerencias para lograr un consumo susten-table de energía, incluyendo las razones por las que se debe actuar de determinada manera. Guíe la investiga-ción previa, y procure que los carteles sean leídos por la comunidad escolar.

Página 231

1.

• R. M. Reducir el consumo de productos desecha-bles y reutilizar envases; reducir el uso de aparatos electrodomésticos; promover diversas formas de reciclaje; etcétera.

• R. M. Tendría que invertirse en desarrollo de tecno-logías basadas en recursos renovables que actual-mente no se consideran rentables. Y esto tendría impacto en la economía local y global.

2.Respuesta libre.

pág. 231


• Concepto de consumo sustentable en general: http://

edutics.com.mx/ZEE

• Generación de electricidad. Diciembre de 2006. CFE. 4 de

marzo de 2007. http://edutics.com.mx/ZEa

• Medidas de ahorro. FIDE. 4 de marzo de 2007. http://edu-

tics.com.mx/ZER

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Bloque 4 129

Con lo aprendido durante el bloque y el análisis del mapa conceptual, los estudiantes organizados en equipo pueden construir cuadros sinópticos como el de la página 233. Así identifi carán otras formas de relacionar los conceptos estudiados que les ayudará a una mayor integración de los temas. Éstos se pueden comple-mentar con los resultados del proyecto.

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Bloque 4 130

1. Algunos aparatos como la TV y aparatos de sonido utilizan la radiación infrarroja para enviar las señales a través del control remoto y cambiar de canal o subir el volumen entre otros.

También se puede utilizar para transmitir archivos a corta distancia en algunos dis-positivos electrónicos como teléfonos celulares.

2.c)

pág. 236

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Bloque 4 131

3.La luz del Sol que llega hasta la Tierra es captada por un panel solar, donde los fotones son absorbidos por éste liberando electrones (efecto fotoeléctrico), lo que genera una diferencia de potencial en el circuito. La diferencia de potencial mul-tiplicada por el número de electrones movilizados es un indicador de la energía eléctrica obtenida de la energía solar, lo que permite el movimiento de electro-nes (corriente eléctrica) en los cables conductores del circuito que encendería un foco.

4.Los materiales utilizados deberán absorber efi cientemente la radiación solar para liberar sufi cientes electrones para generar la diferencia de potencial sufi ciente para poderse aprovechar en los circuitos eléctricos.

5.c)

pág. 237

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132132

Conocimiento, sociedad y tecnología

Contenido del BloqueEl último bloque del libro de Ciencias II, Conocimiento, sociedad y tecnología, está orientado a revisar la teoría más aceptada sobre la evolución del Universo, analizando sus alcances y limitaciones. Los estudiantes identificarán eventos ocurridos en el Universo, lo asocia-rán con la edad del mismo y los representarán en una línea de tiempo.

También reconocerán las características de diversos cuerpos cós-micos y describirán cómo se ha obtenido información sobre estos a partir de la radiación electromagnética que emiten hacia el espacio. Identificarán las características de los planetas y su movimiento, las estrellas y su evolución, las galaxias y los hoyos negros. Finalmente, reflexionarán sobre la evolución de las tecnologías utilizadas para es-tudiar el Universo, desde el telescopio de Galileo hasta los observato-rios astronómicos que orbitan la Tierra.

Los alumnos desarrollarán competencias vinculadas con la compren-sión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva cien-tífica y de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos.

Bloque 5Bloque 5

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133133

Avance programático

Semana Tiempo sugerido Páginas Aprendizajes esperados Contenidos

252 horas 242-243 Identifica algunas de las ideas

acerca del origen y evolución del Universo, y reconoce sus alcances y limitaciones.

Teoría de “La gran explosión”; evidencias que la sustentan, alcances y limitaciones.4 horas 243-245

26

1.5 horas 246-247Describe 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.

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.

3 horas 247-249

1.5 horas 250-251

27

2.5 horas 252-253Reconoce la relación de la tecnología y la ciencia, tanto en el estudio del Universo como en la búsqueda de nuevas tecnologías.

Interacción de la tecnología y la ciencia en el conocimiento del Universo.3.5 horas 253

Bloque 5

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Con la actividad los alumnos reflexionarán sobre sucesos que pueden ocurrir en nuestro planeta, en el Sistema Solar y en la Vía Láctea y sus cercanías.

Cierre (pág. 245)


Mediante textos explicativos, se presenta la teoría de “La gran explosión” y sus evidencias.

Se proponen actividades para que analicen los al-cances y limitaciones de la teoría de “La gran ex-plosión”. También se permite a los alumnos que re-presenten la edad del Universo y algunos eventos importantes en su “Calendario cósmico”, inspirado en el que propuso el científico norteamericano Carl Sagan.

Se invita a los estudiantes a reflexionar en torno al Universo: realizarán una investigación para re-visar las concepciones cosmológicas de algunas civilizaciones antiguas.

Inicio (pág. 242)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Identifica algunas de las ideas acerca del origen y evolución del Universo, y re-conoce sus alcances y limitaciones.

Conceptos: Teoría de “La gran explosión”, edad del Universo.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información; uso y construcción de modelos.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y expli-car el mundo; apertura a nuevas ideas y aplicación del escepticismo informado; reconocimiento de la ciencia y la tecnología como actividades de construcción co-lectiva; y reconocimiento de la búsqueda constante de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones.

Antecedentes: En el último año de primaria, los alum-nos se familiarizaron con algunos componentes bási-cos del Universo y sus características, así como el uso de diferentes tecnologías para su estudio.

Ideas alternativas: La teoría de “La gran explosión” ex-plica lo que ocurrió antes de la expansión del Universo; el Universo se expande a ritmo constante.

El UniversoTeoría de “La gran explosión”; evidencias que la sustentan, alcances y limitaciones

SD 32


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pág. 242

pág. 243


Situación inicial

Página 242

1. Respuesta libre. Dependiendo de las culturas que eli-jan sus alumnos, hágales notar que las explicaciones sobre el Universo se caracterizan por dar explica-ciones místicas vinculando a personajes con pensa-mientos y características humanas.

2.

• R. M. Otros ejemplos podrían ser planetas, meteori-tos, asteroides, lunas, galaxias, agujeros negros, etcé-tera.

• Respuesta libre. Algunos alumnos mencionarán úni-camente la teoría que recién estudiaron: “La gran explosión” o teoría del Big Bang que explica cómo ha evolucionado el Universo a partir de las primeras fracciones de segundo o tiempo de Planck, cuyo va-lor aproximado es de 10-44s.

Desarrollo

Página 243

Pida a sus estudiantes que elaboren una línea del tiem-po con ilustraciones, como la que se muestra en la si-guiente imagen.

• R. M. El modelo de “La gran explosión” permite expli-car la expansión del Universo detectada por Hubble en 1929, cuando estudiaba la velocidad con que se desplazaban algunas galaxias con respecto a nuestro planeta. Esto implica que en el pasado el Universo estuvo compactado y muy caliente, lo que podría

detectarse por medio de la denominada radiación cósmica de fondo. También se consideran como evi-dencias la abundancia de elementos ligeros, como hidrógeno y helio, así como la estructura de galaxias a gran escala.

Recombinación Reionización Hoy

Horizonte

Horizonte

Radiacióndel FCM

Primerasextrellas

Primerasgalaxias

Galaxiashoy

Electrón

Fotón

Átomode helio

Núcleode helio

Átomo dehidrógeno

Protón

Neutrón

Infla

ción

10-35 segundos

Electrón

Fotón

Átomode helio

Núcleode helio

Átomo dehidrógeno

Protón

Neutrón

360 000 años 300 millonesde años

Tiempo después de “La gran explosión”

13 700 millonesde años

• R. M. Este modelo no puede explicar cómo y por qué ocurrió “La gran explosión”, es decir, no puede expli-car qué ocurrió antes del tiempo de Planck. Tampoco puede explicar la presencia de materia que no emite luz (materia oscura) ni por qué el ritmo de expansión del Universo se está acelerando (energía oscura).

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Página 245

• R. M. Algunos fenómenos importantes que se pue-den mencionar son: el Big Bang (enero), la formación de nuestra galaxia (marzo), la formación del Sol y el Sistema Solar (agosto), el origen de la vida en la Tierra (septiembre), la aparición de dinosaurios (24 de di-ciembre) y mamíferos (25 de diciembre), la extinción de los dinosaurios (29 de diciembre), el surgimien-to del homo erectus (31 de diciembre, 10:48 pm) y homo sapiens (31 de diciembre, 11:54 pm), la cons-trucción de las pirámides egipcias (31 de diciembre, 11:59:50 pm) y el descubrimiento de América (31 de diciembre, 11:59:59 pm).

Cierre

Página 245

• R. M. Entre los eventos notables podrían mencionar-se los posibles viajes tripulados a otros planetas o la evolución del clima en la Tierra que representarían diminutas fracciones de segundo de un nuevo enero; la expansión del Sol hasta convertirse en una estrella gigante roja (abril) y su posterior enfriamiento hasta reducirse a una enana blanca (junio); la fusión de An-drómeda y la Vía Láctea (julio); etcétera.

Pida a los alumnos que busquen en Internet repre-sentaciones artísticas con imágenes que representen el proceso a lo largo de su historia.

Como producto fi nal de esta secuencia puede propo-ner a los alumnos que elaboren una revista de divulga-ción científi ca en grupo. Cada equipo deberá investigar sobre un aspecto o subtema relacionado con la Teoría de “La gran explosión”.

pág. 245

En Science@NASA Headline News, se encuentran ilustra-

ciones que representan el proceso de la evolución del

Universo durante miles de millones de años.

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La secuencia concluye con la construcción de un telescopio. Se consideran las características y la re-lación con la historia del instrumento.

Cierre (pág. 253)


Se presenta la evolución de diversos elementos del Universo, entre ellos el Sistema Solar. Los es-tudiantes confrontarán la importancia de los mé-todos en la investigación. El desarrollo tecnológi-co se despliega con una línea de tiempo que va desde Galileo (1609) hasta Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam G. Riess (2011).

Los alumnos obtienen información para clasificar a las estrellas dependiendo de sus características; reflexionan sobre los efectos del campo gravita-cional de un agujero negro y cuáles son los más masivos detectados hasta el momento. Además analizan cómo se estudia la luz de las estrellas para obtener información sobre ellas. Finalmente, reflexionan sobre la importancia de estudiar los rayos X fuera de la atmósfera.

Mediante la actividad los alumnos pueden obte-ner y recuperar información sobre objetos astro-nómicos y los instrumentos utilizados para detec-tarlos.

Inicio (pág. 246)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: 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. Re-conoce la relación de la tecnología y la ciencia, tanto en el estudio del Universo como en la búsqueda de nuevas tecnologías.

Conceptos: Evolución estelar, fusión nuclear, Vía Lác-tea, hoyos negros, espectro electromagnético, instru-mentación, astronomía de rayos X.

Habilidades: Búsqueda, selección y comunicación de información.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo; apertura a nuevas ideas y aplicación del es-cepticismo informado; Reconocimiento de que la cien-cia y la tecnología aplican diversas formas de proceder; valoración de las aportaciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: Contenidos relacionados revisados en el sexto grado y en la secuencia previa.

Ideas alternativas: Muchos alumnos creen que las estrellas nunca agotarán su energía y también las con-sideran estáticas, sin posibilidad de evolucionar.

Características de los cuerpos cósmicos: dimensiones, tipos; radiación electromagnética que emiten, evolución de las estrellas; componentes de las galaxias

SD 33

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Situación inicial

Página 246

• R. M.

ObjetoDiámetro

(m)Masa(kg)

Edad(× 106 años)

Luna 3.5 × 106 7.35 × 1022 4 500

Marte 6.8 × 106 6.42 × 1023 4 500

Sol 1.4 × 109 1.99 × 1030 4560

Vía Láctea 4.7 × 1020 6.00 × 1036 13 000

Pida a los estudiantes que busquen imágenes como la que se muestra, donde se puede observar la ubicación del Sistema Solar en uno de los brazos de la Vía Láctea, para dar sentido a las dimensiones.

• R. M. Los instrumentos más comunes para observar estos objetos son los telescopios ópticos, aunque existen telescopios que funcionan con otro tipo de ondas electromagnéticas, como los radiotelescopios.

Desarrollo

Página 247

• R. M. Las estrellas son objetos que emiten luz propia por efecto de las fusiones nucleares que suceden en su interior.

Las estrellas se clasifi can dependiendo de su masa, temperatura y tamaño, por lo que nuestro Sol se con-sidera una estrella enana amarilla, cuya temperatura superfi cial es de 6000 °C, con un diámetro aproxima-do a un millón cuatrocientos mil kilómetros.

La temperatura de las estrellas puede determinarse por medio del espectro de emisión de la luz que emi-ten (ver páginas 220 y 221, Bloque 4).

Página 249

• R. M. Los hoyos negros son regiones en los que una gran concentración de materia produce un intenso campo gravitatorio, por lo que la fuerza de atracción gravitacional que ejercen sobre cualquier cuerpo, in-dependientemente de su masa, sería enorme (p. 77, Bloque 1). Como la fuerza gravitatoria es inversamen-te proporcional con el cuadrado de la distancia de se-paración, la parte del cuerpo que se acercara primero sufriría una fuerza mucho mayor que otras partes del cuerpo, lo que provocaría la extensión gigantesca de esa zona con respecto al resto, y esto le impediría vivir para contarlo.


pág. 246

pág. 247


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Fotografía de la distribución de materia en torno de un agujero negro en el centro de una galaxia espiral.

Constelación de Orión. La fl echa señala a Betelgause de color amarillo-rojizo (T = 3 000 °C) y en la esquina inferior derecha se muestra a Rigel de color blanco-azulado (T = 11 000 °C).

• R. M. Se han encontrado evidencias de la existencia de agujeros negros con masas, aproximadamente, de 10 000 millones de veces mayores a la del Sol, por ejemplo los agujeros ubicados en las galaxias elípti-cas NGC 3842 y NGC 4889.

pág. 249

Página 249

• R. M. Las estrellas más calientes que el Sol emiten luz que va cambiando del blanco amarillo al blanco azulado. Por ejemplo, una estrella, cuya temperatura es 7 000 °C, emitirá luz blanca azulada, cuyo máximo de emisión se encuentra en la longitud de los 400 nm; mientras que una estrella cuya temperatura sea de 4 000 °C emite luz roja, con pico de emisión en los 700 nm.

• R. M. La luz se puede analizar directamente al obser-var los objetos con telescopios, y también se puede estudiar la luz con técnicas de espectroscopía.

• R. M. A partir del espectro se puede determinar la energía de los fotones emitidos por la estrella, y con ello conocer qué elementos las componen y cuál es su temperatura.

• R. M. Una de las causas principales por las que es conveniente colocar observatorios en el espacio es evitar las perturbaciones generadas por la atmósfera del planeta, ya que puede deformar las imágenes to-madas con telescopios ópticos e incluso bloquear la llegada de cierto tipo de radiación como los rayos X o los rayos gamma.

Página 253

• R. M. La explosión de la Nebulosa del Cangrejo fue observada por astrónomos chinos en el año 1054. (Ver fi gura)

Imagen explosión de la Nebulosa del Cangrejo obteni-da con un telescopio de luz visible en el observatorio de Monte Palomar.

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• R. M. Desde que en 1970 se lanzó el primer satélite para estudiar este tipo de radiación se detectó, sin importar la dirección en que se apuntara, un fl ujo constante de rayos X, al que se denominó “fondo de rayos X”.

Algunas estrellas emiten rayos X hacia el espacio, por ejemplo, se ha detectado que el Sol presenta alrede-dor de 240 emisiones en un día.

Los rayos X deben su importancia a que tienen aplica-ciones médicas y en investigaciones de estructura de la materia, por ejemplo de las proteínas y las aleacio-nes metálicas. En astronomía ayudan a conocer los cuerpos celestes.

Cierre

Página 253

• Respuesta libre. Dependiendo del tipo de lentes utilizados, será posible distinguir los cráteres de los mares.

• R. M. No, las observaciones serán distintas depen-diendo del aumento que se pueda lograr con las len-tes y la alineación utilizadas.

pág. 253

− Para saber cómo estudiar al cielo, puede consultar: Bo-

laños y Serrato, Federico A. “La importancia del estudio

del universo en la historia”, en: Revista Digital Universi-

taria. 10 de mayo de 2004. Volumen 5. Número 4. ISSN:

1067-6079 en: http://edutics.com.mx/Zbo

− Fecha de consulta 29 de noviembre de 2012.


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Bloque 5 / eValuaciÓn 141

Para integrar lo que aprendieron a lo largo de este bloque, pida a los estudiantes que analicen el mapa con-ceptual. Sugiérales que revisen nuevamente los organizadores gráfi cos, que se presentan en este bloque, para el trabajo con proyectos y que con la información del mapa construyan uno. Esto les permitirá mayor integración de los temas estudiados.

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142 Bloque 5 / eValuaciÓnBloque 5 / eValuaciÓn

1.

Planteamiento Pasaje de la lectura que corresponde a esta etapa:

Uso de la evidencia para obtener o evaluar una conclusión

(4) “A partir de los datos recogidos determinó que nuestra galaxia sólo es una entre muchas.”

Observación del fenómeno y registro de datos

(2) “tras una serie de observaciones y aplicación de fórmulas propuestas por otros científi cos, logró estimar su distancia con respecto a la Tierra: aproximadamente un millón de años luz.”

Identifi cación de la situación investigable científi camente

(1) “Centró su atención en las ‘nebulosas’, y observó su luminosidad debida a la existencia de estrellas en su interior.”

Comunicación de los hallazgos

(5) “Sus descubrimientos eran tan inesperados que no toda la comunidad astronómica los aceptó desde un principio, pero alrededor de 1930 ya casi nadie dudaba de la validez de sus mediciones.”

Observaciones repetidas para confi rmar resultados

(3) “Hubble descubrió estrellas en otras ‘nebulosas’ y obtuvo valores semejantes para sus distancias.”

pág. 266

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2. Un observador en un sistema considerado en reposo (como un laboratorio en la Tierra), percibe que la luz que emite una fuente luminosa que se aleja, tiende a ser más rojiza y que la luz de una fuente luminosa, de características similares, que se acerca, tiende a ser más azulada.

3. Una nebulosa es una zona de gases donde se forman estrellas, mientras que una “nebulosa” como Andrómeda tiene, entre otros componentes, estrellas que pue-den distinguirse con telescopios sufi cientemente potentes, así como por medio de análisis espectrales.

4. • Sí, por efectos de contracción gravitacional de la materia acumulada irregular-mente en las nebulosas.

• Sí, porque se puede deducir del movimiento de las galaxias. • Sí, aunque también hay galaxias que se aproximan entre sí. • Sí, porque las condiciones energéticas cambiaron conforme se expandía y con

ello modifi caron la temperatura del Universo. • Sí, a partir de la expansión y enfriamiento del Universo.

pág. 267

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144144

Proyecto: imaginar, diseñar y experimentar para explicar o innovar (opciones)*Integración y aplicación

Trabajo por proyectos Como ocurrió durante el curso de Ciencias 1, mediante el desarro-llo de proyectos, se realizarán investigaciones en relación al bloque que se está estudiando y responderán a un problema de investigación planteado por los mismos estudiantes, de acuerdo con las inquietu-des e intereses de cada equipo.

Los proyectos ofrecen una oportunidad para integrar y aplicar los aprendizajes construidos a lo largo del trabajo durante uno o más blo-ques. Pero además, resultan de especial importancia, en tanto que impulsan al alumno a actuar en un contexto mucho más cercano a un contexto real o auténtico; pues se enfrentan a situaciones que de-mandan su participación, no sólo como alumnos de una escuela, sino como miembros de una comunidad cultural, en la que la investigación es una actividad especialmente valorada. Por esta razón, es deseable que el trabajo tenga un impacto sobre un contexto más amplio que el conformado por su grupo o incluso que el constituido por la co-munidad escolar. Siempre que sea posible, procure que los hallazgos de los alumnos influyan en las personas más allá del contexto escolar; por ejemplo, empleando medios de comunicación masiva como los trípticos. Asimismo, induzca a la reflexión en torno a la importancia de la construcción de conocimientos a nivel social y cultural.

ProyectosPROYECTOS

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145145PROYECTOS

Desarrollo

En esta etapa, los estudiantes obtendrán informa-ción útil para resolver la pregunta de investigación planteada, además de recibir indicaciones para realizar su proyecto. Durante su investigación puede ser necesario sugerirles algunas fuentes de información y proponerles criterios para recono-cer la confiablidad de las mismas.

Es recomendable dar información precisa a los es-tudiantes en relación a los tipos de proyectos, invi-tarlos a elegir el tema que más les interese del blo-que y motivarlos hacia el trabajo en equipos. Se les apoya en la elaboración de posibles problemas de investigación y se enfatiza que a través de su inves-tigación, darán respuesta a la pregunta planteada.

IntroducciónPrepararse para los proyectosAprendizajes esperados: Seleccionar y sistematizar la información relevante para realizar su proyecto; tra-bajar colaborativamente con responsabilidad, solida-ridad y respeto en la organización y el desarrollo del proyecto; seleccionar y sistematizar la información que es relevante para la investigación planteada en su pro-yecto; describir algunos fenómenos y procesos natura-les, a partir de gráficas, experimentos y modelos físicos; compartir los resultados de su proyecto mediante di-versos medios (textos, modelos, gráficos e interactivos, entre otros).

Conceptos: Proyecto ciudadano, proyecto científico y proyecto tecnológico.

Habilidades: Comprender los alcances científicos y tecnológicos en diferentes contextos sociales, a partir del estudio del desarrollo histórico; obtener herramien-tas para la toma de decisiones fundamentadas, el cui-dado del ambiente, la promoción de la salud, a partir de la integración de los contenidos estudiados y relacio-nados con el entorno; comprender mejor algunos fe-nómenos naturales desde su estudio y representación.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y expli-car el mundo; apertura a nuevas ideas y aplicación del escepticismo informado; honestidad al manejar y co-municar información respecto a fenómenos y proce-sos naturales estudiados; y disposición para el trabajo colaborativo.

Antecedentes: Desde cuarto grado de primaria, los alumnos están familiarizados con el desarrollo de pro-yectos, al final de los bloques estudiados.

Proyecto: imaginar, diseñar y experimentar para explicar o innovar (opciones)*Integración y aplicación

Proyectos

En la sección de planeación, los alumnos elegirán un problema de investigación con respecto a los temas tratados en el bloque.

Planeación

Al terminar la investigación, los alumnos serán ca-paces de informar los aspectos más importantes de su investigación y podrán analizar los logros en su proceso de aprendizaje.

Conclusiones

Un elemento importante de los proyectos, se vin-cula a la comunicación de los resultados, tanto a los compañeros del grupo u otros grupos como al profesor o a los padres de familia. Esta etapa puede llevarse a cabo mediante exposiciones con apoyo de presentaciones electrónicas, carteles, trípticos, entre otros.

Comunicación

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PROYECTOS146

Planteamiento del problemaEl primer paso para la elaboración del proyecto con-siste en revisar los contenidos tratados de cada bloque y elegir un tema de interés común para todos los inte-grantes del equipo. Dependiendo del tema elegido, se analizan los temas y subtemas para plantear preguntas que puedan responderse por medio de la investigación y/o experimentación. Los temas y preguntas pueden estar orientados a resolver problemas cotidianos, o simplemente a aquellos que motiven su curiosidad.

Al elegir su tema, es deseable que los alumnos respon-dan por qué les parece interesante, si tiene alguna apli-cación, qué relación tiene con los temas del bloque, etcétera. Finalmente, el profesor revisará y hará sugeren-cias sobre los problemas elegidos por los estudiantes.

Sugiera a sus estudiantes que separen una sección de su cuaderno o que utilicen uno que les haya quedado del curso de primero. En ese espacio, pueden dibujar un recuadro como el siguiente para registrar el proble-ma elegido en el equipo y el tipo de proyecto que con-sideren más conveniente para responderla.

PlaneaciónEsta etapa les permitirá visualizar el propósito que bus-can alcanzar, así como los requerimientos de recursos y tiempo para terminar su trabajo con éxito

Propósito e hipótesis

Con cada proyecto los alumnos plantearán cuál es la fi nalidad del mismo, por ejemplo explicar un fenómeno en particular, resolver o proponer soluciones alternati-vas a un problema. Asimismo elaborarán preguntas que tendrán capacidad de resolver en función del proyecto elegido.

Antes de plantear su hipótesis, invite a los alumnos a que lean en la página 58 la defi nición que se presenta en el glosario. Entre todos los equipos escríbanla en el pizarrón o en una cartulina, para consultarse a lo largo del curso.

Una vez defi nido el propósito de la investigación y la hipótesis, pídales que lo escriban en el cuaderno en un recuadro como el siguiente.

Organización del trabajo

Los alumnos crearán un plan de trabajo en el que pro-pongan al responsable para cada una de las diferentes actividades; calculen el tiempo aproximado para cada una y planeen cuáles son los materiales y recursos ne-cesarios para realizar su proyecto.

Para organizar el trabajo, puede dibujar cada equipo una tabla en una cartulina para que la completen du-rante el desarrollo del trabajo.

Propósitos y estrategias generales

Situación o problema a resolver:

Tipo de proyecto:

Propósito a alcanzar:

Hipótesis:

Proyecto:

Actividad ResponsableRecursos y materiales

Tiempo estimado

Fecha de entrega

Desarrollo del proyectoInvestigación

En esta etapa, los alumnos consultarán diferentes fuen-tes bibliográfi cas impresas (libros, revistas o enciclope-dias) y electrónicas (páginas de Internet), entrevistas a especialistas o profesores para complementar la infor-mación para su proyecto.

Análisis y organización de la información

Al seleccionar la información útil, ésta deberá ser ana-lizada y clasifi cada de acuerdo a las necesidades del proyecto. Como herramientas de organización pueden utilizar tablas, gráfi cas, cuadros sinópticos, mapas men-tales o conceptuales, entre otros.

En esta etapa, la información se organizará para iniciar el proceso de síntesis de los resultados que se expon-drán ante el grupo o la comunidad en general.

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PROYECTOS 147

Presentación de resultados

Comunicación

Los alumnos organizarán la información para comuni-carla ante el resto del grupo, presentando el propósito y las hipótesis planteadas, el procedimiento utilizado y las conclusiones de su investigación; responderán pre-guntas y atenderán a las sugerencias para mejorar el presente y los nuevos proyectos.

Conclusiones

Finalmente, los alumnos harán un registro de las con-clusiones del proyecto, considerando las posibles ob-servaciones realizadas por compañeros y profesores.

Pueden usar un recuadro como el siguiente:

Registro y publico mis conclusiones

Título:

Fecha:

Breve descripción del proyecto:

Los hallazgos del proyecto:

Conclusiones e implicaciones personales

y comunitarias:

Autores:

EvaluaciónEvaluación individual: autoevaluación

En esta etapa, los alumnos realizarán una refl exión so-bre los aprendizajes obtenidos, las posibles aplicacio-nes a los conocimientos adquiridos, las difi cultades identifi cadas, su participación en el equipo y en la ela-boración de las conclusiones, entre otros.

Evaluación del equipo: coevaluación

Esta evaluación permite a los integrantes del equipo va-lorar el trabajo de cada compañero para el desarrollo y presentación del proyecto, así como refl exionar sobre las opiniones de los compañeros.

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BlOquE 1 / PROYECTOS148

Planteamiento del problema

Página 57

Por tratarse del primero proyecto del año, puede ser necesario que en grupo, revisen los temas tratados en el bloque, y que usted los oriente para elegir un tema. Es importante que los equipos elijan un tema que les interese, pues el interés puede incrementar su motiva-ción durante el trabajo.

Planeación

Página 58


Si eligen un tema como el de terremotos o el de tsuna-mis, sugiérales que establezcan una relación entre estos fenómenos con medidas de prevención en su comunidad. En tal caso, podrían hacer una hipótesis sobre cuál es la información sobre medidas preventivas que tienen los integrantes de la comunidad y hacer en-trevistas para refutarla o confi rmarla.

Desarrollo del proyecto

Página 59

Investigación

En el caso de haber elegido el tema de los terremotos, sugiera a los alumnos consultar el sitio del Servicio Sis-mológico Nacional. Puede ser necesario que los guíe en la selección de materiales de consulta, sobre todo si emplean fuentes electrónicas.


Página 60

Los alumnos podrán hacer un cuadro comparativo en-tre las diferentes escalas sísmicas, o establecer un cua-dro donde presenten los efectos de un sismo en una construcción dependiendo de los materiales utilizados.

Presentación de resultadosComunicación

Durante este proceso, es importante presentar ante el grupo el propósito y la hipótesis planteada, así como el procedimiento utilizado y los hallazgos obtenidos. Propicie que los estudiantes hagan preguntas y comen-tarios a sus compañeros expositores para favorecer el diálogo entre el público y los presentadores.

Conclusiones

En esta etapa del trabajo se espera que los alumnos refl exionen en torno al trabajo que realizaron y su impacto en la comunidad, más que al tema sobre el que investigaron. Usted puede guiarlos con algunas preguntas como: ¿Cuáles fueron nuestros principales hallazgos? ¿Pudimos contestar sus preguntas de inves-tigación? ¿Cómo infl uyó este trabajo en nuestra vida cotidiana y en la vida de otras personas?

Proyecto Bloque 1: Sugerencias didácticas

pág. 56

pág. 59

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BlOquE 2 / PROYECTOS 149


pág. 112

pág. 115


Página 112

Como parte de los temas relacionados con el movi-miento, las fuerzas o la energía, los alumnos podrán defi nir cuál es el consumo energético de una persona o determinar cuál es la efi ciencia de una pila. Propicie que sus preguntas se relacionen con la resolución de un problema o la satisfacción de una necesidad a nivel de la comunidad o de la comunidad escolar.

Planeación

Página 113


Si eligen el consumo energético, el propósito de la in-vestigación podría ser proponer alternativas para mejo-rar la salud. En casos como éste, la forma de comunicar resultados deberá ser determinada desde el inicio, pues parte del propósito de la investigación será infl uir positi-vamente en la comunidad, a través de la comunicación de información.


Página 114


En el caso del consumo energético pueden elaborar gráfi cas que relacionen el tipo de actividad y las calorías consumidas. De cualquier modo, guíe a los estudiantes

para que elijan un organizador gráfi co adecuado al tipo de información de la que disponen.


Página 115

Comunicación

Sugiera a los estudiantes que utilicen recursos diferen-tes en cada proyecto. Después de la exposición oral, podrán atender a las dudas de sus compañeros, y uti-lizar estas ideas para generar el documento de cierre.

Conclusiones

Los alumnos pueden proporcionar a sus compañeros un resumen de su investigación, algunos datos impor-tantes y las conclusiones, en un tríptico que repartirán a sus compañeros. También, puede hacer una recopila-ción de los mejores trabajos de cada proyecto, y hacer una compilación que quede disponible para todos en la biblioteca del aula.

Evaluación

Página 115

Evaluación del equipo: coevaluación

Guíe a los alumnos para que, además de hablar de las áreas de oportunidad de sus compañeros, reconozcan los aciertos; que podrían ser útiles para mejorar el tra-bajo del resto del grupo, en proyectos siguientes.

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pág. 176

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BlOquE 3 / PROYECTOS150


Página 176

Revise junto con sus alumnos los temas que se vieron a lo largo del bloque, como: modelos sobre la estruc-tura de la materia y su relación con la temperatura, la presión, los estados de agregación, la transferencia de calor, las transformaciones de la energía y su aprove-chamiento. Proponga algunas preguntas de investiga-ción que puedan resultar interesante para sus alumnos.

Planeación

Página 177


En los proyectos de aplicación, los alumnos pueden elaborar prototipos que ejemplifi quen el funcionamien-to de máquinas hidráulicas o de vapor de mayor com-plejidad, como las utilizadas en medios de transporte, talleres mecánicos o en la industria de la construcción. Su pregunta de investigación puede ser si el uso de di-ferentes fl uidos infl uye en el mejor funcionamiento de una máquina basada en el principio de Pascal.


En el caso de construir prototipos, los alumnos deben considerar el tiempo requerido para realizar la investi-gación, montaje, construcción y entrega del prototipo, considerando los materiales necesarios y los costos in-volucrados para su construcción. Sugiérales que opten por utilizar materiales reciclados.


Página 178


En ocasiones, los alumnos se encontrarán con que las fuentes consultadas y seleccionadas les sirven del todo para responder sus preguntas. En este caso, es nece-sario que sepan que el proceso de búsqueda de infor-mación es constante, y que después de haber leído y analizado la información de algunas fuentes, podrán seguir buscando información en otras.


Página 179

Comunicación

Promueva que los estudiantes presenten sus resulta-dos de forma novedosa, por ejemplo, elaborando un manual del usuario del prototipo o un cartel de venta del producto, explicando las ventajas del mismo. Cada equipo puede proponer un cuestionario para valorar la comprensión de sus compañeros, lo que aportará evi-dencias sobre la claridad de la exposición.

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BlOquE 4 / PROYECTOS 151


pág. 232

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Página 232

En el presente bloque se expuso la evolución de los modelos atómicos, las interacciones electromagnéti-cas y el uso sustentable de la energía. Los alumnos pueden elegir proyectos de integración y aplicación relacionando las formas de generación de energía eléctrica, el uso que se da en diversos aparatos elec-trodomésticos, así como sobre las características de las ondas electromagnéticas y su interacción con la materia.

Si los alumnos optan por realizar un proyecto ciuda-dano, recomiéndeles verifi car si se aplican medidas de uso sustentable en su casa, comunidad y/o escuela y, en caso de ser necesario, hacer sugerencias para mejorarlas.

Planeación

Página 233


Los alumnos podrán determinar el nivel de consumo y posibilidades para el uso sustentable de recursos energéticos en su comunidad. En este caso, parte del propósito de la investigación puede ser informar a los miembros de la comunidad, para modifi car algunas de sus acciones o actitudes ante el uso de la electricidad.


Página 234


Si el interés de los estudiantes se encuentra relaciona-do con las ondas electromagnéticas, recomiende a sus alumnos que comparen la forma en que se pueden ge-nerar, transmitir y recibir, de modo que puedan crear un modelo de representación (maqueta, cartel, entre otros) para organizar la información y aclarar los proce-sos involucrados.


Página 235

Comunicación

Para los proyectos ciudadanos, la factibilidad de gene-rar un debate científi co con el apoyo de las evidencias presentadas por los equipos puede generar novedosas dinámicas de interacción en el grupo, por ejemplo, los integrantes de un equipo pueden elaborar argumentos a favor y en contra sobre el funcionamiento de un tipo particular de planta generadora de electricidad, y deba-tir con otro(s) equipo(s) para decidir cuál sería la mejor propuesta.

Conclusiones

En caso de llevar a cabo un debate para la presentación de los resultados, los alumnos podrán generar una lista de conclusiones junto con sus compañeros y exponer-las ante el resto de la comunidad en forma de carteles explicativos.

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BlOquE 5.1 / PROYECTOS152

Bloque 5. Proyecto 5.1: Sugerencias didácticas

pág. 254

pág. 255


Página 255

En un proyecto de impacto tecnológico en la medici-na, pueden explicar cómo se forman las imágenes de resonancia magnética (IRM) del interior del cuerpo, aplicando los conocimientos adquiridos sobre electro-magnetismo; planteando como hipótesis si cualquier onda electromagnética puede producir una imagen de este tipo.

PlaneaciónOrganización del trabajo

Página 256

A lo largo del curso, los alumnos habrán adquirido ex-periencia para la organización del trabajo, por lo que puede sugerirles que se propongan superar los alcan-ces obtenidos en proyectos anteriores, generando pro-yectos de mayor complejidad que resolverán en los plazos fi jados por el profesor.

Desarrollo del proyectoInvestigación

En la medida de lo posible, sugiera a los alumnos que consulten directamente a los expertos, visitando uni-versidades o centros de investigación. También puede indagar si alguno de los padres de familia es experto en el tema, para acordar con él o ella una entrevista.


Sugiera a sus alumnos que recopilen información en medios digitales, por ejemplo, creando un blog con su proyecto y genern carpetas informativas conteniendo la información obtenida a través del registro fotográfi co o videográfi co de sus visitas y/o entrevistas; entre otras.


Página 257

Comunicación

Una forma alternativa de presentar sus resultados es creando archivos de audio o video, dando formato de programa de radio o televisión que podrían compartir en Internet en forma de podcasts.

Conclusiones

Una vez que los estudiantes han recibido los comenta-rios del profesor y de los estudiantes, puede proponer-les que escriban sus conclusiones en un blog, donde pueden subir sus videos para compartirlos con la co-munidad. El uso de bitácoras puede ser muy útil para revisar los avances obtenidos y un apoyo para sintetizar la información.

Evaluación

En sesión plenaria pueden discutir acerca de las fun-ciones y benefi cios de la autoevaluación; y solicitar a los estudiantes que propongan formas de mejorar esta etapa; por ejemplo, modifi cando las preguntas que guían el proceso de autoevaluación.

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BlOquE 5.2 / PROYECTOS 153


pág. 258

pág. 259


Páginas 258 y 259

Como sugerencia para elegir el tema de su proyecto, los equipos pueden elegir un tema general y hacer una lluvia de ideas para elegir un tema de interés común. Para organizar las ideas del problema de investigación pueden utilizar un organizador gráfi co. Recuerde a los estudiantes que pueden elegir un proyecto científi co, tecnológico o ciudadano, y sugiérales que elijan uno distinto al que hayan elegido antes durante el año.


Página 260


En algunos casos, es recomendable proponer a los alumnos que consulten medios impresos como libros de texto o de divulgación, así como enciclopedias, para consolidar las habilidades de comprensión lectora que en algunos medios digitales tienden a desechar con el uso de técnicas de búsqueda rápida (sin menospreciar que se requiere buena comprensión lectora para desa-rrollar técnicas de búsqueda rápida en Internet).


Página 261

Comunicación

Durante esta etapa es muy común que los alumnos se centren en los aspectos relacionados con la metodolo-

gía y la forma de presentar la información, dejando de lado los contenidos del tema que investigó el equipo correspondiente. Es conveniente que usted apoye a los estudiantes para que valoren los contenidos o el tema comunicado. Para ello, puede sugerirles hacer pregun-tas sobre aspectos que les interesen sobre el tema y que propongan subtemas para aspectos que puedan profundizar en grupo. Sugiera a los alumnos que bus-quen información sobre los temas que eligieron y ha-blen al respecto en sesiones posteriores.

Conclusiones

Puede implementar una dinámica grupal que enfatice el valor del trabajo colaborativo. Por ejemplo, plantear un acertijo, dividir al grupo en equipos, y a cada inte-grante entregarle una pista distinta. La fi nalidad será que encuentren la respuesta al acertijo únicamente con la colaboración de todos los miembros del equipo. A partir de esta dinámica puede proponer una refl exión personal y una discusión en grupo, e incluir los aspec-tos más importantes de la discusión en la conclusión del proyecto.

EvaluaciónEn forma de lluvia de ideas, recuperen los aspectos del trabajo en proyectos que aún es necesario mejorar. Es-críbalos en una cartulina y mantenga esta lista en un lugar visible para los alumnos, para que la tomen en cuenta al trabajar en su último proyecto.

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154 BlOquE 5 / EvaluaCiónBlOquE 5.3 / PROYECTOS

pág. 262

pág. 264



Página 262

Si los alumnos eligieran indagar cuál ha sido la infl uen-cia de los sintetizadores de sonido, podrían considerar la evolución de los sintetizadores creados por Robert Moog, reconociendo en qué contextos se siguen uti-lizando sonidos producidos artifi cialmente y cómo ha evolucionado la calidad de los mismos.

Planeación

Página 263


Para este momento, conviene llevar a cabo un ejercicio de metacognición en el que se analice el proceso de aprendizaje de la formulación de hipótesis.


Sugiera a los alumnos que refl exionen en torno a las responsabilidades que han asumido en cada proyecto, dentro de su equipo; y propóngales que durante este último proyecto, asuman un papel distinto a los que han asumido hasta entonces.


Página 264

Investigación

Antes de iniciar la selección de fuentes de informa-ción, abra una discusión grupal en torno a las habili-

dades que han desarrollado los estudiantes en torno a la búsqueda de información, y proponga formas de desarrollar nuevas habilidades de búsqueda, selección organización y comprensión de la información.


Si los alumnos han utilizado material de documenta-les, videos o programas de televisión, recomiéndeles que utilicen fotogramas para hacer un registro de la información. Asimismo, es conveniente que se refl exio-ne sobre las habilidades para registrar los datos de las fuentes consultadas; ya sean éstas digitales o impresas.


Página 265

Comunicación

Procure que para la comunicación de los hallazgos, al menos de este último proyecto, los alumnos puedan transmitir información a compañeros de otros grupos, miembros de la comunidad escolar y/o padres de fami-lia, que comenten tanto los contenidos como la forma de comunicar información.

EvaluaciónAdemás de llevar a cabo una autoevaluación y una coevaluación, puede proponer a los estudiantes que lleven a cabo una evaluación mutua; es decir, que cada equipo evalúe el desempeño de otro equipo. Para ello, sugiérales que empleen una rúbrica de evaluación, que hayan elaborado todos en sesión plenaria.

154

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Evaluación • B1 La descripción del movimiento y la fuerza

Nombre del alumno

Grupo Fecha

BlOquE 1 / EvaluaCión

Secuencia 11 Observa la imagen (copiar fig. 1.2, p. 15). La posición

de Paula con respecto al marco de referencia mos-trado, puede describirse diciendo que se encontraba a 6 m de la esquina a lo largo del salón y 4 m a lo ancho, por lo que sus coordenadas serían (6, 4).

Si Paula avanza 3 bancas hacia el frente del salón y luego 2 bancas hacia su izquierda, como si fuera a la salida del salón, sus nuevas coordenadas son , haciendo un desplazamiento total de .

A (2, 3) y 5 m

B (2, 4) y 6 m

C (3, 2) y 5 m

D (4, 2) y 6 m

2 Una empresa tiene que transportar una mercancía desde Tijuana hasta Cancún. Si dos choferes harán el viaje por carretera, sin hacer escalas, ¿con qué ra-pidez media deberían hacer el recorrido de 4455 km entre estas ciudades para llegar en 2 días?

A 80.2 km/h

B 92.8 km/h

C 185.6 km/h

D 2 227.5 km/h

3 En la siguiente gráfica se muestra el movimiento de dos autos, A y B, que viajaban en la misma carretera.

Elige el enunciado que describa correctamente al-gún momento del viaje. Justifica tu respuesta.

A Los autos se encontraron en el kilómetro 200.

B El auto B recorrió mayor distancia que el auto A.

C La rapidez del auto A es mayor que la de B sólo

durante la última hora.

D El auto A rebasó al auto B después de dos horas

de viaje.

Secuencia 2 4 Una ola común puede tener una longitud de onda de

100 m y rapidez de propagación de 11 m/s. ¿Cuánto tiempo tarda la onda en realizar un ciclo completo?

A 9.09 s

B 0.11 s

C 0.0009 s

D 1100 s

5 Un instrumento musical produce una nota de 440 Hz y después otra de 1 320 Hz.

Con esta información, elige la opción correcta.

A La segunda nota dura más tiempo que la primera.

B La primera nota es más aguda que la segunda.

C La segunda nota tiene menor volumen que la pri-

mera.

D La primera nota tiene menor longitud de onda

que la segunda.

Secuencia 36 Fernanda y Óscar hacen un ex-

perimento para saber quién tie-ne mejores reflejos. Uno de ellos deja caer verticalmente una regla de 30 cm, justo por encima de los dedos índice y pulgar de su contrincante.

Fernanda dice que tiene mejores reflejos porque recuperó la re-gla cuando la regla había caído 0.125 m y Óscar dice que él tiene mejores reflejos porque tardó sólo 0.16 s en atraparla. ¿Quién tiene razón?

A Ninguno, porque estos resultados no pueden

compararse.

B Fernanda, porque su resultado tiene menor mag-

nitud que el de Óscar.

C Tanto Óscar como Fernanda, porque los resulta-

dos son equivalentes.

D Ninguno, porque no se puede calcular el tiempo

de caída con tanta precisión.

7 Imagina que se dejan caer dos objetos idénticos des-de la misma altura (1.5 m), uno situado en la Tierra y el otro en la Luna. ¿Dónde dura más la caída?

Auto A Auto B

Tiempo (h)

Distancia (km)

300

200

100

00.5 1.0 2.01.5 3.02.5 3.5

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156

A La caída dura lo mismo porque se dejan caer

desde la misma altura.

B En la Luna porque el objeto se quedará flotando

sin tocar nunca el piso.

C No se puede responder la pregunta porque en

la Luna no hay atmósfera.

D En la Luna tarda más porque la fuerza de grave-

dad es menor que en la Tierra.

Secuencia 4 8 La aceleración de un objeto que disminuye su velo-

cidad en el tiempo es , mientras que un

objeto que aumenta su velocidad en el tiempo tiene

una aceleración .

A negativa, positiva

B mayor, menor

C positiva, negativa

D menor, mayor

9 Un objeto se mueve con aceleración constante de

0.22 m/s2 durante 8 segundos, después de recibir

un impacto. ¿Qué velocidad alcanzó el objeto si lle-

vaba una velocidad inicial de 5 m/s?

A 0.14 m/s

B 0.62 m/s

C 3.24 m/s

D 6.76 m/s

10 En los Juegos Olímpicos de Londres 2012, el ja-

maiquino Usain Bolt ganó la medalla de oro en los

100 m planos. En la gráfica se presenta una simplifi-

cación de la velocidad del corredor en tres momen-

tos claves de la carrera (A, B y C) .

Analiza el movimiento, relaciona las oraciones co-

rrectas con la variable adecuada y elige la combina-

ción adecuada.

A 1i, 2g y 3f

B 1e, 2g y 3h

C 1f, 2i y 3g

D 1h, 2e y 3i

Secuencia 511 Las interacciones y pueden

ser atractivas y repulsivas, mientras que la interac-ción es siempre atractiva.A magnética, eléctrica y gravitacional.B eléctrica, gravitacional y magnética.C gravitacional, magnética y eléctrica. D Error, todas las fuerzas son atractivas o repulsivas.

12 El peso de un objeto es una fuerza cuya magnitud es proporcional a su , y se dirige ha-cia , sin importar en qué punto de la superficie de la Tierra se encuentre.A volumen, arribaB forma, adelante C masa, abajoD densidad, norte

Secuencia 613 Una antena está sostenida por tres cables. El cable A

ejerce una fuerza de 39.00 N hacia el norte, el cable B ejerce una fuerza de 30.00 N hacia el suroeste. Traza un diagrama de fuerzas y utiliza el método del paralelogramo para calcular la magnitud y dirección de la fuerza en el cable C.

A 9.25 N en dirección suroeste

B 27.68 N en dirección sureste

C 30.10 N en dirección noreste

D 69.00 N dirección norte

14 Después de un accidente, un barco debe ser remol-cado hacia la costa por un canal de servicio que tiene dirección este-oeste. Se monta un cable que une la proa (frente) del barco con la popa de un re-molcador que va por afuera del canal, formando un ángulo de 30° en dirección noreste. Si la fuerza con que jala el remolcador es igual 10 000 N y la fricción con el agua y las paredes del canal es de 2 500 N, ¿cuál es la dirección y magnitud de la fuerza sobre el barco? Dibuja tu diagrama de cuerpo libre y utiliza algún método gráfico para encontrar la respuesta.A 2 500 N en dirección suroesteB 6 160 N en dirección esteC 7 500 N en dirección oesteD 12 500 N en dirección noreste

15 Al reducir la salida de combustible en los quemado-res de un globo aerostático, se reduce la temperatu-ra en el interior del globo y éste permanece estático momentáneamente. Esto ocurre porque:A desaparece el peso y aparece la fuerza de sus-

tentación.B aumenta el peso del globo y desaparece la fuer-

za de sustentación.C sólo está presente la fuerza de sustentación.D la fuerza de sustentación y el peso del globo

son iguales en magnitud.


1. Desplazamiento 2. Velocidad 3. Aceleración

e. Permanece constante.f. Es positiva en A, es cero en B y negativa en C.g. Aumenta en A, es constante en B y disminuye en C. h. Avanza en A, se detiene en B y regresa en C.i. Siempre aumenta.

14

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

00 2 4 6 8 10

2

4

6

8

10

12

A

B

C

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Evaluación • B2 Leyes del movimientoNombre del alumno

Grupo Fecha


Secuencia 71 Elige el marco de referencia que no es inercial.

A Un camión en reposo

B Una bicicleta con rapidez v = -3 m/s

C Un auto que va frenando por un semáforo en rojo

D Un tren que se mueve con una velocidad de 500 km/h en dirección N.

2 En un saque, un tenista profesional puede golpear una pelota de 58 g provocando una aceleración de 3500 m/s2. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza aplicada sobre la pelota?

A 2.03 × 102 N

B 2.03 × 103 N

C 2.03 × 104 N

D 2.03 × 105 N

3 En algunas embarcaciones pequeñas se mueven los remos empujando el agua, ya que:

A se hunden sólo un poco.

B funcionan como flotadores.

C las impulsa en sentido opuesto.

D su forma los hace muy resistentes.

Secuencia 84 El Sol ejerce una fuerza de atracción gravitacional so-

bre la Tierra, cuya magnitud es a la que ejerce la Tierra sobre el astro.

A Igual

B mayor

C menor

D incomparable

5 La fuerza de atracción gravitacional que ejerció la

Luna (M = 7.35 × 1022 kg, r = 1.74 × 106 m) sobre el astronauta Neil Armstrong y su equipo (m ≈ 160 kg), al posarse sobre su superficie fue:

A 2.59 × 102 N

B 4.51 × 108 N

C 7.84 × 1014 N

D 6.76 × 1018 N

6 La nave Curiosity que está explorando Marte tiene una masa cercana a los 900 kg. Si la gravedad en Marte es aproximadamente 3.71 m/s2, su peso en este planeta es:

A 0.0041 N

B 242.6 N

C 3 339.0 N

D 12 387.7 N

Secuencia 9 7 Relaciona a científicos con algunas contribuciones

que hayan realizado para la comprensión del Universo.

NewtonRegistró numerosas observaciones astronómicas.

CopérnicoRelacionó las fuerzas y el movimiento de los astros.

Tycho Brahe Describió el movimiento de los planetas.

Kepler Propuso un modelo geocéntrico.

A 1a, 2c, 3d, 4b

B 1b, 2d, 3a, 4c

C 1c, 2b, 3c, 4a

D 1d, 2a, 3b, 4c

8 El modelo gravitacional de Newton explica los si-guientes fenómenos excepto uno, ¿cuál es?

A Descubrimiento de Neptuno.

B Aceleración de la Luna producida por la Tierra.

C Posición de cometas en el Sistema Solar.

D Desplazamiento de la órbita de Mercurio.

Secuencia 109 La velocidad que adquiere un objeto de un kilogramo

en reposo al que se transfiere un joule de energía es:

A 0.7 m/h

B 1.0 km/h

C 1.4 km/h

D 5.1 km/h

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158

10 Uno de los lugares más visitados en Acapulco, Gue-rrero, es el acantilado conocido como La Quebra-da. Parte del atractivo de este sitio es que algunos valientes lugareños hacen un espectacular salto.

Al momento de iniciar el salto, un clavadista de 65 kg tiene una energía potencial gravitacional igual a 22317.75 J. Esto ocurre porque la altura desde la que realiza el salto es m, aproximadamente.

A 35 m

B 343 m

C 637 m

D 3 368 m

Secuencia 1111 La es una variable de los sistemas que

permite estudiar las interacciones entre ellos, sin ne-cesidad de medir las fuerzas involucradas.

A masa

B fuerza

C energía

D temperatura

12 En las olimpiadas de Londres 2012, Aída Román y Mariana Avitia ganaron las medallas de plata y bron-ce en el torneo de tiro con arco. En este deporte se aprovechan las transformaciones de energía para colocar la flecha en la diana.

Analiza las transformaciones en la energía en la fle-cha y elige la opción que complete la secuencia.

1.2. Energía cinética

3. Energía térmica y sonora

Cuando está en el arco.

Flecha en movimiento.

Al ganar altura.

En la zona de impacto.

A Energía potencial, energía cinética

B Energía calorífica, energía mecánica

C Energía mecánica, energía potencial química

D Energía potencial elástica; energía potencial gra-

vitacional.

Secuencia 1212 El salto en esquís es un deporte de invierno que

consiste en lanzarse desde una colina o rampa ar-tificial, de modo que los competidores utilizan las transformaciones de energía para ganar puntos.

Determina qué velocidad alcanzaría un deportista de 70 kg en el momento en que despega de la ram-pa a 96 m de altura. Cuando inicia su movimiento se encuentra a 130 m de altura. Antes de responder observa la figura:

A 26 km/h

B 93 km/h

C 156 km/h

D 667 km/h

14 Una nadadora ocupa una energía mecánica de 4 × 105 J al al realizar un recorrido de 500 m, mientras su cuerpo gasta 1.2 × 106 J por realizar el ejercicio. Estos datos indican que se trata de un sistema: Una nadadora realizó un recorrido de 500 m en una pla-ya para lo cual se necesitó una energía mecánica de . Su cuerpo requirió un gasto energético de para hacer el ejercicio. Si el sistema se compone sólo por la nadadora, los datos indican que este sistema es:

A conservativo porque lo que pierde en energía

lanadadora lo gana el agua.

B aislado porque no hay intercambio de energía

con el ambiente.

C no conservativo porque hubo disipación de energía.

D abierto porque es al aire libre.

15 En nuestra sociedad actual estamos familiarizados con el tema de la “crisis energética”, lo que significa que la energía disponible en la Tierra:

A se agota lentamente.

B se convierte a formas menos aprovechables.

C desaparece definitivamente.

D se transforma en otras más útiles.


96 m

Salida

130 m

Inicio del deslizamiento

Despegue dela rampa

Rampa 2

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Evaluación • B3 Un modelo para describir la

estructura de la materiaNombre del alumno

Grupo Fecha


Secuencia 131 El conocimiento desarrolla modelos

para describir, explicar o predecir un fenómeno en la naturaleza, mientras que el conocimiento aprovecha su comprensión.

A histórico, científi co

B científi co, tecnológico

C astronómico, social

D tecnológico, artístico

Secuencia 142 Al simplifi car el comportamiento de los gases, se pro-

puso que estaban compuestos de partículas , que pueden chocar entre sí y que se encuentran a distancias una de otra.

A diminutas, grandes

B invisibles, cortas

C de tamaño defi nido, grandes

D sólidas, cortas

3 Relaciona a los personajes con los modelos de la ma-teria que propusieron.

Personajes Modelo

1. Maxwell-Boltzmann (s. xIx) a). Cuatro elementos

2. Aristóteles (s. III a. n. e.) b). Atomismo

3. Demócrito-Leucipo (s. V) c). Cinético de partículas

4. Empédocles (s. V a. n. e.) d). Cinco elementos

A 1a, 2b, 3d, 4c

B 1b, 2c, 3a, 4d

C 1c, 2d, 3b, 4a

D 1d, 2a, 3c, 4b

Secuencia 154 A la fuerza que ejercen las partículas de un gas que

chocan con la superfi cie de las paredes del recipiente que las contiene se denomina:

A peso

B densidad

C presión

D volumen

5 La es la manifestación medible de laenergía de las partículas.

A presión, sonora

B densidad, mecánica

C masa, potencial

D temperatura, cinética

Secuencia 166 El volumen de un sólido irregular puede medirse su-

mergiéndolo completamente en un recipiente con líquido y:

A medir el volumen del recipiente.

B observar los cambios en el recipiente.

C calcular el volumen desplazado del líquido.

D determinar la presión del aire sobre el líquido.

7 El aire está compuesto de:

A un único tipo de partículas

B una mezcla de gases

C partículas de oxígeno

D sólidos suspendidos

Secuencia 178 Un cubo de aluminio de 10 cm de arista se introduce

en un recipiente con agua. Si el cubo se mantiene completamente sumergido en el agua, ¿cuál de las siguientes oraciones es correcta?

A La presión es la misma en cada punto de las pare-

des laterales.

B La presión es mayor en la parte superior del cubo.

C La presión es la misma en todas sus caras.

D La presión es mayor en la parte inferior.

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160

9 Para construir un gato hidráulico que aumente la fuerza de salida 10 veces más que la fuerza de en-trada (F

2 = 10 F

1), la proporción entre las áreas de los

tubos será:

A A1 =

A2

10

B A2 = 10 A

1

C A2 =

A1

10

D A1 = 10 A

2

Secuencia 1810 El Sol tiene una temperatura superfi cial de 10832 °F,

lo que equivale a una temperatura a:

A 5 726.85 K

B 6 000.00 K

C 6 273.15 K

D 19 529.60 K

11 La es la forma de transferencia de energía en la que hay intercambio de materia, por lo que sólo se produce en los .

A convección, fl uidos

B radiación, sólidos

C conducción, fl uidos

D convección, sólidos

Secuencia 1912 Los cambios de estado de una sustancia dependen

del tipo de partículas que la forman, así como de su y .

A masa, densidad

B presión, masa

C temperatura, presión

D densidad, temperatura

Secuencia 2013 Se dice que dos cuerpos han alcanzado el equilibrio

térmico cuando las partículas que los constituyen:

A ocupan el mismo volumen.

B tienen la misma energía cinética promedio.

C están uniformemente distribuidas en el área de

contacto.

D son iguales y por eso alcanzan la misma tempe-

ratura.

Secuencia 2114 Se transfi eren -150 J de energía mecánica a un siste-

ma, de modo que su energía interna se incrementa en 30 J. En estas condiciones, se puede afi rmar que:

A No hay transferencia de calor.

B La energía interna seguirá aumentando.

C La energía mecánica siempre tendrá mayor mag-

nitud que la energía interna.

D Hay una transferencia de calor hacia los alrededores.

Secuencia 2215 Son ejemplos de efi cientes fuentes de energía térmi-

ca excepto, los:

A géiseres

B biocombustibles

C aerogeneradores

D reactores nucleares


F 2

/A 2

F 1 /A

1

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Evaluación • B4 Leyes del movimientoNombre del alumno

Grupo Fecha


Secuencia 231. El modelo atómico de Dalton se distingue de los mo-

delos de Thomson, Rutherford y Bohr porque:

A el primero considera una estructura interna y los

otros no.

B el primero explicaba mejor el comportamiento

de los gases.

C los últimos consideran una estructura interna del

átomo y el primero no.

D los últimos explicaban mejor el comportamiento

de los sólidos.

Secuencia 242. Un átomo inicialmente neutro adquiere carga eléctri-

ca negativa si:

A gana electrones

B pierde átomos

C gana protones

D pierde neutrones

3. Un electrón (qe = –1.602 × 10–19 C) y un protón

(qp = 1.602 × 10–19 C) en un átomo de hidrógeno se

encuentran a una distancia promedio de (r = 5.3 × 10–11 m). La fuerza electrostática entre las partículas es atractiva y con una magnitud de .

A 4.4 × 10–18 N

B 9.2 × 10–18 N

C 8.2 × 10–8 N

D 9.8 × 1026 N

Secuencia 254. Al aplicar una diferencia de potencial en las terminales

de un alambre conductor, se produce un movimien-to ordenado de cargas denominada eléctrica y ésta depende de la eléctrica del material.

A resistencia, corriente

B corriente, resistencia

C resistencia, potencia

D potencia, resistencia

5. Al incrementar la energía potencial eléctrica en un circuito, se incrementa la energía de las cargas, incrementando la intensidad de corriente eléctrica.

A cinética

B luminosa

C química

D potencial elástica

Secuencia 266. La ley de inducción electromagnética explica que un

campo magnético que cambia en el tiempo:

A produce una fuerza variable sobre otros imanes.

B genera una corriente eléctrica en un conductor.

C aumenta la potencia de los circuitos eléctricos.

D se debe a los cambios en la polaridad magnética

de los imanes.

Secuencia 277. Los elementos básicos de un electroimán casero

son:

A imán, pila y alambre

B motor, cables e imán

C bobina, clavo y pila

D alambre, resistores y clavo

8. Son aparatos que hacen uso de electroimanes para su funcionamiento:

A relojes de bolsillo, calculadoras, bocinas.

B licuadoras, control remoto, horno eléctrico.

C tostador de pan, computadora, guitarra eléctrica.

D motores eléctricos, transformadores, trenes

maglev.

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162

Secuencia 28 9. El espectro visible se ubica entre la radiación in-

frarroja y la radiación ultravioleta porque éstas dos últimas tienen longitud de onda y mayor , respectivamente.

A mayor, frecuencia

B menor, potencia

C mayor, velocidad

D menor, energía

10. Es la parte del espectro electromagnético que sirve para tomar radiografías.

A Luz visible

B Rayos x

C Rayos gamma

D Ondas de radio

Secuencia 2911. Según el modelo de Bohr, si se transfiere la ener-

gía adecuada a un átomo, un puede cambiar de nivel de energía más alto y al regresar emite un .

A fotón, protón

B neutrón, electrón

C protón, neutrón

D electrón, fotón

12. Thomas Young confirmó que la luz tiene un com-portamiento ondulatorio con su experimento de:

A interferencia

B refracción

C reflexión

D polarización

Secuencia 3013. Relaciona las siguientes columnas para explicar el

funcionamiento de un horno de microondas.

Energía Efecto

1. Cinética a. Permite generar las ondas.

2. Térmicab. Aumenta la temperatura de los

alimentos.

3. Eléctrica c. Ilumina el horno.

d. Se transfiere a las moléculas de agua.

A 1a, 2b, 3c

B 1b, 2a, 3d

C 1c, 2d, 3a

D 1d, 2c, 3b

Secuencia 3114. Elige cuál de las siguientes formas de generación de

energía eléctrica utiliza recursos no renovables.

A Hidroeléctrica

B Nucleoeléctrica

C Eólica

D Solar

15. No es un ejemplo de consumo sustentable.

A Utilizar pilas recargables.

B Construir más plantas termoeléctricas.

C Apagar las lámparas que no se utilizan.

D Reducir la generación de basura.


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Evaluación • B5 Conocimiento, sociedad

y tecnologíaNombre del alumno

Grupo Fecha


Secuencia 321 La teoría de “La gran explosión” o Big Bang explica:

A el fin del Universo.

B el origen de la vida en la Tierra.

C los viajes espaciales.

D el origen del Universo.

2 Según la teoría de “La gran explosión”, hace aproxima-damente 13 mil millones de años el Universo estaba:

A con las galaxias en formación.

B conformado por materia tal como la conocemos.

C frío y más expandido que en la actualidad.

D concentrado y tenía mayor temperatura que en la

actualidad.

3 Una limitación de la teoría de “La gran explosión” es que no puede explicar la:

A evolución de las estrellas.

B presencia de materia oscura.

C formación de los planetas.

D evolución de las galaxias.

4 Según la teoría de “La gran explosión”, la de expansión es directamente proporcional a la dis-tancia de separación entre las galaxias.

A velocidad

B temperatura

C frecuencia

D aceleración

5 No es evidencia experimental a favor de la teoría del Big Bang.

A La abundancia de hidrógeno y helio.

B Las galaxias que se alejan entre sí.

C La aceleración del ritmo de expansión del Uni-

verso.

D La radiación de microondas de fondo cósmico.

Secuencia 336 Son características de los planetas, excepto:

A Orbitan alrededor de una estrella o sus restos.

B Siempre tienen una o más lunas.

C No hay cuerpos similares que se interpongan en

su órbita.

D Las características de su masa les permite tener

forma esférica.

7 Todas las estrellas continúan evolucionando como tal hasta que:

A forma una proto-estrella.

B colisionan con un agujero negro.

C se forma un sistema planetario a su alrededor.

D se agota el hidrógeno para que ocurra la fusión

nuclear.

8 Son posibles etapas de la evolución de una estrella, excepto:

A pulsar

B supernova

C enana blanca

D cúmulo estelar

9 El año luz es una unidad para medir . El valor de un año luz se obtiene de calcular la distancia que recorrería la luz en un año.

A velocidad

B distancia

C aceleración

D luminosidad

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164

10 Desde su formación, el Sistema Solar ha dado aproxi-madamente giros alrededor del centro de la Vía Láctea.

A 0

B 4

C 15

D 300

11 Los hoyos negros supermasivos se encuentran, ge-neralmente, en el centro de:

A las galaxias

B otros hoyos negros.

C los sistemas planetarios.

D algunas estrellas activas.

12 Aunque nadie ha viajado a las estrellas, es posible saber su composición gracias a:

A las órbitas de sus planetas.

B el análisis espectral de la luz.

C su ubicación en la esfera celeste.

D la distancia que las separa de la Tierra.

13 Galileo Galilei perfeccionó el y, a partir desus observaciones, apoyó el modelo de Copérnico.

A microscopio, geocéntrico

B reloj de péndulo, cosmológico

C telescopio, heliocéntrico

D plano inclinado, mecánico

14 La astronomía de rayos x requiere que sus instru-mentos se encuentren:

A bajo el nivel del mar.

B sobre la superficie terrestre.

C en laboratorios subterráneos.

D fuera de la atmósfera terrestre.

15 Son fuentes de rayos x, excepto:

A nebulosas

B asteroides

C supernovas

D hoyos negros


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165 RESPuESTaS a laS EvaluaCiOnES

BLOQUE 2

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14 A B C D

15 A B C D

SEXFI2TG_B6.indd 165 12/2/12 10:26 PM

166

Para docentesAlonso, M. (2000), Física, México, Pearson.

Einstein, A., (1988), La evolución de la Física, Salvat Editores, Barcelona.

Fierro, Julieta., “Siglo XXI: Primera Decada” en: http://www.astroscu.unam.mx/IA/images/SigloXXIPrimera_Decada.pdf Fe-

cha de consulta 12 de septiembre de 2012.

Hewitt, P., (2004), Física conceptual, Pearson, México.

Hewitt, P. (1998), Manual de laboratorio de Física, Pearson, México.

Kip, A. F., (1988), Fundamentos de electricidad y magnetismo, McGraw-Hill, México.

Landau, L. A. Ajiezer y E. Lifshitz (1990), Curso de Física General; Mecánica y Física molecular, México, MIR.

Mileaf, H., (1992), Electrónica, Limusa, México.

Perelman, Y., (1995), ¿Sabe usted Física?, Rubiños-1860, Madrid, (2 tomos).

Tipler, P., (2005), Física para la ciencia y la tecnología, vol. 2A, Electricidad y Magnetismo, Reverté, Madrid.

Tipler, P., (1983), Física, Reverté, Barcelona.

Nieda, J. y B. Macedo, (1998), Un currículo científico para estudiantes de 11 a 14 años, sep-ce-oei-unesco, México.

Rutherford, F. J. (compilador), (1997), Ciencia: conocimiento para todos, sep-Oxford-Harla, México.

Sánchez Mora, Ana María, “La Física inútil”, en: http://www.comoves.unam.mx/articulos/inutil/inutil.html Fecha de consulta

12 de septiembre de 2012.

Una mirada a la ciencia. Antología de la revista ¿Cómo ves?, Dirección General de Divulgación de la Ciencia- unam, México, 2000.

Para la elaboración de la obraBarriga, A. F. y R. G. Hernández, Estrategias docentes, (2010,) Mc Graw-Hill, México.

Cázares Aponte, L., (2011), Estrategias educativas para fomentar competencias: crearlas, organizarlas, diseñarlas y evaluarlas (code),

Trillas, México.

Driver, R. A. et al, (2000), Dando sentido a la ciencia en secundaria. Investigaciones sobre las ideas de los niños, sep-Visor-Libros y

Editoriales, México.

Frade, L., (2009), Desallorro de competencias en educación, desde preescolar hasta bachillerato, Mediación de Calidad S. A. de C. V.,

segunda edición, México.

Hewitt, P., (2004), Física conceptual, Pearson, México.

Kip, A. F., (1988), Fundamentos de electricidad y magnetismo, McGraw-Hill, México.

Lea, S. M., (1999), Física: La naturaleza de las cosas, tomos I (Calor) y II (Electromagnetismo), International Thomson Editores,

México.

Tippens, P., (2003), Física, conceptos y aplicaciones, McGraw-Hill Interamericana, México.

Zemansky, S. (2000) , Física universitaria, 12ª ed., México, Adisson Wesley.

Bibliografía

SEXFI2TG_B6.indd 166 12/2/12 10:26 PM

167

Agradecimientos especialesInstituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (iner)

nasa

Comisión Federal de Electricidad (cfe)

Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (unam)

Para estudiantesAA. VV. (2006), Ciencias para el mundo contemporáneo, en Alambique, núm. 49, julio-septiembre, Barcelona, Graó.

Acuña Delgado, A. (1991), Manual didáctico de actividades en la naturaleza, Sevilla, Wanceulen.

Asimov, I. (1971), Enciclopedia biográfica de ciencia y tecnología, Madrid, Alianza.

Biro, S. (2004), Para calcular el Universo. Las computadoras en la Astronomía, México, fce.

(2005), Caja de herramientas para hacer Astronomía, México, Paidós.

Calvani, P. (1988), Juegos científicos, Madrid, Pirámide.

Caudet, F. (1995), Tus primeros experimentos, Madrid, M. E. Editores.

Churchill, E. R. (1993), Fisicolandia, México, Selector.

Fesquet, A. E. (1932), Experimentos de física y química, Madrid.

Fierro, J. (2011), Conversus, México, ipn.

Frova, A. (1999), Por qué sucede lo que sucede, Madrid, Alianza.

Gamow, G. (1985), El breviario del señor Tompkins: El país de las maravillas y la investigación del átomo, México, fce.

(2001), Biografía de la física, Barcelona, Alianza.

Gil, S. (2001), Física Re-creativa, México, Prentice Hall.

Grupo Martí y Franqués (1986), ¿Eso es química?, Madrid, Alhambra (Biblioteca de recursos didácticos).

Guerrero Motholet, V. (2005), “El colisionador de Hadrones”, en ¿Cómo ves?, México, unam. Disponible en: http://www.comoves.

unam.mx/archivo/fisica/114_hadrones.html Fecha de consulta 27 de mayo de 2012.

FECYT e ISFT (coord.) (1988), Ciencias para el mundo contemporáneo. Aproximaciones didácticas, Madrid, Fundación Española

para la Ciencia y la Tecnología. Disponible en: www.fecyt.es/fecyt Fecha de consulta 27 de mayo de 2012.

Messadié, G. (1999), Grandes descubrimientos de la Ciencia, Madrid, Alianza.

Perelman, Y. (2004), Física recreativa, Madrid, Grupo Anaya Comercial.

Physical Science Group (1974), Ciencias físicas ii, Corentino González, María Rosa Prandini y Gregorio Rivero Iturralde (trad.),

Barcelona, Reverté.

Regules, S. de (2005), “Bufones y científicos”, en ¿Cómo ves?, México, unam. Disponible en: http://www.comoves.unam.mx/

archivo/ciencia_sociedad/102_humor.html Fecha de consulta 27 de mayo de 2012.

Reina, D. M. (2008), “La singularidad de Stepen Hawking”, en ¿Cómo ves?, México, unam. Disponible en: http://www.comoves.

unam.mx/assets/pdfs/162/hawking_162.pdf Fecha de consulta 27 de mayo de 2012.

Rodríguez, E. M. (1989), Física, Madrid, Secretariado de Publicaciones e Intercambio Científico.

Sagan, C. (1983), Cosmos, Barcelona, Planeta.

Uruchurtu, G. (2006), “La vida de un cerebro”, en ¿Cómo ves?, México, unam. Disponible en: http://www.comoves.unam.mx/

articulo_142_01.html Fecha de consulta 27 de mayo de 2012.

VanCleave, J. (1996), Física para niños y jóvenes: 101 experimentos superdivertidos, México, Limusa.

Walisiewicz, M. (1995), Energía alternativa, México, Planeta/sep (Espejo de Urania).

Walker, J. (1990), Física Recreativa: La feria ambulante de la Física, México, Noriega.

SEXFI2TG_B6.indd 167 12/2/12 10:26 PM

ciencias 2 física - ediciones · pdf filebloque 3 / secuencia 1 1 secundaria segundo...

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