ciencias2.pdf

Roco Castaeda Len

Fsica

Roco Castaeda Len

STJCIE2LAp01.indd 1STJCIE2LAp01.indd 1 11/30/12 9:05 PM11/30/12 9:05 PM

Direccin General de ContenidosAntonio Moreno Paniagua

Direccin de Ediciones Wilebaldo Nava Reyes

Direccin de Investigacin y Nuevos DesarrollosLino Contreras Becerril

Gerencia de Arte y DiseoHumberto Ayala Santiago

Gerencia de SecundariaIvn Vsquez Rodrguez

Coordinacin de SecundariaJos de Jess Arriaga Carpio

Coordinacin de CienciasMateo Miguel Garca

Coordinacin de DiseoCarlos A. Vela Turcott

Coordinacin de IconografaNadira Nizametdinova Malekovna

Coordinacin de RealizacinAlejo Njera Hernndez

EdicinLaura Alejandra Ramos MastacheVernica de Jess Prez Avalos

Correccin de estiloPablo Mijares Muoz, Guadalupe Escalante Ramrez

Colaboracin en evaluaciones tipo PISALuisa Guadalupe Jaime Gonzlez

Edicin de realizacinGabriela Armillas Bojorges

Edicin digitalMiguel ngel Flores Medina

Diseo de portada e interioresRaymundo Ros Vzquez

Diagramacineltall3r

IconografaIvn Navarro Jurez

IlustracinMara de Lourdes Guzmn Muoz

CartografaRicardo Ros Delgado

FotografaArchivo Santillana, Shutterstock, Thinkstock, Archivo Digital, Procesofoto, Wikipedia, Latinstock, NASA p. 242, 243, 244, 248 y 265, chandra.harvard.edu/photo p. 253.

Digitalizacin de imgenesMara Eugenia Guevara Snchez

El libro Ciencias 2, Fsica fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo:

La presentacin y disposicin en conjunto y de cada pgina de Ciencias 2, Fsica son propiedad del editor.Queda estrictamente prohibida la reproduccin parcial o total de esta obra por cualquier sistema o mtodo electrnico, incluso el fotocopiado, sin autorizacin escrita del editor.

2012 por Roco Castaeda Len

D. R. 2012 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. de C. V.Av. Ro Mixcoac 274, colonia Acacias, C. P. 03240delegacin Benito Jurez, Mxico, D. F.

Miembro de la Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana.Reg. Nm. 802

Impreso en Mxico/Printed in Mexico


Edicin: diciembre 2012

3 Ciencias 2, Fsica , serie Todos Juntos tiene como propsito colaborar en el desarrollo de cono-cimientos, habilidades y actitudes en los estudiantes. Se pretende que los alumnos se involu-cren de manera activa en su aprendizaje y logren asumir posturas crticas y objetivas que les permitan tomar decisiones informadas ante las diversas situaciones que se presentan en su vida cotidiana y que a su vez, se responsabilicen de las consecuencias que sus acciones pudieran tener en la sociedad.

En ese sentido, se busca que el educando se reconozca como individuo que for-ma parte de una comunidad en la que sus decisiones pueden y deben afectar a los otros. Por tanto, el objetivo principal es que tanto alumnos como padres de familia y docentes trabajen Todos Juntos para acompaarse, aprender unos de otros y lograr los propsitos inicialmente establecidos.

La redaccin del libro se basa en un lenguaje sencillo y accesible a los alumnos de segundo de secundaria, en ocasiones ldico y en otras ms serio, pero respetan-do siempre su nivel de comprensin. Con la nalidad de lograr los aprendizajes esperados, en cada bloque se sugieren diversas actividades y experimentos que complementan el texto y propician la re exin y el anlisis ( g. 1).

El enfoque con que se desarrolla el contenido del libro, contempla la elaboracin de proyectos que pondrn a prueba las actitudes y habilidades del alumno para trabajar en equipo, para sistemati-zar, analizar y sintetizar informacin, para ser crtico y creativo y, sobre todo, para tomar sus pro-pias decisiones e integrar sus saberes construyendo un puente que va de la teora a la aplicacin, de la apropiacin del conocimiento a su difusin y del trabajo individual al trabajo colaborativo. De esta forma, se contina avanzando Todos Juntos con un ritmo que favorece y promueve la conse-cuente adquisicin de conocimiento y de competencias para la vida.

Las evaluaciones tipo PISA (Programa Internacional de Evaluacin de Estudiantes) que se presen-tan al nal de cada bloque continan con la preparacin del alumno que terminar en tercero de se-cundaria y que nos permitir evaluar de una manera ms crtica y analtica los conocimientos, las habilidades y las actitudes adquiridas por el estudiante. El propsito de este sistema es veri car si los alumnos son capaces de trasladar todos sus conocimientos y aprendizajes a mbitos cotidia-nos en los que debern comprender y resolver problemas autnticos de muy diversos tipos. Es por ello que fundamentalmente se utiliza la comprensin lectora, las matemticas y diversos temas propios de la fsica.

Espero que este libro sea til para cumplir con los propsitos para los que fue elaborado y que los jvenes mexicanos descubran en el conocimiento la mejor herramienta para la vida. Con respeto, entrega y responsabilidad, para todos aquellos que encuentren en la ciencia la sal y la pimienta de la vida.

La autora

Figura 1. El libro presenta secciones que ayudan a completar la informacin del texto principal.


4Presentacin para el alumno

En la educacin primaria cursaste la asignatura de Ciencias Naturales en la cual estu-diaste algunos de los fenmenos de la Naturaleza y de tu vida cotidiana que, sin sa-berlo, tenan que ver con la fsica. Tal es el caso de las propiedades de los materiales ( exibilidad, permeabilidad, dureza), de la obtencin de la energa elctrica que llega hasta tu casa o escuela, de las energas renovables, de los efectos de las fuerzas, de la re exin y refraccin de la luz o bien, de las caractersticas bsicas de los cuerpos constituyentes del Universo. Ahora te podrs dar cuenta de que an te falta mucho por explorar.

En este curso encontrars cosas fascinantes, profundizaremos en el nivel de estudio, cono-cers otras reas de la fsica, comprenders y podrs explicar fenmenos que se observan en la Naturaleza en tu da a da y reconocers los alcances y las limitaciones del conocimien-to cient co y del quehacer tecnolgico para mejorar la calidad de vida de las personas ( g. 2).

En esta obra, Ciencias 2, Fsica, serie Todos Juntos, colaboramos para que, por medio de la lectura, de sugerencias, de actividades recreativas y de experi-mentos, que te presentamos de manera didctica y agradable, contines descubriendo y profundizando en los diferentes fenmenos y procesos naturales.

Asimismo, queremos motivarte a ser partcipe de tu propio aprendizaje, a indagar por tu cuenta, a utilizar todos los recursos a tu alcance, a integrar temas de diversas reas cient cas y a seguir cultivando tu creatividad y razonamiento lgico para buscar explicaciones y participar de manera activa, responsable e informada en la solucin de problemas acadmicos o bien, de aquellos que ataen a tu escuela, familia y comunidad.

Deseamos que por iniciativa propia realices acciones individuales y colectivas que contribuyan al bienestar social, promoviendo estilos de vida sanos con su consecuente cuidado del ambiente en pro del desarrollo sustentable. Esmrate en mejorar tus habilidades para presentar, interpretar, predecir, explicar, comunicar y poner en prctica lo que ya has aprendido y lo que vayas aprendiendo.

Conscientes de todos estos retos, en tu libro Ciencias 2, Fsica, serie Todos Juntos, se han diseado actividades para abordar temas con informacin actualizada que se vinculen con tu vida personal, cultural y social y que no se limitan al trabajo dentro del aula. Te invitamos a explorar el agua en sus diversos estados, las mquinas que te rodean, el movimiento de los objetos, el cielo, la lluvia y un sinfn de fenmenos cotidianos.

De igual manera, promovemos el uso de pginas electrnicas en las que encontrars simulaciones computacionales que te ayudarn a comprender fenmenos de manera ms simple y te orientamos para seleccionar materiales documentales, flmicos y digitales que existen en tu escuela, como los libros de la biblioteca, las revistas y otros elementos educativos impresos, audiovisuales y digitales, que centran sus contenidos en el desarrollo de las competencias para la vida.

Figura 2. La experimentacin es la mejor manera de entender y explicar los fenmenos naturales


5La serie Todos Juntos propicia el trabajo colaborativo en las actividades sugeridas, por eso es importante que trabajes con tus compaeros en un ambiente de respeto, democracia, hones-tidad, responsabilidad y compaerismo.

Escucha a los dems, respeta sus ideas, expn y de ende las tuyas con claridad, precisin y asertividad, y adopta posturas que favorezcan la armona entre los integrantes del grupo. S crtico contigo, autoevala tus acciones y escucha lo que tus compaeros y tu profesor opi-nen de tu trabajo. Esto sin duda generar en ti un crecimiento personal importante ( g. 3).

Al igual que hiciste en Ciencias 1, trabajars por proyectos. Los proyectos son una oportunidad en la que tendrs que poner en prctica tu capacidad para organizarte, integrar conocimien-tos, generar un ambiente de trabajo colectivo y fomentar la creatividad entre los integrantes de tu equipo. En esta seccin de cada bloque, todos juntos podrn elegir un tema que sea de su agrado, que les motive y que les interese.

El trabajo por proyectos te permite efectuar un conjunto de actividades en las que exploras, identi cas y analizas una situacin o problema en tu comu-nidad, para luego proponer algunas po-sibles soluciones. De esta manera, el trabajo por proyectos fortalece el de-sarrollo de las competencias, a partir del manejo de informacin, la realiza-cin de investigaciones, la elaboracin de dispositivos experimentales y la ob-tencin de productos concretos que se comparten y comunican con la misma comunidad.

Es importante que a lo largo de los contenidos de los bloques, anotes tus dudas y preguntas pues tal vez una de estas constituir el tema del proyecto. Por otro lado, los proyectos tam-bin promueven la colaboracin entre diversas asignaturas por lo que puedes comenzar con el proyecto desde el inicio del bloque y planear algo que incluya otras reas; procura comuni-car tus resultados no en simples exposiciones o reportes de trabajo. Las habilidades, las des-trezas y las actitudes son lo ms valioso que se fortalece durante el desarrollo del proyecto.

Incluye a la comunidad escolar, a los habitantes de tu localidad y a los integrantes de la fami-lia. Haz lo posible por difundir tus resultados y por hacer que la gente aprenda algo de lo que no conoce y que seguramente le servir en la cotidianidad.

Trata de generar conciencia en las personas acerca de lo importante que es tomar decisiones bien informadas y fundamentadas para lograr una mejor calidad de vida.

Contempla la evaluacin como un simple mecanismo en el cual lo ms importante es que t mismo identi ques tus logros de aprendizaje y tu actitud positiva y congruente en bene cio del ambiente y de la sociedad.

Figura 3. Es importante generar un ambiente de con anza y respeto, de tal modo que todos los miembros del equipo expresen sus inquietudes.


6Presentacin para el docente

Para lograr que los alumnos comprendan y valoren las implicaciones que la ciencia y la tecnologa tienen en la sociedad, el ambiente y el desarrollo de la cultura, estamos Todos Juntos: maestros, personal directivo y autores. Nuestra intencin es contribuir al propsito de la enseanza de la ciencia fortaleciendo y enriqueciendo la formacin cient ca bsica de los estudiantes; el objetivo es guiarlos en la comprensin de los fenmenos y procesos naturales desde la perspectiva cient ca pero sobre todo, orientarlos para que desarrollen una capacidad crtica y re exiva con la cual puedan tomar decisiones responsables e informadas.

Lo anterior requiere ayudar a los escolares para que obtengan las herramientas necesarias con las cuales cuestionen, propongan soluciones diferentes y ten-gan la capacidad su ciente para actuar con autono-ma y responsabilidad hacia s mismos y los dems al elegir los mejores objetivos de su vida diaria y parti-cipar en acciones comprometidas que contribuyan a mejorar su calidad de vida y la conservacin del am-biente. Es indispensable que de manera equivalente, los docentes pongan en prctica lo antes citado y no limiten su labor en el aula al trabajar de manera tra-dicional con exposiciones unilaterales, indicaciones de transcripcin de textos en el cuaderno, aplicando cuestionarios y ejercicios mecnicos, memorsticos,

repetitivos u otras actividades tediosas que no solo obstaculizan el logro del per l de egreso de la educacin bsica sino que tambin debilitan el inters del alumno por la ciencia y no lo inducen a la re exin, anlisis, autonoma y desarrollo de pensamiento crtico ( g. 4).

No debemos perder de vista que el docente, mediante la generacin de panoramas, ambientes y actividades propicias, llamativas y didcticas, acta como gua que acompaa al estudian-te en la construccin de sus propios conocimientos. Dicha labor es clave para el consecuente logro de los aprendizajes esperados del escolar y para despertar su inters e involucrarlo en actividades que le permitan adquirir competencias para la vida. Por consiguiente, asumimos Ciencias 2, Fsica, serie Todos Juntos como un material de apoyo que est tanto al alcance del docente como del alumno para el estudio y desarrollo de contenidos conceptuales, actitudinales y procedimentales que conllevarn al logro de los aprendizajes esperados y al fortalecimien-to de las competencias y de las actitudes y habilidades deseadas en el rea cient ca y en la vida cotidiana.

Las actividades y proyectos sugeridos en esta obra, estn planteados desde contextos vincula-dos con la vida personal, cultural y social de los alumnos con la nalidad de que identi quen la relacin entre el avance cient co, el desarrollo tecnolgico y su impacto sobre la sociedad y el ambiente. En estas actividades y proyectos, se motiva a los estudiantes a explorar diversos es-pacios fsicos fuera del aula que les sean ms cmodos y en los que encuentren mayor relacin con su vida cotidiana.

En todo el contenido del libro se hace mayor nfasis en lograr que el alumno comprenda la ciencia como construccin humana y que visualice su carcter inacabado y, por tanto, su continua cons-truccin y actualizacin con sus respectivos alcances y limitaciones.

Figura 4. Es importante establecer una buena comunicacin con sus alumnos dentro y fuera del aula.


7Por otro lado, en Todos Juntos sugerimos materiales didcticos que corresponden a la exigencia actual de uso de las TIC y que construyen un lazo entre las fuentes de consulta y las activi-dades que suelen realizar los alumnos en su vida cotidiana, como incursionar en pginas electrnicas, ver documentales, pelculas o bien, revisar libros de la biblioteca escolar. Todo ello orientado al desarrollo de las competencias de los estudiantes. Todos Juntos, mediante actividades que favorecen el trabajo cola-borativo, fortalece la comunicacin, el dilogo y la conciliacin de acuerdos. Promueve la tolerancia, el respeto, el aprecio por la plura-lidad y la diversidad, el ejercicio de derechos y libertades, la visin de uno mismo a partir del otro y la responsabilidad que se tiene ha-cia los dems y hacia el ambiente ( g. 5).

En la realizacin de proyectos, la labor docente ser de gran importancia pues dicho es-quema, al favorecer la integracin y la aplicacin de conocimientos, habilidades y actitu-des en mbitos sociales y personales, sirve para constatar los avances en la adquisicin de competencias de los alumnos. Debido a ello, el docente deber tener la habilidad de no solo proponer alternativas y variantes atractivas para los estudiantes sino de evitar conducirlos durante la elaboracin del proyecto y ms bien propiciar las condiciones ne-cesarias para que ellos mismos construyan su conocimiento y obtengan resultados sa-tisfactorios que los motiven an ms a generar nuevos proyectos y a ser cada vez ms creativos e innovadores.

Los proyectos que se presentan al final de los primeros cuatro bloques tienen relacin con los temas abordados en dicho bloque, mientras que los dos proyectos del bloque 5 estn orientados hacia la integracin de los conocimientos, habilidades y actitudes ad-quiridos durante todo el curso de Ciencias 2. En todos los proyectos del libro se plantean pautas generales y preguntas motivadoras que sugieren algunas experiencias desenca-denantes con el fin de despertar interrogantes en los alumnos, que se conviertan en pun-to de partida para seleccionar el tema del proyecto a realizar.

Lo anterior no significa que se deba esperar hasta el final del bloque para elegir y comen-zar con el proyecto. Se requiere su habilidad como docente para perfilar temas de inves-tigacin y planear el desarrollo del proyecto en el transcurso del bloque, a fin de tener el tiempo necesario para realizar las modificaciones pertinentes y comunicarlo durante las dos ltimas semanas de cada bimestre. Asimismo, puede generar un sistema de trabajo alternativo de modo que en vez de realizar cinco proyectos en el ao se hagan menos. De esa manera, tal vez pueda incluirse la participacin de otras asignaturas y obtener pro-ductos multidisciplinarios mejor elaborados, con ms complejidad y cuya comunicacin contemple a un mayor nmero de individuos.

La evaluacin de las diferentes etapas del proyecto y de las actividades realizadas en el curso, ser una oportunidad para evaluar qu tanto estamos favoreciendo al aprendiza-je de los alumnos, a fin de que asuman la responsabilidad de sus logros y fallas. Adems, servir para valorar el trabajo docente y para corregir, mejorar, incorporar o replantear estrategias y actividades didcticas que sean ms eficaces para el logro educativo.

Figura 5. Fomente la participacin de los alumnos durante los proyectos.


8v Conoce tu libro

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Presentacin del bloque

Estamos acostumbrados a llegar a casa y con tan solo apretar un botn, poner en funcionamiento dispositivos electrnicos como la televisin, la computadora, la licua-dora, las consolas, el refrigerador, las lmparas, etctera. Sin embargo, te has preguntado de dnde proviene esa energa elctrica? Cmo se genera? Para comprender lo anterior, conocers qu es un tomo, de qu esta compuesto, qu es la luz, los colores e incluso el arcoris.

Probablemente te parezca que una cosa no tiene que ver con la otra. En realidad, vers que la fsica se rela-ciona con otras ciencias y que algunos conceptos de-penden de otros. Durante este bloque hablaremos de tres temas principales: la electricidad, el magnetismo y la luz. Esperamos que lo disfrutes.

Aprendizajes esperados

Relaciona la bsqueda de mejores explicaciones y el avance de la ciencia, a partir del desarrollo histrico del modelo atmico.

Describe la constitucin bsica del tomo y las caractersticas de sus componentes con el n de explicar algunos efectos de las interacciones electrostticas en actividades experimentales y/o en situaciones cotidianas.

Explica la corriente y resistencia elctrica en funcin del movimiento de los electrones en los materiales.

Identi ca las ideas y experimentos que per-mitieron el descubrimiento de la induccin electromagntica.

Valora la importancia de aplicaciones del electro-magnetismo para obtener corriente elctrica o fuerza magntica en desarrollos tecnolgicos de uso cotidiano.

Identi ca algunas caractersticas de las ondas en

ProyectoAl nalizar el bloque, podrs dar respuesta a todas las interrogantes que te surgieron. Utiliza actividades, investigaciones y trabajos para apoyarte. Con el objetivo de motivar tu creatividad e inters, te proponemos: Cmo se obtiene, transporta y aprovecha la electricidad que utilizamos en casa? Recuerda que el proyecto es en equipo.

el espectro electromagntico y en el espectro visible, y las relaciona con su aprovechamiento tecnolgico.

Relaciona la emisin de radiacin electromagntica con los cambios de rbita del electrn en el tomo.

Relaciona la electricidad y la radiacin electromagnti-ca como manifestaciones de energa, y valora su aprove-chamiento en las actividades humanas.

Reconoce los bene cios y perjuicios en la naturaleza y en la sociedad, relacionados con la obtencin y aprove-chamiento de la energa.

Argumenta la importancia de desarrollar acciones bsicas orientadas al consumo sustentable de la energa en el ho-gar y en la escuela.

Elabora y desarrolla de manera ms autnoma un plan de trabajo que oriente su investigacin, mostrando

responsabilidad, solidaridad y equidad Utiliza la informacin obtenida mediante la experimenta-

cin o investigacin bibliogr ca para elaborar argumen-tos, conclusiones y propuestas de solucin.

Disea y elabora objetos tcnicos, experimentos o mo-delos que le permitan describir, explicar y predecir fen-menos elctricos, magnticos o sus manifestaciones.

Reconoce aciertos y di cultades en relacin con los co-nocimientos aprendidos, las formas de trabajo realiza-das y su participacin en el desarrollo y comunicacin del proyecto.

Manifestaciones de la estructura interna de la materia4

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En cada entrada de los cinco bloques que inte-gran este libro, se destaca el contenido que se explorar durante esa etapa.

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Se presenta una imagen relacionada con el conte-nido que se trata a lo largo del bloque, acerca del movimiento, la fuerza, la estructura de la materia y las transformaciones de la energa.

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Presentacin del bloque Expone los conocimientos que se revisarn en los contenidos.

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Entrada de bloque

El bloque 1 incluye las Competencias que se favo-recen, como herramientas tiles para la vida y la comprensin de los fenmenos y procesos naturales desde la perspectiva cient ca. Todos los bloques con-tienen los Aprendizajes esperados que pueden lograr los estudiantes con las estrategias didcticas pro-puestas. Mi proyecto es un resumen de los elemen-tos bsicos necesarios para desarrollar un proyecto de integracin, aplicar los conocimientos adquiridos y emplear los ms recientes.


9Secuencias didcticas El desarrollo de los contenidos se da a par-tir de secuencias didcticas divididas en tres momentos:

Inicio Constituido por una situacin detonante a partir de un ejemplo cotidiano que introduz-ca al alumno al contenido. Se acompaa esta situacin de algunas preguntas que ayuden al estudiante a re exionar sobre el mismo.

Desarrollo Es la exposicin del contenido, con los concep-tos y argumentos necesarios para su debida comprensin y aprendizaje.

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Cierre Son actividades y preguntas cuya nali-dad es consolidar la secuencia didctica y alcanzar los aprendizajes respectivos.

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En el nivel medio bsico (la escuela secundaria) no se aborda el cuarto estado de la materia, pero es importante que sepas que exis-te y que se conoce como plasma. El plasma es el estado de agre-gacin ms abundante en el Universo, pero no en nuestro planeta.

El plasma solo se presenta en condiciones de altas temperaturas, y es un gas que posee partculas con carga elctrica, por tanto, es conductor de electricidad: signi ca que conduce la electricidad de la misma manera que los metales. Las estrellas (de 3 000 a 30 000 C), los relmpagos (27 000 C) y las lmparas uorescentes (que alcanzan los 6 000 C al momento de la descarga) estn hechos de plasma ( g. 3.17).

Figura 3.17. Lmpara uorescente de plasma. El plasma es el cuarto estado de la materia.

Practica lo aprendidoCon la orientacin del profesor realicen las actividades.

1. En equipos elaboren un peridico mural en el que describan y expliquen, utilizandoel modelo cintico de partculas, las propiedades de la materia (masa, volumen,densidad) y los diferentes estados de agregacin.

Asimismo, aadan la descripcin y explicacin del ciclo del agua (de nuevo,recuerden sus clases de biologa) y dos ejemplos ms de su vida cotidiana quepuedan ser explicados con base en el modelo cintico de partculas.

Una vez que hayan terminado, muestren su trabajo al profesor para que lo revise.Expnganlo para el resto del grupo.

2. Investiguen en libros, revistas o medios electrnicos la informacin que les ayudea responder las siguientes preguntas.

Qu mecanismo utilizan los submarinos o los globos aerostticos para hundirseo otar en agua o aire, segn sea el caso? Pueden explicarlo a partir de la teoracintica de los gases?

Cmo diagnostican los mdicos si una persona tiene osteoporosis (fragilidaden los huesos debido a una prdida de minerales que provoca disminucin en sudensidad)?

Por qu en una alberca a muchas personas les cuesta trabajo mantenerse a ote? Tiene algo que ver con lo recientemente estudiado?

Cierre

Uno de los mejores ejemplos de cmo interactan las distintas propiedades de la materia es la famosa historia de Arqumedes y el rey Hiern II, donde Arqumedes le demostr que su corona no era de oro puro y que su orfebre lo estaba estafando. Consulta:concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/indice.htm (fecha de consulta: 30 de noviembre, 2012)

3. Elaboren diagramas que muestren a partir del modelo cintico de partculas, la diferen-cia entre agua slida, lquida y gaseosa.

4. Con base en la informacin que han investigado para realizar las actividades, ordenen de mayor a menor la densidad del agua en sus diferentes estados de agregacin.

5. Recuerden sus clases de biologa. Por qu creen que el agua es el mayor componente del cuerpo humano (aproximadamente el 75%)?

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La estructura de la materia a partir del modelo cintico de partculas22.1 Las propiedades de la materia: masa,

volumen, densidad y estados de agregacin

En las vacaciones de verano, la familia Osorio fue de paseo a Mazatln, Sinaloa.Una vez en el mar, Nicols, el hijo menor, puso su barco de juguete hecho de madera sobre el agua y not que otaba por ms tiempo que en el agua de la tina ( g 3.9).

Por otro lado, Paulina lanzaba piedritas al mar y observaba que estas se hundan r-pidamente. Mientras tanto los paps de ambos nios tomaban una limonada, pero como la queran muy fra, le agregaron hielos para bajar la temperatura; los hielos provocaron que el lquido se derramara.

Re exiona: Por qu algunas cosas se hunden y otras otan? Cmo podras explicar estos

eventos a partir del modelo cintico de partculas? Por qu el barquito ota ms en el agua de mar que en el agua dulce (la de la tina)? Por qu se derram la bebida al verter hielo en el vaso?

Inicio Aprendizaje esperadoEl alumno:

Describe algunas propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregacin, a partir del modelo cintico de partculas.

Propiedades de la materia: masa, volumen y densidad

De acuerdo con el modelo cintico de partculas, toda la materia est compuesta de partcu-las con masa, por tanto, la masa de los cuerpos es una propiedad que depender del nme-ro y tamao de las partculas que los componen. Existen partculas con poca masa, como las que conforman el aire, y otras con mucha masa, como aquellas que componen el concreto.

Una propiedad importante de la masa es que, al igual que la energa, es una cantidad que se con-serva. Por ejemplo, si partimos en dos pedazos iguales un ladrillo de 300 gramos, la masa de cada mitad ser de 150 gramos. A esto se le conoce como ley de la conservacin de la materia.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la masa se mide en kilogramos aunque es posi-ble medirla en gramos, miligramos, toneladas, libras, etctera. Como la masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo, 1 kg de algodn tiene exactamente la misma cantidad de mate-ria que 1 kg de hierro y, por consiguiente, su peso tambin es el mismo (aunque uno parezca ser ms pesado que el otro).

Figura 3.9. Los objetos pueden otar o hundirse en el agua de mar, como

se observa en la imagen.

Desarrollo


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Entrada de contenido

Conctate Es una oportunidad para ingresar inte-ractivamente al mundo digital. Incluye direcciones electrnicas y fuentes de in-formacin en Internet. Es una ventajosa e insustituible herramienta tecnolgica.

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Glosario Incluye la de nicin de concep-tos clave relacionados con la fsi-ca. El concepto de nido se resalta dentro del texto para facilitar su comprensin.

Imgenes En todo el libro se presentan fotogra-fas, esquemas, ilustraciones y mapas con pies de gura, que apoyan el en-tendimiento de los contenidos.

Con ciencia Son actividades muy variadas para poner a prueba todo lo aprendido y desarrollar e investigar en la escue-la, en casa, en la comunidad, explo-rando el propio ambiente y aplicando los conocimientos recientes.

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Para saber ms Evidencia los alcances de la fsica en relacin con otras asignaturas y reas del conocimiento, y con la tecnologa.

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Secciones

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Por ejemplo, un velero se mueve por el contacto directo entre el viento y la tela de la vela del navo; al patear una pelota, ponemos en contacto nuestro pie con la pelota; al amasar plasti-lina, tocamos la plastilina con nuestras manos; al caminar tenemos contacto con el piso; al frenar en un auto hay contacto entre las llantas y las balatas; al producirse un relmpago hay roce entre dos o ms nubes; al haber friccin o rozamiento entre el pasto y una pelota en mo-vimiento, esta llegar a detenerse a pesar de que su velocidad sea muy alta.

friccin o rozamiento. Interaccin que acta en sentido opuesto al del movimiento.

Con ciencia

Interacciones por contacto y a distanciaCon la orientacin del profesor, por equipos realicen la siguiente actividad.

Objetivo. Identi car y clasi car diversos tipos de interacciones.

Material ( g. 1.42) Una lata de aluminio vaca (puede ser de refresco). Un globo de tamao mediano. Dos imanes (pueden ser de los que se pegan en el refrigerador). Una pelota de plstico mediana. Una barra de plastilina.

Procedimiento1. Dejen la pelota sobre el piso y establezcan una direccin hacia la cual quieran moverla.

De dos maneras diferentes hagan que la pelota se mueva en esa direccin, y que cada una de las veces sea con distinta rapidez.

2. Coloquen sobre una mesa la lata vaca acostada.

3. In en el globo y frtenlo en su cabello. Acerquen el globo a la lata (sin tocarla) y obser-ven lo que sucede ( g. 1.43a).

4. Froten nuevamente el globo con su cabello.

5. Abran una llave de agua de tal manera que solo salga un poco (coloquen debajo un re-cipiente para recuperar el agua y no desperdiciarla).

6. Acerquen el globo recin frotado al chorrito de agua (sin tocarlo) y observen lo que sucede.

8. Tomen los dos imanes y acerquen uno al otro (sin que se toquen). Observen lo que su-cede, y sientan en sus manos el efecto que producen los imanes al acercarlos.

9. Tomen un pedazo de plastilina, hganla bolita, colquenla en la mesa y con mucho cui-dado denle un golpe con el puo.

Resultados

Actividad con la pelota Cules fueron las dos formas con que generaron los movimientos de la pelota? Con cul de ellas adquiri mayor rapidez?

Figura 1.42. Las imgenes muestran los materiales de la actividad experimental.


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La intensidad es otra cualidad del sonido que se re ere a qu tan fuerte o dbil lo percibimos. Esta caracterstica se relaciona con la amplitud de la onda: a mayor amplitud, mayor intensi-dad; a menor amplitud, menor intensidad ( g. 1.23).

En el Sistema Internacional de Unidades, la intensidad se mide en Beles, pero el umbral que percibe el ser humano es muy bajo, por lo que se utilizan decibeles (dB), es decir, un dcimo de Bel. La mxima intensidad que puede escuchar un ser humano sin perder la audicin es de 120 dB, que equivale al sonido que produce un avin al despegar. Por consiguiente, la gente que ayuda en las pistas de aterrizaje se protege los odos con unos audfonos especializados.

De la misma forma que es posible calcular la velocidad de un objeto, tambin se puede cono-cer la velocidad de propagacin del sonido en un mismo medio. Si no hay cambio de medio, su velocidad no cambia. La velocidad de propagacin depende de la longitud de onda y del perio-do de la onda; a mayor longitud de onda y menor periodo, mayor velocidad.

Practica lo aprendido

1. Resuelve la siguiente situacin:Quieres tender la sbana de tu cama lo ms rpido posible y sin realizar mucho esfuerzo. Qu es ms conveniente, colocar la sbana sobre la cama y extenderla en todas direcciones, o bien, generar una onda transversal que se propague en la sbana misma, es decir, agitndola hasta cubrir la cama? Argumenta tu respuesta.

2. Por qu no escuchamos los silbatos que se utilizan para domesticar a los perros?3. Qu sonidos tienen mayor frecuencia, los graves o los agudos?4. Sabiendo que el sonido viaja en el aire a 340 m/s, mientras que la luz lo hace a

299 705 000 m/s, explica la razn por la cual, cuando ocurre una tormenta,primero se ve el rayo y despus se escucha el trueno. Siendo as, debemos tenermiedo de que nos caiga un rayo si ya escuchamos el trueno?

5. Cul es la diferencia entre tono y timbre? Explica a partir de ejemplos.

Con ayuda del profesor, entre todos, discutan cul es la respuesta adecuada a cadauna de las preguntas y lleguen a un consenso.

Cierre

Sonido fuerte (intensidad alta)

Sonido dbil (intensidad baja)

Alguna vez te has preguntado por qu truenan los nudillos?Lo que produce el sonido es una pequea burbuja de gas que sale del lquido sinovial que tenemos en las articulaciones. Cuando nos tomamos los nudillos, abrimos el espacio entre los huesos de los dedos provocando que el hueco se haga ms grande, permitiendo a su vez que el gas disuelto en el lquido forme una burbuja. El estallido de la burbuja genera las vibraciones u ondas que se transmiten primero por el lquido y luego por los huesos hasta llegar a la capa de grasa, pasar a la piel y nalmente al aire y a nuestros odos.

Figura 1.23. Relacin entre amplitud e intensidad sonora.


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Proyecto Cada bloque naliza con un proyecto de integracin de conocimientos para que, en equipo y con el apoyo del pro-fesor, los alumnos desarrollen estra-tegias y apliquen los conocimientos adquiridos, realicen investigaciones y entren en contacto con todos sus compaeros y su comunidad. Este apartado permite a los estudiantes contestar nuevas interrogantes y ele-gir la que ms les interese para com-partirla con el grupo.

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Evaluacin tipo PISA Al n de cada bloque, esta eva-luacin pone a prueba el grado de competencias que se desarrolla-ron para resolver problemas y si-tuaciones de la vida cotidiana, as como para interactuar en forma activa y responsable con la socie-dad. Mediante una lectura y pre-guntas que estimulan la re exin, se profundiza en los contenidos revisados. Las evaluaciones tipo PISA (Programa Internacional de Evaluacin de Estudiantes) son si-milares a las que se aplican en va-rios pases a los alumnos de 15 a 16 aos; esta es una oportunidad para que aprendas a resolverlas.

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Proyecto

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A partir del uso de la mquina de vapor se construyeron barcos y ferrocarriles cada vez ms grandes y veloces. Histricamente los trenes tienen gran relevancia, por ejemplo en nuestro pas. Durante la Revolucin mexicana se dependa en gran medida de los trenes.

Los vagones se convirtieron en cuarteles mviles y el tren era el nico medio de transporte rpido para trasladar caballos, muni-ciones, tropas y alimento. La Revolucin mexicana dio n a 30 aos de por riato, poca en la que se desarroll el ferrocarril de manera considerable ( g. 3.55).

Otra historia que vale la pena mencionar es la de uno de los barcos ms grandes, lujosos y po-tentes de esa poca: el Titanic, construido por los ingleses en 1912 y destinado a transportar pasajeros y carga. El Titanic, cuya longitud era de 267 m y cuya altura era de 53 m, contaba con 4 chimeneas y 29 calderas para mover 3 hlices de 7 m de dimetro cada una, que permi-tan alcanzar una velocidad de hasta 43 km/h.

Nadie se imagin que aquel barco del cual se deca que nunca iba a hundirse durara tan poco: cinco das despus de iniciado el viaje, se hundi a consecuencia de un golpe contra un iceberg.

Por otra parte, desde que se comenzaron a utilizar combustibles fsiles y se desarroll la in-dustria, la contaminacin ambiental ha aumentado de manera alarmante, por consiguiente, en el ao 2005 entr en vigor el llamado Protocolo de Kyoto.

Figura 3.55. El por riato (1876-1910) fue una gran poca de expansin ferroviaria en Mxico.

Imaginar, disear y experimentar para explicar o innovar. Integracin y aplicacin

Aprendizaje esperadoEl alumno:

Plantea y delimita un proyecto derivado de cuestionamientos que surjan de su inters y para el que busca solucin.

Utiliza la informacin obtenida mediante la experimentacin o investigacin bibliogr ca para elaborar argumentos, conclusiones y propuestas de solucin a lo planteado en su proyecto.

Disea y elabora objetos tcnicos, experimentos o modelos con creatividad, que le permitan describir, explicar y predecir algunos fenmenos fsicos relacionados con las interacciones de la materia.

Sistematiza la informacin y organiza los resultados de su proyecto y los comunica al grupo o a la comunidad, utilizando diversos medios: orales, escritos, modelos, interactivos, gr cos, entre otros.

Cmo funcionan las mquinas de vapor?


170

La densidad

1. Calcula la densidad del agua en estado slido y en estado lquido, en unidades de gramos por centmetro cbico [ g

cm3].

Evaluacin tipo PISA

La siguiente gura muestra agua que ocupa volmenes iguales pero en distintos estados de agregacin. Con base en la informacin que se presenta en la gura, haz lo que se indica.

Slido Lquido

10 cm

SlidoDensidad = 916.8 kg/m3

LquidoDensidad = 1000 kg/m3

GaseosoDensidad = 0.05 g/cm3

10 cm 10 cm


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12

Interpretacin y representacin de gr cas posicin-tiempo 26

Movimiento ondulatorio, modelo de ondas y explicacin de caractersticas del sonido 32

2 El trabajo de Galileo 38

Explicaciones de Aristteles y Galileo acerca de la cada libre 38

Aportacin de Galileo en la construccin del conocimiento cient co 42

La aceleracin; diferencia con la velocidad 44

Interpretacin y representacin de gr cas: velocidad-tiempo y aceleracin-tiempo 48

3 La descripcin de las fuerzas en el entorno 54

La fuerza; resultado de las interacciones por contacto (mecnicas) y a distancia (magnticas y electrostticas), y representacin con vectores

54

Fuerza resultante, mtodos gr cos de suma vectorial 60

Equilibrio de fuerzas; uso de diagramas 66

Proyecto: imaginar, disear y experimentar para explicar o innovar (opciones). Integracin y aplicacin 70

Cmo es el movimiento de los terremotos o tsunamis, y de qu manera se aprovecha esta informacin para prevenir y reducir riesgos ante estos desastres naturales? 70

Evaluacin tipo PISA 78

La descripcin del movimiento y la fuerza 16

1 El movimiento de los objetos 18

Marco de referencia y trayectoria; diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida 18

Velocidad: desplazamiento, direccin y tiempo 22

Presentacin 3

Presentacin para el alumno 4

Presentacin para el docente 6

Conoce tu libro 8

ndice 12


13

Transformaciones de la energa cintica y potencial 102

Principio de la conservacin de la energa 106


Cmo se relacionan el movimiento y la fuerza con la importancia del uso del cinturn de seguridad para quienes viajan en algunos transportes? 110


Leyes del movimiento 82

1 La explicacin del movimiento en el entorno 84

Primera ley de Newton: el estado de reposo o movimiento rectilneo uniforme. La inercia y su relacin con la masa 84

Segunda ley de Newton: relacin fuerza, masa y aceleracin. El newton como unidad de fuerza 86

Tercera ley de Newton: la accin y la reaccin; magnitud y sentido de las fuerzas 90

2 Efectos de las fuerzas en la Tierra y en el Universo 92

Gravitacin. Representacin gr ca de la atraccin gravitacional. Relacin con cada libre y peso 92

Aportacin de Newton a la ciencia: explicacin del movimiento en la Tierra y en el Universo 96

3 La energa y el movimiento 98

Energa mecnica: cintica y potencial 98

Un modelo para describir la estructura de la materia 118

1 Los modelos en la ciencia 120

Caractersticas e importancia de los modelos en la ciencia 120

Ideas en la historia acerca de la naturaleza continua y discontinua de la materia: Demcrito, Aristteles y Newton; aportaciones de Clausius, Maxwell y Boltzmann 122


14

Aspectos bsicos del modelo cintico de partculas: partculas microscpicas indivisibles, con masa, movimiento, interacciones y vaco entre ellas 124

2 La estructura de la materia a partir del modelo cintico de partculas 126

Las propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregacin 126

Presin: relacin fuerza y rea; presin en uidos. Principio de Pascal 134

Temperatura y sus escalas de medicin 140

Calor, transferencia de calor y procesos trmicos: dilatacin y formas de propagacin 144

Cambios de estado; interpretacin de gr ca de presin-temperatura 148

3 Energa calor ca y sus transformaciones 152

Transformacin de la energa calor ca 152

Equilibrio trmico 154

Transferencia del calor: del cuerpo de mayor al de menor temperatura 156

Principio de la conservacin de la energa 158

Implicaciones de la obtencin y aprovechamiento de la energa en las actividades humanas 160


Cmo funcionan las mquinas de vapor? 164


Manifestaciones de la estructura interna de la materia 174

1 Explicacin de los fenmenos elctricos: el modelo atmico 176

Proceso histrico del desarrollo del modelo atmico: aportaciones de Thomson, Rutherford y Bohr; alcances y limitaciones de los modelos 176

Caractersticas bsicas del modelo atmico: ncleo con protones y neutrones, y electrones en rbitas. Carga elctrica del electrn 182

Efectos de atraccin y repulsin electrostticas 184

Corriente y resistencia elctrica. Materiales aislantes y conductores 190

2 Los fenmenos electromagnticos y su importancia 196

Descubrimiento de la induccin electromagntica: experimentos de Oersted y de Faraday 196

El electroimn y aplicaciones del electromagnetismo 200


15

Composicin y descomposicin de la luz blanca 204

Caractersticas del espectro electromagntico y espectro visible: velocidad, frecuencia, longitud de onda y su relacin con la energa 206

La luz como onda y partcula 210

3 La energa y su aprovechamiento 214

Manifestaciones de energa: electricidad y radiacin electromagntica 214

Obtencin y aprovechamiento de la energa. Bene cios y riesgos en la naturaleza y la sociedad 216

Importancia del aprovechamiento de la energa orientado al consumo sustentable 220


Cmo se obtiene, transporta y aprovecha la electricidad que utilizamos en casa? 226


Conocimiento, sociedad y tecnologa 236

1 El Universo 238

Teora de La gran explosin; evidencias que la sustentan, alcances y limitaciones 238

Caractersticas de los cuerpos csmicos: dimensiones, tipos; radiacin electromagntica que emiten, evolucin de las estrellas; componentes de las galaxias, entre otras. La Va Lctea y el Sol 242

Astronoma y sus procedimientos de investigacin: observacin, sistematizacin de datos, uso de evidencia 248

Interaccin de la tecnologa y la ciencia en el conocimiento del Universo 252


La tecnologa y la ciencia en los estilos de vida actual 256

Cules son las aportaciones de la ciencia al cuidado y la conservacin de la salud? 256

Ciencia y tecnologa en el desarrollo de la sociedad 260

Qu actividades profesionales se relacionan con la fsica? Cul es su importancia en la sociedad? 260


Fuentes de informacin 268


Presentacin del bloque

La descripcin del movimiento y la fuerza1

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La fsica estudia la naturaleza de todos los fenme-nos cotidianos. En este primer bloque aprenders el movimiento de los objetos o cuerpos, el cual est pre-sente en todas partes. Voltea a tu alrededor y nota-rs que todos los objetos cambian de posicin cons-tantemente. Alguna vez te has preguntado, qu es lo que interviene en el movimiento de los objetos?, por qu se mueven de manera diferente?, por qu algunos estn en reposo?

Este curso de fsica tambin contribuir a reforzar las competencias para la formacin cient ca bsi-ca. Estas competencias forman parte del enfoque didctico, guardan estrecha relacin con los prop-sitos y los aprendizajes esperados y contribuyen a la consolidacin de las competencias para la vida y al logro del per l de egreso. Comencemos!

Competencias que se favorecen Comprensin de fenmenos y procesos natu-

rales desde la perspectiva cient ca.

Comprensin de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnolgico en diver-sos contextos.

Toma de decisiones informadas para el cui-dado del ambiente y la promocin de la salud orientadas a la cultura de la prevencin.

Aprendizajes esperados Interpreta la velocidad como la relacin entre

desplazamiento y tiempo, y la diferencia de la rapidez, a partir de datos obtenidos de situa-ciones cotidianas.

Interpreta tablas de datos y gr cas de posicin-tiempo, en las que describe y predice diferentes movimientos a partir de datos que obtiene en ex-perimentos y/o de situaciones del entorno.

Describe caractersticas del movimiento ondulatorio con base en el modelo de ondas: cresta, valle, nodo, amplitud, longitud, frecuencia y periodo, y diferen-cia el movimiento ondulatorio transversal del longi-tudinal, en trminos de la direccin de propagacin.


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