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EL MÉTODO CIENTÍFICO Y LA FÍSICA
(¿QUÉ ESTUDIA LA FÍSICA?)
¿Cuáles son los fenómenos que estudia la Física?
REFLEXIONA: La palabra “FÍSICA” deriva de la palabra griega physis, que
utilizaban los antiguos sabios griegos para referirse a la Naturaleza, es decir, todo
lo que nos rodea. La Phycis es lo mismo que el mundo, el Universo, el cosmos. Y la
Física es la ciencia que estudia muchos fenómenos que suceden en la naturaleza:
de qué está hecha (materia), cómo cambia (fuerza y energía), y dónde y cuándo se
realizan los fenómenos que en ella suceden (espacio y tiempo)
Para la feria de ciencias en tu escuela, has decidido
participar en la sección de Física e investigar sobre las
diferentes en las que se encuentra el agua a lo largo de su
ciclo en la Naturaleza. Tu maestro te ha pedido presentar un
mapa conceptual el procedimiento que seguirás para
investigar este tema, y explicar: ¿Por qué consideras que tu
tema lo estudia la Física?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué método emplearías para realizar tu
investigación? ¿Qué destrezas se requieren?
b) ¿Cuáles serían las etapas?
c) ¿En qué orden las realizarías?
d) ¿Cómo explican las ciencias lo que sucede en el
entorno?.
e) ¿Qué tipo de fenómenos estudia la Física?
¿Qué relación hay entre la Física y los juguetes, pistolas de agua o juegos
de video? Relaciona con los efectos de movimiento, luminosos y de sonido.
Para ver un video sobre “Los pasos del método científico” entra a la página:
http://nuestraenciclopedia.blogspot.com/2010/03/el-metodo-cientifico.html
Aprende más en http://elblogdelfisicomelocotonero.blogspot.com/2009/12/elmetodo-cientifico.html
1
Cambios físicos
En unos casos la materia no cambia
de naturaleza, sigue siendo igual
antes de la transformación que
después de ella. Así, el agua que
estaba en el charco se evapora
pasando al aire, donde sigue siendo
agua, que volverá al charco en forma
líquida cuando llueva.
Los cambios en los que no hay
variación en la naturaleza de la
materia, en los que la sustancia
inicial es la misma que la final, se
llaman cambios físicos.
Ejemplos de cambios físicos son los cambios de estado, forma, tamaño, lugar,
velocidad...
Cambios químicos
Sin embargo, la madera que arde en
la hoguera está sufriendo un cambio
sustancial. Asimismo, el hierro de una
verja cambia su naturaleza al oxidarse
convirtiéndose en óxido férrico: el gris
refulgente
del
metal
puro
se
transforma en pardo rojizo tras su
combinación con el oxígeno del aire.
Un
cambio
químico
es
una
transformación en la naturaleza de la
materia; es decir, una o varias
sustancias se transforman en otra u
otras diferentes.
Ejemplos de cambios
descomposiciones.
químicos
son
las
combustiones,
oxidaciones
o
En un cambio químico se produce una transformación de la materia; es decir,
una o varias sustancias se transforman en otra u otras diferentes.
Los cambios químicos se describen por una reacción química.
Cambios artificiales
Podríamos mencionar daños producidos por fenómenos físicos, como la
contaminación acústica y el impacto paisajístico; o químicos, como la
contaminación de tierra, mar y aire por utilización desmesurada de abonos,
pesticidas, insecticidas, automóviles...
2
BLOQUE I: EL MOVIMIENTO, LA DESCRICPIÓN
DE LOS CAMBIOS EN LA NATURALEZA
¿REALMENTE SE MUEVE?
(DESCRIPCIÓN Y MEDICIÓN DEL MOVIMIENTO)
¿Cómo sabemos que algo se mueve?
REFLEXIONA: ¿Podrías creer que en el mundo nada está inmóvil? Por las
calles de las ciudades se mueven automóviles, motocicletas, camiones y
personas; los aviones se desplazan por el aire, cruzando sobre campos y
ciudades. Además, ¿sabías que las casas también se mueven? ¿Y tú mismo,
por más que intentes permanecer quieto, no puedes evitar el movimiento?
Te encuentras a bordo de un autobús en una
terminal. Hay varios autobuses alineados al
tuyo y el de junto retrocede muy despacio. Tu
compañero de asiento dice: “Hemos comenzado
a movernos”. Sin embargo, para ti, tu autobús
sigue en reposo. ¿Quién tiene la razón? ¿Cómo
lo justificarías?
Preguntas de discusión:
a) ¿Cómo te das cuenta si algo se mueve o no?
b) ¿Qué sentidos empleamos para percibir el movimiento de un
autobús? Describe cómo sería la experiencia para cada sentido.
c) ¿Todas las personas perciben el movimiento de la misma manera
que tú? ¿Por qué?
d) ¿Nuestros sentidos tienen limitaciones para percibir movimientos?
e) ¿Qué entiendes tú por movimiento?
f) ¿Conoces algo que no se mueva? ¿Qué pasaría si no existiera el
movimiento?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿Cómo sabemos que algo se mueve?
¿Cuál es la diferencia entre la Física y la Química?
¿Qué es el movimiento?
¿Qué es un móvil?
¿Qué es el método científico?
¿Cuáles son los pasos del método científico?
¿Cuáles son las ventajas y limitaciones de los sentidos para percibir o
saber que algo se mueve?
8. ¿Cómo distingues si un objeto se mueve rápido o lento a partir de lo
que percibes?
9. ¿Qué aparatos y técnicas ha inventado el ser humano para
contrarrestar la limitante de sus sentidos?
10.¿Cómo se puede analizar el movimiento de las galaxias y el de las
estrellas?
3
1. Algunos movimientos en la naturaleza
Movimiento en la naturaleza de: ¿Qué se mueve?
¿Cómo
se
puede
percibir?
Un huracán
Olas del mar
El suelo
El planeta Tierra
Los árboles
Un cometa
Un mosca volando
Perro ladrando
Un corredor de maratón
Cuando voy en bicicleta
Cuando llueve
2. ¿Poco o mucho movimiento?
Objetos
nunca
mueven
que Objetos que se Objetos que se Objetos que se
se mueven poco.
mueven juntos mueven mucho
3. Cambios físicos y químicos
Cambio químico
Se quema una hoja de papel
Cambio físico
El hielo se derrite
4. El papel de los sentidos en la percepción de
movimientos rápidos y lentos.
Relaciona las frases de la columna izquierda con las
acciones descritas en la columna derecha (una frase
puede tener más de una acción).
La luz del Sol
se siente en el cuerpo
Una mosca volando en la oscuridad se ve
El calor del Sol
se siente con los dedos
El incienso
se oye
Un yoyo que sube por su cuerda
se huele
5. ¿Rápido o lento?
Las siguientes fotografías representan diferentes objetos que se
encontraban en movimiento cuando el fotógrafo hizo la toma.
4
¿Podrías decir si se movían lento o rápido?
¿Cómo obtuviste esas conclusiones?
6. ¿Qué tan rápido es un movimiento?
¿Qué movimientos consideras que son rápidos y
cuáles consideras que son lentos?
Movimientos rápidos
Movimientos lentos
7. ¿Quién es más rápido?
Imagina que vas corriendo lo más rápido que puedes. Si en ese
momento comparas tu movimiento con el de los cuerpos que están
en la siguiente lista, ¿se moverán más aprisa que tú?
Perro corriendo
Automóvil en carrera
Crecimiento
de
una planta
Lluvia
Nadadora
Avioncito de papel en
vuelo
Avance de caracol Avión en vuelo
Longitud
de
vela
encendida
Balón de fútbol tirado en penalti
Ordénalos del 1 al 10 de acuerdo con la rapidez que consideres que
tienen respecto de ti. Coloca el número 1 en el que pienses que es el
más lento y el 10 en el más rápido.
Si usas como referencia al perro que está corriendo, ¿qué se mueve
con más rapidez, el balón de fútbol tirado en penalti o la nadadora?
¿Por qué?
Comparados con un avión en vuelo, ¿qué dirías que es
más lento: el perro corriendo o la nadadora? ¿Por qué?
¿Qué necesitarías para saber, con exactitud, si el balón
de fútbol tirado en penalti es más rápido que un
automóvil que participa en una carrera?
5
8. ¿Cómo se está moviendo?
Observa los siguientes tipos de movimiento y
descríbelos con tus propias palabras. Para esto, en
cada una de las figuras, te mostramos las posiciones
de un balín que se mueve sobre un eje de
coordenadas. Los números sobre el balín representan
los tiempos en segundos.
Movimiento 1
0
0
1
1
2
2
3
4
3
5
4
6
7
8
9
5
6
7
8
10 11
12 13
14 15 16
9
17 18
10
19 20 21
11 tiempos
22 23
24 25
Describe el movimiento:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Movimiento 2
11
0
10
1
2
9
3
4
8
5
6
7
7
8
6
9
10 11
5
12 13
4
3
2
14 15 16
17 18
1
19 20 21
0 tiempos
22 23
24 25
Describe el movimiento:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Movimiento 3
0
0
1
1
2
2
3
4
3,4y5
5
6
7
6
8
9
10 11
7
12 13
14 15 16
8
17 18
9 tiempos
19 20 21
22 23
24 25
Describe el movimiento:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
6
Movimiento 4
01 2
0
1
3
2
4
3
5
4
5
6
6
7
8
9
7
10 11
12 13
8
14 15 16
9
17 18
19 20 21
tiempos
22 23
24 25
Describe el movimiento:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Movimiento 5
0
0
1
1
2
3
4
2
5
6
7
8
3
9
10 11
12 13
4
14 15 16
5
17 18
6
19 20 21
7
22 23
8 9…
24 25
Describe el movimiento:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Movimiento 6
0y18
0
1
1y17
2
3
4
5
2y16
6
7
8
3y15
9
10 11
12 13
4y14
5y13 6y12
14 15 16
17 18
...
19 20 21
tiempos
22 23
24 25
Describe el movimiento:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Al final, se presentarán a toda la clase las descripciones de tres equipos por
cada movimiento, para compararlas.
Para estudiar más sobre la percepción del movimiento entra a:
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/cienci
a3/073/htm/sec_13.htm
7
¿CÓMO SE MUEVEN LAS COSAS?
(TRAYECTORIA Y PUNTO DE REFERENCIA)
¿Cómo describimos el movimiento de los objetos?
Reflexiona: Si estás sentado en un automóvil en una actitud
pensativa, podrías afirmar que te encuentras en reposo, pero si alguien te
ve pasar, entonces diría que te encuentras en movimiento.
En este momento que estás leyendo este libro, sentado en tu salón de
clases; tal ves pienses que están en reposo; pero, ¿en realidad no te
mueves? Sabes que la Tierra gira sobre su propio eje dando una vuelta
completa cada 24 horas y tú estás sobre ella; entonces, ¿te mueves o no?
Preguntas de discusión:
a) ¿Cuál es tu punto de referencia?
b) ¿Cuál es tu sistema de referencia?
c) ¿Por qué consideras que te estás
moviendo?
d) ¿Cuál es el punto exacto del tesoro?
e) ¿Cuántos pasos caminaste para
encontrar el tesoro?
f) Encuentra un camino más corto para encontrar el tesoro.
g) ¿Cuántos pasos necesitas caminar en línea recta?
h) ¿Qué tipos de movimiento realizaste
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué significa que el movimiento es relativo?
2. ¿Qué necesitas para describir/representar el movimiento de los
cuerpos?
3. ¿Qué es un punto de referencia?
4. ¿Qué es un marco o sistema de referencia?
5. ¿Cuáles objetos son buenos puntos de referencia?
6. ¿Cuál es la diferencia entre trayectoria y desplazamiento?
7. ¿Qué es medir?
8. ¿Qué magnitudes están relacionadas a la medición del movimiento?
9. ¿Cuáles son las unidades fundamentales en el SIU de la longitud y el
tiempo?
10.¿Por qué es conveniente usar el Sistema Internacional para medir la
distancia?
8
1. Describiendo el movimiento
En esta actividad, vas a tomar datos de una gráfica para que puedas
interpretarla. En la actividad anterior, describiste el movimiento de un
balín por medio de palabras. Otra manera de registrar el movimiento
es por medio de una gráfica de posición contra el tiempo como la
siguiente:
x
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 1
2 3
4 5
6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
tiempo (s)
Describe el movimiento representado en la gráfica anterior:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Analizando la gráfica, podemos ver que, inicialmente (tiempo = 0), el balín
se encontraba en la posición x = 0. Marca, en la gráfica, el punto
correspondiente.
También vemos que después de dos segundos (t = 2), el balín se
encontraba en la posición x = 8. Marca, en la gráfica, el punto
correspondiente.
En el tiempo t = 4, el balín se encontraba en la posición x = ____________
En el tiempo t = 14, el balín se encontraba en la posición x = ___________
En el tiempo t = 9, el balín se encontraba en la posición x = ____________
9
En la tabla siguiente da los valores de la posición del
balín para cada uno de los tiempos (los que ya
encontraste arriba, están incluidos en la tabla para
que verifiques tus valores):
De acuerdo a los valores de la tabla, describe
nuevamente el movimiento del balín:
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
Tiempo
t:
Posición
x:
0 (inicio)
0
2
8
4
14
6
8
9
20.2
(aprox)
10
12
14
14
16
18
La gráfica de la hoja anterior representa exactamente el Movimiento 6 de la
actividad anterior (“Descripción y medición del movimiento”) en el que el
balín se mueve hacia la derecha hasta el tiempo 9 y después se regresa a
su posición original.
Compara aquel movimiento con la tabla anterior. ¿Representa el mismo
movimiento? Explica:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Compara aquel movimiento con la gráfica de la hoja anterior. ¿Representan
el mismo movimiento? Explica:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Compáralo, por último, con tus dos descripciones anteriores. ¿Describiste
correctamente el movimiento del balín? Explica:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Discute con tu profesor y el grupo sobre el significado
correcto de la gráfica de la página 3.
10
2. Punto de referencia
Analiza la siguiente situación: Un pasajero camina
hacia la parte trasera de un tren que está
cruzando por un campo agrícola.
•
Describe su movimiento visto desde un punto de referencia en el
tren.
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
• Describe su movimiento desde un punto de referencia en el campo.
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
3. Diferentes trayectorias
Relaciona el movimiento con su trayectoria correspondiente:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Movimiento
La Tierra moviéndose alrededor del sol
Péndulo
Una gota de lluvia cayendo
La Tierra moviéndose alrededor de su eje
Campana llamando al receso
Rueda de la fortuna
Una mariposa volando en el campo
Trayectoria
Línea recta vertical
Vibratorio
Aleatorio o al azar
Elíptico
Rotacional
Oscilatorio
Circular
____
____
____
____
____
____
____
4. Dibuja las trayectorias de las situaciones anteriores.
5. Béisbol
En una práctica, un jugador de béisbol lanza la
pelota muy alto y luego corre en línea recta para
atraparla.
a) ¿Cuál sería un buen punto de referencia para
esta situación?
b) Dibuja las trayectorias del jugador y la
pelota.
c) ¿Cuál es la trayectoria más larga: la del
jugador o la pelota?
6. Mi jugador/ artista favorito
Dibuja la trayectoria que describe el movimiento de tu
jugador favorito de fútbol al hacer una buena jugada o la
de una cantante o bailarina en el escenario. ¿Qué tipo de
trayectoria siguió?
11
¿CÓMO SE MUEVEN LAS COSAS? 2nda parte
(RAPIDEZ Y VELOCIDAD)
¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad?
Reflexiona:
¿Qué es lo que realmente mide el velocímetro, la velocidad o la
rapidez?
Supón que Pepe está en el centro del salón. Alguien le indica que se
desplace 2 metros
¿Sabrías hacia dónde ir?
¿La instrucción está completa?
¿Qué necesitas para realizar un desplazamiento?
¿Es lo mismo trayectoria que desplazamiento?
Le has ofrecido a tu hermana que al salir de la escuela,
puedes ayudarle a dejar 3 invitaciones para su fiesta de XV
años, aunque esto te desvíe un poco de tu camino habitual
de la escuela a la casa. En las indicaciones, ella te escribe lo
siguiente:
“En ninguna casa te detengas, sólo mete el sobre en el
buzón. Por la calle Juárez camina 200 pasos en dirección al
sur. Allí está la casa 1. Después, caminas 450 pasos en dirección este y
llegarás a la casa 2. la tercera y última casa se encuentra a 600 pasos al
norte de la casa 2.cuando termines, regresa a nuestra casa, situada a 150
pasos al oeste de la casa 3. Puedes hacer todo el recorrido en media hora
si mantienes el mismo paso. ¡Gracias!
1. ¿Cuál es la distancia total recorrida para entregar las invitaciones desde
la escuela hasta tu casa? Dibuja la trayectoria.
2. ¿Cuál es la cantidad y la dirección del desplazamiento neto?
3. Si mantienes el mismo paso, ¿en qué tiempo llegarías por el camino
habitual de la escuela a tu casa, que es una línea recta?
Preguntas de discusión:
a) Representa en un dibujo el
camino seguido para repartir
invitaciones.
b) ¿Cuál sería en este caso,
medida en pasos, la distancia
total recorrida y cuál la
magnitud del desplazamiento
neto?
c) ¿Qué dirección tuvo el desplazamiento neto?
d) ¿Cuántas posiciones intermedias reconoces en el mapa?
e) Caminando al mismo paso que para hacer las entregas, ¿en cuánto
tiempo llegarías a tu casa por el camino habitual, que es una línea
recta?
12
1. Posición y velocidad
Imagina un objeto moviéndose
en línea recta de acuerdo a los
valores de la tabla siguiente.
Tiempo: Posición: Velocidad:
0
0
1
2
2
2
4
2
Describe el movimiento de este objeto.
3
10
6
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
4
16
6
5
16
0
6
16
0
7
8
-8
8
0
-8
9
0
0
10
0
0
¿Qué hace el objeto del tiempo 4 al 6?
________________________________
________________________________
________________________________
¿Cuál es la posición de objeto en el tiempo 3? _______________________
¿Cuál es la posición de objeto en el tiempo 4? _______________________
Basándote en tus dos últimos resultados, explica por qué la velocidad del
objeto en el intervalo de tiempo de 3 a 4 es de 6 unidades:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
¿Cuál es la posición del objeto en el tiempo 7? ______
¿Cuál es la posición del objeto en el tiempo 8? ______
Basándote en tus dos últimos resultados, explica por qué la velocidad del
objeto en el intervalo de tiempo de 7 a 8 es de –8 unidades.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
¿Por qué es negativa esta velocidad?
____________________________________________________________
2. ¿Distancia o desplazamiento?
Explica la diferencia entre los conceptos
“distancia” y “desplazamiento” a través
de esta ilustración:
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
____________________________________________________
13
3. Un automóvil que se desplaza 100 m en línea recta entra a una
glorieta de forma circular que recorre formando medio círculo;
considera que en ese punto termina su recorrido.
a) Describe la trayectoria del auto en todo su
trayecto.
b) Si la glorieta tiene un radio de 50 m, ¿qué
distancia recorrió el auto en toda su trayectoria?
¿Cuál fue su desplazamiento?
c) Si en todo momento su rapidez fue constante, ¿es
correcto decir que su velocidad siempre fue la
misma?
4. Unidades de rapidez y sus usos
Unidades para
rapidez
¿Cómo se lee?
¿En qué situaciones y
países se usa?
cm/s
m/s
Km/h
MPH
5. Escribe una V (Vector) y una E (Escalar) para indicar el tipo de
magnitud:
12 Km, 120°
3 kilogramos de tortillas
5 grados Celsius
30 Newton al este
100 km/h al norte
__________
__________
__________
__________
__________
24 ° F
__________
2.3 Kilómetros
__________
4 millas al norte
__________
2 litros de leche
__________
1 docena de huevos ________
6. En un viaje con trayectoria circular, el punto de partida es el mismo
que el de llegada, entonces, ¿cuál es el desplazamiento?
7. ¿Por qué cuando cae un rayo primero perciben la luz y después
escuchan el sonido de éste?
8. En una competencia realizada en México en 1990, Juan Pérez recorrió
los 100 metros planos en un tiempo de 9.86 segundos; en esa misma
competencia participó José López, quin cubrió la misma distancia en
9.88 segundos. ¿Quién fue el ganador? ¿Cómo lo sabes?
9. Un automóvil que viaja de la ciudad de México a Puerto Vallarta,
Jalisco, realiza el recorrido en 9 horas. ¿Cuál es la rapidez media de
todo su trayecto, si entre la Ciudad de México y Puerto Vallarta hay
una distancia de 870 km?
14
10.La rapidez media de un auto de carreras es de 280 km/h; ¿cuánto
tiempo tardará en completar una vuelta a un circuito de 15 km de
longitud?
11.Si un patinador viaja con una velocidad de 30 km/h, ¿cuál es la
distancia que recorre en 30 minutos?
12.La corriente de un río lleva una velocidad de 0.5 km/h hacia el este.
Una persona lo cruza nadando a una velocidad de 1 km/h hacia el
norte. Mientras nada, la corriente lo jala. Para calcular su velocidad
necesitamos sumar los vectores correspondientes a su velocidad y la
del río. Usando regla y transportador encuentra la magnitud de la
velocidad resultante y su dirección.
13.Completa el siguiente cuadro, obteniendo la velocidad en m/s.
Rapidez
Rapidez
Auto de
Tortuga
de la Tierra alrededor del Sol
de las placas tectónicas.
carreras Fórmula 1
caminando
Longitud
29.8 km
100 mm
320 km
0.47 m
Tiempo
1 seg
1 año
1 hora
1 seg
m/s
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es la distancia recorrida?
2. ¿Qué es el desplazamiento?
3. ¿Cuál es la diferencia entre distancia recorrida y desplazamiento?
4. ¿Cuándo la distancia recorrida y el desplazamiento son iguales?
5. ¿Cómo se calcula la rapidez media de un objeto móvil?
6. ¿Qué sabes acerca del movimiento de un objeto que tiene una
rapidez promedio de 1 m/s?
7. ¿Cómo definirías la velocidad de un objeto?
8. ¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad?
9. ¿Qué es magnitud?
10.¿Qué es una magnitud escalar? Mencione tres ejemplos
11.¿Qué es una magnitud vectorial? Mencione tres ejemplos
15
¿QUÉ ONDA CON LA ONDA?
(MOVIMIENTO ONDULATORIO)
¿Por qué las ondas son
especial de movimiento?
un
tipo
REFLEXIONA: ¿Qué es una onda? ¿Cómo se forman ondas en el agua?
¿Crees que en nuestra vida diaria establecemos alguna clase de interacción
con las ondas? ¿Qué relación existe entre las ondas que se forman en el
agua y las que captura un radio?
Tienes una colección de botellas iguales de vidrio;
llenas a diferentes niveles de agua. Si golpeas las
botellas ligeramente con una pequeña varilla de metal,
más o menos de la misma manera, notarás que todas
ellas emiten sonidos distintos, ¿por qué? Justifica tu
respuesta.
Preguntas de discusión:
a) ¿Cómo se genera el sonido?
b) ¿Cómo es posible que llegue el sonido hasta nuestros oídos?
c) ¿Por qué botellas con diferente cantidad de agua emiten sonidos
distintos al golpearlas?
d) ¿Qué entiendes por movimiento ondulatorio?
e) ¿Las ondas están en todas partes? ¿Dónde?
f) Identifiquen las similitudes y las diferencias entre ellas.
El sonido que escuchamos, la luz que nos permite ver los
objetos que nos rodean, las transmisiones de radio o de
televisión, la comunicación mediante teléfono móvil, las
microondas de un horno..., todos estos fenómenos físicos
suceden gracias a la propagación de ondas.
16
1. Movimientos periódicos I
Un movimiento periódico es una sucesión de movimientos repetidos
llamados ciclos. Como ejemplos podemos dar el movimiento de un
péndulo, los movimientos de rotación y translación de la Tierra y los
latidos del corazón.
¿Qué otro movimiento periódico conoces?
En un movimiento periódico, el periodo es el tiempo que tarda un
ciclo completo.
Por ejemplo:
El periodo de la respiración es de aproximadamente 3 segundos.
El periodo de los latidos del corazón es de aproximadamente 0.8
segundos.
El periodo de rotación de la Tierra es de __________________
horas.
El periodo de translación de la Tierra es de ________________
días.
La frecuencia de un movimiento periódico es la cantidad de ciclos que
se efectúan en una unidad de tiempo. Por ejemplo:
La frecuencia de la respiración
20 respiraciones por minuto.
es
de
aproximadamente
La frecuencia cardiaca es de aproximadamente 75 latidos por
minuto.
La
frecuencia
de
la
rotación
_________________ vuelta por día.
La frecuencia de la translación
_______________ vuelta por año.
de
de
la
la
Tierra
Tierra
es
de
es
de
El periodo y la frecuencia están relacionados.
Sabiendo uno podemos deducir el otro.
Por ejemplo, si alguien acelera su periodo de respiración a 2 segundos,
¿cuantas respiraciones tendrá en un minuto completo? _____________
respiraciones por minuto. ¿Qué fracción de una respiración cabe en un
segundo? __________ de respiración por segundo.
Si esta persona ahora realiza respiraciones más profundas cada 4 segundos,
¿cuantas respiraciones hará en un minuto completo? ______________
respiraciones por minuto. ¿Qué fracción de una respiración cabe en un
segundo? _______ de respiración por segundo.
17
2. Movimientos periódicos II
Analizando otro ejemplo, supongamos que el pulso de una
persona es de 60 latidos por minuto. ¿Cuánto tiempo tarda cada
latido? _________ segundo.
Si otra persona al correr tiene 120 latidos por minuto, ¿cuánto
tiempo tarda cada latido? ________________________
segundos.
Para el caso que dimos al inicio de una frecuencia cardiaca de 75 latidos por
minuto, comprueba que cada latido tardará 0.8 segundos.
Supongamos que el periodo de rotación de un planeta descubierto en otra
galaxia es de 6 horas. ¿Cuántas vueltas rota este planeta por día? __________.
El periodo (representado con la letra T) y la frecuencia (representada con la
letra f) tienen en realidad una relación matemática muy sencilla.
La tabla siguiente presenta los periodos y las frecuencias respectivas para
varios péndulos de diferentes longitudes (L):
L (m):
T (s):
f (ciclos/s):
f
(ciclos/min):
0.2
0.90
1.11
66.8
0.5
1.42
0.70
42.3
1
2.0
0.50
30.0
2
2.84
0.35
21.1
5
4.5
0.22
13.4
Observa que el primer péndulo, de 20 centímetros de largo, tiene una
frecuencia aproximada de 67 ciclos por minuto.
Estima la longitud del péndulo que tenga una frecuencia de 60 ciclos por minuto
(1 ciclo por segundo): ________________________________ cm.
Analiza los resultados de la tabla anterior y contesta. ¿Qué les pasa a los
valores de la frecuencia cuando aumenta el periodo de oscilación?
____________________________________________________________
Multiplica ahora cada uno de los 5 valores del periodo por sus respectivas
frecuencias (en ciclos por segundo). Escribe los resultados a continuación:
________
________
________
________
________
¿A
qué
conclusión
puedes
llegar?
____________________________________________________________
La relación matemática entre el periodo T y la frecuencia f es la siguiente:
fT=1
ó
f =
1
T
ó
T=
1
f
Explica por qué estas tres fórmulas son equivalentes y por qué representan el
mismo resultado que encontraste tú arriba:
18
3. Movimiento ondulatorio I
Ejemplos del movimiento ondulatorio son las olas en el mar,
las ondas que se mueven a lo largo de una cuerda al agitarla
hacia arriba y hacia abajo y las vibraciones sonoras.
Una onda es una perturbación que se propaga en un medio.
Por ejemplo, el sonido es una onda que se propaga en el aire
y otros materiales. Por lo general estas ondas se generan en
forma periódica formando así un tren de ellas, al cuál
representamos de la siguiente manera:
Como se muestra en la figura, la longitud de onda es el distancia dentro del
medio en la que se repite una onda. Mide con tu regla la longitud de onda de la
figura de arriba y anótalo enseguida: _____ cm. En la figura siguiente dibuja
un tren de ondas como el de arriba, pero con una longitud de onda del doble:
longitud de onda
x
Supón que un tren de ondas en el agua tiene una longitud de onda de 2 cm.
¿Cuántas ondas se observarían en una porción de agua de 30 cm? _______
La longitud de onda se representa con la letra griega “lambda”: λ.
Imagina ahora un tren de ondas que está pasando frente a ti (observa la figura
siguiente). Supón que su longitud de onda (λ) es de 3 centímetros y que por un
punto en particular pasan 4 ondas por segundo (ésta es la frecuencia f del tren
de ondas).
19
Como en un segundo pasan 4 ondas, cada una con una longitud de 3
centímetros, el tren de ondas habrá avanzado 12 centímetros en este segundo.
Así, la velocidad de propagación de esta onda es de 12 cm/s.
Imagina ahora un tren de ondas con una longitud de onda (λ) de 10
centímetros y una frecuencia (f) de 4 ondas por segundo.
¿Cuál sería su velocidad de propagación? _________________ cm/s.
Explica tu resultado con un dibujo en tu cuaderno.
4. Movimiento ondulatorio II
Un tren de ondas tiene una longitud de onda (λ) de 5 metros y una frecuencia
(f) de 40 ondas por segundo. ¿Cuál sería su velocidad de propagación? __ m/s.
De acuerdo a los tres ejemplos anteriores, ¿cuál sería la fórmula que relaciona
la velocidad (v) de propagación de una onda con su longitud de onda (λ) y su
frecuencia (f)?
v = _________
Una de las fórmulas más importantes de la física es la que relaciona la
velocidad (v) de propagación de una onda con su longitud de onda (λ) y su
frecuencia (f): V = λf
Por ejemplo, un sonido con una longitud de onda de 17 metros, debe tener una
frecuencia de 20 vibraciones por segundo. ¿Cuál es la velocidad de este sonido?
Para dar otro ejemplo, una nota de un instrumento que tenga una longitud de
onda de medio metro (0.5 m), debe tener una frecuencia de 680 vibraciones
por segundo.
¿Cuál es la velocidad de este sonido? _________________________ m/s
¿Cuál debe ser la frecuencia de un sonido que tiene una longitud de onda de 85
metros? _____________________ vibraciones por segundo (sugerencia: el
producto de la longitud de onda y la frecuencia debe ser igual a 340 m/s que es
la velocidad del sonido).
De los ejemplos anteriores te podrás dar cuenta que la velocidad de las ondas
sonoras es independiente de la frecuencia de éstas. Es decir, todos los sonidos
viajan con la misma velocidad, sin importar el tipo de su fuente o su frecuencia
de emisión. ¿Qué crees que pasaría si esto no fuera así, es decir, diferentes
sonidos viajaran a diferentes velocidades?
También podrás haber notado que una frecuencia relativamente alta
corresponde a una longitud de onda relativamente corta y viceversa. Explica
por qué es esto.
Para estudiar más sobre el movimiento ondulatorio entra a:
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap02_ondas_electroma
gneticas.php
20
¿Qué son las ondas?
La materia que nos rodea está formada por
partículas de pequeño tamaño. En los sólidos, las
partículas están más apretadas que en los
líquidos o en los gases, pero en todos los casos el
movimiento de una partícula puede transmitirse a
las partículas vecinas. Es decir, si una partícula
comienza a vibrar, puede transmitir esta
vibración a la partícula que tiene al lado y hacer
que esta comience a vibrar también.
Una onda es una perturbación que se propaga en
el espacio y que se caracteriza por un transporte
de energía, pero no de materia.
Cuando se propaga una onda, las partículas
vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio, pero no se mueven con la onda.
Por ejemplo, cuando se produce una onda en un estanque, las partículas del agua
no se mueven lateralmente; simplemente suben y bajan a la vez que transmiten
energía a las partículas vecinas.
Clasificación de las ondas
Las ondas transversales son
aquellas en que las partículas
vibran perpendicularmente
a la dirección de propagación.
Se representan mediante una línea ondulada formada por una sucesión de crestas y
valles. Las microondas y las ondas de radio pertenecen a este tipo de ondas, al
igual que las ondas sísmicas secundarias (ondas S) y las que se propagan en una
cuerda o en la superficie del agua.
Las
ondas
longitudinales
son
aquellas en las que
las partículas vibran
en
la
misma
dirección que la de
propagación.
El movimiento de cada punto lleva la misma dirección de propagación de la onda.
Este tipo de ondas se originan por compresiones y dilataciones en el medio donde
se transmiten.
El sonido es el ejemplo más característico de las ondas longitudinales. Otros
ejemplos son las ondas sísmicas primarias (ondas P), las primeras que detectan los
sismógrafos durante un terremoto, y las ondas producidas al comprimir o estirar un
muelle.
5. ¿Sabes cuál es la diferenta entre las ondas mecánicas y las ondas
electromagnéticas? ¿Cuál es necesitan de un medio para viajar?
21
6. Longitudes, frecuencias y velocidades
Imagina un león que empieza a beber en un estanque de agua. El león
mueve la lengua con una frecuencia de 5 Hz, y produce olas que
avanzan a 34 cm/s, ¿Cuál es la longitud de onda de las olas que
provoca?
a) Escribe la ecuación que relaciona las variables, despejando la fórmula de
velocidad.
V = lxf
l=?
Debes hacer esa división.
b) Si usaste el dato de la velocidad así, en cm/s, la respuesta que obtengas
estará en centímetros.
7. Partes de una onda: En los siguientes diagramas indica los nombres de
las partes que componen cada onda.
8. ¿Es posible que se oigan las explosiones y el ruido de las naves en el
espacio? ¿Por qué?
9. ¿Por qué en el epicentro de un sismo, éste no se siente y a muchos
kilómetros de distancia sí?
10. ¿Cuál es la razón por la que una guitarra con las cuerdas flojas produce
un sonido más grave?
11. ¿Por qué crees que los indios colocaban la oreja en el suelo para detectar
si se aproximaban jinetes en caballo y no lo detectaban en el aire?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
¿Qué es una onda?
¿Qué es el movimiento ondulatorio?
Mencione ejemplos de ondas longitudinales y transversales.
¿Cuál es la diferencia entre una onda longitudinal y una transversal?
¿Cuáles son las cuatro propiedades básicas de una onda?
¿Qué propiedades de las ondas son distancias? ¿Cuáles son medidas
relacionadas con el tiempo?
7. ¿Cuál es la fórmula que relaciona velocidad, longitud de onda y
frecuencia?
8. ¿Qué propiedad está directamente relacionada con la energía?
9. Dos ondas tienen la misma longitud de onda y frecuencia. ¿Cómo se
comparan sus velocidades?
10. ¿Cuál es la diferencia entre las ondas mecánicas y las ondas
electromagnéticas?
22
¿CÓMO CAEN LOS CUERPOS?
(LA CAÍDA LIBRE)
¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen?
Reflexiona: ¿Será verdad que los cuerpos pesados caen más rápido que los
cuerpos ligeros? ¿A qué velocidad caen lo cuerpos? ¿Es constante o varía?
¿A qué se le llama caída libre? ¿Qué significa el término “libre”? ¿Alguna vez
te has puesto a pensar qué requiere un objeto cualquiera para subir y qué
necesita para bajar? ¿Qué se siente en el estómago cuando caes varios
metros o bajas una pendiente en forma rápida?
IDEAS PREVIAS
Toma una pelota con las manos y lánzala hacia arriba.
Describe, paso a paso, lo que ocurre con la rapidez de la pelota desde que
está en tus manos hasta que alcanza la altura máxima, y después cuando
cae.
Al inicio, la rapidez es igual a cero (está en reposo en tus manos).
Al momento de lanzarla, _______________________________.
Cuando llega hasta arriba, ______________________________.
¿Cómo es la rapidez cuando llega al punto más alto?
¿Cómo es la velocidad cuando está hasta arriba?
¿Cómo es la rapidez de subida respecto a la de bajada?
¿Cómo es la velocidad de subida respecto a la de bajada?
Tu salón de clases se encuentra en el segundo piso de
la escuela. Un compañero en la planta baja te pide
prestada una goma. Al dejarla caer desde el balcón
desprendes accidentalmente un ladrillo que estaba
flojo. Si los dos objetos están a la misma altura cuando
empiezan a caer, ¿cuál de los dos caerá primero? ¿Cuál
de los dos tendrá mayor velocidad al llegar al piso?
¿Cómo lo demostrarías?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué es una caída libre?
b) ¿Cuál objeto caerá primero? Explica
c) ¿Cuál de ellos tendrá una velocidad mayor al
caer al suelo?
d) ¿Qué tipo de evidencias necesitan para resolver este problema?
e) ¿Qué harán para demostrar cuál de los objetos caerá primero y cuál
tendrá mayor velocidad al llegar al piso?
23
6
5
4
3
2
1
1. Caída libre I
La figura de la izquierda muestra una pelota que se ha lanzado
hacia arriba con una velocidad de 60 m/s (216 km/hr). Los
números a la derecha de la pelota dan el tiempo en segundos.
Primero obtengamos el tiempo que le lleva a la pelota en llegar
hasta arriba. Éste depende de la aceleración gravitatoria que
para la superficie de la Tierra es aproximadamente igual a –10
m/s2. Este valor quiere decir que la velocidad de la pelota debe
disminuir 10 m/s cada segundo. Con esta información y
recordando que la velocidad inicial de la pelota era de 60 m/s,
podemos formar la tabla siguiente:
0
Tiempo t (s):
0
1
2
Velocidad v
(m/s):
60
50
40
3
4
5
6
7
De acuerdo a los valores de la tabla anterior, contesta las preguntas
siguientes:
¿En qué tiempo la velocidad de la pelota se hace cero? ______________ s.
¿En qué tiempo la pelota llegará a su máxima altura? _______________ s.
¿Por qué la velocidad de la pelota se vuelve negativa a partir de t = 6?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Otra información importante que quisiéramos obtener es la altura máxima
de la pelota. Para esto, razonaremos de la siguiente manera.
En los 6 segundos del trayecto hacia arriba de la pelota, su velocidad
promedio es de 30 m/s. Estudia los valores de la tabla anterior y de ellos
explica
este
valor
de
la
velocidad
promedio:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Así, a una velocidad promedio de 30 m/s durante 6 segundos, la distancia
recorrida (altura máxima) por la pelota será de ________________ metros.
El razonamiento anterior puede aplicarse a cada uno de los segundos del
movimiento de la pelota.
Por ejemplo, en el primer segundo, de t = 0 a t = 1, la velocidad de la
pelota disminuyó de 60 a 50 m/s. Esto quiere decir que su velocidad
promedio en este segundo era de 55 m/s. Así, la distancia recorrida en este
segundo fue de 55 × 1 = 55 metros.
24
En el 2ndo segundo, de t = 1 a t = 2, la velocidad de la pelota disminuyó
de ____________ a ____________ m/s. Así, su velocidad promedio en
este segundo era de ____________ m/s y la distancia recorrida en este
segundo fue de ______________ m.
En el tercer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de
_____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de _________ m.
En el cuarto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de
_____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de _________ m.
En el quinto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de
_____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de _________ m.
En el sexto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de
_____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de _________ m.
Si sumas las seis distancias recorridas por la pelota en los primeros seis
segundos, te debe dar un total de 180 metros. Esta es la altura máxima a la
que subió la pelota.
2. Caída libre II
Repite el análisis que se hizo en esta actividad para una pelota que se
ha lanzado hacia arriba a una velocidad de 30 m/s (108 km/hr). Para
esto, completa la información que se te pide a continuación:
Primero obtén el tiempo que le lleva a la pelota llegar hasta arriba,
completando la tabla siguiente:
Tiempo t (s):
Velocidad v
(m/s):
0
1
2
3
4
5
6
–30
¿En qué tiempo la pelota llegará a su máxima altura? _______________ s.
En el trayecto hacia arriba, la velocidad promedio de la pelota es de
______ m/s. Por lo tanto, la distancia recorrida (altura máxima) por la
pelota será de ______ m.
En el primer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de
_____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de _________ m.
En el 2ndo segundo, la velocidad promedio de la pelota era de
m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de _________ m.
_____
En el tercer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de
_____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de _________ m.
Si sumas las tres distancias recorridas por la pelota en los primeros tres
segundos, te debe dar igual a la altura máxima que subió la pelota.
Compara los dos movimientos analizados en esta actividad. El primero
comienza con 60 m/s y el segundo con 30 m/s (la mitad). Por ejemplo, ¿en
cuánto se reduce el tiempo de subida?, ¿en cuánto se reduce la altura
máxima?
25
3. Caída libre III
Las fórmulas más importantes de caída libre son las dos siguientes:
h = vo t – 1 g t 2
2
v = vo – g t
donde:
vo representa la velocidad inicial del objeto (positiva hacia arriba y
negativa hacia abajo).
g es la aceleración gravitacional (por simplicidad, aquí tomaremos el
valor aproximado de 10 m/s2).
t es el tiempo
h es la altura del objeto en el instante t (relativa a su posición inicial)
v es la velocidad del objeto en el instante t
Regresando a la situación de la actividad anterior -en la que una pelota se lanza
hacia arriba a una velocidad de 60 m/s-, podemos escribir las fórmulas
anteriores como sigue:
h = 60 t – 5 t2
v = 60 – 10 t
Así por ejemplo, para t = 2,
h = 60 (2) – 5 (2)2 = 120 – 20 = 100 m
v = 60 – 10 (2) = 60 – 20 = 40 m/s
Esto nos dice que, a los 2 segundos, la altura de la pelota era de 100 metros y
su velocidad de 40 m/s.
Para t = 6,
h = _________________________________________________
v = _________________________________________________
Esto nos dice que a los 6 segundos, __________________________________
_______________________________________________________________
Para t = 10, h = _________________________________________________
v = _________________________________________________
Esto nos dice que a los 10 segundos, la pelota está otra vez a una altura de
100 metros y su velocidad es de –40 m/s, es decir, va hacia abajo.
Para t = 12, h = _________________________________________________
v = _________________________________________________
Esto nos dice que a los 12 segundos, _________________________________
_______________________________________________________________
Para t = 14, h = _________________________________________________
v = _________________________________________________
Esto nos dice que a los 14 segundos, la pelota estará a una altura de –140
metros (140 metros por debajo de donde inició su movimiento) y su velocidad
es de –80 m/s, es decir, continúa hiendo hacia abajo.
Como te darás cuenta, las dos fórmulas de arriba guardan toda la historia de la
pelota.
26
4. Caída libre IV
1
2
3
v = ________ – 10 t
4
5
Usando estas, completa la tabla siguiente:
6
De los valores obtenidos en la tabla
anterior, describe en tu cuaderno el
movimiento completo de la pelota.
Las
gráficas
siguientes
corresponden al movimiento
de la pelota
lanzada hacia
arriba a 60 m/s:
¿Cómo se obtuvieron dichas
gráficas?
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
De acuerdo con las gráficas,
contesta lo siguiente:
7
h (m)
200
150
100
50
t (s)
0
0
1
2
3
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
-100
-150
¿Cuál es la altura de la
pelota
a
los
4
segundos? _________
t (s)
1
4
-50
v (m)
70
60
50
40
30
20
10
0
-10 0
-20
-30
-40
-50
-60
-70
v (m/s):
0
h = _______ t – 5 t2
5. Gráficas de distancia
y velocidad
h (m):
t (s):
Regresando ahora a la segunda situación
de la actividad anterior -en la que una
pelota se lanza hacia arriba con una
velocidad de 30 m/s-, podemos escribir las
fórmulas como sigue:
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
¿Cuál es la altura de la
pelota
a
los
8
segundos? _________
¿Por qué coinciden
estos
dos
valores?
__________________
__________________
__________________
27
¿Cuál es la velocidad de la pelota a los 4 segundos? _________
¿Cuál es la velocidad de la pelota a los 8 segundos? _________
¿Por qué estos dos valores tienen valores iguales pero con signo diferente?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
¿En qué tiempo llega la pelota a su máxima altura? ___________________
¿Qué velocidad tiene la pelota en este punto? ________________________
¿Por qué la velocidad antes de los 6 segundos es positiva y después es
negativa?_____________________________________________________
____________________________________________________________
¿Cuál es el valor de la altura de la pelota a los 12 segundos?
____________________________________________________________
¿Qué quiere decir esto? _________________________________________
Después de los 12 segundos la altura de la pelota se hace negativa, ¿qué
quiere decir esto? ______________________________________________
____________________________________________________________
6. Traza
gráficas
las
Regresa nuevamente a
la segunda situación en
la que una pelota se
lanza hacia arriba a una
velocidad de 30 m/s.
Traza
las
gráficas
correspondientes a este
movimiento (la gráfica
de la altura h debe ser
una parábola, la de la
velocidad v debe ser
una recta):
h (m)
50
40
30
20
10
t (s)
0
-10
0
1
2
3
4
5
6
7
-20
-30
-40
Con base a éstas,
describe con detalles el
movimiento
que
representan.
v (m)
40
30
20
10
t (s)
0
-10
-20
-30
28
-40
0
1
2
3
4
5
6
7
7. ¿Desde dónde cayó?
La fórmula de la altura h de un objeto en un instante t, en caída libre,
puede escribirse, de manera más general, en la siguiente forma:
h = h o + v o t – 1 g t2
2
donde:
ho es la altura inicial del objeto relativa a una posición de referencia.
vo representa la velocidad inicial del objeto (positiva hacia arriba y
negativa hacia abajo).
g es la aceleración gravitacional (por simplicidad, aquí tomaremos el
valor aproximado de 10 m/s2).
Analiza las siguientes ecuaciones de movimiento,
a)
h = 20 t – 5 t2
v = 20 – 10 t
b)
h = 30 + 20 t – 5 t2
v = 20 – 10 t
c)
h = 20 t – t2
v = 20 – 2 t
(un planeta con un valor de g cinco veces menor que el de la Tierra).
d)
h = 100 – 5 t2
v = – 10 t
y obtén para cada una de ellas,
1. Tabla de valores de la altura como función del tiempo.
2. Gráfica de la altura como función del tiempo.
3. Tabla de valores de la velocidad como función del tiempo.
4. Gráfica de la velocidad como función del tiempo.
5. Descripción completa del movimiento.
8. Las ideas cambian
Elaborar un cuadro comparativo acerca de las ideas y formas de
proceder de Aristóteles y de Galileo para explicar el movimiento de
caída libre. Añadir línea del tiempo.
Toma en cuenta los siguientes aspectos:
Lugar y fecha de nacimiento y muerte
Explicación elaborada acerca de la caída de los cuerpos.
Recursos utilizados para apoyar construir sus explicaciones
Contribución en la construcción de Conocimientos
Con la participación de todo el grupo evaluar las ideas expresadas.
29
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1.
2.
3.
4.
¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen?
¿Los objetos pesados caen más rápido que los ligeros?
¿Qué es la caída libre?
¿Cuáles fueron los logros de Galileo que lo convirtieron en una de las
figuras más importantes de la ciencia?
5. ¿Cómo explicó Galileo Galilei la caída de los cuerpos?
6. ¿Qué objeto llega primero al suelo, un kilogramo de hierro o dos
kilogramos del mismo material?
7. ¿Desde qué altura es más peligroso lanzar una moneda, desde un
edificio de 3 pisos o desde un edificio de 30 pisos? ¿Por qué?
8. Si todos los cuerpos experimentan una aceleración hacia el centro de
la Tierra, ¿por qué la Luna no cae hacia la Tierra? Investígalo
9. ¿Cuál es la aceleración de un cuerpo de 5 Kg. en caída libre después
de 3 segundos?, ¿y después de 9 segundos?
10.¿Puede un objeto que se mueve siempre con una rapidez de 50 km/h
tener un movimiento acelerado? Explica tu respuesta.
¿POR QUÉ TE ACELERAS?
ACELERACIÓN CONSTANTE
¿Cómo es el movimiento cuando la velocidad cambia?
El camión urbano no mantiene una velocidad constante
debido a que las personas le solicitan la parada, ya sea
para subir o para bajar del transporte. Cuando en el
semáforo se enciende la luz roja, el chofer pisa el freno
para que el camión urbano se detenga, cuando ésta
cambia a verde el conductor pisa ahora el acelerador
para que el camión urbano comience a moverse.
Preguntas de discusión:
a) Cuando viajas en un camión, ¿éste
mantendrá siempre la misma velocidad?
b) ¿Por qué sucede eso?
c) ¿Sucede lo mismo cuando usas otro
medio de transporte?
d) ¿Qué significa el término cotidiano “ir
más de prisa” o “va más rápido”?
e) ¿Cómo alcanzan los objetos una cierta
velocidad?
f) ¿Es lo mismo velocidad que aceleración?
g) ¿Existe la aceleración negativa?
h) ¿Tiene alguna relación el frenado con la aceleración?
i) Menciona algunas palabras que tengan un significado similar a
aceleración.
30
1. Describe cómo un jugador de béisbol acelera
mientras corre alrededor de las bases después de
pegar un home-run.
2. ¿Cuál gráfica?
Identifica a cuál de los movimientos de
la lista pertenece cada una de las
gráficas.
a) Manzana quieta en su rama, cae y
queda en reposo en el suelo.
b) Pelota rodando por el piso, rebota
varias veces en dos paredes que
están una enfrente de otra.
c) Pelota de tenis que llega a la
raqueta, rebota y sale.
d) Un niño jugando en su subibaja.
3. Al ir en bicicleta, Mariana lleva una velocidad de 12 m/s y al llegar a
una calle que está en bajada, en 4 segundos su velocidad pasa a 36
m/s, ¿cuál fue la aceleración que alcanzó Mariana?
Datos
Fórmula
Sustitución
Unidades
Resultado
4. Al final de la bajada, más adelante hay un cruce con otra calle, por lo
que Mariana oprime el freno hasta que su velocidad es de 4 m/s, esto
tardó 8 segundos.
Datos
Fórmula
Sustitución
Unidades
Resultado
5. Gabriel monta en su bicicleta para ir a dar una vuelta al parque,
después de 15 segundos, su velocidad es de 20 m/s, ¿Cuál es la
aceleración que lleva Gabriel?
Datos
Fórmula
Sustitución
Unidades
Resultado
Para estudiar más sobre la aceleración de los cuerpos entra a:
http://www.educaplus.org/movi/2_6aceleracion.html
http://www.walter-fendt.de/ph14s/acceleration_s.htm
31
6. ¿Cuál es la aceleración?
En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un balín que se
mueve sobre un eje de coordenadas. Los números sobre el balín
representan los tiempos en segundos.
01 2
0
1
3
2
4
3
4
5
5
6
6
7
8
9
7
10 11
12 13
8
14 15 16
9
17 18
10
19 20 21
22 23
24 25
tiempos
¿Es éste un movimiento con velocidad constante? ___________ Explica:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
¿Es éste un movimiento con aceleración?
___________ Explica:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
La tabla siguiente contiene las posiciones
precisas del balín (supongamos que están dadas
en metros).
Necesitaremos más adelante calcular la distancia
recorrida por el balín en varios intervalos de
tiempo. Aquí mostraremos cómo. Por ejemplo,
entre los tiempos 2 y 4 segundos, el balín se
mueve de la posición 1 metro a la posición 4
metros.
¿Qué distancia recorrió?
_______________________________________
_______________________________________
Esta distancia se puede calcular restando las dos
posiciones: 4 – 1 = 3 metros.
Tiempo t
(s):
Posición x
(m):
0 (inicio)
0
1
0.25
2
1
3
2.25
4
4
5
6.25
6
9
7
12.25
8
16
9
La distancia recorrida entre el segundo 5 y el
10
segundo 7 es igual a 12.25 – 6.25 =
______________________________________ metros
20.25
25
La distancia recorrida entre el segundo 6 y el segundo 10 es igual a
________ – ________ = __________________________________ metros
32
7. Rapidez media
Usando los valores de la tabla anterior, calculemos la rapidez media (distancia
recorrida / tiempo transcurrido) del balín en cada segundo. Estudia los dos
primeros ejemplos y continúa los cálculos:
Distancia recorrida entre 0 y 1 segundos = 0.25 – 0 = 0.25 m
Rapidez media entre 0 y 1 segundos = 0.25 / 1 = 0.25 m/s
Distancia recorrida entre 1 y 2 segundos = 1 – 0.25 = 0.75 m
Rapidez media entre 1 y 2 segundos = 0.75 / 1 = 0.75 m/s
Distancia recorrida entre 2 y 3 segundos = _____ – _____ = _____ m
Rapidez media entre 2 y 3 segundos = _____ / 1 = _____ m/s
Distancia recorrida entre 3 y 4 segundos = _____ – _____ = _____ m
Rapidez media entre 3 y 4 segundos = _____ / 1 = _____ m/s
Distancia recorrida entre 4 y 5 segundos = _____ – _____ = _____ m
Rapidez media entre 4 y 5 segundos = _____ / 1 = _____ m/s
Distancia recorrida entre 5 y 6 segundos = _____ – _____ = _____ m
Rapidez media entre 5 y 6 segundos = _____ / 1 = _____ m/s
Distancia recorrida entre 6 y 7 segundos = _____ – _____ = _____ m
Rapidez media entre 6 y 7 segundos = _____ / 1 = _____ m/s
¿Qué patrón observas en los resultados de la rapidez media?
_______________________________________________________________
_________________________________________________________
¿En cuánto aumenta la rapidez media en cada segundo? _______________
¿Es este incremento constante a través del tiempo? ___________________
Lo que acabamos de demostrar es que el movimiento mostrado al principio de
la actividad tiene una aceleración constante. La aceleración representa el
cambio en la velocidad por unidad de tiempo. Como la rapidez media aumenta
0.5 m/s cada segundo,
la aceleración del balín es de 0.5 m/s en cada segundo.
8. ¿Cuál es la aceleración? Encontremos, de la misma manera, la
aceleración del movimiento mostrado en la figura siguiente (los números
sobre el balín representan los tiempos en segundos):
0
0
1
1
2
3
4
5
2
6
7
8
9
3
10 11
12 13
4
14 15 16
5
17 18
6
19 20 21
7
22 23
8 9…
24 25
33
¿Es éste un movimiento con aceleración constante? __________ Explica:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Primero, toma algunos datos de la figura anterior y completa la tabla siguiente.
Usando los valores de la tabla anterior, calcula la
rapidez
media
(distancia
recorrida / tiempo
transcurrido) del balín en cada segundo:
Tiempo t
(s):
Posición x
(m):
0 (inicio)
Distancia recorrida entre 0 y 1 segundos = _____ –
_____ = _____ m
1
2
Rapidez media entre 0 y 1 segundos =
3
_____ / 1 = _____ m/s
4
Distancia recorrida entre 1 y 2 segundos = _____ –
_____ = _____ m
5
6
Rapidez media entre 1 y 2 segundos =
7
_____ / 1 = _____ m/s
8
9
Distancia recorrida entre 2 y 3 segundos = _____ –
_____ = _____ m
10
Rapidez media entre 2 y 3 segundos = _____ / 1 =
_____ m/s
Distancia recorrida entre 3 y 4 segundos = _____ – _____ = _____ m
Rapidez media entre 3 y 4 segundos = _____ / 1 = _____ m/s
¿En cuánto disminuye la rapidez media en cada segundo? ______________ ¿Es
este incremento constante a través del tiempo? ___________________
Lo que acabas de demostrar es que el movimiento anterior tiene una aceleración
constante, realmente una desaceleración constante. Como la rapidez media
disminuye 0.5 m/s cada segundo la aceleración del balín es de –0.5 m/s en cada
segundo. Esto se escribe como: Aceleración = –0.5 m/s2
9. ¿Positiva o negativa?
En la figura siguiente encontrarás las gráficas
de los dos movimientos estudiados en esta
actividad.
Decide cuál de ellas corresponde al movimiento
acelerado y cuál al desacelerado. Ambas son
curvas llamadas parábolas que son típicas de
movimientos con aceleración constante.
Estudia las gráficas y explica por qué una
representa movimiento acelerado y la otra
movimiento desacelerado:
34
x (m)
25
20
15
10
5
t (s)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10.
¿Es constante?
En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un balín que se mueve
sobre un eje de coordenadas. Los números sobre el balín representan los
tiempos en segundos.
0y18
0
1
1y17
2
3
4
5
2y16
6
7
8
3y15
9
10 11
12 13
4y14
5y13
14 15 16
6y12
17 18
...
tiempos
19 20 21
22 23
24 25
¿Crees que éste es un movimiento con aceleración constante? Explica:
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
La tabla siguiente da la posición precisa del balín (segunda columna) en cada segundo.
Tiempo t
(s):
Posición x
(m):
Cambio de
posición
(m):
Velocidad
media
(m/s)
Cambio de
velocidad
(m/s):
0 (inicio)
0



1
4.25
4.25
4.25

2
8
3.75
3.75
–0.5
3
11.25
3.25
3.25
–0.5
4
14
5
16.25
6
18
7
19.25
8
20
9
20.25
10
20
–0.25
–0.25
11
19.25
–0.75
–0.75
12
18
13
16.25
14
14
15
11.25
16
8
17
4.25
18
0
Tu tarea ahora es llenar la tabla anterior de acuerdo a las siguientes guías:
35
“Cambio de posición” (tercera columna):
El cambio de posición en un intervalo se calcula tomando la diferencia entre la
“posición final” menos la “posición inicial”. Así, por ejemplo, para el intervalo de
tiempo de 1 a 2 segundos, la posición inicial del balín era de 4.25 m y su
posición final era de 8 m (ve la tabla). Por lo tanto, su cambio de posición será
de: 8 – 4.25 = 3.75 m.
Para el intervalo de tiempo de 2 a 3 segundos, la posición inicial del balín era
de _____________ m y su posición final era de ________________________
m. Por lo tanto, su cambio de posición será de: _______________ –
_______________ = 3.25 m.
Siguiendo esta idea, completa la tercera columna de la tabla anterior.
“Velocidad media” (cuarta columna):
La rapidez media la definimos como: “distancia recorrida / tiempo transcurrido”.
La velocidad media toma en cuenta la dirección del movimiento, por lo cual se
define como: “cambio de posición / tiempo transcurrido”. El cambio de posición
ya fue calculado en la tercera columna, así que sólo falta dividirlo entre el
tiempo transcurrido que siempre es de un segundo.
Siguiendo esta idea, completa la cuarta columna de la tabla anterior.
“Cambio de velocidad media” (quinta columna)
Al igual que el cambio de posición, el cambio de velocidad media en un
intervalo se calcula tomando la diferencia entre la “velocidad media final”
menos la “velocidad media inicial”. Así, por ejemplo, para el intervalo de tiempo
de 1 a 2 segundos, la velocidad media inicial del balín era de 4.25 m/s y su
velocidad media final era de 3.75 m/s (ve la tabla). Por lo tanto, su cambio de
velocidad media será de: 3.75 – 4.25 = –0.5 m/s
Para el intervalo de tiempo de 2 a 3 segundos, la velocidad media inicial del
balín era de ________________ m/s y su velocidad media final era de
____________________ m/s. Por lo tanto, su cambio de velocidad media será
de: ______________ – _______________ = –0.5 m/s
Siguiendo esta idea, completa la quinta columna de la tabla anterior.
Analiza los valores obtenidos en la tabla anterior. Escribe abajo algunas
conclusiones:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
36
11.
Desacelerando…
La gráfica siguiente de posición contra el tiempo representa el movimiento
que se ha estudiado en esta actividad:
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
x
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
t (s)
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿Cómo es el movimiento cuando la velocidad cambia?
¿Qué es la aceleración?
¿Cuáles son las formas en que un objeto puede acelerar?
Mencione tres ejemplos concretos de aceleración
¿Cuál es la fórmula de la aceleración?
¿En qué unidades se mide la aceleración?
¿Cuáles son los tipos de gráficas que puedes usar para analizar la
aceleración de un objeto?
8. ¿Qué representa la pendiente de una gráfica rapidez vs tiempo?
9. ¿Qué implica un aumento en la aceleración con respecto al tiempo?
10.¿Cuál es el valor de la aceleración de la gravedad para la caída libre?
37
¿DÓNDE ESTÁN LOS ALPINISTAS?
(GRÁFICAS DE MOVIMIENTO CON RAPIDEZ CONSTANTE)
¿Cómo se representa el movimiento a través de gráficas?
Unos alpinistas quedaron atrapados a 15 km de distncia del
refugio en donde te encuentras y sólo podrán sobrevivir 40
minutos más debido al frío. De inmediato cargas el trineo
para ir en su busca sobre la nueve. Los perros que jalan el
trineo de rescate puede correr a la misma rapidez durante
una hora; aunque también pueden ir lento al pincipio para
calentarse y, poco a poco, ir aumentando su rapidez.
Utilizando la información de las gráficas contesta:
1. ¿Cuál pareja de gráficas es la que corresponde a cada uno de los
movimientos del trineo? Explica tu respuesta.
2. Para rescatar a los alpinistas, ¿harías que los perros corrieran a rapidez
constante o cada vez más rápido aunque al principio fueras más lento?
¿Por qué?
Preguntas de discusión:
a) ¿Cómo se representa la velocidad de un cuerpo y sus cambios?
b) ¿De las dos maneras en que pueden correr los perros, cuál sería la
necesaria para rescatar a los alpinistas a tiempo?
c) ¿Cuál de las dos maneras en las que pueden correr los perros es un
movimiento acelerado? Explica.
d) ¿Decir que un objeto se mueve con aceleración, significa que va cada
vez más rápido? Explica
38
1. Gráficas de rapidez constante I
En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un balín que se
mueve sobre un eje de coordenadas (los números sobre el balín
representan los tiempos en segundos):
0
0
1
1
2
2
3
3
4
5
4
6
7
5
8
6
9
7
10 11
8
12 13
9
10
14 15 16
17 18
11 tiempos
19 20 21
22 23
24 25
Toma los datos necesarios para llenar la tabla siguiente:
Tiempo
t:
Posición x:
Supongamos que la posición del balín tiene las
unidades de metros y el tiempo tiene unidades de
segundos.
0 (inicio)
a) ¿Cuántos metros se mueve el balín hacia la
derecha cada segundo? _________ metros.
1
2
b) ¿Es este cambio de la posición constante o
varía con el tiempo? __________________
4
3
c) ¿Cuál es la rapidez del balín en metros por
segundo? ______________________ m/s.
4
5
Nota que, por moverse hacia la derecha, la posición
del balín va aumentando con el tiempo, por lo cuál
su velocidad, al igual que su rapidez, es positiva.
6
7
8
x (m)
9
10
30
20
28
26
24
En el plano siguiente,
traza la gráfica de la
posición del balín contra
el
tiempo
(usa
los
valores
de
la
tabla
anterior):
22
20
18
16
14
12
Esta
recta
es
otra
manera de registrar un
movimiento
con
velocidad
constante.
Extiende la recta para
que puedas obtener la
posición del balín a los
15 segundos:
10
8
6
4
2
t (s)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
x = _________ m.
¿Cuál será la posición del balín a los 60 segundos? _______________ m.
39
¿Cuál de las dos ecuaciones siguientes representa el movimiento anterior?
x=2t
o
t=2x
Explica por qué:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
2. Gráficas de rapidez constante II
Piensa ahora en otro balín que se mueve a 5 m/s. En el eje de coordenadas
siguiente, dibuja la posición del balín para los tiempos: 1, 2, 3, 4 y 5 (escribe
sobre el balín los tiempos correspondientes):
0
tiempos
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Con la información de arriba, traza la gráfica de posición de este balín contra el
tiempo en el mismo plano de la hoja anterior (marca ambas rectas con su
velocidad respectiva: 2 m/s y 5 m/s).
¿Cuál sería la ecuación del movimiento de este balín:_____________________
En general, la ecuación del movimiento de un objeto que se mueve con
velocidad constante v es:
x=vt
Explica por qué:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
En el mismo plano, traza la gráfica de un balín que se mueve a una velocidad
constante de 1 m/s (marca la recta con su velocidad: 1 m/s).
Compara las tres gráficas para decidir que efecto tiene el valor de la velocidad
en la gráfica de posición. Escribe abajo tus conclusiones:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Discute tus conclusiones de arriba con tu profesor y el grupo.
40
3. Gráficas de rapidez constante III
En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un balín que se
mueve sobre un eje de coordenadas (los números sobre el balín
representan los tiempos en segundos):
11
0
10
1
2
9
3
4
8
5
6
7
7
6
8
9
5
10 11
4
12 13
3
2
14 15 16
17 18
1
19 20 21
0 tiempos
22 23
24 25
Del movimiento anterior, toma los datos necesarios para llenar la tabla
siguiente.
Tiempo
t:
Posición x:
0 (inicio)
22
Supongamos que la posición del balín tiene las
unidades de metros y el tiempo tiene unidades de
segundos.
a) ¿Cuántos metros se mueve el balín hacia la
izquierda
cada
segundo?
_____________________________ metros.
1
2
b) ¿Es este cambio de la posición constante o
varía con el tiempo? ___________________
3
4
c) ¿Cuál es la rapidez del balín en metros por
segundo? _______________________ m/s.
5
6
Nota que, por moverse hacia la izquierda, la
posición del balín va decreciendo con el tiempo. Por
esto, en este caso, asignamos un valor negativo a la
velocidad de –2 m/s.
7
8
9
10
2
En el plano siguiente,
traza la gráfica de la
posición del balín contra
el tiempo (usa los valores
de la tabla anterior):
x (m)
30
28
26
24
22
20
18
¿Cuál será la posición del
balín a los 11 segundos?
____________ m.
¿Cuál será la posición del
balín a los 12 segundos?
____________ m.
16
14
12
10
8
6
4
2
t (s)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
41
4. Gráficas de rapidez constante IV
Piensa ahora en otro balín que inicia su recorrido en x = 20 y se mueve a una
velocidad negativa de –5 m/s. En el eje de coordenadas siguiente, dibuja la
posición del balín para los tiempos: 1, 2, 3 y 4 (escribe sobre el balín los
tiempos correspondientes):
0
0
tiempos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
Con la información anterior, traza la gráfica de posición de este balín contra el
tiempo en el mismo plano de arriba (marca ambas rectas con su velocidad
respectiva: –2 m/s y –5 m/s).
En el mismo plano, traza la gráfica de otro balín que se mueve con la misma
velocidad de –5 m/s, pero que inicia su recorrido en x = 15 (marca la recta con
su velocidad: –5 m/s).
Compara las tres gráficas para decidir qué efecto tiene el valor de la velocidad
en la gráfica de posición. Escribe abajo tus conclusiones:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Discute tus conclusiones de arriba con tu profesor y el grupo.
5. Gráficas de rapidez constante V
En el siguiente plano,
traza las gráficas de las
siguientes
cuatro
ecuaciones. De acuerdo
con las gráficas que
obtengas, describe su
movimiento.
Puedes
apoyarte en un software
graficador
como
graphmatica).
x (m)
30
28
26
24
22
20
18
16
a)
x=3t
14
12
b)
x=3t+4
10
8
6
c)
x = 30 – 3 t
d)
x = 30 – 2 t
4
2
t (s)
0
0
42
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
6. Rapidez constante por tramos I
En ésta actividad estudiaremos movimientos
con rapidez constante pero que cambia en
diferentes tramos.
En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un balín que se
mueve sobre un eje de coordenadas (los números sobre el balín
representan los tiempos en segundos):
0
0
1
1
2
2
3
4
3,4y5
5
6
6
7
8
9
7
10 11
12 13
14 15 16
9
8
17 18
19 20 21
22 23
24 25
tiempos
Durante los primeros tres segundos, el balín se mueve a una velocidad
constante de 2 m/s. En el instante t = 3, se detiene por dos segundos.
Luego, en el instante t = 5, se empieza a mover de nuevo pero con una
velocidad mayor de ___________ m/s.
x (m)
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
t (s)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
El movimiento anterior puede representarse gráficamente como sigue:
Comprueba que las posiciones dadas en la figura anterior de los balines
corresponden con las de la gráfica. Por ejemplo, ¿para t = 4, x = 6 en ambas?
_________________________
Posiblemente hayas notado que hemos agregado en la gráfica un cuarto tramo
(de t = 9 a t = 13) que no está descrito en la figura anterior.
¿Qué hace el balín en este intervalo? ________________________
43
7. Rapidez constante por tramos II
En el plano siguiente traza la gráfica de un balín cuyo movimiento se
describe a continuación. Cuando termines, compárala con la de otros
compañeros.
Durante los primeros cinco segundos, el balín se mueve a una
velocidad constante de 3 m/s. Luego, en el instante t = 5, empieza a
moverse con una velocidad menor de 1 m/s. En el instante t = 10,
se detiene por tres segundos.
x (m)
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
t (s)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
Para que compruebes tu gráfica está bien, te diremos que el balín termina
su movimiento en la posición x = 20.
Agrega un tramo extra en la gráfica que indique que el balín se regresó a
su posición original (x = 0) en tan sólo dos segundos a una velocidad
constante de –10 m/s.
En una hoja aparte, inventa tú un movimiento posible del balín (del tipo
dado arriba) y pídele a alguno de tus compañeros de equipo que trace su
gráfica. Cuando ambos coincidan en que está correcta, preséntenla al
grupo.
44
8. Rapidez constante por tramos III
La gráfica siguiente describe el movimiento de un coche en una carretera
(la posición está dada en kilómetros y el tiempo en horas):
x (km)
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
t
(hr)
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Completa la tabla siguiente con la posición del coche para los tiempos
indicados en ella:
Tiempo t
(hr):
Posición x
(km):
0 (inicio)
2
5
6
7
10
12
De acuerdo con los valores de la tabla anterior, describe con precisión el
movimiento
del
coche
en
los
cinco
tramos
de
la
carretera:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
45
¿Cuál es la velocidad del coche en el primer tramo de la carretera? ____
km/hr (observa que recorrió 160 kilómetros en esas dos horas).
a) ¿Cuál es la velocidad del coche en el segundo tramo de la carretera?
____ km/hr
b) ¿Cuál es la velocidad del coche en el tercer tramo de la carretera? ____
km/hr
c) ¿Cuál es la velocidad del coche en el cuarto tramo de la carretera? ____
km/hr (recuerda que si un objeto se mueve decreciendo su posición, su
velocidad debe ser negativa).
d) ¿Cuál es la velocidad del coche en el quinto tramo de la carretera? ____
km/hr
9. Un coche en medio del tráfico
En el plano siguiente, traza la gráfica de un coche cuyo movimiento se
describe a continuación. Cuando termines, compárala con la de otros
compañeros.
Por tráfico, un coche se mueve a 40 km/hr durante la primera hora.
Después se mueve a 130 km/hr durante las siguientes dos horas
hasta llegar a un poblado, donde el conductor se queda trabajando
por seis horas. Después regresa a su punto de partida a una
velocidad de –100 km/hr.
x (km)
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
t
(hr)
20
0
0
46
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
La tabla siguiente te da cinco valores de la posición del coche anterior en
algunos tiempos importantes. Verifica, primero, que estos concuerdan
con los que tienes en la gráfica que tú construiste (si no son los mismos,
modifica tu gráfica de acuerdo a estos valores).
Tiempo
(hr)
0
1
Posición
x (km)
0
40
2
3
4
5
6
7
8
300
9
10
11
300
12
0
Rapidez
media al
momento
Completa la tabla con los valores de la posición del coche en los tiempos
restantes.
10. Imagina que te encuentras con una persona a la que le tienes que
explicar, mediante gráficas, los movimientos de diversas situaciones.
a) Un auto que se desplaza con velocidad constante y luego acelera.
b) Un coche viejo que viaja y se detiene dos veces antes de
continuar su viaje.
c) Una piedra en caída libre desde un acantilado.
d) Una moneda que sube y baja cuando se “echa un volado”.
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Cómo se representa la velocidad de un cuerpo y sus cambios?
2. ¿Qué es el movimiento rectilíneo uniforme?
3. ¿Qué muestra la pendiente de la recta de una gráfica distancia vs
tiempo acerca del movimiento del objeto?
4. La “elevación” de una línea en una gráfica distancia vs tiempo es de
600 metros y el “recorrido” es de 3 minutos. ¿Cuál es la pendiente de
la línea?
5. ¿Decir que un objeto se mueve con aceleración, significa que va cada
vez más rápido? Explica
6. ¿Cuál es la diferencia entre movimiento rectilíneo uniforme y
movimiento rectilíneo con aceleración constante?
7. ¿Cuál es la rapidez de un objeto si en la gráfica de posición-tiempo de
un objeto en un plano inclinado, la recta que relaciona ambas
magnitudes es horizontal?
Entra a http://www.educaplus.org/movi/3_3et1.html y continúa tu
estudio sobre los conceptos relacionados con el movimiento.
Enfócate en el movimiento rectilíneo uniforme.
47
EXAMEN BLOQUE I
CIENCIAS 2 (FÍSICA)
1. En un día lluvioso, a través de nuestros sentidos podemos percibir el
movimiento de: las hojas de los árboles, las nubes, los pájaros, el correr del
agua sobre el suelo, la luz y el sonido de viento; es decir, cuando cambian
los cuerpos de lugar en un determinado(a):
A) Tiempo
B) Clima
C) Estación
D) Espacio
2. Un ejemplo de un buen punto de referencia es:
A) Mariposa
B) Auto
C) Un edificio
D) Un perro
3. Línea recta o curva que describe la ruta seguida por un objeto en
movimiento (un meteoro en la atmósfera, un planeta alrededor del sol, un
proyectil disparado por un cañón, o un cohete en vuelo)
A) Movimiento
B) Trayectoria
C) Velocidad
D) Aceleración
4. Para describir con precisión algún fenómeno de la naturaleza, primero
necesitamos observarlo y medirlo; es decir, conocer su:
A ) Forma
B) Característica
C) Magnitud
D) Estructura
5. Una persona mide 6 pies y 5 pulgadas. ¿Cuál es su altura en metros?
A) 1.95 m
B) 1.84 m
C) 1.83 m
D) 1.85 m
6. Cambio de dirección de un cuerpo en relación con el tiempo, sin considerar
su dirección:
A) Velocidad
B) Aceleración
C) Desplazamiento D) Rapidez
7. Cambio de posición de un cuerpo con respecto al tiempo considerando su
dirección.
A) Velocidad
B) Aceleración
C) Desplazamiento D) Rapidez
8. Solamente rapidez y velocidad significan lo mismo, cuando el
desplazamiento de un objeto móvil mantiene un movimiento:
A) Rectilíneo uniforme B) Parabólico
C) En caída libre
D) Acelerado
9. Si la velocidad bajo tierra del topo es de 0.01 km/h, ¿a cuántos m/s
equivale?
A) 0.002 m/s
B) 0.02 m/s
C) 0.04 m/s
D) 360 m/s
10. Se dice que la luz viaja a 300,000 km/s y que el sonido lo hace a 300 m/s.
¿Quién llegará primero hasta donde tú estás, la luz o el sondo?
A) Ambas llegarán al mismo tiempo
B) Primero llegará el sonido, porque se propaga en forma de ondas.
C) Primero llegará la luz, porque viaja a mayor velocidad.
D) Primero llega la luz, porque viaja en forma de ondas.
11. Pepe camina 2 km, pero no indicamos hacia dónde, hablamos de una
magnitud
A) Vectorial
B) Escalar
C) No dirigida
D) Dirigida
12. El decir 25 km/hr hacia el norte se refiere a:
A) Magnitud Vectorial B) Magnitud Escalar C) Magnitud
D) Medición
13. Un carro recorre una distancia de 82 kilómetros en 2 horas. Calcule la
velocidad en m/s.
14. ¿Qué indica la pendiente de una gráfica distancia-tiempo?
A) Velocidad
B) Aceleración
C) Desplazamiento
48
D) Rapidez
15. Describe el movimiento de un niño que sigue las instrucciones de su
profesor en una práctica de educación física. Usa correctamente los
conceptos de distancia, tiempo, velocidad y aceleración.
16. Los paracaidistas al momento de saltar lo hacen en una forma de
movimiento llamado:
A) Rectilíneo
B) Ondulatorio
C) Parabólico
D) Caída libre
17. Al viaja en una bicicleta, si acelero, me permitirá recorrer en menor tiempo
una:
A) Menor distancia B) Igual distancia
C) Mayor distancia D) Mayor o igual distancia
18. Un auto que inicialmente viaja a 10 m/s aumenta su rapidez a 30 m/s en 5
segundos. ¿Cuál es el valor de la aceleración del carro?
Fórmula aceleración = (Velocidad final – Velocidad inicial) / tiempo
A) +4 m/s2
B) -4 m/s2
C) 4 m/s
D) 8 m/s2
19. Un tren viaja en línea recta a 10 m/s y acelera durante 4 seg. alcanzando
una velocidad de 20 m/s, ¿cuál es el valor de su aceleración? a = (Vf – Vi)/t
A) 2.5 m/s2
B) 5 m/s2
C) 7.5 m/s2
D) 10.0 m/s2
20. Una pelota se deja caer desde un edificio y tarda 5 segundos. ¿Cuál es la
altura del edificio? Fórmula: h = ½ g t2 = 4.9*t2
A) 4.9 m
B) 24.5 m
C) 122.5 m
D) 9.8 m
21. El sonido del avión lo podemos percibir porque se propaga a través del aire
en forma de:
A) Radiaciones
B) Ondas mecánicas C) Ondas ElectroMag D) Rayos
22. Ondas que se forman si las partículas del medio vibran en forma
perpendicular a la dirección de propagación de la onda, tal como se da al
dejar caer una piedra en un estanque y hacer olas, al hacer ondas con una
cuerda fija a un poste o al sacudir una sábana para quitar las arrugas.
A) Largas
B) Longitudinales
C) Transversales
D) Cortas
23. Ondas que se forman si las partículas del medio vibran en forma paralela a
la dirección de propagación de la onda, tal como se da con el movimiento de
los resortes o el sonido, al cantar una melodía, etc.
A) Largas
B) Longitudinales
C) Transversales
D) Cortas
24. Una niña y su mamá se tiran un clavado a una alberca desde un trampolín.
Si la pequeña pesa la tercera parte que su mamá, ¿cómo será su velocidad
al caer con la respecto a la velocidad de su mamá?
A) Mayor
B) El triple
C) Igual
D) Menor
49
25. Señala en los elementos de la siguiente onda y contesta las preguntas:
A) Cresta
B) Longitud de onda C) Periodo
D) Valle
50
51
BLOQUE II: LAS FUERZAS,
LA EXPLICACIÓN DE LOS CAMBIOS
¿POR QUÉ CAMBIA EL MOVIMIENTO?
EL CAMBIO Y LAS INTERACCIONES
¿Cómo se pueden producir cambios de movimiento o de forma?
Reflexiona: ¿Por qué cuando pateamos una pelota que se encuentra en
estado de reposo comienza a moverse? O, si ya está en movimiento, con
una cierta velocidad y determinada dirección, ¿por qué estos factores
pueden cambiar? ¿Por qué, después de que dos automóviles chocan, su
carrocería no queda como estaba antes del choque?
En un partido de fútbol puedes poner la pelota en
movimiento, elevándola, y ver que luego cae; otras
veces la haces avanzar al ras del suelo para pasársela
a un compañero. Sabes que, si nadie la recibe, después
de un tiempo se detendrá en el campo de juego. ¿Qué
se requiere para que la pelota se mueva de estas
maneras?
Una pelota en distintos momentos de su movimiento durante el juego.
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué debes hacer para iniciar el movimiento de una pelota?
b) Cuando la pelota está avanzando en el aire, ¿por qué cae?
c) ¿Qué se necesita para detener el movimiento de la pelota?
d) Si una pelota se mueve muy rápido, ¿tiene mucha fuerza?
e) ¿Qué otros cambios en su movimiento puede tener una pelota?
f) ¿Por qué una pelota puede cambiar de forma?
g) Lo que produce los cambios en el estado de movimiento de una
pelota, ¿es lo mismo en todos los casos? Explica tu respuesta.
52
1. ¿Qué interacciones se llevan a cabo en las siguientes actividades?
Menciona los efectos de esas interacciones.
COSAS QUE SE
MUEVEN
QUÉ GENERA EL
MOVIMIENTO
LISTA DE
FUERZAS
INVOLUCRADAS
Efecto
Nadar
Carretilla
Reloj de péndulo
Andar en bicicleta
Molino de viento
Reloj de arena
Tren
Ventilador de techo
2. Interactuando con la lata de refresco
Si colocas una lata de refresco vacía en algún
lugar del patio, qué sucede cuando:
1. Sopla el viento
2. Alguno de tus compañeros la patea
3. Otro de tus compañeros la patea enseguida
que lo hizo el primero
4. Alguno de tus compañeros la comprime con el
pie
5. No sopla el viento y nadie toca la lata.
Compara tus respuestas con las de tus compañeros y saquen sus
conclusiones.
3. ¿Qué causa el cambio?
Relaciona las columnas de cambios de movimiento y la de fuerzas, e
identifica si la fuerza que causa el cambio del movimiento es de contacto
o de distancia
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
Hoja de árbol suelta que baja y sube
Pelota que sube y baja
Papelito que sube hacia una regla de plástico
Rana que salta
Clip que inicia movimiento sobre mesa horizontal
Bola de chicle que sube y se queda detenida
Pelota que cambia el sentido de su movimiento
Perro que corre y se queda detenido.
Moneda que se desliza y se detiene
Contacto con
Eléctrica
Contacto con
Contacto con
Peso
Contacto con
Contacto con
Magnética
Contacto con
piso
pared
techo
cuerda
piso
aire
4. ¿Qué sucede cuando empujas un carrito de supermercado?
Pablo llega a comprar un pastel a la MEGA y va jugando con el carrito en los
pasillos, varias veces tiene que detenerse y esquivar a la gente que se
encuentra en su camino. Después de un momento se da cuenta que tiene
poco tiempo y lo conduce más rápido. Al depositar el pastel Pablo, se
percata que no puede mover el carrito con la misma facilidad que antes y
tiene que ir despacio.
53
Preguntas de discusión:
a) ¿Cuáles son los efectos de las fuerzas que se pueden observar en
la situación que se presenta?
b) ¿Qué fuerzas actúan sobre el sistema que se presenta?
c) ¿Cuáles son los momentos en donde se aplica una fuerza que hace
que cambie su estado de movimiento el carrito?
d) ¿Cuáles son los momentos en donde se presenta la aceleración en
la situación?
e) Redacta en tu cuaderno las conclusiones de esta actividad.
5. Analiza los eventos que se indican y completa un cuadro como éste
en tu cuaderno.
Evento
¿Hay una
interacción?
¿Cómo lo
sabes?
¿Qué la
causa?
¿De qué
tipo es la
interacción?
Una manzana
cayendo de un
árbol.
Una
pelota
que se eleva.
Un
imán
pegado a un
refrigerador
Unos cabellos
levantados por
un globo.
6. Investiga en diversas fuentes de información (como libros o Internet)
qué ejemplos hay de interacciones o fuerzas de corta duración
(menores a milisegundos), de duración intermedia (segundos o
minutos) y de larga o muy larga duración (incluso años o siglos). Con
base en lo que investigaste, elabora en tu cuaderno un cuadro como
éste.
¿De qué interacción
se trata?
54
¿Cuánto dura la
interacción?
¿Es de contacto o a
distancia?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es necesario para que se produzca un cambio en la naturaleza?
2. ¿Existe un objeto que no esté sometido a la acción de otro?
3. ¿Qué causa que los cuerpos se muevan, detengan, se estiren o se
contraigan?
4. ¿Cuáles son los dos tipos básicos de interacciones?
5. Mencione ejemplos de fuerzas de contacto y a distancia
6. ¿Qué interacciones se llevan a cabo al nadar o andar en bicicleta?
7. ¿Qué elementos interactúan para que puedas escuchar la voz de una
persona? ¿Cómo llega el sonido hasta tus oídos? ¿Consideras que el
sonido es una interacción de contacto o a distancia?
8. ¿Cuándo una manzana cae de un árbol, se lleva a cabo una
interacción de contacto o a distancia?
9. ¿Qué efectos se producen cuando cae un rayo sobre un árbol? ¿Qué
elementos interactúan?
10.Sabemos que la Luna gira alrededor de la Tierra, ¿qué tipo de
interacción ocurre entre ellos?
55
¿POR QUÉ SE MUEVEN LAS COSAS?
LA IDEA DE FUERZA
¿Cómo se pueden explicar los cambios?
REFLEXIONA: Cuando pateamos o arrojamos un balón,
éste se mueve, se desplaza a una cierta distancia e, independientemente de
qué tan fuerte lo hayamos pateado, terminará por detenerse.
¿A qué se debe esto? ¿Qué es lo que hace que el balón se detenga?
Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es
tan pesada que se necesitan dos grúas para levantarla hacia
su pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2
unidades en una dirección de 30°, mientras que la otra
ejerce una fuerza de 2.5 unidades a 135°. Cuando se ponen
en acción ambas grúas, ¿hacia dónde se moverá la estatua?
Utiliza herramientas gráficas para encontrar la magnitud, la
dirección y el sentido de las fuerzas que aplican las grúas.
Las grúas deben colocar la estatua en el pedestal. ¿Lo lograrán?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué harías para que la estatua quede en el pedestal?
b) ¿Qué es lo que cambia el estado de movimiento de un objeto?
c) ¿Cómo puedes predecir hacia dónde se moverá un objeto?
d) ¿Cómo representarías gráficamente la fuerza que cada grúa aplica
sobre la estatua? ¿Cuántas fuerzas actúan en total?
e) ¿Qué dificultades tuvieron para representar gráficamente las fuerzas
que mueven la estatua?
f) ¿Se pueden combinar dos fuerzas en una sola? Si es así, ¿a partir de
ésta se puede predecir hacia dónde se moverá la estatua? ¿Cómo?
56
1. ¡QUE LAS FUERZAS ME ACOMPAÑEN!
Formar equipos de 4 a 5 integrantes. Analizar las situaciones y contestar las
preguntas que se plantean dando argumentaciones.
Preguntas de discusión:
a) Cuando se encuentran en reposo, ¿de qué forma "se aplican" fuerza los
patinadores para comenzar a moverse?
b) ¿Es correcto decir que entre más rápido vayan los patinadores, más
"fuerza" tienen?
c) ¿Por qué se detienen rápidamente al inclinar el patín? Explícalo en
términos de la fricción.
d) Si le llamamos "acción" al hecho de que el patinador se impulsa del piso
para moverse hacia adelante, ¿cuál es la reacción?
e) ¿Qué trayectoria seguirían los patinadores si dejan de impulsarse y
mantienen recto los patines?
f) ¿Qué le sucedería a la velocidad de los patinadores, sin que exista
ningún tipo de impulso y la fricción con el piso disminuyera al mínimo?
g) Observa los pies y las piernas de los patinadores cuando dan vuelta,
¿qué les sucede?
h) Si el patinador quisiera acelerarse más, ¿qué debe hacer con sus
piernas?
57
¡Resolviendo situaciones!
De manera individual den solución a las situaciones que se plantean y que
entreguen su respuesta. Reúnanse por equipo de tres personas y expresen
su opinión para dar solución a cada situación y que hagan entrega por
equipo.
2. La profesora Caro, presenta en el pizarrón el siguiente diagrama y
solicita a los alumnos que por pares den una explicación de la
situación planteada.
Dos alumnas se encuentran discutiendo:
Una de ellas, Silvia, dice que el diagrama representa a
un cuerpo que puede estar en movimiento, de hecho
sugiere que se podría tratar de un objeto que se
mueve horizontalmente.
Su amiga Hilda no está de acuerdo, ella piensa que el
objeto no puede estar moviéndose en dirección
horizontal, dado que no hay fuerzas que actúen en esa
dirección, ella considera que se trata de un objeto que
se encuentra en reposo sobre una superficie, ya que
las fuerzas se encuentran balanceadas.
¿Cuál de ellas tiene razón? Explica tu respuesta.
3. Observar el siguiente dibujo y contestar a la pregunta que se plantea.
¿Cuál de las tres posiciones: A, B o C, adoptaría el sistema inicial después
de dejarlo libre, si cada cubo tiene la misma masa? Explicar su respuesta.
4. ¿Cómo se genera el movimiento?
COSAS QUE SE
MUEVEN
Carretilla
Reloj de péndulo
Motor eléctrico
Bicicleta
Molino de viento
Reloj de arena
58
QUÉ GENERA EL
MOVIMIENTO
LISTA DE
FUERZAS
INVOLUCRADAS
RESULTANTE
5. Discutan las situaciones que se presentan y contesten las preguntas
¿Cuáles son los agentes que producen o cambian el movimiento?
¿qué tipo de interacción se da entre ellos?
a. Una víbora en movimiento y cómo se arrastra por el suelo.
b. El giro de una llanta y cómo mueve el carro.
c. El movimiento de una bicicleta.
6. Tres persona jalan un coche hacia la derecha, aplicando fuerzas de 70
N, 35 N y 52.5 N, respectivamente. Si no existen otras fuerzas.
a. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza resultante?
b. ¿Cuál será la dirección en referencia a las fuerzas aplicadas?
7. Dos personas sostienen una piñata con una cuerda; una jala con una
fuerza de 98 N formando un ángulo de 45° con la horizontal
(Noreste), y la otra jala con una fuerza de 80 N y forma un ángulo de
30° con la horizontal (NO). El peso de la piñata es de 109.3 N.
a. Realiza un diagrama de fuerzas.
b. ¿En qué sentido apunta cada fuerza?
c. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza resultante?
d. ¿Cuál es su dirección y sentido?
8. Cuando estás parado sobre el piso de cemento de la azotea de una
casa, estás seguro de que nada te va a pasar y puedes moverte con
confianza; pero no estarías tranquilo si el piso fuera de cartón. ¿Por
qué existe mayor probabilidad de que caigas si te paras sobre el
techo de cartón? Explícalo en términos de fuerzas. Elabora un
diagrama de fuerzas para cada caso.
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
¿Qué es una fuerza?
¿Cuáles son las características de la fuerza?
¿Cómo medirías la fuerza aplicada para jalar una mesa?
¿En qué unidades se miden las fuerzas?
¿Cuándo un objeto está en reposo, no hay fuerzas actuando sobre él?
¿Qué es una fuerza resultante?
¿Cuándo se dice que dos cuerpos que interactúan están en equilibrio?
Supón que tres personas que jalan el coche hacia la izquierda lo
hacen con una fuerza de 70 N, 35 N y 52.5 N respectivamente y que
son las únicas fuerzas que actúan.
• ¿Cuál es la magnitud de la fuerza resultante?
• ¿Cuál será su dirección en referencia a las fuerzas aplicadas?
9. Menciona otros ejemplos en que las fuerzas actúen sobre los objetos
por contacto, y otros en que las fuerzas actúen a distancia.
59
¿CUÁLES SON LAS CAUSAS DEL MOVIMIENTO?
(LAS LEYES DE NEWTON)
¿Cuáles son las reglas o leyes del movimiento?
REFLEXIONA: Siempre que empujamos algún objeto y lo movemos
termina por detenerse. ¿Siempre es así? ¿Existirá alguna relación entre la
masa de un objeto y las fuerzas que actúan sobre él? ¿Has pensado en que
cuando aplicas una fuerza a un objeto éste ejerce también una fuerza sobre
ti?
Van a elaborar un cartel para promocionar el uso del
cinturón de seguridad en los vehículos automotores en
tu comunidad. Después de leer el cartel, tus vecinos
tendrán información sobre:
1. Las fuerzas que actúan sobre el cinturón cuando un
coche frena.
2. Para qué se utilizan los cinturones de seguridad.
Elabora un cartel con la información adecuada y un dibujo que
muestre las fuerzas que actúan cuando el coche frena sobre el
cinturón de seguridad y la persona que lo usa.
Preguntas de discusión:
a) ¿Cómo se puede cambiar el movimiento de un objeto?
b) ¿Qué variable física se asocia al aumento o disminución de la
velocidad con respecto al tiempo?
c) ¿Qué se necesita para frenar un objeto en movimiento?
d) En un choque frontal entre dos automóviles, ¿qué podría pasar si los
pasajeros no tuvieran puesto el cinturón de seguridad?
60
1. ¡NO EMPUJEN! (PRIMERA LEY DE NEWTON)
OBJETIVO
Identificar a la inercia como una propiedad de
los cuerpos que tiende a oponerse a un cambio
en su estado de reposo.
Cuando viajas en un autobús, habrás notado que
al frenar bruscamente te vas hacia delante, y que cuando acelera te vas hacia
atrás. El comportamiento que experimentas en situaciones como éstas se debe
a la propiedad considerada como inercia.
¡A EXPLORAR!
¿Qué sucede cuando van en un vehículo y arranca de repente?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
¿Qué sucede después que el vehículo frena intempestivamente?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Primera Ley de Newton (Principio de Inercia): “Un objeto en reposo tiende
a permanecer en reposo y un objeto en movimiento tiende a permanecer en
movimiento con la misma velocidad y en la misma dirección a menos que actúe
sobre él una fuerza que no esté balanceada (se refiere a una fuerza que no está
completamente cancelada por las otras fuerzas).
2. Completa las historias
¿Qué le sucedió al héroe? Y ¿Por qué al quitar el mantel no se caen los objetos?
61
3. SEGUNDA LEY DE NEWTON
Imagina un bloque sobre el que actúa una fuerza F, como lo muestra
el diagrama siguiente (no hay fricción entre la mesa y el bloque):
F
¿Qué efecto tendrá la fuerza? (escoge una de las opciones siguientes):
a) El bloque no se moverá.
b) El bloque se moverá si la magnitud de la fuerza es lo
suficientemente grande.
c) El bloque se moverá con velocidad constante.
d) El bloque se acelerará.
Supongamos que realizamos un experimento con el bloque de arriba,
variando la fuerza aplicada y observando su movimiento. El bloque siempre
se acelerará. Las aceleraciones producidas por varias fuerzas están dadas
en la tabla siguiente
Describe que relación observas entre la fuerza
aplicada y la aceleración producida:
F (N):
a (m/s2):
20
2
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
40
4
60
6
80
8
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza
aplicada es de 200 newtons? ____________
100
10
120
12
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza
aplicada es de 10 newtons? ____________
¿Cuál es el valor de la masa del bloque con la que se hizo este
experimento? ________ kg
Supón ahora que se realiza el experimento anterior pero con otro bloque
distinto, variando la fuerza aplicada y observando su movimiento. Los
valores de la aceleración producida por varias fuerzas están dadas en la
tabla siguiente
62
F (N):
a (m/s2):
20
0.5
40
1
60
1.5
80
2
100
2.5
Describe que relación observas entre la fuerza
aplicada y la aceleración producida:
120
3
____________________________________________________________
____________________________________________________________
________________________________________________
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 200 newtons?
____________
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 10 newtons?
____________
Compara las aceleraciones producidas de este experimento con el anterior.
¿Son mayores o menores? ________________. De acuerdo a esto, ¿es
mayor o menor la masa del bloque utilizado en este experimento, relativa al
anterior? ______________________
¿Cuál es el valor de la masa del bloque de este experimento? ________ kg
Dos formas equivalentes de escribir la
F
m=
segunda ley de Newton son las siguientes:
a
y
a=
F
m
En cada uno de los dos experimentos de arriba:
1. Usa la primera forma para obtener la masa del bloque que se usó en
ese experimento.
2. Usa la segunda forma y la masa obtenida para verificar los valores de
la aceleración dados en las tablas para cada una de las 6 fuerzas
aplicadas.
Describe con tus propias palabras lo que significa la segunda ley de Newton:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
4. Profundicemos sobre el significado de la F en la segunda ley de
Newton:
F = m a.
¿Qué significa la m en esta fórmula? ______________________________
¿Qué significa la a en esta fórmula? _______________________________
¿Qué significa la F en esta fórmula? _______________________________
La segunda ley de Newton puede expresarse de manera más completa
como sigue:
Fuerza neta aplicada = masa × aceleración
63
Para entender esta forma de la segunda ley, pensemos en la siguiente
situación. Sobre un bloque de masa m actúan dos fuerzas, una hacia la
derecha Fd y otra hacia la izquierda Fi, como lo muestra el diagrama
siguiente:
Fi
Fd
5. Resuelve los siguientes problemas usando la fórmula F = ma.
Datos
Fórmula
Sustitución
Unidades
Resultado
a) La masa de un carrito de supermercado para
mercancía es de 8 Kg., si se desea que el carrito
alcance una aceleración de 15 m7s ¿cuál es el valor
de la fuerza que se debe aplicar?
b) La masa de un balón de fútbol es de 0.35 Kg., y éste
recibe una patada con una fuerza de 7 N, ¿cuál será
la aceleración del balón?
c) A una lata vacía se le aplicó una fuerza de 5 N, lo cual le produjo una
aceleración de 25 m/s, ¿cuál es la masa del bote?
d) El automóvil de Mario se descompuso y tuvo que empujarlo para
quitarlo del camino. Si la masa del auto es de 1500 Kg., y al
empujarlo se mueve con una aceleración de 0.5, ¿cuál es el valor de
la fuerza que aplicó Mario?
e) David juega en un equipo de béisbol. Al lanzar la pelota al bateador
lo hace con una fuerza de 25 N, si la masa de la pelota es de 0.142
Kg., ¿cuál es la aceleración que lleva la pelota?
6. La paradoja del burro (Tercera ley de Newton)
Había una vez un burro muy
flojo que, utilizando sus
supuestos conocimientos de
física, no quería jalar la
carreta. El burro le decía a
su
dueño:
-¿Para
qué
quieres que jale la carreta, si
según la tercera ley de
Newton,
a
toda
acción
corresponde una fuerza de reacción de igual magnitud pero de
sentido contrario? Si yo jalo la carreta con cierta fuerza, según lo que
afirma la tercera ley, la carreta me jalará a mí con la misma fuerza
pero en sentido contrario. De manera que ¿para qué jalo la carreta si
a mí, decía el burro, me va a jalar ésta con la misma fuerza y así no
voy a avanzar?
64
a) Expresar los argumentos para dar solución a la paradoja
b) Elaborar el sistema de fuerzas que está presente.
c) Elabora un escrito en dónde expreses la importancia de considerar las
leyes de Newton para dar explicación a situaciones de la vida diaria y
no caer en mentiras de magia.
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Cómo se puede cambiar el movimiento de un objeto?
2. ¿Qué variable física se asocia al aumento o disminución de la
velocidad con respecto al tiempo?
3. ¿Qué se necesita para frenar un objeto en movimiento?
4. ¿Por qué un camión de tres y media toneladas necesita un motor más
potente que un auto compacto?
5. ¿Por qué si el auto compacto tiene un motor menos potente aumenta
más rápido su velocidad que el camión?
6. Si los dos vehículos se desplazan con una velocidad de 80 km/h y
frenan simultáneamente con la misma potencia hasta detenerse,
¿cuál de los dos dejará más huellas de frenado sobre el asfalto? ¿Se
detendrán a la misma distancia?
7. Si tuvieran que emular ambos vehículos, ¿cuál necesitará más fuerza
para moverlo? ¿Qué es más fácil mover: un cuerpo pesado o uno
liviano? Explica tu respuesta.
8. ¿Has experimentado que al dar un paso para bajar de una lancha te
impulsas con el pie hacia delante aplicando una fuerza y la lancha
retrocede en sentido contrario al muelle? ¿Por qué sucede esto?
9. Ponte de pie y recárgate sobre una pare, extendiendo tu brazo con la
mano abierta en contacto con la pared, de preferencia con el cuerpo
un poco inclinado. ¿Cuáles son las fuerzas de acción y de reacción
que actúan en este caso? ¿Sobre quién actúa cada una de estas
fuerzas?
¿LA MATERIA ATRAE A LA MATERIA?
(LEYES DE NEWTON EN EL ESPACIO)
¿Las leyes del Universo son las mismas que rigen en la Tierra?
Reflexiona: ¿Por qué la luna no cae hacia la Tierra? ¿El movimiento de
todos los cuerpos en el universo estará regido por las mismas leyes?
¿La fuerza que nos mantiene unidos a la superficie de
la Tierra es la misma que la que mantiene a los
planetas moviéndose en torno al Sol? ¿Corresponde al
mismo
tipo
de
interacción?
65
Preguntas de discusión:
a)
b)
c)
d)
1.
¿Por qué los planetas no se caen hacia el Sol o no se alejan de éste?
¿Cómo se llama la fuerza que nos mantiene sobre el suelo?
¿De qué depende esa fuerza?
¿Es lo mismo masa que peso? Justifica tu respuesta con ejemplos.
PERSPECTIVAS DE LAS DIFERENTES VISIONES QUE HAN
EXISTIDO EN LA HISTORIA PARA EXPLICAR EL MOVIMIENTO
DE LOS ASTROS
Personaje o
científico
Fecha en Nombre de la
Consiste en
que fue
teoría
propuesta
propuesta
Anaximandro 611-545 Tierra es el
Esfera con
a.C.
centro
estrellas que
giran alrededor
de la Tierra.
Pitágoras
580-500 Varias esferas Varias esferas con
a.C.
estrellas giraban
alrededor de la
Tierra.
Aristarco de 310-230 Movimiento
Tierra giraba
Samos
a.C.
de rotación y sobre su eje.
traslación
Tierra y planetas
giran alrededor
del sol
Hiparco
¿? – 137 Entre más
Entre más cerca
a.C.
cerca más
esté el cuerpo
visible
más brilla.
Ptolomeo
Siglo II
Geocéntrica
La Tierra está fija
y el Universo da
vueltas alrededor
de ella.
Nicolás
1473Teoría
Todo gira
Copérnico
1543
heliocéntrica alrededor del Sol.
Tycho Brahe
15461601
John Kepler
15711630
Galileo
Galilei
15641642
Isaac
Newton
Albert
Einstein
66
Perfeccionar
antiguas
ideas
Nuevas
observaciones y
tablas
astronómicas
Órbitas
La órbita de los
elípticas
planetas tiene
órbita elíptica
Comprobación Caída libre
de teorías
Perfeccionó el
telescopio
Anillos de Saturno
Dibujo
CUADERNO: Dibuja cada uno de los modelos del universo
2. Diferencia entre la masa y el peso de un objeto.
Piensa por ejemplo en un lingote de oro puro con una masa de un kilogramo.
Éste contiene 3 × 1024 átomos de oro (3,000,000,000,000,000,000,000,000
átomos).
Si te llevas este lingote a Europa, ¿cuántos átomos tendrá? _____________
Como se mantiene la cantidad de átomos, su masa seguirá siendo igual a un
kilogramo.
Si te llevas este lingote al Polo Norte, ¿cuántos átomos tendrá? __________
Por lo tanto su masa seguirá siendo de ________________ kilogramo.
Si te llevas este lingote a la Luna, ¿cuántos átomos tendrá? ____________ Por
lo tanto su masa seguirá siendo de ________________ kilogramo.
Si sigues tu viaje y te encuentras en medio del espacio interestelar, ¿cuántos
átomos tendrá? ____________ Por lo tanto su masa seguirá siendo de ____
kilogramo.
Si estás viajando de regreso en la nave espacial y el lingote está flotando,
¿cuántos átomos tendrá? ____________ Por lo tanto su masa seguirá siendo
de ______________ kilogramo.
Si te subes a un elevador al llegar a la Tierra, ¿cuántos átomos tendrá?
_____________ Por lo tanto su masa seguirá siendo de _________________
kilogramo.
La masa es una medida de la cantidad de átomos que contiene
el objeto (tomando en cuenta el tamaño de estos)
y por lo tanto
La masa es una propiedad que no varía con la
posición o el estado de movimiento en el que se
encuentra el objeto.
Ahora veamos lo que le pasa al peso del lingote de oro en la travesía anterior.
Por lo general llamamos “peso” a la fuerza gravitacional que ejerce un planeta
sobre un objeto que se encuentra en su superficie. Esta fuerza, según la
segunda ley de Newton se calcula por medio de la fórmula:
Peso = masa × g
(F = m a)
en donde g es la aceleración debida a la gravedad
En la latitud de México, la constante g tiene un valor aproximado de 9.79 m/s2.
Así, el peso del lingote será de: 1 × 9.79 = 9.79 newtons.
67
Cuando te llevas este lingote a Europa, el valor de g cambia un poquito a 9.81
m/s2. Así, el peso del lingote será de: __________________ newtons.
¿Aumentó o disminuyó el peso del lingote? ____________________
Cuando te llevas este lingote al Polo Norte, el valor de g cambia otro poquito a
9.83 m/s2. Así, el peso del lingote será de: __________ newtons.
¿Aumentó o disminuyó el peso del lingote? ____________________
Cuando te llevas este lingote a la Luna, el valor de g en la superficie lunar es de
1.6 m/s2. Así, el peso del lingote será de: ______ newtons.
La aceleración de la gravedad en la Tierra es aprox. 6 veces mayor que en la
Luna. Todo en la Luna pesa una sexta parte de lo que pesa en la Tierra
Cuando te encuentras en medio del espacio interestelar, las fuerzas
gravitacionales de planetas y estrellas serán muy pequeñas y el lingote de oro
prácticamente no pesará nada.
Cuando estés viajando de regreso en la nave espacial y el lingote esté flotando,
¿cuál crees que será su peso? ____________________
¿Qué pasaría entonces en un elevador. Si te subes a un elevador, también el
peso del lingote puede cambiar al moverse el elevador.
Imagina que pones el lingote cargándolo en la palma de tu mano y el elevador
acelera muy rápidamente hacia arriba.
¿Sentirías un peso mayor o menor del lingote? ______________________
Si ahora el elevador acelera muy rápidamente hacia abajo, ¿sentirías un peso
mayor o menor del lingote? __________________________________
El peso no es una propiedad del objeto en sí.
El peso tiene que ver con la fuerza de contacto que ejerce el objeto sobre una
superficie debida a su aceleración y a la atracción gravitacional.
3. Analicen los siguientes enunciados y escriban masa o peso, según
corresponda:
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
Produce aceleraciones
Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
Fuerza de atracción de la Tierra sobre un cuerpo.
Se mide con una balanza.
Se mide con un dinamómetro.
Es una magnitud vectorial
Es una magnitud escalar
Su valor depende del lugar donde se encuentre el objeto.
La unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo.
Es constante sin importar donde se encuentre
La unidad en el Sistema Internacional es el N
Sufre aceleraciones
4. Resuelve los siguientes problemas sobre peso y masa.
68
1. Federico fue a su revisión médica anual y al subir a la báscula ésta
marcó 75 Kg., ¿cuánto pesa Federico?
2. Un trailer transporta una carga cuyo peso es de 362,600 N, ¿cuántos
kilogramos de carga lleva el trailer? Expresa el resultado en
toneladas.
3. Priscila desde conocer su peso. La báscula indica que su masa es de
55 Kg., calcula el peso de Priscila.
4. Calcula el valor de la aceleración de la Luna. Debe ser el inverso de
602 multiplicado por el valor de la aceleración de la caída en la
Tierra. El valor que obtienes es un poco menos de 3 mm/s por cada
segundo.
5. En el pizarrón, haz un dibujo a escala de la Tierra y la Luna (puedes
hacerlo en tu cuaderno, pero entonces tendrás que usar mm en lugar
de cm). La Tierra mide 4 cm de diámetro, el diámetro de la Luna es
de 1 cm, y la distancia entre sus centros es de 120 cm. Si el diámetro
real de la Tierra es de 12,700 km, cuál es la distancia real de sus
centros. Pista: Usa la regla de tres.
6. El valor de a aceleración de las cosas que caen en la superficie de la
Luna es la sexta parte de la g terrestre. ¿Por qué piensas que es así?
Si la aceleración es menor, ¿será menor también el peso de los
objetos?
5. El elevador
Integra tus conocimientos para dar respuesta a las situaciones que se
plantean. Rodrigo está parado sobre una báscula dentro de un elevador.
Su masa de 100 kilogramos.
Encuentre su peso aparente en las siguientes situaciones:
El
El
El
El
El
El
El
elevador
elevador
elevador
elevador
elevador
elevador
elevador
está en reposo.
se mueve hacia
se mueve hacia
se mueve hacia
se mueve hacia
se mueve hacia
se mueve hacia
arriba con velocidad constante.
abajo con velocidad constante.
arriba con una aceleración de 4.9 m/s2
arriba con una aceleración de 9.8 m/ s2
abajo con una aceleración de 4.9 m/ s2
abajo con una aceleración de 9.8 m/ s2
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es el modelo geocéntrico? ¿Quién lo propuso?
2. ¿Qué es el modelo heliocéntrico? ¿Quién lo propuso?
3. ¿Qué establece la Ley de Gravitación Universal? ¿Quién la propuso?
69
4. ¿Dónde es mayor la aceleración de la gravedad, en Mazatlán o en la
ciudad de México?
5. ¿Dónde es mayor la aceleración de la gravedad, en la Tierra o en la
Luna?
6. Mencione tres diferencias entre peso y masa.
7. ¿Cuál es la relación entre masa y peso?
8. ¿Cuáles son los cuatro tipos de fricción?
9. ¿Qué factores afectan la fuerza de fricción entre dos superficies?
10.¿Qué tipos de fricción ocurren
cuando conduces una bicicleta a
través de un charco?
¿CÓMO SE UTILIZA LA ENERGÍA?
¿Cómo se pueden describir las
transformaciones?
Reflexiona: ¿Qué sucede cuando enciendes el ventilador de tu casa?
¿Y cuando enciendes la televisión? De tu curso de Ciencias 1, responde:
¿Qué sucede con la luz que llega a las plantas?
Identifica cuáles son las formas de energía que se usan
en tu escuela. ¿Qué fuentes de energía utilizarías para
satisfacer las necesidades actuales y por qué?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué es para ti la energía?
b) ¿Cuántas formas de energía
conoces? ¿Cuáles son?
c) ¿Para qué se usa generalmente la energía?
d) ¿Qué fuentes de energía hay en tu comunidad?
e) ¿Qué formas de energía son las que más se utilizan en tu escuela?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Se parece el concepto de energía que manejan ordinariamente las
personas al que aprendiste aquí? ¿Cuál es la diferencia entre ambas
concepciones?
2. ¿Por qué resulta difícil definir la energía?
70
3.
4.
5.
6.
7.
8.
¿Qué es la energía?
¿Qué es la energía mecánica?
¿Cuáles formas de energía existen?
Mencione ejemplos de fuentes de energía:
¿En qué unidades se mide la energía?
¿Qué transformaciones de energía se producen en los siguientes
aparatos? Foco, lavadora, licuadora, automóvil, autobús y avión,
calculadora, presa y resortera.
9. ¿Qué tipo de energía experimentas cuando comes un sándwich de
crema de cacahuate con jalea? Energía química.
10.¿Qué establece el principio de conservación de la energía?
1. ¿Qué es la energía?
Explica por escrito qué habría de incorrecto en las siguientes frases si se
refirieran al concepto de energía de la física:
• “Este aparato de sonido sueno muy quedito, produce poca energía”.
• “Este niño es hiperactivo, tiene mucha energía”.
• “Hay que tomar medidas enérgicas para acabar con el desorden”.
• “No tiene caso trabajar en eso, sólo perderemos energía”
¿De qué otra manera se puede decir lo mismo sin usar la palabra energía?
2. Relaciona en los recuadros los tipos de energía con sus fuentes. Da al
menos un ejemplo de cada tipo de energía.
Sol
Combustibles
fósiles
Alimentos
Agua
Sustancias
químicas
Viento
Volcanes
Solar
Geotérmica
Química
Hidráulica
Eléctrica
Luminosa
Mecánica
Eólica
3. A partir de los ejemplos citados, examina con tus compañeros el
concepto de energía y elabora una lista con todas las ideas
expresadas acerca del significado de esta palabra tan usada.
¿Por qué crees que se dice que el concepto de energía es esencial
en toda ciencia?
¿A qué se le llama transformación de la energía?
4. Indica el tipo de energía de entrada y salida de cada uno de los
siguientes aparatos:
Dispositivo
Licuadora
Foco
Lavadora
Bocina
Transforma energía:
Eléctrica
En energía:
Mecánica
71
Guitarra
Calculadora
Lámpara
Presa
Resortera
Tostador
Automóvil
Calentador de agua
5. Los efectos de la energía. Completa la siguiente tabla
Tipo de
energía
Solar
Térmica
Química
Hidráulica
Eléctrica
Magnética
Eólica
Nuclear
72
Provocada
por
Sol
Se puede
Los efectos Otro tipo de
transformar
que
efectos
en otro tipo produce en
de energía
el mundo
como
físico son
La
energía Calienta
calorífica
ilumina a
Tierra.
e Participación
la en
la
fotosíntesis
“espiritual” “Mal de ojo”
“energía
Accidentes,
negativa o de tristezas,
maldad”
enfermedades
Falta de amor
entre
las
personas
6. ¿Qué conexiones encuentras entre el concepto de energí y lo
que has estudiado en los temas
anteriores, como movimiento, posición,
velocidad y fuerza?
¿QUIÉN INVENTÓ LA MONTAÑA RUSA?
(LA ENERGÍA Y EL MOVIMIENTO)
¿De qué forma la energía cinética y
potencial producen trabajo?
Vas a construir una resbaladilla o tobogán y te
presentan varios diseños diferentes. Para entusiasmar
más a los usuarios, decide en cuál de ellos crees que las
personas alcancen una mayor rapidez al deslizarse.
Explica tu decisión.
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué formas de energía están presentes cuando una persona se
desliza por una resbaladilla?
b) ¿En cuál de los diseños de resbaladilla una persona alcanza mayor
rapidez, cuando se desliza hacia abajo? ¿Por qué?
Trabajo
1. Indica si se realiza un trabajo en los siguientes fenómenos y en qué
te basas para afirmarlo.
Fenómeno:
Un alumno empuja una pared
¿Se realiza trabajo?
____________________
73
Un
Un
Un
Un
Un
libro se cae de un librero
cohete se desplaza por el espacio
ciclista completa una vuelta a un velódromo
planeta gira alrededor de una estrella
mesero sostiene una bandeja con vasos
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
2. ¿Cuánto vale el trabajo que se hace al arrastrar 2 m una mesa
aplicando una fuerza de 40 N?
3. ¿Qué trabajo se hace para detener una pelota si recorre 20 cm
mientras se le aplica una fuerza de 30 N? (Cuidado con los signos y
las conversiones de unidades).
4. Un competidor levanta unas pesas de 100 Kg. desde el piso hasta
una altura de 2 m. ¿Qué trabajo hizo?
5. ¿Qué trabajo hace el competidor mientras está quieto sosteniendo las
pesas?
Energía cinética
6. ¿Qué objeto tiene más energía cinética: un elefante de 4 toneladas
que camina con una rapidez de 2 m/s o un ratón de 200 g que corre
con una rapidez de 20 km/h?
7. Una pelota de tenis tiene masa de 60 g y una velocidad de 20 m/s.
(No olvides convertir el valor de la masa a kilogramos).
8. La misma pelota de tenis con una velocidad doble a la anterior, 40
m/s. Esta velocidad es la que tiene cuando un tenista hace un saque.
¿Se ha duplicado el valor de la energía cinética al duplicarse la
velocidad? ¿Por qué piensas que la energía cinética ha cambiado así?
9. Un muchacho de 50 Kg. camina con una velocidad de 1.4 m/s.
¿Cómo se compara el valor que obtienes aquí con el de la pelota en el
caso anterior? El muchacho tiene una masa que es más de 800 veces
la masa de la pelota. ¿Por qué sus energías cinéticas son casi iguales
si la velocidad de la pelota no es 800 veces mayor que la del
muchacho?
Energía potencial y principio de conservación de la energía.
10.
Una pelota es arrojada hacia arriba. Explica, usando el principio
de conservación de la energía, por qué, cuando va subiendo y está a
cierta altura, su rapidez es idéntica a la que tiene cuando va de
bajada y pasa por esa misma posición.
11.
Un lanzador de pelotas de juguete usa un resorte. Cuando el
resorte está comprimido tiene una energía potencial de 0.5 Joules.
Calcula a qué altura puede lanzar una pelota de 10 g. (No olvides
convertir las unidades).
74
12.
Un esquiador en la nieve inicia un descenso desde una altura
de 30 m a partir del reposo; a cierta altura su rapidez es de 20 m/s.
¿A qué altura se encuentra?
13.
Dos objetos de la misma masa se encuentran suspendidos. El
objeto A está a una altura del doble que el objeto B. subraya las
respuestas correctas:
•
•
•
Ambos tienen la misma energía, ya que tienen la misma masa.
El objeto B tiene la mitad de la energía que el objeto A.
Ningún objeto tiene energía, ya que están inmóviles.
14.
¿Qué tiene más energía mecánica, una caja de 200 Kg.
suspendida a una altura de 50 m o un automóvil de 2 toneladas que
se desplaza a 50 km/h?
15.
Explica el principio de conservación de la energía en la
siguiente situación:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Para ver más ejemplos y ejercicios entra a la página:
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/f1_trabajo_energia.php
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿En qué situaciones se efectúa trabajo sobre un cuerpo?
2. ¿Por qué es importante conocer el concepto de trabajo para definir la
energía?
3. ¿Por qué es importante el movimiento para definir el trabajo?
4. ¿Cómo se relacionan fuerza y energía?
75
5. ¿Cómo se calcula la potencia ejercida por una máquina? ¿En qué se
mide?
6. ¿Qué es la energía mecánica?
7. Mencione tres ejemplos de energía potencial gravitacional (mgh)
8. Mencione tres ejemplos de energía cinética (½ mv2/2):
9. Si la energía mecánica de un objeto es igual a su energía potencial,
¿qué tanta energía cinética tiene el objeto? ¿Cómo lo sabes?
10.Si la energía cinética de una manzana que está cayendo es de 5.2
Julios y su energía potencial es de 3.5 Julios, ¿Cuál es su energía
mecánica?
¿QUÉ RAYOS SUCEDE AQUÍ?
(LA ELECTROSTÁTICA. LOS EFECTOS DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS)
¿Cuál es el comportamiento y efectos de las cargas eléctricas?
Reflexiona: ¿Qué son los relámpagos? ¿Cómo se forman? ¿Por qué durante
una tormenta no debemos colocarnos debajo de un árbol? ¿Por qué en
ocasiones nos damos “toques” al hacer contacto con algún objeto u otra
persona?
Las cargas eléctricas se encuentran a nuestro alrededor
en todo momento. Tu tarea consiste en resolver las
siguientes situaciones:
1. Si ocurriera una tormenta eléctrica ahora, ¿qué
medidas tomarías para protegerte de un rayo?
2. ¿Cómo lograrías que un globo se adhiera a la pared
sin pegamento alguno?
3. ¿Cómo evitarías que tu cabello se erice al peinarte?
Explica tus respuestas en términos físicos.
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué es la electrostática?
b) ¿Por qué se producen los relámpagos?
c) ¿Cuál es la diferencia entre relámpago, rayo
y trueno?
d) ¿Qué efectos crees que pueden tener los
rayos sobre las personas, plantas y
animales?
e) ¿Por qué a veces se te erizan los cabellos
cuando te peinas?
f) ¿Qué debes hacer para pegar un globo a una
pared sin usar pegamento? ¿Por qué?
g) ¿Saben de alguna persona, comunidad o ambiente natural que hayan
sido afectados en alguna forma por los rayos?
h) ¿Conocen algunas recomendaciones para evitar ser alcanzados por un
rayo? Descríbanlas.
¿Qué tienen que ver los fenómenos electrostáticos con que se te erice el cabello al
peinarte o que consigas pegar un globo en una pared sin pegamento?¿Cómo
adquieren carga eléctrica los cuerpos? Para adquirir carga eléctrica, es decir, para
76
electrizarse, los cuerpos tienen que ganar o perder electrones. Si frotamos un
bolígrafo con nuestro jersey de lana, veremos que este es capaz de atraer
pequeños trozos de papel. Decimos que el bolígrafo se ha electrizado.
1. El ámbar
Tales de Mileto (625-547 a.C.), antiguo científico y
pensador griego, comprobó que si se frotaba
ámbar con lana, este atraía objetos ligeros que
volaban y se adherían a él.
2. Los relámpagos, ¿Cómo se forman?
Hacia la mitad del siglo XVIII, Benjamín Franklin llama
en forma convencional a los dos tipos de cargas:
positiva y negativa.
Los rayos son descargas eléctricas que se producen en
la atmósfera. Las nubes tienen cargas positiva y
negativa; ésta última crea una positiva en la superficie
de la Tierra que aumenta hasta descargar el
relámpago.
En las nubes, a medida que aumenta su tamaño,
aumentan el número de gotas de agua que las forman; estas gotas se
mueven rozándose entre sí y cargándose eléctricamente.
De acuerdo con una de las teorías que explica la formación del relámpago,
las gotas con carga (-) tienden a acumularse en la parte baja de la nube.
Las cargas (-) de la nube, inducen cargas (+) en la superficie de la Tierra.
Finalmente la acumulación de cargas (-) en la nube es tan grande que éstas
saltan con una fuerza enorme hacia la Tierra en una serie violenta de
chispas gigantescas en forma de arco, lo que vemos como un rayo. Esta
fuerza es capaz de destruir lo que se encuentre en su camino.
La energía eléctrica del rayo caliente el aire que atraviesa y ésta se
expande, provocando una diferencia de presión que viaja en capas
concéntricas. Nuestro oído las percibe como una serie de graves y
profundas vibraciones: es lo que percibimos como el trueno.
Los sitios que presentan mayor peligro para atraer un rayo son: el campo
abierto con alguna prominencia, los árboles, las montañas o colinas y los
edificios altos.
Los lugares más seguros: la mayoría de los grandes edificios están
protegidos con pararrayos y los vehículos con puertas y ventanas cerrados.
3. Cómo funciona el pararrayos
77
Sin una nube con carga (-) pasa cerca de una varilla metálica, induce carga
(+) en la punta de la varilla.
Cuando la acumulación de cargas (-) en la nube es excesiva, se produce
una enorme descarga que viaja a lo largo de la varilla (el pararrayos) hacia
la tierra.
De esta forma hemos visto cómo se produce una de las manifestaciones de
fuerza eléctrica y energía eléctrica más temidas y admiradas de la
naturaleza.
4. Localicen en la lectura el párrafo donde se describen las diferentes
formas de cargar eléctricamente los objetos, tomando en cuenta las
experiencias que se analizaron al inicio de este tema.
5. Investiguen cómo los griegos, mayas u otra cultura se explicaban el
fenómeno del relámpago.
6. Indaguen sobre alguna obra de arte (literaria, poema, pintura,
música) en que se haga referencia a este fenómeno.
7. Investiguen en el Comité de Protección Civil de su localidad y hagan
un reporte de lo siguiente: ¿Dónde hay pararrayos en su comunidad?
¿Qué altura tienen?
8. Haz un diagrama de atracción entre dos objetos
representando las fuerzas con flechas. Haz otro
diagrama semejante de repulsión. No olvides la Tercera
Ley de Newton para representar bien los sentidos y
tamaños de las flechas.
9. Usa diagramas representando las cargas con los signos
(+) y (-) para explicar lo que sucede con el péndulo de
la siguiente figura. Debes responder lo siguiente:
¿Por qué la regla atrae a la bolita?
¿Qué sucede con la carga cuando la bolita toca la regla?
¿Por qué, después de separarse, la bolita y la regla se repelen?
10.El modelo de Franklin de un solo tipo de carga se conservó, pero de
él se derivó una contribución importante que ha permanecido, ¿la
recuerdas?
78
11.En la Ley de Coulomb hay un producto de cargas. Si tenemos en
cuenta el signo de cada carga en ese producto, ¿cómo se distingue
una fuerza de atracción de una de repulsión? ¿Piensas que ese
resultado se encuentra a favor del modelo de cargas con signo
matemático?
12.¿Cuáles son las semejanzas y diferencias entre la Ley de Coulomb y
la Le de Gravitación?
13.¿Alguna vez has intentado desviar un chorro de
agua que sale de la llave, pero sin tocarla con
las manos u otro instrumento? ¿Cómo explicas
que se pueda realizar esto?
14.Complete las siguientes oraciones.
Dos electrones se
___________ entre sí.
Dos protones se
___________ entre sí.
Un protón y un electrón se
___________ entre sí.
Los neutrones _________________________ entre sí.
15.Un objeto con carga q1 = 0.5 C se encuentra a 70 cm de distancia e
otro objeto cargado q2 = -0.75 C. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza
eléctrica entre los objetos? ¿La fuerza es de atracción o de repulsión?
Para estudiar el tema de cargas eléctricas en movimiento entra a:
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia
2/11/htm/sec_13.html
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué estudia la electrostática?
2. ¿Cuáles son los dos tipos de carga eléctrica?
3. ¿Cómo interactúan dos objetos con la misma carga? ¿y con diferente
carga?
4. ¿En qué difieren las cargas eléctricas a los polos magnéticos?
5. ¿De qué maneras se pueden cargar eléctricamente (electrizar) los
cuerpos?
6. ¿Cómo se forma un relámpago?
79
7. ¿Cuáles son dos aplicaciones importantes de la electrostática?
8. ¿Qué son las fuerzas eléctricas?
9. ¿Qué explica la Ley de Coulomb?
10.¿Por qué cuando limpias un disco compacto con un paño suave, éste
atrae polvo y pelusa?
¿UN PLANETA MAGNÉTICO?
MAGNETISMO. LOS EFECTOS DE LOS IMANES
¿Cuál es el comportamiento y los efectos de los imanes?
Te has extraviado en un lugar cerca de la costa del
estado de Tamaulipas. ¿Cómo construirías un dispositivo
para determinar la dirección en que debes caminar para
llegar al mar? ¿Cómo utilizarías ese dispositivo?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué significa orientarse?
b) ¿Qué dispositivo usarías para orientarte?
c) ¿Qué propiedad de los imanes usarías
para elaborar un dispositivo
para
orientarte?
¿Cómo
emplearías
esta
propiedad en la elaboración del dispositivo?
d) Expliquen por qué los objetos imantados se atraen o se repelen.
e) ¿Por qué las brújulas tienen propiedades magnéticas?
Magntetismo
El nombre de magnetismo, proviene de Magnesia, una
ciudad de la antigua Grecia en la que abundaba un
mineral con propiedades magnéticas (es decir, capaz de
atraer al hierro y a otros metales). Este mineral se
conoce ahora con el nombre de magnetita.
La Tierra actúa como un imán
Si tomamos una aguja imantada y la dejamos girar libremente,
se orientará siempre en una misma dirección norte-sur. De ahí
80
que al polo de un imán que se orienta hacia el norte geográfico le denominemos
polo norte, y al otro polo del imán, polo sur.
Esto quiere decir que la Tierra se comporta como un enorme imán. Y es debido a
que, a medida que la Tierra gira, también lo hace el hierro fundido que forma su
núcleo.
Los polos geográficos y los polos magnéticos de la Tierra no coinciden, es decir, que
el eje N-S geográfico no es el mismo que el eje N-S magnético.
La brújula y el magnetismo terrestre
Probablemente, la primera aplicación práctica
del magnetismo lo constituyó un imán empleado
en navegación. Como uno de los polos de un
imán se dirige hacia el polo norte geográfico
(aproximadamente), un imán puede emplearse
para orientarse. Las referencias de la utilización
de imanes en navegación marítima se remontan
al siglo XII.
Una brújula es un instrumento con una aguja
imantada que gira libremente sobre un eje y señala el sur magnético. Esto
sirve para conocer las direcciones sobre la superficie terrestre, pues la
aguja se orienta en la dirección norte-sur.
1. El imán del diagrama se rompe como lo
indica la línea de puntos. Haz un dibujo
que muestre cómo quedan los polos
magnéticos de cada parte separada.
2. Si tienes un imán con los polos marcados, ¿cómo identificas los de otro
que no está marcado?
3. Es fácil dibujar las líneas de campo magnético en un papel, pero el
campo es de tres dimensiones. Intenta dibujar algunas alrededor de los
imanes de barra representados. En el segundo vemos de frente el polo
norte.
4. Dibuja flechas que representen fuerzas entre los polos de los imanes y
las letras que identifican a los polos que faltan.
81
5. Imagina que estás explorando la región cercana al polo Norte, ¿cómo
sabrías si estás encima del polo magnético?
6. Se recomienda que, par que una brújula dé una inclinación confiable del
Norte, debe usarse lejos de construcciones o vehículos. ¿Por qué piensas
que es así?
7. ¿Recuerdas tus clases de Geografía? Entonces tal vez sepas que la
inclinación del campo magnético terrestre varía según la latitud; es
decir, qué tan al Norte está una posición geográfica. Alguien propuso
que los navegantes, al medir la inclinación, podrían calcular la latitud de
su posición. ¿Piensas que, al menos en principio, funcionaría el método?
¿Cómo es la inclinación en las regiones del hemisferio Sur del planeta?
8. La esfera de Gilbert está magnetizada en su totalidad. El planeta Tierra
no es de magnetita ni está todo magnetizado. ¿Por qué entonces
decimos que la esfera es un modelo de la Tierra?
9. El modelo de pequeños imanes explica bien algunas observaciones
del magnetismo, ¿en dónde piensas que podrían residir esos pequeños
imanes? Pista: ¿en dónde reside la carga eléctrica?
10.Haz una lista de semejanzas y diferencias entre la fuerza eléctrica y la
fuerza magnética.
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es el magnetismo?
2. ¿Qué son las fuerzas magnéticas?
3. Explique las fuerzas magnéticas mediante las leyes de Newton.
4. ¿Qué es el magnetismo terrestre?
5. ¿Qué semejanzas y diferencias encuentras entre las cargas eléctricas
y los fenómenos magnéticos?
6. ¿Cómo explicas lo que sucede entre un imán y un trozo de hierro que
se le acerca aplicando las tres leyes de Newton?
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7. Un estudiante deseaba analizar las propiedades de un imán. Tomó un
imán de barra y lo partió a la mitad para trabajar sólo con un polo.
¿Lograría aislar el polo del imán? ¿Por qué? Experiméntalo.
8. Un astronauta aterriza en un planea lejano y lleva consigo un imán;
¿podría localizar los polos geográficas con él? ¿Por qué?
9. Un imán con una masa de 2 Kg. atrae a otro de 1 Kg. de masa y
ambos se deslizan sobre una mesa sin fricción. ¿Con qué intensidad
atrae el imán de mayor masa al de menor masa?
10.Un imán con una masa de 2 Kg. atrae a otro de 1 Kg. de masa y
ambos se deslizan sobre una mesa sin fricción. ¿Cómo es el
movimiento de los imanes?
Estudia más sobre los imanes en la página:
http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm
EXAMEN BIMESTRAL II
CIENCIAS 2 (FÍSICA)
1. Es necesario/a para que se produzca un cambio en la naturaleza.
A) Interacción
B) Intención
C) Energía
D) Masa
2. Son las causantes tanto de que las cosa empiecen a moverse, como de que
se detengan:
A) Aire
B) movimiento
C) las fuerzas
D) energía
3. Según Newton, las fuerzas o las interacciones que se ejercen sobre los
cuerpos permite que tengan un cambio en su posición o en su:
A) Estructura
B) Forma
C) Magnitud
D) Intensidad
4. En el béisbol, el tenis o el boxeo, el tipo de fuerzas que interaccionan son
de:
A) Contacto
B) Atracción
C) Distancia
D) Repulsión
5. Cómo se le llama a la fuerza que ejerce el imán sobre un objeto:
A) De contacto
B) estática
C) A distancia
D) dinámica
6. Un oficinista empuja una caja registradora con ambas manos. ¿Qué sistema
de fuerzas ejerce con sus manos?
A) Fuerzas paralelas
B) Fuerzas concurrentes
C) Fuerzas colineales
D) Fuerzas resultantes
7. Sistema de fuerzas que comparten la misma línea de acción. Pueden actuar
en la misma dirección o en direcciones opuestas.
A) Paralelas
B) Concurrentes
C) Colineales
D) Conjuntas
8. Las fuerzas pueden representarse por su magnitud, dirección y sentido en
un plano cartesiano mediante:
A) Vectores
B) Ecuaciones
C) Escalares
D) Líneas
9. ¿Cómo se le llama al instrumento usado para medir las fuerzas?
A) Fuerzómetro
B) Dinamómetro
C) Barómetro
D) Báscula
10. La fuerza que atrae a dos imanes se denomina:
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A) Eléctrica
B) Magnética
C) Química
D) Atómica
11. Propiedad de los cuerpos de no modificar su estado de reposo o de
movimiento rectilíneo uniforme si no es por la acción de una fuerza:
A) Inercia
B) Masa
C) Volumen
D) Densidad
12. Sir Isaac Newton descubrió que las fuerzas actúan en pares de la misma
magnitud pero en sentidos opuestos, a este efecto se le conoce como:
A) Acción y reacción B) Repulsión
C) Atracción
D) Inducción
13. Un futbolista, al patear un balón para que se eleve y evitar que el roce con
el pasto lo detenga, ¿qué leyes del movimiento (de Newton) está aplicando?
A) 1ª Ley
B) 2ª y 3ª Ley
C) 3ª Ley
D) 1ª y 2ªLey
14. Propuso la Teoría Heliocéntrica, en la cual se fija al sol en el centro del
sistema solar y a la Tierra y demás planetas girando alrededor del sol.
A) Galileo Galilei
B) Newton
C) Copérnico
D) Ptolomeo
15. Federico fue a una revisión médica anual y al subir a la báscula ésta marcó
75 kg. ¿Cuánto pesa Federico?
16. Propuso que la Tierra estaba en el centro del universo, tomando en
consideración las de Aristarco de Samos
A) John Kepler
B) Isaac Newton
C) N. Copérnico
D) Ptolomeo
17. La propiedad general o extensiva de la materia que se refiere al lugar que
ocupa en el espacio se le llama:
A) Peso
B) Masa
C) Volumen
D) Densidad
18. Ley que Newton que explica el porqué un niño disminuye su aceleración al
aplicar la misma fuerza de empuje sobre el carrito.
A) 1a Ley
B) 2a Ley
C) 3a Ley
D) 4a Ley
19. Es la capacidad de un cuerpo o sistema para realizar un trabajo.
A) Velocidad
B) Fuerza
C) Energía
D) Trabajo
20. Tipo de energía que requiere del viento para producirse
A) Hidráulica
B) Térmica
C) Geológica
D) Eólica
21. ¿Cómo se llama a la energía producida por el movimiento de las corrientes
de los ríos?
A) Eólica
B) Hidráulica
C) Atómica
D) Térmica
22. Es la energía que poseen los cuerpos en movimiento. Se manifiesta al caer
un libro, el agua corriendo de los ríos o un automóvil en movimiento:
A) Cinética
B) Potencial
C) Mecánica
D) Térmica
23. Un niño cuya masa es de 35 kg, se desliza en una resbaladilla a una
velocidad de 15 m/s, ¿Cuál será el valor de su energía cinética?
24. ¿Qué fenómeno se provoca al frotar un globo el cual se queda “pegado” al
cuerpo cuando la acercas a él?
A) Electrostático
B) Magnético
C) Eléctrico
D) Fisiológico
25. Científico estadounidense que designó a la electricidad vítrea con signo
positivo (+) y a la resinosa el signo negativo (-):
A) Galileo Galilei
B) Tales de Mileto
C) B. Franklin
D) Newton
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26. Científico que demostró que a mayor distancia entre dos cuerpos cargados
eléctricamente, la fuerza de atracción o repulsión disminuye.
A) Newton
B) Coulomb
C) Kilogramo
D) Joule
27. Ejemplo de aplicación de la electrostática en la vida cotidiana
A) Televisión
B) Pararrayos
C) Teléfono
D) Horno
28. Nombre que se le da a la propiedad que tienen los cuerpos llamados imanes
de atraer al hierro, níquel y al cobalto:
A) Magnetismo
B) Electrostática
C) Polaridad
D) Cargas
29. Región que rodea un imán y en la cual la fuerza de éste ejerce su acción:
A) Magnetismo
B) Campo magnético
C) Campo magnético
D) Fuerza magnética
30. La Tierra se comporta como un enorme imán debido al magnetismo que se
genera en su núcleo. El polo norte geográfico de la Tierra es en realidad el
polo sur magnético
A) Electromagnetismo
B) Imantación
C) Polaridad
D) Magnetismo terrestre
85
BLOQUE III: LAS INTERACCIONES DE LA MATERIA,
UN MODELO PARA DESCRIBIR LO QUE NO PERCIBIMOS.
¿QUÉ PERCIBIMOS DE LAS COSAS?
CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA
¿Qué percibimos de las cosas?
Reflexiona:
¿De qué están hechos el aire, las rocas, el agua y los seres vivos?
¿Por qué al intentar tomar un poco de agua con tu mano, ésta se escuerne
entre tus dedos? Y con una roca, ¿por qué no sucede lo mismo?
Si las cosas están hechas de “algo”, ¿por qué no podemos ver el aire?
Una vendedora de joyas te ofrece un collar que pesa 300
gramos y asegura que está hecho de oro puro. Te lo vende a la
mitad del precio normal, por lo que te hace dudar si en realidad
es de oro puro o contiene una parte de otro metal, como la
plata. Como es domingo y no puedes pedir que examinen la
pieza en una joyería, ¿qué harías para saber si es o no de oro
puro? Piensa en una solución sabiendo que en tu casa sólo
cuentas con algunas cosas como otras joyas de oro puro, una
balanza y una jeringa para medir volúmenes pequeños de líquidos.
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué pesa más; un kilogramo de hierro o un
kilogramo de algodón?
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b) Si un litro de agua pesa un kilogramo, ¿un litro de cualquier otro
líquido pesará un kilogramo también? Argumenta tu respuesta.
c) ¿Pesarán lo mismo dos anillos de idénticas medidas, pero elaborados
uno con oro y otro con plata? Explica tu respuesta.
d) ¿Un bulto de cemento de 40 Kg tendrá el mismo tamaño que un bulto
de yeso de 40 Kg? Justifica tu respuesta.
e) ¿Qué le sucede al volumen de un trozo de migajón cuando se
comprime? ¿Pesará menos? ¿Por qué?
1. Estados dudosos!
OBJETO
ESTADO DE LA MATERIA
GELATINA
HUEVO TIBIO
REFRESCO CERRADO
PIERNA DE POLLO
GEL PARA EL CABELLO
LLAMA DE UNA VELA
2. Estados de la materia.
Mencionen seis clases de materia de la que estamos formados:
(s) __________________________
(s) __________________________
(l) __________________________
(l) __________________________
(g) __________________________
(g) __________________________
(s) __________________________
(s) __________________________
(l) __________________________
(l) __________________________
(g) __________________________
(g) __________________________
3. PROPIEDADES GENERALES O EXTENSIVAS DE LA MATERIA
(Dependen de la cantidad de materia.)
CARACTERISTICA
MASA
FORMA
VOLUMEN (m3)
VISCOSIDAD (RESIST)
COMPRESIÓN
ELASTICIDAD
FUERZAS DE COHESIÓN
SÓLIDOS
LIQUIDOS
GASES
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4. ¿Qué consideramos para describir un cuerpo?
Describan las sustancias que se presentan en las siguientes figuras anotando
los aspectos que se indican:
a) Barras rectas de acero
Sustancia: ___________________
Estado físico: _________________
Forma: ______________________
Volumen: ____________________
¿Compresible? _________________
¿Se puede dividir en porciones muy pequeñas?
b) Agua en una probeta
Sustancia: ___________________
Estado físico: _________________
Forma: ______________________
Volumen: ____________________
¿Compresible? ________________
¿Se puede dividir en porciones muy pequeñas?
c) Aire dentro de un matraz bola
Sustancia: ___________________
Estado físico: _________________
Forma: ______________________
Volumen: ____________________
¿Compresible? _________________
¿Se puede dividir en porciones muy pequeñas?
d) Una piedra
Sustancia: ___________________
Estado físico: _________________
Forma: ______________________
Volumen: ____________________
¿Compresible? _________________
¿Se puede dividir en porciones muy
pequeñas?
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Todo lo que nos rodea es materia: el libro que leemos, la mesa en la que
nos apoyamos, el agua que bebemos, el aire que respiramos... Podemos
definir la materia como todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y se
puede pesar.
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PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Cómo te ayudan los sentidos a percibir lo que te rodea? ¿Todas las
características de los objetos son percibidas por los sentidos de
manera directa? Argumenta tu respuesta.
2. ¿Qué es materia? ¿Por qué es importante medirla?
3. ¿Qué es un estado de agregación?
4. ¿Cuáles son las características generales de los sólidos, líquidos y
gases?
5. ¿Cuáles son las propiedades generales de la materia?
6. ¿Las propiedades físicas de una sustancia serán las mismas cuando
cambia su estado de agregación?
7. ¿Podría un objeto de una tonelada pesar menos que un objeto de un
kilogramo? ¿En qué condiciones?
8. ¿El valor de la densidad varía con la cantidad de materia que se
trate?
9. ¿Qué es la Tensión Superficial?
10.¿Por qué una aguja de coser se puede quedar flotando en el agua?
90
¿PARA QUÉ SIRVEN LOS MODELOS?
LOS MODELOS Y LAS IDEAS QUE REPRESENTAN
¿Para qué sirven los modelos?
Reflexiona: ¿Cómo podrías obtener información o dar una explicación
sobre algo que no se puede ver ni tocar?
Estás diseñando tu nuevo papalote o cometa y quieres
comentar con tus amigos las características que debe
tener para que vuele mejor. ¿Cómo podrías describir y
representar estas características para compartirlas con
otras personas? ¿Sería esta representación un modelo
científico? Argumenta tu respuesta.
Preguntas de discusión:
a) ¿Un papalote es un objeto, un fenómeno
o un proceso? Explica
b) En forma sencilla, describe cómo es un
papalote.
c) ¿Cómo
puedes
representar
las
características y el funcionamiento de un
papalote? Menciona al menos dos formas
de representación.
d) ¿De cuántas maneras diferentes puedes
representar las características de un
papalote?
e) ¿Cómo sería un modelo del funcionamiento de un papalote?
f) ¿Qué es un modelo y para qué sirve?
1. ¿Qué modelos conozco?
Completa la siguiente tabla sobre los modelos que conoces.
CASO
Vehículo último modelo
Modelo de las revistas
Modelo de conducta
Modelo del vestido
Modelo que usa el artista
Modelo a escala
SIGNIFICADO
¿Qué características del o los objetos representados contienen todos
los modelos elaborados?
¿Qué características del o los objetos representados son diferentes?
¿Qué características son indispensables para explicar al día y la
noche?
Los trabajos elaborados, ¿son modelos? Justificar la respuesta.
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2. Modelos en diferentes formas
¿Qué modelos han utilizado en los cursos de Ciencias I y II?
¿Conoces algunos modelos que expliquen o describan fenómenos naturales?
Organizar equipos de 4 integrantes y distribuir los siguientes esquemas (u
otro modelo que los alumnos hayan comentado), uno por equipo.
Ciclo de agua
Aparato digestivo
Gráfica de velocidad
Fórmula de velocidad:
Velocidad = Desplazamiento
tiempo
Analizar, en equipo, los modelos correspondientes, con base en las
siguientes cuestiones:
MODELO DE:
¿Qué representa?
¿Qué componentes están representados?
¿Para
qué
sirve?
¿Describe el objeto o proceso?
¿Explica el funcionamiento del
objeto o proceso?
¿Predice lo que puede suceder
en una situación determinada?
¿En qué se parece al objeto o proceso que
representa?
¿En qué es diferente del objeto o proceso
que representa?
¿Qué utilidad o ventaja tiene?
92
DISCUSIÓN
Presentar las respuestas al grupo. En caso de que algunos equipos
hayan trabajado con los mismos modelos, comentar semejanzas y
diferencias en la información.
Revisar en grupo cada uno de los aspectos señalados de todos los
modelos y diferenciar los modelos científicos.
Con la participación de todo el grupo, comparar las respuestas de los
alumnos y analizar los argumentos presentados para determinar si
corresponden o no a un modelo; considerar lo que definieron en la
actividad anterior. Comentar el ámbito o área en las que se emplea la
representación.
Elaborar una conclusión de las ventajas y limitaciones de los modelos y
agregarla al texto realizado en sesiones anteriores.
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Para qué sirven los modelos?
2. ¿La ley de Gravitación Universal de Newton es un modelo? Explica
3. ¿Consideras que los científicos pueden utilizar modelos distintos para
explicar el mismo fenómeno?
4. Da algunos ejemplos de modelos para explicar fenómenos biológicos
o de otras áreas distintas a la Física.
Símbolos utilizados por Dalton para los elementos de la materia
93
¿DE QUÉ ESTÁ HECHA LA MATERIA?
UN MODELO PARA DESCRIBIRLA
Reflexiona: ¿Te has preguntado alguna vez de qué están hechas todas las
cosas en el universo? ¿Cómo viajan las partículas de olor en el aire?
Tienes que elaborar para la feria de ciencias de tu
escuela un modelo de la estructura de la materia que
permita explicar algunas de sus propiedades como la
masa, el volumen, los estados de agregación, la
temperatura, el calor y la presión.
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué tanto se puede dividir un objeto, como un
trozo de ladrillo, en pedazos cada vez más
pequeños? Justifica tu respuesta.
b) ¿La materia que conforma el suelo, el agua y el
aire es la misma que la que forma el cuerpo del
ser humano? ¿Cómo lo sabes?
c) ¿Puedes ver los componentes más pequeños de
los objetos? Explica
d) A partir de lo que se sabe sobre la estructura de la materia, ¿qué
características tendrá tu modelo para explicar las propiedades de
masa y volumen?
La masa Se llama masa a la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La
unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg).
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. La materia, ¿está hecha por pedacitos o es continua?
2. ¿Cómo se emplean los modelos para comprender las propiedades de
la materia?
3. ¿Cómo consideraban los griegos que estaba formada la materia? ¿Por
qué consideras que estas ideas perduraron durante años?
4. ¿Qué pensaba Aristóteles sobre la estructura de la materia?
5. ¿Qué pensaba Isaac Newton sobre la estructura de la materia?
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Como estudiamos, todas las cosas están hechas de materia, pero ¿cómo
está constituida la materia? ¿Cómo está estructurada? ¿Por qué presenta
estas propiedades?
La palabra materia proviene del latín mater, que significa “madre”, y se
refiere a todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.
Las ideas de Aristóteles sobre la estructura de la materia
Aristóteles (384-322 a. C.) creía que todo lo que existía en el universo tenía
un orden: “hay un lugar para cada cosa, y cada cosa en su lugar”. Para este
filósofo en el mundo celeste, de los astros, solamente existía un elemento,
el éter, perfecto e inmutable.
En el otro mundo, llamado sublunar, correspondiente
a la superficie terrestre, todo estaba formado por
mezclas imperfectas de los cuatro elementos
tradicionales: tierra, agua, aire y fuego, los cuales,
según otros filósofos griegos, eran combinaciones de
cuatro principios fundamentales: lo frío y lo caliente,
lo seco y lo húmedo, de tal manera que
- El elemento tierra es frío y seco. Su contrario, el
aire, es húmedo y caliente.
- El agua es fría y húmeda; su contrario, el fuego, es
seco y caliente.
Los elementos eran imperfectos, por tanto eran
susceptibles de transformaciones y de movimientos
naturales. Los cambios de los elementos tenían como
finalidad ordenar el universo en los lugares que le
correspondía a cada uno, según su naturaleza: hacia
arriba el fuego y el aire; hacia abajo la tierra y el
agua.
Aristóteles suponía que cuando se lanza una piedra,
al avanzar trata de dejar un espacio vacío detrás
suyo y, como la naturaleza le tiene horror al vacío, el
aire se desplaza de adelante hacia atrás, llenando el
espacio que deja la piedra y la empuja, hasta que el
aire se cansa y la piedra cae.
95
Las ideas de Aristóteles fueron aceptadas durante cientos de años. En el
transcurso de la historia de la ciencia surgieron otras explicaciones, entre
ellas las de Newton.
Isaac Newton y la estructura de la
materia.
Newton (1642 – 1727), en su obra
titulada Óptica, explica que los objetos
luminosos
emiten
partículas
o
corpúsculos luminosos, ya que la luz viaja
en línea recta, como lo demuestra el
hecho de que un objeto iluminado produce sombras. Señalaba que un rayo
estaba formado por un chorro de átomos, de cuya naturaleza dependía el
color. Supuso que la materia debía estar formada por partículas sólidas,
duras, impenetrables y móviles con determinadas figuras y tamaños.
Por otra parte, la explicación del vacío, es decir de espacio en el que no hay
materia, fue aceptada por algunos científicos que diseñaron experimentos
para probarlo, en tanto que otros rechazaban la idea. Para Newton, era
evidente que el universo estaba constituido por unos inmensos espacios
vacíos entre los cuerpos celestes.
En equipo, elaborar un cuadro con las explicaciones de Aristóteles y de
Newton con respecto a qué es lo que forma a la materia.
DISCUSIÓN
Promover una discusión grupal para identificar semejanzas o
diferencias de las ideas de los alumnos con las señaladas en el cuadro
anterior.
Intercambiar puntos de vista con respecto a las diferentes ideas
elaboradas por los alumnos sobre cómo está constituida la materia.
¿Por qué tienen ideas diferentes?
Discutir si las explicaciones son únicas. Comentar la existencia de
diversas explicaciones sobre un mismo hecho, a lo largo de la historia
y aún en el mismo tiempo; reflexionar en torno a la finalidad de las
explicaciones en la ciencia.
96
¿CÓMO SE ORGANIZA LA MATERIA?
MODELO CINÉTICO DE PARTÍCULAS
¿De qué manera el Modelo Cinético de Partículas explica las
propiedades generales de la materia y sus estados de agregación?
Reflexiona: El hombre ha buscado modelos que le permitan explicar tanto
el comportamiento como la constitución de la materia. Tomando como base
la teoría atomista que afirmaba que la materia estaba constituida por
partículas, se desarrolló la teoría cinética (del griego kiné = movimiento)
para tratar de explicar el comportamiento de la materia. Veamos como se
generó y desarrolló esta teoría.
Cuando añadimos ciertos materiales al agua notamos
fenómenos sorprendentes, por ejemplo, ¿qué cantidades
mínimas de talco, canela o pimienta en polvo, al
espolvorearse sobre un poco de agua en total reposo, se
mueven apreciablemente?
¿Cómo explicas este hecho desde el punto de vista de la
estructura de la materia?
Preguntas de discusión:
a) ¿Por qué un poco de talco u otro polvo
se mueven en la superficie del agua,
aun si está totalmente quieta?
b) ¿Se apreciaría movimiento en un lápiz si
lo colocas sobre el agua? ¿Por qué?
c) ¿Qué provoca el movimiento de las partículas de talco o polvo
espolvoreadas en el agua?
d) Partículas y moléculas, ¿significan lo mismo?
Las nubes: El vapor de agua es invisible, no se ve. Con frecuencia se dice que las
nubes están formadas por vapor de agua. Es un error, si fuera así no se verían. Las
nubes están formadas por pequeñas gotitas de agua líquida (o por cristalitos de
hielo) que se han formado al enfriarse el vapor de agua procedente de la
evaporación de los mares.
1. ¿QUÉ OLORES LLEGAN PRIMERO?
El aroma de los perfumes se puede percibir a grandes distancias. No necesitas
colocar la nariz cerca del frasco para poder olerlo, puedes notar su aroma cuando el
frasco está cerrado. De la misma forma, el mal olor de un basurero recorre grandes
distancias y puede alcanzar tu nariz y causarte repulsión. ¿Cuánto tiempo tarda en
llegar el mal olor a tu nariz, y cuánto tarda en llegar el olor que es agradable?
En equipos de tres estudiantes, hagan un experimento que les permita reconocer y
medir qué olor viaja más rápido, el agradable o el desagradable. Escriban el
experimento en su cuaderno y muéstrenselo a su profesor. Cuando éste lo apruebe,
realícenlo. No olviden anotar sus hipótesis (lo que creen que va a suceder), así
como sus conclusiones.
97
2. DISEÑA TU PROPIO MODELO
Diseña tu propio modelo sobre la estructura de la materia
¿Cuáles son para ti los elementos fundamentales que forman todas
las cosas? Explica tu respuesta.
3. El modelo de partículas y los estados de
la materia
Explica los tres principales estados de la
materia con base en el modelo cinético
corpuscular: en función del movimiento de las
partículas, su cohesión y la forma que
adoptan.
4. Si el agua sólida flota en el agua líquida es porque debe de tener
menor densidad. Explica qué es o qué ocurre con las partículas.
5. ¿Cómo explicas la difusión del permanganato de
potasio o de cualquier otro colorante en agua?
6. ¿Cómo se comportan las moléculas en estos
materiales según el modelo cinético de partículas?
Cerebro
Sangre
Pulmones
Hueso
Piel
Hoja
Tallo
Raíces
Cuernos
Uñas
Cabello
Estómago Intestino
Músculo
Corazón
7. Si el volumen de las moléculas en sí mismo es tan pequeño que no se
tiene en cuenta, el espacio que ocupa un gas está prácticamente
vacío. ¿Por qué entonces, al presionar un globo con aire se siente tal
resistencia a ser apretado?
8. Imagina que olvidas un globo con aire en el patio, allí recibe radiación
del Sol y su temperatura aumenta, entonces el globo se expande.
¿Cómo explicas el aumento de volumen en términos de movimiento
de moléculas?
9. Cuando los astronautas en una estación espacial dejan un poco de
agua afuera de su recipiente, el agua, sobre la que no se aprecia
fuerza externa alguna, queda suspendida en el aire. ¿Cómo explicas
que tienda a tomar forma esférica?
10.Contesta las siguientes preguntas:
¿Puedo evaporar un pez? ¿Qué tendría que hacer para poder evaporar un
pez?
¿Qué le pasa al azúcar cuando se calienta? ¿Puede pasar al estado líquido?
¿Qué le pasa a la sal cuando se caliente? ¿Puede pasar al estado líquido?
¿Por qué para nosotros es más difícil percibir los gases que detectar sólidos
y líquidos?
En un dibujo, explica con detalle lo que le pasa al agua cuando se congela.
En un dibujo, explica con detalle lo que le pasa al agua cuando se evapora.
98
11.El modelo de partículas y las propiedades generales de la
materia. Explica las propiedades de masa, volumen y densidad con
el MCP. Haz un cuadro similar a éste en tu cuaderno.
Propiedad de la
materia
Sólido
Líquido
Gaseoso
MASA
VOLUMEN
DENSIDAD
Tienen forma propia y, algunos, regular. Prácticamente no se
Sólidos comprimen, por lo cual su volumen es constante. Su densidad es
bastante próxima a la de los líquidos. No fluyen.
Adoptan la forma del recipiente que los contiene. Se comprimen
Líquidos con dificultad, por lo que su volumen es prácticamente constante.
Son más densos que los gases. Pueden fluir.
No tienen forma propia. Se comprimen con facilidad y se
expanden llenando el volumen del recipiente que los contiene. Sus
Gases densidades son muy bajas comparadas con las de los líquidos y
sólidos. Pueden fluir. Ejercen fuerzas sobre todas las paredes del
recipiente que los contiene.
El comportamiento de la materia se explica en la actualidad con la teoría cinética,
basada en los siguientes supuestos:
•
•
•
•
Toda la materia está compuesta por partículas pequeñísimas en continuo
movimiento.
Un incremento en la temperatura origina un aumento de la energía de las
partículas.
El tamaño de estas partículas es muy pequeño comparado con la distancia
que existe entre ellas.
Las partículas se mueven en todas las direcciones, tanto más deprisa cuanto
mayor es la temperatura. En el caso de un gas chocan continuamente contra
las paredes del recipiente que las contiene. El resultado de estos choques es
la presión gaseosa.
En los sólidos, las partículas que los forman están muy
juntas y ordenadas, y existen fuerzas de atracción
entre ellas.
En los líquidos, las partículas están menos ordenadas y
las fuerzas que las mantienen unidas son más débiles
que en los sólidos. Esta es la razón por la que los
líquidos tienen forma variable, mientras que los sólidos
la tienen definida, incluso a veces forman cristales.
99
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es el modelo cinético de partículas?
2. ¿Cómo se explica la masa, el volumen y la densidad con el Modelo de
Partículas?
3. ¿Cómo se explican los estados de agregación con el Modelo de
Partículas?
4. ¿Por qué se dice que para proponer o entender el modelo cinético
molecular es necesario usar la imaginación?
5. ¿Qué es el movimiento browniano? ¿Cuál fue su importancia en la
aceptación del modelo cinético molecular?
6. ¿Por qué los gases ejercen presión sobre las paredes del recipiente
que los contiene?
7. ¿Por qué los gases son compresibles y los líquidos no?
8. ¿Cómo se explican los olores en términos del modelo cinético de
partículas?
9. ¿Qué semejanzas y diferencias encuentras entre el modelo cinético
de partículas y la idea del átomo de los antiguos griegos?
10.En general, ¿qué estado de agregación es el más denso? Explícalo
utilizando el modelo de partículas.
Medición indirecta de la densidad de una sustancia:
En el SI, la masa se mide en kg y el volumen en m3, así que la densidad debe
medirse en kg/m3. La unidad de densidad en el SI resulta un poco grande, por lo
que se utiliza más el g/cm3. La densidad es una magnitud derivada de la masa y el
volumen. Para realizar una medida de densidad necesitamos efectuar antes dos
medidas directas: masa y volumen. Veamos un ejemplo. ¿Cuál es la densidad del
objeto x? ¿De qué sustancia pura se trata?
Con la balanza determinamos su masa; en este caso, 445 g. m=400+40+5=445 g.
Como es un sólido irregular, calculamos su volumen, que equivale al líquido
desplazado en la probeta. V = 270 - 220 = 50 cm3. La densidad será: d = m V =
445 g 50 c m 3 = 8 , 9 g / c m3 .
La densidad hallada coincide con la del cobre.
100
¿ES LO MISMO CALOR Y TEMPERATURA?
¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?
Reflexiona: En la época de invierno predominan las bajas temperaturas y
acostumbramos usar chamarras o ropa gruesa porque tenemos “frío”; en
cambio en primavera o verano usamos ropa ligera para no sentir “calor”,
pues las temperaturas son elevadas.
Cuando hace mucho frío en la noche necesitas cubrirte
con más cobijas. ¿Por qué? ¿Las cobijas nos dan calor?
Justifica tu respuesta.
Preguntas de discusión:
a) Cuando tienes fiebre la temperatura de tu cuerpo aumenta. ¿Siempre
“tienes temperatura” o sólo cuando estás enfermo?
b) En una noche fría, ¿es mayor la temperatura de tu cuerpo o la de una
cobija?
c) ¿Las cobijas nos dan calor? ¿Por qué?
d) En un refresco con hielo, ¿el hielo enfría el refresco o éste calienta al
hielo? ¿por qué?
e) ¿Existe diferencia entre calor y temperatura? Explica
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es la temperatura?
2. ¿Qué es el calor?
3. ¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?
4. ¿Cómo funciona el termómetro de mercurio o del alcohol?
5. ¿Qué es el cero absoluto? Mencione la equivalencia en °C
6. ¿Cómo se transfiere el calor en los cuerpos?
7. ¿Aumenta la temperatura de los cuerpos cuando se les transfiere
energía cinética?
8. ¿Por qué algunos materiales se calienten más rápido que otros?
9. ¿Cuál es la relación entre energía térmica y temperatura?
10.¿Cuál es la relación entre energía térmica y calor?
101
1. Un jugador de frontenis “calienta” la pelota golpeándola varias veces
contra la pared antes de comenzar el juego.
a) ¿En qué se transforma la energía de movimiento de la pelota
cuando choca con la pared?
b) ¿Se transfiere calor a la pelota?
c) Entonces, ¿Por qué aumenta la temperatura de la pelota?
2. Se coloca una cuchara fría en el interior de un vaso de unicel con
agua caliente.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
¿Qué le sucede a la temperatura de la cuchara?
¿Qué le sucede a la temperatura del agua?
¿Qué le sucede a la energía interna de la cuchara?
¿Qué le sucede a la energía interna del agua?
¿Existe transferencia de energía de un cuerpo a otro?
¿En qué sentido se transfiere energía?
¿Cómo se llama la energía que se transfiere?
¿Qué condición debe existir para que pueda haber transferencia
de energía en forma de calor?
3. Si la cuchara fría y el vaso con agua caliente del ejemplo anterior se
mantienen en contacto, después de cierto tiempo:
a) ¿Qué estado térmico tienden a alcanzar el agua y la cuchara?
b) ¿Cuál es la característica de este estado térmico?
4. Comenta con tus compañeros lo que entiendes por energía térmica,
calor y temperatura. Después, escribe en tu cuaderno de apuntes un
resumen en el que explique estos conceptos con tus propias palabras.
5. ¿Cuál es la propiedad de las sustancias que se aprovecha para hacer
que un termómetro funcione?
6. El agua hierve a 100 °C al nivel del mar, ¿cuánto vale esa
temperatura en la escala Kelvin?
7. Una persona dice que la temperatura de su cuerpo es de 310 K,
¿tiene fiebre?
8. La energía cinética de las moléculas de un gas es proporcional a la
temperatura en la escala absoluta. ¿Qué energía tendrían las
moléculas en la temperatura de 0 K? ¿Qué velocidad tendrían? ¿Qué
volumen ocuparía el gas a esa temperatura? (Recuerda que no es
posible alcanzar esa temperatura).
9. Un cubo de hielo tiene una temperatura de -10°C. ¿Por qué las
moléculas que forman el hielo no tienen energía negativa? Pista: pon
atención en la escala que se menciona.
10.
Supón que tienes dos barras de aluminio, una a 20 °C y otra a
100 °C. Reflexiona y contesta lo siguiente:
102
a) ¿Cuáles serían las temperaturas de ambas barras en grados
Fahrenheit y en escala Kelvin?
b) ¿En cuál de las barras de aluminio las partículas tienen mayor
energía cinética?
c) ¿Hacia dónde fluirá el calor si las pones en contacto?
d) ¿Es correcto decir que a barra de aluminio a 100 °C está más
caliente que la otra? ¿Por qué?
11.
Resuelve las siguientes conversiones:
a) Pasar 25ºc a ºF e) Pasar –15ºC a ºF
i) Pasar 0 ºF a ºC
b) Pasar –10 ºF a ºC
f) Pasar 70ºF a ºC
j) Pasar 50ºC a K
c) Pasar –30ºC a Kg) Pasar 500 K a ºC
k) Pasar 3 K a ºC
d) Pasar 100 ºF a K
h) Para –3 ºF a K
l) Pasar 200 k a ºF
Sigue los siguientes pasos para mostrar tu procedimiento.
Datos
Fórmula
Sustitución
Operaciones Resultado
12.
Observa la siguiente figura e indica con una flecha la dirección
del flujo de calor
13.
Explique el uso de la
dilatación térmica del agua,
alcohol y mercurio en la
construcción
de
termómetros.
La temperatura 0 K se llama
cero
absoluto.
Es
la
temperatura a la cual las
partículas de un cuerpo dejan
de moverse, por eso ningún
cuerpo puede enfriarse por
debajo de dicho valor.
103
¿HACE CALOR? (EL CALOR Y LA ENERGÍA)
¿Cómo se transfiere la energía de un
cuerpo a otro?
¿Cómo se transforma en otras formas
de energía?
Reflexiona: Antonio es un alumno de secundaria que vive en Toluca,
donde hace frío, y Luís estudia segundo grado de secundaria en Guerrero,
donde hace mucho calor. Ambos están en Morelos, donde el clima es
templado. ¿Por qué Antonio tiene calor y Luís frío si están en el mismo lugar
y a la misma temperatura?
¿Cuál es el mejor aislante del calor?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué son los vasos térmicos?
b) ¿Por qué el termo mantiene las bebidas frías o
calientes?
c) ¿Qué es la fibra de vidrio?
d) ¿Qué otros aislantes térmicos conoces?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1.
2.
3.
4.
5.
¿Cómo se transfiere el calor en los cuerpos sólidos?
¿Cómo se calienta un líquido en un recipiente puesto al fuego?
¿Cómo se propaga el calor en el vacío?
¿Hay un instrumento que mida el calor?
¿Qué hay que medir para conocer el calor recibido por una cantidad
de agua?
6. Mencione ejemplo de transformaciones de energía a calor.
7. ¿Cómo se transforma la energía en un motor de combustión interna?
8. ¿En qué unidades se mide el calor? ¿Cuál es el equivalente mecánico?
9. ¿Aumenta la temperatura de un cuerpo cuando se le transfiere
energía mediante trabajo mecánico?
10.Un refrigerador disminuye la temperatura de los alimentos que se
encuentran en su interior; ¿podemos decir que el refrigerador
transfiere frío a los alimentos?, ¿por qué?
104
1. Anota el mecanismo de transmisión del calor involucrado en cada
situación:
a) Explica el origen de las corrientes marítimas: ______________
b) Los globos se llenan de aire caliente para elevarlos: _________
c) Al tomar una cuchara metálica que ha estado en contacto con
el fuego podemos quemarnos: ______________
d) Un objeto metálico expuesto al Sol aumenta su temperatura:
__________________
e) Si colocamos confeti en un recipiente con agua y lo calentamos
el confeti se mueve: ______________
2. La figura muestra una cacerola con
sopa sobre un calentador eléctrico.
Indica las diferentes maneras en que
se transmite el calor en cada sitio
(convección, radiación y conducción).
3. Si los metales son buenos conductores
del calor, ¿por qué al cubrir con una tapa metálica un recipiente
de cocina los alimentos tardan más en enfriarse que cuando el
recipiente está destapado? Pista: ¿Qué proceso de propagación de
calor interviene en cada caso, con tapa y sin tapa?, ¿cuál es más
efectivo?
4. Un ciclista que viaja rápidamente aplica los frenos hasta
detenerse. ¿Qué sucedió con la energía cinética de él y la
bicicleta? ¿Hay alto que aumente su temperatura? Pista: ¿en qué
sitio de la bicicleta hay fricción suficiente para detenerla?
5. Completa la siguiente tabla.
Dispositivo o aparato
Energía original
Energía final
Tostadora
Estufa
Automóvil
Fósforos
105
¿PUEDE INFLARSE UN GLOBO SIN SOPLARLE?
PRESIÓN Y MODELO CINÉTICO DE PARTÍCULAS
¿Cómo se explica la presión con el Modelo Cinético de Partículas?
REFLEXIONA: ¿Sabías que el modelo de partículas puede explicar
fenómenos como la presión? ¿Cómo podrías explicarlo?
El circo ambulante llegó a tu comunidad el fin de semana
pasado y hay un mago que puede inflar un globo sin
soplarle. Para realizar su truco el mago utiliza los
elementos que ves en la ilustración. ¿Cómo hace el
truco? Argumenta tu respuesta empleando el concepto
de presión.
Preguntas de discusión:
a) ¿Por qué se infla un globo cuando le
soplas?
b) ¿El aire pesa? Explica
c) El aire dentro del globo ¿se mueve o
está quieto? Explica
d) ¿Es lo mismo presión que fuerza?
Explica
e) ¿Para qué utiliza el mago la hornilla eléctrica?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es la presión?
2. ¿Cuál es la diferencia entre fuerza y presión?
3. ¿Cuál es la relación entre presión y las colisiones de partículas?
4. ¿Qué es la presión atmosférica?
5. ¿Con qué instrumento se mide la presión atmosférica?
6. ¿Qué es la presión hidrostática?
7. ¿Cuáles son las aplicación del principio de Pascal?
8. ¿Cuáles son las aplicación del principio de Arquímedes?
9. ¿Cuáles son las aplicación del principio de Bernoulli?
10.¿Por qué un faquir puede acostarse sobre una cama de clavos sin
lastimarse, pero no puede pararse sobre ella?
106
1. Presión estática I
En esta actividad comenzaremos el estudio de la presión estática en
gases y líquidos (estática ≡ en reposo). En esta parte nos
centraremos en la presión atmosférica.
La presión atmosférica es causada por el peso del aire que tenemos
sobre nosotros. Como veremos más adelante, esta presión equivale
aproximadamente a 10 toneladas por cada metro cuadrado de
superficie.
La presión se mide en pascales (Pa) o en atmósferas (atm). En la
tabla siguiente mostramos los valores de la presión atmosférica a
varias alturas sobre la superficie terrestre:
De acuerdo a los valores de la tabla
anterior
contesta
las
preguntas
siguientes:
altura
(km):
Presión
(Pa):
Presión
(atm):
0
101,300
1.00
1
88,419
0.87
2
77,176
0.76
3
67,362
0.66
¿Cuál es la presión en atmósferas a 10
kilómetros de altura? ___________ atm.
4
58,797
0.58
5
51,320
0.51
¿Qué
porcentaje
de
la
presión
atmosférica total es ésta? _________ %.
6
44,795
0.44
Los aviones comerciales vuelan más o
menos a esta altura.
7
39,099
0.39
8
34,127
0.34
¿Cuál es la presión en atmósferas a 20
kilómetros de altura? ___________ atm.
9
29,787
0.29
10
26,000
0.26
11
22,694
0.22
Algunos aviones pueden volar a esta
altura.
12
19,808
0.20
13
17,289
0.17
¿Cuál es la presión en atmósferas a 2
kilómetros de altura? ___________ atm.
14
15,091
0.15
¿Qué
porcentaje
de
la
presión
atmosférica total es ésta? _________ %.
15
13,172
0.13
16
11,497
0.11
La Ciudad de México se encuentra a una
altura un poco mayor que ésta.
17
10,035
0.10
18
8,759
0.09
¿Cuál es la presión en atmósferas a 8
kilómetros de altura? ___________ atm.
19
7,645
0.08
20
6,673
0.07
¿Qué presión hay en la superficie de la
Tierra? _______________________ atm
¿A cuánto equivale una atmósfera de
presión en pascales? ______________ Pa
¿Qué
porcentaje
de
la
presión
atmosférica total es ésta? _________ %.
¿Qué
porcentaje
de
la
presión
atmosférica total es ésta? ____________ %.
El pico del Monte Everest se encuentra por arriba de esta altura.
107
En el plano de coordenadas siguiente, traza la gráfica de la presión
atmosférica como función de la altura:
P (atm)
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
h
(km)
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
La gráfica no es una recta porque el aire se va haciendo menos denso
conforme nos alejamos de la superficie de la Tierra.
2. Presión estática II
En esta actividad continuaremos el estudio de la presión estática en
gases y líquidos. En esta parte nos centraremos en la presión
hidrostática (hidro- significa agua).
Calculemos la presión que ejerce una columna de agua de varios
metros de altura como la que muestra la figura siguiente:
altura h
Presión de la
columna de agua
sobre la superficie
108
Para esto, necesitamos de tres hechos importantes:
a) La presión es la fuerza ejercida por unidad de área. Por
simplicidad, tomaremos a un metro cuadrado como área de la
base de la columna.
b) La fuerza ejercida sobre la superficie es el peso de la columna de
agua. Éste puede expresarse como F = m g, donde m es la masa
del agua y g es la constante de la gravedad (9.8 m/s2).
c) La masa de un objeto se puede obtener multiplicando su densidad
por su volumen. En forma algebraica: m = ρ V (la densidad del
agua es de 1,000 kg/m3).
Para comenzar con un ejemplo, supongamos que la altura de la columna de
agua es de 5 metros:
El volumen del agua será de:
V = A h = 1 × 5 = 5 m3
La masa del agua será de:
m = ρ V = 1,000 × 5 = 5,000 kg
El peso del agua será de:
F = m g = 5,000 × 9.8 = 49,000 N
La presión ejercida será de:
P=
F
49,000
=
= 49,000 Pa
A
1
Repite los cálculos anteriores para una columna de agua de 10 metros de
altura:
El volumen del agua será de:
_____________________________
La masa del agua será de:
_____________________________
El peso del agua será de:
_____________________________
La presión ejercida será de:
_____________________________
109
En la siguiente tabla damos
la presión que ejerce una
columna de agua de varias
alturas.
Dos
de
estos
valores fueron calculados en
los
párrafos
anteriores.
Convierte
las
presiones
dadas
de
pascales
a
atmósferas
(1
atm
≡
101,300 pascales):
En tu cuaderno traza la
gráfica
de
la
presión
(aproximada)
del
agua
como función de la altura.
Escribe después algunas
conclusiones.
altura
(m):
Presión
(Pa):
0
0
1
9,800
2
19,600
3
29,400
4
39200
5
49,000
6
58,800
7
68,600
8
78,400
9
88,200
10
98,000
Presión
(atm):
Presión
aprox.
(atm):
0
0.097
0.1
0.48
0.5
0.97
1.0
3. Presión estática III
En esta actividad continuaremos el estudio de la presión estática en
gases y líquidos. En esta parte obtendremos algunas consecuencias
de los resultados obtenidos en las dos partes anteriores.
En la segunda parte de esta actividad trazaste la gráfica de la presión
del agua como función de la altura. Esta gráfica es recta porque en
un líquido, la presión P es proporcional a la altura h. Encontramos
también que para un metro de altura, la presión en el agua es de
aproximadamente 0.1 atmósferas. Estos dos resultados se pueden
combinar en la siguiente fórmula:
P = 0.1 h
(h en metros; P en atmósferas)
De acuerdo con esta fórmula:
¿Qué presión ejerce una columna de 2 metros de altura? ___________ atm
¿Qué presión ejerce una columna de 20 metros de altura? __________ atm
¿Qué presión ejerce una columna de 200 metros de altura? _________ atm
Si estamos a cierta profundidad del océano, además de la presión del agua,
tenemos que agregar la presión del aire que esta arriba de él, es decir, una
atmósfera más. De acuerdo a esto:
¿Qué presión hay a 2 metros de profundidad en un océano? _________ atm
¿Qué presión hay a 20 metros de profundidad en un océano? ________ atm
¿Qué presión hay a 200 metros de profundidad en un océano? _______ atm
¿Qué presión hay a 2,000 metros de profundidad en un océano? _____ atm
La fórmula anterior tiene una forma más general para cualquier líquido.
Expresa la proporcionalidad entre la presión P y la altura h:
110
P=ρgh
(h en metros; P en pascales)
g es la constante de la gravedad (9.8 m/s2) y ρ la densidad del líquido.
El mercurio tiene una densidad de 13,600 kg/m3. Calcula la presión de una
columna de un metro de mercurio:
P = _______________________________________________
Tu resultado anterior es en pascales. ¿Es esta presión mayor o menor a una
atmósfera? (recuerda que 1 atm ≡ 101,300 pascales) __________________
¿A cuánto equivale la presión anterior en atmósferas? _____________ atm
Aplica una regla de tres para obtener la altura de una columna de mercurio
que corresponde a una atmósfera de presión (sugerencia: de tu resultado
anterior, 1 metro de mercurio equivale a 1.315 atmósferas):
1 atm ≡ _________ m de mercurio ó 1 atm ≡ 760 mm de Hg
En los cálculos de la segunda parte de esta actividad encontramos también
que una columna de agua de 10 metros de altura y 1 metro cuadrado de
base tenía una masa de 10,000 kilogramos. Esta altura corresponde
también a una atmósfera de presión. Por lo tanto tenemos que:
1 atmósfera de presión ≡ 10 m de agua ≡ 10,000 kilogramos por m2
4. En el techo de una casa de 100 m2 de superficie, debido a la
atmósfera, hay un peso equivalente a: 100 m2 × 10,000 kg/m2 =
¡¡¡1,000,000 kg !!! ¿Por qué crees que no se cae la casa con tanto
peso sobre de ella? _______________________________________
Analiza con tu profesor el resultado anterior. También discute sobre las
implicaciones de presiones tan altas en las profundidades de los océanos,
que pueden llegar a cientos de atmósferas.
5. ¿Qué ejerce más presión, un elefante de cuatro toneladas parado
sobre una de sus patas cuya superficie es de 400 cm2 o una mujer de
45 kg parada sobre uno de sus tacones que tiene un área de 1 cm2?
6. Un freno hidráulico de automóvil funciona según el Principio de
Pascal. En el pedal hay un émbolo de 1 cm2 de área y en la rueda hay
otro que empuja al mecanismo de frenos, cuya área es de 25 cm2.
¿Cuánto vale la fuerza sobre los frenos si la fuerza que se ejerce en el
émbolo del pedal es de 50 N?
7. ¿Qué ejerce más presión, un elefante de cuatro toneladas parado
sobre una de sus patas cuya superficie es de 400 cm2 o una mujer
de 45 kg parada sobre uno de sus tacones que tiene un área de 1
cm2?
111
8. ¿Qué sucede con la presión atmosférica a medida que aumenta la
altura?
A) Aumenta
B) disminuye
C) permanece igual
D) es variable
9. ¿Qué sucede con la presión del agua en el mar a medida que
aumenta la profundidad?
A) Aumenta
B) disminuye
C) permanece igual
D) es variable
10.¿Cómo es la presión que ejercen los fluidos sobre los cuerpos?
A) Paralela a la superficie del cuerpo
B) La presión se aplica en sentido vertical en la parte superior del cuerpo
C) Perpendicular a la superficie del cuerpo
D) La presión se aplica en sentido vertical en la parte inferior del cuerpo.
¿POR QUÉ CAMBIA DE ESTADO EL AGUA?
ESTADOS DE AGREGACIÓN
PRESIÓN Y TEMPERATURA
¿Qué sucede en los sólidos, líquidos y gases cuando varía su
temperatura y la presión ejercida sobre ellos?
Reflexiona: Cuando el agua se congela, ¿cambia su compasión o sigue
siendo la misma sustancia? ¿Y cuando se convierte en vapor?
¿Puede una sustancia existir en los tres estados físicos al mismo tiempo y
en el mismo lugar?
Antes, durante y después de la preparación de
un caldo de pollo y verduras, ¿cuántos estados
de agregación de la materia se pueden
identificar? ¿Qué sucedería si se dejara hervir el
caldo por mucho tiempo en una olla destapada?
¿Qué harías para que el caldo hirviera en el
menor tiempo posible? Explica tus respuestas.
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué sucede con el agua cuando el caldo hierve?
b) ¿Qué sucede cuando el caldo se enfría?
c) ¿Qué sucede cuando se incrementa la temperatura
al elaborar caldo de pollo con verduras?
d) ¿Para qué serviría la gráfica temperatura vs energía que se muestra?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
112
1.
2.
3.
4.
¿A qué se le llama fusión?
¿A qué se le llama ebullición?
¿Se puede calentar una sustancia sin que cambie su temperatura?
¿Es posible cambiar el estado de agregación de una sustancia sin
variar su temperatura? ¿Cómo?
5. ¿Qué es el calor latente?
6. ¿Cómo influye la presión en un cambio de estado físico?
7. ¿Cómo se le llama el cambio de estado de sólido a gas?
8. ¿Qué le pasa a las partículas de un sólido cuando se convierte en un
líquido?
9. ¿Cómo cambia la energía térmica del hielo (agua sólida) mientras se
funde?
10.¿Si una sustancia no aumenta su temperatura, significa que no está
recibiendo energía en forma de calor?
11.¿Cuáles son el cuarto y el quinto estado de la materia?
1. Punto y calor de fusión
En esta actividad estudiaremos la transformación del estado sólido al
líquido llamada fusión. Los materiales sólidos al calentarse aumentan su
temperatura hasta llegar a una temperatura específica, conocida como el
punto de fusión, en la que al agregar más calor el material se comienza a
transformar en un líquido. La tabla siguiente da el punto de fusión
aproximado para varios materiales:
Material:
Punto de
¿Qué le pasa a la mantequilla si la pones en
fusión:
tu mano? _________________ De acuerdo
30°C
a su punto de fusión, explica por qué: Mantequilla
___________________________________
Parafina
50°C
___________________________________
Plomo
330°C
___________________________________
___________________________________
Aluminio
660°C
___________________________________
Plata
960°C
Si pones en un horno a una temperatura de
Vidrio
1200°C
660°C, un trozo de plomo, uno de aluminio y
otro de plata, ¿qué les pasará a cada uno?
Al plomo:
__________________________________________________
Al aluminio: __________________________________________________
A la plata:
__________________________________________________
No está en la tabla anterior, pero seguramente lo sabes. ¿Cuál es el punto
de fusión del hielo? ___ °C. ¿En qué se transforma? _________________
2. El oxígeno tiene un punto de fusión de –220°C. ¿En qué estado
estaría el oxígeno a una temperatura de –230°C (menor que su punto
de fusión)? ________ ¿En qué estado estaría el oxígeno a una
temperatura de –200°C (mayor que su punto de fusión)? ________
113
El punto de fusión de un material nos dice a qué temperatura se
convierte en líquido, pero no nos dice qué tan fácil o qué tan difícil es
esta
transformación.
Esto
lo
Calor de
Material:
discutiremos a continuación.
fusión
Comparemos tres materiales. Una vez
(kJ/kg):
que llegan a su punto de fusión, el
Plomo
23
calor que se requiere para fundir cada
kilogramo de ese material es el
Plata
110
siguiente: ¿Cuál de estos materiales
Hielo
330
es más fácil de fundir? ¿Cuál de estos
materiales es más difícil de fundir?
3. Si tenemos 3 kilogramos de hielo a 0°C (listos para fundir), ¿cuántos
kilojoules son necesarios para derretirlos? ______ kJ.
Con estos 990 kJ, ¿cuántos kilogramos de plata podemos fundir? ___
kg. ¿A qué temperatura deben estar para que se fundan? ___ °C.
Con estos 990 kJ, ¿cuántos kilogramos de plomo podemos fundir?
___ kg. ¿A qué temperatura deben estar para que se fundan? ___ °C.
4. Discute en clase el proceso inverso de la fusión llamado solidificación.
Piensa sobre los siguientes dos puntos antes y escribe abajo tus
ideas:
a) ¿Es el punto de solidificación el mismo que el punto de fusión para
un material determinado? ¿Por qué?
b) Sabemos que para la fusión el material requiere de un suministro
de energía en forma de calor. Cuando el material se solidifica,
¿regresa esta energía absorbida?, ¿regresa menos, más o una
cantidad igual? ¿Por qué?
5. Escribe una V si el enunciado es verdadero y una F si es falso.
Al calentar una mezla de agua con hielo su temperatura aumenta
Si presionamos un trozo de hielo, puede pasar al estado líquido.
En una olla de presión, el agua hierve a más de 100 °C.
En cualquier parte del planeta, el agua siempre hierve a 100°C.
Todos los mecanismos de transmisión del calor necesitan un medio
material para realizarse.
Es posible que alguna sustancia pase del estado sólido al gaseoso
sin pasar por el líquido.
6. ¿Por qué no es buena idea hacer un termómetro que utilice agua?
Pista: ¿qué temperaturas extremas podría medir?
7. La tapa metálica de un frasco está muy apretada y no se puede
destapar. Al calentar la tapa, ésta se afloja, ¿cómo lo explicas?
8. En un frasco hay vapor de agua a 120 °C, se coloca en un congelador
cuya temperatura es de -10 °C. dibuja una gráfica, semejante a la de
114
la pregunta anterior, para representar el contenido del frasco hasta
que alcance una temperatura en que yo no cambie más.
LOS CAMBIOS DE ESTADO
A la temperatura ambiente, cada sustancia se encuentra en un estado
determinado; el agua es líquida, el oxígeno es gaseoso, el hierro es sólido.
Pero a otras temperaturas, las sustancias cambian de estado: el agua puede
ser sólida; el mercurio, gaseoso, y el oxígeno, líquido, por ejemplo. Así
pues, la materia cambia de estado según la temperatura a la que se
encuentra. A continuación aparecen los nombres de los diferentes cambios
de estado.
9. El agua es una sustancia mediante la cual a simple vista podemos
determinar cómo pasa de una fase sólida a una fase líquida o a una
gaseosa produciéndose en ocasiones de manera natural mediante el
ciclo del agua.
Temperatura:
160
140
120
100
80
60
40
20
Tiempo
0
-20 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
-40
-60
Imagina que calentamos un trozo de hielo que está a una
temperatura inicial de (-60°C). Cuando la temperatura del hielo
llegue a 4°C se empezará a derretir. Al seguir calentando el agua, sus
moléculas se SEPARAN.Explique los cambios de estado desde la
115
temperatura inicial hasta la final. ¿Qué cambio de estado se presenta
en el agua después de los 100°C?
10.
En un laboratorio se tomó un amuestra de vapor de agua y se
extrajo calor de ella. La siguiete muestra el cambio de temperatura
de la muestra original con respecto al tiempo. Indica en qué partes
de la gráfica se verifican la solidificación y la condensación.
EXAMEN BIMESTRAL 3 CIENCIAS II (ÉNFASIS EN FÍSICA)
1. El estado sólido, líquido y gaseoso de la materia, como el agua, están
determinados por:
a) El estado físico de sus partículas
b) La acción de la gravedad terrestre.
C) El volumen de sus moléculas
d) El peso de sus moléculas
2. Relaciona las unidades del Sistema Internacional (SI) con las propiedades
generales o extensivas de la materia:
I Masa
II Peso III Volumen
IV Temperatura
V Densidad
a. Kg/m3
b. Kilogramos-fuerza c. metros cúbicos
d. ºC d. Kg
a) Ie, IIc y IIIb.
b) IIIa, IVb y Vd.
c) Ie, IIb y IIIc.
d) Ia, IIIb y Vc
3. En el caso del ciclo del agua se utilizan dibujos, maquetas, experimentos e
inclusive ecuaciones matemáticas los cuales son tipos de modelos útiles en
el conocimiento científico porque:
a) Explican exactamente lo que sucede en la naturaleza.
b) Representan los fenómenos y procesos acercándose a la realidad.
c) Permiten darse una idea de cómo suceden los fenómenos
d) Son el único recurso el desarrollo del conocimiento científico
4. ¿Qué modelo de la imagen describe al agua
en forma de niebla, vapor y nube?
a) A, porque las partículas le permiten
tener forma definida.
b) A y B porque las partículas están
cercanas y les dan forma
c) B, porque tiene un volumen fijo, pero
no una forma definida.
d) C, porque no tienen forma ni volumen fijo y sus partículas se
encuentran en constante movimiento.
116
5. Para explicar la composición de los cielos, Aristóteles afirmaba que estaban
compuestos por un “quinto elemento” al que llamó:
a) Plasma
b) Átomo
c) Condensado
d) Éter
6. Actualmente sabes que el agua está formada por:
a) Átomos de diferentes elementos b) Elementos de diferentes compuestos
c) Mezclas de diferentes compuestos
d) La unión de diferentes mezclas
7. Boltzman explicó el comportamiento de los gases a través de:
a) La tabla periódica de los elementos.
b) El modelo del átomo.
c) La tabla periódica de los elementos
d) El modelo cinético de partículas
8. ¿Cuáles son los dos factores que determinan el movimiento de las moléculas
en un líquido, sólido o gas?
a) El tamaño y masa de las moléculas.
b) La temperatura y el estado de agregación de las moléculas
c) La masa y la presión ejercida sobre las moléculas.
d) La masa y el peso de las moléculas.
9. Tomando en cuenta la imagen de la pregunta 4, la separación de las
moléculas del recipiente con tapa (C) los choques de las partículas
provocadas por el movimiento ejercen sobre las paredes una:
a) Tensión
b) Dureza
c) Presión
d) Elasticidad
10. ¿Qué sucede cuando calentamos un pedazo de metal?
a) Aumentan las fuerzas de atracción y sus partículas se unen, es decir, se
condensan.
b) Las fuerzas de atracción aumentan y la distancia disminuye hasta impedirles
desplazarse, es decir, se solidifican.
c) La velocidad de las partículas aumenta, las fuerzas de atracción disminuyen y las
partículas se liberan, es decir, se vaporizan.
d) La velocidad de las partículas aumenta, las fuerzas de atracción disminuyen
hasta provocar que se desplacen, es decir, se fusionan.
11. Si agregamos una canica en distintos recipientes que contengan agua,
alcohol, miel y arena. ¿Qué propiedad de cada sustancia determina la
velocidad de desplazamiento en ellas?
a) La presión y la temperatura.
b) La masa y el volumen.
c) El peso y la masa.
d) El calor y la presión.
12. ¿Qué medida del termómetro me indica que padezco fiebre?
a) 16 ºC
b) 26 ºC
c) 32 ºC
d) 38 ºC
13. La temperatura, en este caso del agua del recipiente, está determinada
según el modelo cinético por:
a) La energía potencial de las partículas
b) La densidad del agua
c) La energía cinética de las partículas
d) El volumen del agua
14. En la figura de la pregunta anterior, antes de colocar recipiente con agua se
encontraba “fría”, para “calentarse” se le aplica energía térmica que
establece un sistema de:
a) Pérdida
b) Ganancia
c) Transferencia
d) Desequilibrio
15. De acuerdo con la pregunta anterior, la energía que intercambian dos
sistemas con distintas temperaturas hasta alcanzar el equilibrio térmico se
denomina:
117
a) Calor
b) Temperatura
c) Trabajo
d) Energía potencial
16. Todos los días consumes alimentos, esto representa una transformación de
la energía de tipo:
a) Química
b) Nuclear
c) Eólico
d) Hidráulico
17. En la industria, los gases pueden ser introducidos en recipientes o
distribuidos por tuberías por ser compresibles, lo cual los clasifica como:
a) Fluidos
b) Mezclas
c) Compuestos
d) Elementos
18. Los “gatos hidráulicos” utilizados para levantar automóviles funcionan bajo
el principio de:
a) Arquímedes
b) Bernoulli
c) Charles
d) Pascal
19. Para introducir el gas contenido en los tanques domésticos, es sometido a
procesos donde se manipula la:
a) Masa y el peso
b) Masa y el volumen
c) Presión y la temperatura
d) Fuerza y la presión
20. Para aplicar los conocimientos que aprendiste en este bloque y conocer
cómo se relaciona la presión atmosférica con el desarrollo de tu vida y la de
tus compañeros, desarrollaron y propusieron:
a) Proyectos
b) Investigaciones bibliográficas
c) Visitas a museos
d) Experimentos
Coloca dentro del paréntesis el número que relacione cada concepto con su
descripción.
118
Observa las figuras y marca la respuesta correcta.
En esta pregunta identificaste lo que sucede con el alcohol y el aceite
cuando se mezclan. Explica por qué sucede eso.
119
En esta pregunta identificaste el modelo de un proceso. Argumenta por qué
consideras que la figura es un proceso.
120
BLOQUE IV: MANIFESTACIONES DE LA
ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA
¿DE QUÉ ESTÁN HECHAS LAS MOLÉCULAS?
LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA
¿Qué fenómenos naturales no pueden ser explicados con el MCP?
Reflexiona: ¿Cómo te afecta cuando en tu casa se va la corriente eléctrica?
Probablemente sientas que no puedes hacer nada y que tu vida se
interrumpe por un rato. Con esto puedes notar que la energía eléctrica y los
aparatos que funcionan con ella son tan comunes en tu vida, que sólo los
aprecias hasta que yo no los tienes… o dejan de funcionar por un momento.
¿Cuáles de los siguientes fenómenos se pueden explicar con el
modelo cinético de partículas y cuáles no? Explica por qué.
1. El café caliente se enfría cuando se le agrega leche
fría.
2. Algunos materiales conducen la electricidad y otros
no.
3. Un globo se infla al calentar el aire que contiene.
Preguntas de discusión:
a) De acuerdo con el modelo de partículas, ¿cómo está formada la
materia?
b) ¿Qué otras ideas de cómo está formada la materia recuerdas?
c) ¿De qué están formadas las moléculas?
d) ¿Las moléculas tienen carga? Explica?
e) Los cables con los que conectas la televisión, ¿tienen almacenada
electricidad o ésta únicamente pasa a través de ellos?
1. Utilidad y limitaciones del modelo cinético de partículas.
Con el modelo de partículas que estudiaste en el bloque 3 pueden explicarse
fenómenos de la materia como la temperatura, el calor, la presión, la
densidad y los cambios de estado, ¿recuerdas?
Reúnete en equipos y, considerando el modelo cinético de partículas, traten
de dar una explicación a los fenómenos que observaron en los experimentos
que el profesor les recuerde.
Repasen la lección del bloque 3 sobre los modelos y expliquen cuándo o en
qué situaciones un modelo debe modificarse, acotarse o rechazarse.
Relacionen su respuesta con los resultados de la pregunta anterior.
Comenten sus resultados con su grupo y con su maestro, y juntos lleguen a
una conclusión.
121
2. Observa las imágenes que representan diversos fenómenos de la
naturaleza. Escribe debajo de cada imagen el modelo (cinético de
partículas o atómico) relacionado con cada fenómeno junto con la
manera en que lo explica.
ESTADOS DE AGREGACIÓN
MAGNETISMO
ELECTRICIDAD
TEMPERATURA
PRESIÓN
LA LUZ Y LOS COLORES
122
3. ¿El agua es un buen conductor?
a) ¿Qué diferencia existe entre el agua embotellada y el agua que
sale de la llave?
b) ¿El agua es un buen conductor de electricidad? ¿Bajo qué
condiciones?
c) Pregunta a tu maestro a qué se debe esto y anótalo.
d) ¿Podrías explicar por qué es peligroso que una persona trabaje en
instalaciones eléctricas en condiciones de humedad?
4. Explicando los estados de agregación
Si la materia estuviese constituida por partículas con masa, como lo
establece el modelo de partículas, ¿cómo explicarías los estado de
agregación de materia?, ¿cómo se distribuyen las partículas para
formar sólidos, líquidos y gases?, ¿en qué casos las partículas pueden
interactuar chocando unas con otras.
•
Elabora esquemas para describir los estados de agregación de la
materia.
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. Si no hubiera aire, ¿serían posibles las descargas eléctricas de los
rayos? ¿por qué?
2. ¿Por qué los cables de las instalaciones eléctricas son generalmente
de cobre y plástico? ¿qué función realiza cada material?
3. ¿Cómo funcionan las lámparas incandescentes de filamento, también
llamadas bombillas eléctricas o focos?
4. ¿Por qué no se utilizan superconductores en las instalaciones
eléctricas que llevan luz a las ciudades?
5. ¿Por qué podemos decir que existe una estrecha relación entre la
electricidad y el magnetismo?
6. ¿Todos los materiales que puede atraer un imán son metálicos? si un
material es metálico, ¿puede ser atraído por un imán?
7. si construyes dos electroimanes, ¿tendrán las mismas propiedades de
atracción y repulsión entre sí que dos imanes comunes?
8. ¿Por qué se forma un espectro luminoso?
9. Si el arco iris es un espectro luminoso, ¿a partir de qué fenómeno
físico se forma? ¿en dónde se lleva a cabo tal fenómeno?
10.¿Qué podemos decir de los materiales si sus espectros luminosos son
iguales?
123
¿QUÉ HAY EN EL ÁTOMO?
(DESARROLLO HISTÓRICO DEL MODELO ATÓMICO)
¿Cuáles son los principales modelos atómicos a través de la
historia?
Reflexiona: ¿Sabías que tú, al igual que toda la materia del universo, estás
formado por átomos? Aunque en Biología estudiaste que los seres vivos
están formados por células, éstas también están formadas por átomos.
IDEAS PREVIAS: ¿Cuánto tiempo transcurrió entre la presentación de la
teoría de Demócrito y Dalton? ¿Qué crees que hubiera sucedido si
Aristóteles hubiera apoyado la teoría de Demócrito? ¿Crees que los
conocimientos del átomo estarían más avanzados de seguir esa teoría?
¿Cómo están formados el vidrio de las bombillas o focos,
los cables y toda la materia de conoces? Elabora un
modelo que represente su estructura interna, y que
explique las siguientes cuestiones:
1. ¿Distintos objetos están formados por partículas
diferentes?
2. ¿Cómo ha cambiado el conocimiento de la estructura de
la materia a lo largo del tiempo?
Preguntas de discusión:
a) ¿Un cable y un pedazo de vidrio están
hechos de las mismas partículas? ¿De
cuáles?
b) ¿Cuál es la parte más pequeña de estos
cuerpos?
c) ¿Se pueden dividir las partículas más
pequeñas con las que está formada la
materia?
En la última década del siglo XIX y comienzos
del XX se descubrió que los átomos no son
indivisibles, sino que están formados por varios
tipos de partículas, diferentes en masa y
propiedades.
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99
/ed99-0280-01/ejem3-parte1.html
124
1. Desarrollo histórico del modelo atómico.
Complete la siguiente tabla.
Autor del
JOHN
J.
RUTHERFORD
modelo
DALTON
THOMSON
Modelo
usado para
explicar el
átomo
430 a.C.
Bola de
billar
1897 d.C.
Panqué con
pasas
1911 d.C.
NIELS BOHR
1913
Capas de cebolla
Hueso de
durazno
Estructura
que se
descubrió
¿Cómo es la
estructura
interna del
átomo?
¿Dónde
están
ubicados los
electrones?
Según Dalton, la materia está formada
por partículas indivisibles llamadas
átomos
Los átomos se diferencian, según Dalton, en
su masa atómica, su comportamiento frente
a la electricidad (lo que determina su
carácter metálico, semimetálico o no
metálico),
solubilidad,
estado
de
agregación, etc., pero sostenía que eran
partículas indivisibles.
El modelo atómico de Thomson
J. J. Thomson, después de medir las características del
electrón, intuyó la existencia de carga positiva en el
átomo, dada la neutralidad de la materia. Propuso un
modelo de átomo que consistía en una esfera maciza
cargada positivamente, en la que se hallaban incrustados
los electrones, con carga negativa, como si fuera «un
pastel esférico, relleno de pasas».
125
El modelo de Rutherford
Basándose en su experimento, Rutherford estableció el
siguiente modelo atómico: El átomo está formado por
un núcleo y una corteza:
•
•
En el núcleo se concentra la carga positiva
(protones) y la mayor parte de la masa del
átomo.
En la corteza, girando alrededor del núcleo, los
electrones. Esta zona ocupa la mayor parte del volumen atómico.
El modelo de Bohr
Basándose en algunas experiencias de sus colegas, como el
efecto fotoeléctrico, la teoría cuántica de Planck y Einstein
(según la cual la energía de un sistema no puede aumentar o
disminuir de forma continua, sino a saltos muy pequeños o
«cuantos» de energía) y los espectros atómicos, Niels Bohr
(1885-1962) propuso un modelo atómico, compuesto por
núcleo y corteza. Al igual que en el modelo de Rutherford, el
átomo también tenía un núcleo positivo y los electrones giraban
en torno a él, pero lo hacían en unas órbitas circulares, donde
no emiten ni absorben energía. A estas «órbitas permitidas» se
les llamó niveles de energía.
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Cuál es la “única” propiedad física que tienen
las partículas en el modelo de partículas?
2. Según el método científico, ¿qué actividad debemos llevar a cabo
para comprobar o desechar el modelo de partículas?
3. ¿Cómo resolvieron los antiguos atomistas el problema de la
permanencia y el cambio? Explica.
4. Según la teoría de Dalton de la composición de la materia, ¿en qué
radica la principal diferencia entre los elementos químicos
5. El modelo atómico de Thomson consideraba los átomos como esferas
compactas. ¿Cómo explicarías con el modelo de Thomson la
presencia de electrones en un tubo de rayos catódicos?
6. ¿Por qué concluyó Rutherford que en el centro del átomo debía
concentrarse toda la carga positiva?
7. Según el modelo atómico de Bohr, ¿por qué si los electrones tienen
carga negativa y los protones carga positiva, no se atraen
mutuamente hasta unirse?
8. ¿Qué tienen en común los átomos que propusieron los antiguos
griegos y el modelo de Rutherford?
9. ¿Cuáles son las características del modelo atómico moderno?
10.¿Falta alguna partícula más por descubrir?En 1964, Murray Gell-Mann
(n. 1929) y George Zweig (n. 1937) propusieron la teoría de los
quarks. Esta considera que los constituyentes elementales de la
materia son dos docenas de partículas que pueden agruparse en dos
familias: los leptones y los quarks.
126
¿POR QUÉ ENCIENDE UN FOCO? (CORRIENTE ELÉCTRICA)
¿Qué es la corriente eléctrica? ¿Cuál es su importancia actual?
Reflexiona: El electrón es uno de los elementos más pequeños de la
materia, y es, además, el portador de la carga eléctrica negativa. ¿Cómo
fue posible su descubrimiento?
Vas a elaborar una extensión eléctrica para iluminar el
patio de tu casa con un foco de 200 watts. Puedes
elaborar una extensión larga de 20 metros con cable
delgado de cobre, o una corta de 3 metros con cable
grueso del mismo material. ¿Cuál de los dos extensiones
ofrece menor resistencia al flujo de electrones?
Argumenta tus respuestas en términos físicos.
Preguntas de discusión:
a) ¿Por qué brilla el filamento de un foco?
b) Los cables que se usan para conectar una pila con un foco
generalmente son de cobre, ¿conducirá igual la electricidad un cable
hecho de aluminio? ¿Por qué?
c) Si tenemos dos cables eléctricos, uno delgado y largo y otro ancho y
corto, ¿por cuál de ellos el flujo de electrones será mayor?
La corriente eléctrica es el flujo continuo de electrones a través de un material
conductor, generado por una fuente de voltaje
Muchos científicos experimentaron con las cargas eléctricas en sus laboratorios y
observaron que estas pueden originar chispas eléctricas.
•
•
En 1787, Luigi Galvani (1737-1798) se dio cuenta de que al poner tejido de
animal muerto en contacto con dos metales, los músculos se contraían.
Más tarde, Alessandro Volta (1745-1827) se enteró de este suceso, y en sus
estudios posteriores consiguió desarrollar un instrumento capaz de producir
cargas eléctricas al que llamó electróforo. Y hacia 1800 anunció haber
encontrado una fuente de electricidad: era la primera pila eléctrica
127
1. ¿ELECTRÓN NEGATIVO?
Elaborar una línea del tiempo con los aspectos importantes de los
experimentos acerca de la corriente eléctrica.
El descubrimiento de la corriente eléctrica
En Europa a mediados del siglo XVIII, se realizaron
experimentos para estudiar la electricidad que se
producía en algunos animales. Luigi Galvani se
percato, que las patas de las ranas se contraían al
sacar chispas de la máquina eléctrica y tocar
simultáneamente los nervios musculares con el
bisturí.
Investigando el hecho, Galvani pudo comprobar que la condición
característica del fenómeno era un arco conductor formado por dos metales
y unido por sus extremidades libres con el nervio o músculo de
la rana, dando así un circuito completo.
Alessandro Volta, en las reproducciones que realizó del
experimento de Galvani encontró que los nervios de las ranas
no son, precisamente, los causantes de producir los fenómenos
eléctricos que se habían detectado y hemos descrito: dos
metales y el músculo son suficientes para producir el efecto.
Ese descubrimiento primario de Volta lo llevó a remplazar con
trapos mojados el contacto de músculos de rana del
experimento de Galvani. En ese momento estaba virtualmente
creada la fuente primaria de corriente eléctrica continua. Con
dos metales y un trapo húmedo, se creaba la pila eléctrica.
Con ello, se da partida a las búsquedas sistemáticas que
revelarán una tras otra las propiedades electrolíticas, térmicas
y magnéticas de la corriente eléctrica.
Los ingleses William Nicholson y Anthony Carlisle descomponen el agua con
la corriente de la pila y observan la formación del oxigeno y del hidrógeno
liberados por ella. Thomas Seebeck (1770-1831) tropieza con el fenómeno
de las corrientes térmicas: pone de manifiesto que en un circuito compuesto
por dos metales diferentes se produce corriente cua ndo las dos soldaduras
no están a la misma temperatura. El relojero francés Jean Athanase Peltier
(1785-1845) descubre el fenómeno recíproco, el cambio de temperatura
que el pasaje de la corriente provoca en un circuito bimetálico.
El invento de Volta, favoreció un actual desarrollo tecnológico que permite
gozar de beneficios en la actualidad.
2. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Circuito hidráulico
Relaciona ambas analogías y escribe Tubería
en tu cuaderno cómo crees que Bomba
funcionan las partes que constituyen Válvula
Rueda de paletas
el circuito eléctrico
Circuito eléctrico
Alambre o cable
Pila (Generador)
Interruptor
Foco
(Resistencia)
En un circuito hidráulico: El agua
circula por la tubería, se interrumpe o se permite el flujo de agua con la
válvula, se proporciona energía para que circule el agua con la bomba y la
rueda de paletas recibe la energía que lleva el agua.
¿Qué pasa en el circuito eléctrico?
128
3. La ley de Ohm.
La fórmula anterior se escribe en física de la siguiente manera:
V=RI
donde R es una constante que representa la resistencia del dispositivo al
paso de la corriente.
Piensa ahora en tres varillas conectadas sucesivamente a varios voltajes,
las cuales generan los datos de la tabla siguiente:
Varilla #1
(R=6):
Varilla #2
(R=12):
Varilla #3
(R=?):
Corriente I
(amperes):
Voltaje V
(voltios):
Voltaje V
(voltios):
Voltaje V
(voltios):
0
0
0
0.5
3
1.5
1
6
1.5
9
2
12
-0.5
-3
-1
-6
-3
-1.5
-9
-4.5
-2
-12
12
6
-6
-24
Completa los valores que faltan en la tabla anterior.
¿Cuál es el valor desconocido de la resistencia de la varilla 3? ___________
Para cada una de las varillas, busca la corriente correspondiente a un
voltaje de 6 voltios. Escribe estas corrientes en la tabla siguiente:
Voltaje V
(voltios):
6
Varilla 1
(R=6):
Varilla 2
(R=12):
Varilla 3
(R=3):
Corriente I
(amperes):
Corriente I
(amperes):
Corriente I
(amperes):
0
Para un voltaje fijo como en la tabla de arriba, al aumentar la resistencia,
¿qué le pasa a la corriente que deja pasar la varilla? __________________
De acuerdo a lo anterior, ¿qué representa la resistencia de un alambre
conductor?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
129
La resistencia se mide en “ohms” y se denota con la letra griega omega
mayúscula (Ω).
La resistencia de una varilla a la electricidad depende de tres factores: su
longitud, su calibre y del material del que esté hecha. A continuación
mencionamos cómo se relacionan. Usa tu lógica para explicarlas:
a) Entre más larga sea una varilla, tendrá una mayor resistencia
eléctrica.
Explicación:
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
b) Entre más gruesa sea una varilla, tendrá una menor resistencia
eléctrica.
Explicación:
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
c) Materiales como el aluminio, la plata y el cobre son muy buenos
conductores de la electricidad. Materiales como el vidrio, la
porcelana y el polietileno son muy malos conductores de la
electricidad y se les llama aislantes.
¿Por qué?:
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
4. La resistencia es una propiedad de los objetos que impide o limita el
paso de la corriente eléctrica. Marca con una X al cable conductor que
ofrece mayor resistencia.
5. Las siguientes pilas tienen un voltaje de 1.5 V; calcula el voltaje en
los extremos A y B.
130
6. Explicar en términos causales como funciona el dispositivo de
acuerdo al:
o El circuito eléctrico que se establece.
o Los materiales que son aislantes.
o El funcionamiento del led (foquito) en el circuito.
o Su aplicación del dispositivo en actividades cotidianas
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es la corriente eléctrica? Si un átomo pierde un electrón, ¿Qué
carga adquiere?
2. ¿Cómo se origina la corriente eléctrica?
3. ¿Qué cantidad física proporciona la energía necesaria para que los
electrones produzcan una corriente eléctrica?
4. ¿Cuáles son las partes de la pila de Alejandro Volta?
5. ¿Qué se puede hacer con una batería y qué era imposible realizar con
los aparatos generadores de carga eléctrica?
6. Cuando salen electrones de una batería, ¿la batería se va quedando
sin ellos o sucede otra cosa? Explica brevemente
7. ¿Hay corriente en el interior de una batería cuyas terminales están
conectadas entre sí por fuera de ella? Explica brevemente.
8. ¿Por qué terminal de una batería sale la corriente? ¿Por cuál salen los
electrones? ¿Hay una contradicción en esas respuestas?
9. ¿Qué es la resistencia eléctrica?
10.Explica brevemente por qué se calienta un conductor cuando circula
corriente por él.
131
¿CÓMO SE GENERA EL MAGNETISMO?
(ELECTROMAGNETISMO)
¿Cómo se genera magnetismo de la
electricidad y viceversa?
Reflexiona: ¿Sabías que el magnetismo está presente en tu vida cotidiana
en muchos aparatos que utilizas tal es el caso del teléfono?
Ahora se puede hablar por teléfono o retirar dinero en los cajeros
automáticos de los bancos mediante tarjetas de plástico
en cuyo reverso tienen una banda magnética. La
información del usuario se encuentra grabada allí. ¿Por
qué la persona que cobra, desliza la tarjeta en la rendija
de un lector electrónico? ¿Qué sucede dentro del lector
que permite “leer” la información incluida en la banda
magnética? Explica tus respuestas.
Preguntas de discusión:
a) Cita algunas propiedades de los imanes
b) ¿Qué es lo que provoca el movimiento de la
aguja de una brújula?
c) ¿Cómo participa el magnetismo en la generación de electricidad?
d) ¿Cómo se puede “leer” la información que contiene la banda
magnética de una tarjeta de teléfono o bancaria?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. El magnetismo es un fenómeno en el que se ponen de manifiesto
propiedades de la estructura de la materia, y sólo a través del
modelo atómico se puede comprender.
2. ¿Cómo se evidencia la existencia de fuerzas de acción a distancia?
3. ¿Qué descubrió Hans Oesterd?
4. ¿Cuál es la relación entre el magnetismo y la corriente eléctrica?
5. ¿Cuál es el origen del magnetismo?
6. ¿Por qué algunos materiales son magnético y otros no?
7. Explique el experimento de Faraday.
8. ¿De qué maneras un campo magnético puede generar corriente
eléctrica?
9. Menciona algunas aplicaciones de la inducción electromagnética.
10.¿Por qué el cable que se utiliza para hacer bobinas eléctricas tiene un
recubrimiento plástico delgado? ¿Qué sucedería si no tuviera ese
recubrimiento?
11.¿Cómo funciona un transformador?
132
1. El origen del magnetismo.
Explica el siguiente esquema acerca del origen del magnetismo.
2. Experimento de Oesterd
Una vez ideada la pila eléctrica, los científicos contaron con una fuente estable
de corriente eléctrica que les permitía continuar con sus investigaciones. En
1820, Hans Christian Oersted (1777-1851), mientras realizaba sus
experimentos, encontró que existe una relación muy estrecha entre los
fenómenos eléctricos y magnéticos de la materia. Surgió así el
electromagnetismo, y se inventó un artilugio fascinante para esa época, el
electroimán.
¿Qué sucede con la brújula al pasar corriente eléctrica a través de un
conductor?
3. ¿Has visto trabajar una grúa mecánica? ¿Qué ventajas tiene una grúa
de electroimán sobre una grúa mecánica, que requiere de piezas para
prensar la carga? ¿Qué desventajas tiene?
133
4. Experimento de Faraday.
En las primeras décadas del siglo XIX,
Michael
Faraday
(1791-1867)
realizó
importantes
descubrimientos
que
permitieron comprender la relación existente
entre la electricidad y el magnetismo. Sus
trabajos
facilitaron
el
desarrollo
del
generador eléctrico y del motor eléctrico.
¿Qué sucede al oscilar el imán dentro de la
bobina? Explique.
¿Que transita en el conductor de cada
circuito eléctrico? Explica.
¿Qué sucede cuando se conectan los dos conductores en cada caso? Explica.
5. ¿Cuál es el nombre de la interacción que se manifiesta entre las
cargas de los conductores?
Corriente fluye en
la misma dirección.
Corriente fluye en
dirección contraria.
6. Sistema de distribución de electricidad, desde la planta
generadora hasta los diversos consumidores. Explique cómo se
conduce la electricidad hasta nuestras casas.
134
RAYOS Y PARTÍCULAS REFLEJADOS
(LA REFLEXIÓN DE LA LUZ)
¿Cómo es reflejada la luz en los espejos y objetos?
Reflexiona: ¿Cómo es que podemos observar a nuestros amigos? ¿Cómo
distinguimos el color de su ropa?
Gracias a la reflexión de la luz podemos ver tanto los
objetos como sus imágenes. ¿Por qué se puede ver la
montaña reflejada en el lago? Observa las imágenes de
las montañas y los flamingos. ¿Dónde se forman? ¿De
qué tamaño son? ¿Cómo se forman? ¿Por qué se forman?
¿Se deforman? ¿En qué casos?
Preguntas de discusión:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
¿Qué percibimos cuando la luz se refleja en los objetos?
¿Qué quiere decir la “luz se refleja”?
¿Por qué vemos los objetos?
¿Qué objetos reflejan la luz?
¿Cómo se identifica que un objeto refleja la luz?
¿Qué percibimos cuando los objetos no reflejan la luz?
1. Analicen
la
siguiente
figura, comenten con sus
compañeros y anoten en
las líneas lo que se
indica.
a) ¿Cuál es la fuente de
luz?
b) ¿Cuáles
son
los
objetos donde la luz
se refleja?
c) ¿Cuáles
son
los
objetos que absorben todo el espectro visible?
d) ¿Qué objetos transmiten la luz?
e) ¿Qué objetos absorben parte de la luz y reflejan otra?
135
2. Relacionen cada afirmación con la columna inferior.
( ) Descompone la luz blanca en los colores que la forman
( ) Se suman los colores del espectro visible dando como resultado
el color blanco.
( ) La luz del Sol o de una lámpara se refleja
( ) Todos los colores del espectro se reflejan
( ) Todos los colores del espectro son absorbidos
( ) Todos los colores del espectro se absorben y el de mayor
longitud de onda se refleja
( ) Todos los colores del espectro se absorben y el de mayor
frecuencia se refleja
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Un portafolio negro
Una manzana roja
Lirios de color violeta
La superficie de un CD
Al girar el disco de Newton
Un espejo nos deslumbra
Una pelota blanca
3. Animales en el espejo
La Ley de Reflexión. Un observador en reposo, representado por el
ojo en la figura, se encuentra frente a tres espejos idénticos ubicados
a cierta distancia frente a él, como muestra la figura. Dibujando un
diagrama de rayos incidentes y reflejados, determinar las imágenes
que el observador ve reflejada en cada uno de los espejos.
4. Reflejos de regreso!
La figura muestra a un conjunto de espejos planos que forman una
caja cuyas paredes se cortan en ángulo recto.
a) Dibuje un rayo luminoso que partiendo del punto O incida primero
sobre el espejo A y luego de sucesivas reflexiones emerja de la caja
pasando por el mismo punto O.
b) Si ahora la primera incidencia es en el espejo C, luego de
sucesivas reflexiones, ¿podrá pasar el rayo reflejado por el punto O?
136
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. De acuerdo con el modelo corpuscular, ¿Qué es la luz y de
qué está constituida?
2. ¿Piensas que el modelo de la luz que la representa como partículas
que siguen las leyes de la mecánica explica de modo adecuado la
reflexión de la luz?
3. ¿Cómo explicas con el modelo de partículas la intensidad de un haz
de luz?
4. ¿Puede el modelo de partículas explicar los colores de la luz? ¿Fue
planteado para eso?
5. Según este modelo, las partículas que forman la luz, ¿se verían
afectadas por la gravedad? Si así fuera, las trayectorias de la luz no
serían rectas. ¿Piensas que allí hay una falla en el modelo?
6. El modelo de partículas nos llevó a hacer una suposición sobre la
forma de las superficies, ¿piensas que eso es un modelo de
superficies?
7. ¿Qué predice el modelo cuando dos haces de luz se encuentran?
¿Sucede eso con la luz? ¿La observación es a favor o en contra de un
modelo de partículas?
8. Para idear un modelo que explique la capacidad de la luz de atravesar
algunos materiales no basta con saber qué es la luz, ¿qué otra cosa
debe formar parte del modelo?
9. ¿Cómo explicas que, al mezclar pinturas azul y amarilla, se obtenga
color verde?
10.En un día soleado es posible ver al exterior de una casa a través de
una ventana transparente; sin embargo, en la noche es más difícil
ver el exterior y normalmente lo que vemos es nuestra figura
parcialmente reflejada. ¿Por qué sucede esto?
137
ONDAS Y ENERGÍA DESVIADAS
(LA REFRACCIÓN DE LA LUZ)
¿Cómo la luz es refractada en el vidrio y los lentes?
Reflexiona: ¿Por qué el cielo es azul? ¿Por qué se forma el arcoiris? ¿Cómo
funcionan los lentes?
La luz sufre transformaciones notables al pasar de un
medio a otro de diferente densidad, como cuando se
forma un arcoiris, hace que los objetos se vean más
grandes en el agua, más cerca de la superficie, ves
objetos dobles, rotos, además de espejismos y los halos.
Preguntas de discusión:
a) ¿Por qué se forma el arcoiris
b) ¿Cómo se ve el pez sumergido en el agua? ¿Sufren alguna
deformación? ¿Cuál es su tamaño? ¿Cuáles son las diferencias y
semejanzas con los objetos reales?
c) ¿Por qué los peces se ven más cerca de la superficie de lo que en
realidad están?
d) ¿Por qué cuando te acercas a la esquina de una pecera, vez a un pez
“doble”?
e) ¿Se rompe un lápiz al introducirlo al agua? ¿Por
f) ¿Qué produce los espejismos?
g) ¿Qué son los halos?
h) ¿Por qué suceden todos estos fenómenos?
138
1. Explicación con la mecánica de Newton
Imagina que quitas el eje trasero,
junto con sus ruedas, de un viejo
carrito de juguete y lo pones a
rodar en una acera con una
pendiente suave hacia debajo de
manera que pase después a una
parte de césped bien cortado;
verás que rueda más despacio
sobre el césped a causa de la
interacción de las ruedas con el
pasto. Si haces que ruede con
cierto ángulo, como se muestra en
la figura 29.13, se desviará de su
trayectoria en línea recta. En la
ilustración se muestra la dirección
del eje con las ruedas. Observa
que la rueda que llega antes al
césped es la primera en perder
rapidez porque interactúa con el
pasto mientras la rueda opuesta gira todavía sobre el pavimento. El
eje vira y la trayectoria se inclina hacia la normal (la línea punteada
delgada perpendicular al límite entre el césped y el pavimento).
Después, el eje continúa cruzando el césped en línea recta con menor
rapidez.
Hewitt, Paul G. (199)), Física conceptual. Tercera edición,
México, Addison Wesley Longman, pág. 450.
2. La formación de una imagen en una lupa como la siguiente,
relacionándola con el siguiente esquema:
139
3. Esquema de la formación de una imagen en el ojo humano.
a) ¿Qué trayectoria sigue la luz al viajar?
b) ¿Dónde se refleja la luz?
c) ¿Qué líneas indican que la luz se está reflejando?
d) ¿Dónde se refracta la luz?
e) ¿Qué líneas indican que la luz se está refractando?
f) ¿Dónde se forma la imagen?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. De acuerdo con el modelo ondulatorio, ¿Qué es la luz y de qué está
constituida?
2. ¿Por qué los objetos se ven más grandes si los pones dentro de un
recipiente de vidrio con agua?
3. ¿Qué es la refracción?
4. Menciona ejemplos de refracción.
5. Si un rayo de luz atraviesa un prisma, ¿se descompondrá en otros
colores? ¿Por qué?
6. ¿Cómo podrías saber si un color es combinación de otros?
7. ¿Cómo se forma el arco iris?
8. Es posible descomponer la luz blanca en los colores del arco iris; ¿será
posible combinar estos colores y obtener nuevamente luz blanca?
¿Cómo?
9. ¿Qué son los lentes?
10.¿Qué aplicaciones tienen los lentes?
140
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
¿Cuáles son las principales aplicaciones de las Ondas EM?
¿Cómo se produce la luz en el interior de los átomos?
Reflexiona: Para que una radiodifusora emita ondas electromagnéticas, los
electrones se hacen vibrar (en antenas metálicas) de arriba y abajo millones de
veces por segundo; las vibraciones son controladas por aparatos llamados
osciladores. Así se generan ondas electromagnéticas en el espacio que son
recogidas por la antena de nuestro radiorreceptor y las traduce en ondas
sonoras.
Ya sea que vivas al nivel del mar o en una zona montañosa,
¿qué pasa si te expones a los rayos del Sol por mucho
tiempo? ¿Cómo te puedes proteger de las radiaciones que
son potencialmente nocivas para tu salud? Fundamenta tus
respuestas con base en las características de la luz.
Preguntas de discusión:
a) Explica con tus palabras en qué consisten los
rayos solares.
b) ¿Cómo te puede perjudicar
prolongada a los rayos solares?
una
exposición
c) ¿Por qué es importante la luz solar en el
desarrollo de la vida en el planeta?
d) ¿Cómo definirían la luz?
e) ¿Qué son las radiaciones?
f) ¿La radiación transporta energía? ¿Por qué?
Al igual que las ondas de radio, la luz también es
radiación electromagnética que se produce por la
vibración de cargas eléctricas; las “antenas” emisoras se
encuentran en el interior de los átomos y las “antenas
receptoras” se encuentran en la retina de nuestros ojos.
1. Revisen el modelo atómico de Bohr que estudiamos
al inicio de este bloque y respondan lo siguiente:
a) ¿En dónde se encuentran y cómo se mueven los
electrones en el átomo?
b) ¿Qué determina la energía de los electrones en el
átomo?
c) ¿Qué sucede a los electrones si absorben energía?
d) ¿Qué sucede cuando los electrones regresan a
niveles menos energéticos?
141
2. Expliquen con el modelo de Bohr cómo se emite un fotón.
3. Escribe unas aplicaciones para cada tipo de onda electromagnética
Onda
¿Qué son?
¿Qué aplicaciones tienen?
electromagnética
Ondas de radio
Microondas
Rayos infrarrojos
Luz visible
Rayos ultravioleta
Rayos X
Rayos Gamma
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿A qué se le llama espectro electromagnético
Explica cómo se conforma el espectro electromagnético.
¿A qué se le llama espectro visible?
Es la gama de colores del arco iris
¿Qué diferencia hay entre la luz roja y la violeta?
Mencione algunas aplicaciones de los Rayos X
Radiaciones que se utilizan en la desinfección de materiales, equipos,
etc.
8. Efectos que producen las ondas infrarrojas
9. Las ondas cortas de radio se reflejan en:
10.¿Qué uso tienen las microondas?
142
EXAMEN BIMESTRE IV
CIENCIAS 2 (FÍSICA)
1. ¿De qué está formada la materia, es decir, nosotros y lo que nos rodea?
A) Éter
B) Células
C) Átomos
D) Iones
2. ¿Qué tipo de materiales nos protegen de no tener accidentes al tener
contacto o utilizar aparatos eléctricos?
A) Pinzas de metal
B) Alambres de cobre
C) Escaleras de Aluminio
D) Guantes de cuero
3. La luz que percibimos decimos que es blanca, pero no es así, porque:
A) Está compuesta de varios colores
B) La compone sólo el blanco
C) No tiene color
D) Combina todos los colores
4. ¿Qué modelo es útil para representar el movimiento de la electricidad en
materiales como los metales, el agua y los plásticos?
A) Modelo Cinético de Partículas
B) Modelo Atómico
C) Tridimensional del átomo de carbono
D) Modelo de Lewis
5. En la historia del átomo, ¿Qué personaje propuso que el átomo era una
partícula diminuta e indivisible?
A) Millikan
B) Thompson
C) Demócrito
D) Rutherford
6. El modelo atómico de Bohr nos permite identificar a los electrones en las
órbitas del átomo y en el núcleo a:
A) Los protones y los electrones
B) Los fotones
C) Los neutrones
D) Los protones
7. De las partículas subatómicas, ¿Quiénes se encargan de que la electricidad
sea posible?
A) Los fotones
B) Los protones
C) Los neutrones
D) Los electrones
8. Entonces, la corriente eléctrica se considera:
A) Un flujo
B) Una reflexión
C) Una convección
D) Una refracción
9. En los aparatos eléctricos como la licuadora, la plancha y la TV, ¿Cuál es la
función que las resistencias en los circuitos eléctricos que los componen?
A) Acelerar el paso de la corriente eléctrica
B) Aumentar el paso de la corriente eléctrica
C) Regular el paso de la corriente eléctrica.
D) Anular el flujo de la corriente eléctrica.
10. Los materiales como la madera, el vidrio, los plásticos que no conducen la
corriente eléctrica se denominan:
A) Conductores
B) Semiconductores
C) Superconductores
D) Aislantes
11. ¿Cuál es la unidad que mide el diferencial eléctrico (energía potencial
eléctrica / carga)?
A) Ampere
B) Coulomb
C) Joule
D) Voltio
12. En los circuitos eléctricos si la corriente no pasa por alguno de los elementos
que lo conforman, el circuito falla. Las luces de navidad son un buen
ejemplo de estos circuitos llamados también:
A) En serie
B) En paralelo
C) Abierto
D) Cerrado
143
13. Los motores de los aparatos eléctricos utilizados en casa e incluso los
transformadores de la red eléctrica de la comunidad, funcionan bajo el
principio de:
A) Fuerza de Gravedad
B) Presión Hidrostática
C) Inducción Electromagnética
D) Campos magnéticos
14. La luz que proviene del Sol, de una lámpara o de un rayo láser es de gran
utilidad para el desarrollo de la vida del hombre y la sociedad. Al igual que
el avance tecnológico que ha revolucionado el uso de teléfonos celulares,
en el campo de las telecomunicaciones. ¿Qué similitud tiene la luz del Sol y
la de un rayo láser?
A) Ambas son ondas electromagnéticas
B) Son suma de campos magnéticos
C) Son fuerzas electrostáticas.
D) Son una suma de campos eléctricos
15. Cuando los electrones se propagan en el espacio a través de un campo
magnético se forman las:
A) Órbitas espaciales
B) Espectro magnético
C) Ondas electromagnéticas
D) Ampliación eléctrica
16. ¿Cuál es el dispositivo que produce luz por el calentamiento del filamento
que lo compone, provocada por el paso de la corriente eléctrica?
A) El motor eléctrico
B) El solenoide
C) La lámpara incandescente
D) El multímetro
17. La luz blanca es en realidad una mezcla de ondas con diferente:
A) Frecuencia y longitud
B) Tiempo y distancia
C) Calor y temperatura
D) Presión y densidad
18. Los teléfonos celulares, al igual que la televisión de tu casa deben contar
con una antena para poder reproducir las imágenes, el sonido y datos, que
llegan a través de:
A) Ondas infrarrojas
B) Espectro de luz visible
C) Ondas de radio
D) Ondas Ultravioleta (UV
19. El arco iris es un espectáculo de la naturaleza, el cual se forma cuando la luz
blanca pasa a través de las gotas de agua en la atmósfera que funcionan
como prismas, semejantes a los que Newton utilizó en sus experimentos.
¿Cuáles son los dos fenómenos de la luz que hacen posible que lo
observemos?
A) Movimiento y velocidad (Bloque 1)
B) Fuerza y presión (Bloque 2)
C) Calor y temperatura (Bloque 3)
D) Reflexión/Refracción (Bloque 4)
20. En los proyectos de Ciencias II, ¿Cuál es la etapa en la que se presentan por
medios escritos, orales y gráficos los resultados obtenidos?
A) Planeación
B) Desarrollo
C) Comunicación
D) Evaluación
144
145
BLOQUE V: CONOCIMIENTO, SOCIEDAD Y TECNOLOGÍA
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO
¿Cómo se originó el universo?
Tus compañeros y tú van a participar en una feria de
ciencias que incluye una sección de Astronomía. ¿Cómo
elaborarían una representación de la historia del
Universo, señalando los sucesos más sobresalientes?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué es el Universo?
b) ¿Qué es el Cosmos?
c) ¿Qué tan viejo crees que es el universo?
d) ¿Cómo se originó?
e) Además de la teoría de la Gran Explosión
explicaciones sobre el origen del Universo?
¿conoces
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es el Universo?
2. ¿Cuál es la diferencia entre una teoría científica y una hipótesis?
3. ¿Cuál es la diferencia entre una teoría científica y un mito?
4. ¿Cuáles son las cosmogonías más conocidas?
5. ¿Cuáles son las teorías del origen del universo?
6. ¿Cuál es la diferencia entre astrología y astronomía?
7. ¿Qué es el sistema solar?
8. ¿Cuál es la estrella más próxima al Sistema Solar?
9. ¿Cuál es la estrella más próxima al Sistema Solar?
10.¿Por qué se ha dicho que Plutón no es un planeta?
146
otras
Investiga y completa la tabla con las cosmogonías más importantes a través
del tiempo.
Pueblo
BABILÓNIOS
HEBREOS
Libro o mito
Implicaciones sociales y culturales.
Los poemas
cosmogónicos de
Mesopotamia.
Libro del Génesis.
EGIPCIOS
HINDÚES
CHINOS
El mito del
enorme huevo
cósmico.
La diosa Niu-kua.
El mito de Yi y los
diez soles.
GRIEGOS
La teogonía de
Hesíodo.
Las teogonías
órficas.
MAYAS
Los libros del
Chilar Balam.
El Popol Vuh.
AZTECAS
Los Cinco Soles.
El mito de la
Coatlicue.
INCAS
¿Cuál es la diferencia entre una teoría científica y un mito?
¿Por qué hay similitudes en los mitos de diferentes culturas?
147
DEBATE “ASTROLOGÍA VS ASTRONOMÍA”
Reglas para el debate
1. Los temas por discutir se refrieren a la veracidad de la astrología y la
astronomía.
2. Todas las actividades realizadas para y durante el debate estarán sujetas
a evaluación.
3. En todo momento los participantes se referirán a sus compañeros con
todo respeto, por lo que evitarán las descalificaciones, las burlas, las
ironías y los insultos.
4. Cuando un compañero desee interpelar a otro lo hará utilizando la forma
de usted. Está prohibido el tuteo durante las sesiones de debate.
5. El debate se llevará a cabo en tres sesiones.
6. Para poder acceder a la primera sesión, cada equipo tendrá que
entregar por escrito en 3 cuartillas sus argumentos principales, con
bibliografía y con las características de presentación requeridas por el
profesor.
7. En la primera sesión cada equipo tendrá 3 minutos para exponer su
posición respecto de la veracidad de la astrología o la astronomía. A
continuación el equipo expositor podrá realizar hasta 3 preguntas sobre
el contenido de la exposición. Se permite la réplica y la contrarréplica,
las cuales no podrán durar más de 1 minuto cada una de ellas. No se
permite el diálogo entre estudiantes.
8. En la segunda sesión, se llevará a cabo un debate simple con lista de
oradores que controlará la mesa. Los participantes podrán exponer sus
argumentos o realizar preguntas al equipo opositor, sin exceder el
minuto.
9. En esta sesión deberán participar todos los estudiantes, al menos con
una participación.
10. En la tercera sesión se llevará a cabo una exposición en la que
recapitulen sus últimos argumentos, con una duración de 1.5 minutos. El
equipo opositor podrá realizar una pregunta, sin réplica. Después de
ambas exposiciones los dos equipos emitirán una exposición final de su
posición en dos minutos.
11. A continuación se dará a conocer el equipo ganador, que será aquel que
exponga de manera precisa sus argumentos, que haga uso eficaz de los
medios audiovisuales, que se apoye en información actualizada y de
medios importantes, etcétera.
12. El fallo del profesor es inapelable.
148
¿CÓMO ESTÁ FORMADO EL UNIVERSO?
LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
¿Cómo está estructurado el Universo?
Tus compañeros y tú van a participar en una feria de
ciencias que incluye una sección de Astronomía. ¿Cómo
elaborarían una representación de la estructura del
Universo,
enlistando
los
componentes
más
sobresalientes?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué es el universo?
b) ¿Cómo está formado?
c) ¿Qué son las galaxias y los cúmulos de galaxias?
d) ¿Qué astro te llama más la atención?
e) ¿Qué interacción mantiene las estructuras del universo unidas?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Qué es el universo?
a) ¿Qué tamaño tiene el universo?
b) ¿Cuál es la edad del universo?
c) ¿A qué se parece el universo?
d) ¿Cuál es la temperatura del universo?
e) ¿De qué está formado el universo?
2. ¿Qué es una estrella?
3. ¿Qué es una galaxia? ¿Cómo se llama tu galaxia?
4. ¿Qué es una nebulosa?
5. ¿Qué es un agujero negro?
6. ¿Qué es una supernova?
7. ¿Cuál es la diferencia entre asteroides, meteoritos y cometas?
8. ¿Cuáles son los telescopios espaciales más importantes?
9. ¿Para qué sirven los radiotelescopios?
10.¿Qué determina la coloración de las estrellas?
149
Acomoda las palabras de acuerdo con lo que se te pide:
OBJETO
a) Planeta
b) La Luna
c) El sistema solar
d) Una galaxia
e) El universo
f) Mercurio
g) América
h) El planeta Tierra
i) Una estrella
j) La Vía Láctea
k) El Sol
l) Agujero negro
m) Un átomo
n) Júpiter
o) Una persona
HAZ UN DIBUJO EN TU CUADERNO
(P)
(L)
(SS)
(G)
(U)
(M)
(A)
(T)
(E)
(VL)
(S)
(AN)
(a)
(J)
(☺)
1. Acomódalos de acuerdo con su tamaño, poniendo el objeto más grande
al principio y el más pequeño al final.
2. De estos objetos hay algunos que son más viejos que otros. Pon al
principio los más viejos y al final los más recientes.
3. Todos estos objetos tienen temperaturas muy diversas. Pon al principio
los más fríos y al final los más calientes.
#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#
150
Objeto más
lejano
Objeto más
grande
Objeto más
viejo
Objeto más
frío
Objeto más
cercano
Objeto más
pequeño
Objeto más
reciente
Objeto más
caliente
Diámetro relativo
al de la Tierra
Distancia al Sol
(millones de km)
Masa relativa a la
de la Tierra
Volumen relativo
al de la Tierra
Densidad relativa
a la de la Tierra
Gravedad
superficie rel. a la
Tierra
Temeratura max.
en su superficie
(grad C)
1380
4.8
12.2
12.6
3.5
6.8
137
112
50
48
4
110
0.38
0.97
1.00
0.28
0.54
11
8.9
4.0
3.8
0.32
58
107
150
150
227
774
1420
2850
4500
5900
333400
0.054
0.82
1
0.012
0.11
318
95
14.6
17
0.004
0.06
0.91
1.00
0.021
0.16
1285
702
62
55
0.03
0.25
0.98
0.90
1.00
0.57
0.70
0.25
0.14
0.23
0.31
0.13
28
0.37
0.87
1
1/6
0.38
2.64
1.16
1.12
1.18
0.5
5500
380
480
50
110
20
-150
-180
-210
-220
-230
Densidad de la Tierra:
Masa de la Tierra:
Velocidad orbital
(km por segundo)
Diámetro
(miles de km)
Sol
Mercurio
Venus
Tierra
Luna
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
Plutón
Periodo de
revolución
alrededor del Sol
(años)
Nombre del astro
Características del Sol, la Luna y los planetas.
0.24
0.62
1
48
35
29.5
1
24
13
9.5
6.7
5.5
4.6
1.9
12
30
84
165
248
5.5 veces la del agua
6.6E+24
(kg)
151
El sistema solar
En esta actividad analizaremos algunas propiedades de los planetas del sistema
solar. Las dos primeras columnas dan el diámetro de los planetas en kilómetros
y su valor relativo al de la Tierra. En la siguiente lista ordena los planetas de
menor a mayor tamaño:
1. ________________
2. _________________
3. _________________
4. ________________
5. _________________
6. _________________
7. ________________
8. _________________
9. _________________
En tu cuaderno dibuja Mercurio, la Tierra y Júpiter a escala, con la Tierra de 1
centímetro de diámetro.
A esta escala, ¿cuánto mediría el Sol en metros? ____________________
¿Es la Luna menor que todos los planetas? __________________________
Dibújala también a escala en el espacio de arriba.
La siguiente columna de la tabla da la distancia de los planetas en millones de
kilómetros.
¿Cuál planeta está más alejado de la Tierra, Venus o Marte? ____________
Como la distancia de la Tierra es de 150 (millones de kilómetros), para saber
cuántas veces más alejado está un planeta del Sol que la Tierra, hay que dividir
su distancia entre 150.
¿Cuántas veces más alejado está Júpiter del Sol que la Tierra? __________
¿Cuántas veces más alejado está Saturno del Sol que la Tierra? _________
¿Cuántas veces más alejado está Urano del Sol que la Tierra? ___________
¿Cuántas veces más alejado está Plutón del Sol que la Tierra? ___________
Si hacemos lo mismo con los planetas interiores, sabremos a qué fracción de la
distancia de la Tierra al Sol se encuentran estos planetas.
¿A qué fracción de la distancia de la Tierra al Sol se encuentra Mercurio? __
¿A qué fracción de la distancia de la Tierra al Sol se encuentra Venus? ____
Las siguientes tres columnas de la hoja presentan los valores de la masa, el
volumen y la densidad del Sol, la Luna y los planetas, todos relativos a los de la
Tierra.
Ordena a continuación de menor a mayor los planetas de acuerdo con su masa:
1. ________________
2. _________________
3. _________________
4. ________________
5. _________________
6. _________________
7. ________________
8. _________________
9. _________________
¿Por qué Urano y Neptuno invirtieron lugares con respecto a la lista de la hoja
anterior en la que ordenamos los planetas de acuerdo a su diámetro?
_______________________________________________________________
_________________________________________________________
¿Por qué la lista ordenada de acuerdo al volumen tiene que ser la misma que la
lista
ordenada
de
acuerdo
al
diámetro?
_______________________________________________________________
_________________________________________________________
152
Escribe en orden de menor a mayor los tres planetas que tienen una densidad
menor que la del Sol:
_________________
__________________
__________________
Escribe en orden de mayor a menor los tres planetas con mayor densidad:
_________________
__________________
Sabes que la densidad ρ, la masa m y el
volumen v están relacionados por la
fórmula:
ρ=
m
v
__________________
,
m=ρ v
v=
,
m
ρ
Comprueba esta fórmula para los datos dados en la hoja (recuerda que estos
son sólo valores aproximados.
¿Cuál es el volumen del Sol con respecto al de la Tierra? (calcúlalo)
____________________________________________________________
La siguiente columna te muestra la gravedad en la superficie del planeta
relativa a la de la Tierra.
Para calcular tu peso en la superficie de otro planeta, tienes que multiplicar tu
peso en la Tierra por la gravedad relativa del planeta.
¿Cuál sería tu peso en la superficie de Júpiter? _______________________
¿Cuál sería tu peso en la superficie de Marte? ________________________
¿Cuál sería tu peso en la superficie de la Luna? ______________________
¿Cuál sería tu peso en la superficie del Sol? _________________________
La siguiente columna te da la temperatura máxima en su superficie en grados
centígrados. Como sabrás, la temperatura de un planeta puede variar
considerablemente en su superficie. Escribe dos razones posibles de esta
variación:
1. _______________________________________________________
2. _______________________________________________________
Completa la siguiente gráfica de columnas de la temperatura máxima de los
planetas y la Luna:
500 Temperatura máxima
400
300
200
100
0
Mercurio
Venus
Tierra
Luna
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
Plutón
-100
-200
-300
Analiza esta gráfica y escribe tus conclusiones en tu cuaderno.
153
FÍSICA EN EL CUIDADO DE LA SALUD
La clínica de tu comunidad va a realizar una feria de la
salud para informar a la población sobre el cuidado de la
salud y la prevención de enfermedades; los estudiantes de
tu escuela quieren aprovechar esto para explicar algunas
de las aplicaciones de la Física en el cuidado de la salud.
Tus compañeros y tú tienen que explicar cómo la Física ha
contribuido al diagnóstico y tratamiento de enfermedades,
por ejemplo las radiografías, la tomografía axial computarizada y la
resonancia magnética. ¿Cómo lo harían? ¿Qué información les parece
adecuado difundir?
Preguntas de discusión:
a) ¿Qué son los rayos X?
b) ¿Para qué se utilizan?
c) ¿Qué puede pasar si una persona está
constantemente expuesta a los rayos X?
d) ¿Cómo cambió la práctica médica con la
invención de los rayos X?
e) Además de la teoría de la Gran
Explosión ¿conoces otras explicaciones
sobre el origen del Universo?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Cuáles son los instrumentos clásicos de diagnóstico?
2. ¿Qué riesgos presentan las técnicas avanzadas de diagnóstico?
3. ¿Cuándo no es posible optar por una técnica no invasiva (que no
cause daño al organismo)?
4. ¿Cómo se relacionan los instrumentos clásicos de diagnóstico con las
ondas, la presión en gases y líquidos, la luz, los lentes y espejos?
5. Señalen algunas ventajas y desventajas de los rayos X
6. ¿Por qué es posible obtener imágenes óseas usando Rayos X?
•
Además de la utilización de los rayos X para obtener
radiografía, ¿Qué otros usos tienen?
7. ¿Por qué se usaba de forma indiscriminada los rayos X en la medicina
previa a la segunda guerra mundial? ¿Qué efectos produjo en el ser
humano?
8. ¿Cuáles son las técnicas de tratamiento más populares?
9. ¿Qué es la talidomida? ¿Qué efectos mutagénicos produjo?
10.¿Qué tipo de radiaciones se usan para experimentos de genética? ¿Es
ético usar esas radiaciones?
154
Ciencia y tecnología: Dos palabras que deben ir siempre unidas, una a la par de
la otra. La primera busca entender el Universo y generar con ello nuevos
conocimientos; la otra, busca aplicarlos en bien de la humanidad al convertir las
leyes en aparatos y procedimientos que permitan al ser humano tener el control de
su ambiente y, por tanto, una vida mejor.
TÉCNICAS DE TRATAMIENTO
DESFIBRILADOR
Gracias a la biofísica se conoce la reacción que provoca una descarga eléctrica
aplicada en los músculos; ahora es posible, mediante un choque eléctrico,
conseguir la reanimación de una persona en emergencias médicas, cuando su
corazón se ha detenido.
MARCAPASOS
Aparato que regula el ritmo cardiaco por medio de pulsos eléctricos. Puede
implantarse en el cuerpo del paciente.
RADIACIÓN (RADIOTERAPIA)
El poder de penetración de las emisiones radiactivas, así como la facilidad con
que pueden ser concentradas en haces muy estrechos, permite que con aparatos
como la llamada bomba de cobalto pueda bombardearse una zona precisa de un
órgano que se encuentre invadido por células cancerígenas y de esa forma
destruirlas. Claro que estas técnicas requieren de mucha precaución, pues tiene
efectos no deseados, porque así como se destruye tejido maligno se pueden dañar
células sanas.
ULTRASONIDO ENFOCADO
Ayuda a destruir cálculos renales. El paciente se sumerge en agua y desde el
exterior se emite un pulso que se refleja en una superficie cóncava; la onda
producida se enfoca en la piedra dentro del riñón y la fracciona, haciendo más fácil
su eliminación.
LÁSER
Debido a que el rayo láser no se dispersa como la luz normal, tiene gran utilidad en
la medicina, ya que al usarse en cirugía permite hacer cortes precisos y quemar o
cauterizar zonas pequeñas en un órgano que tenga tejido maligno. Ahora es
popular la cirugía láser para corregir la miopía: un corte preciso en el cristalino
corrige la lente del ojo. Es una operación sencilla y prácticamente sin riesgo.
Tratamiento de la retina: cauterizados para adherir capas que se han desprendido
de la retina. Tratamiento de la córnea: Cauterizador para modificar la forma de la
córnea y corregir defectos de la vista para que el paciente no use lentes.
Tratamiento de la piel: Quitar manchas en la piel o tatuajes, con fines más bien
estéticos.
DISCUSIÓN
¿Qué riesgos presentan las técnicas de diagnóstico?
¿Cuándo no es posible optar por una técnica no invasiva (que no cause daño al
organismo)?
155
RAYOS X Y OTRAS TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES
INSTRUMENTOS CLÁSICOS PARA EL DIAGNÓSTICO
Hay instrumentos que se usan desde hace mucho tiempo, su funcionamiento se
explica de manera sencilla y siguen siendo importantes para el médico.
a) Termómetro. Sirve para medir la temperatura del paciente. El de
mercurio funciona por dilatación; tiene una constricción que evita que la
columna de mercurio baje y sea posible la lectura de la máxima
temperatura.
b) Estetoscopio. Para escuchar latidos en arterias o el pecho, respiración.
Inicialmente es un tubo por el que transmite el sonido. El que hoy se usa
tiene una cavidad resonante que amplifica el sonido. Transmisión de
ondas sonoras.
c) Esfigmomanómetro. Mide la presión arterial, mediadas sistólica y
diastólica. La medida está dada por la altura de una columna de
mercurio. Principio de Torricelli.
d) Oftalmoscopio. Diseño ingenioso con lentes y espejo y lámpara que
permite al médico ver el interior del ojo del paciente. Reflexión y
refracción de la luz.
¿Cómo funcionan?
1. ¿Cómo se relacionan los instrumentos clásicos de diagnóstico con las
ondas, la presión en gases y líquidos, la luz, los lentes y espejos?
2. Presenten con diagramas el funcionamiento de cada instrumento.
3. Con un estetoscopio escuchen sus propios latidos y respiración
Nombre
Latidos
minuto
por
Exhalaciones
minuto
CIENCIA AL CUIDADO DE LA SALUD
Para que apliques tus conocimientos en los avances de la ciencia en Física,
relaciona con líneas el nombre de los estudios utilizados en el cuidado de la
salud.
ASPECTO
ESTUDIO REALIZADO
Medir la temperatura
Rayos X
Medir la presión arterial
Resonancia magnética
Detectar las fracturas de huesos y estado de los dientes Quimioterapia
Estudio detallado de una parte de tu cuerpo
Termómetro
Para el tratamiento del cáncer
Baumanómetro
156
por
TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO AVANZADAS
Hay varias técnicas que se basan en hallazgos de la Física para el manejo
de los instrumentos, algunos clásicos y otros de la física moderna.
RAYOS X
Las primeras imágenes de rayos X fueron obtenidas accidentalmente por
Wilhelm Röntgen en 1865. Esta radiación electromagnética recibió el
nombre de rayos X porque su naturaleza era desconocida en el momento de
su descubrimiento.
Las primeras imágenes que el profesor Röntgen tomó usando los rayos X
fueron la mano izquierda de su mujer, Bertha, y de su escopeta de caza, en
la que descubrió un defecto estructural en el metal del cañón.
Los científicos examinaron el recién descubierto fenómeno y le encontraron
aplicaciones. En 1901 Röntgen fue galardonado con el primer premio Nobel
de Física. En 1912 se descubrió que los rayos X eran ondas
electromagnéticas. Desde que Röntgen utilizara los rayos X para fotografiar
estructuras óseas, comenzó el desarrollo de la tecnología necesaria para su
aplicación médica. Así, las aplicaciones de este tipo de radiación han sido
múltiples: desde la ingeniería hasta la Química y la Medicina se han visto
beneficiadas por su uso.
Las radiografías, aunque a nuestros ojos son como sombras, resultan muy
claras para los especialistas. La aplicación de técnicas que incluyen rayos X
ha permitido conocer la estructura interna de las moléculas orgánicas, como
las proteínas y el ADN.
Hagan uso de diagramas del tubo de rayos catódicos e indiquen cómo
ocurre la emisión de radiación. Analicen una imagen de una radiografía
PREGUNTAS X
1. Señalen algunas ventajas y desventajas de los rayos X
2. ¿Por qué es posible obtener imágenes óseas usando Rayos X?
3. Además de la utilización de los rayos X para obtener radiografía,
¿Qué otros usos tienen?
4. ¿Es posible obtener imágenes de tejidos blandos, como el intestino o
el estómago con rayos X?
5. ¿Qué es un medio de contraste? ¿Cómo y para qué se aplica en la
toma de radiografías?
157
ELECTROCARDIOGRAFÍA
En cuanto a la electricidad, el uso de ciertos aparatos es indispensable para el
diagnóstico. Gracias a la electricidad existen los cardiogramas que permiten,
mediante electrodos colocados en ciertas regiones del cuerpo, comprender
cómo se comporta la conducción de la electricidad en los músculos del corazón
y así detectar posibles lesiones o infartos. Los pulsos eléctricos originados en
los nervios que controlan al corazón son detectados y amplificados. Se hace
una gráfica que el electrocardiograma.
ELECTROENCEFALOGRAFÍA
Aquí los pulsos eléctricos son de la corteza cerebral. También se hacen gráficas
para el análisis. Se detectan tumores o algún mal funcionamiento de regiones
del cerebro.
ULTRASONIDO
Es un sonido de frecuencias muy altas que no percibimos. Por ser de longitud
de onda pequeña, puede reflejarse en objetos chicos. La onda penetra en los
tejidos, se refleja y es detectada. Por medio de una computadora se forma una
imagen en pantalla. Así se diagnostican muchos problemas de salud. Los
ecocardiogramas son hechos son ayuda del ultrasonido.
RESONANCIA MAGNÉTICA
La parte por examinar queda expuesta a una onda de radio de alta frecuencia
que hace oscilar átomos de hidrógeno. Como en todos los tejidos hay agua, el
hidrógeno abunda. Otra señal de radio se superpone a la primera y los átomos
responden emitiendo a su vez otra señal. Esta última es detectada y con una
computadora se forman imágenes. Es posible tener imágenes que nos e logran
con rayos X, y sin riesgos de radiación.
TROPIEZOS DE LA CIENCIA: Aunque en general la imagen de la ciencia es
que ha dado grandes aportaciones al cuidado de la salud, también debemos
reconocer que en algunas ocasiones estos avances han tenido tropiezos.
1. ¿Por qué se usaba de forma indiscriminada los rayos X en la medicina
previa a la segunda guerra mundial?
2. ¿Qué efectos produjo en el ser humano?
3. ¿Qué es la talidomida?
4. ¿Qué efectos mutagénicos produjo?
5. ¿Qué tipo de radiaciones se usan para experimentos de genética?
6. ¿Es ético usar esas radiaciones?
158
LAS TELECOMUNICACIONES
Preguntas de discusión:
a) ¿Cómo se comunicaban las personas antes de la invención de las
telecomunicaciones?
b) ¿La transmisión de información entre poblaciones distantes era
oportuna y rápida?
c) ¿Creen que la comunicación ha influido en el desarrollo de la
humanidad? ¿Por qué?
d) ¿Qué ventajas tienen las nuevas formas de comunicación?
PREPÁRATE PARA TU EXAMEN
1. ¿Cómo se comunicaban las personas antes de la invención de las
telecomunicaciones?
2. ¿La transmisión de información entre poblaciones distantes era
oportuna y rápida?
3. ¿Creen que la comunicación ha influido en el desarrollo de la
humanidad? ¿Por qué?
4. ¿Qué ventajas tienen las nuevas formas de comunicación?
5. ¿Qué es la fibra óptica?
6. Describe tres ventajas importantes del uso de la fibra óptica
7. Anota tres características de la fibra óptica
8. Anota tres tipos de industrias que utilizan fibra óptica
9. Describe qué es un fibroscopio y qué aplicaciones tiene en la
medicina.
10.¿Cómo funciona la comunicación satelital?
11.¿Cuántos satélites tiene México? ¿Para qué se utilizan?
12.¿Creen que los satélites juegan un papel importante en el desarrollo
del país? ¿Por qué?
13.¿De qué manera han contribuido los satélites a entender fenómenos
que afectan nuestro planeta?
159
¿CÓMO FUNCIONAN LAS TELECOMUNICACIONES?
Uso de la tecnología en los cambios en la sociedad
La electricidad es la responsable de que todos los aparatos comentados funcionen,
lo cual confirma la enorme utilidad que ha brindado a la humanidad. Sin embargo,
el que los anteriormente enormes aparatos hayan reducido su tamaño, y por tanto
su facilidad de manejo, es un fenómeno ocasionado por el desarrollo de la
electrónica., y está íntimamente relacionado con la electricidad. Gracias a ella
existen las computadoras personales, así como los relojes de cristal líquido. ¿Te
gustaría saber qué hace la electrónica? ¡Investígalo a fondo!
Aquí sólo mencionaremos que el desarrollo de la electrónica se aceleró con la
invención de los transistores y los semiconductores. Antes, lo más parecido a
un transistor eran unos tubos de vacío denominados bulbos, que necesitaban
fuentes de alimentación voluminosas y se calentaban mucho.
El impacto del transistor desde su invención ha sido tal que inició la empresa
multimillonaria de los semiconductores. A partir de su principio de
funcionamiento, y sobre todo de la posibilidad de ser tan pequeño como se desee,
se llegó a la creación de los circuitos integrados y los microprocesadores.
Actualmente no hay equipo electrónico que no use los semiconductores y sus
principios. De hecho, se podría decir que el transistor no se creó para resolver un
problema en una industria: él creó toda una industria. Antes de su invención, las
computadoras ocupaban todo un salón y costaban millones de dólares; ahora
puedes acomodar una computadora sobre tus piernas y su costo es de miles de
pesos.
Algunas formas utilizadas en diferentes culturas y momentos históricos para
comunicarse
Cuando Colón partió hacia el Occidente en la búsqueda de una nueva ruta para
llegar a las Indias, la reina Isabel no tuvo noticias del nuevo descubrimiento del
navegante hasta cinco meses después de su partida. Cuando Abraham Lincoln fue
asesinado en el siglo XIX, los europeos no se enteraron del suceso hasta dos
semanas después. En cambio, el mundo entero supo de la llegada del hombre a la
Luna apenas un segundo después. La tecnología aplicada a las radiaciones
electromagnéticas ha hecho de la comunicación algo casi inmediato
Necesidades que han dado origen al desarrollo científico y tecnológico.
Desde su invención, el teléfono ha sido un modo de comunicación importantísimo,
al grado que al vernos sin él nos sentimos aislados. Además, hablar con alguien que
se encuentra en el otro lado del planeta es tan fácil como hablar con alguien que
esté en la habitación contigua. En el mundo hay aproximadamente 1000 millones
de teléfonos, y aunque en muchos lugares del mundo no cuenten aún con esta
ventaja (en el continente africano el número de teléfonos es apenas superior a los
10 millones) sigue siendo el medio de comunicación más popular. Claro que las
cosas han cambiado con los años.
De apenas unos 20 años a la fecha, la evolución de la telefonía ha sido asombrosa.
Las líneas telefónicas nos han demostrado que pueden transportar más que una
voz. Con el nacimiento del fax podemos enviar documentos por el cable (en la
mayor parte del proceso de transferencia de información) y gracias a los videófonos
podemos ver a nuestro interlocutor en una pantalla.
160
HISTORIA DE LAS TELECOMUNICACIONES
Telégrafo
Corriente eléctrica y magnetismo inducido. Sólo hados dos estados: conduce y
no conduce, con eso se inventa el código de comunicación, la llamada clave
Morse. Limitación: un solo mensaje por cada hilo tendido.
Teléfono
El avance está en transductores que convierten variaciones de presión en el
aire en variaciones de corriente eléctrica y viceversa. A diferencia del telégrafo,
cualquiera puede usarlo y esto lleva a la proliferación de líneas, con los
posteriores problemas de conexión. Al pasar el tiempo se desarrolla el sistema
de conexión automática por marcación de números.
Cable submarino
Hace posible la telefonía y telegrafía transatlántica.
Radio
Las primeras señales son telegráficas, después llegan las sonoras. Como no se
necesitan hilos la señal alcanza distancias que dependen de la potencia de la
transmisión. Se hacen transmisiones a todo el mundo. Radio comercial,
popularización del medio.
Televisión
Funciona como la radio comercial, en un esquema de patrocinadores que pagan
anuncios. El público sólo es receptor.
Satélites
Permiten la comunicación mundial, señales de telefonía y televisión, y
posteriormente de transmisión de datos e Internet.
Internet
La computación se desarrollo y se crea la red de redes de computadoras.
Correo electrónico, transmisión de imágenes, voz y datos.
Teléfono celular
Re de estaciones retransmisoras. El aparato receptor-transmisor ya no está fijo
en una casa u oficina, se convierte en personal.
Las compañías de telefonía móvil dividen la Tierra en áreas llamadas células.
Todos los teléfonos que se hallan en una misma célula utilizan una sola antena,
localizada en una torre alta. Si una persona se mueve hacia otra, todas sus
llamadas se transfieren a una distinta torre. Ésta es la razón del nombre del
teléfono celular.
Elaboren una LÍNEA DEL TIEMPO
Presenten una línea del tiempo en la que se marcan las fechas aproximadas de
cada desarrollo en las telecomunicaciones junto con otros acontecimientos
importantes. Se hace notar el desarrollo paralelo de los medios de
comunicación con el de las tecnologías, la electrónica, la computación, entre
otras ciencias.
161
FIBRA ÓPTICA Y SATÉLITES EN LAS TELECOMUNICACIONES
El movimiento ondulatorio tiene una propiedad importante: que casi cualquier
vibración puede convertirse en otra vibración; así, los primeros teléfonos
lograron que aquéllas de tipo sonoras se transformaran en eléctricas y viceversa,
pero ahora también han encontrado otro modo de trasladarse, lo cual ha traído
grandes ventajas.
Una de esas ventajas es usar luz (que también es una vibración) para transportar el
sonido; para ello, el cable que se utiliza se denomina fibra óptica.
Las llamadas llegan de un lugar a otro a partir de relámpagos de luz que viajan por
tiras de cristal y que utilizan los principios de reflexión de la óptica para trasladarse
de un lugar a otro. Dichos cables son más eficientes que los de metal, uno de fibra
óptica puede conducir 100 billones de piezas de información en un segundo.
LA FIBRA ÓPTICA
1.
2.
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5.
¿Qué es la fibra óptica?
Describe tres ventajas importantes del uso de la fibra óptica
Anota tres características de la fibra óptica
Anota tres tipos de industrias que utilizan fibra óptica
Describe qué es un fibroscopio y qué aplicaciones tiene en la medicina.
SATÉLITES
•
•
•
•
•
Los primeros usados para radio eran pasivos:
globos de plástico metalizado; sólo reflejaban la
señal.
Un satélite en órbita baja pasa rápidamente
sobre una localidad y tarda en volver a pasar.
Se requiere una red de satélites o una órbita
alta.
La mayoría de los satélites de comunicaciones
están en órbita estacionaria, su periodo es de
24 horas y desde la superficie de la Tierra
parecen estar en reposo sobre el ecuador. Las
antenas transmisoras y receptoras están fijas.
El desarrollo de la computación permite el
sistema de satélites en órbitas de altura
intermedia entrelazados para la telefonía satelital.
También forman una red los satélites del Sistema de Posicionamiento Global
que permite localizar un aparato receptor de su señal.
Satélites en órbita
Presenten un globo terráqueo o un modelo hecho con una pelota, en el que se
muestran las distancias a escala a las que están las órbitas de los satélites. Usen
diagramas de la Tierra, satélites y líneas de transmisión de señal.
•
•
•
•
162
¿Cómo funciona la comunicación satelital?
¿Cuántos satélites tiene México? ¿Para qué se utilizan?
¿Creen que los satélites juegan un papel importante en el desarrollo del
país? ¿Por qué?
¿De qué manera han contribuido los satélites a entender fenómenos que
afectan nuestro planeta?
SEGURIDAD EN LOS AUTOMÓVILES
La seguridad en los automóviles es un asunto de suma importancia, y aunque
todos estamos conscientes de la necesidad del uso del cinturón de seguridad,
en ocasiones las cosas no son lo que parecen. Por ejemplo, en Londres cuando
se legisló a favor del cinturón de seguridad disminuyeron los accidentes de los
conductores, pero aumentaron sustancialmente las muertes de acompañantes
de los conductores y aquellas por atropellamiento de peatones y ciclistas. La
sensación de seguridad se convirtió en mayor velocidad de los conductores.
DISCUSIÓN
¿Qué opinas de las legislaciones para que el uso del cinturón de seguridad sea
obligatorio?
¿Se podrían usar radares o el programa del alcoholímetro y las multas
asociadas?
Completa la siguiente tabla anotando en los recuadros de la derecha el tipo de
transporte requerido y la medida de seguridad a tomar.
Tipo de traslado
Transporte requerido
Para ir en un grupo
numeroso a un parque
recreativo
Para ir en familia de la
casa al trabajo o a la
escuela
Para ir de un puerto a
una isla por vía
marítima.
Para ir de un
continente a otro en
poco tiempo.
Para ir de una ciudad a
otra por vía terrestre.
Medida de seguridad
•
¿Qué rama de la Física interviene en el transporte en bicicleta?
•
¿En qué tipo de transporte se aplica el principio de Bernoulli?
•
¿Qué aparato se utiliza para determinar la velocidad?
•
¿Qué marca un tacómetro de auto?
163
EXAMEN BLOQUE V
CIENCIAS 2 (FÍSICA)
En la escuela Lázaro Cárdenas se realizó una Expo-Ciencia en donde los
alumnos presentaron los proyectos realizados. Entre ellos se presentaron:
¿Cómo funcionan las telecomunicaciones?
¿Cuáles son las aportaciones de la ciencia al cuidado y conservación
de la salud?
1. El realizar un proyecto en colaboración con tus compañeros, permite
que los integrantes del equipo:
A) Desarrollen la capacidad de memorizar y aprender individualmente
los aspectos de la ciencia.
B) Conozcan el desarrollo de la ciencia para que se dedique en un
futuro a este campo de estudio.
C) Avancen en el desarrollo de su autonomía, dé sentido social y
personal al conocimiento científico.
D) Conocer la situación y el desarrollo de la ciencia sin intervenir en
los problemas que se presentan en la comunidad.
2. Es decir, a través de los proyectos en la clase de Ciencias, los
integrantes de cada equipo lograron:
A) Consolidar sus lazos de amistad y compañerismo
B) Integrar sus conocimientos, habilidades y actitudes.
C) Conocer la historia de las culturas en general.
D) Demostrar que el trabajo en equipo no colabora a su aprendizaje.
3. ¿Por qué los videos representan una experiencia desencadenante
para los integrantes de los equipos?
A) Presenta un panorama histórico del desarrollo de las
telecomunicaciones en el país.
B) Despierta el interés y los motiva a seguir conociendo más del
tema.
C) Vincula lo que aprendes con los avances de la tecnología, la
sociedad y otras ciencias.
D) Explica las características de los sistemas de telecomunicaciones.
4. ¿Cuál es la importancia para los integrantes del equipo plantear la
pregunta: “¿Cómo funcionan las telecomunicaciones?” ?
A) Representa el inicio del proyecto y el conocimiento que se tienen
sobre el tema.
B) Conocer más acerca de las telecomunicaciones.
C) Expresar a través de algún ensayo la historia de las
telecomunicaciones.
D) Saber qué son las telecomunicaciones.
5. En este proyecto no van a desarrollar un prototipo tecnológico, a
través de modelos explicaran cómo funcionan las telecomunicaciones,
¿qué tipo de proyectos se realizarán?
A) Ciudadano
B) Pedagógico
C) Tecnológico
D) Científico
164
6. En el mundo actual, las telecomunicaciones tienen importancia
tecnológica y social. Estas son: transmisión, emisión o recepción de
signos, señales, datos, imágenes, voz, sonidos o información de
cualquier naturaleza que se efectúa a través de cables,
radioelectricidad, medios ópticos y físicos. La ventaja es que
contribuyen a cubrir necesidades en el hogar, en la sociedad y en el
campo de salud, entre otras. Para entender mejor estos aparatos
debemos saber, ¿qué nombre recibe el flujo de electrones que viaja a
través de los materiales conductores, necesaria para encenderlos?
A) Voltaje eléctrico
B) Corriente eléctrica
C) Inducción eléctrica
D) Resistencia eléctrica
7. Las señales de las telecomunicaciones viajan en el espacio a través
de:
A) Campos electromagnéticos
B) Campos magnéticos
C) Radiaciones nucleares
D) Campos inducidos
8. En el caso de los aparatos inalámbricos la señal se conduce por
medio de la fibra óptica y en ella viaja:
A) La corriente eléctrica
B) La luz
C) Partículas magnéticas
D) Protones
9. Las televisiones que requieren antena para captar la señal, contenían
un componente llamado cinescopio, para se más preciso es un tubo
de rayos catódicos a través del cual viajan las partículas que hacen
posible la imagen en pantalla. ¿Qué son estas partículas?
A) Iones
B) Neutrones
C) Protones
D)Electrones
10.¿Cuál es la carga de los electrones?
A) Positiva
B) Negativa
carga
C) Positiva/Negativa
D) Sin
11.La luz tiene una naturaleza dual. Sin embargo, ¿cómo se considera a
la luz para poder explicar la transmisión de datos?
A) Onda
B) Partícula
C) Compuesto
D) Ión
12.La luz blanca al pasar por un medio como los cristales o las gotas de
agua se puede descomponer en diferentes colores, esto es debido a
que cada color posee:
A) Diferente longitud de onda
B) iguales niveles de energía
C) Diferentes periodos
D) Diferentes órbitas
13.A esta manifestación de colores que componen la luz que va del rojo
al violeta y el cual podemos observar en el arco iris, se le llama:
A) Flujo eléctrico
B) Campo magnético
C) Espectro luminoso
D) Flujo luminoso
14.En el proyecto, ¿Cuáles son las aportaciones de la ciencia al cuidado y
conservación de la salud? Desde el campo de la Física son:
A) El descubrimiento de la penicilina y la aspirina
B) Las vacunas antigripales
C) Los rayos X y la tomografía
D) El descubrimiento del Genoma Humano y el tratamiento del SIDA.
165
15.¿Qué modelos son útiles para fundamentar su presentación y
exposición del proyecto?
A) El modelo atómico y el comportamiento de los electrones y ondas
luminosas a través de diferentes medios.
B) Un video sobre las novedades de la construcción de televisores.
C) La presentación de diferentes modelos de teléfonos celulares.
D) Los avances en el sistema de Internet.
16.Gracias a las telecomunicaciones hoy es posible contar con avances
tecnológicos que nos permiten tener información incluso de lo que
sucede en el exterior del planeta, esto es por medio de:
A) Televisión
B) Internet
C) Celulares
D) Satélite
17.La presentación del proyecto consiste en:
A) Exponer oralmente lo realizado.
B) Únicamente presentar un video informativo.
C) Redactar un informe y una bitácora de trabajo.
D) Describir y argumentar lo realizado
fundamentada.
con
información
18.¿Cómo favorece las telecomunicaciones el desarrollo del conocimiento
científico, el avance de la tecnología y la dinámica social?
A) Moderniza las formas de comunicación y la interrelación entre la
población mundial.
B) Incrementa los costos de comunicación.
C) Presenta mayores opciones de compra.
D) Favorece sólo a un sector de la población.
19.¿Quiénes deben evaluar el proyecto?
A) El maestro en coordinación con el resto de maestros de las otras
asignaturas.
B) Solamente los alumnos del grupo.
C) Autoridades externas a la escuela.
D) Los padres de familia y autoridades externas a la escuela.
20.Al evaluarse uno mismo y a los compañeros del equipo de acuerdo a
su desempeño en la elaboración del proyecto en sus diferentes
etapas, se está haciendo una:
A) Heteroevaluación y Regulación.
B) Regulación y Autorregulación.
C) Autoevaluación y Coevaluación.
D) Autorregulación y Heteroevaluación.
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