1. Ciencia

¿CÓmO SE uTiLiZa ESTE LiBrO?
PRESENTACIÓN
DE LA UNIDAD
4
¿Qué sabes de…?
1. Ningún objeto material permanece inalterable
eternamente. Cita los cambios que pueden ocurrirle, por ejemplo, al agua.
2. Nuestra sociedad consume una gran cantidad
de energía, la cual tiene distintas procedencias.
Nombra las que recuerdes.
3. Cita dos razones por las que debamos ahorrar
energía.
4. Di si estas frases son verdaderas o falsas:
a)
Se comienza la Unidad de manera didáctica y amena, presentando brevemente los conceptos a estudiar, con una experiencia práctica para situar al alumno en antecedentes de forma lúdica. Dicha actividad aporta al alumno información complementaria relacionada con los contenidos de la Unidad.
b)
c)
d)
La energía
mueve aL mundo
La electricidad puede transformarse en calor y el calor en electricidad.
Es posible obtener energía del interior de la
Tierra.
El principal peligro de la energía nuclear
está en su transporte.
Las lámparas de bajo consumo duran menos
que las normales.
Toda materia es energía en reposo.
Richard Feynman (1918–1988)
aprenderÁs a…
— Comprender la relación entre la energía y los
cambios que ocurren en la materia.
— Conocer los distintos tipos de energía.
— Explicar las diferentes fuentes de energía y su
forma de obtención.
— Conocer los problemas relacionados con la obtención y el consumo de energía.
— Entender la importancia del ahorro de energía.
La energía siempre está asociada a los cambios
y, aunque no la podemos ver, se manifiesta
de innumerables formas; mueve automóviles,
barcos, ascensores o monopatines, hace posible
que veamos la televisión y escuchemos la radio,
hace que los seres vivos crezcamos, nos permite
pensar, cuece los pasteles en el horno o seca
nuestro cabello.
Los seres humanos hemos aprendido
a transformar la energía y a usarla en nuestro
provecho para vivir de una manera más
confortable. Sin embargo, el consumo de algunas
formas de energía tiene repercusiones negativas
sobre el medioambiente, por lo que es necesario
que aprendamos a utilizarla de una forma
más eficiente.
La energía se transforma
En un día soleado, orienta una lupa de manera
que los rayos del Sol incidan sobre un papel.
Al cabo de unos instantes el papel empezará
a humear. Retira la lupa antes de que el papel
arda.
• ¿Qué tipo de energía se ha concentrado sobre
el papel?
• ¿Cómo ha cambiado el papel por efecto de la
energía?
• ¿En qué tipo de energía se ha transformado?
DESARROLLO DE
LA UNIDAD
7
Algunos organismos (ciertas
bacterias y levaduras) son capaces de vivir en ausencia de oxígeno. En lugar de la respiración
realizan un proceso semejante
denominado fermentación.
Los contenidos se apoyan en imágenes y fotografías con un lenguaje claro y asequible. A lo largo del desarrollo de la Unidad didáctica se conjuga de manera equilibrada el texto explicativo, orientado a fomentar la lectura, con la inclusión de numerosos esquemas, facilitando la esquematización de los contenidos
Dentro del libro está incluido un CD para el alumno con material multimedia para que trabaje en el aula y en casa. En cada Unidad didáctica, en aquellos apartados que se complementen con el CD, aparece el símbolo que indica el empleo del
CD.
5
LA RESPIRACIÓN CELULAR
Si la fotosíntesis es un proceso en el que los vegetales sintetizan materia orgánica,
existe también el proceso contrario, en el que las células, no sólo de los vegetales,
si no de cualquier ser vivo, destruyen la materia orgánica con el fin de obtener y
utilizar la energía contenida en ella.
RELACIÓN PARA SOBREVIVIR
La relación consiste en captar los cambios que se producen en el entorno
y poder reaccionar ante ellos.
Los cambios que se producen en el medio se llaman estímulos y las reacciones
producidas por el organismo se denominan respuestas.
Muchas veces la respuesta ante un estímulo supone algún tipo de movimiento. Por
ejemplo, en los animales, la presencia de un alimento suele desencadenar un desplazamiento para capturarlo.
Dicho proceso es la respiración. Como utiliza oxígeno y tiene lugar en las mitocondrias de todas las células, recibe el nombre de respiración celular.
La respiración celular rompe las moléculas orgánicas que, al reaccionar con el oxígeno, liberan la energía que contienen. Además,
se forman CO2 y agua:
Materia orgánica + O2
CO2 + H2O
Energía química
La respiración celular es un proceso análogo al que tiene lugar en el motor de un
coche o en una hoguera. Todos son procesos de combustión en los que se hace
reaccionar materia orgánica con oxígeno. Como en la célula no se produce llama, el
proceso no se denomina combustión, sino oxidación.
Fig. 7.15
El estímulo es la presencia de alimento. La respuesta, el movimiento.
La relación incluye también la comunicación con otros seres vivos, de la propia especie o de otras, una función que está más desarrollada en los animales. Siempre
debe existir una coordinación para que se produzca la respuesta adecuada, pues en
caso contrario la propia supervivencia corre peligro.
Aunque están presentes en todos los seres vivos, las estructuras de coordinación
también están más desarrolladas en los organismos complejos, como es el caso
de los animales, en los que dicha función la realizan los sistemas hormonal y nervioso.
Glucosa
Fig. 7.14
El proceso de la respiración.
A
Actividad resuelta
Escribe la reacción química de la respiración celular
si la materia orgánica utilizada para obtener energía
es la glucosa. Ya que toda la glucosa se transforma en
CO2 y H2O, ¿cuántas moléculas de CO2 debes indicar
que se forman en la reacción? Como todo el hidrógeno pasa a formar parte del agua, ¿cuántas moléculas
de agua debes poner? La glucosa tiene seis átomos
de oxígeno, ¿cuántas moléculas de dicho gas se combinan con la glucosa teniendo en cuenta la cantidad
de CO2 y H2O resultantes al final del proceso?
Todos los átomos de carbono de la glucosa dan lugar a
CO2, por tanto, se forman seis moléculas de ese gas. En
la glucosa hay doce átomos de hidrógeno y todos pasan
a formar parte del agua, cuya molécula tiene dos átomos de hidrógeno. Por tanto, se forman seis moléculas
de agua.
Al final de la reacción hay doce átomos de oxígeno en
el CO2 y seis más en el H2O. En total, dieciocho átomos
de oxígeno. Como la glucosa tiene sólo seis, el resto, un
total de doce, proceden del oxígeno del aire. Cada molécula de oxígeno está formada por dos átomos, por tanto,
la glucosa se combina con seis moléculas de oxígeno:
(C6H12O6) + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + Energía
Actividades
8 Explica en qué momentos del día realizan la foto-
síntesis y la respiración los vegetales. ¿Qué intercambio
de gases tiene lugar en cada proceso?
146
CÓMO SE USA
EL CD
4
* Sabías que...
9 La respiración celular es una combustión, pero no
ocurre de igual manera que cuando arde un poco de leña. ¿Qué diferencias encuentras entre ambos procesos?
LA RELACIÓN EN ORGANISMOS UNICELULARES
Organismos muy sencillos, como las bacterias o los protozoos, son capaces de percibir la presencia o ausencia de luz, cambios de temperatura o la existencia de
distintas sustancias en el medio en que viven. Si las respuestas a estos estímulos
consisten en el movimiento, se denominan tactismos. Los tactismos pueden ser
positivos, si la célula se acerca al estímulo, o negativos, si se aleja de él.
Ante un estímulo desfavorable, como puede ser la falta de alimento o el frío, algunas células pueden responder con la elaboración de una envuelta sobre su membrana para aislarse del medio externo. De este modo, la célula permanece en un
estado de vida latente, mientras espera a que mejoren las condiciones.
Fig. 7.16
El paramecio es un protozoo.
Actividad resuelta
¿Qué información quiere transmitir un científico
que ha escrito en su cuaderno de notas: «El protozoo estudiado presentó un fototactismo positivo a
intensidades de luz bajas y medias, pero negativo
a intensidades altas, un termotactismo negativo por
encima de los 25 ºC y un quimiotactismo positivo
a concentraciones de azúcar en el agua superiores a
5 g/L»?
Este texto resulta en apariencia muy técnico, pero leído
detenidamente es fácilmente comprensible: el organismo unicelular al que se hace referencia demostró, en los
ensayos realizados en el laboratorio, que percibía los diferentes estímulos a los que fue sometido. Mostró una
clara preferencia por la luz no muy intensa, temperaturas de hasta 25 ºC y detectó un alimento como el azúcar
cuando su concentración superaba los cinco gramos por
cada litro de agua.
147
53
ACTIVIDADES FINALES
Para repasar
1 ¿En qué tipo de medios se transmite el sonido? ¿Por
qué?
2 Define frecuencia de un sonido. ¿Nuestro oído puede
oír todo tipo de frecuencias?
3 ¿Qué propiedad del sonido varía si se aumenta su
frecuencia? ¿Y si se aumenta su amplitud?
4 Deduce la hora que marcará un reloj de manecillas si
en la imagen que se forma en un espejo plano aparecen
las siguientes horas:
a)
Las 3.
b)
Las 6 y 20.
c)
Las 5 menos diez.
5 Traza el camino de los rayos de luz cuando se encuentran con las lentes, prismas (secciones en azul) y espejos
(secciones en gris) de la siguiente figura:
ACTIVIDADES FINALES
8 Una actriz, que lleva un traje blanco y rojo, está en
un escenario iluminado con luz verde. ¿De qué colores se
verá su vestido? ¿Y si la luz fuera azul?
9 Clasifica como pertenecientes a los órganos del oído
o de la vista las siguientes estructuras orgánicas:
a) Retina.
b) Iris.
c) Esclerótica.
d) Tímpano.
e) Pupila.
f) Cristalino.
Para aplicar
10 Para saber a qué distancia ha caído un rayo se cuenta
el tiempo que tarda en oírse el trueno después del resplandor del relámpago. Calcula a qué distancia cae un
rayo si se tarda 5 segundos en escuchar el trueno.
18 Averigua en qué consiste el calificativo de «mach 1»
o «mach 2» para ciertos aviones.
19 ¿Es correcto que en las películas de naves espaciales
se oiga el ruido de los cohetes? ¿Por qué?
22 ¿Por qué crees que en los animales, los órganos del
oído, al igual que los de la visión, son pares y están situados uno a cada lado de la cabeza?
Pon en práctica
CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO
La práctica usa el eco para calcular la velocidad del sonido. Un experimentador mide el tiempo que tarda el sonido
en ir y volver a un obstáculo. Conociendo también la distancia a ese obstáculo se puede calcular la velocidad del
sonido.
Procedimiento
13 Marte dista del Sol unos 228 000 000 km. La Tierra,
unos 150 000 000 km. Se espera que algún día se instalen
colonias humanas en su superficie. Calcula el tiempo mínimo necesario, en el mejor y en el peor de los casos, para
que los habitantes marcianos reciban respuesta desde la
Tierra cuando intenten comunicarse.
14 ¿Cuánto tarda la luz del Sol en llegar hasta nosotros?
¿Y la de la Luna? Toma 150 000 000 km y 384 000 km como
distancias medias.
108
7 Los espejos cóncavos utilizados en el maquillaje producen una imagen de mayor tamaño que el objeto. ¿En
qué posición ha de colocarse un objeto para dar lugar a
ese tipo de imagen?
17 Varios estudios sugieren que el encallamiento y
muerte de cetáceos en las playas es causado por el uso
de sonares en los buques de guerra y de pesca. ¿Puedes
sugerir razonamientos sobre esta hipótesis?
6
16 Cuando dos instrumentos musicales emiten la misma
frecuencia se dice que producen la misma nota. A pesar
de ello, nuestro oído distingue perfectamente un violín de
una trompeta que interpreten la misma nota. ¿Por qué?
* Sabías que...
Un método poco exacto consiste en dar una palmada y
medir con el cronómetro el tiempo que tarda en oírse
el eco. Si se mide la distancia de ida y vuelta a la pared,
la velocidad del sonido se halla dividiendo dicha distancia por el tiempo medido con el cronómetro.
•
Un método mejor es aplaudir rítmicamente mientras
se intenta acompasar el ritmo para que cada palmada
coincida con el eco de la anterior.
•
Cuando se ha conseguido esto, se empieza a contar
el tiempo y se sigue aplaudiendo a ese ritmo durante
veinte segundos, por ejemplo, contando el número de
palmadas efectuadas en ese tiempo.
B2
reLieve asociado a Los bordes divergentes
B3
Choque entre placas continentales
C
reLieve asociado a Los bordes neutros
Los bordes neutros están relacionados con la existencia de fallas transformantes,
fracturas a lo largo de las que dos placas en contacto se desplazan lateralmente.
Estas fallas están presentes en todas las dorsales oceánicas y en los continentes. La
más famosa es la de San Andrés en California (Figura 6.29 c).
a)
Situados en el margen del libro tienen como objetivo resaltar aspectos importantes de la materia.
*
c)
Ma
Península
Arábiga
rR
ojo
Fig. 6.27 La dorsal
atlántica
atraviesa la superficie
de Islandia (a). El Rift Valley
es una zona de fractura (b).
Lago
Tanganica
B
lfo
de
CD
Ad
én
Lago
Victoria
Océano
Índico
reLieve asociado a Los bordes convergentes
El relieve resultante de la colisión entre dos placas depende del tipo de placas involucradas en el choque. Son posibles tres tipos de colisiones.
La subducción de la placa Pacífica bajo las placas americanas y
la euroasiática genera una intensa actividad sísmica y volcánica
concentrada a lo largo de una
línea denominada «cinturón de
fuego».
B1
Investiga acerca de la formación del relieve terrestre con la
bibliografía que aparece en el
CD del alumno.
b)
So
m
ali
a
Go
Macizo
etiópico
8
Las cadenas montañosas continentales, con picos muy elevados y que se extienden a
lo largo de varios kilómetros
se denominan orógenos. El
periodo de tiempo en el que
se forma un orógeno se llama
orogenia y abarca millones de
años. En la última orogenia,
denominada alpina, se formaron los Alpes, los Pirineos, el
Himalaya, los Andes y las Montañas Rocosas.
b)
África
Cordillera de los Andes.
Sabías que...
La colisión entre partes continentales de dos placas produce un intenso plegamiento
de los materiales rocosos afectados. La consecuencia de esta gigantesca colisión
es la formación de cordilleras continentales como la del Himalaya, los Alpes o los
Pirineos (Figura 6.29 b).
Fosa tectónica
a)
130
ANEXOS
Choque entre placas oceánicas
La colisión entre las porciones oceánicas de dos placas provoca la subducción de una
de ellas. El vulcanismo derivado de esa subducción genera un arco de islas, archipiélago en forma de arco, próximo a un continente. Son formaciones muy abundantes
en el océano Pacífico y un ejemplo típico es el archipiélago japonés (Figura 6.29 a).
En las dorsales oceánicas existen unas profundas y largas fracturas por las que constantemente sale magma que, al solidificar bajo el agua, forma nueva corteza oceánica. Islandia es una isla situada justo encima de la dorsal atlántica y en su superficie
se puede apreciar la fractura que se encuentra sumergida en el resto del recorrido
de la dorsal.
* Sabías que...
Material
• Un cronómetro
• Una pared o un edificio
con un espacio libre ante
él de unos 50 m (el patio
de la escuela o un campo
de juego)
109
Los fenómenos geológicos que más contribuyen a la formación de relieve terrestre
son los relacionados con el movimiento de las placas litosféricas. Las zonas de contacto entre placas son las regiones con mayor actividad geológica del planeta. Mucha
de esa actividad genera nuevo relieve, tanto oceánico como continental.
A
•
Si ahora se divide el espacio de ida y vuelta sumados por el
tiempo que ha tardado el sonido en ir y volver, se obtiene
su velocidad.
Si se dividen los veinte segundos (o el tiempo que sea) por
el número de palmadas efectuadas en ese tiempo, se ob-
El relieve es el conjunto de formas y estructuras geológicas que constituyen
la parte exterior de la corteza terrestre. La energía interna de la Tierra
es el motor de los procesos geológicos que originan el relieve.
Por África oriental se extiende
el Rift Valley, una profunda depresión de más de 7 300 km, salpicada de lagos y volcanes.
Constituye el inicio de una dorsal
oceánica bajo África que acabará
con la separación de esa zona del
resto del continente.
Se mide la distancia desde donde nos encontramos
hasta la pared o el edificio donde va a reflejarse el
sonido. Se da una palmada y se comprueba que a la
distancia escogida se oye perfectamente su eco.
tiene el tiempo entre palmada y palmada que es el tiempo
que una onda sonora tarda en llegar a la pared, reflejarse
y volver.
Resultado
La energía interna
y eL reLieve terrestre
9
•
Para ampliar
15 Intenta dar una explicación al hecho de que la velocidad del sonido en el aire aumente con la temperatura.
Estructuradas por nivel de difi cultad, se encuentran divididas en tres grupos: para repasar, para aplicar y para investigar, facilitan la asimilación de los contenidos propuestos de una forma clara y práctica para el alumno.
21 Averigua qué tipo de lentes se usan para corregir la
miopía y la hipermetropía.
11 Un barco en reposo envía impulsos sonoros de 40 MHz
mediante un sonar. Los pulsos reflejados por un submarino tardan 150 ms en retornar al barco. Si la velocidad
del sonido en el agua de mar es de 1 540 m/s. Calcula la
distancia a la que está el submarino.
a) La velocidad del sonido es constante e igual a 340 m/s.
b) La velocidad de la luz es constante e igual a 300 000 000
m/s.
c) Los espejos siempre producen imágenes invertidas.
d) Los prismas descomponen cualquier tipo de luz.
e) Las lentes siempre producen imágenes mayores que los
objetos.
23 El foco de un espejo curvo es, al igual que para una
lente, el punto donde se encuentran real o virtualmente
los rayos que producen la imagen. Dibuja dichos rayos y
encuentra los focos de los siguientes espejos esféricos:
20 ¿Por qué los espejos invierten la izquierda con la derecha pero no el arriba con el abajo?
12 El índice de refracción del agua de mar es de 1,38.
Se disponen dos espejos planos sumergidos en el mar
separados 1 000 km y se hace incidir un rayo láser sobre
ellos de modo que se refleje alternativamente en uno y en
otro. Calcula cuánto tardaría el rayo de luz concentrado
en realizar 1 000 reflexiones en uno de los espejos.
6 Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:
ACTIVIDADES
FINALES
5
Choque entre la placa oceánica y la placa continental
La placa oceánica se introduce bajo la continental, se forma una zona de subducción.
Las rocas de la placa oceánica se funden y el magma originado asciende en forma de
erupción volcánica. El relieve resultante es una cordillera de origen volcánico distribuida a lo largo de la línea de contacto entre las placas. Un ejemplo representativo
de este relieve es el de la cordillera de los Andes.
Fig. 6.29 Arco de islas de Japón.
(a). Cordillera
del Himalaya (b). Falla de San Andrés (c).
Actividad resuelta
Si los procesos derivados de la energía interna del
planeta son los responsables de la formación del relieve terrestre. ¿Qué procesos se encargan de la destrucción de ese relieve?
Actividades
27 Surtsey es una diminuta isla volcánica situada bajo
la costa sureste de Islandia que surgió en el océano
entre noviembre de 1963 y abril de 1964. ¿Cómo explicarías su origen?
28 Localiza en un mapa el archipiélago de las Antillas y observa su disposición. ¿Cómo se denomina esa
formación? ¿Cómo explicarías su origen?
Fig. 6.28
De la destrucción del relieve de la superficie terrestre se
encargan los procesos geológicos externos cuya fuente
de energía es el Sol y cuyos agentes principales son las
aguas superficiales y subterráneas, el hielo, el viento y
los seres vivos.
29 ¿Cómo se llaman las placas que tuvieron que colisionar para que se formara la cordillera del Himalaya?
30 Durante la orogenia alpina se formaron varias cordilleras. Nombra las dos más cercanas a la península
Ibérica. ¿Has visitado alguna de ellas?
131
INVESTIGACIÓN
CIENTÍFICA
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
EL SUELO
Agua y aire
El suelo es la zona de la superficie terrestre donde los vegetales se asientan y extienden sus raíces. En el suelo las plantas se
abastecen de agua y de sustancias minerales y muchos animales encuentran cobijo y alimento. Está formado por partículas
de materia mineral de distinto tamaño que proceden de la
desintegración de las rocas. Además, el suelo contiene aire,
agua y materia orgánica, procedente de la descomposición de
vegetales y animales, que recibe el nombre de humus.
El agua del suelo normalmente desciende por la fuerza de la
gravedad. Sólo una pequeña cantidad queda retenida y forma
una película muy fina que rodea las partículas minerales. Un
suelo anegado, es decir, saturado de agua, es perjudicial para
los vegetales porque el agua expulsa el aire y las raíces no
pueden respirar. En un suelo bien drenado el aire representa
normalmente un 20 % del volumen del suelo.
Partículas minerales
La proporción de las distintas partículas determina que el
suelo retenga más o menos cantidad de agua. Un suelo con
una gran proporción de arena retiene menos agua que un
suelo arcilloso.
Textos de interés para el alumno cuyo objetivo es acercar los conceptos estudiados a la vida cotidiana, mostrando las aplicaciones de la ciencia. Humus
Está formado por restos de seres vivos en descomposición.
Proporciona un color oscuro al suelo.
Muchos animales, pertenecientes a grupos distintos, tienen una forma parecida que les permite arrastrarse con facilidad entre las partículas del suelo.
Horizontes
Los animales del suelo
El suelo se puede dividir en tres capas distintas que reciben
el nombre de horizontes: A, B y C.
En el suelo viven muchos animales. Algunos, como las lombrices de tierra o ciertos ácaros, pasan toda su vida en el suelo
y constituyen la fauna permanente. Otros animales forman
parte de la fauna temporal porque pasan en el suelo solo
parte de su ciclo vital, como ocurre con los insectos, o parte
de su tiempo, como hacen los mamíferos, que excavan sus
madrigueras en el suelo.
•
Horizonte A: es la capa más superficial, contiene gran
cantidad de humus, por lo que tiene un color oscuro. La
mayor parte de seres vivos del suelo se encuentran en
este nivel.
•
Horizonte B: suele ser de color pardo o rojizo. Contiene
muchas sales minerales que el agua de lluvia arrastra desde el horizonte A.
•
Horizonte C: corresponde a la zona más profunda y menos alterada del suelo. Por debajo de él se encuentra la
roca madre.
Algunos animales del suelo son herbívoros, se alimentan
de materia vegetal viva. Entre ellos están los caracoles y las
babosas y muchas larvas de insectos que pueden llegar a ser
verdaderas plagas para los cultivos. Los animales saprófagos
son los que se alimentan de materia vegetal muerta, como
las lombrices de tierra, los milpiés, las cochinillas y muchos
insectos, como las hormigas o las termitas. Además, en el
suelo también viven animales carnívoros, como los topos,
los ciempiés y algunos escarabajos y sus larvas. También se
encuentran animales parásitos, muchos del grupo de los
nematodos, un tipo de gusanos cilíndricos, diminutos, tan
abundantes, que un metro cuadrado de suelo puede contener
más de diez millones de individuos.
Microorganismos
Las bacterias son los microorganismos más abundantes. En
un gramo de suelo puede haber más de mil millones de bacterias. Junto con los hongos microscópicos tienen un papel
muy importante en la descomposición de la materia orgánica.
Otros microorganismos del suelo son los protozoos, que se
alimentan de las bacterias y de los hongos.
Cuestiones
1. El agua y el tamaño de las partículas
2. Observación de lombrices
Observa la primera imagen y responde las siguientes preguntas:
La actividad de las lombrices de tierra puede estudiarse
mediante la construcción de un sencillo terrario. Cubre el
terrario con un paño oscuro y obsérvalo al cabo de unos
días.
a) ¿En qué embudo descenderá el agua más deprisa?
b) ¿En cuál quedará más agua retenida?
a) ¿Observas túneles en el suelo?
b) ¿Qué ha ocurrido con las diferentes capas de tierra?
c) ¿Y con las hojas?
Composición del suelo.
182
El conjunto de los horizontes de un suelo recibe el nombre de perfil.
A lo largo del texto, es posible encontrar elementos tales como Sabíasque…,Recuerda,
Internet(referencias a páginas web) o Vocabulario.
Todos ellos están relacionados con los contenidos teóricos junto a los que aparecen.
183