1. Z_01_05 Docente.indd 1 9/17/12 9:39 PM 2. Elaboradores Yuri Alexis Milachay Vicente Lily Isolina Arrascue Crdova Revisin pedaggica Homer Denegri Melgarejo Cuidado de edicin y responsable de la validacin de los contenidos Luisa Caas Cano Correc Mario Jhonny vila Rubio Diseo, diagramacin e ilustraciones Hayd Pumacayo Condori Manual para el docente Primer grado de Educacin Secundaria Mdulo de Ciencia, Tecnologa y Ambiente - Inv Ministerio de Educacin Calle El Comercio N.o 193 - San Borja Lima 41 - Per Telfono: 615-5800 www.minedu.gob.pe Tiraje: Primera edicin: 2012 35 956 ejemplares Impreso en el Per / Printed in Peru Empresa Editora El Comercio S.A. Jr. Juan del Mar y Bernedo 1318 Chacra Ros Sur, Lima 01 Ministerio de Educacin Todos los derechos reservados. Prohibida la reproduccin de este libro por cualquier medio, total o parcialmente, sin permiso expreso del editor. Hecho el Depsito Legal en la Biblioteca Nacional del Per: N. 2012 -o 11587 3. Presentacin estudiantes de 1.er rad de e undaria. ara e se an nsiderad a idades con informacin complementaria, con sugerencias para la adaptacin de otros materiales la eri cacindelosaprendi a esad uiridos. am i nseencontrar n posibles respuestas ante las situaciones propuestas a los estudiantes, con el ob eto de garan ar el logro del aprendi a e esperado en ellos. as orientaciones metodolgicas con enen ac idades espec cas sugeridas al docente para cada uno de los doce segmentos del manual. Tratamiento pedaggico as gu as de ac idades de pro ectos se an elaborado con el n de fa orecer el desarrollo de las capacidades ac tudes in es ga as de los estudiantes mediante ariadas situaciones de aprendi a e e perimental. as ac idades se conciben como una unidad metodolgica completa. on las orientaciones per nentes, el docente deber adaptarlas a los diferentes conte tos, en los casos en ue se re uiera. n cuanto a la did c ca la organi acin del empo para el desarrollo de las ac idades, se debe considerar ue estas pueden formar parte de la programacin curricular del rea de , integradas ar culadas en la unidad de aprendi a e. simismo, se podr n generar espacios para traba arlas en la casa u otro ambiente. lgunas de las ac idades a u planteadas se podr n considerar en la e aluacin, en funcin de sus caracter s cas del desarrollo de los procesos del rea. ambi n se pueden elaborar instrumentos propios para la e aluacin de las capacidades desarrolladas por los estudiantes. as ac idades ue se consideren como parte del proceso de e aluacin deber n cali carse registrarse de acuerdo con los criterios de indagacin e perimentacin, as como de ac tudes ante el rea. Z_01_05 Docente.indd 3 9/17/12 9:39 PM 4. Conoce tu manual Actividad 10 La proteccin de los rayos ultravioleta es una prioridad desalud pblica. Bloqueadores solares caseros y naturales: anlisis comparativo Actividad 10 La proteccin de los rayos a proteccin de los rayos ultravioleta es una prioridad de travioleta es una prioridad de proteccin de los rayo proteccin de los rayo salud pblica. alud pblica. a es una pr Ac vidad 10 Manual del docente - Inves guemos 1 122 Cmo podemos entenderlo mejor? Qu estamos logrando? Para responder a la pregunta, primero debe quedar claro qu es el foto po. Para ello, se recomienda buscar en oogle la palabra foto po , o ir a esta direccin:Ac vidad 1. No, para ningn foto po. Ac vidad 2. S, pero para los casos de foto pos I, II y III. Ac vidad 3. S, para los foto pos I y II. Ac vidad 4. S, para los foto pos I, II, III y IV. Ac vidad 1. No, para ningn foto po. Ac vidad 2. S, pero para los casos de foto pos I, II y III. Ac vidad 3. S, para los foto pos I y II. Ac vidad 4. S, para los foto pos I, II, III y IV.S, se observa proteccin efec va. S, se observa proteccin efec va. 1. Jugar pelota No No S 2. Pasear S S S 3. ormacin en el pa o S S S 4. Banda escolar S No No Bra os Cuello Ac vidad Partes del cuerpo Rostro 1. Jugar pelota No No S 2. Pasear S S S 3. ormacin en el pa o S S S 4. Banda escolar S No No Bra os Cuello Ac vidad Partes del cuerpo Rostro 1. Registro del efecto del protector solar en tus compaeros de clase. Protector sicoDuracin del recreo: 30 minutos Protector natural aceite de a on ol Duracin del recreo: 30 minutos Inves guemos 1 64 Cmo podemos entenderlo mejor? Finalmente, qu significa esto? Se observa una proteccin efec va en tus compaeros de clase de diferentes foto pos que usaron el protector solar sico raciasalaceitedeajonjolseobservaproteccinefec vaenlapiel de tus compaeros de clase de diferentes foto pos Se observa una proteccin solar efec va durante 40 minutos con el uso de aceite de ajonjol? Se observa una proteccin solar efec va durante m s de 40 mi- nutos con el uso del protector solar sico? 1. 2. 3. 4. bra os cuello Ac vidad Parte del cuerpo rostro 1. 2. 3. 4. bra os cuello Ac vidad Parte del cuerpo rostro 1. Registro del efecto del protector solar en tus compaeros de clase. Protector sicoDuracin del recreo: Protector natural: aceite de ajonjol Duracin del recreo: Cmo podemos entenderlo mejor? Qu estamos logrando? bservaciones Ac vidadAc vidad 1 Ac vidad 2 Ac vidad 3 Ac vidad 4 bservaciones Ac vidadAc vidad 1 Ac vidad 2 Ac vidad 3 Ac vidad 4 Importante! Los protectores solares prote- gen la piel de las quemaduras que produce el sol. Tambin impiden la penetracin de radiaciones ultravioleta que daan la piel y que pueden producir c ncer. Ac vidad 10 Manual del docente - Inves guemos 1 122 Cmo podemos entenderlo mejor? Qu estamos logrando? Para responder a la pregunta, primero debe quedar claro qu es el foto po. Para ello, se recomiend buscar en oogle la palabra foto po , o ir a esta direccin:Ac vidad 1. No, para ningn foto po. Ac vidad 2. S, pero para los casos de foto pos I, II y III. Ac vidad 3. S, para los foto pos I y II. Ac vidad 4. S, para los foto pos I, II, III y IV. Ac vidad 1. No, para ningn foto po. Ac vidad 2. S, pero para los casos de foto pos I, II y III. Ac vidad 3. S, para los foto pos I y II. Ac vidad 4. S, para los foto pos I, II, III y IV.S, se observa proteccin efec va. S, se observa proteccin efec va. 1. Jugar pelota No No S 2. Pasear S S S 3. ormacin en el pa o S S S 4. Banda escolar S No No Bra os Cuello Ac vidad Partes del cuerpo Rostro 1. Jugar pelota No No S 2. Pasear S S S 3. ormacin en el pa o S S S 4. Banda escolar S No No Bra os Cuello Ac vidad Partes del cuerpo Rostro 1. Registro del efecto del protector solar en tus compaeros de clase. Protector sicoDuracin del recreo: 30 minutos Protector natural: aceite de ajonjol Duracin del recreo: 30 minutos da Ac vidad 10 Manual del docente - Inves guemos 1 118 Llegan las radiaciones V-A y V-B radiaciones ultravioleta alfa y radiaciones ultravioleta beta . sar ropa clara y de mangas largas, gafas de sol, gorros de ala ancha y bloqueadores solares. PS en relacin con los ltros V-B -Tiempo de exposicin sin riesgo Sin proteccin: 20 minutos actor 8 ---- 40 minutos actor 11 ---- 40 minutos actor 15 ---- 5 horas Extremo: M s de 6 horas Losestudiantesdeben plantearunconjuntodeestrategiasdeproteccin delasradiacionessolaresy, dentro de ellas, destacar la existencia de bloqueadores sicos y qumicos que existen en el mercado, as como la posibilidad de elaborar bloqueadores caseros con los recursos naturales de su contexto. Para comparar el efecto de proteccin solar del protector sico con el del protector natural, es necesario hacer lo siguiente: Elaborar un protector solar sico a base de xido de inc. Elaborar un protector solar natural a base de aceite de ajonjol. bservar los efectos de los protectores de ambas sustancias sobre la piel. Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? Inves guemos 1 62 bserva las animaciones y lee los textos que se encuentran en las siguientes p ginas web. Luego, en tu cuaderno, responde las preguntas: 1. 2. 3. 4. 5. u pos de radiacin V son los que llegan a la Tierra? u medidas se toman para evitar los daos producidos por la exposicin a los rayos V? Cmo se relaciona el factor de proteccin solar con el empo de exposicin en los bloqueadores solares? Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? Existen bloqueadores solares sicos y qumicos. Los sicos xido de tanio y xido de inc en su composicin. Sin embargo, tambin hay protectores solares naturales como el aceite de ajonjol y otros. El aceite de ajonjol tendr la misma accin protectora que un protector solar sico? Ser posible elaborar bloqueadores parecidos a los que se venden? Es f cil conseguir los ingredientes necesarios? Cmo comparar el efecto ben co del protector solar sico con el efecto del protector natural? Para responder a esta pregunta, debemos elaborar un protector solar sico a base de xido de inc, y otro natural hecho con aceite de ajonjol. Luego, observaremos y compararemos los efectos de ambos protectores solares sobre la piel de un individuo. Las radiaciones V m s peligrosas son la V-A y la V-B. UV-A UV- B CAPA DE OZONO Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? Ac vidad 10 Manual del docente - Inves guemos 1 118 Llegan las radiaciones V-A y V-B radiaciones ultravioleta alfa y radiaciones ultravioleta beta . sar ropa clara y de mangas largas, gafas de sol, gorros de ala ancha y bloqueadores solares. PS en relacin con los ltros V-B -Tiempo de exposicin sin riesgo Sin proteccin: 20 minutos actor 8 ---- 40 minutos actor 11 ---- 40 minutos actor 15 ---- 5 horas Extremo: M s de 6 horas Losestudiantesdeben plantearunconjuntodeestrategiasdeproteccin delasradiaciones solares dentro de ellas, destacar la existencia de bloqueadores sicos y qumicos que existen en el mercad as como la posibilidad de elaborar bloqueadores caseros con los recursos naturales de su contex Para comparar el efecto de proteccin solar del protector sico con el del protector natural, e necesario hacer lo siguiente: Elaborar un protector solar sico a base de xido de inc. Elaborar un protector solar natural a base de aceite de ajonjol. bservar los efectos de los protectores de ambas sustancias sobre la piel. Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? sy do xt es y, o, to. s se encuentran en onde las ncias y respuestas Ciencia, Tecnologa y Ambiente 63 Ac vidad 10 Manos a la obra! 3 cucharadas de aceite de ssamo virgen. 2 cucharadas de aceite de jojoba.1 cucharada de aceite de coco.1 cucharada de cera de abejas.1 cucharada de xido de inc.2 recipientes para bao Mara.Nota: Los aceites los venden en las endas naturistas. Elxidode incsepuedecomprarenlasferreterasodrogueras. Preparacin del protector solar sico: Paso 1. Derrite en bao Mara la cera de abeja colocada previamente en un recipiente.Paso 2. Calienta los aceites y m clalos en un segundo recipiente. Paso 3. Vierte el xido de inc en el segundo recipiente. Paso 4. na ve que se obtenga una me cla homognea, vierte el con- tenido de los aceites en la cera de abeja. Paso 5. Me cla bien todos los ingredientes y deja enfriar el preparado. Paso 6. Como resultado se ene una pasta con textura cremosa. Ya enes tu bloqueador solar sico.Puedes ver la preparacin en el siguiente video:Prueba por separado el protector solar sico que has preparado y el de aceite de ajonjol. Como dato referencial, el protector sico ene un PS aproximado de 30, mientras que el aceite de ajon- jol posee un PS de 8, por lo que ambos deberan actuar igual durante 40 minutos. Antes de salir al recreo, pide que un grupo de tus compaeros se aplique el protector sico y otro grupo el aceite de ajonjol. Registra la ac vidad reali ada durante el re- creo. bserva el efecto de los protectores solares en cada grupo. Anota tus observaciones. De ninguna manera se debe abusar de la exposicin al sol. Cuida tu salud y la de tus compaeros. Recuerdaque... Con qu lo haremos? Manos a la obra! Manual del docente - Inves guemos 1 120 Ac vidad 10 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 121 Con qu lo haremos? Manos a la obra! Se debe veri car la pure a de los insumos sugeridos, para as garan ar la obtencin del producto. Deben adquirirse en establecimientos autori ados. La manera m s pr c ca de preparar el bloqueador solar sico se encuentra en el video alojado en la siguiente direccin electrnica:Para probar el protector solar entre los estudiantes, primero se los debe clasi car por su po de piel y por la ac vidad que reali ar n en las horas de recreo, que es cuando se exponen a los rayos solares. Antes de comen ar a usar los preparados, es necesario sensibili ar a la poblacin escolar sobre la importancia de protegerse de las radiaciones ultravioleta. na ve concluido el proceso de sensibili acin y organi acin de los estudiantes voluntarios, se les unta el protector media hora antes de empe ar la prueba. Al trmino del recreo, se debe observar el efecto de los preparados en los estudiantes y luego compararlos. Hay que tener cuidado de registrar todo lo observable relacionado con la preparacin, el modo de uso y los resultados. Pueden tenerse en cuenta los siguientes criterios: 1. acilidad de aplicacin2. Efecto est co del preparado color, textura, etctera 3. Adherencia del preparado en la piel 4. Proteccin del preparado a los rayos solares en el empo considerado no visible, visible, p mo se encu onde la ncias y r Ciencia, Tecnologa y Ambiente 63 Ac 3 cucharadas de aceite de ssamo virgen. 2 cucharadas de aceite de jojoba.1 cucharada de aceite de coco.1 cucharada de cera de abejas.1 cucharada de xido de inc.2 recipientes para bao Mara.Nota: Los aceites los venden en las endas naturistas. Elxidode incsepuedecomprarenlasferreterasodroguereras. Preparacin del protector solar sico: Paso 1. Derrite en bao Mara la cera de abeja colocada previamentte en un recipiente.Paso 2. Calienta los aceites y m clalos en un segundo recipiente. Paso 3. Vierte el xido de inc en el segundo recipiente. Paso 4. na ve que se obtenga una me cla homognea, vierte el con- tenido de los aceites en la cera de abeja. Paso 5. Me cla bien todos los ingredientes y deja enfriar el preparado. Paso 6. Como resultado se ene una pasta con textura cremosa. Ya enes tu bloqueador solar sico.Puedes ver la preparacin en el siguiente video:Prueba por separado el protector solar sico que has preparado y el de aceite de ajonjol. Como dato referencial, el protector sico ene un PS aproximado de 30, mientras que el aceite de ajon- jol posee un PS de 8, por lo que ambos deberan actuar igual durante 40 minutos. Antes de salir al recreo, pide que un grupo de tus compaeros se aplique el protector sico y otro grupo el aceite de ajonjol. Registra la ac vidad reali ada durante el re- creo. bserva el efecto de los protectores solares en cada grupo. Anota tus observaciones. De ninguna maneera se debe abusar de la expposiicin al sol. Cuida tu salud yy la de tus compaeros. Recuerdaque... Con qu lo haremos? Manos a la obra! Manual del docente - Inves guemos 1 120 vidad 10 Ac vidadad 10 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 121 Con qu lo haremos? Manos a la obra! Se debe veri car la pure a de los insumos sugeridos, para as garan ar la obtencin del producto. Deben adquirirse en establecimientos autori ados. La manera m s pr c ca de preparar el bloqueador solar sico se encuentra en el video alojado en la siguiente direccin electrnica:Para probar el protector solar entre los estudiantes, primero se los debe clasi car por su po de piel y por la ac vidad que reali ar n en las horas de recreo, que es cuando se exponen a los rayos solares. Antes de comen ar a usar los preparados, es necesario sensibili ar a la poblacin escolar sobre la importancia de protegerse de las radiaciones ultravioleta. na ve concluido el proceso de sensibili acin y organi acin de los estudiantes voluntarios, se les unta el protector media hora antes de empe ar la prueba. Al trmino del recreo, se debe observar el efecto de los preparados en los estudiantes y luego compararlos. Hay que tener cuidado de registrar todo lo observable relacionado con la preparacin, el modo de uso y los resultados. Pueden tenerse en cuenta los siguientes criterios: 1. acilidad de aplicacin2. Efecto est co del preparado color, textura, etctera 3. Adherencia del preparado en la piel 4. Proteccin del preparado a los rayos solares en el empo considerado no visible, visible, p mo 64 Qu estam Ciencia, Tecnologa y Ambiente 65 Ac vidad 10 Qu sabemos ahora de todo esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Si tuvieras que recomendar en tu centro educa vo qu medidas se deberan tomar para proteger a tus compaeros de las radiaciones solares, cules seran estas? Toma como referencia los siguientes tems: 1. Meses y horas de mayor intensidad de radiacin solar 2. Arbori acin de la escuela 3. Lista de foto pos de piel de la poblacin escolar 4. Duracin de las ac vidades bajo el sol 5. Ar culos de proteccin: gafas, gorros 6. Protector solar sico 7. Protector solar natural 8. Recomendaciones generales para el buen uso de los protectores Nosotros reali amos muchas ac vidades en lugares expuestos al sol. u recomendaciones daras para protegerse de las radiaciones V en cada caso que se muestra en las fotogra as? El protector solar sico ene un alto valor comercial porque cubre una demanda de proteccin efec va. Cul es su costo de produccin? Averigua en Internet cmo puedes hacer para que el producto que has preparado tenga un valor comercial agregado olor, textura, nuevos ingredientes, etctera . Si quisieras comerciali ar el producto, cul sera la estrategia que seguiras para ponerlo a la venta? Ahora sabes elaborar ltros solares muy efec vos y con un presupuesto ra onable. u es ms recomendable para un estudiante, teniendo en cuen- ta las ac vidades que reali a en el colegio: usar aceite de ajonjol o el protector solar sico? Explica tu respuesta. Eureka! Qu sabemos ahora de todo esto? Finalmente, qu significa esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Manual del docente - Inves guemos 1 124 Ac vidad 10 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 125 Las recomendaciones generales aplicadas a la escuela son aplicables tambin a la comunidad: 1. Promover la arbori acin de los espacios urbanos. 2. omentar el uso de ar culos de proteccin de las radiaciones: gorros, gafas, etctera. 3. sar bloqueadores solares sicos. 4. Desarrollar campaas de sensibili acin sobre los efectos de las radiaciones y las manifestaciones del exceso de estas, as como acerca de las medidas que deben adoptarse para protegerse de ellas. Las recomendaciones podran ser las siguientes: 1. Para efectos de proteger la salud de los escolares, se deben tener en cuenta los meses y las horas del da en los cuales es necesario extremar las medidas de proteccin de las radiaciones solares. 2. na forma de proteccin de las radiaciones es arbori ar la ins tucin educa va con el obje vo de proporcionar sombra. 3. Es necesario tener en cuenta los foto pos de piel de la poblacin escolar. 4. Deben limitarse los perodos en que se desarrollan ac vidades bajo el sol. 5. Hay qu promover el uso de ar culos de proteccin de las radiaciones solares: gafas, gorros. 6. Debe fomentarse el uso obligatorio de protectores solares sicos. 7. Se recomienda desarrollar campaas de sensibili acin para el uso frecuente de protectores solares naturales. 8. Deben propagandi arse las recomendaciones generales para el buen uso de los protectores solares, as como de las medidas necesarias para protegerse del sol. tro enfoque del trabajo es el econmico. En la actualidad, el costo de los bloqueadores solares sicos es bastante alto, pero las cremas elaboradas con productos naturales, que son igualmente efec vas, enen un valor de mercado importante. Por ello, vale la pena inves gar, mediante un proyecto escolar, si es posible producirlas para abastecer con esos productos a los miembros de la comunidad. Los estudiantes deben conocer la gran importancia de usar protectores solares, dependiendo del lugar donde realicen sus ac vidades. Adems, desarrollarn capacidades de elaboracin y aplicacin de protectores solares. Finalmente, qu significa esto? Qu sabemos ahora de todo esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? estam Ciencia, Tecnologa y Amb Ac vidad 110 En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Si tuvieras que recomendar en tu centro educa vo qu medidas se deberan tomar para proteger a tus compaeros de las radiaciones solares, cules seran estas? Toma como referencia los siguientes tems: 1. Meses y horas de mayor intensidad de radiacin solar 2. Arbori acin de la escuela 3. Lista de foto pos de piel de la poblacin escolar 4. Duracin de las ac vidades bajo el sol 5. Ar culos de proteccin: gafas, gorros 6. Protector solar sico 7. Protector solar natural 8. Recomendaciones generales para el buen uso de los protectores Nosotros reali amos mucha En qu situacion situacio se aplican estos co se aplican estos co s ac vidades en lugares expuesto s de la vida cotid la vida c onocimientos? onocimientos? s al sol. u recomendaci se aplican estos co se aplican estos coones daras para protegerse d onocimientos? onocimientos? e las radiaciones V en cada caso que se muestra en las fotogra as? El protector solar sico ene un alto valor comercial porque cubre una demanda de proteccin efec va. Cul es su costo de produccin? Averigua en Internet cmo puedes hacer para que el producto que has preparado tenga un valor comercial agregado olor, textura, nuevos ingredientes, etctera . Si quisieras comerciali ar el producto, cul sera la estrategia que seguiras para ponerlo a la venta? Ahora sabes elaboborar ltros solares muy efeec vos y con un presupuesto ra onable. u es ms recomendable para un estudiante, teniendo en cuen- ta las ac vidades que reali a en el colegio: usar aceite de ajonjol o el protector solar sico? Explica tu respuesta. Eureka! Qu sabemos ahora de todo esto? Finalmente, qu significa esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Manual del docente - Inves guemos 1 124 o biente 65 o Ac vidaad 10 Ciencia, Tecnologa y Ambieente 125 Las recomendaciones generales aplicadas a la escuela son aplicables tambin a la comunidad: 1. Promover la arbori acin de los espacios urbanos. 2. omentar el uso de ar culos de proteccin de las radiaciones: gorros, gafas, etctera. 3. sar bloqueadores solares sicos. 4. Desarrollar campaas de sensibili acin sobre los efectos de las radiaciones y las manifestaciones del exceso de estas, as como acerca de las medidas que deben adoptarse para protegerse de ellas. Las recomendaciones podran ser las siguientes: 1. Para efectos de proteger la salud de los escolares, se deben tener en cuenta los meses y las horas del da en los cuales es necesario extremar las medidas de proteccin de las radiaciones solares. 2. na forma de proteccin de las radiaciones es arbori ar la ins tucin educa va con el obje vo de proporcionar sombra. 3. Es necesario tener en cuenta los foto pos de piel de la poblacin escolar. 4. Deben limitarse los perodos en que se desarrollan ac vidades bajo el sol. 5. Hay qu promover el uso de ar culos de proteccin de las radiaciones solares: gafas, gorros. 6. Debe fomentarse el uso obligatorio de protectores solares sicos. 7. Se recomienda desarrollar campaas de sensibili acin para el uso frecuente de protectores solares naturales. 8. Deben propagandi arse las recomendaciones generales para el buen uso de los protectores solares, as como de las medidas necesarias para protegerse del sol. tro enfoquetro enfoquetro enfoquetro enfoque del trabajo del trabajo del trabajo del trabajo es el econ es el econ es el econ es el econmico. En la mico. En la mico. En la mico. En la actualidad, actualidad, actualidad, actualidad, el costo deel costo deel costo deel costo de los bloquealos bloquealos bloquealos bloqueadoresdoresdoresdores solares sic solares sic solares sic solares sicos es bastan os es bastan os es bastan os es bastante alto, perte alto, perte alto, perte alto, pero las cremas o las cremas o las cremas o las cremas elaboradas elaboradas elaboradas elaboradas con producto con producto con producto con productos naturales, s naturales, s naturaless naturales, quequequeque son igualmen son igualmen son igualmen son igualmente efec vaste efec vas,te efec vas,te efec vas, enen un va enen un va enen un va enen un valor de merca lor de merca lor de merca lor de mercado important do important do important do importante. Por ello,e. Por ello,Por elloe. Por ello, vale la penvale la penvale la penvale la penaaaa inves gar, m inves gar, m inves gar, m inves gar, mediante un p ediante un p ediante un p ediante un proyecto esco royecto esco royecto esco royecto escolar, si es p lar, si es p lar, si es p lar, si es posible produ osible produ osible produ osible producirlas paracirlas paracirlas paracirlas para abastecer co abastecer co abastecer co abastecer connn esos product esos product esos product esos productos a los mieos a los mieos a los mieos a los miembros de la mbros de la mbros de la mbros de la comunidad. comunidad. comunidad. comunidad. Los estudiantes deben conocer la gran importancia de usar protectores solares, dependiendo del lugar donde realicen sus ac vidades. Adems, desarrollarn capacidades de elaboracin y aplicacin de protectores solares. Finalmente, qu significa esto? Qu sabemos ahora de todo esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Ciencia, Tecnologa y Ambiente 61 Bloqueadores solares caseros y naturales: anlisis comparativo En se embre de 2010 se public la no cia de que en 2 ins- tuciones educa vas de Arequipa se estableci como medi- da obligatoria el uso de gorros de ala ancha ver . De qu po de radiacin solar se busca proteger a los escolares de Arequipa segn la no cia? u son los rayos ultravioleta y por qu ahora son ms peligrosos que antes? u enfermedades produce la sobreexposicin a los rayos ultravioleta? Adicionalmente, qu otras prendas se deben usar para protegerse de las radiaciones ultravioleta? De qu manera los rayos ultravioleta afectan la ora y la fauna de la regin? Es buena la radiacin solar? Sabes por qu no debes permanecer todo el da expuesto al sol sin proteccin? Aprenderemos a preparar un bloqueador solar casero de fac- tor de proteccin solar PS 25-30. Tambin compararemos su e cacia respecto de los bloquea- dores solares naturales, como el aceite de ajonjol y el aceite de coco. La proteccin solar considera el uso de gorros, locin bloqueadora y gafas. so obligatorio de gorros en Arequipa En el Per, cada ao ms de cinco mil personas se enferman de cncer a la piel debido a la prolongada exposicin al sol. Sabasque...? Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? Manual del docente - Inves guemos 1 116 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 117 Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? En se embre de 2010 se public la no cia de que en 27 ins tuciones educa vas de Arequipa se estableci como obligatorio el uso de gorros de ala ancha Ver: ). Despus de haber recopilado toda la informacin acerca de los efectos de las radiaciones ultravioleta, debesurgirlapreguntadecmodebemosprotegernosdelosefectosdainosdelsol. Losestudiantes deben sealar todas las medidas preven vas posibles entre ellas, el uso de bloqueadores solares como una alterna va importante de proteccin de la piel. Luego, se debe explicar que desde hace siglos se sabe de las propiedades protectoras de algunas sustancias como el aceite de ajonjol y el de coco, pero tambin de ciertas sustancias inorgnicas que son bloqueadores sicos de las radiaciones V, es decir, que las re ejan antes de que lleguen a la piel. Debe discu rse la posibilidad de elaborar bloqueadores caseros sicos y comparar su efecto con respecto a un par de bloqueadores solares naturales: aceite de ajonjol y aceite de coco. Bloqueadores solares caseros y naturales: anlisis comparativo De las radiaciones VA y VB, que son las radiaciones que atraviesan la atmsfera terrestre. La radiacin ultravioleta) es una onda electromagn ca de naturale a ioni ante que, debido al adelga amiento de la capa de o ono, llega a la super cie terrestre con cada ve ms intensidad. Produce quemaduras de diversos grados, manchas en la piel y cncer a la piel. Camisas claras de manga larga, uso de gafas para sol, cremas bloqueadoras, etctera. Las plantas y los animales son afectados intensamente por el incremento de la radiacin, lo cual evita el adecuado desarrollo de la fotosntesis. En las plantas produce mutaciones gen cas, y en los animales, cambios en el sistema inmunolgico, envejecimiento prematuro y cncer a la piel. Para mayor informacin, buscar en , con las palabras clave: efecto ultravioleta plantas , efecto ultravioleta animales . Ciencia, Tecnologa y Amb Bloqueadores solares caseros caseros resolar resado quB rosaser res ca Bloqueadores sola e e y naturales: anlisis comparativotivo mparat com nli es:urn mpara y isis com naturales: anlis En se embre de 2010 se public la no cia de que en 27 ins- tuciones educa vas de Arequipa se estableci como medi- da obligatoria el uso de gorros de ala ancha ver ). De qu po de radiacin solar se busca proteger a los escolares de Arequipa segn la no cia? u son los rayos ultravioleta y por qu ahora son ms peligrosos que antes? u enfermedades produce la sobreexposicin a los rayos ultravioleta? Adicionalmente, qu otras prendas se deben usar para protegerse de las radiaciones ultravioleta? De qu manera los rayos ultravioleta afectan la ora y la fauna de la regin? Es buena la radiacin solar? Sabes por qu no debes permanecer todo el da expuesto al sol sin proteccin? Aprenderemos a preparar un bloqueador solar casero de fac- tor de proteccin solar PS) 25-30. Tambin compararemos su e cacia respecto de los bloquea- dores solares naturales, como el aceite de ajonjol y el aceite de coco. La proteccin solar consider gorros, locin bloqueadora so obligatorio de gorros en Arequipa so obligatorio de En el Per, cada aao ms de cinco mil perrsonnas se enferman de cnceer a la piel debido a la pprolongada exposicin al ssoll..Sabasque...? a Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? Manual del docente - Inves guemos 1 116 biente 61 ra el uso de a y gafas. Ciencia, Tecnologa y Ambieente 117 Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? En se embre de 2010 se public la no cia de que en 27 ins tuciones educa vas de Arequipa se estableci como obligatorio el uso de gorros de ala ancha Ver: ). Despus de haber recopilado toda la informacin acerca de los efectos de las radiaciones ultravioleta, debesurgirlapreguntadecmodebemosprotegernosdelosefectosdainosdelsol. Losestudiantes deben sealar todas las medidas preven vas posibles entre ellas, el uso de bloqueadores solares como una alterna va importante de proteccin de la piel. Luego, se debe explicar que desde hace siglos se sabe de las propiedades protectoras de algunas sustancias como el aceite de ajonjol y el de coco, pero tambin de ciertas sustancias inorgnicas que son bloqueadores sicos de las radiaciones V, es decir, que las re ejan antes de que lleguen a la piel. Debe discu rse la posibilidad de elaborar bloqueadores caseros sicos y comparar su efecto con respecto a un par de bloqueadores solares naturales: aceite de ajonjol y aceite de coco. Bloqueadores solares caseroseros res c solaresadoqueB osaser res ca Bloqueadores solares sdo aser olares re larees ss y naturales: anlisis comparativotivoparat com liss:ran para y naturales: anlisis com naturales: anlisi De las radiaDe las radiaciones VA y ciones VA y VB, que soVB, que son las radiac n las radiaciones que at iones que atraviesan la raviesan la atmsfera te atmsfera terrestre.rrestre. La radiacin La radiacin ultravioleultravioleta) es una o ta) es una onda electrom nda electromagn ca de n agn ca de naturale a io aturale a ioni ante que, ni ante que, debido al ad debido al adelga amiento elga amiento de la capade la capa de o ono, ll de o ono, llega a la sup ega a la sup e er cie terreer cie terrestre con cad stre con cada vea ve ms intensid ms intensidad.ad. Produce quem Produce quemaduras de di aduras de diversos grado versos grados, manchas e s, manchas en la piel y n la piel y cncer a la cncer a la piel.piel. Camisas clar Camisas claras de manga as de manga larga, uso d larga, uso de gafas parae gafas para sol, cremas sol, cremas bloqueadora bloqueadoras, etctera.s, etctera. Las plantasLas plantas y los animal y los animales son afectes son afectados intensa ados intensamente por el mente por el m incremento incremento de la radiac de la radiacin,in, lo cual evitlo cual evita el adecuad a el adecuado desarrolloo desarrollo de la fotosde la fotosntesis. Enntesis. En las plantaslas plantas produce muta produce mutacionesciones gen cas, y gen cas, y en los anima en los animaos les, cambios les, cambios en el sisteen el sistema inmunolg ma inmunolgico, envejec ico, envejecimiento premimiento prematuroaturo y cncer a l y cncer a la piel.a piel. Para mayor i Para mayor informacin, nformacin, buscar enbuscar en , con las palcon las palabras clave: abras clave: efectoefecto ultravioleta ultravioleta plantas ,plantas , efecto ultraefecto ultravioleta animvioleta animales .ales . Cunto sabemos sobre el tema? Orientaciones para las ac vidades iniciales de recojo de los saberes previos, en funcin del tema planteado. Qu aprenderemos? Formulacin de los aprendi ajes que se espera lograr en los estudiantes. Buscar evidencias y respuestas Orientaciones para desarrollar las ac vidades de recojo de informacin es mulando la ac tud cien ca. Esto cmo se explica? Orientaciones y ac vidades metodolgicas para que el estudiante argumente su hiptesis. Qu vamos a realizar? Orientaciones para desarrollar ac vidades previas y posteriores a las establecidas en el proyecto. Con qu lo haremos? Expone los recursos necesarios para desarrollar la ac vidad. Manos a la obra! Orientaciones metodolgicas bsicas para desarrollar el proyecto o ac vidad. Qu estamos logrando? Orientaciones para desarrollar la ac tud cr ca en el proceso de la ac vidad. Cmo podemos entenderlo mejor? Relacin de los conocimientos previos con los nuevos para su aplicacin. Finalmente, qu significa eso? Orientaciones para relacionar/veri car la hiptesis con las conclusiones. Qu sabemos ahora de todo esto? Orientaciones para describir o explicar los logros con su proyecto o ac vidad. En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Orientaciones para desarrollar ac vidades fuera del mbito escolar, en las que se aplique el principio estudiado. Z_01_05 Docente.indd 4 9/17/12 9:39 PM 5. Contenido Mediciones por los mtodos directo e indirecto Construccin de un desalini ador casero Construccin de un proto po de cohete de propulsin a chorro Tecnologa para recuperar suelos desr cos usando material reciclado y agua de mar Observatorio escolar del desarrollo de las reas naturales del Per Desarrollo de las plantas como medio para comparar la contaminacin del suelo La lluvia cida y su efecto sobre los huevos de las aves Los animales de nuestra comunidad y sus hbitats Mapa de contaminacin acs ca de mi comunidad Bloqueadores solares caseros y naturales: anlisis compara vo El Sol ayuda a comba r el friaje Efecto del derrame de petrleo en el desarrollo de las plantas acu cas Glosario Fuentes 6 - 17 18 - 29 30 - 41 42 - 53 54 - 65 66 - 77 78 - 89 90 - 101 102 - 113 114 - 125 126 - 137 138 - 149 154-155 156-159 Actividad 1 Actividad 5 Actividad 9 Actividad 2 Actividad 6 Actividad 10 Actividad 3 Actividad 7 Actividad 11 Actividad 4 Actividad 8 Actividad 12 ? la an ? ra s o Z_01_05 Docente.indd 5 9/17/12 9:39 PM 6. Actividad 1 El trabajo experimental en el aulaes la actividad ms importantepara conocer el mundo que nos rodea. Z_06_29.indd 6 9/17/12 10:02 PM 7. Mediciones por los mtodos directo e indirecto Z_06_29.indd 7 9/17/12 10:02 PM 8. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 7 Mediciones por los mtodos directo e indirecto Segn William T. Kelvin, para que una persona pueda decir que sabe algo de lo que est hablando, debe ser capaz de medirlo y expresarlo con nmeros; de lo contrario, estara mostrando un conocimiento de ciente. Estas palabras de Kelvin las podemos asumir especialmente en relacin con la materia, pues solamente la conoceremos si aprendemos a medir sus magnitudes. Cunto mide el volumen de la caja (prisma rectangular) mostrada en el dibujo? Se te proporcionan las longitudes de las aristas. Cuntas cajitas de 10 cm3 cabran al interior de la caja? Si 1000 cm3 es un litro, cul es el volumen de la caja en litros? Atrvete a calcularlo! Si forras la caja con pls co y la sumerges en un recipiente con agua que indica 1 litro, como se muestra en la imagen, qu nuevo volumen se observar con la caja sumergida en su interior? Podras vaciar el lquido del recipiente al interior de la caja? Prisma rectangular En esta ac vidad mediremos en forma directa e indirecta el vo- lumen de los cuerpos con forma de prisma rectangular y, al ob- servar los resultados obtenidos, comprobaremos las precisiones alcanzadas con ambos mtodos. Sabasque...? La precisin de las mediciones ha permi do a los seres humanos manipular incluso los tomos, con lo cual se ha llegado a construir un automvil elctrico a par r de una molcula. 3 2 3 2 2 Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? 200 400 600 800 1000 Manual para el docente - Inves guemos 18 Manual para el docente - Inves guemos 18 Z_06_29.indd 8 9/17/12 10:02 PM 9. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 9 Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? Mediciones por los mtodos directo e indirecto Se debe explicar al estudiante que los obje vos de la ac vidad son dos: 1. Medir el volumen del bloque directamente a par r de las dimensiones de sus aristas usando la frmula del volumen del prisma rectangular. 2. Medir el volumen del cuerpo indirectamente a par r de la diferencia de los volmenes del lquido que parcialmente ocupa el vaso graduado antes y despus de introducir el bloque en estudio. Adems, se debe tener cuidado al operar con las medidas, considerando el nmero correcto de cifras signi ca vas. Obje vo 1: Medir el volumen directamente Obje vo 2: Medir el volumen indirectamente a b c h 0 200 400 600 800 200 400 600 800 1234567891011121314151617181920 1234567891011121314151617181920 Es altamente signi ca vo en el aprendizaje de la ciencia que los estudiantes desarrollen capacidades y conocimientos acerca de la importancia de la medicin de los diferentes pos de la materia de la naturaleza. Para ello, debe tenerse claro que se miden magnitudes y existen patrones universales de medida (SL MP, en el Per), los cuales deben ser rigurosos al momento de realizar las medidas, considerandoelnmeroadecuadodecifrassigni ca vasyhaciendousodelanotacincien ca.Para buscar informacin adicional, se puede acceder a la siguiente direccin: (se deben escribir las palabras clave sistemas internacional y cifras signi ca vas ). Es necesario precisar que el volumen es una magnitud escalar y que, por lo tanto, se opera con ella como se hace con los nmeros reales. Por este mo vo, los volmenes se pueden restar, sumar, etctera. Para calcular el volumen de la caja, se usa la expresin V a x b x c, que corresponde a la frmula del volumen de un prisma rectangular y da como resultado 1800 cm3 . La caja contendra 180 cajitas de 10 cm3 y se ob ene dividiendo el volumen total entre el volumen de una cajita. Para comparar el volumen con la unidad de medida mostrada, se deben conver r los cm3 a litros. Como 1000 es 1 litro, la caja contendr 1,8 litros. El recipiente marcar 2,8 litros. El lquido contenido en el recipiente s puede ser ver do en la caja. Z_06_29.indd 9 9/17/12 10:02 PM 10. Ac vidad1 Manual para el docente - Inves guemos 110 Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? El rea de la seccin transversal corresponde a un crculo y se determina con la expresin A r2 . En este punto, es probable que la respuesta que se d sea medir directamente con la regla el dimetro de la boca del vaso; pero debe explicarse que ese es un mtodo bastante inexacto, ya que depende demasiado de la pericia del estudiante. Es importante mencionar que otra forma de medir es poniendo el vaso boca abajo sobre un papel, para luego dibujar el borde del vaso y medir el dimetro de la circunferencia que resulta. El volumen del cilindro se ob ene mul plicando el rea de la seccin transversal, calculada en el prrafo anterior, por la altura del cilindro. Puede determinarse sumergindolo en un recipiente graduado y, si se conoce su densidad, dividiendo la masa entre ella. na forma comn de hacerlo es midiendo el espesor de varias hojas de papel del mismo po para luego dividir el resultado entre el nmero de hojas. Sin embargo, este mtodo resulta impreciso, pues el resultado obtenido es menor que la escala usada generalmente, que es la regla escolar. Las unidades de medida del volumen son m3 o cm3 . En este segmento se sugiere que, con la informacin obtenida acerca del prisma rectangular, los estudiantes propongan diversas formas de medir el volumen de las sustancias. Los estudiantes deben desarrollar ac tudes para la inves gacin u lizando materiales. Adems, registrarn los datos con criterio. lizando una regla, deben calcular el volumen de un prisma rectangular y, a la vez, esquema zar. El objeto de estudio debe ser elaborado por los mismos estudiantes con precisin u lizando plas lina u otro material similar como cajas vacas de fsforos. Z_06_29.indd 10 9/17/12 10:02 PM 11. 11Ciencia, Tecnologa y Ambiente Inves guemos 18 1. Si en el cilindro de la gura, el dimetro de su seccintransversal es de 4 cm, cmo calcularas el rea de dichaseccin? 2. Si, adems, la altura del cilindro es de 6 cm, qu frmulausaras para calcular su volumen? 3. Podras calcular el volumen de la misma forma que en lapregunta anterior si el cuerpo tuviese forma irregular? 4. En caso de que tu respuesta fuera nega va, qu mtodopropondras si tuvieras a la mano un vaso graduado de mayorvolumen y parcialmente lleno con agua? Por qu? 5. En qu unidades se expresarn las medidas? Si pudieras elaborar un prisma rectangular, podras determinarsu volumen usando una regla? Si tuvieras que calcular el volumen del mismo prisma rectangu-lar, pero esta vez usando un vaso graduado parcialmente lleno deagua, cmo lo haras? Cul de las dos medidas obtenidas tendra una mayor precisin? Con una regla calcularemos el volumen de un cuerpo regular conforma de prisma rectangular. Para ello, necesitaremos elaborar elobjeto de estudio con plas lina y cajas vacas de fsforos. Adems, mediremos el volumen del prisma rectangular demanera indirecta. Para ello, u lizaremos un vaso graduado quenosotros mismos confeccionaremos con papel milimetrado. Las medidas de los volmenes obtenidos deberemos registrarlasen una tabla para compararlas y sacar nuestras conclusiones. Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? D=4 cm h=6 cm Z_GUIA INVESTIGUEMOS1.indd 8 Z_06_29.indd 11 9/17/12 10:02 PM 12. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 9 Ac vidad 1 Plas lina. Cajas vacas de fsforos. Vaso graduado de forma cilndrica. Cinta mtrica. Marcadores de nta indeleble. Paso 1. Prepara ocho moldes rellenando con plas lina la parte de la caja que con ene los fsforos. Paso 2. Forma un bloque con dos moldes de plas lina y, usando la cin- ta mtrica, toma las medidas (en cen metros) de la longitud de las aristas del bloque que se ha preparado. Paso 3. Toma el vaso graduado y reconoce la escala que se est u lizando (cm3 , L, etctera). Vierte cierta can dad de agua en el vaso graduado y realiza la medida de su volumen. Paso 4. Luego introduce un bloque en el vaso graduado y registra el nuevo nivel alcanzado por el agua. Paso 5. Finalmente, la diferencia de los volmenes medidos corresponder al volumen del cuerpo que has sumergido, ya que al ingresar al agua, esta desplaza un volumen de lquido igual al suyo, produciendo as una elevacin en el nivel del agua del recipiente. Paso 6. Otra forma de medir el volumen, sobre todo cuando la diferen- cia de alturas es muy pequea, es introduciendo un nmero mayor de bloques iguales y registrando el volumen siguiendo el procedimiento del paso anterior. Luego, dicho resultado se divide por el nmero de bloques y de esta manera se ob ene el valor promedio del volumen de uno de ellos. Paso 7. Registra los datos en las tablas correspondientes y procede a analizar los resultados obtenidos. Recuerdaque... El xito de la ac vidad depende de que comprendas esta informacin. Con qu lo haremos? Manos a la obra! 8/8/12 7:56 PM Manual para el docente - Inves guemos 112 Z_06_29.indd 12 9/17/12 10:02 PM 13. Ac vidad 1 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 13 Con qu lo haremos? Manos a la obra! Se u lizarn los materiales que se proponen en la gua del estudiante. En caso de que en la zona no hubiera dichos materiales, se puede optar por otros similares. 1. 2. Debe prepararse un bloque juntando dos moldes. Al momento de hacerlo, se debe tener cuidado de no deformarlos para que pueda realizarse la medida correctamente. 3. 3 Deben realizar la medicin dos o ms veces u lizando una cinta mtrica o una regla. 4. Debe llenarse el vaso hasta una altura superior al cero de la escala; de preferencia que coincida con una de las marcas de la escala. 5. La idea de usar ocho moldes es tener el volumen equivalente a cuatro bloques (cada uno de dos moldes). Luego de medir el volumen, se debe dividir el resultado entre cuatro. 6. 7. En el proceso de registro de los datos, debe veri carse que estos se estn escribiendo con el nmero adecuado de cifras signi ca vas. Por ejemplo, una longitud medida en cen metros se expresara con dos decimales (4,50 cm). En el caso de las operaciones combinadas, los resultados deben redondearse a dos decimales. Sera un error escribir los resultados con ms de dos decimales o en la forma de fracciones. En cuanto a la unidad de medida, como ya se ha mencionado, debe ser cen metros cbicos en todos los casos. Z_06_29.indd 13 9/17/12 10:02 PM 14. Ac vidad1 Manual para el docente - Inves guemos 114 Cmo podemos entenderlo mejor? Finalmente, qu significa esto? Qu estamos logrando? S. Hay diferentes maneras de calcular la proporcin de los lquidos usando diferentes recipientes; lo ms importante es tener clara la conversin. 1. Clculo del volumen del prisma rectangular usando la regla. 2. raduacin del vaso a. En un vaso precipitado de 500 mL, verter agua hasta el nivel de 250 mL. b. Medir el volumen del agua al introducir el prisma de plas lina. c. Medida del volumen de agua introduciendo varios bloques y dividiendo dicho volumen por el nmero de bloques usados. Aristas (cm) a 2,00 5,00 30,00 3,00 b c Volumen (cm3 ) 1. Los resultados obtenidos en la segunda medida no son iguales. El valor que ms se aproxima al denominado dato de referencia (medida directa) es el que se ha obtenido mediante el clculo del volumen de cuatro bloques. na posible explicacin a este hecho es que se divide entre cuatro el error de la lectura producido por la presencia de meniscos (vasos de boca ms ancha o rec ca- ciones geomtricas) o el ngulo de la visin del observador. 2. Para mejorar el resultado de las medidas obtenidas, es posible hacer lo siguiente: disear un m- todo para calcular el rea de la seccin transversal del vaso tomando en consideracin el espesor de este; u lizar moldes ms grandes y con ables (no deformables); hacer escalas de medida ms precisas; desarrollar un mtodo que permita considerar el error de la lectura por la presencia de meniscos. a b c 100 200 300 400 500 100 200 300 400 500 Volumen (cm3 ) Volumen (cm3 ) Z_06_29.indd 14 9/17/12 10:02 PM 15. 15Ciencia, Tecnologa y Ambiente Inves guemos 110 Cmo podemos entenderlo mejor? Finalmente, qu significa esto? 1. Clculo del volumen del prisma rectangular usando la regla. 2. raduacin del vaso: a. Medida del volumen de agua al introducirla inicialmenteen el vaso. 3. Cul de los resultados que has obtenido, segn tu opinin,ene una mayor precisin? Explica tu respuesta. b. Medida del volumen de agua al introducirle un bloque de plas lina. c. Medida del volumen de agua al introducirle varios bloques y dividiendo dicho volumen por el nmero de bloques usa- dos. Aristas (cm) a b c Volumen (cm3 ) Volumen (cm3 ) Volumen (cm3 ) Volumen (cm3 ) Si en lugar de tener una cajita de fsforos, tuvieras a la mano unrecipiente de forma cilndrica, podras obtener el volumen dela misma forma que en el tem anterior? u modi cacionesharas? Si el cuerpo no tuviera forma regular, cul de los dos mtodosconsiderados aplicaras? Inves ga el contenido en la siguiente pgina web: Es posible determinar el nivel mximo de agua que debe tenerun recipiente cilndrico en una obra si se sabe que se debe intro-ducir una determinada can dad de ladrillos King Kong sin que elagua rebalse? Argumenta tu respuesta. a b c Finalmente, qu significa esto? Cmo podemos entenderlo mejor? Qu estamos logrando? Importante! Cuando se inves ga es muy importante la precisin en la toma de las medidas. Z_GUIA INVESTIGUEMOS1.indd 10 Z_06_29.indd 15 9/17/12 10:02 PM 16. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 11 Ac vidad 1 Qu sabemos ahora de todo esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Realiza una breve exposicin sobre las dos formas de medir el volumen de un cuerpo de forma regular, teniendo en cuenta los siguientes aspectos: 1. Las dos formas de calcular el volumen son equivalentes? Es decir, ambas nos llevan a obtener los mismos resultados? 2. Cmo se podra mejorar la precisin de las mediciones en ambos casos? 3. Cules son las fuentes de errores posibles? Conoces las formas de eliminarlas? 4. u limitaciones encuentras en la medida del volumen de un cuerpo de forma irregular? Inves ga cmo se puede calcular la altura de un rbol (H) si se conoce la distancia del observador respecto del rbol (D) y se cuenta con una varilla de longitud conocida (h). Si el nio de la foto mide 120 cm, cul es la altura de su padre? Propn un mtodo para determinarlo. Eureka! Aplicando las reglas del mtodo cien co, hemos aprendido a medir por mtodos directos e indirectos. Ahora podremos conocer mejor la na- turaleza! Qu sabemos ahora de todo esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? d H D h 8/8/12 7:56 PM Manual para el docente - Inves guemos 116 Z_06_29.indd 16 9/17/12 10:02 PM 17. Ac vidad Ciencia, Tecnologa y Ambiente 17 1 En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Qu sabemos ahora de todo esto? Los resultados obtenidos son consistentes con el procedimiento seguido en cada caso, aunque se observa que, en el segundo, el resultado de la medida del volumen mejora cuando el bloque u lizado en el experi- mento es ms grande. 1. Los resultados obtenidos con los dos mtodos, dentro de los mrgenes de error posibles, coinciden entre s, por lo cual podra considerarse que son equivalentes. 2. En el primer caso, se podra mejorar la precisin de la medida incrementando el tamao de los bloques, ya que el margen de error sera muy pequeo con respecto a las dimensiones de las aristas. 3. En el segundo caso, la precisin mejora aumentando el volumen de los bloques, as como mejorando la calidad de las unidades con el clculo ms preciso del dimetro de la boca del vaso y, por consiguiente, del rea de su seccin transversal. 3. Falta de precisin durante la medicin del prisma. Falta de uso adecuado de instrumentos de medicin. El procedimiento no adecuado para la medicin. 4. Ausencia de una frmula matem ca para el nivel bsico que permita calcular el volumen del cuerpo irregular, lo cual hace necesario que se aplique el principio sico (densidad) para resolver el problema. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 17 - En este tem el estudiante presentar sus resultados, los cuales debern estar expresados de acuerdo con las reglas del sistema internacional. Explicar detalladamente cada uno de los procedimientos seguidos para la medida de los volmenes. Durante la exposicin, mostrar los instrumentos u lizados, as como la tcnica usada para graduar el vaso, y sealar las posibles fuentes de error. Se espera que considere que el primer mtodo no es apropiado para el clculo del volumen de un cuerpo de forma irregular. Las limitaciones del mtodo estn relacionadas con la precisin de la escala u lizada. Este es un problema de proporcionalidad. Se coloca la varilla de longitud (h) en posicin ver cal a una distancia (d) tal que en la visual del observador coincidan los extremos su- periores de la varilla y el rbol. En este caso, se puede establecer la proporcin siguiente: - En el caso de la foto, se observa que padre e hijo estn a la misma distancia, por lo cual se puede establecer una regla de proporcionalidad entre las medidas del padre y la estatura real del nio y su estatura en la foto. Estatura real nio Estatura del nio en la foto = Estatura real del padre Estatura del padre en la foto h H Z_06_29.indd 17 9/17/12 10:02 PM 18. Manual para el docente - Inves guemos 118 Actividad 2 Del ciclo del agua a la planta desalinizadora por evaporacin:una manera de obtener agua dulcepreservando el medioambiente. 1 2 3 Z_06_29.indd 18 9/17/12 10:02 PM 19. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 19 Construccin de un desalinizador casero Z_06_29.indd 19 9/17/12 10:02 PM 20. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 13 Construccin de un desalinizador casero En todo sistema biolgico el agua es el componente que permite mantener con vida a las plantas, los animales y los seres humanos. El agua dulce de fuentes naturales es un recurso muy limitado. Segn el Programa de las Naciones nidas para el Agua, menos del 2 del agua de la Tierra es dulce, lo cual pone lmites al aprovechamiento de los otros recursos, como el espacio y el alcance de condiciones para la agricultura. Las grandes ciudades del Per se encuentran en constante expan- sin demogr ca, pero estn situadas en zonas desr cas y con pocas fuentes de agua cercanas. Mira la imagen del Per y res- ponde: Cul podra ser una alterna va real de obtencin de agua en la costa? Cul es el origen de las fuentes de agua que tributan al sistema de agua potable de las ciudades del Per? u po de mezcla es el agua con sal? Cuando se separa el agua de la sal, qu sustancia es la que se evapora? Cules pueden ser las fuentes de energa calor ca que se necesita para provocar la evaporacin de la mezcla? De las fuentes de energa consideradas, cul es la que mejor se adapta a nuestras necesidades? Inves garemos sobre el uso de la energa solar en desalinizadores como mtodo para obtener agua dulce en un futuro. Tambin construiremos una miniplanta desalinizadora de agua basada en el proceso de evaporacin. Esto nos permi r separar el agua dulce del agua de mar, considerando al sol como fuente de energa principal. Para ello, u lizaremos dos mtodos diferentes de captacin de calor. Evaluaremos cul de los mtodos elegidos es el ms e ciente. Asimismo, inves garemos y mediremos el funcionamiento de dis ntos aparatos trmicos de diseo y construccin propios. Qu aprenderemos? Primera desalinizadora por evaporacin de Espaa Del 100 del agua del planeta, solo 2 es agua potable. Sabasque...? Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? 4 8/8/12 7:57 PM Manual para el docente - Inves guemos 120 Z_06_29.indd 20 9/17/12 10:03 PM 21. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 21 Conestasac vidades,loquesepretendeesqueelestudiantedesarrollelascapacidadesdeobservacin, anlisis y aplicacin en el marco de la indagacin cien ca escolar. El ciudadano peruano consume en promedio 120 litros de agua (aunque este dato es impreciso y puede variar de una fuente informa va a otra). Para aproximarnos al dato real, es importante realizar la indagacin cien ca a nivel escolar. Para ello se puede ingresar a Pararesponderestapreguntalosestudiantesdebeninves gar y presentar las alterna vas en el siguiente esquema. Las fuentes de agua en el Per provienen de los ros (deshielo de glaciares) y de la napa fre ca (subsuelo) en el caso de las ciudades costeras (Wi ipedia, es n de recursos hdricos en el Per ). Es una mezcla homognea. Al someterse a un incremento de su temperatura, se evapora el agua y no las sales. na fuente de energa directa es la producida por la radiacin solar, pero se sabe tambin de casos en que el agua es hervida para producir la evaporacin del agua. La fuente de energa de menor costo es la que proviene directamente del sol. Esta radiacin es gratuita, aunque presenta el inconveniente de su variabilidad en cuanto a la intensidad diaria y por su duracin en las diversas estaciones del ao ( ). Construccin de un desalinizador casero A focalizar y explorar el objeto de estudio. Tambin a inves gar el uso de la energa solar en desalinizadores como uno de los mtodos para obtener agua pura en un futuro. Se puede encontrar informacin sobre la ac vidad en esta direccin electrnica: na infogra a importante se encuentra en esta pgina web: Asmismo, a inves gar y medir el funcionamiento de dis ntos aparatos trmicos de diseo y construccin propios. Es importante que el estudiante plantee alterna vas de solucin a las de ciencias tcnicas que encuentre en la elaboracin o el diseo del equipo propuesto. Alterna va 1 Alterna va 2 Alterna va 3 FuenteObtencin de agua Proceso Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? Z_06_29.indd 21 9/17/12 10:03 PM 22. Ac vidad2 Manual para el docente - Inves guemos 122 Las dos primeras preguntas se relacionan con las fases del ciclo hidrobiolgico del agua. Respecto del uso de recipientes pintados de negro en el uso pasivo de la energa solar, esto se debe a que estos son capaces de absorber con mayor intensidad las radiaciones, incluyendo las infrarrojas. En relacin con las fuentes de agua dulce de la localidad, este es un tema de inves gacin que el estudiante debe realizar recibiendo informacin de funcionarios del sistema de suministro de agua potable local o de la Autoridad Nacional del Agua ( ). Tambin se puede hacer una bsqueda aproximada en Internet. En lo que respecta a las tcnicas de desalinizacin, es importante recordar que hay abundante in- formacin en las web espaolas, ya que Espaa es el quinto pas en el uso de este recurso ( ). Lgicamente, existe una discusin en marcha respecto a si la aplicacin de esta tecnologa es bene ciosa a escala masiva ( oogle, palabras clave: pros contra desaladoras ). S es posible inducir la evaporacin del agua usando energa del sol. Es su ciente concentrar la radiacin solar en el recipiente para que pueda ser observable. Como ac vidad complementaria, se puede reproducir la experiencia de tapar un balde parcialmente lleno de agua con una bolsa pls ca transparente, y colocar una piedra en el centro del pls co. Al exponerlo al sol, luego de unos minutos se comienzan a formar gotas de agua en la cubierta pls ca. S es posible, en caso se tome como medida la can dad de agua dulce producida en iguales condiciones de presin y temperatura atmosfricas, as como a iguales intervalos de empo de exposicin a la radiacin solar. S, la ebullicin de evaporacin es diferente. El punto de ebullicin con sal aumenta en funcin de la can dad disuelta en el agua. En la evaporizacin, que no necesariamente se da en el punto de ebullicin, hay otras variables que hace que el agua se evapore antes o despus, porque depende de la super cie caldeada y some da a otros factores como la temperatura del medioambiente, el viento y la presin atmosfrica. S, los recipientes de color negro captan con mayor intensidad las radiaciones trmicas, razn por la cual se calentarn ms. Se puede sealar, a modo de explicacin, que en invierno las personas se visten con ropa oscura para preservar el calor. Es importante que cada equipo de trabajo realice sus propios planos al momento de discu r el diseo de la desalinizadora casera. na vez terminada la construccin de la desalinizadora, se deber medir la can dad de agua que puede producir en un empo dado (algunas horas). Como se tendr que hacer varias medidas en el experimento (primero usando los materiales transparentes y luego cubriendo la base con pls co negro), es importante que las condiciones clim cas sean aproximadamente las mismas y que los empos de recoleccin tambin sean iguales. Para la medida del volumen puede usarse el vaso graduado de la ac vidad 1, si los volmenes producidos son muy cercanos. Finalmente, los equipos deben presentar un modelo alterna vo que cumpla tres requisitos: produzca ms agua, trabaje con nuamente (no se desmonte para renovar el agua salada) y sea de menor costo. Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? Z_06_29.indd 22 9/17/12 10:03 PM 23. 23Ciencia, Tecnologa y Ambiente Inves guemos 114 1. Iden ca en el dibujo las fases del ciclo del agua. Mencionacules son. 2. Si tuvieras agua de mar, cul de las fases del ciclo del agua teayudara a separar el agua de la sal? 3. Por qu ves mos de negro en invierno? Cul es la causa deque se pinten de negro las cocinas solares? 4. Cules son las fuentes de agua dulce de las ciudades msimportantes del Per? En cules de estas, por su poblacin,es impera vo contar con fuentes de agua alterna vas?Consulta en 5. Averigua en qu regiones del Per se prac ca una agriculturacon uso intensivo de agua. Puedes ingresar a 6. u son las desalinizadoras y en qu lugares del mundo seu lizan? Cules son las ventajas y desventajas de estas plan-tas procesadoras de agua de mar? Es posible inducir el proceso de evaporacin del agua usandosolo la energa solar? Por qu? Se puede inducir la condensacin del agua en el mismo ambien-te en donde se produce la evaporacin? Por qu? Es fac ble aplicar la energa recibida directamente del sol enconstrucciones para evaporar mezclas de agua y sal? Por qu? Los recipientes de color negro son ms e cientes en la captacinde energa radiante que los transparentes o blancos? Por qu? Construiremos una desalinizadora casera que, aprovechando laenerga solar y las tcnicas de suministro casero de agua, nospermita separar el agua de la sal. Adems, realizaremos medidas para es mar la e ciencia delequipo tomando como variable la can dad de agua potableque este produce. Asimismo, sugeriremos mejoras en el diseopropuesto, en lo que respecta a los materiales empleados, a lacon nuidad del proceso y a las condiciones del entorno. Piedra Agua Ciudades de la costa peruana: poblaciones atrapadas en el desierto Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? 5 Z_GUIA INVESTIGUEMOS1.indd 14 Z_06_29.indd 23 9/17/12 10:03 PM 24. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 15 Ac vidad 2 6 planchas de acrlico (o vidrio): una de 30 x 40 cm (pared posterior), dos de 20 x 40 cm (pared delantera y base), una de 24 x 40 cm (tapa) y dos de 30 x 20 y 19 x 23 cm (los lados). Pegamento para acrlico o silicona. Aplicador de silicona. 1 botella o recipiente. 1 canaleta (corte por la mitad de un tubo de 2 pulgadas). 1 tubo (trozo de manguera) de 10 cm. 1 bolsa negra de pls co. 1 bandeja grande de pls co. En los lugares donde no haya los materiales propuestos, puede fabricarse un bas dor de pls co y forrarlo con pls co transparente. Paso 1. ne con el pegamento todas las planchas, menos la tapa, tal comolomuestrala guradeladerecha.Luego,sellaconsilicona. Paso 2. Despus, pega la canaleta por fuera de la pared delantera, cui- dando que est ligeramente inclinada en uno de los lados. Paso 3. Inserta un tubo o trozo de manguera en el extremo inclinado de la canaleta. Luego, coloca debajo del tubo la botella reco- lectora de agua. As habrs armado el desalinizador. Paso 4. Vierte agua salada en la bandeja de pls co y djala al interior del desalinizador. Paso 5. A las 12 de la maana, coloca el desalinizador en un lugar abierto y deja que tenga lugar el ciclo del agua en el recipiente. Luego de un par de horas, mide el volumen producido de agua dulce. Paso 6. A con nuacin, re ra la tapa; luego cubre las paredes de la bandeja de pls co con la bolsa negra y repite la operacin anterior. El da siguiente, trata de hacerlo a la misma hora y con una duracin igual que en el experimento anterior. Paso 7. Realiza las mediciones solicitadas y prepara un informe; sigue los pasos de la presente gua. Esquema de per l de desalinizador casero Agua salada Escurrimiento Botella Manguera Gotas de agua Evaporacin Canaleta Recuerdaque... Para llevar a cabo la ac vidad, y con el n de garan zar tu seguridad, debes contar con la presencia del profesor para que te oriente en cada paso de la experiencia. r . Con qu lo haremos? Manos a la obra! 8/8/12 7:57 PM Manual para el docente - Inves guemos 124 Z_06_29.indd 24 9/17/12 10:03 PM 25. Ac vidad 2 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 25 6 planchas de acrlico (o vidrio): una de 30 x 40 cm (pared posterior), dos de 20 x 40 cm (pared delantera y base), una de 24 x 40 cm (tapa), dos de 30 x 20 y 19 x 23 cm (los lados). Pegamento para acrlico o silicona. Aplicador de silicona. 1 botella o recipiente. 1 canaleta (corte por la mitad de un tubo de 2 pulgadas). 1 tubo (trozo de manguera) de 10 cm. 1 bolsa negra de pls co. 1 bandeja grande de pls co. Se puede optar por otros materiales, sin perder el obje vo de la ac vidad. 1. Esto se logra perforando un hoyo del mismo dimetro de la manguera en la parte central de la canaleta. 2. La inclinacin de la canaleta debe ser de aproximadamente 15. Para ello, previamente deber cortarse longitudinalmente el tubo de PVC. 3. Esto se logra perforando un hoyo del mismo dimetro de la manguera en la parte central de la canaleta, aunque tambin es su ciente que el recolector se encuentre debajo del extremo inferior de la canaleta. 4. 5. Como el obje vo del experimento es determinar el volumen de agua producido en el desalinizador bajo diferentes condiciones del recipiente, es importante registrar el valor de la temperatura ambiente. 6. Labolsanegradepls codebecubrirelrecipientehasta el nivel del agua y tambin el fondo del recipiente. Elequipodebequedarcomosemuestraenla gura. n material alterna vo para la elaboracin de las paredes es la mica pls ca, que es exible, transparente y de muy bajo costo. Para ello, la mica debe ser tensada sobre un bas dor de las medidas propuestas para las placas de vidrio. En este caso, los bas dores no se deben ensamblar con los dems usando silicona, sino, ms bien, deben clavarse. Forro de pls co negro Escurrimiento Botella Cubierta Canaleta Desalinizador visto de frente y con base forrada con pls co negro Con qu lo haremos? Manos a la obra! Z_06_29.indd 25 9/17/12 10:03 PM 26. Ac vidad2 Manual para el docente - Inves guemos 126 Se espera que el clculo de la e ciencia rela va muestre que el segundo mtodo produce una can - dad mayor de agua dulce que el primero, debido a que se ha introducido la variable del color negro en el recipiente, lo que permi r captar ms calor. Respecto al costo del disposi vo, este puede reducirse si se emplea, por ejemplo, un recipiente o micas de pls co transparente. Tambin se puede bajar el costo si se u lizan espacios naturales que tengan la forma de recipiente y sobre ellos se construye una cubierta de pls co. Otra manera de recudir el costo es con el incremento de la e ciencia del equipo, por ejemplo, mezclando el agua salada con carbn pulverizado. El estudiante comprobar que u lizando la tecnologa es posible procesar el agua salada para for- mar agua dulce. Existe una forma diferente de registrar el volumen del agua producido por el desalinizador, y es promediando la can dad de agua recolectada por el equipo a lo largo de varios das. Este mtodo ene la ventaja de permi r predecir la produccin de agua en temporadas largas. Adems, de esta forma se puede determinar si las variantes en el diseo o en el mtodo de recoleccin realmente representan mejoras, ya que el incremento del volumen debera observarse en todas las mediciones. Serie de datos que representan la recoleccin de agua en el disposi vo propuesto y en el que con ene mejoras Serie de datos que representan la recoleccin de agua en dos semanas de exposicin Cmo podemos entenderlo mejor? Finalmente, qu significa esto? Qu estamos logrando? Z_06_29.indd 26 9/17/12 10:03 PM 27. 27Ciencia, Tecnologa y Ambiente Inves guemos 116 Cmo podemos entenderlo mejor? 1. Registro del volumen de agua producido en el desalinizador(bandeja sin pls co negro). 2. Registro del volumen de agua producido en el desalinizador(bandeja con pls co negro). 3. Clculo de la e ciencia rela va de un disposi vo con respectoal otro. 4. Cul es la e ciencia de un mtodo respecto del otro? ufactores han in uido en la diferencia? 5. u modi caciones o sus tuciones podran hacerse sobre losmateriales del desalinizador para hacerlo de menor costo? V V Caracters cas climatolgicas Mes/Da Tiempo de exposicin Temperatura ambienteVolumen (cm3 ) Caracters cas climatolgicas Mes/Da Tiempo de exposicin Temperatura ambienteVolumen (cm3 ) Para fortalecer tu proyecto, es importante que ingreses a laspginas que se te sugiere a con nuacin: Observa en la siguiente pgina web el ciclo del agua: Autoevalate en tu comprensin del ciclo del agua. Para ello,ingresa a Observa en esta pgina web cmo transcurre el proceso decaptacin de agua usando la radiacin solar: Finalmente, qu significa esto? Luego de haber construido el equipo desalinizador casero, pode-mos proceder a la desalinizacin del agua salada. Finalmente, qu significa esto? Cmo podemos entenderlo mejor? Qu estamos logrando? Importante! La aplicacin de la ciencia y la tecnologa contribuye a la mejora de la calidad de vida. Z_GUIA INVESTIGUEMOS1.indd 16 Z_06_29.indd 27 9/17/12 10:03 PM 28. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 17 Ac vidad 2 Qu sabemos ahora de todo esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Comparte las experiencias obtenidas en la produccin de agua dulce a par r del agua salada. Para ello, presenta los resultados e indica las fuentes de errores posibles. Como parte de tu trabajo, responde las siguientes preguntas: 1. En qu variante del desalinizador la can dad de agua recolectada es mayor? Por qu? 2. u otras tcnicas se pueden aplicar al desalinizador para aumentar la e ciencia? 3. Bajo qu condiciones climatolgicas podra maximizarse el rendimiento del disposi vo? 4. u disposi vos adicionales podran agregarse para hacer que el proceso de produccin de agua dulce sea con nuo? Piensa en un sur dor de agua como el que se muestra en el siguiente video: (YouTube, Bebedero Filtrador de Agua). Indica, como un aporte tuyo al desarrollo del trabajo realizado, qu cambios haras para que la desalinizadora pueda contribuir a mejorar la calidad de vida de la poblacin vulnerable (por ejem- plo, innovacin en los materiales, las dimensiones, las tcnicas, el entorno, la can dad de desalinizadoras, etctera). Podra u lizarse esta tcnica en el riego por goteo? El agua en las ciudades ene un ciclo especial: es captada, proce- sada, distribuida, consumida y desechada, y luego se incorpora el residuo a su ciclo natural, como se aprecia en esta pgina web: Es posible aplicar el proceso de evaporacin en el tratamiento de aguas servidas? Hemos aprendido a producir agua potable aplicando el proceso de evaporacin del agua de mar. Eureka! Qu sabemos ahora de todo esto? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Importante! 8/8/12 7:57 PM Manual para el docente - Inves guemos 128 Z_06_29.indd 28 9/17/12 10:03 PM 29. Ac vidad 2 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 29 1. La conclusin a la que se debe arribar es que el desalinizador cuya base es de color negro recolecta ms agua, debido a la capacidad de retener las radiaciones trmicas de dicho color. 2. Considere mejoras tcnicas del equipo y modi caciones posibles del entorno. Se espera que los estudiantes sealen que si el desalinizador se dirige directamente hacia los rayos solares que inciden, debe incrementarse la capacidad receptora de calor mezclando el agua salada con carbn pulverizado. Asimismo, el desalinizador debe estar rodeado de materiales que retengan el calor (termoaislantes); por ejemplo, lana, abono vegetal o animal. 3. El equipo maximiza su rendimiento en las pocas de mayor temperatura en la costa, aunque en la sierra funciona en los das en que hay mayor radiacin solar. 4. (YouTube, Bebedero Filtrador de Agua) Se pueden acoplar disposi vos que suministren de manera con nua agua salada, de modo que no tenga que desarmarse el equipo para alimentarlo cada vez. Esto se puede lograr si se constru- ye un sur dor similar al usado para proporcionar agua a las aves. Los estudiantes deben realizar una exposicin respecto de los mtodos u lizados para producir agua dulce a par r del agua salada. Presenta los resultados obtenidos. Sobre la base de diseos de modelos experimentales sencillos, evaluarn el rendimiento del desali- nizador, considerando todas las posibilidades tcnicas y sicas discu das y analizadas a lo largo del desarrollo de la ac vidad. Debern, adems, sealar las posibles limitaciones de los equipos que resulten de incorporar dichas variantes. Las tcnicas de riego por goteo requieren de poca can dad de agua, por lo que el equipo construido podra muy bien u lizarse como fuente de suministro de agua para riego por goteo. Tambin podra emplearse para el cul vo con tcnicas hidropnicas y otras. S es posible, porque la evaporacin ene la funcin de separar el agua de las otras sustancias con las cuales est mezclada. Para ello, se transforma el agua en vapor y as se la separa de los materiales contaminantes que se encuentran disueltos en ella. Luego se transporta dicho vapor a una cmara, donde se refrigera para volver a concentrar el agua ya libre de contaminantes. Pero no sirve para separar el agua de otros compuestos que tengan un punto de ebullicin similar o cercano al del agua, como podra ser el alcohol. En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? Qu sabemos ahora de todo esto? Z_06_29.indd 29 9/17/12 10:03 PM 30. Manual para el docente - Inves guemos 130 Actividad 3 La propulsin a chorro marc elinicio de la cohetera espacial. 1 2 3 Z_30_53 Docente.indd 30 9/17/12 10:11 PM 31. Construccin de un prototipo de cohete de propulsin a chorro Z_30_53 Docente.indd 31 9/17/12 10:11 PM 32. Manual para el docente - Inves guemos 132 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 19 Construccin de un prototipo de cohete de propulsin a chorro La exploracin espacial, desarrollada tan intensamente en el siglo pasado por la ex- nin Sovi ca y los Estados nidos, tuvo su origen en el trabajo de cien cos como el ruso Konstan n Tsiol ovs y, el norteamericano Robert oddard, el alemn Wernher von Braun y el peruano Pedro Paulet, quienes desarrollaron la mecnica y la tcnica de lo que seran los futuros viajes al espacio. En nuestro pas la Agencia Espacial del Per (CONIDA) es la en dad encargada de desarrollar inves gaciones espaciales, par cularmente en el rea de la cohetera propulsada. Esta en dad ya ha lanzado los cohetes Paulet I, Paulet II y -PA II, los cuales han tenido cada vez mayor alcance y potencia. A mediano plazo, se espera poder construir y poner en rbita nuestros propios satlites. uin fue Pedro Paulet Mostajo? Cul fue su obra? Cmo se explica que un cohete de fuegos ar ciales, como el de la gura, salga disparado por los aires cuando se enciende la plvora que con ene? De qu factores depender que llegue ms alto? El mismo principio sico explica el movimiento de un globo lleno de aire que es soltado por los aires? Por qu? En esta ac vidad conoceremos el principio de propulsin de los cohetes. Asimismo, construiremos un proto po de cohete aplicando la tercera ley de Newton y usando el agua como uido de trabajo. Adems, conoceremos el aporte de los cien cos peruanos en el desarrollo de la tecnologa espacial. Qu aprenderemos? Paulet II. Cohete peruano construido en CONIDA La carrera espacial entre los Estados nidos y la hoy ex nta nin Sovi ca comenz el 4 de octubre de 1957 con el lanzamiento del satlite sovi co Sputni 1, y termin el 15 de julio de 1975 cuando ambos pases enviaron la misin conjunta APOLO-SOY . Sabasque...? Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? 4 8/8/12 7:57 PM Z_30_53 Docente.indd 32 9/17/12 10:11 PM 33. Ciencia, Tecnologa y Ambiente 33 Construccin de un prototipo de cohete de propulsin a chorro Para ayudar a que los estudiantes desarrollen una cultura inves ga va, es importante conocer y tener como ejemplos a personajes que han contribuido o contribuyen al desarrollo de la ciencia y la tecnologa en una localidad, en el pas o en el mundo. En tal sen do, es importante formular esta pregunta: Quin fue Pedro Paulet Mostajo? Cul fue su obra? Pedro Paulet Mostajo fue un ingeniero peruano, pionero de la astronu ca. El primer disposi vo que cre consis a en una rueda de bicicleta provista de dos cohetes alimentados por tubos unidos a los radios, por donde llegaba la carga desde una especie de carburador jo colocado cerca del eje. Este tena un anillo de agujeros por los cuales entraba la mezcla explosiva a dichos tubos cada vez que su boquilla pasaba por uno de los agujeros. Los estudiantes deben inves gar la historia de los cohetes y la exploracin espacial para tener una idea de lo que enfrentarn en la ac vidad. Por ello, se propone revisar las siguientes pginas web: Wi ipedia: cohete ( ); Cronologa de la inves gacin espacial ( ). Y sobre la obra de Pedro Paulet, La plvora produce gases que estn a grandes presiones y salen expulsados de la tobera del cohete. Al liberarse violentamente, el gas ejerce fuerzas sobre la masa de aire, y esta responde con una fuerza similar (tercera ley de Newton). Llegar ms alto en la medida en que se disponga de gas adecuadamente presurizado en el interior de la tobera. S, es el mismo principio. La presin es producida por la membrana els ca del globo, la cual, al contraerse, expulsa el aire con cierta velocidad. El aire frena el movimiento de los cuerpos que se desplazan en su interior. La fuerza de friccin depende de la velocidad del proyec l. Los estudiantes enen que presentar un informe de su inves gacin sobre la historia de los cohetes y la implicancia de la inves gacin espacial como vehculos de transporte. El trabajo debe contener informacin relevante sobre la obra del cien co peruano Pedro Paulet y sus aportes a la inves gacin espacial. En la segunda parte del informe, debe haber una explicacin bsica de los principios mecnicos del vuelo del cohete de agua: caracters cas del disposi vo, dinmica del vuelo del proyec l, as como explicaciones sobre la plataforma y el ngulo de lanzamiento considerado. Cunto sabemos sobre el tema? Qu aprenderemos? Z_30_53 Docente.indd 33 9/17/12 10:11 PM 34. Ac vidad3 Manual para el docente - Inves guemos 134 Pueden encontrarse en Wi ipedia las respuestas a cmo funciona un cohete de propulsin y cmo se aplica esta teora a la construccin de un cohete de agua ( ). Tambin es posible usarse la plataforma de oogle acadmico ( ) y buscar el tulo Analysis of water-propelled roc et: A problem in honors physics . Orientaciones ms avanzadas sobre ac vidades grupales des nadas a disear y construir cohetes con agua, pueden hallarse en Es importante que los estudiantes observen los vuelos de los cohetes peruanos construidos y lanzados en CONIDA: Paulet I, Paulet II y -PA II. 1. - La tercera ley de Newton explica cmo el aire, al salir del globo, produce fuerzas de accin y reaccin, las cuales provocan el movimiento del globo en direccin contraria a la de salida del aire. 2. Exactamente es el mismo principio que el del caso anterior. 3. La experiencia propuesta puede hacerse en un cao cualquiera. Para observarlo, se debe anexar un trozo de manguera y dejar que salga el agua. Si se tapa parcialmente la salida de esta, se per- cibir la fuerza de propulsin sobre la manguera actuando hacia arriba. Es indispensable que, antes de desarrollar la ac vidad, el docente demuestre con materiales sencillos la tercera ley de Newton. De esta manera, el estudiante podr percibir que es posible llevarla a cabo con xito. Entre los principios que se deben demostrar estn: 1. La tercera ley de Newton (la cual puede demostrarse con un globo in ado soltado por los aires). 2. El principio de Pascal (que puede ejempli carse con una botella de pls co y un in ador). 3. El hecho de que el alcance mximo de un proyec l se produzca cuando el ngulo de lanzamiento es de 45. Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? Z_30_53 Docente.indd 34 9/17/12 10:11 PM 35. 35Ciencia, Tecnologa y Ambiente Inves guemos 120 1. u explica que un globo lleno de aire salga proyectado cuandose lo deja libre y el aire comienza a escaparse? 2. u hace que un cohete de fuegos ar ciales salga proyectadopor los aires cuando la plvora se va consumiendo? 3. ue podra ocurrir si el mecanismo de propulsin fuera unchorro de agua? Experimenta con una manguera cerca de unasuper cie; observa qu sucede cuando aumentas la intensidaddel chorro. Podra este mecanismo ser la base para construirun cohete de propulsin con agua? Buscar evidencias y respuestas Si fuera posible construir un cohete de propulsin con aguacomo el que se muestra en la imagen, cmo podra lograrse unaexpulsin con nua del agua al exterior del proyec l? Observa en la foto cmo sale disparado el chorro de agua. use ha hecho previamente con la botella para que ocurra lo quese muestra? Con qu herramienta es posible incrementar la presin al inte-rior de una botella de pls co con agua a n de provocar la salidade un chorro de agua? u elementos adicionales deben colocarse a la botella paralograr que esta tenga estabilidad durante el vuelo? Para construir y probar un cohete propulsado con agua, realiza-remos lo siguiente: Comprobaremos que es posible que los uidos puedan servirde sistema de propulsin de un cuerpo. Lo explicaremos co-herentemente apoyndonos en la tercera ley de Newton. Construiremos un cohete con materiales reciclados o de bajocosto que cumpla con tres condiciones: que sea ligero, aero-dinmicamente estable y que use la propulsin del agua pre-surizada con aire como sistema de propulsin. Elaboraremos una plataforma de lanzamiento con materialesde bajo costo. Propondremos mejoras en el diseo, la construccin o las tc-nicas de lanzamiento, a n de op mizar el cohete que hemosconstruido. Buscar evidencias y respuestas Esto cmo se explica? Qu vamos a realizar? Importante! La tercera ley de Newton nos dice que para toda accin, existe una reaccin. Z_GUIA INVESTIGUEMOS1.indd 20 Z_30_53 Docente.indd 35 9/17/12 10:11 PM 36. Manual para el docente - Inves guemos 136 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 21 Ac vidad 3 Con qu lo haremos? Manos a la obra! (a) 2 botellas de PET de 1,5 L. Lmina de PVC o cartn. Carpeta pls ca A4 (mica transparente). Bolsa de basura. Plas lina o arcilla para moldear. Boquilla rosca para cao de jardn (pls co). Marcador permanente. Cuchilla ( ). Tijeras. Cinta adhesiva de vinilo. Silicona. Vlvula. Tubos metlicos con borde de rosca de pulgada. Precintos de pls co (pue- den ser reemplazados por una traba hecha a mano, lo su cientemente fuerte como para que se impida la expul- sin prematura de la botella al aumentar la presin en su interior). El cohete consta de tres partes: faldn, cuerpo y nariz. Paso 1. Elabora las aletas u lizando el modelo Patrn de las aletas . Paso 2. Corta la mica pls ca y construye un faldn para el cohete. Pega las aletas al faldn como se muestra en la gura Faldn del co- hete con aletas . Paso 3. Corta la parte superior de una segunda botella en las lneas mos- tradas en la gura Recorte de la nariz . Paso 4. Pega la nariz a la botella con las aletas y llena el espacio con las- tre (plas lina) que tenga un peso igual al del agua que se ver r y sella el envase con cinta adhesiva, como se aprecia en la gura Cohete con lastre terminado . Patrn de las aletas Faldn del cohete con aletas Recorte de la nariz Cohete con lastre terminado 30mm 64mm 70mm 10mm 60mm 40mm 10mm 100mm El trabajo debe hacerse con mucho cuidado para que el proyec l tenga el balance apropiado. Por ello, se sugiere que veas algunos videos sobre la elaboracin de cohetes de propulsin usando agua. Recuerdaque... astre terminnado Con qu lo haremos? Manos a la obra! 1 8/8/12 7:57 PM Z_30_53 Docente.indd 36 9/17/12 10:11 PM 37. Ac vidad 3 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 37 2 botellas de PET de 1,5 L. Lmina de PVC o cartn. Carpeta pls ca A4 (mica transparente). Bolsa de basura. Plas lina o arcilla para moldear. Boquilla rosca para cao de jardn (pls co). Marcador permanente. Cuchilla ( ). Tijeras. Cinta adhesiva de vinilo. Silicona. Vlvula. Tubos metlicos con borde de rosca de pulgada. Precintos de pls co. Estos materiales se pueden reemplazar por otros, teniendo en cuenta las caracters cas de cada componente. Con esta ac vidad, se pre- tende desarrollar la crea vidad y la innovacin. Con un marcador permanente, dibuje el patrn de lneas de gua en una lmina de pls co. Luego, corte cuidadosamente los patrones por dichas lneas. Finalmente, corte piezas de aletas con ayuda de los moldes. Con el flder de mica rodee la botella y construya el faldn recortando un rectngulo que tenga aproximadamente un cen metro ms que su permetro. Posteriormente, recorte la parte superior de la botella para formar la cabeza del proyec l. Dentro, debe colocarse lastre para lograr estabilidad. En este punto, seale la necesidad de pegar las piezas con mucho cuidado, a n de que se encuentren alineadas, para as evitar accidentes o desviaciones en el vuelo del proyec l. Debe cuidarse que el centro de gravedad del proyec l se encuentre en la parte central. Para ello, despus de haber sido lastrado y llenado parcialmente con agua, al buscar un punto de suspensin horizontal del proyec l, este debe estar desplazado hacia el lado del lastre. Las guras de la derecha muestran los cuidados necesarios para que el proyec l tenga una trayectoria p ma. Lastre Centro de gravedad Centro Estn las aletas de manera ver cal con respecto al cuerpo del cohete? Se encuentra torcido? Est la cinta adhesiva pegada adecuadamente? Sobresale ligeramente la boquilla del faldn? Con qu lo haremos? Manos a la obra! 1 Z_30_53 Docente.indd 37 9/17/12 10:11 PM 38. Ac vidad3 Manual para el docente - Inves guemos 138 Elaboracin de la lanzadera. 1. Tenga en cuenta que los tubos metlicos considerados enen que encajar muy bien en el pico de la botella. 2. Necesita tener tambin un acople en forma de T para que pueda insertarse el tubo que une al sistema con el in ador. 3. El sistema de disparo debe constar de precintos de pls co como los que sujetan las partes de las piezas elctricas y electrnicas. En caso de que no consiga precintos, puede u lizar trozos de pls co insertados en moldes de plomo de forma cbica. 4. Para que el sistema de disparo (ver la gura de arriba) sea ms seguro, se puede acoplar una polea. De esta forma, ser ms seguro el rn que se d al tubo corredizo que a oja los precintos y dispara el proyec l. 5. PRECA CI N! Las botellas de pls co pueden explosionar cuando la presin que se suministra es muy grande. Por ello, las pruebas de lanzamiento deben hacerse en campo abierto y con cuidado de que no haya personas en la zona de ro. Se recomienda que se lancen formando un ngulo (de 30, por ejemplo). 50 m o ms Vigilancia Seguridad Vigilancia seguridad Campo de lanzamiento Recuperacin Bombeo de aire Control de lanzamiento Llenado de agua Nios esperando lanzar sus cohetes 3 m Manos a la obra! 2 Z_30_53 Docente.indd 38 9/17/12 10:11 PM 39. 39Ciencia, Tecnologa y Ambiente Inves guemos 122 Hemos logrado construir un cohete y su sistema de lanzamientocompleto... Nuestra plataforma de lanzamiento! Elaboracin del mecanismo de propulsin: Paso 1. Conecta los tubos de metal. Debes veri car que a la entradadel sistema se haya colocado una vlvula de automvil paraevitar que el aire ingrese de vuelta al tubo de suministro. Paso 2. El sistema de disparo est cons tuido por un conjunto deprecintos sujetos por un pedazo de tubo de mayor dimetro,el cual los ajusta al pico de la botella. El disparo ene lugarcuando se re ra el pedazo de tubo y se dejan sueltos losprecintos y queda libre la botella. Paso 3. Elsistemacompletodelanzamientodelcohetesepuedeapreciaren la gura Conexin nal del sistema de lanzamiento , dondese nota la manera en que debe colocarse el proyec l. Comose ve, el tubo de suministro de aire debe introducirse en labotella. Para observar modelos de proyec les de agua, escribeen YouTube las palabras clave cohete de agua . Puedes ver laconstruccin del sistema de lanzamiento en Build an OverheadWater Roc et Launcher, Part 1, Introduc on . Sistema de lanzamiento del cohete Conexin nal del sistema de lanzamiento Sistema de disparo del cohete Qu estamos logrando? Manos a la obra! cohete tubos vlvula cuerda base 2 5 Importante! Z_GUIA INVESTIGUEMOS1.indd 22 Z_30_53 Docente.indd 39 9/17/12 10:11 PM 40. Manual para el docente - Inves guemos 140 Ciencia, Tecnologa y Ambiente 23 Ac vidad 3 Qu sabemos ahora de todo esto? 1. Por qu la tercera ley de Newton es importante para explicar el movimiento de los cohetes de propulsin? 2. u similitudes y diferencias existen entre el sistema de lanzamiento del cohete de agua y el del -PA II? Lo que has hecho, siguiendo los pasos indicados, te ha llevado a la teora bsica del lanzamiento de cohetes: has entrado a la era espacial! Describe las caracters cas del proto po de cohete que has cons- truido y de su sistema de lanzamiento. Explica con detalle qu relacin existe entre el diseo y la estabilidad del proyec l. u mejoras propondras en el diseo para lograr que el cohete tenga un mayor alcance? Inves ga sobre la importancia que ene la cohetera en el desa- rrollo de la ciencia y la tecnologa de nuestro pas. Puedes ingre- sar a esta pgina web: Ya conocemos y aplicamos la tecnologa de lanzamiento de cohetes. Adems, comprendemos las tcnicas bsicas del lanzamiento de satlites. Cmo podemos entenderlo mejor? Para poder simular el lanzamiento de un satlite, es necesario que se desprenda del cohete la carga que con ene el disposi vo. Analiza la posibilidad de acoplar un minicohete al cohete principal. Busca en YouTube cohete de agua dos etapas . Llegars a esta direccin electrnica: Finalmente, qu significa esto? Eureka! ms, Qu sabemos ahora de todo esto? Finalmente, qu significa esto? Cmo podemos entenderlo mejor? En qu situaciones de la vida cotidiana se aplican estos conocimientos? 8/8/12 7: