ciencias ii Énfasis en física
TRANSCRIPT
IICIENCIAS
II
Énfasis en Física
2do Grado Volumen I
Vo
lum
en
IC
IEN
CIA
S
CIENCIAS II
2do Grado Volumen I
Énfasis en Física
Ciencias II. Énfasis en Física. Volumen I, fue elaborado en la Coordinación de Informática Educativa del Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa (ILCE), de acuerdo con el convenio de colaboración entre la Subsecretaría de Educación Básica y el ILCE.
SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICAJosefina Vázquez Mota
SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN BÁSICAJosé Fernando González Sánchez
Dirección General de Materiales EducativosMaría Edith Bernáldez Reyes
Dirección de Desarrollo e Innovaciónde Materiales Educativos
Subdirección de Desarrollo e Innovaciónde Materiales Educativos para la Educación Secundaria
Dirección Editorial
INSTITUTO LATINOAMERICANO DE LA COMUNICACIÓN EDUCATIVA
Dirección GeneralManuel Quintero Quintero
Coordinación de Informática EducativaFelipe Bracho Carpizo
Dirección Académica GeneralEnna Carvajal Cantillo
Coordinación AcadémicaVíctor Gálvez Díaz
Asesoría AcadémicaMaría Teresa Rojano Ceballos (DME-Cinvestav)Judith Kalman Landman (DIE-Cinvestav)(Convenio ILCE-Cinvestav, 2005)
AutoresMirena De Olaizola León, Alejandra González Dávila, Hilda Victoria Infante Cosío, Oliverio Jitrik Mercado, Helena Lluis Arroyo, Abraham Pita Larrañaga, Juan José Sánchez Castro
ColaboraciónLeonor Díaz Mora, Margarita Petrich Moreno
Coordinación editorialSandra Hussein
EdiciónPaloma Zubieta López
Primera edición, 2007 (ciclo escolar 2007-2008)D.R. © Secretaría de Educación Pública, 2007 Argentina 28, Centro, 06020, México, D.F.
ISBN 978-970-790-954-0 (obra completa)ISBN 978-970-790-957-1 (volumen I)
Impreso en MéxicoDISTRIBUCIÓN GRATUITA-PROHIBIDA SU VENTA
Servicios editorialesDirección de arte y diseño:Rocío Mireles Gavito
Diagramación:Fernando Villafán, Gabriel González, Victor M. Vilchis Enriquez
Iconografía:Cynthia Valdespino, Fernando Villafán
Ilustración:Imanimastudio, Curro Gómez, Carlos Lara, Juan Carlos Díaz, José Luis Díaz, Mayanin Ángeles, Victor Eduardo Sandoval
Fotografía:Art Explotion 2007, Kurth Hollander, Cynthia Valdespino, Fernando Villafán
CIENCIAS I
Mapa-índice
Clave de logos
secuencia inicial ¿Qué estudia la física?
BLOQUE 1 El movimiento. La descripción de los cambios en la Naturaleza
secuencia 1 ¿Realmente se mueve?
secuencia 2 ¿Cómo se mueven las cosas?
secuencia 3 ¿Qué onda con la onda?
secuencia 4 ¿Cómo caen los cuerpos?
secuencia 5 ¿Dónde están los alpinistas?
proyecto 1 ¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero?
Evaluación Bloque 1
BLOQUE 2 Las fuerzas. La explicación de los cambios
secuencia 6 ¿Por qué cambia el movimiento?
secuencia 7 ¿Por qué se mueven las cosas?
secuencia 8 ¿Cuáles son las causas del movimiento?
secuencia 9 ¿La materia atrae a la materia?
secuencia 10 ¿Cómo se utiliza la energía?
secuencia 11 ¿Quién inventó la montaña rusa?
secuencia 12 ¿Qué rayos sucede aquí?
secuencia 13 ¿Un planeta magnético?
proyecto 2 Un modelo de puente para representar las fuerzas
que actúan en él
Evaluación Bloque 2
Bibliografía
4
9
10
20
22
32
42
54
68
80
90
96
98
112
124
136
148
158
170
182
192
200
206
4
BLO
QU
E 1
El
mo
vim
ien
to.
La d
esc
rip
ció
n d
e l
os
cam
bio
s en
la N
atu
rale
za
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
1 ¿R
ealm
ente
se
mue
ve?
Perc
epci
ón d
el m
ovim
ient
o.Pu
nto
de r
efer
enci
a y
posi
ción
.D
escr
ibir
el m
ovim
ient
o a
part
ir d
e la
pe
rcep
ción
del
son
ido
que
emit
e un
ob
jeto
son
oro.
Valo
rar
el p
apel
que
jueg
an lo
s se
ntid
os e
n la
per
cepc
ión
del
mov
imie
nto.
CTS
Vide
o: ¿
Cóm
o sa
ber
si a
lgo
se m
ueve
?in
tera
ctiv
o: E
scuc
hand
o el
mov
imie
nto.
2 ¿C
ómo
se m
ueve
n la
s co
sas?
Des
crip
ción
del
mov
imie
nto
Tray
ecto
ria
y de
spla
zam
ient
oVe
loci
dad
y ra
pide
z.Re
pres
enta
ción
grá
ica
posi
ción
-ti
empo
.
Des
crib
ir e
l mov
imie
nto
de a
lgun
os
cuer
pos.
Cons
trui
r un
mod
elo
que
desc
riba
la t
raye
ctor
ia, d
espl
azam
ient
o y
rapi
dez
de u
n m
óvil.
Calc
ular
la r
apid
ez d
e un
cue
rpo
en
mov
imie
nto.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
e lo
s co
ncep
tos
físi
cos
en e
l mun
do q
ue n
os r
odea
.N
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
El U
nive
rso
en m
ovim
ient
o.in
tera
ctiv
o: D
e Ce
rrit
os a
Vill
a Ri
ca
3 ¿Q
ué o
nda
con
la o
nda?
Mov
imie
nto
ondu
lato
rio.
Cara
cter
ísti
cas
del s
onid
o.A
naliz
ar la
for
ma
en la
que
se
prod
ucen
ond
as e
n el
agu
a.
Infe
rir
cóm
o se
pro
paga
el s
onid
o.
Valo
rar
los
órga
nos
de lo
s se
ntid
os e
n la
per
cepc
ión
del m
ovim
ient
o.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
el c
onoc
imie
nto
sobr
e la
s on
das
para
pre
veni
r de
sast
res.
CTS
Vide
o: O
ndas
y d
esas
tres
inte
ract
ivo:
Ond
as t
rans
vers
ales
y lo
ngit
udin
ales
4 ¿C
ómo
caen
los
cuer
pos?
Cam
bio
de v
eloc
idad
Caíd
a lib
re. L
as e
xplic
acio
nes
de
Ari
stót
eles
y G
alile
o.
Dis
eñar
un
expe
rim
ento
de
caíd
a lib
re.
Apl
icar
los
conc
epto
s as
ocia
dos
a la
ca
ída
libre
.In
feri
r có
mo
varí
a la
vel
ocid
ad d
e lo
s cu
erpo
s qu
e ru
edan
por
un
plan
o in
clin
ado.
Id
enti
icar
las
mag
nitu
des
invo
lucr
adas
en
dist
into
s ti
pos
de
mov
imie
ntos
rec
tilín
eos.
Valo
rar
las
apor
taci
ones
de
Gal
ileo
en
la c
onst
rucc
ión
del c
onoc
imie
nto
cien
tíic
o.
His
tori
a de
la c
ienc
iaN
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
¿Q
ué p
asa
cuan
do t
e ac
eler
as?
inte
ract
ivo:
¿Cu
ál c
ae p
rim
ero?
5 ¿D
ónde
est
án lo
s al
pini
stas
?G
ráic
as p
ara
repr
esen
tar
el
mov
imie
nto.
Mov
imie
nto
acel
erad
o.
Hac
er g
ráic
as d
e di
stan
cia
cont
ra
tiem
po.
Hac
er u
na g
ráic
a de
pos
ició
n co
ntra
ti
empo
. In
terp
reta
r gr
áica
s de
dif
eren
tes
mov
imie
ntos
ace
lera
dos.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
e la
s gr
áica
s pa
ra
repr
esen
tar
cam
bios
, tan
to e
n la
ci
enci
a co
mo
en la
vid
a co
tidi
ana.
CTS
Vide
o: ¿
Cóm
o gr
afica
r? in
tera
ctiv
o: A
cele
raci
ón
proy
ecto
inve
stig
ació
n 1
¿Cóm
o de
tect
ar u
n si
smo
con
un d
ispo
siti
vo c
aser
o?
Dis
eño
de u
n si
smos
copi
o o
sism
ógra
fo.
Ond
as s
ísm
icas
, int
ensi
dad
y ti
empo
de
dura
ción
del
mov
imie
nto
de u
n te
rrem
oto.
Iden
tiic
ar la
s ca
usas
y lo
s ef
ecto
s de
la
s on
das
sísm
icas
.O
bten
er in
form
ació
n di
rect
a so
bre
ries
gos
sísm
icos
y m
edid
as d
e se
guri
dad
en la
com
unid
ad.
Iden
tiic
ar p
or m
edio
de
un s
ism
ógra
fo
las
fuer
zas
y ot
ras
mag
nitu
des
de u
n si
smo.
Valo
rar
el u
so d
e di
spos
itiv
os
tecn
ológ
icos
en
la p
reve
nció
n de
de
sast
res.
CTS
Vide
o: S
ism
osin
tera
ctiv
o: ¿
Cóm
o de
tect
ar u
n si
smo
con
un d
ispo
siti
vo
case
ro?
5
BLO
QU
E 2
Las
fuerz
as.
La e
xp
lica
ció
n d
e l
os
cam
bio
s S
EC
UE
NC
IAS
TEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
6 ¿P
or q
ué c
ambi
a el
m
ovim
ient
o?Es
tado
de
mov
imie
nto
La id
ea d
e fu
erza
.In
tera
ccio
nes
por
cont
acto
y a
dis
tanc
ia.
Ana
lizar
las
form
as d
e m
odii
car
el m
ovim
ient
o de
dis
tint
os o
bjet
os.
Iden
tiic
ar l
as in
tera
ccio
nes
caus
ante
s de
l mov
imie
nto
de u
n ob
jeto
.El
abor
ar h
ipót
esis
sob
re la
nat
ural
eza
de la
s fu
erza
s qu
e in
terv
iene
n en
alg
unos
mov
imie
ntos
.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
el c
onoc
imie
nto
sobr
e la
s fu
erza
s pa
ra e
xplic
ar c
ambi
os.
His
tori
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
El m
ovim
ient
o ca
mbi
a… ¿
en la
Tie
rra
y en
el
espa
cio?
in
tera
ctiv
o:
El e
xper
imen
to d
e G
alile
o
7 ¿P
or q
ué s
e m
ueve
n la
s co
sas?
Cam
bios
en
el e
stad
o de
mov
imie
nto
de
un o
bjet
o Ca
ract
erís
tica
s ve
ctor
iale
s de
la f
uerz
a.Fu
erza
res
ulta
nte.
Sum
a de
fue
rzas
por
mét
odos
grá
icos
Ana
lizar
alg
unas
sit
uaci
ones
cot
idia
nas
dond
e in
tera
ctúa
n fu
erza
s. In
feri
r la
dire
cció
n de
l mov
imie
nto
de u
n cu
erpo
apl
ican
do f
uerz
a so
bre
él r
epre
sent
ar la
s fu
erza
s qu
e ac
túan
en
mov
imie
ntos
co
tidi
anos
uti
lizan
do v
ecto
res.
Calc
ular
la r
esul
tant
e de
un
sist
ema
de f
uerz
as.
Valo
rar
las
vent
ajas
de
utili
zar
vect
ores
pa
ra p
rede
cir
la d
irecc
ión
de u
n m
ovim
ient
o.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
Vide
o: F
uerz
as ¡e
n ac
ción
!in
tera
ctiv
o:
La r
esul
tant
e de
una
fue
rza
8 ¿C
uále
s so
n la
s ca
usas
del
m
ovim
ient
o?La
s Le
yes
de N
ewto
n.In
feri
r la
pro
porc
ión
que
exis
te e
ntre
fue
rza
y ac
eler
ació
n.Id
enti
icar
las
fuer
zas
de a
cció
n y
reac
ción
en
un m
ovim
ient
o.A
prec
iar
la im
port
anci
a de
la 2
da L
ey d
e N
ewto
n en
la d
escr
ipci
ón y
pre
dicc
ión
de
cual
quie
r ti
po d
e m
ovim
ient
o.
His
tori
a de
la c
ienc
iaCT
SVi
deo:
La
iner
cia
inte
ract
ivo:
Fue
rza
y ac
eler
ació
nin
tera
ctiv
o: T
erce
ra L
ey d
e N
ewto
n
9 ¿L
a m
ater
ia a
trae
a la
mat
eria
?La
gra
vita
ción
uni
vers
al.
Mov
imie
nto
circ
ular
. Mas
a y
peso
Des
crib
ir la
s ca
ract
erís
tica
s de
l mov
imie
nto
circ
ular
.In
feri
r có
mo
depe
nde
la in
tera
cció
n gr
avit
acio
nal d
e la
dis
tanc
ia
entr
e ob
jeto
s de
la m
ism
a m
asa.
Ca
lcul
ar e
l pes
o de
una
per
sona
sob
re d
ifer
ente
s cu
erpo
s de
l Sis
tem
a So
lar.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
la a
stro
nom
ía
para
alg
uno
pueb
los.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
La
grav
itac
ión
univ
ersa
lin
tera
ctiv
o: E
l pes
o y
la g
rave
dad
10 ¿
Cóm
o se
uti
liza
la e
nerg
ía?
Fuen
tes
y ti
pos
de e
nerg
ía, s
us
tran
sfor
mac
ione
s y
sus
man
ifes
taci
ones
. Pr
inci
pio
de c
onse
rvac
ión
de la
ene
rgía
.
Iden
tiic
ar lo
s di
stin
tos
sign
iica
dos
de la
pal
abra
ene
rgía
. D
escr
ibir
las
tran
sfor
mac
ione
s de
ene
rgía
que
se
lleva
n a
cabo
en
algu
nos
fenó
men
os c
otid
iano
s.
Valo
rar
el u
so d
e fu
ente
s de
ene
rgía
m
enos
con
tam
inan
tes
que
el p
etró
leo
Am
bien
tal
Vide
o: F
uent
es d
e en
ergí
ain
tera
ctiv
o: ¿
Cóm
o se
tra
nsfo
rma
la e
nerg
ía?
11 ¿
Qui
én in
vent
ó la
Mon
taña
Ru
sa?
Tran
sfor
mac
ione
s de
ene
rgía
pot
enci
al y
ci
néti
ca.
Iden
tiic
ar lo
s fa
ctor
es d
e lo
s qu
e de
pend
e la
ene
rgía
que
tie
ne u
n cu
erpo
.La
inlu
enci
a de
la m
asa
y la
alt
ura
en la
can
tida
d de
ene
rgía
que
ti
ene
un o
bjet
o an
tes
de d
ejar
lo c
aer.
Ana
lizar
las
tran
sfor
mac
ione
s de
ene
rgía
pot
enci
al y
cin
étic
a qu
e se
lle
van
a ca
bo e
n un
a m
onta
ña r
usa.
Apr
ecia
r la
uti
lidad
del
con
cept
o de
en
ergí
a pa
ra e
xplic
ar d
iver
sos
mov
imie
ntos
.Va
lora
r la
impo
rtan
cia
de la
imag
inac
ión
en e
l que
hace
r ci
entí
ico.
Valo
rar
la f
orm
a en
que
la id
ea d
e en
ergí
a si
mpl
iica
alg
unas
des
crip
cion
es s
obre
el
mov
imie
nto.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
Vide
o: E
nerg
ía m
ecán
ica
inte
ract
ivo:
Mon
taña
Rus
a
12 ¿
Qué
ray
os s
uced
e aq
uí?
Form
as d
e el
ectr
izar
obj
etos
.El
ectr
ostá
tica
El e
lect
rosc
opio
.El
par
arra
yos.
Carg
a el
éctr
ica.
Ley
de C
oulo
mb.
Des
crib
ir c
ómo
se c
arga
n el
éctr
icam
ente
alg
unos
obj
etos
.Co
nstr
uir
un d
ispo
siti
vo: r
ehile
te e
lect
rost
átic
o.A
plic
ar la
tec
nolo
gía
de u
n re
hile
te e
lect
rost
átic
o pa
ra id
enti
icar
la
carg
a el
éctr
ica
de a
lgun
os o
bjet
os.
Valo
rar
el u
so d
e in
stru
men
tos
tecn
ológ
icos
par
a id
enti
icar
var
iabl
es
físi
cas.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
pre
veni
r ac
cide
ntes
por
des
carg
as e
léct
rica
s.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
¡Ray
os y
cen
tella
s!in
tera
ctiv
o: E
lect
rosc
opio
vir
tual
13 ¿
Un
plan
eta
mag
néti
co?
Mag
neti
smo.
La f
uerz
a de
atr
acci
ón y
rep
ulsi
ón d
e po
los
mag
néti
cos.
Mag
neti
smo
terr
estr
e.
Form
as d
e im
anta
r.O
rien
taci
ón.
Iden
tiic
ar la
s in
tera
ccio
nes
mag
néti
cas.
Uti
lizar
her
ram
ient
as y
pro
cedi
mie
ntos
par
a im
anta
r al
guno
s ob
jeto
s.Co
nstr
uir
un d
ispo
siti
vo: b
rúju
la.
Valo
rar
el u
so d
e in
stru
men
tos
tecn
ológ
icos
par
a id
enti
icar
var
iabl
es
físi
cas.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
pre
veni
r ac
cide
ntes
por
des
carg
as e
léct
rica
s.
CTS
Vide
o: ¡Q
ué p
lane
ta t
an a
trac
tivo
!in
tera
ctiv
o: Im
anes
en
acci
ón
proy
ecto
de
iinve
stic
ació
n 2
Un
mod
elo
de p
uent
e pa
ra
repr
esen
tar
las
fuer
zas
que
actú
an e
n él
.
Fuer
zas
que
actú
an e
n pu
ente
s.Si
ntet
izar
info
rmac
ión
sobr
e co
ncep
tos
y fa
ctor
es e
n la
con
stru
cció
n de
pue
ntes
.O
bten
er in
form
ació
n di
rect
a pa
ra e
labo
rar
un m
odel
o de
pue
nte.
Cons
trui
r un
mod
elo
de p
uent
e qu
e re
pres
ente
las
fuer
zas
que
actú
an
en é
l.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
un
puen
te p
ara
evit
ar d
años
a c
ausa
de
desa
stre
s na
tura
les.
CTS
Vide
o: P
uent
es
inte
ract
ivo:
Pro
toti
po d
e un
pue
nte
colg
ante
6
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
14 ¿
Qué
per
cibi
mos
de
las
cosa
s?N
oció
n de
mat
eria
.Pr
opie
dade
s ge
nera
les
de la
m
ater
ia y
su
med
ició
n.
Iden
tiic
ar p
ropi
edad
es d
e la
m
ater
ia.
Cons
trui
r un
a ba
lanz
a y
utili
zarl
a pa
ra c
ompa
rar
mas
as y
vol
úmen
es.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
las
prop
ieda
des
de la
mat
eria
en
la
tom
a de
dec
isio
nes
sobr
e el
co
nsum
o de
pro
duct
os d
e us
o co
tidi
ano.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
¿Cu
áles
son
las
prop
ieda
des
gene
rale
s y
espe
cífic
as
de la
mat
eria
?in
tera
ctiv
o: M
asa,
vol
umen
y d
ensi
dad
15 ¿
Para
qué
sir
ven
los
mod
elos
?M
odel
os c
ient
íico
s.Id
enti
icar
las
cara
cter
ísti
cas
de
los
mod
elos
Co
mpa
rar
dive
rsos
mod
elos
.
Apr
ecia
r el
pap
el d
e lo
s m
odel
os
en la
cie
ncia
y e
n la
vid
a co
tidi
ana.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
CTS
Vide
o: M
odel
ando
el u
nive
rso.
Vide
o: ¿
Cóm
o se
uti
lizan
los
mod
elos
?in
tera
ctiv
o: M
odel
os
16 ¿
Un
mod
elo
para
des
crib
ir la
m
ater
ia?
Estr
uctu
ra d
e la
mat
eria
.La
s id
eas
de A
rist
ótel
es y
New
ton.
Cons
trui
r un
mod
elo
para
exp
licar
la
est
ruct
ura
de la
mat
eria
.Co
ntra
star
los
mod
elos
de
Ari
stót
eles
y N
ewto
n.
Valo
rar
el p
roce
so d
e ca
mbi
o en
la
s ex
plic
acio
nes
cien
tíic
as.
His
tori
a de
la c
ienc
iaN
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
La
Gre
cia
atóm
ica
inte
ract
ivo:
Ari
stót
eles
y N
ewto
n
17 ¿
Por
qué
se m
ezcl
an lo
s m
ater
iale
s?M
odel
o ci
néti
co d
e pa
rtíc
ulas
.Co
nstr
uir
mod
elos
de
sólid
os,
líqui
dos
y ga
ses
para
exp
licar
la
velo
cida
d de
las
part
ícul
as.
Ana
lizar
las
prop
ieda
des
de la
m
ater
ia e
n di
stin
tos
esta
dos
de
agre
gaci
ón.
Apr
ecia
r la
impo
rtan
cia
de lo
s es
tado
s de
agr
egac
ión
en la
di
solu
ción
de
sust
anci
as d
e us
o co
tidi
ano.
His
tori
a de
la c
ienc
iaN
atur
alez
a de
la c
ienc
ia
Vide
o: L
as m
il fo
rmas
de
la m
ater
iain
tera
ctiv
o: L
as m
oléc
ulas
se
orga
niza
n
18 ¿
Qué
es
el c
alor
?D
ifer
enci
as e
ntre
cal
or y
te
mpe
ratu
ra.
Med
ició
n de
tem
pera
tura
.
Rela
cion
ar la
tem
pera
tura
con
el
mod
elo
de p
artí
cula
s.D
ifer
enci
ar c
alor
de
tem
pera
tura
.
Apr
ecia
r la
tra
nsfe
renc
ia d
e ca
lor
en la
for
mac
ión
del U
nive
rso.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
CTS
Vide
o: T
erm
ómet
ro.
Vide
o: T
empe
ratu
ra.
inte
ract
ivo:
Mov
imie
nto
de la
s pa
rtíc
ulas
19 ¿
Turi
smo
espa
cial
?Pr
esió
n en
líqu
idos
y g
ases
.Pr
inci
pio
de P
asca
l.Pr
esió
n at
mos
féri
ca.
Iden
tiic
ar la
s di
fere
ncia
s en
tre
fuer
za y
pre
sión
.Re
laci
onar
el m
odel
o de
par
tícu
las
con
el c
once
pto
de p
resi
ón.
Valo
rar
las
aplic
acio
nes
de la
pr
esió
n y
el v
acío
en
la p
rens
a hi
dráu
lica
y el
env
asad
o de
al
imen
tos.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
CTS
Vide
o: S
putn
ikVi
deo:
¿Có
mo
func
iona
nue
stro
oíd
o?in
tera
ctiv
o: E
l aire
inte
ract
ivo:
Glo
bo e
n el
esp
acio
20 ¿
Por
qué
cam
bia
de e
stad
o el
ag
ua?
Cam
bios
de
esta
do d
e ag
rega
ción
de
la m
ater
ia.
Repr
esen
taci
ón g
ráic
a de
los
cam
bios
de
esta
do.
Des
crib
ir lo
s ca
mbi
os e
n el
est
ado
de a
greg
ació
n.In
terp
reta
r gr
áica
s so
bre
los
cam
bios
de
esta
do.
Valo
rar
el u
so d
e gr
áica
s pa
ra
inte
rpre
tar
info
rmac
ión.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
Vide
o: ¿
Qué
ocu
rre
cuan
do h
ierv
e el
agu
a?in
tera
ctiv
o: C
ambi
os d
e es
tado
proy
ecto
de
inve
stig
ació
n 3
Un
mod
elo
de m
áqui
na d
e va
por
Máq
uina
s té
rmic
as.
Apl
icar
los
cono
cim
ient
os d
e pr
esió
n y
tem
pera
tura
en
un
mod
elo
de m
áqui
na d
e va
por.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
el v
apor
en
la
vida
cot
idia
na.
CTS
BLO
QU
E 3
Las
inte
racc
ion
es
de l
a m
ate
ria.
U
n m
od
elo
para
desc
rib
ir l
o q
ue n
o p
erc
ibim
os
7
BLO
QU
E 4
M
an
ifest
aci
on
es
de l
a e
stru
ctu
ra
in
tern
a d
e l
a m
ate
ria
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
21 ¿
Es la
ele
ctri
cida
d el
pad
re d
e Fr
anke
stei
n?M
ater
iale
s co
nduc
tore
s, se
mic
ondu
ctor
es y
ais
lant
es.
Des
com
posi
ción
de
la L
uz.
Clas
iica
r m
ater
iale
s po
r su
co
nduc
tivi
dad
eléc
tric
a.Re
laci
onar
la lu
z bl
anca
con
la
com
bina
ción
de
colo
res.
Apr
ecia
r el
uso
de
los
cond
ucto
res
eléc
tric
os e
n la
vid
a co
tidi
ana.
CTS
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
Vide
o: E
ntre
vist
a co
n un
ele
ctri
cist
a.Vi
deo:
Mez
clan
do c
olor
esin
tera
ctiv
o: F
rank
este
in
22 ¿
Qué
hay
en
el á
tom
o?M
odel
os a
tóm
icos
.Id
enti
icar
las
cara
cter
ísti
cas
de
los
mod
elos
de
átom
o.Co
nstr
uir
un m
odel
o at
ómic
o.
Apr
ecia
r el
equ
ilibr
io d
e fu
erza
s.N
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVi
deo:
Y s
e hi
zo la
luz
inte
ract
ivo:
Con
stru
yend
o un
áto
mo
23 ¿
Cóm
o co
nect
o lo
s fo
cos?
Des
cubr
imie
nto
del e
lect
rón.
Resi
sten
cia
eléc
tric
a.Ci
rcui
tos
en s
erie
y e
n pa
rale
lo.
Cons
trui
r un
circ
uito
elé
ctri
co.
Com
para
r la
inte
nsid
ad lu
min
osa.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
l aho
rro
en e
l con
sum
o de
ene
rgía
el
éctr
ica.
His
tori
a de
la c
ienc
iaCT
SVi
deo:
Ele
ctri
cida
d, r
esis
tenc
ia y
car
ga e
léct
rica
24 ¿
Cóm
o se
gen
era
el
mag
neti
smo?
Mag
neti
smo.
Indu
cció
n el
ectr
omag
néti
ca.
Ana
lizar
cóm
o se
gen
era
un
cam
po e
léct
rico
a p
arti
r de
un
cam
po m
agné
tico
.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
l m
agne
tism
o en
la v
ida
coti
dian
a.CT
SH
isto
ria
de la
cie
ncia
Vide
o: L
a in
ducc
ión
de F
arad
ay e
n nu
estr
o si
glo
inte
ract
ivo:
Gen
erac
ión
de u
n ca
mpo
mag
néti
coin
tera
ctiv
o: In
ducc
ión
elec
trom
agné
tica
25 ¿
Exis
te la
luz
invi
sibl
e?Re
lexi
ón y
ref
racc
ión
de la
luz.
Obs
erva
r el
com
port
amie
nto
de la
lu
z al
atr
aves
ar c
iert
os o
bjet
os.
Iden
tiic
ar la
rel
exió
n y
la
refr
acci
ón d
e la
luz.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
e la
s en
ergí
as
alte
rnat
ivas
.Ét
ica
Am
bien
teCT
S
Vide
o: U
n po
co d
e lu
zin
tera
ctiv
o: L
a lu
z y
los
cuer
pos:
Reb
otes
, des
viac
ione
s y
trav
esía
s.
proy
ecto
de
inve
stig
ació
n 4
Maq
ueta
de
una
plan
ta
gene
rado
ra d
e el
ectr
icid
ad
Proc
eso
de g
ener
ació
n y
tran
smis
ión
de la
ene
rgía
elé
ctri
ca.
Ana
lizar
el f
unci
onam
ient
o de
la
plan
ta e
léct
rica
que
pro
vee
elec
tric
idad
a la
esc
uela
.Co
nstr
uir
la m
aque
ta d
e un
a pl
anta
gen
erad
ora
de e
lect
rici
dad.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
aho
rrar
en
el c
onsu
mo
de e
nerg
ía
eléc
tric
a.
Am
bien
teCT
SVi
deo:
¿Có
mo
func
iona
una
hid
roel
éctr
ica?
BLO
QU
E 5
C
on
oci
mie
nto
, so
cied
ad
y t
ecn
olo
gía
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
proy
ecto
de
inve
stic
ació
n 5
Al i
nini
to y
más
allá
. Un
mod
elo
del U
nive
rso
Ori
gen
y es
truc
tura
del
Uni
vers
o.A
naliz
ar la
s ex
plic
acio
nes
sobr
e el
or
igen
y la
est
ruct
ura
del
Uni
vers
o.Co
nstr
uir
una
maq
ueta
o r
otaf
olio
qu
e re
pres
ente
las
cara
cter
ísti
cas
del U
nive
rso.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
los
mod
elos
par
a re
pres
enta
r ob
jeto
s, pr
oces
os o
fen
ómen
os.
His
tori
a de
la c
ienc
ia
proy
ecto
de
inve
stig
ació
n 6
Un
dípt
ico
sobr
e la
impo
rtan
cia
de
la F
ísic
a en
la s
alud
Nue
vos
mat
eria
les
y té
cnic
as p
ara
el d
iagn
ósti
co y
tra
tam
ient
o de
en
ferm
edad
es.
El c
aso
de lo
s ra
yos
X.
Iden
tiic
ar a
lgun
as d
e la
s ap
orta
cion
es d
e la
cie
ncia
al
cuid
ado
y co
nser
vaci
ón d
e la
sa
lud.
El
abor
ar u
n dí
ptic
o pa
ra e
xplic
ar
la im
port
anci
a de
la f
ísic
a en
la
dete
cció
n y
trat
amie
nto
del
cánc
er.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
l uso
de
la t
ecno
logí
a en
el c
uida
do d
e la
sa
lud.
CTS
8
Clave de logos
TRABAJO INDIVIDUAL
EN PAREJAS
EN EQUIPOS
TODO EL GRUPO
CONEXIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS
GLOSARIO
CONSULTA OTROS MATERIALES
CD DE RECURSOS
SITIOS DE INTERNET
BIBLIOTECAS ESCOLARES Y DE AULA
VIDEO
PROGRAMA INTEGRADOR EDUSAT
INTERACTIVO
AUDIOTEXTO
AULA DE MEDIOS
OTROS TEXTOS
9
secuencia inicial
10
Los seres humanos hemos tratado siempre de explicar los sucesos que ocurren en nuestro entorno y nos hemos peguntado: ¿cómo suceden?, ¿qué los provocan?, ¿cómo podemos aprovechar estos conocimientos para vivir mejor?
Desde las primeras sociedades, por ejemplo, el ser humano se planteó la pregunta: ¿por qué llueve? A lo largo del tiempo, se sucedieron mitos y explicaciones para explicar la lluvia. En la mitología nórdica, por ejemplo, se creía que llovía porque Thor viajaba en un carro jalado por cabras y, al agitar su martillo, producía truenos y rayos ocasionando así la lluvia que favorecía la agricultura.
Para los aztecas, en cambio, la lluvia se relacionaba con la adoración a Tláloc, por lo que erigieron un templo en su honor. Como de la cantidad de lluvia depende la abundancia de las cosechas obtenidas, la inluencia de Tláloc en esa época era tal que los antiguos pobladores de Tenochtitlán creían que los seres que iban al paraíso terrenal eran aquellos que morían ahogados o fulminados por un rayo.
Como éstos, existen mitos y creencias sobre lo que percibimos de nuestro entorno, como el movimiento del Sol y los planetas, sobre el corazón y la sangre que corre por las venas, sobre las propiedades curativas de las plantas, entre muchos otros fenómenos naturales.
Explicar las causas de cuanto nos rodea ha sido una necesidad constante para todas las culturas a lo largo de su historia.
Para empezarlee el texto.
• Antes de la lectura, contesta: ¿qué observas en la imagen, además de la Monalisa?
SESIÓN 1
texto introductorio
¿Qué estudia la Física?
En cada una de las
actividades, se indica la
forma en que tú y tus
compañeros se organizarán
para realizarla: en forma
individual , en equipo
o en grupo .
Cuando observamos con cuidado, podemos descubrir detalles que antes no habíamos visto.
Fenómeno natural:
Manifestación de
procesos que ocurren
en la Naturaleza. En tu entorno ocurren múltiples hechos, a los cuáles buscamos dar explicación. Los aztecas, por ejemplo, atribuían el fenómeno de la lluvia a la acción del dios Tláloc.
El glosario define con
claridad las palabras y
términos científicos
utilizados en los textos.
IICIENCIAS
11
Lo que pienso del problemaresponde en tu cuaderno:
1. ¿Qué método emplearías para realizar tu investigación?
2. ¿Cuáles serían las etapas?
3. ¿En qué orden las realizarías?
4. Menciona tres fenómenos que estudia la Física.
Manos a la obra
nueva destreza empleada
identiicar: Reconocer las características
o propiedades de organismos, hechos,
materiales o procesos.
En este recuadro encontrarás
las nuevas destrezas y
actitudes que desarrollarás
al trabajar las actividades
de la secuencia.
para la feria de ciencias en tu escuela, has decidido participar en la sección de Física e investigar sobre las diferentes formas en las que se encuentra el agua a lo largo de su ciclo en la naturaleza. tu maestro te ha pedido presentar un mapa conceptual sobre el procedimiento que seguirás para investigar este tema, y explicar: ¿por qué consideras que tu tema lo estudia la Física?
comenten: ¿Qué fenómenos mencionados en el texto son estudiados por la Física?
En el curso de Ciencias I. Énfasis en Biología estudiaste algunos fenómenos y procesos relacionados con los seres vivos, el cuerpo humano y el ambiente, y cómo estos fenómenos se relacionan con nuestra vida personal y social. En esta secuencia, identiicarás el objeto de estudio de la Física y reconocerás las destrezas empleadas por las personas que se dedican al estudio de los fenómenos físicos. Valorarás la importancia y la utilidad de estos conocimientos para la humanidad.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Aquí se presenta una breve
explicación de los temas que
trabajaste con anterioridad,
lo que aprenderás en esta
secuencia y su utilidad en la
vida diaria.
Actividad UNOidentiica el método para realizar una maqueta.
1. Antes de iniciar, comenta en tu cuaderno: ¿cómo explican las ciencias lo que sucede en el entorno?
2. Analiza la siguiente situación:
Tu hermano pequeño está haciendo una maqueta del Sistema Solar para la escuela y te ha pedido que le escribas en un papel los pasos que debe seguir para realizarla de la mejor manera, en el menor tiempo posible.
secuencia inicial
12
texto de información inicial
¿Se perdió, se fugó o se lo llevaron los “robachicos”?¿Qué pasó con Pepito? De haber salido a la calle y preguntado al primer desconocido dónde estaba su hijo, la señora Godínez, estaría procediendo de una manera descabellada. Lo lógico es que ella y su familia, que son quienes mejor conocen a Pepito, opinen sobre su posible paradero. En otras palabras, ellos son los más indicados para plantar una hipótesis sobre el problema. (…)
-¿Será posible que el niño se haya perdido?- pregunta la abuelita.-Tenemos que averiguar dónde está Pepito- dice la hermana-, y luego le preguntaremos qué pasó.-¿Cómo haremos para encontrarlo?- inquirió el padre, acostumbrado a que su esposa sacara las castañas
del fuego. (…)-Por favor- dice la madre con gesto suplicante-, dejen de divagar, lo único necesario es que digan dónde
suponen que puede estar Pepito. -Ay, Dios mío- exclama la abuela-. Ha de ser que lo atropelló un coche o se lo llevaron los robachicos.-No sean tan pesimistas –apunta el padre-; me inclino a pensar que no viene por temor al castigo que le
prometí si traía malas caliicaciones.-A lo mejor sacó puros “dieces” y se fue a festejar con sus amigotes- dice el hermano.-Vamos a ver –propone la señora Godínez-, la hipótesis de Alberto (el hermano de Pepito) es la más
descabellada de las tres, pues todos sabemos lo burro que es el niño y lo mal que se porta en la escuela. Lo del accidente parece difícil (…) El secuestro queda descartado (…)
-Es cierto -dice la hermana-; creo que mi papá tenía razón cuando dijo que Pepito tuvo miedo al castigo por sus malas caliicaciones. (…)
-Bueno –dice Alberto-, tenemos una hipótesis, ¿y ahora qué?-Voy a buscarlo –dice el padre, caminando hacia la puerta.-Espera –ordena Luchita cogiéndolo del brazo-, ¿no crees que es más conveniente pensar con calma dónde
vamos a buscarlo?-Pues… en la escuela.-¿Pero no te das cuenta de que la escuela está cerrada a esta hora, viejo? Mira,
siéntate y vamos a planear cuidadosamente la búsqueda. Verás cómo ahorramos tiempo y esfuerzo.
-Mi jefa tiene razón –asienta Alberto-; yo creo que lo primero es hablar con Cirilo, el íntimo amigo de Pepito. (…)
3. ¿Qué procedimiento o pasos le recomendarías seguir y en qué orden?
Juanito, para hacer una maqueta podrías:
a) ___________________________________________
b) ___________________________________________
c) ___________________________________________
d) ___________________________________________
e) ___________________________________________
f) ___________________________________________
intercambien sus opiniones sobre los pasos que sugirieron.
lean el texto. Durante la lectura, subrayen las destrezas que se llevan a cabo durante una investigación cientíica.
consulta en tu diccionario el signiicado de palabras como paradero.
IICIENCIAS
13
En ese momento suena el timbre de la puerta. Es el padre de Cirilo que entra muy agitado y con preocupación relejada en el rostro.
-Perdonen la molestia –dice el visitante-, ¿no está Pepito?-Precisamente íbamos a hablarle por teléfono a usted para preguntar
a Cirilo si sabía dónde está mi hijo –responde el señor Godínez.-En ese caso se conirman mis sospechas, el niño se fugó de la casa –dice el padre de
Cirilo-. Hoy noté que habían desaparecido de la tienda varias latas de sardinas, un paquete de pan y unas tabletas de chocolate. (…)
-Ahora recuerdo que Pepito hablaba de irse a Acapulco a ganar dinero moviendo la barriga para los turistas, cargando maletas y secuestrando pericos.
-Falta la tortuga, la resortera, la alcancía, y mi cantimplora –grita Alberto-. ¡Me expropió la cantimplora!
-No hay duda: se fugaron –exclama la señora Godínez-. Mire usted, don Cirilo, creo que lo mejor es que mi hijo Alberto vaya a la Terminal de los Autobuses Acapulqueños. Mientras mi mamá se queda aquí, nosotros vamos a la carretera, por si se les ocurrió viajar de “aventón”. Mi hija se irá a la tienda y todos nos comunicaremos con ella cada media hora para estar al tanto de lo que ocurra. Antes de irnos, sin embargo, conviene hablar por teléfono a la Patrulla de Caminos y a Locatel. ¿Les parece?
Está visto que la madre de Pepito es la única buena diseñadora de la familia Godínez. Ella ha conseguido hacer una descripción detallada y racional del proceso que habrá de seguirse para localizar a los niños fugados.
(…) El siguiente paso (…) consiste en llevar a cabo el plan de la señora Godínez.
Fuente: Arana, Federico. (2007). Método experimental para principiantes. México: FCE, pp. 21 - 25.
comenten:
1. ¿Qué destrezas utilizó la familia Godínez para investigar el paradero de Pepito?
2. Si quisieran continuar resolviendo el caso de la desaparición de Pepito:
a) ¿Qué otras destrezas emplearían?
b) ¿En qué orden?
3. Describan cinco diferentes destrezas que se emplean en las ciencias.
Las ciencias y la comunidad científica
En el año 240 a. de C., cuando la idea predominante en el mundo era que la Tierra tenía la forma de un disco plano, en Alejandría, Egipto, vivía el maestro Eratóstenes, quien había aceptado la idea de los griegos de que la Tierra era redonda, se formuló preguntas de investigación como: “¿Qué tan grande es?”, y decidió calcular cuán-to medía su circunferencia.
Había observado que la longitud de la sombra que proyecta un objeto varía según la hora del día y la época del año. También había recibido información que en Siena (hoy Assuan), el día del solsticio de verano a las 12 del día, los obeliscos no proyectaban ninguna sombra y se lograba ver el fondo de un profundo pozo; mientras que en Alejandría, el mismo día y a la misma hora, los obeliscos formaban una pequeña sombra, y no se lograba ver el fondo de los pozos. Así recabó diferentes datos, y fue tan sólo el principio de una investigación que realizó Eratóstenes, mediante el empleo de destrezas cientíicas.
La medida obtenida por Eratóstenes hace más de dos mil años fue de un poco menos de 40 mil kilómetros. Menos de 1,000 km de diferencia con la verdadera circunferencia de nuestro planeta.
Desde la antigüedad hasta nuestros días, las destrezas cientíicas se han aplicado en las investigaciones.
conexión con ciencias irevisen las destrezas de investigación que aplicaron en el curso de Ciencias I, Énfasis en Biología.
lo único necesario es que digan dónde suponen que puede estar pepito.
secuencia inicial
14
Actividad DOSidentiica los fenómenos que se relacionan con la física
1. Antes de iniciar la actividad contesta: ¿Cómo identiicas un fenómeno físico?
2. Analiza la situación:
En tu escuela van a realizar un ciclo de cine con temas cientíicos. Te encargan elaborar el programa, para lo cual tendrás que decidir qué películas se relacionan con fenómenos físicos.
3. Revisa los títulos de las películas del ciclo “El cine y la ciencia”:
a) “Trucos en la cocina: de la transparente clara al blanco sólido”
b) “Pilotos de aviones de papel”
c) “¡Fuego! ¿Por qué enciende un cerillo?”
d) “¿Por qué se regenera la cola de las lagartijas y nuestros dedos no?”
e) “Explosión de colores en los fuegos artiiciales”
f) “Fábricas naturales de colores en la selva”
g) “¡Qué golazo! ¿A qué velocidad entró el balón?”
h) “Canto de ballenas: concierto submarino”
i) “Casas del futuro: luz solar que enciende focos en la oscuridad ”
j) “Cuando el destino nos alcance: La extinción de la vida en el planeta”
k) “De la super milpa al super elote”
l) “Cuerpos que lotan en el agua: ¿magia o ciencia?”
m) “¡Arañas gigantes!: Hilos superresistentes del futuro”
n) “Jabones quita-manchas, ¿cómo funcionan?”
4. Elabora y completa en tu cuaderno una tabla de las películas que crees que se relacio-nan con la física siguiendo el ejemplo:
título Fenómeno que trata
Ejemplo: ¿Cómo se transmite el sonido de la música?
Ondas sonoras
5. Completa la tabla siguiendo el ejemplo.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué utilidad tiene el comprender cada una de las
destrezas que se realizan en la vida diaria y
durante una investigación? Recuerda que tu
respuesta te servirá para resolver el problema.
relexión sobre lo aprendido.
Te invita a reflexionar sobre la
relación que hay entre el
resultado de la actividad y la
solución del problema.
IICIENCIAS
15
texto de formalización
¿Qué estudia la Física?La Física, como un caso particular de la actividad cientíica, responde preguntas como: ¿Cómo es el movimiento de los cuerpos cuando caen? ¿Cuáles son las fuerzas que permiten el movimiento del Sol y los planetas? ¿Cuáles son los efectos de las cargas eléctricas? ¿Cuáles son las fuerzas que mantienen estable a un puente? ¿De dónde proviene la energía que empleamos para movernos? ¿Por qué lota sobre el agua una tabla de madera?
La Física estudia los cambios en la materia sin que esta cambie su composición.
Para describir y estudiar los fenómenos naturales con precisión, la Física utiliza las Matemáticas, las gráicas y diferentes tipos de modelos.
De esta manera, se ha logrado conocer a qué velocidad viajan la luz y el sonido, las fuerzas que mantienen cada planeta del Sistema Solar en su órbita, el movimiento del agua en el océano, el tipo y la cantidad de energía que aportan los alimentos a los seres vivos, la fragilidad o dureza de diversos materiales y muchos otros conocimientos que revisarás durante este curso.
Los conocimientos de la Física se relejan, frecuentemente, en avances tecnológicos que se incorporan con facilidad a nuestra vida diaria en un sinnúmero de artefactos, productos y servicios. Por ejemplo, la energía eléctrica nos facilita muchas labores en nuestras casas, radios y teléfonos nos permiten comunicarnos rápidamente, los juegos mecánicos como la rueda de la fortuna y la montaña rusa nos brindan esparcimiento.
Otros conocimientos físicos tienen aplicaciones directas en la medicina; por ejemplo, algunas personas viven mejor gracias a un minúsculo aparato insertado en su corazón, que lo hace contraerse. Otras aplicaciones hacen más eicientes algunas tareas; así, se han desarrollado tractores que permiten preparar grandes extensiones de terreno para la siembra en poco tiempo.
realicen lo que se pide:
1. Intercambien sus respuestas.
2. Comenten:
a) ¿Qué estudia la Física?
b) ¿Qué tipo de fenómenos estudia?
Para terminarlean el texto.
• Antes de la lectura, contesta: ¿qué observas en la imagen, además del hombre?
Sabías que...
Para contar el tiempo, los mayas tuvieron tres tipos de ciclos simultáneos. El ciclo Tzolkin, considerado el calendario sagrado, constaba de 260 días; el Haab de 365 y la Cuenta Larga de 1 millón 872 mil días. Con estos calendarios organizaban sus actividades cotidianas y religiosas, a la vez que registraban acontecimientos naturales y políticos.
El tiempo es un concepto físico que ha fascinado al ser humano desde las antiguas civilizaciones.
Herramientas que se emplean en el estudio de los fenó-menos físicos.
secuencia inicial
16
Actividad TRESidentiiquen los fenómenos físicos implicados en actividades cotidianas.
1. Van a necesitar:
a) Trozos de papel (recorten seis rectángulos de una hoja de papel).
b) Bolsa de papel o plástico.
2. Realicen lo siguiente:
a) Formen dos equipos.
b) Escriban en los papeles tres actividades cotidianas en las que consideren que interviene la Física. Por ejemplo: caminar, hervir agua, lanzar una pelota, subirse a un camión, prender la luz, escuchar el radio.
c) Doblen los papeles de tal manera que no se pueda leer lo que escribieron y deposítenlos en una bolsa. Revuelvan los papeles, agitando la bolsa.
d) Escojan a un integrante de cada equipo, quien deberá sacar un papelito de la bolsa y representar la actividad escrita.
e) Decidan qué equipo será el primero en identiicar lo que se representa.
f) Cuentan con 30 segundos para identiicar cada actividad. El equipo contrario deberá tomar el tiempo.
g) Si logran mencionar la actividad antes de que pasen 30 segundos, obtendrán un punto y la oportunidad de sacar otro papelito. De lo contrario, el otro equipo tomará el turno.
h) El juego acabará cuando ya no haya papelitos. El equipo ganador es el que obtenga más puntos al inal del juego.
3. Comenten:
a) ¿Qué fue lo más interesante del juego?
b) De las actividades que identiicaron, qué fenómenos físicos intervienen. Realicen un cuadro en el pizarrón.
c) Si tuvieran que investigar sobre alguno de estos fenómenos, ¿qué método seguirían?
IICIENCIAS
17
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema
“Para la feria de ciencias en tu escuela, has decidido participar en la sección de Física e investigar sobre las diferentes formas en las que se encuentra el agua a lo largo de su ciclo en la Naturaleza. Tu maestro te ha pedido presentar un mapa conceptual sobre el método que seguirás para investigar este tema y explicar: ¿por qué consideras que tu tema lo estudia la Física?”
para resolver el problema:
1. Identiica los pasos a seguir para investigar las formas en las que se presenta el agua a lo largo de su ciclo en la Naturaleza.
2. Elabora un mapa conceptual con los pasos identiicados.
3. Contesta: ¿Por qué consideras que tu tema lo estudia la Física?
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre los métodos
que se emplean en las Ciencias Naturales. ¿Cuáles son las diferencias
con lo que piensas ahora?
En resuelvo el problema expresas tu
solución al problema, al emplear los
conceptos y las destrezas que aprendiste.
aGua
seres vivos compuesto estados
es necesaria para es un cambia
un mapa conceptual representa los diferentes conceptos y sus relaciones en un orden. por ejemplo: conceptos principales y secundarios.
para elaborar un mapa conceptual:
identifiquen la idea, noción o concepto principal.
Escriban la idea principal en un recuadro que ubiquen en el centro de la hoja.
Debajo del cuadro principal, anoten las ideas, nociones o conceptos secundarios.
Tracen líneas que unan las ideas secundarias con la principal.
secuencia inicial
18
¿Para qué me sirve lo que aprendí?se avecina la época de lluvia:
1. ¿Qué método utilizarías para captar el agua de lluvia?
2. ¿Dónde la almacenarías?
comenten:
1. ¿Qué pasos de investigación emplearías para diseñar tu colector y almacén de agua?
2. ¿En qué orden los llevarías a cabo? ¿Por qué?
En ¿para qué me sirve lo que aprendí?
aplicas los conocimientos, destrezas o
actitudes que aprendiste.
Ahora opino que…si estuvieran en una situación similar a la de la familia Godínez, ¿qué retomarían de lo que aprendieron para resolver la situación?
• Escriban en su cuaderno:
1. Lo que retomarían.
2. Una relexión sobre las ventajas y desventajas de utilizar destrezas de investigación para resolver problemas.
En ahora opino que… se plantea una
situación cotidiana, para que tomes
decisiones sobre aspectos relacionados
con los conceptos de la secuencia.
IICIENCIAS
19
Para saber más…1. Arana, Federico. (2007). Método experimental para principiantes: México: FCE.
1. Fraioli, Luca. (2004). La historia de la tecnología. México: SEP, Libros del Rincón.
2. Talanquer, Vicente. (2003). ¿Ciencia o ciencia – ficción? México: SEP, Libros del
Rincón.
3. Navarrete, Néstor. (2003). Atlas básico de tecnología. México: SEP, Libros del
Rincón.
1. Mural. Historia de la Física. 1997-2003. Universitat de Valencia. 23 de abril de
2007. http://mural.uv.es/sansipun/
2. La Física hoy. Una aventura del saber. Universidad Autónoma de Madrid. 23 de
abril de 2007. http://www.isicahoy.com/isicaHoy/aventura/aventura.html
En para saber más… se sugieren algunas lecturas
para complementar los conocimientos. Incluye libros
de la Biblioteca de aula y de la Biblioteca escolar
de la SEP, así como de otros libros. Se incluyen
también Direcciones electrónicas.
20
secuencia 1
21
IICIENCIAS
El movimiento.
La descripción de los cambios en la Naturaleza
BLOQUE 1
22
secuencia 1
Para empezar¿Cómo saber si algo se mueve?
lee el texto.
• Antes de la lectura contesta: ¿Cómo te das cuenta que algo se mueve?
SESIÓN 1
texto introductorio
¿Realmente se mueve?
Desde los primeros días de vida percibimos las cosas que se encuentran a nuestro alrededor y sus cambios. Nuestros sentidos nos permiten identiicar estímulos que pueden ser placenteros, desagradables e incluso peligrosos; nos permiten, por ejemplo, percibir el calor de un incendio por medio del sentido del tacto y el olor característico que producen algunas sustancias al quemarse.
A muy corta edad, somos capaces de ubicar el lugar dónde se encuentran los objetos y donde ocurren diferentes fenómenos. Cuando se le pregunta a un niño de dos años dónde está el Sol o la Luna, es probable que señale hacia el cielo.
Tanto los animales como los seres humanos usamos, instintivamente, referencias para localizar objetos ; una de ellas es la posición donde nos ubicamos, así, cuando alguien nos habla, sabemos que se encuentra atrás, a un lado o enfrente de nosotros. Si un objeto aparece en nuestro campo visual y luego desaparece, podemos asegurar que se movió. De la misma manera, un árbol, una casa o un ediicio nos sirven para saber que se ha movido un camión frente a ellos.
En primaria aprendiste que los seres vivos poseemos órganos especializados para percibir diferentes estímulos del ambiente. En esta secuencia de aprendizaje analizarás algunas de las funciones de los sentidos al advertir y describir algo que se mueve. Valorarás el alcance y las limitaciones de tus sentidos para ubicar la posición de un objeto.
Empleamos el lugar donde nos ubicamos para localizar objetos y constatar su movimiento.
23
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Cómo reconoces si algo se mueve o no?
2. ¿Qué sentidos empleamos para percibir el movimiento de un autobús? Describe cómo sería la experiencia para cada sentido.
3. ¿Todas las personas perciben el movimiento de la misma manera que tú? ¿Por qué?
Manos a la obraActividad UNODescriban el movimiento de un borrador.
• Realicen la experiencia:
1. Contesten: ¿Cómo sabemos que algo se mueve?
2. Van a necesitar:
a) Cuaderno
b) Borrador
3. Elijan a un compañero para que realice lo siguiente:
a) Colocar un borrador encima de un cuaderno.
b) Sujetar el cuaderno con las manos sin que se mueva el borrador.
c) Caminar despacio en línea recta.
d) Que el alumno que caminó en la actividad responda: ¿Se movió el borrador?
Te encuentras a bordo de un autobús en una terminal. Hay varios autobuses alineados al tuyo y el de junto retrocede muy despacio. Tu compañero de asiento dice: “Hemos comenzado a movernos”. Sin embargo, para ti, tu autobús sigue en reposo ¿Quién tiene razón? ¿Cómo lo justificarías?
nueva destreza empleada
Describir: Reconocer y definir
con claridad las propiedades,
las características o el
funcionamiento de organismos,
materiales o procesos.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
24
secuencia 1
texto de información inicial
4. Comenten:
a) ¿Se movió el borrador? ¿Por qué?
b) ¿Qué referencia usaron para dar su repuesta?
lean el texto. pongan atención en cómo percibimos el movimiento usando los sentidos.
¿Cómo sabemos que algo se mueve?Imaginen que nos encontramos el mapa de un tesoro enterrado con las siguientes instrucciones:
“Colocarse en el mástil de la Plaza Mayor, caminar 500 metros hacia el este y 57 metros hacia el norte”. En este ejemplo, las instrucciones deinen la posición del tesoro, y el mástil es el punto de referencia. Las instrucciones cambiarían si cambiamos el punto de referencia escogido. El punto de referencia lo empleamos también para determinar si algo se mueve. Por ejemplo, para determinar si un automóvil se mueve, podemos mirar hacia el pavimento de la avenida, si el auto se aleja o se acerca a este punto, esto signiica para nosotros que el auto se mueve. Este punto ijado por nosotros es un punto de referencia. Podemos elegir, como punto de referencia, un punto cualquiera del espacio: una esquina del salón de clases, el centro del patio o la base del árbol más próximo.
Empleamos principalmente la vista para percibir que algo se mueve, no obstante, como otros seres vivos, tenemos otras posibilidades sensoriales para localizar un objeto y percibir su movimiento. Por ejemplo, los perros, gracias a su desarrollado sentido del olfato, perciben si su amo se está acercando o alejando. También podemos percibir el movimiento a través del sonido, la luz y el calor que emite un objeto que se mueve con respecto a nosotros y saber si se está acercando o alejando. Hay sonidos característicos que nos indican si algo está en movimiento. Por ejemplo, sin verlo, podemos percibir si un mosquito se acerca o se aleja de nosotros, por el sonido que emite cuando se acerca rasante a nuestra cara.
Existen movimientos muy rápidos o muy lentos que los sentidos no pueden detectar fácilmente. Por ejemplo, no podemos ver el movimiento de las alas de un colibrí. No podemos apreciar, tampoco, cómo el caudal de un río erosiona las rocas. Para detectar algunos de estos fenómenos recurrimos a instrumentos como el cine o el video, que pueden mostrar, según nos convenga, más lento o más rápido un movimiento, y así, poderlo analizar.
25
IICIENCIAS
Nosotros percibimos los cambios y el movimiento por medio de nuestros sentidos.
en sus cuadernos mencionen dos ejemplos de movimientos que perciban mediante los sentidos de la vista y el oído.
• Indiquen en cada caso el punto de referencia.
26
secuencia 1
Actividad DOSEscuchando el movimiento
Describan el movimiento de un objeto a partir de la percepción del sonido que emite.
1. Comenten:
a) ¿Pueden detectar el movimiento de un objeto oyendo el sonido que emite? ¿Por qué?
b) Mencionen tres ejemplos de lo anterior.
2. Van a necesitar un reloj despertador o un silbato.
3. Realicen lo que se indica:
a) Colóquense en un extremo del patio de la escuela.
b) Elijan a un compañero que, con el reloj o silbato sonando, realice lo siguiente:
i. Se aleje corriendo hacia el otro extremo del patio.
ii. Se acerque corriendo hacia ustedes.
iii. Permanezca inmóvil cerca del resto del grupo.
SESIÓN 2
27
IICIENCIAS
texto de formalización
c) Pregunten al compañero que corrió: ¿Percibiste cambios en el sonido del silbato o del reloj?
d) Escuchen atentamente cómo son los sonidos que perciben cuando:
i. Se aleja o acerca el compañero con la fuente de sonido.
ii. Se encuentra ija la fuente sonora.
4. Comenten:
a) ¿En qué se diferencia el sonido del objeto cuando se aleja de cuando se acerca al observador?
b) ¿Cómo es el sonido cuando la fuente sonora está inmóvil?
c) ¿Hay diferencias entre lo que percibe el grupo y lo que percibió el compañero que corría? Expliquen su respuesta.
d) ¿Cómo se puede saber si algo se está moviendo a partir de la percepción de un sonido? Justiiquen su respuesta.
e) ¿Qué puntos de referencia se usaron en cada caso?
5. Elaboren en el pizarrón un breve texto donde expliquen cómo participa el punto de referencia para la percepción del movimiento.
Para terminarlean el texto. pongan especial atención en la representación del movimiento.
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora sabes que la manera en que percibes el
movimiento depende del punto de referencia, ¿este
conocimiento es útil para resolver el problema? ¿Por qué?
¿Cómo representar nuestra percepción de la Naturaleza?para un observador inmóvil un objeto puede estar moviéndose y, al mismo tiempo, parecer que está en reposo para otro observador que está en movimiento. No es difícil pensar por qué la Tierra fue considerada durante mucho tiempo un punto de referencia ijo: la posición de la Luna y de las estrellas aparenta cambiar con respecto a un punto ijo de la Tierra.
Existen distintas representaciones matemáticas del espacio y puntos de referencia dentro de éste. René Descartes ideó la primera de ellas para ubicar la posición de un objeto. Utilizó una recta numérica, en la que el cero se encuentra en su centro. Los números positivos se ubican a la derecha del cero y los negativos, a la izquierda, en intervalos iguales. La posición de un objeto se representa por un punto determinado en la recta, al que se simboliza con la letra x.
Por ejemplo, si un objeto se mueve, podemos denominar su posición inicial i y representarla con xi, de igual manera su posición inal f, se representa con xf.
Supongamos que un móvil se desplazó dos unidades desde su posición inicial. Para obtener este desplazamiento se resta del valor de la última posición el valor de la primera, esto es, se calcula la diferencia de 2 – 0 que es igual a 2.
Para conocer cuánto se desplazó el objeto en términos matemáticos, restamos el valor xi del valor de xf. Esta diferencia la simbolizamos con la letra griega delta ∆. Es decir,
∆x = xf - xi
René Descartes(1596-1650).
28
secuencia 1
1 2 3
a
–3 –2 –1
B
∆x = xf - xi
xi = 0xf = 2
∆x= 2 – 0∆x = 2
Dado que nuestros sentidos nos proporcionan información limitada, las descripciones del movimiento o de cualquier otro fenómeno físico necesitan ser tales que no dependan de quién las haga o cómo las haga, sino
que describan el comportamiento de los fenómenos físicos de la manera más general posible. Es así como la representación matemática de un movimiento constituye una herramienta indispensable para obtener información más precisa acerca del movimiento de los objetos. La Física nos ayuda a hacer descripciones de fenómenos que ocurren en la Naturaleza desde cualquier punto de referencia, sin depender de la capacidad sensorial del observador.
El observador localiza desde 0 al objeto en la posición x = 2.
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como fenómeno.
conexión con Matemáticasrecuerda que la suma y resta de números negativos lo revisaste en la secuencia 25: Números con signo, de tu libro de Matemáticas i.
1 2–2 –1 0
∆x = 2 unidades
xi xf
x
en su cuaderno
1. Encuentren:
a) Para las dos iguras siguientes, el valor de la diferencia o el cambio de posición del auto con respecto al observador que se encuentra ubicado en 0. Apliquen la ecuación ∆x = xf - xi.
29
IICIENCIAS
b) El valor del cambio de posición de un autobús que se encuentra inicialmente en el punto x = 3 y se mueve hasta el punto x = 7.
c) El valor de la posición inicial, si saben que el valor ∆x es 10 y la posición inal es 12.
d) La relación que existe entre el valor positivo o negativo (signo) de ∆x, con el sentido del movimiento respecto al observador.
intercambien sus opiniones sobre:
• ¿Cambiarían los valores ∆x si se modiica el punto de referencia?
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Te encuentras a bordo de un autobús en una terminal. Hay varios autobuses alineados al tuyo y el de junto retrocede muy despacio. Tu compañero de asiento dice: “Hemos comenzado a movernos”. Sin embargo, para ti, tu autobús sigue en reposo ¿Quién tiene razón? ¿Cómo lo demostrarían?”
para resolver el problema responde en tu cuaderno:
1. ¿Cuál o cuáles de tus sentidos se utilizan para ubicar la posición y el movimiento del autobús?
2. ¿Cuál es tu punto de referencia y el punto de referencia de tu compañero?
3. ¿Cómo puedes saber si se acerca o se aleja el autobús por medio de los sentidos?
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre cómo
detectar si un móvil se acerca o se aleja de ti. ¿Existe diferencia
entre lo que pensabas y lo que sabes ahora? Justifica tu
respuesta.
para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Cómo sabes que se mueve? en la programación de la red satelital edusat.
30
secuencia 1
¿Para qué me sirve lo que aprendí?¿Dónde estaría ubicado tu punto de referencia para que veas las siguientes situaciones?
1. La Luna aparece en el horizonte.
2. Un barco que se oculta en el horizonte.
3. Mientras viajas en autobús lees un anuncio inmóvil que está pegado en el interior del autobús.
• Justiica las respuestas en tu cuaderno mediante dibujos o esquemas.
Ahora opino que...sabemos de las limitaciones de los sentidos en la percepción de movimientos rápidos y lentos; ¿qué han hecho para superar estás limitaciones las personas que se dedican al estudio de los fenómenos naturales?
• Argumenten su respuesta.
31
IICIENCIAS
Para saber más1. Braun, E. (2003). El saber y los sentidos. México: FCE, 151 pp.
1. Braun, Eliezer. El saber y los sentidos: la vista. ILCE. 26 de febrero de 2007. http://biblio-
tecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_6.htm.
2. Braun, Eliezer. ¿Para qué sirven los sentidos?: la vista. ILCE. 26 de febrero de 2007. http://
bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_4.htm
3. Braun, Eliezer. El oído. ILCE. 26 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/si-
tes/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_7.htm
32
secuencia 2
Para empezarEl Universo en movimiento
lee el texto.
• Antes de iniciar la lectura piensa en cinco movimientos que realizas en este momento.
SESIÓN 1
texto introductorio
¿Cómo se mueven las cosas?
el movimiento es parte de nuestra vida. Por ejemplo, la sangre circula por todo el cuerpo llevando nutrimentos y oxígeno a todas las células, tejidos y órganos, a través de las arterias. Los músculos y huesos de nuestros brazos y piernas nos permiten caminar, correr y jugar. Existen algunos organismos que realizan migraciones y se desplazan de un lugar a otro, como la mariposa monarca.
El movimiento también está presente en la materia inerte. Por ejemplo, un río corre llevando piedras, lodo y materia orgánica desde las montañas hasta el mar, y el viento mueve las nubes de un sitio a otro. Incluso los continentes se mueven, aunque su desplazamiento sea evidente sólo después de miles de años.
La Tierra gira sobre su eje cada 24 horas aproximadamente y, al mismo tiempo, se desplaza alrededor del Sol siguiendo una trayectoria elíptica que se completa en 365 días. Y eso no es todo: El Sol y los planetas que lo circundan, se mueven en una órbita
gigantesca alrededor del centro de la Vía Láctea. ¡Lo sorprendente es que estos movimientos ocurren sin que nos demos cuenta¡ Por lo visto, todo el tiempo algo se mueve dentro o fuera de nosotros.
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como elíptico.
Es difícil encontrar algo que no se mueva en el Universo.
Ahora conoces los conceptos de posición, desplazamiento y distancia a lo largo de una recta. En esta secuencia, conocerás qué es la trayectoria y el desplazamiento de un cuerpo cuando se mueve en un plano, así como la diferencia entre su rapidez y su velocidad. Asimismo, representarás mediante gráicas de posición y tiempo el movimiento de un objeto a lo largo de una recta. De esta manera, apreciarás la importancia de describir con mayor precisión cómo se desplazan los cuerpos en la vida cotidiana.
Hace 650 millones de años Hace 237 millones de años Presente
33
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemarealiza en tu cuaderno lo que se pide:
1. Representa en un dibujo el camino seguido para repartir invitaciones.
2. ¿Cuál sería en este caso, medida en pasos, la distancia total recorrida y cuál la magnitud del desplazamiento neto?
3. ¿Qué dirección tuvo el desplazamiento neto?
4. ¿Cuántas posiciones intermedias reconoces en el mapa?
5. Caminando al mismo paso que para hacer las entregas, ¿en cuánto tiempo llegarías a tu casa por el camino habitual, que es una en línea recta?
Manos a la obraActividad UNODescriban el movimiento de dos compañeros del grupo.
• Para ello, realicen lo siguiente:
Le has ofrecido a tu hermana que al salir de la escuela, puedes ayudarle a dejar tres invitaciones para su fiesta de quince años, aunque esto te desvíe un poco de tu camino habitual de la escuela a la casa. En las indicaciones, ella te escribe lo siguiente:
“En ninguna casa te detengas, sólo mete el sobre en el buzón. Por la calle Juárez, camina 200 pasos en dirección al sur. Allí está la casa 1. Después, caminas 450 pasos en dirección este y llegarás a la casa 2. La tercera y última casa se encuentra a 600 pasos al norte de la casa 2. Cuando termines, regresa a nuestra casa, situada a 150 pasos al oeste de la casa 3. Puedes hacer todo el recorrido en media hora si mantienes el mismo paso. ¡Gracias!”
1. ¿Cuál es la distancia total recorrida para entregar las invitaciones desde la escuela hasta tu casa? Dibuja la trayectoria.
2. ¿Cuál es la cantidad y la dirección del desplazamiento neto?
3. Si mantienes el mismo paso, ¿en qué tiempo llegarías por el camino habitual de la escuela a tu casa, que es una línea recta?
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante la secuencia.
34
secuencia 2
texto de información inicial
1. Comenten: ¿Qué se necesita para describir el movimiento?
2. Seleccionen a dos compañeros del grupo.
3. Ambos deben caminar de “gallo gallina” al poner la punta de un pie detrás del talón del otro pie, desde el mismo punto inicial hasta un mismo punto inal dentro de salón, por trayectorias diferentes.
4. Cuenten el número de pasos de ambas trayectorias y anótenlo en su cuaderno.
5. Elaboren en el pizarrón un mapa del salón visto desde arriba y dibujen la trayectoria de cada uno de sus compañeros.
6. Comparen la diferencia en el número de pasos empleados para cada trayectoria.
comenten:
1. Sobre el mapa, describan cuál es la diferencia en el movimiento de cada uno de sus compañeros.
2. ¿Cuál de las dos longitudes de las trayectorias, medidas en pasos, es la más parecida al desplazamiento? Expliquen.
3. ¿Qué nociones o conceptos utilizaron para describir el movimiento de un cuerpo? Escríbanlas en el pizarrón.
lean el texto.
• Antes de la lectura respondan la pregunta del título del texto con un ejemplo.
Vínculo entre secuenciasrecuerda que el concepto punto de referencia lo revisaste en la secuencia 1: ¿Realmente se mueve?
¿Es lo mismo trayectoria que desplazamiento?para describir el recorrido de la escuela a nuestra casa podemos dibujar el trayecto como una sucesión de segmentos. Si fuéramos avanzando por una carretera, ocuparíamos distintas posiciones, que podemos marcar con puntos. La sucesión de estos puntos es nuestra trayectoria. Por ejemplo, una mosca puede moverse en círculos, por lo que su trayectoria es circular; la Tierra, por su parte, sigue una trayectoria elíptica al girar alrededor del Sol. Cada trayectoria tiene una longitud de trayectoria determinada, que no es otra cosa que la distancia recorrida por el cuerpo en movimiento.
La trayectoria seguida por el camión desde Po hasta Pf está marcada con puntos grises. Ésta se forma por el conjunto de las posiciones sucesivas ocupa-das por el camión, desde el punto inicial hasta el punto inal del recorrido. En este caso, la longitud de la trayectoria es mayor que la del desplazamien-to. Todas las posiciones están referidas a un punto que es el origen del punto de referencia utilizado en el que podría estar un observador.
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 301
Po Pf
DesplazamientoTrayectoría
Dos alumnas de segundo de secundaria se mueven por trayectorias diferentes para llegar al mismo lugar del salón.
35
IICIENCIAS
en su cuaderno:
1. Elaboren una tabla comparativa entre trayectoria y desplazamiento neto.
trayectoria y Desplazamiento
semejanzas
Diferencias
2. Hagan un dibujo en el que el tamaño del desplazamiento neto de un móvil sea igual a la longitud de su trayectoria.
3. Dibujen dos trayectorias posibles de su casa a la escuela y tracen el desplazamiento neto.
Para distinguir cuando vamos de ida y cuando venimos de regreso por una carretera, hablamos de sentido de movimiento.
Por otra parte, si trazamos un segmento que una los puntos inicial y inal de la trayectoria estaremos representando el desplazamiento del objeto. Puedes darte cuenta que esta cantidad no depende de la forma de la trayectoria intermedia. Representa la distancia más corta entre las posiciones inicial y inal, pero contiene otra información adicional: nos dice en qué dirección se movió el objeto al pasar de una posición a otra. Conviene dibujar el segmento como una lecha que apunta de la posición inicial hacia la posición inal: nos dice de paso cuál es el sentido de movimiento.
F
A
Te podrás dar cuenta de que la longitud de la trayectoria es siempre mayor o igual al desplazamiento.Conocer la trayectoria de un objeto nos dice exactamente qué posiciones puede ocupar a lo largo de su
movimiento. Esto puede ser muy útil para estudiar, por ejemplo, los hábitos de algunas especies migratorias, la diseminación de un medicamento por el torrente sanguíneo, o bien, para determinar la responsabilidad del conductor de un vehículo en un accidente, al considerar la evidencia de las marcas de las llantas sobre el pavimento.
Supongamos que los atletas salen del punto “A”, situado a 100 metros de la llegada, en sentido inverso de las manecillas del reloj, y llegan a la meta, marcada con “F”. En este caso, la distancia recorrida es 300 metros, en tanto que la magnitud del desplazamiento es menor a 100 metros. En otras palabras, la longitud de la trayectoria es mayor a la del desplazamiento.
Reflexión sobre lo aprendido
¿De qué te sirven los conceptos de trayectoria y desplazamiento para
resolver el problema?
para mayor información sobre trayectoria y desplazamiento, consulten el Diccionario Oxford de
Física o alguna enciclopedia.
36
secuencia 2
Actividad DOSDe Cerritos a Villa Rica
construyan un modelo que describa la trayectoria, el desplazamiento y la rapidez de un móvil.
i. Comenten: Describan dos trayectorias diferentes para ir a la escuela y digan cuál sería el desplazamiento neto.
ii. En el patio de la escuela, realicen la siguiente práctica.
1. Material
a) 4 cronómetros o relojes con segundero
b) Cuaderno
c) Lápiz
d) 40 metros de estambre u otro hilo grueso
e) Cinta métrica o metro
f) Cinta adhesiva
2. procedimiento
• Imaginen que se van a trasladar de un poblado llamado Cerritos hasta otra ciudad de nombre Villa Rica. Ahora:
a) Hagan una marca en el patio, ubicando a Cerritos como punto de referencia.
b) Dividan la longitud del estambre en cuatros segmentos o tramos de 10 m cada uno.
c) Marquen con cinta adhesiva cada uno de los segmentos: 10, 20, 30 y 40 m.
d) Coloquen el estambre sobre el piso simulando la forma de la trayectoria a su elección
e) Fijen con cinta adhesiva el estambre al suelo.
f) Escojan a cuatro cronometristas. Cada uno se ubica en cada una de las cuatro marcas.
g) Pida a un compañero hacer el recorrido sobre el estambre de la siguiente manera:
i. Caminando lento
ii. Corriendo
h) Tomen el tiempo que tarda el compañero en recorrer la distancia desde el punto de partida hasta la posición del cronometrista. Para ello los cronometrístas deben arrancar simultáneamente sus cronómetros.
i) Midan el desplazamiento entre Cerritos y Villa Rica.
j) Tomen el tiempo en que el compañero recorre esta distancia caminando y corriendo.
k) Anoten estos datos en la tabla.
3. resultados
SESIÓN 2
Tabla de resultados
Segmento Distancia Recorrida (m) Tiempo caminando (s) Tiempo Corriendo (s)
1 10
2 20
3 30
4 40
Desplazamiento neto
nueva destreza empleada
construir un modelo: Utilizar
objetos o dispositivos, dibujar
esquemas o diagramas para
representar fenómenos naturales.
37
IICIENCIAS
texto de formalización
4. análisis de resultados
a) ¿Cuál es la distancia en línea recta entre Cerritos a Villa Rica?
b) ¿Cómo se llama esta magnitud?
c) ¿En cuanto tiempo fue recorrida caminando y corriendo?
d) ¿En cuántos metros diieren la longitud de la trayectoria y el desplazamiento neto?
e) ¿Cómo podemos conocer la rapidez del compañero en esta experiencia?
f) ¿En cuál de los segmentos el voluntario se movió con mayor rapidez?
5. comunicación
• Elaboren un reporte de práctica en sus cuadernos.
Comenten los resultados obtenidos Para ello:
• Intercambien sus opiniones sobre:
a) La diferencia entre la longitud de la trayectoria y el desplazamiento.
b) ¿Cómo deinirían la rapidez de un objeto?
c) ¿Cuál creen que sería la fórmula de la rapidez?
d) Menciona dos ejemplos de la vida diaria en la que la descripción del movimiento sea de utilidad
Para terminarlean el texto.
• Antes de la lectura comenten: ¿Cómo deinirían la velocidad de un objeto?
¿Qué más necesitamos para describir el movimiento?la rapidez y la velocidad son datos fundamentales para describir el movimiento. Un objeto se mueve con mayor rapidez que otro cuando recorre la misma distancia en menos tiempo, no importando hacia dónde se dirija.
Si medimos la longitud de la trayectoria de un compañero que cruza el patio de la escuela corriendo, y la dividimos entre el tiempo que tardó en llegar, obtendremos su rapidez. En las competencias olímpi-cas, por ejemplo, los atletas más rápidos son capaces de recorrer 100 metros planos en menos de 10 segun-dos. Si dividimos 100m entre 10s, obtenemos un valor de 10 ms , que es precisamente la rapidez.
El valor de la rapidez promedio, que representare-mos con la letra v, se calcula dividiendo la distancia total entre el tiempo empleado, lo que se puede expresar como v = d
t . En una carrera de 10 km, los atletas que llegan primero a la meta tienen una rapidez media de 4.3 km
h .
38
secuencia 2Así, por ejemplo, si un objeto recorre 300 kilómetros en dos horas, entonces, su rapidez es de:
v = 300km2h
= 150kmh
= 150 kmh
Esto signiica que cada hora, el automóvil recorre 150 km. Conociendo la rapidez y el tiempo, podemos saber cuál es la distancia recorrida al despejar la fórmula.
Por otra parte, la cantidad llamada velocidad nos proporciona más información sobre el movimiento de un objeto. Porque además de qué tan rápido se mueve, nos dice para dónde va.
A manera de ejemplo, tomemos un movimiento rectilíneo donde un objeto se mueve desde la posición
xi = 5 m hasta la posición xf = -7 m en 4 segundos.
Según nuestras deiniciones anteriores, podemos decir que la rapidez fue de:
v = dt = 12m
4s = 3 ms
En tanto que la velocidad, representada por la misma letra v, se calcula como:
v = (-7m-5m)4s = -12m
4s = -3 ms
El signo menos nos da, en este caso, una información extra: el objeto se dirige hacia la izquierda.
Entonces, la velocidad se deine, en un movimiento rectilíneo, como:
v = ∆x∆t
Donde: ∆x= xf - xi y ∆t es el tiempo invertido en completar el despla-zamiento.
Para determinar la velocidad de un cuerpo en un plano, es necesario dar la rapidez y especiicar la dirección, con un ángulo respecto a la horizontal. Las unidades se pueden expresar en km
h y m
s
La posición y el tiempo de un objeto en movimiento también se pueden representar gráicamente. El eje vertical muestra distintas posiciones del objeto, expresadas en kilómetros. El eje horizontal expresa el tiempo para cada posición, desde la primera hasta la quinta hora. La línea punteada representa el valor de la velocidad, que en este caso, siempre es de 10km
h.
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5
Posi
ción
(Km
)
Tiempo (horas)
analicen lo que se indica:
• Escriban sus respuestas en el pizarrón.
1. ¿Es lo mismo velocidad que rapidez? Explica
2. En una competencia de maratón, ¿qué rapidez promedio debe tener un corredor para completar los 42.195 km en 3 horas?
3. ¿Cuál de las siguientes mediciones es una velocidad?:
a) 70 ms de México a León b) 40 latidos/minuto
c) 80 kmh al Noroeste de Tuxpan d) 100 km
h
39
IICIENCIAS
3. Elaboren dos gráicas de distancia y tiempo. Tracen los datos del tiempo en el eje horizontal.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué mide el velocímetro de un automóvil, la
velocidad o la rapidez? Explica tu respuesta.
¿Te sirve conocer la diferencia entre estos
conceptos para resolver el problema?
conexión con Matemáticas para recordar cómo graicar vari-ables en el plano cartesiano, revisa la secuencia 32: Gráficas asociadas a
situaciones de proporcionalidad de tu libro Matemáticas i..
Sabías que…
Las personas dedicadas a las ciencias le llaman magnitudes físicas a las propiedades de los objetos que se pueden medir. Por ejemplo, la longitud y el tiempo.
nueva destreza empleada
calcular: Realizar operaciones a partir de datos numéricos.
Actividad TREScalculen la rapidez de un cuerpo en movimiento.
1. Utilicen los datos de la tabla para:
a. Calcular la rapidez de un alumno que camina por cada segmento de la trayectoria.
b. Calcular la rapidez del alumno cuando corre por cada segmento de la misma trayectoria.
2. Escriban los valores calculados de la rapidez en la columna correspondiente.
caminando corriendo
SegmentoDistancia
Recorrida (m)Tiempo (s) Rapidez ( m
s ) Tiempo (s) Rapidez ( m
s )
1 10 3 2
2 20 6 4
3 30 9 6
4 40 12 8
caminando
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo (segundos)
50
40
30
20
10
0
Dis
tan
cia (
m)
corriendo
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo (segundos)
50
40
30
20
10
0
Dis
tan
cia (
m)
SESIÓN 3
40
secuencia 2analicen lo siguiente:
1. ¿Cómo se puede saber si un objeto es más rápido que otro en una tabla de datos?
2. ¿Cómo se puede saber si un objeto es más rápido que otro en una gráica? Observa la inclinación de la recta al unir los puntos.
3. ¿Qué ventajas ofrece una gráica para describir el movimiento?
4. Si se recorre la misma distancia en cada tramo, ¿por qué la rapidez es diferente?
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Le has ofrecido a tu hermana que al salir de la escuela, puedes ayudarle a dejar tres invitaciones para su iesta de quince años, aunque esto te desvíe un poco de tu camino habitual de la escuela a la casa. En las indicaciones, ella te escribe lo siguiente:
“Por la calle Juárez, camina 200 pasos en dirección al sur. Allí está la casa 1. En ninguna casa te detengas, sólo mete el sobre en el buzón. Después, caminas 450 pasos en dirección este y llegarás a la casa 2. La tercera y última casa se encuentra a 600 pasos al norte de la casa 2. Cuando termines, regresa a nuestra casa, situada a 140 pasos al oeste de la casa 3. Puedes hacer todo el recorrido en media hora si mantienes el mismo paso. ¡Gracias!”
1. ¿Cuál sería la distancia total recorrida para entregar las invitaciones desde la escuela hasta tu casa? Dibuja la trayectoria.
2. ¿Cuál es la cantidad y la dirección del desplazamiento neto?
3. Si mantienes el mismo paso, ¿en qué tiempo llegarías a tu casa por el camino habitual, que es una línea recta? ”
resuelve el problema en tu cuaderno.
• Incluye en tus respuestas aspectos que revisaste en la secuencia. Por ejemplo:
1. Si la cantidad y dirección del desplazamiento neto es igual a las de la trayectoria
2. Si mantuviste la misma rapidez en las posiciones intermedias del reco-rrido, o si lo que mantuviste constante fue la velocidad.
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora que conoces cómo se representan algunas cantidades que describen el
movimiento, ¿qué diferencia notas entre lo que sabías sobre el desplazamiento
y la trayectoria de un móvil al inicio de la secuencia y lo que sabes ahora?
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué elementos nuevos
tienes ahora para contestar
el problema?
para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Describiendo el
movimiento en la programación de la red satelital edusat.
41
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?si fueras un turista, ¿te convendría saber la rapidez o la velocidad del transporte que te llevará a tu destino? ¿por qué?
1. Emplea los conceptos de rapidez y velocidad trabajados en la secuencia en tu respuesta.
2. Escribe un breve texto en tu cuaderno.
Ahora opino que...supongamos que conducen una ambulancia por lo que su trabajo consiste en llegar al sitio adecuado en el menor tiempo posible para salvar vidas.
• Escriban en su cuaderno una relexión sobre:
1. Las ventajas de conocer la diferencia entre trayectoria y desplazamiento para recoger a una persona que sufre un accidente en el centro de la ciudad.
2. Las diicultades que tienen los conductores de las ambulancias para realizar su trabajo.
3. La utilidad de distinguir entre velocidad y rapidez.
Para saber más
1. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Walker, J. (1990). Física Recreativa: La feria ambulante de la Física. México: Noriega.
3. Wood, R.W. (2004). Ciencia creativa y recreativa. experimentos fáciles para niños y adolescentes. México: McGraw-Hill Interamericana.
1. Braun, Eliezer. Un movimiento en zigzag. ILCE. 26 de febrero de 2007
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/13/htm/movzig.htm
42
secuencia 3
Para empezarOndas y desastres
lee el texto.
• ¿Qué entiendes por movimiento ondulatorio? Relexiona sobre ello antes de leer el texto.
SESIÓN 1
texto introductorio
¿Qué onda con la onda?
el 26 de diciembre de 2004, se originó frente a la isla de Sumatra, en Indonesia, se originó un gran temblor o terremoto que generó olas de hasta 10 metros de altura las cuales afectaron todo el Océano Índico, principal-mente las islas de Sumatra y Sri Lanka, pero también las costas de India, Tailandia, las islas Maldivas e incluso alcanzaron Kenia y Somalia, en el Continente Africano.
Toda la supericie del planeta está dividida en placas, como un gran rompecabezas. Los continentes se ubican sobre estas placas. Los temblores o sismos se producen cuando dos placas que se encuentran juntas se mueven, lo que provoca vibraciones que se transmiten en todas direcciones.
Cuando ocurre un sismo en el fondo del mar, se producen olas gigantes conocidas como tsunamis, lo que provoca que se desplace el agua que se encuentra arriba del sitio donde se produjo el movimiento del piso marino o epicentro.
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como placa.
Epicentro del terremoto que provocó el tsunami que afectó gran parte del Océano Índico en 2004.
Vínculo entre secuenciasla manera de prevenir accidentes durante los sismos se revisa en el proyecto 1: ¿Cómo podemos medir la magnitud de los terremotos medi-ante el sismógrafo?
conexión con Geografía recuerda que las causas de los sismos y los daños que ocasionan los revisaste en la secuencia 9: La población en riesgo de tu libro de Geografía de México y del mundo.
para más información sobre los sismos, consulta el libro Los temblores en las Bibliotecas escolares y de aula.
Formación de un terremoto y de tsunamis a partir del desplazamiento de dos placas de corteza terrestre.
43
IICIENCIAS
En esta secuencia diferenciarás algunos tipos de movimiento ondulatorio y sus caracte-rísticas. Utilizarás el modelo de ondas para explicar algunas propiedades del sonido.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Tienes una colección de botellas iguales de vidrio iguales; llenas a diferente nivel de agua. Si golpeas las botellas ligeramente con una pequeña varilla de metal, más o menos de la misma manera, notarás que todas ellas emiten sonidos distintos ¿por qué? Justifica tu respuesta.
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Cómo se genera el sonido?
2. ¿Cómo es posible que llegue el sonido hasta nuestros oídos?
3. ¿Por qué botellas con diferente cantidad de agua emiten distintos sonidos al golpearlas?
compartan sus respuestas.
• Identiiquen las similitudes y las diferencias entre ellas.
Manos a la obraActividad UNODescriban cómo se propaga el sonido.
• Realicen la demostración:
1. Comenten: ¿Cómo se genera y propaga el sonido?
2. Van a necesitar:
a) Lata de refresco vacía. Se debe quitar la base con un abrelatas.
b) Globo grande y grueso.
c) Liga
d) Vela
e) Encendedor
3. Realicen lo que se indica:
a) Retiren la argolla de la tapa para dejar libre el oriicio pequeño.
b) Cubran con un pedazo de globo el hueco de la base de la lata. El globo simulará una membrana.
44
secuencia 3c) Enciendan la vela garantizando que no haya corrientes
de aire demasiado fuertes alrededor de ella.
d) Coloquen la llama a la altura del oriicio pequeño de la tapa.
e) Acerquen la lata aproximadamente a 2 cm de la lama de la vela.
f) Pídanle a un compañero que golpee la membrana.
g) Observen atentamente lo que ocurre con ella.
h) Incrementen la distancia entre la lata y la lama a 4, 6, 8 y 10 cm.
i) Observen con atención lo que ocurre con la lama cuan-do el compañero golpea la membrana, en cada uno de los casos.
Distancia entre la lata y la lama (cm) lo que ocurre con la lama
2
4
6
8
10
4. Comenten:
a) ¿Qué pasa con la lama cuando golpean la membrana?
b) ¿Qué hay entre la membrana y la lama?
c) ¿De dónde proviene la fuerza necesaria para mover la lama?
d) ¿Cómo se transmite la energía desde la membrana hasta la lama?
j) Escuchen el sonido que se produce al golpear la membrana. Pueden acercar el oído a la lata cuando se golpea la membrana.
k) Elaboren una tabla como la que se muestra en el pizarrón, para registrar sus ob-servaciones.
e) ¿Qué ocurre cuando alejan la lata de la lama? ¿Por qué?
f) ¿Cómo tendrían que mover la membra-na para apagar la lama?
g) ¿Cómo se transmite el sonido? Para ello, relacionen el golpe sobre la membrana, el movimiento de la llama y el sonido que escuchan.
45
IICIENCIAS
lean el texto. pongan atención en cómo se produce el movimiento ondulatorio a partir del movimiento oscilatorio.
¿Las ondas están en todas partes?texto de información inicial
Energía: Es la capacidad de obrar,
transformar y poner en movimiento.
Oscilar: Efectuar movimientos de
vaivén que se repiten muchas veces, a
la manera de un péndulo o de un
objeto colgado de un resorte o movido
por él. De manera figurada a cualquier
movimiento que se repite muchas
veces se le considera oscilatorio.
Perturbar: Trastornar el orden o la
quietud de algo.
Formación de olas por el movimiento repetido de regiones del agua de agua.
cuando una piedra cae en un estanque, desplaza cierta cantidad de agua. Esta agua comienza a moverse de abajo hacia arriba o en círculos pequeños. Este movimiento se transmite al agua contigua lo que provoca que se propague el movimiento en forma de una onda u ola. Si en vez de tirar una sola piedra, agitamos o perturbamos el agua con la mano de manera repetitiva, con un movimiento oscilatorio, vamos a formar muchas olas en el estanque.
Cuando en una ola el agua sube se forma una cresta o “lomo” de la ola. Cuando el agua baja se forma un valle.
La propagación del movimiento oscilatorio del
agua en forma de olas es un caso particular de movimiento ondulatorio, conocido como ondas. Las ondas avanzan con distinta velocidad en diferentes medios materiales como el agua, el aire y la tierra, entre muchos otros.
La materia que conforma el medio por el cual se propaga una onda no se desplaza signiicativamente. Lo que transiere a la distancia una onda es energía.
Las ondas nos rodean por todas partes. Por ejemplo, el sonido se produce cuando se perturba el aire o el agua, y esta perturbación avanza por ellas hasta llegar a nuestro oído. Las ondas se propagan por diferentes medios a diferentes velocidades. Por ejemplo, las ondas sísmicas producidas por un movimiento del suelo se llegan a transmitir a una velocidad de 6 km
s .
Olas marinas.
46
secuencia 3en su cuaderno:
1. Expliquen cómo se transmite energía a través de un medio material.
2. Describan la similitud y la diferencia entre un movimiento oscilatorio y un movimiento ondulatorio u onda.
Vínculo entre secuenciasrecuerda que el concepto de desplazamiento lo estudiaste en las secuencias 1: ¿Realmente se mueve? y 2: ¿Cómo describimos el movimiento de los objetos?
Una onda propagándose en el agua del mar es lo que conocemos como una ola. En la igura se observan los lomos y los valles de las olas.
Cresta
Sabías que…
La energía que transporta el sonido cuando se propaga en un medio puede ser también absorbida por otro me-dio. Por ejemplo, algunos materiales como el corcho absorben parte de la energía del sonido. El sonido también puede rebotar con algún material sin llegar a transmitirse a través de él. A este rebote se le llama relexión y es la causante de los efectos de eco. También el sonido puede cambiar su dirección de propagación al pasar de un medio a otro, a este efecto se le llama refracción.
onda incidente onda relejada
onda refractada
normal
aire
agua alfaα
θθ
Las ondas incidente y relejada hacen el mismo ángulo con respecto a la normal. La onda refractada se separa de la normal.
47
IICIENCIAS
Actividad DOSanalicen la forma en que se producen ondas en el agua.
• Realicen la siguiente demostración:
1. Comenten: ¿Cómo pueden producir ondas en el agua?
2. Van a necesitar:
a) Palangana, cubeta o charola grande semitransparentes de cinco a diez litros.
b) Tres corchos o tres trozos pequeños de madera.
c) Agua
d) Regla
e) Piedra pequeña
3. Realicen lo siguiente:
a) Viertan agua hasta la mitad de la cubeta.
b) Esperen a que el agua de la cubeta esté en completo reposo.
c) Coloquen con mucho cuidado los tres corchos o trozos de madera sobre la supericie del agua sin perturbarla.
d) Esperen hasta que observen que los corchos junto con el agua no se mueven.
e) Pidan a un compañero que deje caer la roca pequeña en el centro de la cubeta a una altura de 20 cm aproximadamente, medida desde la supericie del agua.
f) Observen con atención, durante un par de minutos, el movimiento de los corchos y el movimiento del agua en su conjunto.
nueva destreza empleada
analizar: Determinar las
relaciones entre los elementos
que componen una situación,
fenómeno o problema.
48
secuencia 3
texto de formalización
4. Comenten:
a) ¿Qué tipo de movimiento realizan los corchos?
b) ¿Qué tipo de movimiento realiza el agua?
c) ¿Por qué se mueven los corchos?
d) ¿Cómo se propaga este movimiento?
e) Algunos ejemplos de la vida cotidiana en los que se observen ondas.
Para terminarOndas transversales y longitudinales
lean el texto. reconozcan los diferentes tipos de ondas.
Reflexión sobre lo aprendido
¿De qué te sirve conocer
cómo se propagan las ondas
en el agua para resolver el
problema?
SESIÓN 2
¿Cuáles son las características de las ondas?cuando se perturba el extremo de una cuerda horizontal tensa, sacudiéndola hacia arriba o hacia abajo, se transmite este movimiento a todas las partículas que conforman la cuerda. El transporte de energía se da a lo largo de toda la cuerda en sentido horizontal. No obstante, el sentido del movimiento con el cual se perturba la cuerda es vertical. La onda generada de esta manera en una cuerda tensa, recibe el nombre de onda transversal, ya que hay un ángulo de 90° entre la dirección de propagación de la energía y la dirección en la cual se ha perturbado el medio.
propagaciónde la energía
y
xEjemplo de una onda transversal.
A diferencia del caso anterior, cuando el aire es empujado o perturbado, por ejemplo, cuando tocamos un tambor o una trompeta, generamos en el propio aire ondas que viajan en la misma dirección en la que lo perturbamos originalmente. A este tipo de ondas se les conoce como ondas longitudinales, pues la dirección de propagación es la misma que la de la perturbación.
49
IICIENCIAS
línea de equilibrio
cresta
Valle
amplitud
λ = longitud de onda
Un ciclo: distancia entre cresta y cresta.
Esquema de una onda transversal
Las ondas pueden representarse gráicamente mediante una curva llanada sinusoide, de ahí que a las ondas transversales se les conozca como ondas sinusoidales. La onda sinusoidal permite deinir las características generales de todas las ondas. Consiste en una imagen congelada de la onda en determinado tiempo. Como una fotografía de la onda.
La línea horizontal que divide a la onda en dos partes iguales se deine como línea de equilibrio. A partir de esta línea, al punto más alto de la sinusoide se le llama cresta, y al punto más bajo se le denomina valle. La distancia de la línea de equilibrio, ya sea a una cresta o a un valle, se le conoce como amplitud. La energía que transporta la onda se relaciona con la amplitud de dicha onda. Por ejemplo, en el caso del sonido, el volumen –qué tan fuerte escuchamos el sonido- depende directamente de la amplitud de las ondas sonoras.
La longitud que separa a dos crestas consecutivas o a dos valles consecutivos se le llama longitud de onda y se denota con la letra griega λ, que se pronuncia “lambda”. El tiempo que se requiere para que una onda avance su propia longitud de onda, a través del medio en el cual se propaga, se llama periodo. Al número de longitudes de onda que avanza en exactamente un segundo se le llama frecuencia.
Por ejemplo, la frecuencia en el caso de las ondas sonoras determina el tono. Un tono agudo, como el que emitimos al tocar una cuerda del violín corresponde a una frecuencia más alta que la de un tono grave, como el que emitimos al tocar un tambor. Podemos obtener una estimación de la rapidez con la cual se propaga la onda a través del medio, simplemente dividiendo la distancia que recorre entre el tiempo en que la recorre. Una onda puede recorrer una gran distancia, pero en particular, sabemos que recorre una longitud de onda en un periodo Por lo tanto, se puede obtener la rapidez de propagación dividiendo la longitud de onda entre el periodo.
Producimos este tipo de ondas cuando hablamos, ya que las cuerdas vocales golpean o perturban cierta cantidad de aire. La porción de aire perturbado, a su vez, golpea a otra porción que se encuentre cerca. De esta manera se propaga la perturbación a través del aire y se transmite con ello energía en la misma dirección en que ésta avanza.
respondan en su cuaderno:
• Las olas del mar, ¿son ondas longitudinales o transversales? Argumenten su respuesta.
perturbación transporte de energíav
longitud de onda
50
secuencia 3
Actividad TRESinieran las características de una onda que se propaga en una cuerda tensa.
• Comenten: ¿Cómo pueden generar ondas en una cuerda?:
1. Material
a) Una cuerda de 3 m de longitud.
b) Un cronómetro o reloj.
2. Procedimiento
a) Aten uno de los extremos de la cuerda a la pata de la mesa.
b) Sostengan el otro extremo con una mano para qu la cuerda se mantenga extendida y en reposo.
c) Sacudan la cuerda irmemente una sola vez; moviendo hacia arriba y hacia abajo la mano que la sostiene.
d) Midan el tiempo que tarda la perturbación en recorrer la longitud de la cuerda de ida y vuelta.
e) Sacudan la cuerda durante 30 segundos. Cuenten sus movimientos de la mano.
f) Hagan un dibujo de la forma que adopta la cuerda y cuenten las crestas.
tiempo de una sola onda
número de crestas durante 30 s de onda
número de movimientos de la mano
4. Análisis de Resultados
a) Calculen la rapidez de propagación de la onda: dividan la longitud que avanza la onda en ir de un extremo al otro de la cuerda, y regresar al punto de partida. En este caso la distancia recorrida es de 6 m. Dividiendo la distancia recorrida de ida y vuelta entre el tiempo invertido, se obtiene la rapidez de propagación.
3. Resultados
• Escriban en sus cuadernos los resultados:
nueva destreza empleada
inferir: Hacer una suposición o dar una conclusión a
partir de lo que conoces, observas o lees.
51
IICIENCIAS
b) Dividan la longitud de la cuerda entre el número de crestas para obtener la longitud de onda.
c) Dividiendo el número de movimientos de la mano entre 30 s para obtener la frecuencia.
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
intercambien sus opiniones acerca de cómo aumentar la amplitud y la frecuencia de una onda que se propaga en una cuerda tensa.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Hay características similares entre las ondas que se propagan en el
agua y en la cuerda?
¿De qué te sirve conocer cómo se propagan las ondas en una cuerda
para resolver el problema?
Actividad CUATRODescriban lo que pasa con el sonido cuando se propaga a través de diferentes medios.
• Realicen la siguiente demostración
1. Van a necesitar:
a) Dos o más botellas de vidrio.
b) Agua
c) Varilla de metal, puede ser un tenedor o una cuchara.
2. Realicen lo que se indica:
a) Llenen una botella con agua y la otra, hasta la mitad.
b) Golpeen por separado ambas botellas con la varilla.
3. Comenten:
a) ¿En qué se diferencian los sonidos?
b) ¿Qué característica de las ondas deine el tono de un sonido?
c) ¿Qué se necesita hacer para aumentar el tono?
d) ¿Qué se necesita para disminuir el tono?
e) ¿Cómo varía la frecuencia con la cantidad de agua en la botella?
SESIÓN 3
52
secuencia 3
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Tienes una colección de botellas iguales de vi-drio; llenas parcialmente de agua a diferente nivel. Si golpeas las botellas ligeramente con una pequeña varilla de metal, más o menos de la misma manera, notarás que todas ellas emiten sonidos distintos ¿por qué? Justiica tu respuesta.”
en tu cuaderno, escribe la solución al problema.
• Para ello considera las siguientes cuestiones:
1. ¿Cómo cambia el tono del sonido en las botellas?
2. ¿Qué características de las ondas sonoras cambian según la cantidad de agua en las botellas?
¿Para qué me sirve lo que aprendí?tu hermano menor quiere tender su cama rápido y sin realizar mucho esfuerzo. se le ocurren dos formas para hacerlo: colocar la sábana sobre la cama y extenderla en todas direcciones, o bien, generar una onda transversal que se propague en la sábana para extenderla. ¿Qué método le recomendarías?
1. Explica tu respuesta en el cuaderno.
2. Utiliza en tus argumentos las nociones de generación y propagación de ondas.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre si una
onda en el agua puede hacer avanzar a un barquito de papel.
¿Existe diferencia entre lo que pensabas y lo que sabes
ahora? Explica tu respuesta en el cuaderno.
para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Qué onda con la onda? en la programación de la red satelital edusat.
53
IICIENCIAS
Para saber más1. De la Herrán, José. (2004). Mosaico tecnológico. México: SEP/ADN editores.
2. Lomnitz, Jorge. (2003). Los temblores. México: SEP/CONACULTA Educal.
3. Mcgrath, S. (2002). La física es diversión. México: SEP/Planeta.
4. Navarrete, Néstor. (2003). Atlas Básico de Tecnología. México: SEP/Parramón.
5. Noreña, V. Francisco y Juan Tonda M. (2002). La energía. México: SEP/Santillana.
6. Pogan, A. (2003). Fuerzas físicas. México: SEP/Ediciones Culturales Internacionales.
1. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
1. Revista digital universitaria. 10 Febrero 2007. La luz como fenómeno ondulatorio.
DGSCA, UNAM. 22 Febrero 2007.
http://www.revista.unam.mx/vol.3/num3/sabias1/ondular.html
Lo que podría hacer hoy…tu vecino practica a diario sus clases de trompeta y no puedes concentrarte para preparar tus exámenes. ¿Qué puedes hacer en la habitación donde estudias para que te llegue la menor cantidad de ruido?
1. Escriban en sus cuadernos una síntesis de sus argumentos.
2. Utilicen en sus argumentos los términos de relexión, absorción y refracción del sonido
54
secuencia 4
texto introductorio
Caer en el vacío como caía yo, ninguno de ustedes sabe lo que quiere decir. Para ustedes caer es arrojarse quizás desde el piso veinte de un rascacielos o desde un avión que se avería durante el vuelo; precipitarse cabeza abajo, manotear un poco en el aire, y la tierra está ahí, de pronto, y uno se da un gran porrazo (...) Les hablo de cuando no había debajo tierra alguna ni nada sólido (...) Uno caía así, indeini-damente (...) no habiendo puntos de referencia, no tenía idea de si mi caída era lenta o rápida.
Admitiendo pues que cayéramos, caíamos todos con la misma velocidad y aceleración (...) en mi caída, seguía una recta absolutamente paralela a la de ella…”.
Fuente: Calvino, Italo. Las Cosmicómicas (1997). Barcelona: Minotauro, pp. 41-42.
Para empezarlee el texto.
• Antes de la lectura contesta: ¿Qué se siente en el estómago cuando caes varios metros o bajas una pendiente en forma rápida?
SESIÓN 1
Mientras no abran el paracaídas, estas personas caen libremente.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendi-do durante la secuencia.
Tu salón de clases se encuentra en el segundo piso de la escuela. Un compañero en la planta baja te pide prestada una goma. Al dejarla caer desde el balcón desprendes accidentalmente un ladrillo que estaba flojo. Si los dos objetos están a la misma altura
cuando empiezan a caer, ¿cuál de los dos caerá primero? ¿Cuál de los dos tendrá mayor
velocidad al llegar al piso? ¿Cómo lo demostrarías?
¿Cómo caen los cuerpos?
Lo que pienso del problemaescribe en tu cuaderno una explicación para cada pregunta:
1. ¿Qué es una caída libre?
2. ¿Cuál objeto caerá primero? Explica.
3. ¿Cuál de ellos tendrá una velocidad mayor al llegar al suelo?
En esta secuencia estudiarás el concepto de aceleración, como cambio de velocidad. Analizarás el efecto que tiene el peso de los objetos en la aceleración que experimentan cuando caen libremente. Valorarás la importancia de utilizar procedimientos organizados para describir con mayor precisión algunos fenómenos físicos cotidianos.
55
IICIENCIAS
intercambien sus ideas sobre:
1. ¿Qué tipo de evidencias necesitan para resolver este problema?
2. ¿Qué harán para demostrar cuál de los objetos caerá primero y cuál tendrá mayor velocidad al llegar al piso.
3. ¿Qué fue lo que más les interesó del Texto introductorio? ¿Qué más quisieran saber?
Manos a la obra
Actividad UNODiseñen un experimento para identiicar si los objetos pesados caen más rápido que los ligeros.
1. Elaboren en su cuaderno una propuesta de experimento de caída libre para co-nocer si todos los cuerpos caen al mismo tiempo. El experimento debe permitir medir las variables que necesitas conocer en la caída libre.
2. El experimento debe permitir medir las variables que describen la caída libre.
2. Consideren los siguientes aspectos para su propuesta:
nueva destreza empleada
Diseñar un experimento: Planeación de un procedimiento mediante el cual se pone a prueba
una idea o hipótesis relacionada con un determinado fenómeno. Para ello, es necesario identificar
las variables que podemos controlar y seleccionar los materiales apropiados.
Una pelota y una pluma de ave, ¿caen al mismo tiempo?
Para hacer un diseño experimental:
Propongan el objetivo del experimento:
¿Qué hipótesis queremos poner a prueba?
Identifiquen las variables que se van a medir en el experimento
Anticipen lo que esperan que suceda: ¿Qué sucederá? ¿Por qué?
Identifiquen el material que van a utilizar: ¿Con qué materiales
o sustancias vamos a trabajar? ¿Podemos conseguirlos?
Definan el procedimiento para medir las variables deseadas:
¿Qué vamos a medir? ¿Cómo lo vamos a hacer?
Evaluación del diseño: ¿Podemos realizar lo diseñado?
evalúen los diseños de todos los equipos. para ello:
1. Expongan sus diseños frente al grupo.
2. Debatan sobre las ventajas y las desventajas de cada uno.
3. Elijan el que consideren que funcionaría mejor, de acuerdo con sus ventajas.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué elementos tienes ahora
para resolver el problema?
56
secuencia 4
Actividad DOS¿Cuál cae primero?
apliquen los conceptos asociados a la caída libre de los objetos.
1. Material
a) Dos objetos del mismo tamaño pero de distinta masa: una canica y una bolita compacta de papel.
b) Cinta métrica o un metro.
c) Cronómetro o reloj con segundero.
d) Sartén metálico de unos 20 cm de diámetro.
e) Cinta adhesiva.
2. Procedimiento
• Antes de iniciar las experiencias:
i. Midan la altura que hay entre el piso y el más alto de sus compañeros subido en una silla con el brazo extendido hacia arriba. Pongan a esa altura una mar-ca con un pedazo de cinta adhesiva en la pared.
ii. Coloquen el sartén en el piso, debajo de la marca.
experiencia a: los objetos caen ataDos
a) Aten los objetos con la cinta adhesiva.
b) Escriban una hipótesis sobre cómo será la velocidad de caída de los objetos.
c) Registren el tiempo de caída al escuchar el sonido cuando los objetos golpean el sartén.
nueva destreza empleada
aplicar conceptos: Identificar
y hacer uso de los conceptos.
57
IICIENCIAS
experiencia B: los objetos caen uno por uno
a) Escriban una hipótesis sobre cuál de los objetos caerá más rápido.
b) Dejen caer los tres cuerpos al mismo tiempo, desde la misma altura pero separados.
c) Registren el tiempo de caída, para ello escuchen el sonido en el sartén. Estén aten-tos pues la caída sucede en un tiempo muy corto.
3. Resultados
• Completen estas tablas de resultados en su cuaderno.
experiencia a: los objetos caen ataDos
altura: metros
Hipótesis ¿Cuánto tardará en caer el paquete?
Resultado Tiempo medido
Bola de papel
Balín o canica
experiencia B: los objetos caen separaDos
altura: metros
Hipótesis ¿Cuánto tardarán en caer los objetos?
Resultado Tiempo medido
Bola de papel
Balín o canica
4. Análisis de resultados
• De acuerdo con sus mediciones, expliquen en sus cuadernos:
experiencia a: los objetos caen ataDos
a) ¿Cuál de los objetos tiene mayor masa?
b) ¿El tiempo de caída del paquete fue determinado por la masa de alguno de los objetos? Explica.
c) ¿Se cumplió su hipótesis? Expliquen.
experiencia B: los objetos caen separaDos
a) ¿Hubo diferencias en los tiempos de caída?
b) ¿Cuáles son las razones por las que se obtuvieron esos resultados?
c) ¿Se cumplió su hipótesis? Expliquen.
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en su cuaderno.
Intercambien sus opiniones en torno a si la masa influye en el tiempo de caída de los objetos.
Reflexión sobre lo aprendido
¿De qué te sirve lo que
sabes ahora para resolver el
problema?
58
secuencia 4lean el texto. Durante la lectura, encierren en un círculo los argumentos que les sirvan para resolver el problema.
texto de información inicial
Galileo Galilei (1564- 1642). Utilizaba los datos de sus experimentos para explicar los fenómenos de la naturaleza
Aristóteles (384-322). Utilizaba razonamientos lógicos para explicar los fenómenos de la naturaleza.
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como polémica.
¿Cómo caen los cuerpos?El filósofo griego Aristóteles pensaba que el movimiento era algo que los objetos poseían internamente, de manera que cuando caían libremente “manifestaban” mayor velocidad.. Aristóteles creía, además, que los cuerpos pesados tenían mayor “ainidad con la Tierra”. Esta idea prevaleció por siglos, hasta que Galileo Galilei la puso en duda y, pese a las críticas de muchas personas de su época, se dio a la tarea de demostrar la veracidad o la falsedad de las airmaciones de Aristóteles, creando gran polémica en su tiempo.
Galileo se había dado cuenta de que si se juntaban objetos pesados y ligeros, su combinación no restaba o sumaba velocidad a la caída de uno de ellos por separado. Por ejemplo, un par de piedras de masa diferente atadas entre sí, no caen más rápido que la ligera sola, como Aristóteles suponía.
Estudiar este fenómeno no es cosa fácil. Un cuerpo en caída libre se mueve muy rápido y se necesitan alturas muy grandes para poder obtener algún dato útil. En aquellos tiempos no había cronómetros, fotografías instantáneas, ni mucho menos videos en cámara lenta.
Experimentador ingenioso y sistemático, Galileo diseñó la forma de registrar datos de velocidades más lentas. Utilizó un plano inclinado para dejar rodar al mismo tiempo, cuesta abajo dos esferas de hierro observó que las esferas llegaban abajo al mismo tiempo aunque tuvieran diferente masa. Además de eso, Galileo marcó segmentos de la misma longitud desde lo alto de la rampa hasta la base. El tiempo que tardaban las bolas en recorrer cada segmento era diferente, de hecho, éstas pasaban más rápidamente por el último segmento.
Con estos experimentos, Galileo dedujo el concepto de aceleración y demostró con evidencias que la velocidad con la que caen los cuerpos, no depende de su masa.
intercambien opiniones sobre:
1. ¿Qué ventajas tuvo Galileo al utilizar un plano inclinado, si dejar caer objetos es aparentemente más sencillo?
2. ¿Por qué Galileo empleó esferas de distinta masa para su experimento?
3. ¿Qué evidencia llevó a Galileo a concluir que los objetos se aceleran conforme caen?
4. ¿Qué se puede demostrar con el experimento de las piedras atadas?
• Escriban los puntos principales en el pizarrón.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Las hipótesis que elaboraste en
la Actividad DOS sobre la caída
libre de los objetos se parecen a
lo dicho por Aristóteles o por
Galileo?
¿De qué te sirve lo que sabes aho-
ra para resolver el problema?
59
IICIENCIAS
Actividad TRESinieran cómo varía la velocidad de los cuerpos que ruedan por un plano inclinado.
1. Material
a) Canica.
b) Cinta métrica o un metro.
c) Dos cronómetros.
d) Tabla lisa de 1 metro de largo y 20 cm de ancho
e) Plumón
2. Procedimiento
a) Para elaborar el plano inclinado:
i. Dividan con la regla la longitud de la tabla en dos partes iguales.
ii. Hagan con el plumón una marca de 50 cm. No es necesario hacer las marcas en 0 y 100 cm.
iii. Eleven el extremo que contiene el origen de la tabla a una altura de 3 cm; pueden apoyarla sobre algunos libros apilados.
b) Para realizar la experiencia:
i. Escriban en su cuaderno una hipótesis sobre si cambiará o no la velocidad de la canica al rodar sobre el plano inclinado.
ii. Elijan dos compañeros que serán los cronometristas.
iii. Un cronometrista tomará el tiempo cuando la canica pase por la marca de 50 cm y el otro, cuando la canica llegue al inal de la tabla.
SESIÓN 2
Las ciencias y la comunidad científicaAristóteles airmaba: “No hay nada en la mente que no pase primero por los sentidos”. Sin embargo, pensaba que las explicaciones de las cosas se encontraban en su esencia, que no es perceptible. Para explicar las cosas, se debería proceder mediante razonamientos para llegar a un conocimiento superior. De esta manera, Aristóteles analizaba los fenómenos pero no consideraba importante experimentar.
Galileo, por otra parte, es considerado el padre de la física moderna. Se atrevió a poner en duda todo cuanto analizaba; propuso ingeniosos experimentos en los cuales planeaba cuidadosamente las variables a medir. Al efectuarlos, medía varias veces el mismo evento, registraba los datos, analizaba sus resultados y obtenía conclusiones para demostrar la validez de las airmaciones cientíicas.
60
secuencia 4iv. Coloquen la canica en la marca de 0 cm.
v. Suelten la canica cuando los cronometristas estén listos para tomar el tiempo. Ensayen un par de veces esta operación para lograr la sincronización.
vi. Midan el tiempo en el que la canica pasa por las marcas de 50 y 100 cm.
vii. Registren los datos del tiempo en la tabla de resultados.
viii. Calculen la velocidad de la canica en cada tramo
3. Resultados
• Completen la tabla de resultados en sus cuadernos.
Distancia (cm) tiempo (s) Velocidad hacia el suelo
0-50
50- 100
4. Análisis de resultados
• De acuerdo con sus mediciones, expliquen en sus cuadernos:
a) ¿Cuál fue el tiempo en que la canica recorrió cada tramo?
b) ¿En cuál de los tramos la velocidad fue mayor?
c) La velocidad es constante o variable durante el recorrido por la rampa?
d) ¿Se cumplió o no su hipótesis? Expliquen.
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en su cuaderno.
Intercambien sus opiniones en torno a:
1. La forma que tendría la gráica v vs t. Elaboren la gráica en el pizarrón.
2. ¿Con qué palabra describiría el cambio de velocidad?
61
IICIENCIAS
texto de formalización
Para terminarlean el texto. antes de iniciar la lectura, comenten qué es la aceleración.
¿Qué es la aceleración?Sabemos por experiencia que cuando soltamos un objeto, éste no se queda suspendido en el aire sino que cae verticalmente. Mientras lo hace, aumenta constantemente su velocidad antes de estrellarse contra el piso. Este cambio de velocidad es la variable conocida como aceleración. Si, por el contrario, un objeto se mueve sin experimentar un cambio de velocidad, se dice que se desplaza a velocidad constante.
Por ejemplo, supongamos que en un momento dado, un autobús viaja hacia Acapulco con una velocidad de 100 km
s . Después de dos horas, el velocímetro marca 120 km
h , de manera que hay una diferencia de velocidades en 2 horas, es decir:
Al caer, cada gota de lluvia se acelera verticalmente hacia abajo.
En esta gráica se observa cómo en intervalos de una hora, la velocidad de un objeto aumenta desde 100 km
h hasta 130 km
h . Esto indica que la aceleración es de 10 kmh2
Gráfica de velocidad
Velocidad ( km
h )
130
120
110
100 0 1 2 3 4
Tiempo (horas)
Este valor indica que ha habido una aceleración promedio de 10 kmh2
En el caso anterior, la aceleración se expresa en kmh2 , pero según el Sistema Internacional de Unidades se
expresa en metros sobre segundo al cuadrado, ms2 . Existe una aceleración cuando cambia la velocidad; y a
mayor incremento en la velocidad se incrementa la aceleración. En forma práctica podemos decir, que en intervalos de tiempo iguales, mientras más grande sea la diferencia de velocidades en el numerador, la aceleración es mayor. Esto signiica que la aceleración es directamente proporcional al cambio de velocidad.
120kmh
- 100kmh
h =
20kmh2h
= 10kmh2
62
secuencia 4
El agua de la cascada cae libremente
La fórmula que expresa la aceleración es: a = vf - v i
tDonde:vf , v i son la velocidad inal e inicial, respectivamentet es el tiempo en el que ocurre el cambio de velocidadGalileo Galilei encontró que cuando el rozamiento del aire es mínimo todos los objetos caen simultánea-
mente y en línea recta hacia el suelo, sin importar cuál sea su peso. Su heredero cientíico, Isaac Newton descubrió el agente que causa la aceleración en los cuerpos que caen: la fuerza de gravedad. La aceleración que imprime esta fuerza es constante y uniforme en la cercanía de la supericie terrestre y se denomina, en consecuencia, aceleración de la gravedad. Se representa con la letra g y su valor es de 9.8 m
s2 .
respondan en el pizarrón:
1. En el pie de igura del dibujo de la lluvia, ¿qué quiere decir “cada gota de lluvia se acelera verticalmente hacia abajo”?
Si un cambio de velocidad ijo se hubiera producido en el doble de tiempo, es decir en 4 horas, la acelera-ción sería más pequeña, porque la aceleración y el tiempo son inversamente proporcionales:
120 - 100kmh
kmh
4h 4h
120 kmh= =
20 kmh
4h10 km
h=
63
IICIENCIAS
Sabías que…La aceleración se puede representar mediante una gráica de posición y tiempo. Para cada segundo transcurrido se graica un punto. Al unir los correspondientes puntos se traza una curva y no una recta. Esto ocurre porque al aumentar su velocidad, el cuerpo recorre cada vez más distancia en el mismo tiempo. El desplazamiento entre dos distancias sucesivas se realiza más rápido. Si la velocidad se mantuviera constante, como ocurre en la gráica de la Secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas?, se graicaría el movimiento como una recta, en donde se representa de manera evidente que un objeto tarda lo mismo en recorrer cada posición. Es decir, la aceleración es cero.
• Identiica las diferencias y las semejanzas entre esta gráica y la que se encuentra en el texto ¿Qué más necesitamos para describir el movimiento? de la Secuencia 2.
En esta gráica de posición y tiempo se representa un objeto con movimiento acelerado.
2. ¿Cuál de las siguientes fórmulas corresponde a la de aceleración en una caída libre? Justiiquen su elección
(a) t = ay
(b) g = vf - vi
t (c) v = d
t (d) g = a
t
3. Si quisieran obtener el tiempo de caída de un objeto, ¿cómo lo obtendrían de la fórmula seleccionada en la pregunta 2?
0 1 2 3 4 5
50
40
30
20
10
5
0
Posición (km)
Tiempo (horas)
64
secuencia 4
Descripción tipo de movimiento
explicaciónaceleración constante
Velocidad constante
a) Un tornillo lojo se desprende de una lámpara del techo y choca con el suelo en menos de un segundo.
3
La velocidad del tornillo va aumentando conforme cae. Por lo tanto tiene aceleración constante.
b) En una carretera con mucho tráico, un conductor dice que viajó a 30 km
s durante una hora.
c) Un trapo mojado cae del tendedero al piso.
d) Un corredor arranca y alcanza 10 m
s en 5 segundos
Actividad CUATRO ¿Qué pasa cuando te aceleras?
identiiquen los distintos tipos de movimiento. para ello:
1. Marquen con una 3la magnitud que corresponda a cada descripción.
2. Expliquen su elección en la última columna.
3. Fíjense en el ejemplo.
SESIÓN 3
nuevas destrezas empleadas
identiicar: Reconocer las características
o propiedades de organismos, hechos,
materiales o procesos.
65
IICIENCIAS
Reflexión sobre lo aprendido
¿Para qué te sirve el concepto de aceleración en la resolución del problema?
analicen sus respuestas. para ello:
1. Intercambien sus resultados.
2. Las descripciones que se reieran a caída libre, ¿a cuál magnitud corresponden? ¿Por qué?
3. Escriban en el pizarrón sus conclusiones sobre las características de movimientos con:
a) Velocidad constante.
b) Aceleración constante.
Lo que aprendimosResuelvo el problema
“Tu salón de clases se encuentra en el segundo piso de la escuela. Un compañero en la planta baja te pide prestada una goma. Al dejarla caer desde el balcón desprendes accidentalmente un ladrillo que estaba lojo. Si los dos objetos están a la misma altura cuando empiezan a caer, ¿cuál de los dos caerá primero? ¿Cuál de los dos tendrá mayor velocidad al llegar al piso? ¿Cómo lo demostrarías?”
resuelve el problema en tu cuaderno.
para ampliar sus respuestas al problema, escriban un diálogo imaginario entre aristóteles y Galileo sobre la velocidad de dos objetos de diferente masa cuando caen.
• Elaboren el diálogo en una cuartilla de su cuaderno, considerando lo siguiente:
1. Tomen como ejemplo los diálogos entre los campesinos de la obra: Cuando veas la cola de tu vecino arrancar…, del Proyecto de Investigación 3: ¿Cómo reducir la contaminación en mi comunidad?, en tu libro de Ciencias I, volumen II, p. 77.
2. Describan la postura de cada personaje. Para ello, lean el texto ¿Cómo caen los cuerpos?
66
secuencia 4
¿Para qué me sirve lo que aprendí? para hacer pruebas de la resistencia de muchos materiales de construcción, los fabricantes dejan caer objetos para que adquieran grandes velocidades y así probar cómo se deforman al impactarse con el suelo
• Utilicen los conceptos de aceleración y velocidad para responder:
1. ¿Qué tiempo se requiere dejar caer libremente un ladrillo para que alcance una velocidad de 200 m
s ?
2. ¿Qué forma tendría la gráica de posición y tiempo de este movimiento?
3. Si una lámina y un ladrillo se dejaran caer al mismo tiempo, ¿cambiarían las características del movimiento? Expliquen.
comenten sus respuestas.
• Escriban las ideas principales en el pizarrón.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre si la goma o el ladrillo
caerían primero al piso de la escuela.
1. ¿Ha cambiado lo que pensabas con lo que sabes ahora? Explica tu respuesta.
2. ¿Con cuál punto de vista coincides ahora sobre la caída libre, con el de
Aristóteles o con el de Galileo? Justifica tu respuesta.
para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Cómo caen los cuerpos? en la programación de la red satelital edusat.
67
IICIENCIAS
Ahora opino que… poner el conocimiento existente a prueba utilizando diversas evidencias, fue el aporte de Galileo a las ciencias.
• Contesten en su cuaderno:
1. ¿Qué recomendaciones harían a las personas que elaboran experimentos?
2. ¿Qué valor puede tener el proceder con rigor en un experimento?
3. ¿Qué se debe hacer cuando las cosas fallan? Escriban en sus cuadernos un párrafo al respecto.
Para saber más…1. Diccionario Básico de Científicos. (1994). Madrid: Tecnos.
2. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
3. Calvino, Italo. (1997). Las Cosmicómicas. Barcelona: Minotauro.
4. Vancleave, Jean. (2000). Física para niños y jóvenes. México: Limusa.
1. Aguilar, Guillermo et al. La Mecánica de Galileo y Newton. ILCE. 22 de febrero de
2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/03/htm/sec_9.
html
2. Pérez, Luis. 29 de noviembre de 2006. Galileo. Exposición Galileo-Newton. 22 de
febrero de 2007.
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd97/Biografias/11-1-b-galileo.html#caida
68
secuencia 5
Para empezarlee el texto.
• ¿Has empleado alguna vez gráicas? ¿Para qué?
SESIÓN 1
Todos los días aparecen gráicas en los periódicos y revistas de circulación nacional e internacional sobre diversos temas. A partir de la interpretación de su contenido, es posible conocer de un solo vistazo cuándo, cómo y cuánto cambian las cosas y los hechos que se vienen registrando a lo largo del tiempo. Por ejemplo, cómo creció la población mexicana durante el siglo XX, o qué tanto ha variado el precio del gas doméstico en el último semestre.
Las gráicas son una forma muy útil consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como gráfica.
texto introductorio
de presentar información tanto en contextos cientíicos como cotidianos. Un médico las revisa para conocer cómo crece un bebé durante su primer año de vida, o qué tanta masa corporal pierde un paciente que sigue una dieta. En una gráica se puede apreciar el incremento de temperatura que ha sufrido la Tierra a través del tiempo, y esta información permite predecir lo que sucederá en el planeta si no se toman acciones frente al efecto invernadero, por ejemplo.
Las gráicas nos ayudan a visualizar los cambios de una magnitud o variable en relación con la otra y, así, comprender mejor el hecho, o la situación que se describe.
AñosM
asa
corp
oral
en
kilo
gram
os 80
78
76
74
72
70
68
1994
1995
1996
1997
1998
Pedro
Juan
La gráica muestra el cambio de la masa corporal (en kilogramos) de dos personas a lo largo de cinco observaciones anuales.
¿Dónde están los alpinistas?
Cambio de la temperatura promedio de la Tierra durante los últimos cinco años, debido al fenómeno invernadero.
Gra
dos
14.5
14.3
14.1
13.9
13.7
13.5
1600 1700 1800 1900 2000
Años
69
IICIENCIAS
Consideremos lo siguientea continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Unos alpinistas quedaron atrapados a 15 km de distancia
del refugio en donde te encuentras y sólo podrán
sobrevivir 40 minutos más debido al frío. De inmediato
cargas el trineo para ir en su busca sobre la nieve. Los
perros que jalan el trineo de rescate pueden correr a la
misma rapidez durante una hora; aunque también pueden
ir lento al principio para calentarse y, poco a poco, ir
aumentando su rapidez. Utilizando la información de las gráficas contesta:
1. ¿Cuál pareja de gráficas es la que corresponde a cada uno de los movimientos del trineo? Explica tu respuesta.
2. Para rescatar a los alpinistas, ¿harías que los perros corrieran a rapidez constante o cada vez más rápido aunque al principio fueran más lento? ¿Por qué?
Pareja de gráficas 1
Pareja de gráficas 2
rapidez contra tiempo
Tiempo (minutos)
0 20 40 60 80
Rapi
dez(
km/m
in) 0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
Años
Dis
tanc
ia (
kiló
met
ros)
18
16
14
12
10
8
4
2
0
0 10 20 30 40 50
Distancia recorrida contra tiempo
Tiempo (minutos)
Tiempo (minutos)
Dis
tanc
ia (
kiló
met
ros)
18
16
14
12
10
8
4
2
0
0 10 20 30 40 50
Distancia recorrida contra tiempo
Tiempo (minutos)
Rapi
dez(
km/m
in) 0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 10 20 30 40 50
rapidez contra tiempo
70
secuencia 5
conexión con Matemáticaspara recordar las características del plano cartesiano, revisa la secuencia 32: Gráficas asociadas a situaciones de pro-porcionalidad de tu libro Matemáticas i.
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Cómo se representa la velocidad de un cuerpo y sus cambios?
2. ¿De las dos maneras en las que pueden correr los perros, ¿cuál sería la necesaria para rescatar a los alpinista a tiempo?
3. ¿Cuál de las dos maneras en las que pueden correr los perros es un movimiento acelerado? Explica.
4. ¿Decir que un objeto se mueve con aceleración, ¿signiica que va cada vez más rápido? Explica.
Manos a la obra
texto de información inicial
Ahora sabes que la velocidad de un objeto puede ir cambiando en el tiempo y que a este tipo de movimiento se le llama movimiento acelerado. En esta secuencia de aprendizaje elaborarás e interpretarás las gráicas de distancia y rapidez contra tiempo, que te serán de utilidad para identiicar las características del movimiento acelerado. Valorarás la utilidad de las gráicas para representar cambios tanto en el movimiento de los cuerpos, como en situaciones de la vida diaria.
¿Qué son las gráficas?Para probar si una nueva medicina es eicaz en el tratamiento del cáncer, se investigan dos grupos de personas; a uno se le administra la medicina y al otro no, pero durante la investigación, todos los pacientes comen lo mismo, duermen el mismo tiempo y hacen el mismo ejercicio. De esta manera, se mantienen constantes algunas variables que pudieran afectar el resultado inal. En este ejemplo, si el cáncer disminuye o no, es lo que se conoce como variable dependiente, ya que va a depender de otro factor. En este caso de si se usó o no la medicina, que sería la variable independiente.
Otro ejemplo: si se quiere medir la distancia recorrida por un niño que viaja en bicicleta, la variable independiente es el tiempo. La relación
entre dos variables se puede representar claramente en un plano cartesiano y marcar sobre el eje horizontal o de las “x” la variable independiente con una escala apropiada. Para el tiempo, la escala puede ser en horas, segundos, minutos, etcétera. La distancia depende de cuánto tiempo ha pasado, por lo que se considera una variable dependiente y se representa en el eje vertical o de las “y”.
¿Cómo graficar?
lean el texto. pongan atención al signiicado de variable indepen-diente y variable dependiente.
En este caso, la administración de medicamento contra el cáncer a un grupo de pacientes es la variable independiente, mientras que la inciden-cia de cáncer es la variable dependiente.
Plano cartesiano: Consiste
en dos ejes perpendiculares
que se cruzan en un punto
llamado origen.
71
IICIENCIAS
Vamos a suponer que después de 10 segundos de andar en bicicleta el niño avanzó un metro. Para graicar este dato, se coloca el lápiz en el eje horizontal donde está la marca de los 10 segundos, y se traza una línea vertical hacia arriba. Luego, se coloca el lápiz en el eje vertical donde la distancia sea 1 metro y se traza una línea horizontal hacia la derecha. En el lugar donde crucen las dos líneas se marca el punto de la gráica.
Si suponemos que cada 10 segundos el niño avanza un metro más, los demás datos numéricos se marcan de la misma forma; inalmente, se unen los puntos con una línea. La forma de la línea indica cómo se ha comportado una variable con respecto a la otra. A esta representación se le conoce como gráica de distancia contra tiempo.
También se puede graicar así la rapidez contra tiempo para saber si un movimiento es acelerado. Los datos podrías tomarlos, por ejemplo, del velocímetro de un automóvil en movimiento en intervalos de tiempo que tú mismo determines.
Las gráicas son representaciones de datos numéri-cos en un plano cartesiano. Estas representaciones se forman por la unión de puntos en el plano me-diante una línea.
responde en tu cuaderno:
1. De acuerdo con la gráica de distancia contra tiempo que aparece en el texto anterior, ¿la distancia es una variable dependiente o inde-pendiente? Explica.
2. ¿Qué distancia recorre el niño cada 10 segundos?
3. ¿A qué distancia estaría el niño después de 60 segundos?
4. ¿Es acelerado el movimiento que se representa o no? Justiica tu respuesta.
Plano cartesiano donde se representa la distancia que recorre el niño en la bicicleta.
Dis
tanc
ia (
met
ros)
7
6
5
4
3
2
1
0
Distancia contra tiempo
Tiempo (segundos)
0 10 20 30 40 50 60
x
Vínculo entre secuenciasanaliza la gráica de posición contra tiempo de la secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas?
• responde:
1. ¿el movimiento del objeto es acelerado o no? ¿por qué?
2. ¿cuál es la variable independiente en esta gráica? Justiica tu respuesta,
y
72
secuencia 5
4. Elabora una gráica en tu cuaderno usando los datos de la Tabla 1. Para ello:
a) Dibuja un plano cartesiano como el que se muestra, en el que señales la variable que representa cada uno de sus ejes y las unidades en las que se mide.
b) Traza los puntos de la tabla sobre el plano cartesiano con un color.
c) Une los puntos con una línea continua de distinto color.
comenten lo siguiente con base en la gráica que construyeron:
1. ¿Qué distancia recorrió el automóvil en los primeros dos segundos?
2. Observa cómo se calcula la distancia que recorre el coche en el intervalo de tiempo que transcurre desde los dos segundos hasta los cuatro segundos:
nueva destreza empleada
Hacer gráicas: Representar datos
usando el formato, la denominación
y las escalas apropiadas para
comunicarlos de manera clara.
Actividad UNO Haz una gráica de distancia contra tiempo. para ello:
1. Necesitas una hoja de cuadrícula chica y una regla.
2. Observa, en la siguiente tabla, los datos de las diferentes distancias recorridas por un automóvil en distintos tiem-pos. La letra t representa el tiempo expresado en segundos; la letra d, la distancia recorrida por el automóvil en me-tros.
3. ¿Puedes saber si el coche se frena o se acelera a partir de los datos de la tabla de abajo? Explica tu respuesta.
tabla 1. Datos de un automóvil en movimiento
tiempo: t (s) Distancia: d (m)
0 0
2 18
4 32
6 42
8 48
10 50
73
IICIENCIAS
a) El intervalo signiica el tiempo que pasa entre el segundo 2 y el 4.
b) En el segundo 2 el coche está a una distancia de 18 m del lugar en el que arrancó.
c) En t = 2 s la distancia es d = 18 m. En t = 4 s la distancia es d = 32 m. Para encontrar la distancia que recorrió en ese tiempo simplemente restamos: 32 m -18 m =14 m, ya que los primeros 18 m los recorrió en los primeros 2 segundos. Así que la distancia que recorrió del intervalo que va de t = 2 s a t = 4 s es 14 m.
3. ¿Qué distancia recorrió en el intervalo que va de t = 8 s a t = 10 s? 4. Observa los valores de la distancia. ¿La rapidez es constante o no? ¿Por qué? 5. ¿El movimiento del automóvil es acelerado? Expliquen.6. ¿Es más fácil observar movimiento del coche en la tabla o en la gráica? Justiica tu
respuesta.
relexión sobre lo aprendido
Ahora que sabes construir e interpretar gráficas de
posición contra tiempo, responde:
1. ¿Qué harías para saber la distancia que recorrió el
automóvil de la Actividad DOS a los 7 segundos?
2. Cómo te ayuda lo anterior a resolver el problema?
Vínculo entre secuenciascompara la gráica que acabas de elaborar con la gráica de posición y tiempo de la secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos? ¿Qué tipo de movimiento se está representando en cada gráica? explica tu respuesta.
Sabías que…
Existe otra forma más fácil de calcular la distancia que recorre un objeto: utilizando las gráicas.
Si quieres encontrar la distancia recorrida en el in-tervalo de tiempo que va del punto de la gráica correspondiente a t = 2 s, al que corresponde a t = 4 s, coloca tu lápiz en el primero y traza una línea horizontal que cruce el eje “y”. Haz lo mismo con el segundo punto, el de los 4 s. El espacio que separa estos dos puntos es la distancia recorrida.
Otra forma de calcular la distancia recorrida.
nueva destreza empleada
interpretar gráicas: Detectar tendencias en los
datos graficados; establecer relaciones entre los datos
de un hecho o fenómeno.
0 1 2 3 4
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
d (m)
t (s)
74
secuencia 5
rapidez del trineo en la subida
Tiempo (hr)0 1 2 3 4 5 6
20
15
10
5
0
Rapi
dez
(km
/hr)
rapidez del trineo en la bajada pequeña
Tiempo (hr)
18
15
12
9
6
3
0
0 1 2 3 4 5 6
Rapi
dez
(km
/hr)
rapidez del trineo en la bajada grande
Tiempo (hr)0 1 2 3 4 5 6
20
16
12
8
4
0
Rapi
dez
(km
/hr)
Actividad DOSAceleración
interpreten gráicas de diferentes movimientos acelerados.
1. Observen las gráicas de rapidez contra tiempo que genera un trineo al desplazarse en diferentes terrenos.
rapidez del trineo en el camino plano
Tiempo (hr)0 1 2 3 4 5 6
20
15
10
5
0
Rapi
dez
(km
/hr)
SESIÓN 2
75
IICIENCIAS
texto de formalización
2. Respondan en su cuaderno:
a) ¿En qué casos existe una aceleración?
b) ¿Qué pasa con la rapidez cuando la aceleración es negativa?
intercambien sus respuestas.
• Escriban sus conclusiones en el cuaderno.
1. ¿Cómo esperan que sea una gráica de rapidez contra tiempo, en el caso en que la aceleración sea muy pequeña?
2. ¿Qué pasa con la inclinación de la línea en las gráicas de rapidez contra tiempo cuando va disminuyendo la aceleración?
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora que sabes identificar las características del
movimiento acelerado por medio de gráficas, observa
nuevamente las que se muestran en el problema. ¿Qué
pareja de gráficas es la que corresponde a cada uno
de los movimientos del trineo?
Para terminarlean el texto. identiiquen las ideas principales durante la lectura.
Explicar el movimiento de un cohete, de una mariposa o de una piedra al caer puede ser un poco complicado utilizando las palabras. A veces un dibujo puede ser más esclarecedor; sin embar-go, las herramientas más poderosas para describir cualquier movimiento son las gráicas. En una gráica se puede mostrar con precisión la rapidez, la distancia o la aceleración que tiene un objeto en movimiento durante cualquier tiempo de su recorrido.
Canción preferida
Núm
ero
de p
erso
nas
50
40
30
20
10
0
Existen otros tipos de gráicas, llamadas histogramas o gráicas de barras. En ellas se representan variables que sólo se pueden expresar en números enteros, como el número de hombres o de mujeres, la cantidad de hijos, etcétera. Estas variables se denominan discretas o discontinuas.
Vínculo entre secuenciaspara explicar las características del movimiento acelerado, consulten la secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos?
¿Para qué sirven las gráficas?
76
secuencia 5
Reconocer un movimiento que tiene aceleración constante es muy fácil si conoces las gráicas de rapidez contra tiempo, porque en ellas puedes observar una línea inclinada. Cuando no existe aceleración, la gráica de rapidez contra tiempo presenta una recta horizontal, ya que la velocidad no cambia en el tiempo.
También puede ser que la aceleración sea negativa como cuando frenas la bicicleta antes de atravesar la calle. En este caso la gráica de rapidez contra tiempo es muy parecida, sólo que la inclinación es invertida.
intercambien opiniones sobre la utilidad de las gráicas en la vida cotidiana. para ello:
1. Dibujen en el pizarrón una gráica que represente un movimiento acelerado y otra que no.
2. Mencionen algunos casos de la vida diaria en los que las gráicas sean de utilidad.
3. ¿Para qué serían de utilidad las gráicas anteriores?
4. ¿Qué gráica utilizarían para representar cuáles son las películas que más les gustan en el grupo?
El empleo de las gráicas va más allá de la descripción del movimiento. Suelen ser muy útiles para representar cualquier situación en la que existan cambios; por ejemplo, el crecimiento de una planta o la temperatura de un lugar a lo largo del día o del año.
Tiempo Tiempo Tiempo Tiempo
Rapi
dez
Rapi
dez
Rapi
dez
Rapi
dez
Cuando un cuerpo se mueve con aceleración cero, la gráica de rapidez contra tiempo es una recta horizontal. Para representar movimientos con aceleración constante, se utilizan rectas en las que la inclinación depende de qué tan grande es la aceleración.
Podemos saber fácilmente si un cuerpo está frenando, al observar la gráica de velocidad contra tiempo: la inclinación de la recta es contraria a la de las gráicas anteriores.
Tiempo
Rapi
dez
77
IICIENCIAS
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Unos alpinistas quedaron atrapados a 15 km de distancia del refugio en donde te encuentras y sólo podrán sobrevivir 40 minutos más debido al frío. De inmediato cargas el trineo para ir en su busca sobre la nieve. Los perros que jalan el trineo de rescate pueden correr a la misma rapidez durante una hora; aunque también pueden ir lento al principio para calentarse y, poco a poco, ir aumentando su rapidez. Utilizando la información de las gráicas contesta:
1. ¿Cuál pareja de gráicas es la que corresponde a cada uno de los mo-vimientos del trineo? Explica tu respuesta.
2. Para rescatar a los alpinistas, ¿harías que los perros corrieran a rapi-dez constante o cada vez más rápido aunque al principio fueran más lento? ¿Por qué?”.
pareja de gráicas 1
pareja de gráicas 2
resuelve el problema en tu cuaderno.
rapidez contra tiempo
Tiempo (minutos)
0 20 40 60 80
Rapi
dez(
km/m
in) 0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
Años
Dis
tanc
ia (
kiló
met
ros)
18
16
14
12
10
8
4
2
0
0 10 20 30 40 50
Distancia recorrida contra tiempo
Tiempo (minutos)
Tiempo (minutos)
Dis
tanc
ia (
kiló
met
ros)
18
16
14
12
10
8
4
2
0
0 10 20 30 40 50
Distancia recorrida contra tiempo
Tiempo (minutos)
Rapi
dez(
km/m
in) 0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 10 20 30 40 50
rapidez contra tiempo
78
secuencia 5
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia
sobre la información que tienen las gráficas.
¿Para qué me sirve lo que aprendí?relaciona las siguientes acciones con las gráicas de movimiento que representan.
• Escribe en tu cuaderno la letra y el número para cada caso. Por ejemplo: 2A.
acciones: Gráficas:
Muchacha sentada viendo televisión.( )
(1) v
t
Coche frenando. ( )
(2) v
t
Cohete acelerando para despegar. ( )
(3) v
t
Burro caminando a rapidez constante.( )
(4) v
t
para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Qué son las gráficas? en la programación de la red satelital edusat.
79
IICIENCIAS
Lo que podría hacer hoy…por in llegaron las vacaciones!… tu familia decide salir unos días y debes escoger el lugar al que irán. ¿cuál de los siguientes sitios para vacacionar eliges y por qué?
1. Para tomar la decisión observa las siguientes gráicas en las que se muestra la tempe-ratura promedio que hubo en los meses anteriores:
2. Contesta en tu cuaderno:
a) ¿Qué lugar eliges y por qué?
b) ¿Qué tipo de ropa llevarías a cada uno de los lugares?
Para saber más…1. Llansana, Jorge. (2004). Atlas básico de Física y Química. México: SEP/Parramón.
2. Noreña, Fernando. (2005). La manzana de Einstein. México: SP/ADN Editores.
1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
1. Melgarejo, Joaquín y Pilar Cuevas. 1994. Las fuerzas circulares y la gravedad. SEP, Unidad de
Telesecundaria. 20 de febrero de 2007
http://omega.ilce.edu.mx/biblioteca/sites/telesec/curso2/htmlb/sec_126.html
temperatura en tulum
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tiempo (meses del año)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Tem
pera
tura
(o C
)
temperatura en las Barrancas del cobre
0 5 10 15
Tiempo (meses del año)
35
30
25
20
15
10
5
0
Tem
pera
tura
(o C
)
temperatura en la zona de acampado Bosque de ocotepetl (toluca)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tiempo (meses del año)
35
30
25
20
15
10
5
0
Tem
pera
tura
(o C
)
Tulum, Quintana Roo.
Barrancas del Cobre, Chihuahua.
Bosque de Ocotepetl, Toluca.
80
proyecto De inVestiGación 1
EL SOL DORADO Miércoles 27 de abril de 2005
Para empezar¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero?
lean el texto.
SESIÓN 1
¿Cómo se propaga un sismo?En la mañana del 19 de septiembre de 1985, los sismógrafos registraron un terremoto con movimientos horizontales y verticales, con intensidad de 8.1 grados en la escala de Richter. El origen del terremoto, se localizó en el suelo marino, cerca de las costas de Guerrero y Michoacán. El sismo se transmitió por la corteza terrestre, los devastadores efectos cobraron miles de víctimas en el Valle de México, las que se recuerdan en cada aniversario de la tragedia.La corteza terrestre está fraccionada como un gran rompecabezas y a cada una de estas partes se les llama “placa tectónica”. El calor del núcleo provoca que las rocas fundidas del manto (magma) asciendan en ciertos lugares de la corteza empujando lentamente las placas tectónicas que, de esta manera, se mueven unas con respecto a otras. Entre una placa y otra se acumula gran cantidad de energía, periódicamente se libera al moverse una placa con respecto a otra,
Por causa de los movimientos de las placas tectónicas ocurren los terremotos. En las regio-nes cercanas a los bordes de las placas hay mayor probabilidad que ocurran fuertes sismos.
originando un sismo. Las ondas producidas por el sismo viajan a través de las capas terrestres y pueden llegar a recorrer miles de kilómetros.Por lo general, estas ondas viajan muy rápido. Por ejemplo, un terremoto originado en las costas de Acapulco tarda aproximadamente un minuto en sentirse en la Ciudad de México. La rapidez de las ondas depende de las características del medio; es diferente si la onda se transmite por agua o por algún tipo de roca.Las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, mucho más rápido que las ondas sísmicas. Cuando se detecta un sismo se puede alertar de su llegada a comunidades distantes, por medio de ondas electromagnéticas, lo que permite tomar las medidas necesarias para evitar catástrofes.
Tabla 1. Velocidades de las ondas en distintos medios
Tipo de MedioOndas primarias Ondas secundarias
Velocidad en km/s
Roca
Granito 5.2 3
Basalto 6.4 3.2
Caliza 2.4 1.3
Agua 1.5
Tabla 2. Velocidad de las ondas sonoras y electromagnéticas
Velocidades en km/s
Sonido
Aire 0.34
Agua 1.5
Madera 3.9
Acero 5.1
Luz 300,000
Ondas electromagnéticas 300,000
¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero?
A lo largo de las secuencias del bloque, has aprendido los conceptos básicos del movimiento y sus relaciones, como efectos de la fuerza en su interacción con los cuerpos físicos. En este proyecto analizarás las variables que pueden medirse con un sismógrafo. Con la información que recopiles podrás elaborar tu propio sismoscopio o sismógrafo con materiales sencillos y, de esta manera, medir movimientos del terreno. Valorarás la utilidad de la tecnología para la prevención de desastres.
81
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemaescribe en tu bitácora una respuesta para cada punto:
1. ¿Alguna vez has sentido un temblor o has escuchado hablar de temblores?
2. ¿Por qué ocurre un temblor?
3. El Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), ha organizado un Plan de emergencia y seguridad e instalado un Sistema de Alerta Sísmica ¿Sabes en qué consisten y cómo funcionan?
4. ¿Qué variables físicas crees que se pueden medir durante un sismo?
compartan sus respuestas.
• Escriban en el pizarrón aquellas que son comunes.
Manos a la obra
Plan de trabajo
Fase i: investigemos conocimientos útiles
Por qué ocurre un temblor, cómo se mide su intensidad, qué son las ondas sísmicas y cómo se propagan, así como la manera de prevenir sus efectos.
Fase ii: exploremos para deinir el problema
Organizados en equipos, recopilen información sobre el funcionamiento de una alerta sísmica, su existencia en instituciones de su comunidad, y el conocimiento de los habitantes de su localidad sobre qué hacer en caso de sismo. Para ello visiten instituciones públicas y platiquen con los encargados de esos comités de seguridad. Investiguen también si su comunidad se ubica en una zona sísmica.
Fase iii: ¿cómo contribuimos a la solución del problema?
Apoyados en los resultados de su investigación, elaboren un sismoscopio o un sismógrafo con materiales de fácil acceso, y prueben su funcionamiento. Evaluen la utilidad de los sismoscopios para prevenir desastres.
Para el registro de sus actividades:
Utiliza un cuaderno, libreta o
carpeta como bitácora.
Lleva ahí un registro ordenado
de lo que piensas del problema,
de los textos consultados, de las
entrevistas que realices, de los
datos y objetos encontrados.
Estas anotaciones te serán muy
útiles para elaborar el informe
del proyecto.
SESIÓN 2
El plan de trabajo
explica las
actividades que
tendrás que realizar,
organizadas en fases.
Consideremos lo siguiente…lean con atención el problema que se plantea. con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución.
Si fueras el responsable del comité de seguridad de tu escuela:
1. ¿Qué medidas de seguridad implementarías para proteger a la población ante un sismo?
2. ¿Considerarías la construcción de un sismógrafo como parte de una alerta sísmica?
¿Por qué?
3. ¿Cómo podrías elaborar un sismoscopio o sismógrafo casero?
82
proyecto De inVestiGación 1
Calendario de actividadesEn cada fase identiiquen las actividades por hacer y designen a los responsables de cada una de ellas. Consulten con su maestro la fecha inal de entrega para que distribuyan mejor su tiempo. De resultarles útil cópien el formato siguiente en su bitácora. En caso contrario, diseñen su propio calendario.
cronograma de actividades
responsables Fecha
Fase i
Fase ii
Fase iii
Fase I. Investiguemos conocimientos útilesDescriban las causas y los efectos de las ondas sísmicas. para ello:
1. Respondan:
a) ¿Qué lecturas y actividades del bloque pueden servir para identiicar cómo se originan y transmiten las ondas sísmicas?
b) ¿Qué viaja más rápido: La luz o el sonido?
c) ¿Qué viaja más rápido: El sonido o una onda sísmica?
d) ¿Qué beneicio tiene para nuestra seguridad el conocer la diferencia de velocidades de las ondas?
En el calendario
escribirás las
actividades que
realizarán los
responsables en
cada fase y las
fechas de
entrega.
En esta fase
recopilarás
información
documental útil para
el desarrollo del
proyecto. Te damos
algunas referencias
de lo que sabes para
que las consultes
Las ondas secundarias provocan ondulaciones en el terreno. Sólo pueden propagarse por medios sólidos.
Las ondas primarias provocan contracciones en el terreno. Pueden propagarse en cualquier tipo de material, ya sea líquido o sólido.
Onda Secundaria o Transversal. Los movimientos de las par-tículas del medio que transportan la onda son perpendicula-res a la dirección de propagación de la perturbación.
Las partículas del medio por el cual se desplaza la onda, vibran en el mismo sentido de la propagación de la perturbación.
83
IICIENCIAS
e) Amplien la información sobre los siguientes aspectos:
i. ¿Qué tipos de onda producen los movimientos trepidatorios y qué tipos, los oscilatorios?
ii: ¿Qué se puede medir con un sismógrafo y qué con un sismoscopio?
iii. ¿Qué mide la escala de Richter y qué, la Mercalli?
iv. ¿Cuáles son las medidas de protección contra terremotos?
2. Consulten las referencias que consideren necesarias para identiicar:
a) El origen y los efectos de los sismos.
b) Las zonas sísmicas de nuestro país.
c) Sismos en tierra y mar
3. Pueden consultar las referencias que se listan abajo. Para ello:
a) Dividan las lecturas entre todos los equipos.
b) Cada equipo buscará y sintetizará los textos revisados en su bitácora.
c) Expondrán una síntesis de la información consultada al resto del grupo.
Algunas referencias de nterésciencias ii. Énfasis en Física:
1. Secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas?2. Secuencia 3: ¿Qué onda con la onda?
Geografía:
1. Secuencia 9: La población en riesgo
1. Sismos
1. Alcántara, I. (2002). Los derrumbes. Colección Fenómenos naturales. México:
Conaculta
2. Dalgleish, S.(2002). Los terremotos. México: Mcgraw-Hill
3. Medina, F. (2003). Sismicidad y volcanismo en México. Colección “La ciencia para
todos”.México: FCE.
4. Nava, A. (2003). La inquieta superficie terrestre. Colección “La ciencia para todos”.
México: FCE.
5. Nava, A. (2002). Terremotos. Colección “La ciencia para todos”.México: FCE.
6. Stradling, J. Fuerza de la naturaleza. McGraw-Hill
periódico reforma “crecen la alerta sísmica” fecha 19-07-2005. ciudad y metrópoli
periódico reforma “inventan detector de tsunamis” fecha 19-01-2005. cultura
84
proyecto De inVestiGación 1
1. CENAPRED. Desastres, Guía de prevención. 26 de febrero de 2007. http://www.
cenapred.unam.mx/es/DocumentosPublicos/PDF/guia.pdf
2. Espíndola, J. La Sismología y los Sismos de Michoacán de Septiembre de 1985. 23
de febrero de 2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/066/htm/sec_8.htm
3. Gómez, J. 3 de agosto de 2005.Cómo construir un sismoscopio casero. 23 de
febrero de 2007.
www.geociencias.unam.mx/bol-e/bole__sismoscopio020805.pdf
4. Nava, Alejandro. Terremotos. La ciencia para todos. 23 de febrero de 2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/34/html/terrem.htm
5. Observatorio Astronómico de Agache. 25 de mayo de 1997. Construcción de un
sismógrafo analógico casero. 26 de febrero de de 2007.
http://www.cip.es/personales/oaa/informes/sismografo/sismografo.htm
6. Sarrazín, M. Cómo protegerse de los terremotos. 23 de febrero de 2007.
http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=++%3E++54&tc=3&nc=5&art=32#
7. UNAM. Servicio Sismológico Nacional del Instituto de Geofísica. 23 de febrero de
2007. http://www.ssn.unam.mx/
intercambien la información que cada equipo sintetizó. para ello:
1. Escuchen con atención las exposiciones de sus compañeros.
2. Completen su bitácora con la información que ellos aporten.
nueva destreza empleada
obtener información: Identificar información textual, oral o
gráfica de una cosa, situación, hecho o fenómeno.
Fase II: Exploremos para definir el problema obtengan información sobre los riesgos sísmicos en su comunidad y las medidas de seguridad que se toman para enfrentar un terremoto. para ello:
1. Seleccionen cuatro o cinco ediicios públicos (puede ser una escuela, hospital, oicina del gobierno o del municipio, biblioteca).
2. Formen cuatro o cinco equipos y repártanse los lugares.
3. En cada lugar, acudan con el encargado de la Brigada de Seguridad o Protección civil o con alguna otra persona que les pueda dar información.
4. Realicen una entrevista para indagar sobre:
a) Los riesgos sísmicos en su comunidad.
b) ¿Qué se debe hacer en caso de sismo y por qué?
c) ¿Se cuenta con alarma sísmica? ¿Cómo funciona?
En esta fase
recabarás
información
directamente
de tu comunidad
para resolver
el problema.
SESIÓN 3
85
IICIENCIAS
5. Investiguen si existe alguna estación cercana en donde se estén monitoreando los sismos; pueden ser un tecnológico regional, universidad o dependencia gubernamental.
6. Pidan permiso de visitar la estación y entrevisten a personas que trabajan en ella. Pregunten, por ejemplo, cuáles son las medidas de protección antes, durante y después de un sismo.
para hacer sus entrevistas:
Elaboren y lleven por escrito cuatro o cinco preguntas clave para guiar sus entrevistas: Por ejemplo: ¿Cada cuándo se registra un sismo en esta región? ¿Qué se hace para prevenir a la población?
Seleccionen a los adultos que serán entrevistados y hagan una cita con ellos.
Infórmenles sobre su proyecto y sean amables.
Utilicen una grabadora, una libreta pequeña de notas o bien, su bitácora para registrar la información durante la entrevista.
Si les prestan objetos o fotografías, sean cuidadosos en su manejo y regrésenlos.
al terminar sus entrevistas:
Reúnanse con todo el equipo y seleccionen la información útil para resolver el problema.
Valoren las coincidencias en las respuestas de los entrevistados. Una tabla de datos puede ser de gran ayuda.
Mapa sísmico de México
Sísmica
Semisísmica
Asísmica
Falla de San Andrés
Falla del Paralelo 19
86
proyecto De inVestiGación 1
SESIÓN 4
clasiiquen la información obtenida durante las entrevistas:
1. Reúnan las entrevistas de todos los equipos.
2. En una tabla de datos integren la información de cada lugar visitado. Pueden utilizar una como la que se presenta a continuación:
escuela Hospitaloficina de gobierno
Bibliotecaestación de
registro sísmico
riesgos sísmicos
¿Qué hacer en caso de sismo?
¿cuenta con alarma sísmica?
¿existen campañas para prevención de riesgos?
3. Elaboren en su cuaderno un resumen sobre:
a) Medidas de protección en caso de sismo, clasiicadas en:
i. Antes
ii. Durante
iii. Después
b) ¿Cómo funciona una alarma sísmica?
c) ¿Qué es un sismógrafo y qué un sismoscopio?
d) ¿Qué mide la escala de Richter y qué la Mercalli?
Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema?
nueva destreza empleada
construir un dispositivo: Consiste en elaborar un instrumento tecnológico
para detectar o medir las magnitudes implicadas en un fenómeno.
construyan un dispositivo como un sismoscopio o un sismógrafo con materiales de fácil acceso. para ello:
1. Se presentan seis diseños o prototipos diferentes de sismógrafos y sismoscopios.
2. Formen seis equipos. Distribúyanse los diseños.
3. Cada equipo conseguirá los materiales para construir uno de los prototipos.
87
IICIENCIAS
4. Una vez construido, cada equipo realizará pruebas con su prototipo con el in de evaluar su funcionamiento. Tomen en cuenta criterios como:
a) El dispositivo que construyeron, ¿registra movimientos oscilatorios?
b) El dispositivo que construyeron, ¿registra movimientos trepidatorios?
c) Identiiquen los inconvenientes de cada dispositivo.
En esta fase se utiliza la
información obtenida hasta
ahora a fin de desarrollar
un producto que dé a
conocer el problema y
posibles soluciones.
sismógrafoMaterial: Plato de unicel, 4 palitos de madera, plumón, cinta adhesiva, hilo, estambre.Elaboración: Coloquen los palitos verticalmente alrededor del plato boca abajo, formando un cuadro como postes. Amarren el plumón de los postes cui-dando que quede exactamente al centro. Muevan la base oscilando y trepidando. Observen y registren los resultados.
sismoscopioMaterial: Base de unicel o madera, reci-piente de crema, 8 vasitos, agua, silicón. Elaboración: Perforen el recipiente en di-rección de los puntos cardinales y péguen-lo sobre la base. Alrededor del recipiente peguen los vasos con silicón. Viertan agua al recipiente justo por debajo de los hoyos. Muevan la base oscilando y trepidando Observen y registren los resultados.
sismoscopioMaterial: Recipiente de crema, vasos de gelatina, base (madera o unicel), pega-mento para plástico y agua. Elaboración: Hagan ocho perforacio-nes en el recipiente en dirección de los puntos cardinales. Peguen los vasos con silicón, como se muestra. Viertan agua al recipiente justo por debajo de los hoyos. Muevan la base oscilando y trepidando. Observen y registren los resultados.
sismógrafoMaterial: Arena, cono de papel, hilo, mar-co, tabla con papel.Elaboración: Hagan un péndulo con el cono lleno de arena, sujetándolo de un hilo desde el marco como en la igura. Agiten la base con movimientos similares a los de un sismo. Observen las marcas que deja cada tipo de movimiento. Registren lo sucedido.
sismoscopioMaterial: Base (unicel o madera), plato hondo de unicel, pegamento, rondanas, canicas, vasitos, poste de cartón de papel sanitario. Elaboración: Peguen el plato volteado hacia abajo sobre el poste y éste sobre la base. Pe-guen las rondanas sobre la supericie plana del plato y coloquen las canicas sobre ellas. Distribuyan los vasos alrededor del plato sobre la base y péguenlos con silicón. Muevan la base oscilando y trepidando.
sismoscopioMaterial: Plato hondo de unicel, 8 canicas, 8 vasitos, 8 rondanas, poste de cartón de papel sanitario. Elaboración: Peguen el plato volteado hacia abajo sobre el poste y éste sobre la base. Distribuyan los vasos sobre la base alrededor del borde plano del plato. Peguen las rondanas sobre éste y hagan que coincidan con los vasos; van a servir como soporte de las canicas. Coloquen las canicas sobre ellas. Muevan la base oscilando y trepidando. Observen y registren los resultados.
Fuente: Gómez González, Juan Martín. Cómo construir un sismoscopio casero. Centro de Geociencias. UNAM.
88
proyecto De inVestiGación 1evalúen los diferentes prototipos para construir uno para su escuela. para ello:
1. Comenten las ventajas y las desventajas de cada prototipo.
2. Elijan el prototipo que consideren mejor para registrar los movimientos del terreno.
3. Presenten a las autoridades de la escuela el prototipo elegido y sus ventajas. Solicítenles que se construya uno para la escuela, con materiales más durables.
4. Argumenten por qué el uso de un sismógrafo o sismoscopio puede ayudar a prevenir los riesgos de un sismo o terremoto.
Para terminar
En esta etapa
elaborarás un reporte
de investigación y
encontrarás la
manera más
apropiada de
presentar tu
producto terminado
a la comunidad.
SESIÓN 5
Aquí evaluarás
aprendizajes y la
contribución de tu
producto para
resolver el problema.
nueva destreza empleada
comunicar: Compartir ideas e información obtenidas de la
investigación empleando textos, imágenes, tablas y gráficas.
comuniquen los resultados que obtuvieron. para ello:
1. De los productos desarrollados durante el proyecto, decidan cuál o cuáles quieren comunicar a la comunidad, por ejemplo: síntesis de información sobre causas de los sismos, terremotos y tsunamis, frecuencia en que se presentan sismos en su región; reportes de entrevistas; etcétera.
2. Pueden elaborar una presentación que contenga:
a) Introducción: Expliquen el propósito del proyecto.
b) Desarrollo: Describan el procedimiento que siguieron para elaborar un sismógrafo o sismoscopio y presenten el dispositivo construido.
c) Conclusiones: Mencionen las medidas de prevención que existen en su comunidad, en relación con los efectos de los sismos y terremotos, así como las ventajas de contar con un dispositivo para registrar los movimientos del terreno.
3. Organicen con los asistentes un intercambio de opiniones acerca de la necesidad de prevenir daños a la comunidad ocasionados por sismos o terremotos.
Lo que aprendimosnueva destreza empleada
evaluar: Analizar los componentes y la
organización de algo para tomar decisiones.
evalúen lo aprendido durante el proyecto.
• Respondan en su bitácora:
1. Sobre los sismos y la prevención de daños a la comunidad:
a) ¿Cómo puede contribuir un sismógrafo en la prevención de daños provocados por un sismo?
89
IICIENCIAS
b) ¿Cuáles son las variables físicas que se pueden medir con un sismoscopio o un sismógrafo?
c) ¿Cuál de los dispositivos del grupo les parece más adecuado? Expliquen.
d) ¿Cuál fue el criterio para la elección del dispositivo?
e) ¿Qué fue lo que más les gustó de los productos que elaboraron?
f) ¿Existe alguna forma de prepararse para un terremoto, al menos unos segundos o minutos antes que llegue a un lugar especíico? Explica tu respuesta.
g) ¿Qué se debe hacer en caso de sismo?
2. Calculen, en el mapa de México, el tiempo aproximado que tardaría un terremoto en llegar a la ciudad de Monterrey, si se genera en el estado donde viven. Para ello:
a) Consideren que el terreno es de roca caliza y las ondas, primarias.
b) Utilicen la escala del mapa para calcular el tiempo.
3. Sobre el trabajo realizado:
a) Describan lo más valioso de su experiencia al realizar su investigación la información sobre sismos, las entrevistas, la construcción del dispositivo, etc.
b) ¿Están satisfechos con el dispositivo que construyeron?
c) ¿Qué cambios harían para mejorar su dispositivo?
Mapa de México
90
eValuación BloQue 1
Revisión de secuenciasi. lee atentamente los cinco casos. subraya el argumento más adecuado para
explicarlo.
El movimiento.La descripción de los cambios en la Naturaleza
1. Juan está sentado en una banqueta del poblado de Villa rica y ve pasar un autobús donde viaja su amiga itzel, quien está leyendo un libro junto a la ventanilla. cuando se encuentran en la estación, Juan le comenta que observó a su libro moverse hacia Villa rica. itzel se sorprende y le contesta: “no es verdad; mi libro jamás se ha movido”. ¿Quién tiene la razón?
a) Sólo Juan, porque desde su punto de referencia el libro es el que se mueve.
b) Sólo Itzel, porque desde su punto de referencia el libro no se mueve.
c) Los dos, porque están en diferentes puntos de referencia.d) Sólo Juan, porque su punto de referencia es ijo.
2. un farol se encuentra en el origen de una recta numérica. en el sitio x = 2 se ubica tu mamá leyendo el periódico, en el lugar x = - 3, está tu hermano, leyendo un libro y en x = -1 está tu papá con una revista. ¿Quién recibe con mayor intensidad la luz del farol?
a) Tu hermanob) Todos igualc) Tu mamád) Tu papá
91
IICIENCIAS
4. un autobús sale de comalá a una velocidad de 50 kmh en dirección noreste.
¿a qué pueblo llega después de 2 horas?
a) Temulb) San Bartoloc) Iztand) Chautengo
3. una mosca sobrevuela un pastel que está sobre la mesa. ¿cuál de las líneas muestra la trayectoria de la mosca y cuál el desplazamiento?
a) La roja muestra la trayectoria y la azul el desplazamiento.b) La azul muestra la trayectoria y la roja el desplazamiento.c) Ambas muestran la trayectoria.d) Ambas muestran el desplazamiento.
0 50 100
temul
san Bartolo
iztanchautengocomalá
eValuación BloQue 1
92
5. ¿en cuál de los siguientes ejemplos se produce una onda longitudinal?
a) Al dejar caer una piedra en un estanque.b) Al hacer ondas con una cuerda ija a un poste.c) Al cantar una melodía.d) Al sacudir una sábana para quitar las arrugas.
ii. analiza el diagrama de la onda para calcular lo que se te pide.
4 m
1 m
6. ¿cuál es la longitud de la onda?
a) 0.5 mb) 2 mc) 1 md) 4 m
7. si la onda fuese de sonido, tendría una velocidad de propagación en el aire de 343 m
s . ¿De cuánto sería su frecuencia?
a) 243 Hzb) 343 Hzc) 150.5 Hz d) 171.5 Hz
iii. aplica tus conocimientos para elegir la respuesta adecuada.
8. una niña y su mamá se tiran un clavado a una alberca desde un trampolín. si la pequeña pesa la tercera parte que su mamá, tendrá….
a) una velocidad mayor que su mamá b) una velocidad tres veces mayor que su mamá c) la misma velocidad que su mamá d) menor velocidad que su mamá
9. un tractor hace surcos avanzando en línea recta con una velocidad de 6 ms
hacia el norte de un terreno en donde se siembra maíz. si después de 5 segundos su velocidad es de 11 m
s , el valor de la aceleración es:
a) 0 ms2 b) 1 m
s2 c) 5 ms2 d) 20 m
s2
93
IICIENCIAS
10. ¿cuál de las airmaciones describe mejor el movimiento de un tractor que avanza sin desviarse por un zurco?
a) Rectilíneo y uniformemente aceleradob) Curvilíneo y uniformemente aceleradoc) Rectilíneo y desaceleradod) Curvilíneo y desacelerado
11. ¿cuál de las siguientes descripciones corresponde a un movimiento con aceleración negativa?
a) Un piloto de carreras durante los primeros segundos al iniciar la carrerab) Un ciclista disminuye su velocidad hasta que se detiene por completoc) Un maquinista maneja en reversa para estacionar un trend) Un automovilista mantiene estacionado su coche
iV. interpreta las gráicas
12. ¿cuál de las siguientes gráicas de velocidad contra tiempo corresponde a un movimiento acelerado? Márcala con una cruz.
Tiempo (s)0 1 2 3 4 5 6
12
10
8
6
4
2
0
Velo
cida
d (m
/s)
Tiempo (s)0 1 2 3 4 5 6
10
8
6
4
2
0
Velo
cida
d (m
/s)
Tiempo (s)0 1 2 3 4 5 6
10
8
6
4
2
0
Dis
tanc
ia (
m)
Distancia (m)0 5 10 15
6
5
4
3
2
1
0
Tiem
po (
s)
a) b)
c) d)
eValuación BloQue 1
94
13. ¿en cuál de las gráicas de velocidad contra tiempo se representa la mayor velocidad? Márcala con una cruz.
Tiempo (horas)0 1 2 3 4 5
12
10
8
6
4
2
0
Dis
tanc
ia (
km)
Tiempo (horas)0 1 2 3 4 5
12
10
8
6
4
2
0
Dis
tanc
ia (
km)
Tiempo (horas)0 1 2 3 4 5
12
10
8
6
4
2
0
Dis
tanc
ia (
km)
Tiempo (horas)0 1 2 3 4 5
12
10
8
6
4
2
0
Dis
tanc
ia (
km)
a) b)
c) d)
95
IICIENCIAS
Autoevaluación • sigue las instrucciones:
1. Escribe en la columna de la derecha el número que describa mejor tu actitud personal frente al trabajo en equipo. Emplea la siguiente escala: 1 = nunca, 2 = pocas veces, 3 = con frecuencia, 4 = siempre.
2. Responde:
a) ¿Qué airmaciones favorecen el trabajo en equipo?
b) ¿Cuáles de estas actitudes maniiestas cuando trabajas con tus compañeros de equipo?
3. Es recomendable que guardes una copia de este cuestionario en el portafolio, para que lo compares con los que harás al inal de otros bloques.
Integra tu portafolio
¿cómo trabajo en equipo?
actitud Valoración
a) Cuando trabajamos en equipo, espero a que uno de mis compañeros nos organice.
b) Cuando dividimos las tareas y termino primero, ayudo a mis compañeros.
c) Mis compañeros de equipo me toman en cuenta.
d) Si uno de mis compañeros hace un buen trabajo, se lo digo.
e) Si los demás no hacen lo que les toca, yo tampoco cumplo con mi tarea.
f) Durante una actividad, escucho y respeto la opinión de los demás.
g) Me gusta aportar ideas para realizar una actividad grupal.
h) Cuando algo me sale mal, reconozco mi error.
i) Considero que el trabajo en equipo contribuye a mi aprendizaje.
j) Cuando trabajamos en equipo, nos resulta muy difícil ponernos de acuerdo.
Un portafolio, como el
que se muestra, es una
carpeta hecha de
diversos materiales
como cartón, yute, tela
o papel. Utiliza lo que
quieras para fabricar
el tuyo.relexiona acerca de las actividades del Bloque 1 que te parecieron más importantes para tu aprendizaje, y guarda en tu portafolio algunas de esas actividades; por ejemplo, ejercicios, fotografías, dibujos, tablas o autoevaluaciones. escribe en una tarjeta, por qué guardas cada una de ellas.
96
97
Las fuerzas.La explicación de los cambios
BLOQUE 2
98
secuencia 6
Todos hemos participado en juegos de pelota. A muchos nos agrada el futbol, a otros el basquetbol, el beisbol, el voleibol, el tenis, el frontón o el billar, entre muchos deportes más. Hemos jugado a los quemados o a las canicas. No importa qué tan grande o pequeña sea nuestra pelota, qué tan suave o dura pueda ser o si estamos al aire libre o bajo techo, siempre que jugamos a la pelota, para ganar, necesitamos controlar sus movimientos.
Sabemos que una pelota permanece donde está y en reposo hasta que alguien la golpea con el pie, la mano o algún objeto. Por ejemplo, algo tiene que suceder para cambiar la rapidez y la dirección de una pelota que lanzamos al aire.
La pelota conserva su forma esférica, hasta que algo sucede que la deforma.
Para empezarEl movimiento cambia… ¿en la Tierra y en el espacio?
Lee el texto.
• Antes de la lectura, menciona cómo se puede cambiar velocidad de tres objetos en movimiento.
SESIÓN 1
Texto introductorio
En la práctica de todos los deportes, hay muchos cuerpos que se ponen en movimiento o que cambian su manera de moverse.
¿Por qué cambia el movimiento?
La Tierra y la Luna forman un sistema en continuo movimiento.
Ahora sabes que Galileo demostró que la velocidad de los objetos en caída libre cambia de manera uniforme, pero no explicó las causas de este cambio. En esta secuencia identiicarás qué es lo que provoca los cambios en el estado de movimiento de los objetos y cuáles son sus características. Valorarás la utilidad de este conocimiento en tu vida cotidiana, ya que tú te mueves en todo momento, o estás en contacto con cosas de tu entorno que modiican su manera de moverse o se deforman.
99
IICIENCIAS
Una pelota en distintos momentos de su movimiento durante un juego.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Lo que pienso del problemaen tu cuaderno:
1. ¿Qué debes hacer para iniciar el movimiento de una pelota?
2. Cuando la pelota está avanzando en el aire, ¿por qué cae?
3. ¿Qué se necesita para detener el movimiento de la pelota?
4. ¿Qué otros cambios en su movimiento puede tener una pelota?
5. ¿Por qué una pelota puede cambiar de forma?
6. Lo que produce los cambios en el estado de movimiento de la pelota, ¿es lo mismo en todos los casos? Explica tu respuesta.
Manos a la obraActividad UNOanalicen algunas formas de modiicar el movimiento de distintos objetos. Para ello:
• Realicen la siguiente demostración.
1. Comenten: ¿Qué se necesita hacer para cambiar el movimiento de un objeto?
2. Van a necesitar un objeto ligero, como una pluma, un borrador, un sacapuntas o una corcholata.
en un partido de futbol puedes poner la pelota en movimiento, elevándola, y ver que
luego cae; otras veces la haces avanzar a ras de suelo para pasársela a un compañero.
sabes que, si nadie la recibe, después de un tiempo se detendrá en el campo de juego.
¿Qué se requiere para que la pelota se mueva de estas maneras?
100
secuencia 6
3. Realicen lo que se indica:
Experiencia A:
a) Pidan a dos compañeros su participación y numérenlos.
b) Soliciten que se coloquen frente a frente en los extremos de una mesa o escritorio.
c) El alumno 1 impulsa el objeto de manera que se deslice sobre la mesa, en una trayectoria recta hacia el alumno 2.
d) El alumno 2 no detiene el objeto.
Experiencia B:
a) El alumno 1 impulsa el objeto de manera que se deslice sobre la mesa en una trayectoria recta hacia el alumno 2.
b) El alumno 2 detiene, con sus manos, al objeto cuando llega al extremo de la mesa.
Experiencia C:
a) El alumno 1 impulsa el objeto de manera que se deslice sobre la mesa en una trayectoria recta hacia el alumno 2.
b) El alumno 2, colocado a la mitad de la mesa, desvía el objeto en movimiento hacia un lado.
4. Intercambien sus opiniones sobre:
a) ¿Cómo sería el movimiento en las experiencias B y C de no haber intervenido el alumno 2?
b) ¿Qué acción realizaron para cambiar el movimiento del objeto?
c) ¿Cómo le llamarían a la noción física que permite cambiar el movimiento de un objeto?
d) ¿Cómo sería la magnitud de esta acción si quisieran mover un escritorio?
101
IICIENCIAS
El experimento de Galileo
Lean el texto. Pongan especial atención en el razonamiento de Galileo.
Los movimientos cambian debido a las interacciones entre los cuerpos.
Texto de información inicial
¿Dos explicaciones del movimiento?
Vínculo entre secuencias
Recuerda que las aportaciones de Galileo
a la ciencia las revisaste en la secuencia
4: ¿cómo caen los cuerpos?
Si pasa frente a nosotros una pelota rodando, sabemos que no comenzó a moverse de manera espontánea, es decir, sin una causa aparente. Probablemente nuestro sentido común y la experiencia cotidiana nos indiquen que alguien la golpeó o impulsó para que se moviera.A lo largo del tiempo, se han buscado causas al movimiento; por ejemplo, Aristóteles pensaba que todo movimiento ocurre porque las cosas no están en el lugar al que pertenecen, al que necesitan llegar. Una vez allí ahí, se detienen.Sin embargo, en el siglo XVI, Galileo Galilei realizó una observación que revolucionó la física. Estableció que el estado de movimiento de un cuerpo, que se deine como su velocidad respecto a un punto de referencia, sólo puede ser alterado si actúa algo sobre él y que, en consecuencia, no hay móviles que se detengan por sí solos, como decía Aristóteles. El estado natural de movimiento de todo objeto, airmó, es el movimiento rectilíneo uniforme, por lo tanto no se requiere de nada más para mantenerlo. En cambio, sí se requiere de una causa externa o interacción para modiicar su rapidez o su dirección. El reposo es un caso parti-cular del movimiento rectilíneo uniforme, en el que la rapidez es cero.Podemos concluir entonces que para que exista un cambio en el estado de movimiento de un cuerpo, siempre hay una interac-ción que hace que los objetos en reposo se muevan, cambien su rapidez o alteren su forma, o bien que se detengan si ya están en movimiento.
En otro de sus ingeniosos experimentos, Galileo consideró dos planos inclinados y un objeto que se desliza por ellos. En los dos primeros casos, el móvil alcanza la misma altura al subir por el segundo plano, sólo que recorre más distancia conforme decrece la inclinación del segundo plano. En el caso extremo de que el segundo plano quede horizontal, el móvil se moverá indeinidamente en línea recta a velocidad constante.
102
secuencia 6
Actividad DOSidentiiquen las interacciones causantes del movimiento de un objeto.
• Realicen la demostración:
1. Contesten: ¿Un objeto puede moverse sin interactuar con algo? Expliquen.
2. Realicen los siguientes movimientos:
a) Abran la puerta del salón desde dentro.
b) Cierren la puerta del salón desde dentro.
3. Describan:
a) El movimiento efectuado para abrir y cerrar la puerta.
b) El esfuerzo necesario para abrir y cerrar la puerta.
4. Coloquen una silla junto a la puerta.
SESIÓN 2
5. Realicen nuevamente los pasos 1 y 2.
6. Contesten en sus cuadernos:
a) ¿Cómo interactúan con la puerta para abrirla y para cerrarla?
b) ¿Qué nombre le darían a las interacciones que ejercieron sobre la puerta?
c) ¿Cuándo se requiere mayor esfuerzo para abrir la puerta, con la silla o sin ella? ¿Por qué?
d) Mencionen al menos dos causas que puedan hacer que la puerta se mueva sin tocarla. Justiiquen su respuesta.
7. Intercambien sus opiniones sobre:
a) ¿Cuándo es más conveniente jalar y cuándo, empujar una puerta?
b) ¿Hacia dónde debe abrirse la puerta de una salida de emergencia?
c) Para producir un cambio en el estado de movimiento de la puerta, ¿requirieron hacer contacto con ella o es una interacción que puede hacerse a distancia?
d) ¿Cómo le podrían llamar a la interacción que provoca el movimiento de un objeto?
Relexión sobre lo aprendido
Ahora sabes que todo cambio en el estado de movimiento de un
objeto requieres de una interacción de cierta magnitud. Considera
cómo aplicarías este conocimiento al resolver el problema.
103
IICIENCIAS
Para terminarLean el texto. Pongan atención en los tipos de fuerzas existentes.
¿Qué produce los cambios?Cada vez que algún cuerpo cambia su estado de movimiento o su forma, es necesariamente a causa de que sobre él actúa algo que llamaremos fuerza. No puede ocurrir un cambio sin su intervención, ya sea en un balón de futbol, una mesa, el océano, las estrellas o las naves espaciales. Puede decirse, entonces, que las fuerzas son el motor del Universo. Las fuerzas se clasiican, según la forma en que operan, en: fuerzas de contacto y fuerzas a distancia.
Tabla de los efectos de las fuerzas de contacto
características cambios en el movimiento de los cuerpos ilustraciones:
Requieren que los ob-jetos involucrados en la interacción se toquen, es decir, entren en contacto físico. Son percibidas di-rectamente por nuestros sentidos, por lo que son del orden de lo macros-cópico.Pueden operar jalando, o empujando, presionando, deformando e incluso mediante choques.Se les llama también fuerzas mecánicas.
aceleración: Paso de una rapidez pequeña a una rapidez grande. Un caso particular es cuando se pasa del reposo al movimiento, es decir, cuando un objeto empieza a moverse.
Frenado o desaceleración: Paso de una rapidez grande a una rapidez pequeña. Un caso particular es cuando se pasa del movi-miento al reposo, es decir, cuando un objeto se detiene.
Desviación: Cambio en la dirección en la que se mueve un objeto.
Deformación: Cambio en la forma o el tamaño de un cuerpo.
Temporalmente: Cuando la fuerza deformante deja de actuar, el cuerpo recu-pera su forma y tamaño originales.
Permanentemente:Un resorte que se ha estira-do tanto que ya no regresa a su forma original.
Texto de formalización
104
secuencia 6
Tabla de fuerzas a distancia
características ejemplos de algunas fuerzas a distancia
ilustraciones:
Estas fuerzas no necesitan contacto físico entre los objetos involucrados, es decir, pueden actuar a través del vacío, que es donde no hay un medio material.Se les conoce como las interacciones fundamentales de la naturaleza.se muestran dos de ellas: la gravitatoria y la electromagnética.
Gravitatoria: Es la responsable de los movimientos y trayectorias de los cuerpos celestes. En nuestra Tierra, el efecto de esta fuerza sobre todos los objetos se llama peso y produce la caída de los cuerpos. Sólo es de atracción.
electromagnética: Es la responsable de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos que conocemos, como la interacción con los imanes. Su efecto se percibe como atracción o repulsión. Entre otros fenómenos, produce las fuerzas de fricción, que siempre se oponen al movimiento.
Un peine electrizado que atrae papelitos y un imán que atrae tachuelas.
Las deformaciones causadas por las fuerzas de contacto pueden ser temporales o permanentes.
Las fuerzas de contacto y la fuerza de fricción son en realidad manifestaciones de fuerzas eléctricas y magnéticas entre los ob-jetos cuando éstos se aproximan mucho. En general, la fricción depende del grado de rugosidad o aspereza de las supericies que se acercan lo suiciente y la percibimos como rozamiento.
Interacciones electromagnéticas
Cuerpo 1
Cuerpo 2
Atracción: Tipo de interacción
que tiende a acercar dos objetos
Peso: Fuerza gravitatoria de un
planeta sobre un cuerpo.
Repulsión: Tipo de interacción
que tiende a alejar entre sí a
dos objetos.
Es raro que sobre un objeto en particular, en un momento dado, actúe sólo una fuerza. Lo usual es que sobre cada objeto operen varias fuerzas a la vez. Cuando esto sucede, los efectos de todas ellas se acumulan y combinan; puede incluso suceder que las fuerzas que actúan simultáneamente sobre un objeto se compen-sen o se anulen mutuamente, dando como resultado un cuerpo en equilibrio de fuerzas, el cual tendrá un movimiento rectilíneo uniforme o estará en reposo, como si no estuviese sometido a la acción de fuerza alguna.
105
IICIENCIAS
Actividad TRESelaboren una hipótesis sobre las fuerzas que intervienen en los cambios del estado de movimientos.
• Comenten: ¿Cuáles son las fuerzas que intervienen en el cambio de movimiento de un cuerpo?
1. Material
a) Riel de 100 cm. Puede hacerse con una pieza plana de metal con bordes, o bien con tubos metálicos pegados en paralelo con cinta adhesiva. Hay que dejar entre ellos el espacio suiciente para el deslizamiento recto del balín, sin que pueda salirse a los lados ni hundirse. También pueden pegarse dos tiras o reglas de madera.
b) Balín metálico.
c) Juego de escuadras o transportador
d) Cinta métrica.
e) Recorte de franela o jerga de 60 cm de largo.
f) Imán potente en forma de barra.
2. Procedimiento
experiencia a: Con un ángulo de inclinación ijo y diferente supericie de rodamiento.
a) Coloquen el riel con una inclinación de 30°.
b) Suelten el balín desde la parte superior del riel.
c) Dejen que el balín continúe rodando sobre la mesa una vez que se deslizó por todo el riel (Caso 1).
d) Pongan el recorte de tela y repitan los pasos b)y c) (Caso 2).
e) Midan en centímetros la distancia recorrida sobre la mesa después de cada descenso.
SESIÓN 3
nueva destreza empleada
elaborar hipótesis: Es una respuesta tentativa a una pregunta o problema;
consiste en una explicación que debe ser probada posteriormente.
106
secuencia 6
experiencia B: Con un ángulo de inclinación ijo y diferente impulso inicial.
a) Coloquen el riel con una inclinación de 0°.
b) Empujen con diferentes fuerzas el balín desde la parte superior del riel (Casos 3-5).
c) Dejen que el balín continúe rodando sobre la mesa una vez que se deslizó por todo el riel.
experiencia c: Colocando el riel a 45 grados, aplicando al móvil una fuerza externa.
a) Sitúen el balín en la parte media del riel.
b) Acerquen el imán al balín, sin tocarlo, de tal forma que logren mantenerlo quieto (Caso 6).
c) Suban el balín por el riel atrayéndolo con el imán, pero sin tocarlo (Caso 7).
d) Registren sus observaciones en sus cuadernos.
3. Resultados
• Registren las distancias recorridas por el balín sobre la supericie de la mesa. Para ello utilicen los siguientes formatos:
experiencia a: Con un ángulo de inclinación ijo y diferente supericie de rodamiento.
107
IICIENCIAS
casoinclinación
del riel
Manera en
que inicia el
movimiento
y superficie
empleada
Distancia
recorrida
(cm)
ObservacionesFuerzas
responsables
1 30°Sólo soltar. Sin
tela.
2 30°Sólo soltar. Con
tela.
b) experiencia B: Con un ángulo de inclinación ijo y diferente impulso inicial.
casoinclinación
del riel
Manera en que inicia el
movimiento
Distancia recorrida
(cm)Observaciones
Fuerzas responsables
3Horizontal
(0°)Con rapidez inicial
pequeña.
4Horizontal
(0°)Con rapidez inicial
media.
5Horizontal
(0°)Con rapidez inicial
grande.
c) experiencia c: Colocando el riel a 45 grados.
caso inclinación del riel ObservacionesFuerzas
responsables
6 45˚
7 45˚
108
secuencia 6
4. análisis de resultados
• Respondan en sus cuadernos, de acuerdo con sus observaciones y mediciones:
experiencia a:
a) ¿Por qué se frena el balín?
b) ¿Qué tipo de fuerza frena al balín?
experiencia B:
a) ¿Cómo consigues iniciar el movimiento con mayor rapidez?
b) ¿Qué sucede cuando esta fuerza mecánica de inicio es mayor?
c) ¿Qué tipo de fuerza es la mecánica?
d) ¿Por qué el balín recorre una distancia mayor cuando la rapidez inicial es mayor?
La fricción juega un importante papel en la diicultad o facilidad para desplazarse.
experiencia c:
a) ¿Por qué se queda quieto el balín sobre el riel cuando le acercan un imán?
b) ¿Qué tipo de fuerza ejerce el imán sobre el balín?
5. comunicación
• Elaboren un reporte en su cuaderno.
comparen sus resultados con los que obtuvieron otros equipos. Después:
1. Adviertan las semejanzas y las diferencias obtenidas.
109
IICIENCIAS
2. Expresen sus opiniones sobre las siguientes cuestiones:
a) ¿A qué se deben las diferencias, si es que las hay?
b) ¿Qué fuerzas intervienen en los casos experimentados?
c) ¿Estas fuerzas son de contacto o a distancia? Expliquen.
d) ¿Cómo participa la fricción en estos casos?
Lo que aprendimosResuelvo el problema
“En un partido de futbol pones la pelota en movimiento para iniciar el juego, elevándo-la, y ves que luego cae; otras veces la haces avanzar a ras de suelo para pasársela a un compañero. Sabes también que, si nadie la recibe, después de un tiempo se detendrá en el campo de juego. ¿Qué se requiere para que la pelota se mueva de estas maneras?”
Para resolver el problema:
1. Responde: ¿Qué se requiere para que la pelota se mueva de estas maneras?
2. Completa la tabla considerando lo siguiente:
a) Asigna la fuerza y el tipo de fuerza causante del movimiento descrito.
b) Fundamenta tu respuesta para cada caso.
Movimiento Fuerza participanteTipo de fuerza que actúa
(de contacto o a distancia)
Elevar una pelota que está previamente en reposo.
Hacer caer una pelota que avanza en el aire.
Detener una pelota en movimiento.
3. Deine con tus palabras el concepto de fuerza.
110
secuencia 6
Para qué me sirve lo que aprendí?el conocimiento de las fuerzas que participan en todos los movimientos ha ayudado a la humanidad a realizar con mayor facilidad muchas tareas, mediante el diseño y la construcción de máquinas que aprovechan las fuerzas naturales.
1. Pregunten a los adultos de su localidad cuáles son las máquinas que más se emplean diariamente.
2. Clasifíquenlas en:
a) Máquinas mecánicas que sólo aprovechan las fuerzas de contacto.
b) Máquinas eléctricas que utilizan las fuerzas a distancia de tipo electromagnético.
3. Mencionen dos ejemplos de fuerzas de contacto que actúan en una locomotora de vapor.
Relexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia
sobre las causas de los cambios en el estado de
movimiento o la deformación de losobjetos.
¿Existen diferencias entre lo que pensabas y lo que
ahora sabes? Explica tu respuesta.
Ejemplos de máquinas mecánica y eléctrica.
Para recapitular el
contenido de la secuencia
consulten el programa:
Las causas del movimiento
en la programación de la
red satelital edusat.
111
IICIENCIAS
Ahora opino que…Desde la antigüedad, se han utilizado animales en la molienda de granos, los cuales están atados a las pesadas piedras de las norias.
1. ¿De que otra manera se puede hacer esta labor aprovechando alguna de las fuerzas que existen en la naturaleza?
2. ¿Qué ventajas tiene emplear estas fuerzas?
3. ¿Qué otros ejemplos podrían mencionar donde se utilicen estas fuerzas?
• Escriban sus respuestas en el cuaderno.
Para saber más…1. Estrada, Alejandro Félix, et al. (2001). Lecciones de Física. México: CECSA.
2. Tagüeña, Carmen, et al. (1999). Física. México: Santillana.
1. Hacyan, Shahen. Las fuerzas de la naturaleza. ILCE. 22 de febrero 2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/129/htm/sec_6.htm
112
secuencia 7
En nuestra vida diaria, las fuerzas están presentes en casi todos los aspectos. Lo más frecuente es que sobre cada objeto actúen dos o más fuerzas simultáneamente. Por ejemplo, cuando un vendedor de camotes empuja su carrito cuesta arriba en una calle empinada, debe aplicarle una fuerza mecánica dirigida a lo largo del plano y apuntando hacia el punto más alto de la calle. Además de esta fuerza, sobre el carrito actúan por lo menos dos fuerzas más que diicultan su movimiento: la de gravedad, que siempre apunta hacia abajo, y la de fricción, entre las ruedas del carrito y el pavimento.Los efectos de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos no siempre son visibles pero están ahí. Si visitamos una ciudad grande, veremos ediicios de varios pisos que, a diferencia del carrito, están en reposo. ¿Qué fuerzas actúan sobre un ediicio? El peso es una de ellas. Pero, para que el ediicio no se desplome debe existir al menos otra fuerza que contrarreste al peso. Estas fuerzas son producidas por los cimientos, las columnas o las trabes. ¿Qué otras fuerzas actúan a nuestro alrededor? Muchas, por ejemplo la acción del viento y de los movimientos del terreno producidos por las ondas sísmicas, son factores a considerar por quienes diseñan y construyen ediicios. En el ediicio actúan varias fuerzas simultáneamente y no hay desplazamiento o éste es mínimo… al menos, ¡eso es lo esperado! En cambio, en el carrito de paletas, el resultado de las fuerzas es un desplazamiento neto calle arriba.
Para empezarFuerzas ¡en acción!
Lee el texto.
• Antes de la lectura contesta: ¿Cómo se suman las fuerzas?
SESIÓN 1
Texto introductorio
¿Por qué se mueven las cosas?
consulta en tu
diccionario el
signiicado de
palabras como
trabe.
La estabilidad de esta torre, depende del equilibrio de las fuerzas que actúan sobre ELLA.
El movimiento de este carrito de camotes es resultado de las fuerzas que actúan sobre él.
113
IICIENCIAS
Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es tan pesada que se necesitan
dos grúas para levantarla hacia su pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2
unidades en una dirección de 30°, mientras que la otra ejerce una fuerza de 2.5 unidades
a 135°. Cuando se ponen en acción las grúas, ¿hacia donde se moverá la estatua?
Utiliza herramientas gráficas para encontrar la magnitud, la dirección y el sentido de las
fuerzas que aplican las grúas
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Qué harías para que la estatua quede en el pedestal?
2. ¿Qué es lo que cambia el estado de movimiento de un objeto?
3. ¿Cómo puedes predecir hacia dónde se moverá un objeto?
4. ¿Cómo representarías gráicamente la fuerza que cada grúa aplica sobre la estatua?
Las grúas deben colocar la estatua en el pedestal. ¿Lo lograrán?
Ahora sabes que la fuerza es aquello que provoca un cambio en el estado de movimiento de los objetos. En esta secuencia conocerás las características de una fuerza y la manera en la que puedes representarla gráicamente. Valorarás este conocimiento para encontar fuerzas resultantes y predecir el movimiento de objetos en tu vida cotidiana.
Consideremos lo siguiente…a continuación se te presenta el problema que resolverás con lo que hayas apren-dido durante esta secuencia.
135º
30º
114
secuencia 7
compartan sus respuestas sobre:
1. ¿Qué diicultades tuvieron para representar gráicamente las fuerzas que mueven la estatua?
2. ¿Se pueden combinar dos fuerzas en una sola? Si es así, ¿a partir de ésta se puede predecir hacia dónde se moverá la estatua? ¿Cómo?
Manos a la obraActividad UNOiniere la dirección del movimiento de un cuerpo.
• Realicen la siguiente experiencia.
1. Comenten: ¿Cómo seleccionan las fuerzas más adecuadas para mover un objeto en una dirección particular?
2. Van a necesitar una mochila y una cuerda.
3. Elijan a tres compañeros para que hagan lo siguiente:
a) Pasen al frente.
b) Amarren entre dos compañeros la cuerda al asa de la mochila, dejando dos extremos libres.
c) El tercer voluntario dibujará un esquema en el pizarrón indicando cómo deben aplicarse dos fuerzas sobre la mochila para subirla al escritorio.
d) El resto del grupo hará una predicción sobre cómo se moverá la mochila aplicando las fuerzas representadas en el pizarrón.
e) Al terminar la predicción, los dos voluntarios deben jalar las cuerdas en la dirección indicada en el esquema, sin modiicarla.
f) Los compañeros que jalaron la mochila deben comentar al grupo si consideran que aplicaron las fuerzas adecuadas para subir la mochila, o no.
g) Realicen los ajustes necesarios al esquema y hagan una nueva predicción.
h) Repitan la experiencia hasta que el esquema y las fuerzas reales aplicadas coincidan.
115
IICIENCIAS
¿Cómo se pueden representar las fuerzas?Ciertas cantidades en la física, llamadas escalares, quedan exclusivamente determinadas con
un número y una unidad de medida, como sucede con el tiempo. Así airmamos que un suceso ocurrió en 2 horas. Otras cantidades en cambio, llamadas vectoriales, requieren además ,una dirección y un sentido para que queden totalmente deinidas. Hemos mencionado en secuencias previas al desplazamiento y la velocidad, que son, por supuesto, cantidades vectoriales. Es claro que no es lo mismo caminar 5 kilómetros hacia el norte que 5 kilómetros hacia el sur.
De la misma manera, no obtenemos el mismo resultado si lanzamos una pelota de básquetbol hacia la canasta del equipo contrincante que hacia la propia, aunque necesitemos la misma magnitud de fuerza para arrojarla. ¿Qué tipo de cantidad será entonces la fuerza? Es, también, una cantidad vectorial.
Como la fuerza es un vector, se puede representar mediante una lecha cuya longitud indique qué cantidad de fuerza se aplica y cuál es su dirección y sentido. Cuando se ejercen diversas fuerzas sobre un cuerpo, una representación de vectores permite analizar qué efecto se producirá como resultado de aplicar todas las fuerzas simultáneamente.
comenten la experiencia:
1. ¿Qué ajustes hicieron al esquema original para lograr el movimiento deseado?
2. ¿Cómo representaron la cantidad de fuerza y cómo la dirección de la fuerza?
3. ¿ Se requiere aplicar siempre una fuerza para mover un objeto en reposo? Expliquen.
4. ¿Qué importancia tiene la dirección de aplicación de un conjunto de fuerzas en el resultado de un movimiento?
5. Escriban sus conclusiones en el pizarrón.
Texto de información inicial
Relexión sobre lo aprendido
1. ¿De qué te sirve la Actividad UNO para resolver el problema?
• Considera la importancia del ángulo y de la fuerza para lograr un movimiento esperado.
2. ¿Es necesario que la dirección de cada fuerza aplicada sobre un objeto, sea igual a la del
movimiento? Explica.
Lean el texto.
• Pongan atención en la representación de fuerzas mediante vectores.
Punto de aplicación
1 2 3 4 5Este vector representa una fuerza de 5 unidades en dirección horizontal hacia la derecha.
El punto de aplicación de cada fuerza está representado por el punto inicial de la lecha; la dirección es el ángulo que forma la lecha con el eje horizontal, el sentido es hacia donde apunta la lecha y la magnitud de la fuerza, es proporcional al tamaño total de la lecha, medido desde el punto de aplicación hasta la punta de la misma, trazada en una escala apropiada de longitud.
116
secuencia 7
Sobre esta pelota actúan dos fuerzas simultáneamente. Para analizarlas, podemos suponer que el punto de aplicación de ambas está en el centro del balón. Debe recordarse que dichas fuerzas no se encuentran en la pelota. Son consecuencia de la interacción, de la pelota con el jugador que trata de encestar, y la fuerza de gravedad, que es la interacción de la pelota con la Tierra.
La dirección y el punto de aplicación sobre la bola de billar podría darnos una pista de hacia dónde se moverá después del tiro.
La dirección del movimiento del objeto y de la fuerza aplicada por el sujeto, no siempre son iguales.
117
IICIENCIAS
comenten algunas ideas del texto.
• Respondan en sus cuadernos:
1. Cuáles son las ventajas de usar lechas para representar a las fuerzas
2. Observen las imágenes que acompañan al texto. ¿La dirección del movimiento y de la fuerza aplicada siempre son iguales? Expliquen.
Actividad DOSRepresenten movimientos cotidianos utilizando vectores.
1. Observen las imágenes:
Vínculo entre secuencias
Recuerda que los efectos que produ-
cen las fuerzas de contacto y a dis-
tancia sobre los objetos se describen
en la secuencia 6: ¿Por qué cambia el
movimiento?
Vínculo entre secuencias
Las características de magnitudes
vectoriales como el desplazamiento
y la velocidad se revisaron en la
secuencia 2: ¿Cómo se mueven las
cosas?
nueva destreza empleada
Representar: Utilizar o dibujar diagramas o modelos
para demostrar que se comprenden conceptos, estructu-
ras, relaciones, procesos cientíicos, sistemas y ciclos
biológicos o físicos.
118
secuencia 7
2. Representen en su cuaderno mediante vectores:
a) Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos.
b) La dirección del movimiento al aplicar las fuerzas.
Relexión sobre lo aprendido
Ahora sabes que la fuerza no es una propiedad de
los objetos, sino la medida de la interacción entre
ellos. Si las fuerzas son vectores que pueden
representarse con lechas:
1. ¿Cómo podrías representar las fuerzas del
problema?
2. ¿Cuál fuerza tiene una magnitud mayor?
¿Cómo lo sabes?
Sabías que…
La magnitud de una fuerza se puede medir con un instrumento llamado dinamómetro, que consiste en un resorte con un gancho, sujeto a un marco con una escala graduada. La fuerza estira el resorte, y la longitud de estiramiento da una medida de la cantidad de fuerza que soporta el resorte.
• Tu puedes aplicar el funcionamiento del dinamómetro en forma muy sencilla. Consigue un resorte y amárralo a tu mochila. Sostén la mochila colgando del resorte y observa que el estiramiento del resorte es mayor si el peso de la mochila se incrementa al cargar más objetos. Si mides la longitud del estiramiento, tendrás una idea de la cantidad de fuerza presente. En este caso, se trata del peso.
El dinamómetro es un instrumento para medir la fuerza.
119
IICIENCIAS
Para terminarLean el texto.
• Antes de realizar la lectura comenten cómo pueden predecir el movimiento de un cuerpo al aplicarle dos fuerzas diferentes.
Texto de formalización
SESIÓN 2
¿Hacia dónde se moverá?Para saber la dirección del movimiento de un objeto sobre el que se aplican varias fuerzas a la vez, hay que conocer primero las características de cada fuerza por separado. Conviene considerar al conjunto de interacciones como un sistema de fuerzas.
Si dos fuerzas iguales en magnitud y dirección se aplican a un cuerpo en sentidos opuestos, éste no se moverá porque los efectos se contrarrestan. Un ejemplo de esto se tiene cuando dos personas jalan con la misma fuerza los dos extremos de una cuerda en sentido contrario.
El análisis de las fuerzas que intervienen en un sistema es indispensable, por ejemplo, para los ingenieros que construyen puentes, ediicios o plataformas petroleras, porque de sus predicciones y cálculos depende que las ediicaciones se muevan controladamente o permanezcan estáticas.
Las fuerzas sobre esta roca tenen un efecto nulo sobre su movimiento.
Cualquier desequilibrio entre estas fuerzas provocará que el puente se desplace.
120
secuencia 7
Cuando las fuerzas aplicadas no son colineales, como ocurre con las fuerzas aplicadas sobre la estatua del problema, la fuerza resultante ya no es simplemente una suma aritmética. El procedimiento gráico para sumar fuerzas en este caso es el método del polígono, que es el siguiente:
1. Cada fuerza se representa como una lecha. Puesto que las fuerzas se ejercen sobre el mismo punto de aplicación, éstas se trazan a partir de este punto, conservando las características de magnitud, sentido y dirección de las fuerzas que se quiere representar.
2. Después, se reacomodan las lechas de manera que se coloca la punta de una lecha con el extremo de otra, respetando la longitud, la dirección y el sentido originales.
3. La resultante se obtiene trazando una línea desde el origen de la primera lecha, hasta la punta la última lecha, es decir, del punto de aplicación al punto inal de las fuerzas trazadas.
F1
F2
a)
b)
Método del polígono. La fuerza resultante es la misma, sin importar cuál de las dos fuerzas F1 y F2, se elija representar primero.
Relexión sobre lo aprendido
¿En qué te ayuda lo que acabas de aprender sobre la resultante
de un sistema de fuerzas para mover la estatua del problema?
¿Hacia dónde se moverá la estatua? ¿Por qué?
Actividad TRESLa resultante de una fuerza
calculen la resultante de un sistema de fuerzas.
1. Van necesitar hojas y transportador.
2. Analicen la situación que se presenta:
Dos pescadores jalan una red llena de peces, aplicando fuerzas de la misma magnitud, pero con diferente dirección. Una de las personas jala la red con una fuerza de 5 unidades en una dirección de 45° hacia la lancha. Esta es la fuerza F1. El otro pescador, jala la red con la misma fuerza, pero con un ángulo de 90°. Esta es la fuerza F2. ¿Hacia dónde se moverá la red si la fuerza aplicada es de 5 unidades?
+ = =
F1 = − 4 F2 = 5 Fi + F2 = − 4 + 5 = 1 R = 1
Los vectores colineales se suman en forma algebraica.
Cuando dos o más fuerzas se aplican en la misma dirección, sin importar que tengan sentidos contrarios, se denominan fuerzas colineales. En este caso, si tienen el mismo sentido, sus magnitudes se suman; si tienen sentido contrario, las magnitudes se restan, en forma similar a como se procede con la recta numérica.
121
IICIENCIAS
3. En sus cuadernos:
a) Utilicen el método del polígono para obtener la resultante de las fuerzas aplicadas por los pescadores sobre la red.
b) Indiquen la magnitud, dirección y sentido de la fuerza resultante que mueve la red.
4. Analicen lo obtenido:
a) ¿El sentido del movimiento de la red es el mismo que el de las fuerzas aplicadas por los pescadores? Expliquen.
b) Proporcionen un ejemplo en el que una fuerza suple la acción de dos fuerzas con-currentes simultáneas.
comparen sus respuestas.
1. Veriiquen con sus compañeros si obtuvieron el mismo vector resultante.
2. ¿Qué diicultades se presentaron al trazar cada una de las fuerzas?
3. ¿Por qué puede haber resultados diferentes en el vector resultante?
4. ¿Cómo se puede saber quién ha trazado correctamente sus vectores?
5. ¿Existe alguna otra interacción que no se haya considerado en este sistema de fuerzas?
Para conocer más sobre
las fuerzas, puedes
consultar el libro Fuerzas
físicas, de las Bibliotecas
escolares y de aula.
Dos fuerzas actuando sobre un objeto.
Imagen de una red que es jalada por dos pescadores hacia el interior de su
lancha.
122
secuencia 7
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es tan pesada que se necesitan dos grúas para levantarla hacia un pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2 unidades en una dirección de 30°, mientras que la otra ejerce una fuerza de 2.5 unidades a 135°. Cuando se ponen en acción las grúas, ¿hacia donde se moverá la estatua?
Utiliza herramientas gráicas para encontrar la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas que aplican las grúas.”
Relexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre la
dirección en la que se moverá un objeto, al aplicarle dos fuerzas
diferentes. ¿Cambió lo que pensabas? ¿Por qué?
Resuelve el problema en tu cuaderno.
• Para ello, considera las siguientes cuestiones:
1. ¿Es adecuada la dirección en que las grúas aplican la fuerza sobre la estatua?
2. Elabora un diagrama de las fuerzas ejercidas por las grúas sobre la estatua.
3. Encuentra la fuerza resultante para veriicar si la estatua llega al sitio marcado.
Las grúas deben colocar la estatua en el sitio marcado por la cruz verde. ¿Lo lograrán?
¿Para qué me sirve lo que aprendí?seguramente han escuchado una frase popular que dice “más vale maña que fuerza”.
1. Expliquen en su cuaderno como se aplica esta frase al:
a) Levantar una caja muy pesada con los brazos o empujarla por un plano inclinado.
b) Evitar que un ediicio se caiga o mueva de su lugar.
2. Utiliza en tu argumentación las nociones de magnitud, dirección y sentido de una fuerza.
135º
30º
Para recapitular el
contenido de la secuencia
consulten el programa:
Las fuerzas y el
movimiento en la
programación de la red
satelital edusat.
123
IICIENCIAS
Ahora opino que…como parte de las iestas de tu comunidad, se está llevando a cabo un rodeo y un toro se escapó. ahora, para regresarlo de nuevo a la función, los vaqueros primero deben lazarlo de los cuernos, para después subirlo a la camioneta y regresarlo a la feria. ¿cómo hacerlo?
• Para resolver lo anterior:
1. Observen el dibujo.
2. Respondan:
a) ¿Es recomendable utilizar una sola fuerza de gran magnitud para subir al toro a la camioneta? ¿Por qué?
b) Por el contrario, ¿cuántas fuerzas serán necesarias para conducir al toro de manera que no se regrese ni pueda embestir a los vaqueros? ¿Por qué?
Para saber más… 1. Noreña, V. Francisco y Juan Tonda. (2002). El movimiento. México: SEP/Santillana.
2. Pogan, A. (2003). Fuerzas físicas. México: Ediciones Culturales Internacionales.
1. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Noreña, V. Francisco. (2002). Física en Imágenes. México: Santillana.
3. Porter, A. (2005). Cómo funcionan las cosas. México: McGraw-Hill Interamericana.
1. Aristizábal, D. (2004). Suma de vectores por el método del polígono. Universdad Na-cional de Colombia. 23 de febrero 2007.
http://www.unalmed.edu.co/~daristiz/virtual/generalidades/applets/applet_suma_polig/SumaPolig.htm
124
secuencia 8
Desde hace algunos años, las autoridades de tránsito han insistido en la importancia de usar el cinturón de seguridad para reducir el riesgo de daño o muerte en caso de accidente; para ello han realizado campañas informativas en diferentes medios como la televisión y los espectaculares. Con el mismo propósito, en algunas localidades, se han impuesto sanciones económicas a las personas que no lo usan.Acostumbrarse a emplear el cinturón de seguridad es importante porque permite que el conductor y los
pasajeros se mantengan ijos en su asiento si el coche llega a chocar, frenar bruscamente o voltearse. Cuando un automóvil se detiene de improviso, los ocupantes tienden a continuar el movimiento que el auto tenía justo al momento del impacto, por lo que pueden golpearse con las partes internas del auto o salir por el parabrisas y sufrir lesiones graves o hasta la muerte.
Es cierto que utilizando el cinturón, los riesgos de lesiones no se eliminan del todo, ya que los pasajeros pueden golpearse con otras partes del auto, como las ventanas laterales. Sin embargo, se ha comprobado que el cinturón permite salvar muchas vidas.
Para empezarLa inercia
Lean el texto.
• Antes de la lectura, comenten cómo es el movimiento que experimentan cuando un coche frena bruscamente.
SESIÓN 1
Texto introductorio
Es importante que todos los pasajeros de un auto usen el cinturón de seguridad, para minimizar el riesgo de daño en caso de accidente. Los niños deben ubicarse en el asiento trasero, de preferencia en sillas especiales para ellos.
consulta tu
diccionario para
encontrar el
signiicado de
palabras como
robot.
¿Cuáles son las causas del movimiento?
125
IICIENCIAS
Ahora ya sabes que las fuerzas se asocian a interacciones. En esta secuencia identiicarás a las fuerzas como agentes de cambio en el estado de movimiento de las cosas; estudiarás las leyes que explican el movimiento de todos los objetos a partir de las fuerzas que actúen en ellos. Valorarás la utilidad de conocer estas leyes, para describir y predecir el movimiento de los objetos que se encuentran a tu alrededor.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Vas a elaborar un cartel para promocionar el uso del cinturón de seguridad en los vehículos automotores en tu comunidad. Después de leer el cartel, tus vecinos tendrán información sobre:
1. Las fuerzas que actúan sobre el cinturón cuando un coche frena.
2. Para que se utilizan los cinturones de seguridad.
• elabora un cartel con la información adecuada y un dibujo que muestre las fuerzas que actúan cuando el coche frena sobre el cinturón de seguridad y la persona que lo usa.
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Cómo se puede cambiar el movimiento de un objeto?
2. ¿Qué variable física se asocia al aumento o disminución de la velocidad con respecto del tiempo?
3. ¿Qué se necesita para frenar un objeto en movimiento?
comenten:
• En un choque frontal entre dos automóviles, ¿qué podría pasar si los pasajeros no tuvieran puesto el cinturón de seguridad?
Actividad UNOidentiiquen la propiedad de inercia de la materia. Para ello:
1. Contesten: ¿Qué pasará con los platos y vasos si tiran fuertemente del mantel que cubre la mesa del comedor?
2. Necesitan:
a) Vaso de vidrio
b) Varias monedas
c) Naipe o carta de baraja; también pueden usar cualquier tarjeta recortada de una pasta de plástico para encuadernar o engargolar.
3. Realicen lo que se indica:
a) Coloquen la moneda sobre la tarjeta y ésta sobre la boca del vaso.
126
secuencia 8
b) Tiren lenta y lateralmente de la tarjeta.
c) Observen lo que ocurre.
d) Prueben con monedas de diferentes tamaños.
e) Repitan la experiencia de observación, sólo que ahora den los tirones rápidamente.
4. Escriban en su cuaderno una descripción del movimiento de la tarjeta y la moneda cuando tiran de la tarjeta lentamente y cuando tiran de la tarjeta rápidamente.
• Indiquen las diferencias que hayan notado en cuanto al movimiento de las monedas.
comenten:
a) ¿Cómo se llama la propiedad por la que las monedas caen al vaso cuando se tira la tarjeta rápidamente?
b) Otro ejemplo de la vida diaria en la que se presente esté fenómeno.
Sabías que…
La inercia es la oposición de un objeto a cambiar su estado de movimiento. La inercia que presenta un cuerpo bajo la acción de una fuerza es directamente proporcional a la cantidad de materia del cuerpo. Por acuerdo, consideraremos que la inercia es equivalente a la cantidad de materia. Esto signiica que la inercia es numéricamente igual a la masa y se le asignan las mismas unidades físicas.
Por ejemplo, si jalamos horizontalmente con rapidez una tarjeta, con una moneda encima, la moneda no “responde” instantáneamente a la fuerza lateral; al quedar suspendida la moneda cae por su propio peso.
Otro ejemplo que ilustra la inercia es el experimento de Galileo: si soltamos dos objetos de diferente masa desde la misma altura con respecto al suelo, ambos lo tocarán al mismo instante. Al objeto de mayor masa, la Tierra lo atrae mediante una fuerza de mayor magnitud que con la que atrae al objeto de masa menor. Sin embargo, el objeto de menor masa se opone menos a cambiar su movimiento que el de mayor masa. Ambos efectos se equilibran perfectamente y, como consecuencia de ello, ambos objetos describen exactamente la misma trayectoria tocando el suelo al mismo instante.
127
IICIENCIAS
Actividad DOSFuerza y aceleración
inieran la proporción que existe entre fuerza y aceleración.
• Realicen la práctica.
1. Material
a) Camión de juguete estilo carguero. Puede ser de cualquier diseño y material. Lo importante es que sus ruedas no se traben, que giren adecuadamente para que el camión avance. Colóquenle encima la pesa de 1 kg y 4 cuadernos para que tenga una masa de 3 kg aproximadamente.
b) Cuerda o hilo grueso de seda de 5 m de largo.
c) Polea.
d) Juego de pesas de 100, 150, 200, 250 y 500 g. También pueden emplearse mate-riales como plastilina, piedras, etcétera.
e) Cinta métrica o lexómetro.
f) Cronómetro.
2. Procedimiento
• experiencia a: Misma masa del móvil diferente fuerza de tracción
a) Coloquen en una mesa el camión y en el extremo de ésta ijen la polea. La polea debe estar ija y no girar; se utiliza para que se deslice la cuerda sobre ella.
b) Midan la cuerda al tamaño de la mesa y dejen una longitud de 10 cm para que cuelgue la pesa por el extremo de la mesa.
c) Pasen la cuerda por la polea y amarren un extremo de la cuerda al camión y el otro extremo a una pesa de 500 g. Procuren que haya una distancia de 3m entre las llantas delanteras del camión y el extremo de la mesa.
SESIÓN 2
128
secuencia 8
d) Hagan pruebas para elegir 5 pesas entre 150 y 400 g cuyo peso permita al camión recorrer 1 m en diferentes tiempos (o a diferentes velocidades). Si el camión no se mueve por la fricción, pongan una pesa de mayor masa, por ejemplo de 200 g. Si el camión se mueve demasiado rápido agreguen masa sobre el camión, poniendo pesas encima o cualquier otra cosa, como piedras pequeñas o cuadernos.
e) Suelten la pesa y midan el tiempo que tarda el camión en recorrer la distancia de 1 m para cada una de las pesas 600, 650, 700 y 800 g; éstas ejercerán la fuerza de tracción.
• experiencia B: Misma fuerza de tracción diferente masa del móvil
a) Repitan el procedimiento anterior con la última pesa, pero ahora coloquen piedras, plastilina, o cualquier otro objeto en el camión para aumentar su masa.
3. Resultados
• Registren sus datos en tablas como las que se muestran:
Tabla 1. experiencia a
Misma masa del móvil diferente fuerza de tracción
Masa de la pesa
de tracción (kg)
Distancia
d (m)Tiempo t (s)
Rapidez media
V = (dt
) (ms
)
1
1
1
1
1
Tabla 2. experiencia B
Misma masa del móvil diferente fuerza de tracción
camiónMasa de la pesa
de tracción (kg)
Distancia
d (m)Tiempo t (s)
Rapidez media
V = (dt
) (ms
)
Masa original 1
Con aumento de masa
1
129
IICIENCIAS
4. análisis de resultados
experiencia a
a) Cuando aumentan la masa de la pesa de tracción aumentan la magnitud de la fuerza que jala al camión, ¿qué ocurre con la rapidez media del camión?
b) ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué?
c) ¿Cuál es la relación de proporción; directa o inversa entre fuerza y aceleración? Justiiquen su respuesta.
experiencia B
a) Manteniendo la masa de la pesa de tracción constante mantienen constante la fuerza que jala al camión ¿Al aumentar la masa del camión, que ocurre con su rapidez media?
b) ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué?
c) ¿Cuál es la relación de proporción directa o inversa entre aceleración y masa?
5. comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
intercambien sus opiniones sobre:
• La relación de proporcionalidad que encontraron entre la fuerza de tracción, la aceleración y la masa del camión.
Manos a la obraLean el texto. Pongan especial atención en la causa de que un objeto se mueva.
El burro con carga de leña requiere mayor fuerza para acelerarse o para detenerse que el burro sin carga.
Texto de información inicial
¿Qué provocan las fuerzas?Las fuerzas operan como agentes de cambio del movimiento. Cuando se aplica una fuerza a un objeto, es posible cambiar la manera en la que se mueve. No obstante, a veces, las fuerzas aplicadas sobre un objeto están dispuestas de manera que entre ellas se contrarrestan o equilibran; lo que da una fuerza resultante de magnitud cero y, en consecuencia, no cambiará la manera en la que el objeto se mueve. Para provocar el movimiento de un objeto, o alterar su movimiento actual, es necesario que la suma vectorial de las fuerzas aplicadas dé una fuerza resultante o neta con una magnitud diferente de cero. Por ejemplo, si juegas a tirar de una cuerda con un amigo, tú jalando de un lado y tu amigo del lado contrario, es posible que notes que en algún momento la cuerda no se mueve. Si no hay fuerza neta, es posible que el objeto se quede quieto o que tenga un movimiento rectilíneo uniforme. Esto se debe a la inercia; un objeto no cambiará su estado de movimiento hasta que una fuerza neta venza su inercia. Por ejemplo, si colocamos un objeto sobre una mesa y lo ponemos en movimiento, dentro de algunos instantes se detendrá. Sin embargo, si pulimos bien la mesa y repetimos la experiencia, notaremos que el objeto se desplaza llegando un poco más lejos. Es razonable suponer que si somos capaces de eliminar por completo la fuerza que proviene del rozamiento entre el objeto y la mesa, éste seguirá moviéndose indeinidamente, con la misma velocidad que nosotros le hayamos dado en el instante inicial. Con base en experiencias similares Isaac Newton desarrolló su primer principio o ley del movimiento:
130
secuencia 8
Las ciencias y la comunidad científica
Newton no siempre fue un buen estudiante; al contrario, era un pésimo alumno, hasta que un día se peleó a puñetazos con el más bravo de su clase, quien además era un magníico estudiante. Newton logró vencerlo y, para completar su triunfo, comenzó a destacar en la escuela. A partir de entonces su dedicación al trabajo nunca decayó hasta que llegó a la universidad. Durante dos años la universidad donde estudiaba Newton tuvo que cerrar por la expansión de una epidemia; fue en este lapso cuando desarrolló sus trabajos más importantes, sumergido en una profunda concentración.
Mediante el análisis matemático de sus tres leyes, es posible conocer de antemano la trayectoria y la velocidad que tendrá, en cada instante, cualquier objeto que se mueva; conociendo su posición y velocidad iniciales. Newton contribuyó al desarrollo de la ciencia de su época y de la nuestra legándonos, además de sus tres leyes del movimiento, la teoría de la gravitación universal y el cálculo diferencial e integral, entre sus contribuciones más importantes. Hoy en día se ponen en órbita satélites de comunicaciones con la ayuda de la teoría de la gravitación de Newton, y casi cualquier disciplina cientíica necesita de las herramientas del cálculo diferencial e integral para su funcionamiento. La dedicación y la constancia en su trabajo caracterizaron a Newton durante la mayor parte de su larga vida.
Isaac Newton nació en Inglaterra en 1642 y murió colmado de honores en 1727.
Primera ley: Todo objeto permanece en estado de reposo o movimiento
rectilíneo uniforme, a menos que una fuerza externa no equilibrada actúe
sobre él.
Newton reconoció que una fuerza neta es capaz de provocar un cambio en la velocidad de un objeto, o bien una aceleración. Por ejemplo, si jalamos una silla para sentarnos, con el jalón aumentamos la velocidad de la silla desde el reposo, en la dirección y sentido en que la jalamos, para ponerla en el lugar que quera-mos. Poner en movimiento cualquier cosa requiere de la acción de una fuerza neta. Este hecho lo formalizó Newton en su segunda ley del movimiento.
Segunda ley: Cuando actúa una fuerza neta sobre un cuerpo, éste tendrá
una aceleración en la misma dirección y sentido que la fuerza neta aplicada. La
magnitud de la aceleración del cuerpo, que se produce por la acción de la fuerza neta,
es inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
Por ejemplo, si jalamos un carro de juguete de masa m = 20 kg que inicialmente estaba en reposo vi = 0 y con esto le damos una velocidad inal vf de 2 m
s en un
tiempo t = 1s. El carro tiene una aceleración de a = 2 ms2 .
La fuerza neta F que le aplicamos al bloque al jalarlo es de:
F = (20 kg) (2 ms2 )= 40 kgm
s2 = 40 N
La segunda ley de Newton puede expresarse matemáticamente con la ecuación:
F = ma
Con esta ecuación se deine la unidad de fuerza; 1 kg ( ms2 ) es igual a un newton, el cual
se denota con la letra N en honor a Isaac Newton.
Primera ley de Newton.
131
IICIENCIAS
Respondan en sus cuadernos:
1. En todos los casos en los que actúa una fuerza no equilibrada o fuerza neta sobre un objeto, ¿se mueve? Justiiquen su respuesta.
2. Si al mismo tiempo se les aplica a dos objetos de diferente masa una fuerza igual durante toda su actuación, ¿éstos se moverán de manera similar? ¿Cuál de los dos acelerará menos?
3. Si comparamos dos objetos de distinta masa, ¿cuál de ellos presenta una mayor inercia? Justiiquen su respuesta.
4. Si sólo actuasen dos fuerzas de igual magnitud y perfectamente horizontales sobre un objeto en movimiento, una de ellas operando hacia la derecha y la otra hacia la izquierda, ¿cuál sería la trayectoria del objeto?
5. Un bloque de 10 kg de masa se halla en reposo. Calculen la magnitud de la fuerza necesaria para mover el bloque y que alcance una velocidad de 1.5 m
s en 1s. Si esta fuerza se aplica en dirección horizontal hacia la
izquierda, ¿hacia dónde se mueve el bloque?
6. Revisa las preguntas anteriores e identiica en qué momento se aplican las dos leyes de Newton estudiadas.
conexión con Matemáticas
Para recordar qué signiica que
dos variables sean proporcionales
revisen la secuencia 7: Razones
y proporciones de su libro de
Matemáticas ii.
Vínculo entre secuencias
Recuerda que estudiaste la caída
libre y la aceleración en la secuen-
cia 4: ¿Cómo caen los cuerpos?,
y el concepto de velocidad en la
secuencia 2: ¿Cómo se mueven las
cosas?
La deinición de fuerza la revisaste
en la secuencia 6: ¿Qué cambia el
movimiento?
Las fuerzas pueden modiicar el movimiento.
Relexión sobre lo aprendido
Ahora que conoces la relación entre la fuerza y la aceleración,
¿Cómo este conocimiento te ayuda para resolver el problema.
132
secuencia 8
Actividad TRESTercera ley de Newton
analicen las fuerzas en la interacción entre dos sistemas.
1. Necesitan:
a) Globo
b) Patines, patineta o silla con ruedas.
2. Realicen lo que se indica:
experiencia a
a) Inlen el globo sin llenarlo.
b) Tapen con los dedos el oriicio.
c) Suelten el globo.
d) Observen lo que sucede.
experiencia B
a) Siéntense en la silla con ruedas y con las piernas lexionadas impúlsense con la pared.
b) Observen lo que ocurre.
3. Comenten:
a) ¿Por qué se mueve el globo cuando se deja salir el aire?
b) ¿Por qué si empujan a la pared con los pies se van hacia atrás?
c) ¿Cuáles son los sistemas que interactúan para cada caso?
d) ¿Cómo se maniiesta la interacción entre los sis-temas?
SESIÓN 3
133
IICIENCIAS
Texto de formalización
¿A toda acción corresponde una reacción?Cuando interactúan dos objetos entre sí para producir un movimiento, éste se produ-ce por la participación de dos fuerzas. De hecho, en la Naturaleza todas las fuerzas se dan por pares, actuando sobre dos objetos distintos. Por ejemplo, los bomberos que apuntan al fuego con la tobera de una manguera gruesa deben sostenerla irmemente, ya que cuando el chorro de agua sale de ella, la manguera retrocede fuertemente. De la misma manera, cuando remamos en un bote impulsamos los remos hacia el frente golpeando con ellos una porción de agua; esto genera una fuerza que propicia que el bote se mueva hacia atrás. Cuando caminamos ejercemos una fuerza sobre el suelo y el suelo ejerce una fuerza sobre nosotros que nos impulsa hacia delante para poder avanzar. Comúnmente a una de las fuerzas del par se la identiica como fuerza de acción y a la otra como de reac-ción. Estos fenómenos, y muchos otros, se explican mediante la tercera ley de Newton:
3° ley: A toda fuerza de acción corresponde una fuerza de reacción de igual
magnitud o intensidad, pero de sentido contrario.
La salida hacia abajo de gases generados en una combustión permite que el cohete tenga un impulso hacia arriba. El conocimiento de las leyes de Newton, en este caso la tercera, ha permitido un gran desarrollo tecnológico.
EL CABALLO LISTOEL CABALLO LISTO
Arre,caballo, jala el carro para que nos podamos ir
Jalar el carrosería un esfuerzo
inútil
Si yo jalo el carro, el tirará de mí a su vez por la 3˚ ley de
Newton, las fuerzas son iguales y opuestas , asi que se cance-lan, con una fuerza resultante
de cero no nos moveremos
Física,Física, Física…
Para poder movernos tienes que ejercer una fuerza sobre el carro ¡tira de él y seguro lo
lograremos!
¿Cómo podré avan-zar si el carro tira de
mí hacia atrás?
Física,Física, Física…
Sólo empuja el suelo hacia atrás, por la 3° ley de Newton el suelo te empu-jará hacia adelante con la
misma fuerza
Lo ves, ya avanzamos ¡esté suelo está haciendo
un buen trabajo!
Para terminarLean el texto. Pongan especial atención en la tercera ley de newton.
elaboren en el pizarrón una lista de tres actividades cotidianas que se pueden explicar mediante la tercera ley de newton.
Relexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia acerca de las causas del
movimiento y cómo interactúan dos objetos entre sí. ¿Existe diferencia
entre lo que pensabas y lo que sabes ahora? Explica tu respuesta.
134
secuencia 8
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Vas a elaborar un cartel para promocionar el uso del cinturón de seguridad en los vehí-culos automotores en tu comunidad. Después de leer el cartel, tus vecinos tendrán infor-mación sobre:
1. Las fuerzas que actúan sobre el cinturón cuando un coche frena.
2. Para que se utilizan los cinturones de seguridad.
• Elabora un cartel con la información adecuada y un dibujo que muestre las fuerzas que actúan cuando el coche frena sobre el cinturón de seguridad y la persona que lo usa.”
Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello, considera:
1. ¿Por qué se comenzaron a utilizar los cinturones de seguridad?
2. ¿Qué fuerzas actúan sobre las personas que viajan en un coche que frena? Elabo-ra un dibujo al respecto.
3. ¿Cambia el efecto sobre el cinturón si una persona tiene una masa pequeña y otra una masa grande? Explica.
4. Emplea en tu argumentación los conceptos de fuerza, aceleración e inercia.
Relexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre los cambios en el movimiento. ¿Qué
diferencias notas entre lo que escribiste entonces y lo que sabes ahora? Justiica tu respuesta.
¿Para qué me sirve lo que aprendí?contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno:
1. Si vas en tu bicicleta y ves a corta distancia un obstáculo en tu camino, ¿aplicarías los frenos inmediatamente o hasta que casi tocas el obstáculo? ¿Por qué?
2. ¿Qué ley de Newton explicaría por qué un mesero muy hábil no desacomoda los platos que están sobre la mesa si tira fuerte del mantel?
Para recapitular el
contenido de la
secuencia consulten el
programa: Las leyes del
movimiento en la
programación de la red
satelital edusat.
135
IICIENCIAS
Ahora opino que… un juego muy común entre los niños es el de las “coleadas”. este juego puede ser peligroso debido a las fuerzas que actúan en él.
• Responde en tu cuaderno:
1. ¿Dónde resulta más seguro colocarse: adelante o atrás de la ila? ¿Por qué?
2. ¿Es más seguro: jugar coleadas con patines? ¿Por qué?
3. Argumenta tus respuestas empleando los términos: fuerza e inercia.
Para saber más…1. Diccionario básico de cientíicos. (1994). Madrid: Tecnos.
2. Breun, E. et al. (1997) Física para segundo grado. El universo de la ciencia. México:
Trillas.
3. Pérez Montiel, H. (1999). Física, segundo año. México: Patria
4. Viniegra, F. (1991). Una Mecánica sin Talachas. México: Fondo de Cultura Econó-
mica.
1. Aguilar, G., et al. La mecánica de Galileo y Newton. ILCE. 22 de febrero de 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/03/htm/sec_9.
html
2. Alba, F. La mecánica. ILCE. 22 de febrero de 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/23/htm/sec_
6.htm
3. Hacyan, S. La relatividad de Galileo. ILCE. 22 de febrero de 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/078/htm/sec_
4.htm
136
secuencia 9
Se supone que nuestro Sistema Solar se formó hace 4,600 millones de años por la acumulación de una nube de gas y polvo que también dio origen al Sol. Ocho planetas giran alrededor del Sol siguiendo trayectorias elípticas, aunque prácticamente son circulares.
Los planetas se dividen en dos grupos: interiores y exteriores. En orden creciente de su distancia al Sol, en el primer grupo se encuentran Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. En el segundo grupo Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Entre los dos grupos se encuentra un cinturón de asteroides que, al igual que los planetas, también giran en torno al Sol siguiendo trayectorias prácticamente circulares. De los planetas interiores La Tierra y Marte poseen satélites o lunas, que se mueven circularmente en torno a ellos.
Los planetas exteriores son gaseosos y gigantescos, tienen anillos compuestos por millones de partículas de hielo y polvo. Desde luego, los anillos más espectaculares son los de Saturno. Además de los anillos, los planetas exteriores tienen satélites o lunas que giran a su alrededor.
En las afueras del Sistema Solar se halla la nube de Oort, donde se concentra gran cantidad de cometas. En ocasiones viajan hacia el centro del Sistema, lo que permite que veamos su espectacular cauda. Algunos de ellos describen órbitas elípticas en torno al Sol, como los planetas. El cometa más conocido es el de Halley, que pasa cerca de la Tierra cada 76 años.
Para empezarLee el texto.
• Antes de la lectura, recuerda lo que sabes del Sistema Solar.
SESIÓN 1
Texto introductorio
Nuestro Sistema Solar es un sistema complejo y fascinante, con planetas, asteroides y cometas, entre otros cuerpos celestes.
consulta tu
diccionario para
encontrar el
signiicado de
palabras como
cometa.
Planetas del Sistema Solar.
¿La materia atrae a la materia?
137
IICIENCIAS
Sabías que…
Hasta hace algunos años a Plutón se le consideraba un planeta del Sistema Solar, pero desde 2006 Plutón es considerado el planeta menor número 134,340, según el Minor
Planet Center. Plutón no se encuentra en el mismo plano, en el que están las órbitas de los demás planetas. De hecho, por un tiempo Plutón se encontraba entre Urano y Neptu-no. Estas son las razones principales por las cuales ya no se le considera un planeta del sistema solar.
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Cómo se le llama a la fuerza que nos mantiene sobre el suelo?
2. ¿De qué depende esta fuerza?
3. ¿Es lo mismo masa que peso? Justiica tu respuesta.
Manos a la obra Actividad UNODescriban las características del movimiento circular. Para ello:
1. Necesitan:
a) Lata de aluminio de 355 ml; cualquier lata de refresco cumple con esta condición.
b) 1.5 m de cuerda rígida; puede ser un mecate delgado para tender ropa.
c) Abrelatas.
d) Argolla; puede ser la de un llavero. La argolla es para evitar que te lastimes o te quemes el dedo mientras tiras de la cuerda.
e) Cronómetro
Ahora ya conoces distintos tipos de movimiento y su relación con las fuerzas. En esta
secuencia podrás explicar, a partir de la Ley de la Gravitación Universal, el movimiento
de cuerpos celestes y cómo se provoca nuestro peso. Este conocimiento te servirá
para valorar la participación de la fuerza de gravedad en algunos fenómenos que
ocurren en nuestro planeta, así como la importancia que ha tenido la astronomía
para algunas culturas del mundo.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
¿La fuerza que nos mantiene unidos a la superficie de la Tierra y la que mantiene a los
planetas moviéndose en torno al Sol? ¿Corresponden al mismo tipo de interacción?
138
secuencia 9
2. Realicen lo que se indica:
a) Quiten la tapa superior de la lata con el abrelatas.
b) Hagan dos oriicios en las paredes laterales de a la lata e introduzcan la cuerda por ellos.
c) Jalen la cuerda un poco y hagan un nudo en forma triangular.
d) Midan 30 cm desde el nudo y amarren ahí la argolla.
e) Pidan la participación de un compañero y enrollen en la mano del compañero el resto de cuerda.
f) El compañero introduce el dedo índice en la argolla.
g) Ladeando el dedo horizontalmente, comenzará a darle vueltas a la lata. Debe darle exactamente 50 vueltas. Realicen esto con mucho cuidado para no golpear a un compañero.
h) Midan el tiempo en que se completan las 50 vueltas.
i) Repitan los pasos d a h para longitudes de 45, 50 y 60 cm desde el nudo y coloquen ahí la argolla.
139
IICIENCIAS
3. En su cuaderno:
a) Expliquen cómo se produce un movimiento circular.
b) Elaboren un círculo donde representen cuántas fuerzas existen en el movimiento circular y hacia dónde se dirigen.
c) ¿Qué pasaría si se suelta la cuerda, mientras la lata se encuentra en movimiento circular?
d) Si suponemos que los planetas se mueven en torno al Sol en una trayectoria circular y no hay ninguna cuerda que conecte al Sol con un planeta, ¿qué es lo que provoca que un planeta gire en torno al Sol?
e) ¿Hubo diferencia signiicativa entre los tiempos que midieron para cada una de las longitudes de la cuerda? ¿A qué se debe?
f) Describan lo que sintieron en el dedo al girar la lata y cambiar las longitudes de la cuerda.
intercambien sus puntos de vista acerca de lo siguiente:
1. ¿Cuál sería la trayectoria de un planeta si no hubiese ninguna fuerza actuando sobre él?
2. No hay una cuerda que sujete a los planetas con el Sol, entonces: ¿Qué los mantiene en su órbita?
3. ¿Cuál de las leyes de Newton explica este fenómeno?
comenten:
• La trayectoria de un planeta en torno al Sol no es perfectamente circular; se desvía ligeramente describiendo una elipse ¿Cuándo se moverá más rápido un planeta, cuando esté más cerca o más lejos del Sol?
140
secuencia 9
Lean el texto. Pongan atención en las características de la fuerza gravitacional.
Actividad DOSinieran cómo depende la fuerza de interacción gravitacional de la distancia que separa a dos objetos de la misma masa.
1. Se han medido las fuerzas de interacción gravitacional entre dos masas iguales en función de la distancia que las separa. Los datos se resumen en la siguiente tabla.
Distancia r (m) Fuerza gravitacional F (n)
1 100.00
2 25.00
3 11.11
4 6.25
5 4.00
6 2.78
7 2.01
8 1.56
9 1.23
10 1.00
Texto de información inicial
¿Existe una fuerza de atracción en cualquier lugar del Universo?
“La materia atrae a la materia en cualquier región del Universo”. Éste es el principio de la gravitación universal de Newton. Toda la materia interactúa entre sí, y toda interacción se determina con una fuerza. Desde luego, la fuerza gravitacional depende de la cantidad de materia que poseen los objetos que interactúan, es decir, de sus masas.
La interacción gravitacional se transmite a distancia. Por ejemplo, la fuerza de atracción gravitacional ‘Fg’, entre dos objetos de masas iguales m1 y m2 de 1 kg, que se encuentran separados a una distancia r de 1 m es de:
Fg = 6.67x10-11 N .
Podemos decir entonces que la interacción gravitacional depende de las masas y su distancia, aunque nunca deja de actuar sobre todos los cuerpos del Universo.
Isaac Newton descubrió la ley de la gravitación universal apoyándose en los trabajos desarrollados por Kepler y Hooke, entre otros. Newton sintetizó las órbitas elípticas de Kepler con la fuerza “centrífuga” de Hooke. Es decir que reunió por lo menos dos siglos de creación y desarrollo cientíico en una teoría magistral, que sigue vigente hasta nuestros días.
Constante de gravitación universal: Valor numérico que
expresa la intensidad de la atracción gravitacional que se
produce entre dos objetos de un kilogramo cada uno
separados por un metro de distancia.
141
IICIENCIAS
F(N)
r(m)
100
80
60
40
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3. Contesten a partir de la curva que corresponde a esta gráica:
a) ¿Cuál es la relación de proporcionalidad, directa o inversa, entre la fuerza gravitacional y la distancia?
b) ¿En qué momento llega a desaparecer la interacción gravitacional?
contesten en su cuaderno:
1. ¿Existe interacción gravitacional entre dos diminutas partículas de polvo? ¿Por qué?
2. ¿Es perceptible la interacción gravitacional que existe entre dos camiones de 5 toneladas separados a 1 m de distancia? Expliquen.
3. ¿La fuerza de atracción gravitacional que ejercen sobre ti los objetos que te rodean impedirá que te separes de tu compañero o compañera de banca? ¿Por qué?
2. Elaboren una gráica de fuerza contra distancia con estos datos.
Relexión sobre lo aprendido
Acabas de describir gráicamente la relación
entre la distancia y la fuerza de atracción
gravitacional. ¿De qué te sirve esta información
para resolver el problema?
Vínculo entre secuencias
Recuerda que el concepto de fuerza lo
revisaste en la secuencia 6: ¿Por qué
cambia el movimiento? y en la secuencia
8: ¿cuáles son las causas del movimiento?
142
secuencia 9
Texto de formalización
Sabías que…
Newton dedujo que la fuerza de interacción gravitacional es proporcional al producto de las masas de los objetos que interactúan, e inversamente proporcional a la distancia que los separa elevada al cuadrado. Esto signiica que si los cuerpos tienen masas grandes, como los planetas, se atraerán considerablemente entre sí, por el contrario, si la distancia que los separa es muy grande, entonces la fuerza entre ellos será muy débil.
Newton introdujo una constante de la gravitación universal ‘G’, cuyo valor es pequeñísimo, precisamente:
G = 6.67×10-11 Nm2
kg2
Por lo anterior, la fuerza de atracción gravitacional está dada por la siguiente ecuación:
F= Gm1m2
r2
SESIÓN 2 Para terminarLean el texto
• Antes de leer el texto, contesten la pregunta del título.
¿Pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna?El peso es la fuerza que nos atrae hacia el centro de la Tierra y nos mantiene sobre el suelo. Podemos calcular matemáticamente nuestro peso con la segunda ley de Newton. Hay que multiplicar nuestra masa m por la aceleración que produce la gravedad sobre cualquier objeto que esté cerca de la supericie de la Tierra, y que tiene un valor de g = 9.8 m
s2.
Por ejemplo, si una persona tiene una masa de 60 kg su peso sobre la supericie de la Tierra es de:
Fg = mg = (60 kg) (9.8 m s2
) = 588 N
También en los demás planetas que conforman nuestro
Sistema Solar experimentaríamos peso, sólo que sería distinto al
que experimentamos en la Tierra, ya que los otros planetas
tienen distinta masa y tamaño, por esta razón la aceleración de
la gravedad cerca de sus supericies serían distintas a la de la
Tierra. La aceleración de la gravedad sobre la supericie de un
planeta depende de su masa y de su radio, es decir de la
distancia desde el centro del planeta hasta su supericie.El peso es una fuerza que nos atrae hacia el centro de nuestro planeta y nos mantiene sobre su supericie.
comenten si pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna.
• Expliquen sus respuestas empleando los conceptos de masa y aceleración de la gravedad.
143
IICIENCIAS
Actividad TRESEl peso y la gravedad
calculen el peso de una persona en diferentes cuerpos del sistema solar.
• Realicen lo que se pide:
1. Completen la tabla calculando el peso de una persona de 60 kg de masa en cada uno de los cuerpos celestes.
2. Tomen en cuenta la aceleración de la gravedad que existe sobre la supericie de cada cuerpo celeste.
cuerpos celestes aceleración de la gravedad en la supericie del planeta
gp
( m s2
)
Peso de una masa de 60 kg en el planeta
Fp
(n )
Tierra
9.81 588
Mercurio
3.63
Venus
8.87
Marte
3.71
Luna
1.62
Júpiter
419
144
secuencia 9
3. Con los cálculos que han realizado, ¿en cuál de los cuerpos del Sistema Solar pesaría-mos más y en cuál menos?
4. ¿Cuáles pueden ser las diferencias más signiicativas entre esos dos cuerpos celestes para provocar la enorme diferencia de pesos?
5. ¿En qué planeta nuestro peso sería más cercano al que experimentamos en la Tierra
Las ciencias y la comunidad científica
Entre las culturas antiguas que tuvieron un gran desarrollo en astronomía destacan la maya, la inca y la griega. Existen códices mayas que indican que esta cultura tenía un calendario basado en el movimiento del Sol. El calendario de los incas, por su parte, constaba de un año solar de 365 días, repartidos en 12 meses de 30 días y con 5 días intercalados. Los aztecas, a su vez, propusieron un calendario solar conformado por un círculo exterior de 20 áreas que representaban los días de cada uno de los 18 meses que contenía su año. Los griegos fueron, quizá, la cultura europea que en la antigüedad desarrolló más la astronomía. Por ejemplo, Ptolomeo pensó que la Tierra era el centro del Universo y construyó un modelo matemático para explicar el movimiento de los astros que se conocían en su época. Este modelo fue aceptado por los estudiosos del cielo hasta la época del Renacimiento, en el siglo XV de nuestra era. Un sacerdote polaco de esa época, Nicolás Copérnico, cambiaría para siempre nuestra percepción del lugar que ocupa la Tierra en el Universo, al airmar que el Sol es el centro del Sistema Solar.
La astronomía ha sido muy importante desde la antigüedad hasta nuestros días. Algunos pueblos tenían calendarios basados en el movimiento del Sol.
145
IICIENCIAS
Relexión sobre lo aprendido
Ahora conoces algunas características de la fuerza de interacción gravitacional
y observaste los efectos de la fuerza centrípeta. ¿De qué te sirve este
conocimiento para resolver el problema
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“¿La fuerza que nos mantiene unidos a la supericie de la Tierra es la misma que mantiene a los planetas moviéndose en torno al Sol? ¿En qué son similares esas fuerzas y en qué se diferencian?”.
Resuelve el problema en tu cuaderno.
• Para ello, considera las siguientes cuestiones:
1. ¿Qué dirección y sentido tiene el peso de una persona o, en general, de cualquier objeto?
2. ¿Cómo será el movimiento de un objeto, inicialmente en reposo, situado cerca de un planeta?
3. ¿La fuerza que nos mantiene unidos a la supericie de la Tierra y la que mantiene a los planetas moviéndose en torno al Sol corresponde a la misma interacción? Explica.
4. ¿La fuerza de gravedad actúa como una fuerza centrípeta?
146
secuencia 9
Relexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre la causa por la que los
planetas giran en torno al Sol y no se salen de su órbita. ¿Existe diferencia entre
lo que pensabas y lo que sabes ahora? Explica tu respuesta.
5. ¿Por qué la Luna no cae encima de la Tierra?
6. ¿Por qué los planetas no chocan entre sí?
Para ampliar sus respuestas al problema:
1. Observen el siguiente video.
La gravitación universal
2. Expliquen en su cuaderno:
a) ¿En qué se parecen la caída libre, el peso de los objetos y las fuerzas de atracción entre los planetas?
b) Las mareas se producen por la interacción gravitacional que existe entre la Luna y la Tierra. ¿Qué sucedería si la masa de la Luna fuera el doble de lo que es?
¿Para qué me sirve lo que aprendí?en los Juegos Olímpicos existe una prueba que consiste en lanzar un disco de 2 kg lo más lejos posible. Los lanzadores giran sobre sí mismos antes de extender su brazo y lanzar el disco.
• Elaboren un texto en su cuaderno que explique por qué el atleta gira para lanzar el disco.
Ahora opino que…¿Habría sido posible realizar el viaje a la Luna, en la misión apolo Xi de 1969, sin un conocimiento mínimo de la gravitación universal?
• Intercambien sus opiniones al respecto.
Para recapitular el
contenido de la secuencia
consulten el programa:
¿La materia atrae a la
materia? en la
programación de la red
satelital edusat.
147
IICIENCIAS
Para saber más…1. Fierro, Julieta y Miguel A. Herrera. La familia del Sol. ILCE. 26 Febrero 2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/062/htm/fami-
lia.htm
2. Instituto Superior de Ciencias Astronómicas. 2005. Espacio profundo. 26 Febrero
2007.
http://www.observatoriomontedeva.com/mpc/mpc.html
3. León-Portilla, León. Astronomía y cultura en Mesoamérica. ILCE. 26 Febrero 2007
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/04/html/sec_5.
html
148
secuencia 10
Una de las fuentes de energía que más se utiliza en la actualidad es el petróleo. Aunque su uso tiene dos inconvenientes: 1) cuando se quema produce gases que en grandes cantidades contaminan la atmósfera; 2) este combustible fósil, que se produjo hace millones de años en condiciones muy particulares, tarde o temprano, se acabará.
Sin embargo, se puede utilizar la energía que proviene de otras fuentes, como el Sol. Hoy en día, es posible convertir la luz en electricidad mediante paneles solares instalados en las azoteas de casas y ediicios, o bien en satélites y estaciones espaciales.
Por otro lado, desde hace muchos años, se construyeron en Europa grandes molinos de viento para moler semillas; el diseño de estos molinos ha ido cambiando y también su uso. En la actualidad, se emplea la energía del viento para producir electricidad.
Incluso la basura puede convertirse en una fuente de energía. Por ejemplo, el metro de la ciudad de Monterrey usa energía generada por el gas metano que se obtiene de la descomposición de la basura orgánica. Sin embargo, el uso excesivo de este gas afecta el ambiente, de manera que debe estar controlado. Lo importante es que estas fuentes de energía, a diferencia del petróleo, son ilimitadas y resultan más “amigables” con el ambiente.
Para empezar Fuentes de energía
Lee el texto.
• Antes de leer el texto contesta: ¿Qué fuentes de energía conoces?
SESIÓN 1
Texto introductorio
Los molinos de viento se han utilizado des-de hace mucho tiempo, aunque su diseño ha cambiado.
Paneles solares.
Se utiliza la energía radiada por el Sol para cocer los alimentos.
Algunos barcos se impulsan con el viento.
consulta tu
diccionario para
encontrar el
signiicado de
palabras como
panel.
¿Cómo se utiliza la energía?
149
IICIENCIAS
Ahora conoces la participación de las fuerzas en los cambios ocurridos en la materia. En esta secuencia, aprenderás diferentes usos dados al término energía, así como las formas en que ésta se maniiesta y se transforma. Valorarás las distintas fuentes de energía que utilizamos para satisfacer nuestras necesidades energéticas.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta un problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Identifica cuáles son las formas de energía que se usan en tu escuela.
¿Qué fuentes de energía utilizarías para satisfacer las necesidades
actuales y por qué?
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Cuántas formas de energía conoces? ¿Cuáles son?
2. ¿Qué fuentes de energía hay en tu comunidad?
3. ¿Qué formas de energía son las que más se utilizan en tu escuela?
Manos a la obraActividad UNOidentiiquen los distintos signiicados de la palabra energía.
1. Comenten:
a) La palabra energía se utiliza no solamente en la física sino en la vida diaria; ¿es diferente el signiicado que se le da en ambos casos? Expliquen.
b) ¿Ocurre lo mismo con otros términos físicos como la aceleración? Expliquen.
150
secuencia 10
Oraciones que emplean la palabra
energía
significado dado a
la palabra energía
contexto de uso:
científico o
no científico
A. Hoy estoy lleno de energía, por mis venas corre la pasión por ti.
Se reiere al estado de ánimo que da el amor,
el cariño.No cientíico
B. Un automóvil que aprovecha la energía de desechos animales y vege-tales, es la sensación de la feria de agro-negocios del sur de Brasil.
C. El defensor le quitó el balón con mucha energía.
D. Miles de personas acuden a sitios arqueológicos en todo el país para cargarse de energía positiva con la llegada de la primavera.
E. Un rayo cae sobre un árbol, la energía eléctrica se transforma en calor y luz cuando este se incendia.
Relexión sobre lo aprendido
Ahora conoces diferentes signiicados dados al
término energía, tanto en el lenguaje cotidiano
como en el cientíico.
1. Utiliza este conocimiento para explicar si es
o no posible utilizar la energía positiva para
satisfacer las necesidades energéticas de tu en
la escuela.
2. Recuerda que tu respuesta te ayudará a
resolver el problema.
2. Identiiquen en los siguientes enunciados:
a) El signiicado que se le da a la palabra energía en cada oración.
b) El contexto en que se usa la palabra energía: cientíico o no.
c) Fíjense en el ejemplo.
intercambien sus opiniones sobre:
1. Las diferencias que encontraron en el signiicado de la palabra energía en los dos contextos.
2. Las ventajas y las desventajas de que una palabra tenga diversos signiicados.
151
IICIENCIAS
Texto de información inicial
¿La energía se transforma?Vivimos en un mundo en el que todos sus elementos, se interrelacionan de alguna manera. Prácticamente en cualquier fenómeno que ocurre a nuestro alrededor existen transformaciones de energía. Por ejemplo, las plantas obtienen del Sol la energía que necesitan para producir su alimento. También nuestras casas son un buen ejemplo, pues ahi se transforma la energía eléctrica en otras formas de energía: cuando encendemos el radio, la energía eléctrica se convierte en energía sonora; al usar la licuadora, la energía eléctrica se transforma en energía mecánica cinética, ya que las aspas se mueven para triturar los alimentos.
En casi todas las transformaciones de energía existe cierta “pérdida” en forma de calor, es decir, no puede aprovecharse toda la energía disponible en lo que se requiere. Por ejemplo, no toda la energía eléctrica que se usa para prender un foco se transforma en energía luminosa o luz, lo que sería la función principal este dispositivo. Una buena parte de esa energía se transforma en calor; en este caso se le llama pérdida porque no sirve para iluminar.
El calor que desprendemos cuando corremos, el rayo durante una tormenta, el funcionamiento del motor de un tractor, la percepción de la luz por nuestros ojos, las reacciones nucleares que suceden en las estrellas como nuestro Sol, son fenómenos que tienen algo en común: son transformaciones de energía.
En un motor existe transformacion de energía
Lean el texto. Durante la lectura, pongan atención en las distintas formas de energía que existen.
Tabla 1. algunas fuentes y formas de energía
Fuente de energía Forma de energía ejemplo
Sol Luminosa
VientoMecánica, en forma de
energía eólica
Carbón, petróleo, gas natural
Química
152
secuencia 10
conexión con ciencias i
Para recordar las transformaciones
energéticas que ocurren durante la
fotosíntesis, consulta la secuencia
15: ¿Cómo producen las plantas su
alimento? de tu libro de ciencias i.
Tabla 1. algunas fuentes y formas de energía
Fuente de energía Forma de energía ejemplo
Caídas de agua Mecánica Ilustración
Desechos orgánicos Química
Átomos Nuclear
Olas del mar Mecánica Ilustración
Emisor de sonidoMecánica en forma de
energía sonora
Relexión sobre lo aprendido
1. Compara tu respuesta a la pregunta uno anterior con tus respuestas a
las preguntas de Lo que pienso del problema al inicio de la secuencia:
¿Cuántas formas de energía conoces? ¿Cuáles son?
2. ¿Cambió lo que pensabas? Explica tu respuesta.
3. Recuerda que todo lo que aprendas durante la secuencia te ayudará
para resolver el problema.
intercambien sus opiniones sobre:
1. ¿Cuáles son las formas de energía que se mencionan en el texto?, ¿Cuáles de ellas se pueden percibir a través de los sentidos?
2. ¿Cuál es la energía que está relacionada con el movimiento de las aspas de una licuadora?
3. Mencionen dos fenómenos naturales o procesos artiiciales en los que existan transformaciones de energía.
153
IICIENCIAS
Las ciencias y la comunidad científica
En 1938, el cientíico alemán Otto Hahn descubrió la isión nuclear. Inmediatamente después, la comunidad cientíica internacional vis-lumbró la posibilidad de fabricar un reactor nuclear para aprovechar la energía atómica en la industria.
En esa época, el proyecto de un reactor nuclear no tenía mucho apoyo del gobierno de Estados Unidos pero, ya iniciada la Segunda Guerra Mundial destinaron gran cantidad de recursos monetarios, téc-nicos y humanos para adelantarse a Alemania en el desarrollo de una bomba atómica. El proyecto culminó con la fabricación de dos bom-bas atómicas que fueron arrojadas sobre Japón al inal de la guerra, lo que ocasionó la muerte de cerca de 190 mil personas.
En la isión atómica se rompen los núcleos atómicos. Esto libera enormes cantidades de energía que puede aprovecharse en actividades de la vida diaria o para generar una enorme destrucción como el caso de la bomba atómica.
Sabías que…
Si bien la energía nuclear es muy poderosa, genera desechos que son en extremo tóxicos. Hay que manejarla con mucho cuidado para evitar acci-dentes como el que ocurrió en Chernobyl, Ucrania, el 26 de abril de 1986, cuando explotó uno de los reactores de la planta. Una década y media mas tarde la evaluación de víctimas totales por contaminación ascendía a dece-nas de miles. La radiación afectó a más de 300,000 personas que enferma-ron de distintos tipos de cáncer.
Las centrales nucleares permiten reducir la utilización de combustibles como el petróleo y son una alternativa para generar energía eléctrica lim-pia, porque no se producen emisiones de dióxido de carbono, que son el principal causante del efecto invernadero.
La única central nuclear que hay en nuestro país está en Veracruz, se llama Laguna Verde y cumple con las normas internacionales de seguridad.
Actividad DOS¿Cómo se transforma la energía?
Describan las transformaciones de energía que se llevan a cabo en algunos fenómenos cotidianos.
1. Comenten si nuestros sentidos nos sirven para detectar la energía.
2. Enciendan la televisión del salón:
Central Nuclear Laguna Verde, Veracruz.
SESIÓN 2
154
secuencia 10
Un rayo en una tormenta eléctrica.
conexión con ciencias i
Recuerda que la transformación de
los alimentos durante la digestión
se revisó en la secuencia 13:
¿Cómo puede mi cuerpo utilizar lo
que como? de tu libro de ciencias i.
a) ¿Qué forma de energía es la que permite que la televisión encienda?
b) ¿Qué formas de energía pueden identiicar una vez encendida la televisión?
c) ¿Qué forma de energía reconocen al tocar la pantalla de la televisión después de estar un tiempo prendida?
3. Froten su goma de borrar en la mesa con fuerza:
a) Qué forma de energía está relacionada con el movimiento?
b) Toquen el lugar donde frotaron la goma, ¿qué forma de energía identiican?
c) ¿De dónde proviene la energía necesaria para mover la goma?
intercambien opiniones sobre:
1. ¿Pudieron observar la energía eléctrica o más bien inirieron su transformación? Justiiquen su respuesta.
2. ¿Se puede observar la energía mecánica? ¿Por qué?
3. Imaginen un rayo en una tormenta. ¿Lo que ven es la energía eléctrica o alguna transformación de ella? Explica tu respuesta.
Relexión sobre lo aprendido
Ahora puedes identiicar las formas en las que se maniiesta la
energía y algunas de sus transformaciones en nuestra vida cotidiana.
Utiliza este conocimiento para identiicar las formas de energía que
más se utilizan en tu escuela. Recuerda que tu respuesta te ayudará
a resolver el problema.
155
IICIENCIAS
Texto de formalización
Para terminarLean el texto. antes de iniciar la lectura, relexionen sobre cómo usan la energía en su vida cotidiana.
¿Se conserva la energía?Toda la materia y sus interacciones tienen asocia-da energía. La energía puede entenderse como la capacidad de un sistema físico para cambiar o producir cambios en su alrededor.
La materia es cercana a nuestra experiencia cotidiana, la podemos ver y tocar. No ocurre lo mismo con la energía; normalmente sólo podemos percibir con nuestros sentidos las transformaciones de la energía. Por ejemplo, la energía mecánica se puede transformar en calor que podemos sentir y la energía eléctrica se transforma en luz que podemos ver.
La energía es un concepto muy importante para las ciencias. Se relaciona con diferentes fenómenos que ocurren a nuestro alrededor, como la luz, el calor, el movimiento, la electricidad y la energía química almacenada en los alimentos o en los combustibles. En la vida cotidiana también están presentes las transformaciones de energía. Por ejemplo, el tractor transforma la energía química del combustible en energía mecánica para levantar la cosecha.
Cualquier forma de energía puede transformarse en otras, pero no puede crearse ni destruirse. A esto se le conoce como el Principio de Conservación de la Energía.
En un determinado sistema físico, por ejemplo el péndulo de un reloj de pared, una galaxia o el Sistema Solar, pueden ocurrir cambios en cada uno de ellos: el péndulo se mueve de un lado a otro, los planetas completan sus órbitas; en el Sol ocurren explosio-nes al igual que en las estrellas que forman una galaxia. Sin embargo, para cada uno de estos sistemas existe una cantidad cuyo valor no cambia: la energía.
comenten:
1. Expliquen con sus palabras el Principio de Conservación de la Energía.
2. Cuándo frotas tus manos se calientan ¿estas creando energía en forma de calor? Explica.
3. ¿Cuáles de las formas de energía que aparecen en la Tabla 1. algunas fuentes y formas de energía se pueden percibir con los sentidos?
Las olas y los ríos también tienen energía mecánica aunque no poda-mos verla, lo que sí podemos observar es su movimiento. Esta energía se aprovecha en algunos países para generar electricidad en centrales hidroeléctricas.
SESIÓN 3
156
secuencia 10
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Identiica cuáles son las formas de energía que se usan en tu escuela. ¿Qué fuentes de energía utilizarías para satisfacer las necesidades actuales y por qué?”.
Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello menciona:
1. ¿Cuántas formas de energía conoces? ¿Cuáles son?
2. Enlista las formas de energía que más se utilizan en tu escuela.
3. Escribe tres fuentes de energía adecuadas para tu escuela; toma en cuenta las condi-ciones que la rodean.
4. ¿Cuáles serían las transformaciones que se llevarían a cabo para obtener y utilizar esa energía en tu escuela?
¿Para qué me sirve lo que aprendí?Describe las transformaciones de energía que ocurren en tu organismo. Para ello:
1. Cuenta el número de:
a) Pulsaciones que percibes en la muñeca de tu mano cada 10 segundos.
b) Respiraciones que tienes en 10 segundos.
2. Sal del salón y Corre tres vueltas alrededor de la cancha o del patio de la escuela y regresa a tu lugar.
3. Escribe en tu cuaderno:
a) ¿Cuántas pulsaciones y respiraciones tienes ahora cada 10 segundos?
b) ¿Por qué crees que el pulso aumenta?
c) ¿De dónde obtuviste la energía necesaria para correr?
d) ¿Tuviste alguna sensación de calor que no tenías antes de correr?
e) ¿Qué transformaciones de energía se llevaron a cabo mientras corrías?
f) Explica de qué manera se cumplió el Principio de Transformación de la Energía en tu cuerpo.
Relexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre qué es la energía, las formas
en las que se maniiesta y las fuentes de energía que hay en tu comunidad. ¿Existe
diferencia entre lo que pensabas y lo que sabes ahora? Justiica tu respuesta.Para recapitular el
contenido de la
secuencia consulten el
programa: Aprovechemos
la energía en la
programación de la red
satelital edusat.
157
IICIENCIAS
Ahora opino que…Guerras como la del Golfo Pérsico, que se desarrolló hace unos años, han estado relacionadas con el petróleo. algunos países buscan aumentar sus reservas de este recurso ya que es una fuente muy importante de energía. si tuvieran que elegir entre las siguientes dos opciones, ¿cuál escogerían?
a) Buscar más lugares donde extraer petróleo.
b) Desarrollar tecnologías para explotar otras fuentes de energía.
• Escriban sus argumentos en el cuaderno.
Lo que podría hacer hoy…Haz las siguientes actividades en tu casa:
1. Identiica todas las formas en que se consume energía en tu casa.
2. Cuantiica la cantidad de energía que se consume en un mes. Emplea para ello:
a) El recibo de la luz.
b) La cantidad de gas utilizado.
c) La cantidad de otros combustibles usados, como la leña.
3. Contesta: ¿Qué medidas puedes poner en marcha en tu casa para ahorrar energía?
4. Realiza estas medidas en tu casa durante dos meses y observa los resultados, a partir del nuevo consumo registrado.
Para saber más…1. Diccionario de física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
1. Comisión Nacional para el Ahorro de Energía. 10 de enero de 2006. Desde el hogar.
22 de febrero de 2006.
http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_9_desde_el_hogar
2. Greenpeace. Renovables 2005. 22 de febrero de 2007.
http://energia.greenpeace.es/
3. Tonda, Juan. El oro solar y otras fuentes de energía. ILCE. 22 de febrero de 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/119/htm/oroso-
lar.htm
158
secuencia 11
Para empezarLee el texto.
• Antes de la lectura contesta: ¿Por qué crees que el juego mecánico de las ferias se llama “montaña rusa”?
SESIÓN 1
Texto introductorio
Ahora conoces las formas en las que se maniiesta la energía y algunas de sus transformaciones. En esta secuencia estudiarás la energía mecánica y su relación con el movimiento. Valorarás la importancia de la imaginación en la actividad cientíica.
¿Quién inventó la montaña rusa?
La joven emperatriz de Rusia Catalina II la Grande, como todos los niños, jugaba a deslizarse colina abajo sobre la nieve, subida en un trineo. Así pasaba el invierno, arrojándose una y otra vez cuesta abajo en la montaña. Catalina era muy feliz hasta que la nieve se derretía y no podía deslizarse más desde las colinas. Un día se le ocurrió una gran idea:
— ¡Póngale ruedas a una tabla! —, ordenó. Dicho y hecho, Catalina pudo desplazarse cuesta abajo en su
lamante carrito durante todo el verano. Así se originó el juego que se ha llegado a conocer con el nombre de “montaña rusa” y que es además un excelente ejemplo de transformaciones de energía.
Este juego funciona de forma muy parecida a las resbaladillas y los toboganes, con los que nos hemos divertido desde niños. En todos ellos ocurren las mismas transformaciones de energía.
La montaña rusa: un juego de la realeza que en pocos años se hizo popular alrededor del mundo.
Catalina II La Grande (1729- 1796).
159
IICIENCIAS
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Diferentes diseños posibles de una resbaladilla.
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Qué formas de energía están presentes cuando una persona se desliza por una resbaladilla?
2. ¿En cuál de los diseños de resbaladilla una persona alcanza mayor rapidez, cuando se desliza hacia abajo? ¿Por qué?
Manos a la obraActividad UNOidentiiquen los factores de los que depende la energía potencial.
• Realicen la práctica.
1. Antes de realizar la práctica, contesten en su cuaderno:
a) ¿Se podrá abrir un coco al soltar, desde una altura de 30 cm, una piedra sobre él? Expliquen su respuesta.
Vas a construir una resbaladilla o tobogán y te presentan dos diseños diferentes. Para
entusiasmar más a los usuarios, decide en cuál de ellos crees que las personas alcancen
una mayor rapidez al deslizarse. Explica tu decisión.
160
secuencia 11b) De los siguientes factores, ¿cuáles están relacionados con la energía necesaria
para partir el coco?:
La forma de la piedra.
La altura desde la cuál se suelta la piedra.
La masa de la piedra.
El tamaño de la piedra.
1. Material
a) Tres barras de plastilina.
b) Esfera de unicel que quepa en la palma de la mano.
c) Cinta métrica o metro.
d) Piedra de tamaño similar al de la esfera de unicel.
e) Bola de plastilina de tamaño similar a la piedra.
2. Procedimiento
• Elaboren con la plastilina seis iguras iguales que tengan el mismo tamaño que la esfera de unicel. Pueden ser esferas o muñecos sencillos.
Experiencia A: Misma altura y diferente masa
a) Coloquen tres de las iguras en el piso.
b) Dejen caer un objeto diferente sobre cada una de las iguras, desde una altura de un metro:
i. Esfera de unicel.
ii. Bola de plastilina.
iii. Piedra
161
IICIENCIAS
4. Análisis de resultados
• Respondan en sus cuadernos:
Experiencia A: Misma altura y diferente masa
a) Si la masa aumenta, ¿qué pasa con la energía potencial del objeto que dejan caer? ¿Aumenta o disminuye?
b) La energía potencial que tiene el objeto que dejan caer se transiere a la igura de plastilina y la deforma. ¿En qué caso la igura quedó más destruida?
Experiencia B: Misma masa y diferente altura
a) Si la altura aumenta, ¿qué pasa con la energía potencial del objeto que dejan caer? Expliquen.
b) La energía potencial que tiene el objeto que dejan caer se transiere a la igura de plastilina y la deforma. ¿En qué caso la igura quedó más destruida?
c) ¿En qué caso es mayor la energía potencial que tiene el objeto que dejan caer?
Experiencia B: Misma masa y diferente altura
a) Coloquen tres de las iguras en el piso.
b) Dejen caer la piedra sobre cada una de las iguras desde una altura de:
i. 10 cm
ii. 50 cm
iii. 100 cm
3. Resultados
• Anoten sus resultados en una tabla como la que se muestra:
experiencia a: Misma altura y diferente masa
Material Deformación de la figura
Unicel (masa menor)
Bola de plastilina
Piedra (masa mayor)
experiencia B: Misma masa y diferente altura
altura Deformación de la figura
10 cm
50 cm
100 cm
162
secuencia 11
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en su cuaderno.
intercambien sus opiniones sobre:
1. ¿Cómo inluyen la masa y la altura en la cantidad de energía potencial que tiene el objeto que dejan caer?
2. Canek pesa 50 kg y Rodrigo pesa 40 kg. Ambos están subidos en una roca. ¿Cuál de los dos posee mayor energía potencial? ¿Por qué?
20 m
Reflexión sobre lo aprendido
1. De los factores que se mencionaron al principio de la actividad: ¿cuáles están
relacionados con la energía que tiene un objeto que se deja caer ? ¿Por qué?
a) La forma de la piedra.
b) La altura desde la cual se suelta la piedra.
c) La masa de la piedra.
d) El tamaño de la piedra.
2. ¿En qué cambiaron tus respuestas después de realizar la actividad?
3. ¿En cuál de los diseños posibles de la resbaladilla una persona podría tener más
energía potencial al inicio del recorrido? Recuerda que tu respuesta te servirá
para resolver el problema.
10 m
163
IICIENCIAS
Actividad DOSEnergía mecánica
Lean el texto. Pongan atención a las transformaciones de energía que se describen.
Texto de información inicial
¿Cómo partir un coco?Al estar a cierta altura del piso, o del punto de referencia, un objeto tiene un tipo de energía llamado energía potencial. Como pudiste observar en el experimento, esta energía es directamente proporcional a la altura a la que se encuentra el objeto y a su masa.
Debido a la acción de la fuerza de la gravedad de la Tierra, cuando soltamos un objeto, este comienza a caer. Al llegar al piso, alcanza la máxima rapidez y toda su energía potencial original se transformó en otro tipo de energía conocida como cinética, que está relacionada con la rapidez del objeto.
Una de las transformaciones de energía más comunes que ocurren a nuestro alrededor es la que pasa de energía potencial gravitacional a energía cinética. Esto es lo que ocurre cuando te subes a una resbaladilla, cuando dejas caer un balón, o brincas desde la rama de un árbol al suelo, por mencionar algunos ejemplos.
Esta transformación de energía potencial en energía cinética puede utilizarse por ejemplo, para partir un coco arrojando una piedra desde cierta altura.
Cuando un objeto cae, su energía potencial disminuye. Al mismo tiempo, la energía cinética o de movimiento aumenta. La suma de ambas es la energía mecánica que se conserva cuando no hay fricción.
SESIÓN 2
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0Ep Ec
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0Ep Ec
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0Ep Ec
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0Ep Ec
164
secuencia 11Realicen lo que se les pide:
1. Calquen, con un papel albanene o similar, las barras de energía potencial y cinética que aparecen en la igura anterior para cada uno de los puntos del recorrido de la piedra.
2. Iluminen todas las barras de la energía potencial de un color y las de la energía cinética de otro.
3. Marquen cada barra con el número de la igura a la que pertenecen, para no revolverlos.
4. Recorten las barras de la energía.
5. Agrupen las barras por número.
comenten:
1. La suma de energía potencial y cinética ¿es la misma en cada punto del recorrido?
• Para ello utilicen las barras de energía potencial y cinética que calcaron en papel.
2. La forma de expresar la conservación de la energía mecánica en una ecuación.
Sabías que…
En física y en el Sistema Internacional de Unidades se emplea joule (J) para medir la energía. Esta unidad se obtiene al multiplicar las unidades de fuerza, llamadas Newton, por las de distancia, metros. La fórmula para deinir el joule es la siguiente:
J = N x m
Donde N representa a los Newton y m a los metros.
Por lo tanto, las unidades que deinen al joule son las siguientes:
m2, kg, s-2
La energía potencial del niño en el árbol (980 J) equivale a 234.22 calorías, que más o menos son las calorías que proporcionan 5 g de azúcar. Las calorías son una unidad que puedes encontrar en los empaques de los alimentos, e indican la energía que te aportan al comerlos.
Actividad DOSMontaña rusa
analicen las transformaciones de energía potencial y cinética en una montaña rusa. Para ello:
1. Observen el siguiente esquema:
Energía mecánica en una montaña rusa.
v= 0 m/sEc= 0 J
20 m
Ep= 39200 J10 m
Ep= 19600 J
3m
Ep= 5880 J
v= 14 m/sEc= 19600 J
v= 17.76 m/sEc= 39200 J
v= 19.79 m/sEp= ?Ec= 39200 J
165
IICIENCIAS
2. Marquen en el esquema:
a) Tres puntos en los que la energía potencial sea la misma.
b) La altura a la que llegaría el carro al inal del recorrido.
3. Con base en el esquema completen la siguiente tabla:
altura h (m)energía potencial
ep (J)Rapidez v ( m
s )energía cinética
ec (J)energía total
e (J) = ep+ ec
Punto A 20 39,200 0 0 39,200
Punto B 19,600 14 19,600
Punto C 5,880 33,320
Punto D 39,200
4. Contesten:
a) ¿En qué punto la energía cinética es mayor?
b) ¿En qué punto la rapidez es mayor?
c) ¿Cuánto vale la energía potencial en ese punto?
elaboren en el pizarrón una gráica de la energía mecánica. Para ello:
1. Utilicen un color para cada forma de energía.
2. Dibujen primero la barra de energía potencial para el punto A.
3. Representen la barra de energía cinética para el mismo punto encima de la barra anterior.
4. Repitan los pasos 2 y 3 para los puntos B, C y D.
5. Contesten:
a) Cuando el carro va bajando:
i. ¿La energía potencial aumenta o disminuye? ¿Por qué?
ii. ¿Cómo cambia la energía cinética? ¿Por qué?
b) Describan la transformación de energía que ocurre cuando el carro sube nuevamente.
c) ¿Se conserva la energía mecánica total en la montaña rusa? Expliquen
166
secuencia 11
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora que conoces las transformaciones de energía potencial y cinética que
ocurren cuando una persona se desliza por una resbaladilla, responde: ¿Qué
relación existe entre la energía potencial inicial y la rapidez que alcanza la
persona? Recuerda que tu respuesta te servirá para resolver el problema.
Para terminarLean el texto. Pongan atención en las ecuaciones matemáticas que deinen a la energía cinética.
Texto de formalización
¿Cómo se expresa matemáticamente la energía mecánica?Para que podamos conocer la energía potencial (Ep) de un cuerpo debemos considerar:1. La altura a la que se encuentra (que se expresa con la letra (h).
2. Su masa (m).
3. La aceleración con la que el objeto es atraído a la Tierra, esto es, el factor de aceleración de la gravedad de la Tierra (g).
Por ejemplo, para encontrar la energía potencial de un niño que tiene una masa de 50 kg y está en la rama de un árbol a 2 m del suelo, debemos multiplicar su masa por la aceleración de la gravedad de la Tierra y por la altura a la que se encuentra el niño:
Ep = (50 kg) × (9.8 m s2
) × (2 m) = 980 J
Esta multiplicación se expresa en la fórmula matemática para calcular la energía potencial: Ep = mgh.
Si el niño que está en la rama del árbol salta, a medida que cae, la energía potencial se va transformando en energía cinética (Ec ),. Esta energía depende de la masa (m) del niño y de la rapidez (v ) con que cae. Para calcular la energía cinética, tenemos que multiplicar la masa por la rapidez, por la rapidez otra vez, y dividir el resultado entre dos.
En el ejemplo del niño, si cae con una velocidad de 6.26 m/s, la energía cinética es:
Ec = 50 kg × 6.62
m s
× 6.26 m s = 980 J
2
Esta multiplicación se expresa en la fórmula matemática para calcular la energía cinética:
Ec =1 2
mv2
Observa que la velocidad está al cuadrado, esto es lo mismo que multiplicar la velocidad por la velocidad otra vez: (v ) × (v )= v 2.
La energía mecánica total es la suma de la energía cinética y la energía potencial. Esto lo podemos expresar como:
E = Ec + Ep
Si no existen formas en las que se disipe la energía, como el calor y el sonido, entonces la energía mecánica se conserva.
Energía cinética: Es aquella que
posee un cuerpo debido a su
movimiento. Se expresa como
Ec = 1
2 mv2.
Energía potencial gravitacional: Es
aquella que posee un cuerpo por
estar a cierta altura del piso o del
marco de referencia. Se expresa
como Ep = mgh
Energía mecánica: Es la suma de la
energía potencial de un cuerpo y la
energía cinética. Se expresa como
E = Ec+ Ep
SESIÓN 3
167
IICIENCIAS
calculen lo siguiente con la información del texto:
a) La energía cinética que tiene un caballo que corre a 5 m s y pesa 700 kg.
b) La energía potencial de una manzana de 0.5 kg en un árbol a 3 m de altura.
Calculando la rapidez del carro.
¿Cómo podría saber la rapidez máxima
que alcanza el carro?, lo único que se me ocurre
es que como conozco la fuerza, que es la de
gravedad, puedo encontrar la aceleración del carro
y, si mido el tiempo del recorrido y la distancia
podría encontrar la rapidez.
¿Y no sabes
nada de la
energía?
La energía es una idea alternativa a la
de la fuerza y que algunas veces simpliica mucho los
problemas. Por ejemplo, encontrar la rapidez máxima que
alcanza el carro de la montaña rusa es muy fácil utilizando el
concepto de energía. En el punto más alto la energía mecánica
es puramente potencial y en el punto más bajo, dónde la
rapidez es máxima, la energía es puramente cinética.
Como la energía mecánica se conserva: Ep = Ec.
Sí ¿pero como
me ayuda eso?
Entonces, ¡Lo único que
necesito conocer es la
altura de la montaña!
Así es. Recuerda
que en las ciencias
siempre se
busca encontrar
explicaciones
sencillas.
Si sustituimos las expresiones
matemáticas de cada una de estas
energías tenemos:
mgh = 12
mv 2
Al despejar la rapidez:
v = 2gh .
168
secuencia 11
Lo que aprendimosResuelvo el problemaVas a construir una resbaladilla o tobogán y te presentan dos diseños diferentes. Para entusiasmar más a los usuarios, decide en cuál de ellos crees que las personas alcancen una mayor rapidez al deslizarse. Explica tu decisión.
escribe la solución al problema en tu cuaderno.
• Incluye en tu respuesta los siguientes aspectos:
1. Las transformaciones de energía que ocurren desde que el carro está en el punto más alto, a la mitad de la bajada, al inal de la bajada.
2. ¿En cuál de las resbaladillas la persona tiene mayor energía potencial al inicio y por qué?
3. Si la energía potencial se transforma por completo en cinética, ¿en cuál de las dos resbaladillas alcanza mayor rapidez?
comenten sus respuestas.
1. Identiiquen las diferencias entre ellas.
2. Si existen diferencias, argumenten sus respuestas
Las ciencias y la comunidad cientíica
En una montaña rusa real no toda la energía potencial se transforma en cinética, puesto que hay fricción entre las ruedas y los rieles que, en consecuencia, se calientan. De la misma manera, cuando el carro se desliza sobre las vías escuchamos ruido, debido a que una parte de la energía potencial gravitacional que tienen al carro al iniciar el recorrido se transforma en sonido.
Para estudiar algunos movimientos es más fácil imaginar o suponer que absolutamente toda la energía potencial se transforma en cinética. Esto es, no se consideran las “pérdidas” de energía en forma de calor y sonido, como las que se dan en una montaña rusa real.
Este proceso de imaginación es frecuente en el trabajo que realiza la comunidad cientíica. Imaginar qué pasaría si la cosas fueran diferentes a como las observamos nos puede servir para resolver más fácilmente problemas, como el caso de la montaña rusa. Esto mismo hizo Galileo cuando imaginó cómo caerían los cuerpos en el vacío. Por su parte, Einstein imaginó lo que pasaría si la rapidez de la luz no fuera constante en cualquier sistema de referencia y, gracias a eso, desarrolló la teoría de la relatividad.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre la rapidez
alcanzada en los distintos diseños de resbaladilla. ¿Existen
diferencias entre lo que pensabas entonces y lo que sabes ahora?
Explica tu respuesta.
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Cuando la energía se
transforma en la programación de la red satelital edusat.
169
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?un clavadista, que se tira a una poza de agua desde una roca de 10 m de altura, llega casi hasta el fondo de la poza, ¿por qué si se tira de una roca de 3 m de altura no llega a la misma profundidad?
• Explica el hecho por medio de las transformaciones de energía.
La profundidad a la que se sumerge el clavadista.
Ahora opino que… en una montaña rusa real no toda la energía potencial gravitacional se transforma en cinética; una pequeña parte se “pierde”, ya que se transforma en calor por la fricción del carro con los rieles y con el aire.
• Contesten en su cuaderno:
1. ¿Por qué se dice que la energía se “desperdicia” o que hay una “pérdida” de energía?
2. ¿Qué harían para reducir dicha “pérdida”?
3. En los fenómenos naturales, ¿puede anularse totalmente esta “pérdida” de energía? ¿Por qué?
Para saber más…1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Hewit, Paul. (1994). Física Conceptual. México: Trillas.
1. Hacyan, Shahen. 19 Mayo 2006. Relatividad para principiantes. ILCE. 23 de febrero
de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/078/htm/
relativ.htm
170
secuencia 12
Donde quiera que vivamos, hemos sin duda presenciado los fenómenos atmosféricos relacionados con la lluvia, es decir, los aguaceros, las granizadas o incluso las nevadas. Seguramente, en más de una ocasión, nos han llamado la atención las tormentas de rayos o tormentas eléctricas.
En las tormentas eléctricas aparecen siempre los relámpagos, cuya luz es tan brillante que nos puede cegar durante algunos momentos. Luego del destello, escuchamos el trueno. El lapso que transcurre entre la luz y el sonido, nos da idea de la distancia a la que se originó el fenómeno. Sabemos que entre más tardemos en escuchar el trueno, más lejos se produjo el rayo.
Los rayos son realmente espectaculares; sin embargo, es intere-sante saber cómo y por qué se producen.
Para empezar ¡Rayos y centellas!
Lee el texto.
• Antes de la lectura contesta: ¿Qué son los rayos?
SESIÓN 1
Texto introductorio
Los rayos nos sorprenden, asustan y maravillan por su fuerza y espectacularidad.
Ahora ya conoces la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos de cierta masa. En esta secuencia comprenderás la fuerza generada a partir de la interacción entre cargas eléctricas. Valorarás la necesidad de protegernos de las descargas eléctricas naturales.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendi-do durante esta secuencia.
Las cargas eléctricas se encuentran a nuestro alrededor en todo
momento. Tu tarea consiste en resolver las siguientes situaciones:
1. Si ocurriera una tormenta eléctrica ahora, ¿qué medidas
tomarías para protegerte de un rayo?
2. ¿Cómo lograrías que un globo se adhiera a la pared sin
pegamento alguno?
3. ¿Cómo evitarías que tu cabello se erice al peinarte?
• Explica tus respuestas en términos físicos.
¿Qué rayos sucede aquí?
171
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Qué es la electricidad?
2. ¿Por qué se producen los rayos?
3. ¿Qué efectos crees que pueden tener los rayos sobre las personas, plantas y animales?
4. ¿Por qué a veces se te erizan los cabellos cuando te peinas?
5. ¿Qué debes hacer para pegar un globo a una pared sin usar pegamento? ¿Por qué?
intercambien sus puntos de vista sobre:
1. ¿Saben de alguna persona, comunidad o ambiente natural que hayan sido afectados en alguna forma por los rayos? ¿Cómo sucedió?
2. ¿Conocen algunas recomendaciones para evitar ser alcanzados por un rayo? Descríbanlos.
3. ¿Qué tienen que ver los fenómenos eléctricos con que se te erice el cabello al peinarte o que consigas pegar un globo en una pared sin pegamento?
Manos a la obra
Actividad UNODescriban cómo se cargan eléctricamente algunos objetos.
• Realicen la demostración:
1. Comenten: ¿Cómo se carga eléctricamente un objeto?
2. Van a necesitar:
a) Peine
b) Trocitos de papel
3. Realicen lo que se indica:
a) Pidan a un compañero que frote el peine en su cabello seco.
b) Acerquen el peine a los trocitos de papel.
c) ¿Qué creen que sucederá?
d) Observen qué sucede.
4. Contesten:
a) ¿Qué sucede al acercar el peine frotado a los trozos de papel?
b) ¿Creen que se transirió algo la carga de un cuerpo a otro?
c) ¿Cómo llamarían al fenómeno mediante el cual un cuerpo cargado, al acercarlo al otro, provoca que el segundo también
se cargue?
172
secuencia 12secuencia 1
¿Atracción o repulsión?Hay materiales que, al frotarse con otros, adquieren la propiedad de atraer o repeler otros materiales o sustancias. Por ejemplo, cuando frotamos con nuestro cabello un globo, éste atrae pedacitos de papel.
Dicha propiedad fue descubierta hace más de 2,500 años por los griegos, quienes observaron que al frotar un trozo de ámbar con una piel de animal, adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos como paja, pelusa o polvo. En ese tiempo se creía que el frotamiento despertaba un espíritu atrapado dentro del ámbar. Gracias a las aportaciones de personas dedicadas a la ciencia, como el físico y médico inglés William Gilbert, el cientíico francés Charles Du Fay, el físico e ingeniero francés Charles A. Coulomb y el estadista, ilósofo y cientíico Benjamin Franklin, actualmente se pueden explicar de manera más precisa las razones por las que ocurre este fenómeno.
Ahora sabemos que cuando dos cuerpos se frotan, se cargan eléctricamente, esto es, maniiestan cierta propiedad inherente a todos ellos llamada carga eléctrica. Existen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas con la peculiaridad de que si se aproximan dos cuerpos con cargas del mismo tipo, éstos se rechazan o repelen, mientras que si son de diferente tipo, se atraen.
Los objetos cargados no necesitan tocarse para experimentar la interacción, ya que la fuerza que produce esta atracción o repulsión actúa
a distancia. Dicha fuerza es llamada fuerza electrostática, y su intensidad depende de qué tan cercanas o alejadas estén las cargas. A menor distancia, es mucho más intensa. La fuerza electrostática depende también de cuánta carga eléctrica posean los cuerpos que interactúan; a mayor carga, más intensa es la fuerza. Esto lo describe la Ley de Coulomb, nombrada así en honor de la persona que estudió este fenómeno. La unidad de carga eléctrica se llama coulomb y se representa con la letra C.
En condiciones normales, los objetos son electrícamente neutros. Esto signiica que tienen cantidades iguales de carga positiva y negativa. Además, no siempre es necesario que dos cuerpos se froten para adquirir una carga; si uno de ellos ya está cargado, basta con acercarlo a otro para que también se cargue. Este fenómeno se conoce como inducción. La carga eléctrica puede pasar de un cuerpo a otro, pero no puede crearse ni destruirse, o lo que es lo mismo, la carga total de un sistema aislado se conserva.
Lean el texto. Pongan especial atención en la forma en que se cargan eléctricamente los objetos.
Texto de información inicial
El electroscopio es un dispositivo que permite detectar la carga eléctrica de un objeto. Funciona cuando los objetos cargados inducen carga en la bola de aluminio; esta carga se transmite a las hojas de metal, las cuales, al tener carga del mismo signo, se separan por efecto de la repulsión electrostática.
Electrostática: Parte de la física que se ocupa
de estudiar las cargas eléctricas en reposo.
Inducción: Forma de cargar un objeto
eléctricamente neutro acercándole un objeto
cargado.
alambre grueso corcho
bola de papel de aluminio
papel
metálico
frasc
o d
e vi
dri
o
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como ámbar.
intercambien sus opiniones sobre:
1. ¿De qué forma se cargan eléctricamente los objetos?
2. ¿Cómo deinen la carga eléctrica?
3. ¿Cuál es la diferencia entre inducción y frotación?
4. ¿Qué objetos o materiales de uso cotidiano se cargan fácilmente de electricidad?
Vínculo entre secuenciasRecuerda que las interacciones a distancia se revisaron en la secuencia 6: ¿Por qué cambia el movimiento?
Las Leyes de newton del movimiento se estudiaron en la secuencia 8:
¿Cuáles son las causas del movimiento?
La ley de la gravitación universal la puedes encontrar en la secuencia 9:
¿La materia atrae a la materia?
173
IICIENCIAS
Sabías que…
La fuerza eléctrica y la fuerza gravitatoria tienen muchas semejanzas y algunas diferencias. Fíjate en esta tabla
eléctrica Gravitatoria semejanza Diferencia
Actúa a distancia. Actúa a distancia. ✓
Es directamente proporcional al pro-ducto de las cargas.
Es directamente proporcional al pro-ducto de las masas.
✓
Es inversamente proporcional al cua-drado de la distancia entre las cargas.
Es inversamente proporcional al cua-drado de la distancia entre las masas.
✓
Es atractiva o repulsiva. Sólo es atractiva. ✓
Se maniiesta tanto a escala macros-cópica como microscópica.
Se maniiesta tanto a escala macros-cópica como microscópica, pero en esta última es de muy baja intensidad.
✓ ✓
Actividad DOSconstruyan un dispositivo: rehilete electrostático.
1. ¿Cómo detectarían que un objeto está cargado eléctricamente?
2. Van a necesitar:
a) Bolígrafo de plástico vacío, sin tapas ni repuesto.
b) Lápiz con la punta bien ailada; debe ser un poco más largo que el tubo.
c) Tubo de ensayo.
d) Un poco de plastilina.
3. Realicen lo que se indica:
a) Dividan la plastilina en dos partes de distinto tamaño.
b) Fijen el lápiz sobre la mesa con el trozo grande de plastilina; cuiden que quede en posición vertical y con la punta hacia arriba.
c) Peguen el trozo pequeño de plastilina sobre la parte inferior del tubo de ensayo, como se observa en la igura.
d) Inserten la parte media del bolígrafo en posición horizontal en la plastilina que pegaron al tubo.
e) Coloquen invertido el tubo de ensayo, con el bolígrafo pegado, apo-yado sobre la punta del lápiz, de forma que el tubo gire libremente.
4. Respondan en su cuaderno:
a) ¿Cómo detecta el rehilete la carga eléctrica en un cuerpo?
• Van a necesitar este rehilete en la Actividad TRES.
SESIÓN 2
174
secuencia 12
Actividad TRESElectroscopio virtual
apliquen la tecnología de su rehilete electrostático.
• Realicen la práctica.
i. Antes de realizar la práctica contesten en su cuaderno: ¿Cómo cargarían eléctricamente un objeto?
ii. En la práctica van a cargar eléctricamente, mediante frotamiento, varios cuerpos.
iii. Observarán el efecto que estos cuerpos cargados tienen en el rehilete electrostático construido en la Actividad DOS.
iv. Por último, usarán estos cuerpos para inducir carga eléctrica en otros objetos pequeños.
1. Material
a) Rehilete electrostático.
b) Diferentes recortes de tela: lana, seda, poliéster, nylon, rayón.
c) Cuerpos a elegir, previamente cargados:
i. Globos pequeños de látex de diferentes colores, inlados; tantos globos como tipos de tela hayan conseguido.
ii. Varilla de vidrio o tubo de ensayo delgado de 15 a 20 cm.
iii. Bolígrafo de plástico sin tapas ni repuesto.
d) Pared lisa y seca.
e) Objetos en los que se inducirá carga:
i. Objeto A: Cabellera de un o una estudiante, recientemente lavada y bien seca.
ii. Objeto B: Recortes de papel de 1 a 2 cm, aproximadamente.
iii. Objeto C: Chorrito de agua contenida en botella plástica de refresco con agua (600 ml) y un recipiente para recuperar el agua.
iv. Objeto D: Cáscaras pequeñas de semillas de calabaza o girasol tostadas, o paja seca en pequeños trozos.
Los globos, además de vistosos, son materiales que adquieren fácilmente cargas eléctricas.
nueva destreza empleada
aplicar tecnología: Es el uso de un dispositivo o una herramienta útil
para recoger, resumir y exhibir datos, gráicas, videos, etcétera.
175
IICIENCIAS
2. Procedimiento
• Soliciten un voluntario para que se frote el globo en su cabello.
a) Formen tres equipos. Cada equipo elija un objeto para ser cargado eléctricamente. Pueden escoger entre los globos, la varilla de vidrio o el bolígrafo.
b) El equipo que eligió trabajar con los globos deberá cargarlos frotando una zona de cada globo en la misma dirección usando un tipo de tela diferente. Anoten en la Tabla 1, el color de globo que corresponde a cada tela.
c) Los otros dos equipos carguen el objeto elegido frotándolo en la misma dirección con uno de los recortes de tela.
d) Acerquen uno por uno los cuerpos cargados a un extremo del bolígrafo del rehilete electroscópico que construyeron en la Actividad DOS. Anoten en sus respectivas tablas qué sucede en el rehilete.
e) Los equipos que trabajaron con la varilla de vidrio o con el segundo bolígrafo repitan los dos puntos anteriores usando otro tipo de tela, y así sucesivamente hasta hacerlo con todos los recortes disponibles. Anoten los resultados para cada recorte en sus tablas.
f) El equipo que eligió trabajar con los globos cárguelos de nuevo frotándolos con la misma tela. Intenten pegarlos en la pared. Registren cuáles se quedan pegados al menos cinco segundos y cuáles no.
g) Cuando a cada equipo le corresponda observar el efecto de los cuerpos cargados en el agua de la botella, viertan un chorrito muy delgado al recipiente donde se recupera la misma, desde una altura de unos 50 cm. y, procurando no tocarlo, acerquen la varilla, el bolígrafo o los globos frotados a la parte media de este chorrito. Observen qué sucede.
h) Al terminar, cada equipo acercará el o los cuerpos cargados con los que trabajó a cada uno de los objetos pedidos para inducir la carga. Anoten en sus tablas lo que suceda en cada caso.
Ámbar, en idioma griego, se dice elektron; de ahí proviene la palabra electricidad, tan conocida por todos hoy en día.
176
secuencia 12secuencia 13. Resultados
• Anoten sus observaciones en la tabla de resultados propuesta.
TaBLa 1. cueRPO caRGaDO cOn eL Que TRaBaJÓ eL eQuiPO: a: Globos de colores
cOLOR DeL
GLOBO
TeLa cOn La Que se FROTÓ
¿se PeGa a La
PaReD?
¿QuÉ TanTO GiRa su ReHiLeTe
eLecTROsTÁTicO? 0= no gira,
1= Gira poco, 2= Gira mucho
eFecTO en:
cabelloTrozos de
papelchorrito de agua
cáscara de
semillas
Rojo
azul
Verde
amarillo
Blanco
TaBLa 2. cueRPO caRGaDO cOn eL Que TRaBaJÓ eL eQuiPO: B: Varilla de vidrio_________
c: Bolígrafo _________
TeLa cOn La Que
se FROTÓ
¿QuÉ TanTO GiRa su ReHiLeTe
eLecTROsTÁTicO? 0= no gira, 1= Gira poco,
2= Gira mucho
eFecTO en:
cabelloTrozos de
papelchorrito de
aguacáscara de
semillas
177
IICIENCIAS
Relexión sobre lo aprendido
Ahora sabes que los objetos se cargan
eléctricamente cuando se acercan a un
objeto previamente cargado. ¿Cómo te
ayuda la tecnología que aplicaste para
resolver el problema? Explica tu respuesta.
4. Análisis de resultados
• Todos tomen nota de los resultados obtenidos por los demás equipos, y luego contesten las siguientes preguntas:
a) ¿Con qué tipo de tela se produce mayor carga al frotar los objetos? Expliquen.
b) ¿En qué casos los cuerpos cargados atraen a los objetos? ¿Por qué?
c) ¿En qué casos se repelen? ¿Por qué?
d) ¿Qué sucede si acercamos dos globos frotados con la misma tela?
e) ¿Por qué se adhieren los globos a la pared?
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
intercambien sus opiniones sobre:
a) La naturaleza de las cargas eléctricas.
b) Expliquen con sus palabras el fenómeno de inducción electrostática.
178
secuencia 12
Para terminarLean el texto. Pongan especial atención en cómo los rayos se relacionan con la acumulación de carga eléctrica.
SESIÓN 3
Y… ¿qué rayos es un rayo?Cuando los objetos se frotan, se acercan o se ponen en contacto con cuerpos cargados, suelen adquirir carga eléctrica.
A veces, hay nubes que se acercan mucho a otras, ya que son empujadas por el viento. Las nubes bajas también pueden frotarse contra las montañas. Este frotamiento hace que se carguen eléctricamente. Cuando dos nubes cargadas se acercan lo suiciente al suelo o chocan entre ellas, las fuerzas eléctricas entre estos objetos es tan grande que vuelven al aire conductor y se produce, en consecuencia, una descarga eléctrica gigantesca que lo calienta de manera tan rápida y explosiva que lo hace brillar. En el fenómeno, que involucra una gran carga eléctrica, intervienen diversas formas de energía: luminosa, eléctrica, caloríica y sonora.
Si un rayo llega a tocar un árbol, una persona o un animal, la carga recibida quema todo lo que atraviesa en su camino hacia el suelo. Las consecuencias suelen ser fatales.
Para lograr que la enorme carga eléctrica de los rayos sea conducida a tierra lo antes posible, y evitar que en su camino golpee a un ser vivo, se usan los metales, ya que son materiales adecuados para conducir una descarga eléctrica. Además, cuando un objeto es puntiagudo, se favorece el transporte de las cargas eléctricas hacia esa zona.
Con los conocimientos anteriores se diseñaron los pararrayos, los cuales son tubos de metal colocados en los techos de los ediicios altos o en casas ubicadas en la cima de los cerros, que atraen a los rayos. Estos tubos se conectan a un cable que se introduce profundamente en la tierra. Si hay una tormenta eléctrica, es mucho más probable que el rayo se descargue por el pararrayos.
No sólo los pararrayos utilizan la propiedad conductora de los metales. Los aviones, por ejemplo, al tener el fuselaje metálico, pueden estar a resguardo de los rayos, pues la descarga será conducida por el metal hacia fuera de la aeronave, evitando daños a los tripulantes, pasajeros, causando una tragedia.
Lo esencial para ponernos a salvo es procurar que el rayo tenga una vía para descargarse que esté lejos de nosotros, y hacer lo posible por no atraerlo.
Texto de formalización
Los pararrayos evitan que las construcciones sufran daños al momento de caer un rayo.
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como fuselaje.
179
IICIENCIAS
Realicen lo siguiente en sus cuadernos:
1. ¿Cómo instalarían un pararrayos en sus casas?
2. ¿De qué material lo harían?
3. Elaboren un dibujo que muestre la forma en que instalarían el pararrayos.
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Las cargas eléctricas se encuentran a nuestro alrededor en todo momento. Tu tarea consiste en resolver las siguientes situaciones:
1. Si ocurriera una tormenta eléctrica ahora, ¿qué medidas tomarías para protegerte de un rayo?
2. ¿Cómo lograrías que un globo se adhiera a la pared sin pegamento alguno?
3. ¿Cómo evitarías que tu cabello se erice al peinarte?
• Explica tus respuestas en términos físicos.”
Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello:
• Elabora una tabla como se muestra.
1. Evitar ser alcanzado por un rayo
¿Qué hacer? ¿Qué no hacer? ¿Por qué?
2. El cabello erizado al peinarme
¿Cómo lo evitas? ¿Por qué?
3. El globo pegado a la pared sin pegamento
¿Cómo lo haces? ¿Por qué?
Las ciencias y la comunidad cientíica
Corría el año de 1752 cuando Benjamin Franklin, estando de viaje en Francia, llevó a cabo un temerario experimento en el que, mediante una cometa que tenía un alambre metálico y una llave atada al extremo del hilo de seda que él sostenía en sus manos, demostró que las nubes están cargadas de electricidad, pues al tocar la llave saltaron centellas.
El descubrimiento de la electricidad en las nubes le permitió desarrollar el pararrayos, cuya eicacia dio lugar a que en 1782, en la ciudad de Philadelphia, se hubiesen instalado ya 400 de estos dispositivos.
Franklin sintió siempre una enorme curiosidad por los fenómenos naturales. Estudió, por ejemplo, las tormentas que se forman en el continente americano, e identiicó por vez primera la corriente marina cálida que surge del Golfo de México y se dirige al Atlántico Norte. Inventó también los anteojos bifocales.
Benjamín Franklin nació el 17 de enero de 1706 en Boston, Estados Unidos. Fue político, cientíico e inventor. Murió en Philadelphia el 17 de Abril de 1790.
180
secuencia 12escriban, con la información anterior, un texto breve sobre la importancia de prevenir accidentes durante las tormentas eléctricas.
• Utilicen los términos inducción y carga electrostática.
Relexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la
secuencia sobre como protegerte ante una
tormenta eleéctrica. ¿Existen diferencias
entre lo que pensabas y lo que sabes
ahora? Justiica tu respuesta.
¿Para qué me sirve lo que aprendí?analicen los siguientes eventos considerando las interacciones entre cargas eléctricas:
i. encender un cerillo.
ii. Observar una chispa, escuchar un crujido y sentir una descarga eléctrica al quitarte el suéter en la noche.
iii. caminar por la alfombra y sentir una descarga eléctrica en la perilla de la puerta.
iv. saludar a una persona de mano y sentir una descarga eléctrica.
1. Respondan en su cuaderno:
a) ¿Qué tienen en común estos eventos y un rayo?
b) ¿Qué podemos hacer para prevenir una descarga eléctrica al saludar a una persona?
2. Para responder, utilicen el término inducción electrostática.
Los vehículos con carrocería metálica pueden ser un buen refugio ante tormentas eléctricas. Es importante no tocar el volante ni encender la radio o manipular los controles, y conservar las manos sobre el regazo.
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Fenómenos
electrostáticos en la programación de la red satelital edusat.
181
IICIENCIAS
Lo que podría hacer hoy…elaboren un plan comunitario de protección para tormentas eléctricas. Para ello:
1. Elaboren un mapa de la zona en la que viven.
2. Identiiquen en el mapa las zonas en las que:
a) Se mueve la mayor parte de la población.
b) Existen zonas de peligro potencial donde hayan varillas, árboles o agua que puedan atraer rayos.
c) Existen zonas donde se pueda proteger la población durante una tormenta eléctrica como:
i. Lugares protegidos con pararrayos.
ii. Lugares bajos y alejados de estructuras riesgosas.
3. Averigüen cuál es la altura a partir de la cual los pararrayos son obligatorios, según el reglamento de construcción vigente y aplicable.
4. Comuniquen su plan comunitario a las autoridades correspondientes.
Para saber más…1. Félix, Alejandro, et al. (2001). Lecciones de Física. México: CECSA
1. University Corporation for Atmospheric Research. 5 de noviembre de 2003. Tipos
de relámpagos. University Corporation for Atmospheric Research. 22 de febrero de
2007. http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Atmosphere/tstorm/lightning_
types.sp.html
Las medidas de prevención disminuyen sensiblemente los riesgos de tener un percance fatal a causa de un rayo.
182
secuencia 13
El imán puede parecernos curioso y divertido: atrae ciertos objetos metálicos, que se quedan pegados a él. Si bien algunos materiales son atraídos o repelidos por el imán, otros no se ven afectados.El fenómeno de la atracción fue conocido por los chinos hace más de 2,500 años. Los persas llamaron piedra imán a la roca que mostraba esta propiedad. Tiempo después, los griegos nombraron magnetita al mineral que obtenían de la región asiática de Magnesia, y que tenía la cualidad de atraer metales. El estudio del magnetismo nos ha permitido desarrollar aparatos e instrumentos que facilitan diversas tareas humanas. Por ejemplo, los
barcos y los aviones cuentan con sistemas de orientación basados en la ubicación de los puntos cardinales de la Tierra: norte, sur, este y oeste. Esto puede lograrse usando la brújula, dispositivo que, afectado por el magnetismo terrestre señala siempre hacia el norte de la Tierra.
Para empezarLee el texto.
• Antes de la lectura contesta: ¿Qué es un imán?
SESIÓN 1
Texto introductorio
Nuestro planeta tiene una evidente hermosura, ade-más de múltiples características físicas visibles, pero también posee atributos no visibles.
Ahora sabes la diferencia entre interacciones de contacto y a distancia. En esta secuencia revisarás cómo ocurren las interacciones asociadas a las fuerzas magnéticas. También valorarás la importancia de la brújula como instrumento para la orientación.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Te has extraviado en un lugar cerca de la costa en el estado de Tamaulipas. ¿cómo construirías un dispositivo para determinar la dirección en que debes caminar para llegar al mar? ¿cómo utilizarías ese dispositivo?
¿Un planeta magnético?
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como cualidad.
183
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Qué signiica orientarse?
2. ¿Qué dispositivo usarías para orientarte?
3. ¿Qué propiedad de los imanes emplearías para elaborar un dispositivo para orientarte? ¿Cómo emplearías esta propiedad en la elaboración del dispositivo?
4. Expliquen por qué los objetos imantados se atraen o se repelen.
intercambien sus puntos de vista:
• ¿Por qué las brújulas tienen propiedades magnéticas?
Manos a la obraActividad UNOidentiiquen las interacciones magnéticas.
• Realicen la demostración:
1. Comenten: ¿Qué tipos de interacción magnética se pueden observar entre dos imanes?
2. Van a necesitar:
a) Dos imanes en forma de barra.
b) Caja de clips.
3. Realicen lo que se indica:
a) Pidan a un compañero que tome ambos imanes y los acerque por los extremos, que son de color diferente.
b) ¿Qué creen que sucederá?
c) Observen qué sucede.
d) Repitan el paso anterior pero ahora aproximen los imanes por los extremos del mismo color.
e) ¿Qué creen que sucederá?
f) Observen qué sucede.
g) Tomen un clip y acérquenlo al extremo de uno de los imanes.
h) Tomen un segundo clip y acérquenlo al extremo libre del primer clip y así sucesivamente, formando una cadena, hasta que llegue el momento en el que el último clip ya no se sostenga.
i) ¿Cuántos clips creen que se sostengan en la cadena?
j) Cuenten los clips que se sostuvieron.
Vínculo entre secuencias Para recordar la ubicación del estado de Tamaulipas con respecto al Golfo de México, consulta la secuencia 1: Espacios compartidos de tu libro de Geografía de México y del mundo.
184
secuencia 13secuencia 14. Contesten:
a) ¿Qué sucede al acercar los extremos del mismo color de dos imanes?
b) ¿Qué sucede al acercar los extremos del mismo color de dos imanes?
c) Si realizamos de nuevo los pasos de los incisos g a i en el otro extremo del imán, ¿se sostendrá el mismo número de clips? ¿Por qué?
Lean el texto. Pongan especial atención en cómo se llaman los polos de los imanes.
¿Cuantos polos tiene un imán? Hasta ahora se conocen dos tipos de imanes: naturales y artiiciales. La magnetita es un imán natural, disponible en muchas regiones de nuestro planeta, no sólo en la antigua Magnesia.Podemos producir imanes artiiciales al frotar con un imán natural objetos hechos de metales como el hierro, el níquel o el cobre; o por inducción, acercando simplemente un imán natural a un objeto de los mismos materiales, el cual adquirirá, en consecuencia, las mismas propiedades
Texto de información inicial
Muchas rejas están hechas de hierro, mientras que las tuberías de agua o gas suelen ser de cobre y las monedas contienen níquel. El acero es un metal formado básicamente por hierro y una pequeña cantidad de carbono.
El levitrón es un dispositivo que aprovecha los intensos campos magnéticos entre la base y el trompo para hacerlo levitar, es decir, mantenerlo suspendido sin soporte alguno y sin que caiga, desaiando, en apariencia, la fuerza gravitatoria.
185
IICIENCIAS
en su cuaderno:
1. Describan las formas para producir imanes artiiciales.
2. Menciona un material que conozcas que no sea imantable.
magnéticas de un imán natural. Como sucede con las fuerzas eléctricas, la fuerza magnética es una interacción a distancia que produce un campo alrededor de los cuerpos.
Hay materiales fáciles de imantar, como el hierro o el níquel; otros son más difíciles, como una tela o el cartón. Aunque muchos imanes artiiciales son metálicos, también los hay de cerámica u otros componentes, pero no son tan comunes.
Todo imán, natural o artiicial, independientemente de su forma o tamaño, tendrá siempre dos regiones o zonas identiicables, que se llaman polos. En los polos de un imán, se observa la máxima intensidad del campo magnético. Por acuerdo, igual que se habla de carga eléctrica positiva o negativa, en los imanes hablamos de polo norte y polo sur. Lo mismo que en las cargas eléctricas, los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen. Si partimos un imán en dos, las partes tendrán de nuevo dos polos, y así sucesivamente. Es decir, no es posible obtener un imán con un único polo magnético, por diminuto que sea.
La Tierra posee un campo magnético propio, el cual propicia las fantásticas auroras boreales o australes, según se observen en la región polar ártica, al norte, o antártica, al sur.
Vínculo entre secuencias
Recuerda que las interacciones a distancia las revisaste en la secuencia 6: ¿Por qué cambia el movimiento?
Campo: Región del espacio que
muestra la influencia de alguna fuerza.
Por ejemplo, podemos hablar del
campo eléctrico que rodea una carga y
del campo magnético que rodea un
imán.
Imantar: Procedimiento por el cual
algunos objetos adquieren propiedades
magnéticas.
Polo: Zona de un imán donde la
atracción magnética es más intensa;
en cualquier imán se pueden identificar
siempre dos polos.
186
secuencia 13secuencia 1
Actividad DOSImanes en acción
utilicen herramientas y procedimientos para imantar algunos objetos.
i. Contesten: ¿Cómo imantarían un objeto metálico?
ii. Realicen la práctica:
1. Material
a) Imán en forma de barra.
b) Imán en forma de herradura.
c) Imán pequeño y plano.
d) Dos objetos metálicos, por ejemplo, un clavo y una moneda.
e) Dos objetos pequeños de plástico o unicel, por ejemplo una tapa de refresco.
f) Dos objetos de madera, por ejemplo, un lápiz pequeño y un taquete de ibra o madera.
2. Procedimiento
experiencia a: imantación por frotamiento
a) Imanten cada uno de los objetos frotándolos en la misma dirección con uno de los extremos del imán de barra.
b) Observen lo que sucede al acercarlos entre sí.
experiencia B: imantación por inducción
a) Intenten imantar cada objeto al colocarlo entre los dos extremos de un imán de herradura sin que toque el imán y dándole unos pequeños golpecitos.
b) Comprueben el grado de imantación de cada objeto acercándolo al imán pequeño y plano.
c) Observen y registren el grado de imantación detectado.
d) Alejen el imán de herradura de los objetos y repitan el paso b.
nueva destreza empleada
utilizar herramientas y procedimientos: Demostrar conocimiento de
la utilización de aparatos, equipos, herramientas, procedimientos y
escalas o dispositivos de medida
¿Es posible imantar cualquier objeto?
187
IICIENCIAS
3. Resultados
• Registren sus observaciones en sus cuadernos en una tabla como la que se muestra:
Material del que está hecho el objeto
nombre del objeto
0 – nadaGrado de imantación del objeto: 1 – Poca
2 – Mucha
experiencia a Por frotamiento
experiencia B Por inducción
Metal
Metal
Plástico
Plástico
Madera
Madera
4. Análisis de resultados
experiencia a: imantación por frotamiento
• ¿Cuáles de los materiales empleados se imantaron por frotamiento?
experiencia B: imantación por inducción
a) ¿Cuáles de los materiales empleados se imantaron por inducción?
b) Una vez imantados, ¿cuáles perdieron su imantación en cuanto se alejó el imán?
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
intercambien sus opiniones sobre:
a) El tipo de fuerza y las propiedades de los imanes.
b) ¿Cómo elaborarían una clasiicación de los materiales de acuerdo con sus propiedades magnéticas?
c) ¿Cuál método de imantación es más eicaz: frotamiento o inducción? Expliquen su respuesta.
d) Utilizando alguna de las leyes de Newton, expliquen por qué se mueve un objeto libre al ser rechazado o atraído por un imán
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora conoces formas de imantar materiales. ¿Cómo
emplearías este conocimiento para resolver el problema?
Vínculo entre secuencias
Recuerda que las Leyes de newton las revisaste en la secuencia 8: ¿Cuáles
son las causas del movimiento?
Todo imán tiene dos polos, llamados norte y sur.
N S N N
S S
N
S
188
secuencia 13secuencia 1
Para terminar¡Qué planeta tan atractivo!
Lean el texto. Pongan atención en cómo funciona una brújula.
¿Polos magnéticos vs. polos geográficos?
Texto de formalización
Siempre encontramos brújulas en el puente de mando de un barco, el cuarto de control de un submarino, la cabina de pilotos de un avión o helicóptero, o el panel de instrumentos de algunos automóviles y camiones.
En la actualidad los polos magnéticos y geográicos terrestres no coinciden. Esta diferencia se conoce como declinación magnética.
El movimiento del magma produce el campo magnético de la Tierra, así como la erupción de algunos volcanes.
Ecuador
NorteGeográfico
SurGeográfico
NorteMagnético
Sur Magnético
conexión con Geografía Para recordar cómo orientarse y las coordenadas geográicas revisa la secuencia 2: El mundo en que vivimos de tu libro de Geografía i de México y el mundo.
El magnetismo es un fenómeno natural del cual la humanidad ha tomado ventaja mediante diversas aplicaciones. Una de ellas es el diseño de instrumentos para localizar puntos o direcciones especíicos en la Tierra.
Los antiguos marinos ya sabían que la piedra imán se orienta en una dirección deinida, lo que permitía determinar los puntos cardinales. Esta característica se aplicó sistemáticamente y surgieron las primeras brújulas. Se trata de un dispositivo que consiste en un imán en forma de aguja, que puede girar libremente sobre un eje ijo.
Si ponemos una brújula junto a un imán esta se va a orientar, naturalmente, en la dirección N-S del imán. Si retiramos el imán, la brújula se orientará en dirección norte-sur de la Tierra, ya que ésta es un gigantesco imán, que tiene, como cualquier imán, dos polos. Efectivamente, así como la Tierra tiene un Polo Norte y un Polo Sur geográicos, también tiene polos norte y sur magnéticos.
El magnetismo terrestre se debe a que el núcleo de la Tierra está formado por gran cantidad de hierro y otros metales a muy alta temperatura, por lo que se encuentran en estado líquido. Debido a la rotación de la Tierra, el magma se encuentra en constante movimiento y esto origina el campo magnético terrestre, que se encuentra alineado, aproximadamente, en la dirección del eje terrestre.
Con el tiempo, el campo magnético de la Tierra ha cambiado su polaridad: a veces, el polo norte magnético ha estado cerca del Polo Sur geográico (tal como es ahora); otras, cerca del Polo Norte geográico. Tal fenómeno recibe el nombre de reversión geomagnética. Se estima que la última reversión ocurrió hace unos 780,000 años. Las brújulas actuales suelen ofrecer la posibilidad de corregir la declinación magnética para poder indicar los polos geográicos en vez de los polos magnéticos.
SESIÓN 2
189
IICIENCIAS
comenten las siguientes cuestiones:
1. Si nos colocamos mirando hacia el Sol durante el amanecer y tenemos una brújula en las manos, ¿hacia dónde apunta su aguja, a la derecha o a la izquierda? ¿Por qué?
2. ¿Tienen los polos geográicos alguna relación con la localización de los polos magnéticos o es una simple coincidencia temporal?
3. ¿Qué utilidad tienen las brújulas?
Actividad TRESconstruyan un dispositivo: para orientarse: Brújula. Para ello:
• Cómo construirían una brújula sencilla?
1. Necesitan:
a) Corcho de botella o pelotita de unicel.
b) Aguja gruesa.
c) Dedal.
d) Tina pequeña con agua a la mitad.
e) Imán potente de barra de acero.
f) Barniz de uñas o pintura color rojo.
g) Cartulina o cartoncillo.
2. Realicen lo que se indica:
a) Imanten la aguja.
b) Atraviesen con la aguja transversalmente el corcho por el centro. ¡Háganlo con cuidado y protegiéndose con el dedal!
c) Coloquen el corcho en el agua para dejarlo lotar libremente.
d) Observen cómo el corcho y la aguja toman una posición deinida.
e) Orienten su cuerpo de manera que la mano derecha apunte hacia donde observamos el Sol al amanecer, es decir, al oriente o este.
f) Coloquen la brújula frente a ustedes. Noten que la aguja de la brújula debe estar apuntando hacia el frente, que es el norte.
g) Pinten con el barniz de color rojo el extremo del agua imantada que apunta hacia el frente para distinguirlo del sur.
Se dice que los chinos utilizaron algo muy parecido desde el año 2000 a. de C.
N
S
O E
190
secuencia 13
Reflexión sobre lo
aprendido
¿Cómo utilizarías el
dispositivo que
acabas de construir
para resolver el
problema?
3. Usen su brújula sencilla para identiicar la orientación del salón. Para ello:
a) Elaboren un letrero con una hoja blanca para cada punto cardinal: norte, sur, este y oeste.
b) Coloquen las brújulas separadas frente al pizarrón. ¡Recuerden que las agujas imantadas no deben estar muy cerca unas de otras!
c) Observen que todas las brújulas apuntan más o menos en la misma dirección.
d) Identiiquen la orientación del salón.
e) Coloquen los letreros correspondientes a cada punto cardinal sobre las paredes, conforme se indica en las imágenes.
comenten las siguientes preguntas:
1. ¿Qué es la brújula y cómo funciona?
2. ¿Qué ventajas tiene orientarse mediante una brújula respecto a otros métodos como la observación de astros celestes?
Si estás dentro del salón de clase, ¿sabes hacia dónde está el norte?
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“Te has extraviado en un lugar cerca de la costa en el estado de Tamaulipas, ¿Cómo construirías un dispositivo para determinar la dirección en que debes caminar para llegar al mar? ¿Cómo utilizarías ese dispositivo?”
Para resolver el problema. contesta en tu cuaderno:
1. Qué dispositivo usarías para orientarte?
2. ¿Cómo lo construirías?
3. ¿Cómo lo utilizarías para orientarte y llegar al mar?
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre
cómo orientarse. ¿Existe diferencia entre lo que pensabas
y lo que sabes ahora? Explica tu respuesta.
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Un planeta magnético en la programación de la red satelital edusat.
191
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?Te muestran una pluma apoyada sobre una base que se mantiene vertical, sin que aparentemente haya una fuerza que evite que se caiga.
• Contesta en tu cuaderno:
a) ¿Por qué la pluma no se cae a los lados?
b) ¿Qué fuerzas actúan sobre la pluma?
c) Señala las fuerzas en un esquema con sus nombres.
Lo que podría hacer hoy… ¿De qué manera nos podemos orientar, tanto en el día como en la noche, si no contáramos con una brújula?
• Escriban las ideas principales en el pizarrón.
La Estrella Polar
Para saber más…1. Allier Cruz, Rosalía Angélica, et al. (2005). La Magia de la Física. Tercer Grado. México: McGraw-Hill
1. Otaola, Javier A., et al. El campo geomagnético: un elemento importante en las relaciones solar-terrestres.
ILCE. 22 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/114/htm/
sec_7.htm
2. University Corporation for Atmospheric Research. 5 de noviembre de 2003. Descubrimiento de los
Cinturones de Radiación. University Corporation for Atmospheric Research. 25 de febrero de 2007. http://
www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Magnetosphere/radiation_belts_discovery.sp.html
192
PROyecTO De inVesTiGaciÓn 2
EL SOL DORADO Domingo 22 de abril de 2007
Para empezarPrototipo de un puente colgante
Lean el texto.
• Antes de la lectura, comenten qué puentes conocen y cómo creen que están hechos.
SESIÓN 1
Después de que el huracán Stan devastó el puente internacional ‘Rodolfo Robles’, que conecta a México con Guatemala, se permite por seguridad, solamente el paso a peatones, bicicletas y motocicletas. El puente únicamente funciona 12 horas, de siete de la mañana a siete de la tarde, por lo que el intercambio comercial ha quedado totalmente paralizado. Incluso algunas agencias aduanales que operaban aquí han tenido que cerrar sus puertas debido a la falta de empleos, ya que todos los trámites de importación y exportación los realizan ahora por el puente ‘Suchiate II’. Además, el poco turismo entre ambos países y los miles de migrantes que regresan de Estados Unidos hacia las naciones centroamericanas para pasar el fin de año o vacacionar, ya no atraviesan por el puente ‘Rodolfo Robles’ sino por el puente ‘Talismán’.
Demanda la sociedad reconstruir puente fronterizo
Un modelo de puente para representar las fuerzas que actúan en él
Esta situación es grave, por lo que se ha solicitado que las autoridades estatales y federales reparen y pongan otra vez en funcionamiento del puente.
Por otra parte, en Tecún Umán, Guatemala, la situación todavía es peor: el sector comercial ha empezado a protestar y ha solicitado la intervención del gobierno federal de su país, en demanda de la reapertura y reconstrucción del puente. Esta situación prácticamente los ha llevado a la ruina económica, porque ninguna actividad que se realice en los puentes “Suchiate II” y en el “Talismán-El Carmen” les beneficia.
Las ciudades fronterizas tanto Ciudad Hidalgo, en el estado de Chiapas, y Tecún Umán, Guatemala, basan su economía en el intercambio comercial a través del puente “Rodolfo Robles”, razón por la cual les urge reactivar todos sus servicios. De no ser así, el cierre de negocios y la consecuente pérdida de empleos, seguirá en detrimento del bienestar social y la seguridad de los habitantes.
En principio, se requiere hacer las evaluaciones técnicas de cada una de las partes del puente, ya que a simple vista se perciben serias irregularidades en el puente.
Por estos motivos, la sociedad chiapaneca demanda que los gobiernos federal y estatal reconstruyan el puente y desazolven del río Coatán antes de que llegue la próxima temporada de lluvias y huracanes.
En octubre de 2005, el Huracán ‘Stan’, dañó 34 puentes En Chiapas, dejando aisladas a más de 200 mil personas en poco más de 100 comunidades.
193
IICIENCIAS
A lo largo de las secuencias del bloque, has trabajado en la descripción y representación de las diferentes magnitudes físicas. En este proyecto analizarás qué fuerzas participan en la estructura de un puente. Con la información obtenida elaborarás tu propio puente a escala con materiales sencillos y, de esta manera, observarás las fuerzas que actúan en él. Valorarás entonces la utilidad de la ciencia y la tecnología para la construcción de puentes.
Consideremos lo siguiente…Lean con atención el problema que se plantea. con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución.
La mayor parte de nuestro país tiene accidentes geográicos, donde los puentes resultan de vital importancia para la comunicación.
¿Qué aspectos se deben tomar en cuenta para el diseño de un puente? ¿cómo se construye un puente?
con los conocimientos que tienes sobre la interacción de fuerzas ¿Qué sugerencias podrías aportar para su construcción y beneicio de la comunidad?
Lo que pienso del problemaResponde en tu bitácora:
1. ¿Cuál es la utilidad de un puente?
2. ¿Qué consecuencias económicas y sociales ha traído a las comunidades el mal funcionamiento del puente internacional “Rodolfo Robles”?
3. ¿Qué tipo de fuerzas intervienen en la construcción de un puente?
4. ¿Qué se debe tomar en cuenta para la reconstrucción del puente internacional “Rodolfo Robles”?
Recuerda que para el registro de tus actividades:
Utiliza un cuaderno, libreta o carpeta como bitácora.
Lleva ahí un registro ordenado de lo que piensas del problema, de los textos consultados, de las entrevistas que realices, de los datos y objetos encontrados. Estas anotaciones te serán muy útiles para elaborar el informe del proyecto.
SESIÓN 2Manos a la obraPlan de trabajo
Recuerda que el Plan de Trabajo explica las actividades que tendrás que realizar, organizadas en fases.
194
PROyecTO De inVesTiGaciÓn 2
Fase i: investiguemos conocimientos útiles
Para obtener información sobre las fuerzas que intervienen en la construcción de puentes, los elementos que se toman en cuenta para su construcción, los diferentes diseños existentes y los materiales empleados, revisarán algunas de las secuencias que trabajaron durante el Bloque 2, algunos textos y páginas electrónicas y el video Puentes.
Fase ii: exploremos para deinir el problema
Para ampliar la información sobre los diferentes diseños y los materiales empleados para construir puentes recabarán información en compañías constructoras, con ingenieros, arquitectos o maestros de obra de su comunidad. Para conocer las ventajas que para las comunidades tiene un puente, identiicar algunos puentes cercanos a su comunidad y entrevistar a los habitantes sobre esta cuestión.
Fase iii: ¿cómo contribuimos a la solución del problema?
A partir de la información obtenida elaborarán un puente en miniatura. Para ello, emplearán elementos de fácil acceso en su comunidad como palillos de dientes, palitos de paleta, listones de madera, cuerda, hilo o estambre.
Calendario de actividades
nueva destreza empleada
sintetizar información: Considerar una serie de informaciones, de
factores o de conceptos relacionados, para dar solución a un problema.
Recuerda que en el Calendario escribirás las actividades que realizarán los responsables de cada una de ellas y las fechas de entrega
En cada fase identiiquen las actividades por hacer y designen a los responsables de cada una de ellas. Consulten con su maestro la fecha inal de entrega para que distribuyan mejor su tiempo. De resultarles útil cópien el formato siguiente en su bitácora. En caso contrario, diseñen su propio calendario.
cROnOGRaMa De acTiViDaDes
ResPOnsaBLes FecHa
Fase i
Fase ii
Fase iii
Fase I. Investiguemos conocimientos útiles
sinteticen información acerca de los puentes y sus características. Para ello:
IICIENCIAS
195
1. Respondan:
a) ¿Qué lecturas y actividades del bloque nos pueden servir para identiicar las fuerzas que actúan en un puente?
b) ¿Qué elementos se deben tomar en cuenta para diseñar un puente?
c) ¿Qué diseños de puentes existen?
d) ¿Qué materiales se emplean para construir los puentes?
e) ¿Qué función tienen las diferentes secciones de un puente?
f) ¿Cómo afecta un sismo a la estructura de un puente?
2. Consulten las referencias que consideren necesarias para identiicar el tipo de puentes y sus características. Pueden consultar las referencias que se listan abajo. Para ello:
a) Dividan las lecturas entre todos los equipos.
b) Cada equipo buscará y sintetizará los textos revisados en su bitácora.
c) Expondrán una síntesis de la información consultada al resto del grupo.
3. Elijan las estrategias para revisar y sintetizar la información documental investigada.
Algunas referencias de interésCiencias II. Énfasis en Física:
1. Secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos?
2. Secuencia 7: ¿Por qué se mueven las cosas?
2. Secuencia 8. ¿Cuáles son las causas del movimiento?
Geografía de México y del mundo:
1. Secuencia 3: Un recorrido por México.
1. Puentes
1. Tagüeña, Carmen et al. (1999). Física. México: Santillana.
2. Allier Cruz, Rosalía Angélica et al. (2005). La Magia de la Física. Tercer Grado. México: McGraw-Hill.
1. Diario El País. Los puentes, clasiicación. 23 Febrero 2007. http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-005302/contenido/9_clasiicacion_puentes.htm
2. Genescá, Joan. Más allá de la herrumbre III. Corrosión y medio ambiental. ILCE. 23 Febrero 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/121/htm/masalla3.htm
Recuerda que en esta fase recopilarás información documental útil para el desarrollo del proyecto. Te damos algunas referencias de lo que sabes para las consultes.
196
PROyecTO De inVesTiGaciÓn 2
SESIÓN 3
Un puente consta de varios segmentos. En este puente colgante todos los cables se encuentran suspendidos entre una torre y otra.
intercambien la información que cada equipo sintetizó. Para ello:
1. Escuchen con atención las exposiciones de sus compañeros.
2. Completen su bitácora con la información que se aporte.
Fase II: Exploremos para deinir el problema
Puente atirantado.
1. Seleccionen uno o varios puentes en su comunidad o cercanos a ella.
2. Formen cuatro o cinco equipos y repártanse la investigación sobre los puentes.
3. Investiguen a cargo de qué instancia gubernamental se encuentra el puente.
4. Realicen una entrevista para indagar:
a) Los materiales empleados para construir puentes.
b) El tipo de puente o puentes que se encuentran en su localidad.
c) Los materiales con los que están hechos dichos puentes.
d) Las ventajas que un puente tiene para sus comunidades.
e) Determinen las ventajas que ofrecen los puentes rígidos y los puentes lexibles, así como en qué casos es mejor construir cada tipo de puente.
5. Investiguen si existe alguna obra cercana de un puente.
6. Pidan permiso de visitar la obra y entrevisten a personas que trabajan en ella.
7. Pueden emplear los siguientes instrumentos para recabar la información. Adáptenlos o complétenlos según sus necesidades.
Puente colgante.
cables principalestirantes
anclaje
torretramo extremo
armadura de refuerzo
Recuerda que en esta etapa recabarás información directamente de tu comunidad para resolver el problema.
Obtengan información que les ayude a elaborar su puente. Para ello:
Puente de arco.
IICIENCIAS
197
Para hacer sus entrevistas:
Elaboren y lleven por escrito cuatro o cinco preguntas clave para guiar sus entrevistas. Por ejemplo, ¿cuándo se construyeron los puentes de esta región?, ¿qué necesidades han cubierto dichos puentes?, ¿qué fuerza pueden soportar?, ¿cómo se sostienen?
Utilicen una grabadora, una libreta pequeña de notas o bien, su bitácora para registrar la información durante la entrevista.
al terminar sus entrevistas:
Reúnanse con todo el equipo y seleccionen la información útil para resolver el problema.
Valoren las coincidencias en las respuestas de los entrevistados. Una tabla de datos puede ser de gran ayuda.
clasiiquen la información obtenida durante las entrevistas:
1. Reúnan las entrevistas de todos los equipos.
2. En una tabla de datos integren la información de cada lugar visitado. Observen el ejemplo a continuación.
Fuente de información
Puentes que hay en mi localidad
Fuerzas que soportan
Material de fabricación
Ventajas para la comunidad
3. Elaboren un resumen de la información.
Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema?construyan un modelo de puente en miniatura.
SESIÓN 4
Para elaborar una maqueta o un modelo:
Decidan el tipo de construcción que van a realizar.
Identiiquen las principales características que se deben tomar en cuenta.
Decidan los materiales que van a usar.
Hagan un boceto o diagrama de la construcción en papel:
• Utilicen los diagramas y los textos consultados.
• Tomen en cuenta las partes que se construirán por separado.
Utilicen pegamento para madera para unir los diferentes palillos, cartón, cuerdas o hilos.
Ensamblen las partes que construyeron por separado.
198
PROyecTO De inVesTiGaciÓn 2
evalúen los diferentes puentes miniatura construidos. Para ello:
1. ¿Qué parte del puente fue la que les costó más trabajo armar?
2. Sabiendo que cada parte de la estructura del puente tiene una función especíica:
a) ¿cuál es la estructura del puente que no puede ser lexible? ¿Por qué?
b) ¿Qué estructura del puente permite lexibilidad?
3. Opinen acerca del tipo de puente que consideren más adecuado para su comunidad.
Para terminar
comuniquen los resultados que obtuvieron. Para ello:
1. Determinen de los productos desarrollados durante el proyecto cuáles quieren comunicar, por ejemplo: síntesis de información sobre la construcción de los puentes, tipos de puentes y sus características, sistemas de fuerzas que trabajan en un puente, materiales de construcción de puentes, reportes de entrevistas; etcétera.
Diferentes pasos para la construcción de un puente colgante
SESIÓN 5
Recuerda que en esta fase se utiliza la información obtenida hasta ahora a in de desarrollar un producto que de a conocer el problema y posibles soluciones.
Recuerda que en esta etapa elaborarás un reporte de investigación y encontrarás la manera más apropiada de presentar tu producto terminado a la comunidad.
IICIENCIAS
199
2. Pueden elaborar un reporte que contenga:
a) Introducción: Expliquen el propósito del proyecto.
b) Desarrollo: Describan el procedimiento que siguieron para elaborar el puente en miniatura, enfatizando las fuerzas que deben considerarse en su construcción.
c) Conclusiones: Realicen un dibujo de su puente, donde indiquen las fuerzas que actúan en él. Para ello:
i. En el dibujo señalen los componentes siguientes: cables, tirantes verticales, soportes, tablero,
ii. Con lechas, indiquen las fuerzas que actúan en cada uno de los componentes nombrados.
3. Organicen en su escuela una presentación pública de las maquetas de los puentes construidas.
4. Presenten a las autoridades de la escuela el prototipo elegido y sus ventajas.
5. Organicen con los asistentes un intercambio de opiniones sobre la importancia de las vías de comunicación, su cuidado y mantenimiento.
Lo que aprendimosevalúen lo aprendido durante el proyecto.
• Respondan en su bitácora:
1. Sobre los puentes y sus características:
a) ¿Qué aspectos o factores se toman en cuenta para diseñar un puente?
b) ¿Qué fuerzas deben considerarse en su construcción?
c) ¿Qué tipo de puentes han visto en poblaciones o carreteras cercanas a tu comunidad?
d) ¿Qué beneicios se obtienen con la construcción de un puente?
2. Sobre el trabajo realizado:
a) Escriban las diicultades que tuvieron para realizar su proyecto, las causas y cómo las resolvieron.
b) ¿Qué fue lo que más les gustó durante el proyecto?
c) ¿Se sienten satisfechos del trabajo realizado? ¿Por qué?
d) ¿Cómo mejorarían su modelo de puente?
Recuerda que aquí evaluarás aprendizajes y la contribución de tu producto para resolver el problema.
200
eVaLuaciÓn BLOQue 2
Revisión de secuencias
i. Lee atentamente los siguientes casos. subraya la expresión que contiene la respuesta correcta.
1. un niño lanza una bola de lodo que cae al suelo a cinco metros de distancia. ¿cuál de las airmaciones es adecuada para describir el cambio en el estado de movimiento de la bola?
a) Cae debido a una fuerza que actúa a distancia.b) Cae porque, al estar hecha de tierra húmeda, regresa al lugar al que
pertenece. c) Cae debido a una fuerza que actúa por contacto.d) Cae porque se acaba la fuerza que se le aplicó al ser lanzada.
2. ¿en cuál de las siguientes situaciones no actúa una fuerza?
a) Un automóvil frena al acercarse a un alto.b) Una pelota se deforma por un momento al chocar con una raqueta de tenis.c) Una nave con el motor apagado viaja en el espacio con movimiento rectilíneo
uniforme.d) Un imán atrae un clip de metal y lo mueve de su posición.
ii. aplica tus conocimientos para elegir la respuesta correcta.
3. una caja se encuentra en reposo sobre la supericie de un plano inclinado. ¿cuál es el diagrama de fuerzas que representa la situación descrita?
Las fuerzas.La explicación de los cambios
a) b) c) d)
201
IICIENCIAS
4. La fuerza que actúa sobre una bala cuando se dispara un rile es de 27 n, mientras que la fuerza que actúa sobre el rile es de -27 n. ¿cuál es el valor de la fuerza resultante?
a) 0 N b) 1N c) 54 N d) 729 N
5. sobre una caja actúan dos fuerzas concurrentes. ¿cuál es la fuerza resultante de este sistema? • Toma en cuenta que la escala de los vectores es: 1 cm = 1 N
4 N
2.5 N
a) 3 N b) 6 N c) 180 N d) -3 N
6. al jalar un costal lleno de frutas recibes la ayuda de varios amigos. como resultado de esto, la fuerza ejercida sobre el costal se multiplica por tres. ¿cómo varía la aceleración del costal?
a) Se reduce a la mitadb) Se queda igualc) Se duplicad) Se triplica
7. De las siguientes situaciones, ¿cuál no corresponde a un par de fuerzas de acción y reacción?
a) 1b) 2c) 3d) 4e) Ninguna
El pie empuja la Tierra. La Tierra empuja al niño.
El cohete empuja al gas. El gas empuja al cohete.
El martillo golpea la lata, la lata se deforma y empuja al martillo.
La Tierra atrae al hombre.El hombre atrae a la Tierra.
1 2 3 4
eVaLuaciÓn BLOQue 2
202
8. ¿cuál de las siguientes gráicas describe la relación entre la distancia y la fuerza de atracción gravitacional?
a) ib) iic) iiid) iv
Distancia
0 2 4 6
30
25
20
15
10
5
0Fu
erza
ii
Fuerza
0 2 4 6
6
5
4
3
2
1
0
iii
Distancia
0 2 4 6
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Fuer
za
i
Distancia
0 1 2 3 4 5 6
iv
6
5
4
3
2
1
0
iii. subraya el argumento más adecuado para contestar las situaciones planteadas:
9. ¿cuál de las siguientes airmaciones sobre la fuerza de atracción gravitacional es incorrecta?
a) El Sol ejerce una fuerza de atracción sobre la Tierra.b) Una persona no ejerce fuerza de atracción sobre otra.c) La luna ejerce una fuerza de atracción sobre nosotros.d) La Tierra ejerce atracción sobre los cuerpos que caen libremente
IICIENCIAS
203
10. ¿cuál de los siguientes enunciados emplea el término energía en un contexto no cientíico?
a) La energía luminosa del Sol es necesaria para la vida en la Tierra.b) La energía del Sol puede transformarse en energía positiva.c) El calor es una forma de energía.d) Es necesario utilizar tipos de energía menos contaminantes.
11. Todos los enunciados, menos uno, describen manifestaciones posibles de energía. ¿cuál es?
a) En una explosión nuclear la energía se maniiesta en forma de calor y sonido.b) Cuando un imán atrae a un clavo, la energía se maniiesta en forma de
movimiento.c) Cuando una piedra cae al suelo la energía se maniiesta en forma de
electricidad. d) La energía química esta presente en los combustibles como la gasolina.
12. Menciona con cuál de las siguientes formas no es posible cargar eléctricamente un objeto hecho de plástico.
a) Ponerlo en contacto con otro cuerpo cargado eléctricamente.b) Ponerlo en contacto con un objeto sin carga. c) Frotarlo con una franela.d) Frotarlo con el cabello.
13. ¿cuál de las siguientes airmaciones sobre las características de la fuerza eléctrica y la fuerza gravitatoria es falsa?
a) Ambas actúan a distancia. b) Las dos son proporcionales al producto de las masas de las cargas.c) Ambas son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre
las masas.d) Las dos son únicamente atractivas.
iV. selecciona el valor que resuelva cada caso.
14. ¿cuál piedra tiene mayor energía potencial?
a) Una de 100 g a 2 m b) Una de 200 g a 2 m c) Una de 50 g a 2 md) Una de 50 g a 1 m
eVaLuaciÓn BLOQue 2
204
Autoevaluación • sigue las instrucciones:
1. Escribe en la columna de la derecha el número que describa mejor tu actitud personal frente al trabajo en equipo. Emplea la siguiente escala: 1 = nunca, 2 = pocas veces, 3 = con frecuencia, 4 = siempre.
¿cómo trabajo en equipo?
actitud Valoración
a) Cuando trabajamos en equipo, espero a que uno de mis compañeros nos organice.
b) Cuando dividimos las tareas y termino primero, ayudo a mis compañeros.
c) Mis compañeros de equipo me toman en cuenta.
d) Si uno de mis compañeros hace un buen trabajo, se lo digo.
e) Si los demás no hacen lo que les toca, yo tampoco cumplo con mi tarea.
f) Durante una actividad, escucho y respeto la opinión de los demás.
g) Me gusta aportar ideas para realizar una actividad grupal.
h) Cuando algo me sale mal, reconozco mi error.
i) Considero que el trabajo en equipo contribuye a mi aprendizaje.
j) Cuando trabajamos en equipo, nos resulta muy difícil ponernos de acuerdo.
15. si en la cima de una colina tienes 1600 J de energía potencial, ¿cuánta energía cinética tienes en el punto medio de la bajada cuando desciendes? utiliza el Principio de conservación de la energía mecánica.
a) 1600 Jb) 200 Jc) 400 Jd) 800 J
16. si dividimos un imán, ¿cuántos polos tendrá cada imán resultante?
a) Unob) Dosc) Tresd) Cuatro
IICIENCIAS
205
2. Responde:
a) ¿Qué airmaciones favorecen el trabajo en equipo?
b) ¿Cuáles de estas actitudes maniiestas cuando trabajas con tus compañeros de equipo?
3. Es recomendable que guardes una copia de este cuestionario en el portafolio, para que lo compares con los que harás al inal de otros bloques.
Integra tu portafolio Un portafolio, como el
que se muestra, es una
carpeta hecha de
diversos materiales
como cartón, yute, tela
o papel. Utiliza lo que
quieras para fabricar
el tuyo.Relexiona acerca de las actividades del Bloque 1 que te parecieron más importantes para tu aprendizaje, y guarda en tu portafolio algunas de esas actividades; por ejemplo, ejercicios, fotografías, dibujos, tablas o autoevaluaciones. escribe en una tarjeta, por qué guardas cada una de ellas.
206
Bloque 1(2005). Conceptos clave en mecánica. Madrid: Barcanova.(2005). Física para todos. Madrid: Equipo Sirius. Asimov, Isaac. (1973). Introducción a la ciencia. Ciencias físicas.
Barcelona: Plaza y Janés. Biblioteca de divulgación cientíica. Muy Interesante. Vol. I.
Bueche, Frederick. (1967). Fundamentos de física. México: Edición económica.
Church, Joe. (2001). El mundo de Beakman. México: Selector.Del Río, Fernando y Jorge Flores. (1986). Conceptos de la física. I.
Modelos clásicos. México: SEP - CONAFE.Driver, Rosalind et al. (2000). Dando sentido a la ciencia en
secundaria. Investigaciones sobre las ideas de los niños. México: Visor/SEP. Biblioteca para la actualización del maestro.
Félix, Alejandro, et al. (2001). Lecciones de Física. México. CECSA.Fierro, Julieta. (1996). Los mundos cercanos. México: McGraw-
Hill.Galileo, Galilei. (1981). El ensayador. Buenos Aires: Biblioteca de
iniciación ilosóica.Halliday, Jay; et al. (2001) Fundamentos de física. México: CECSA.Resnick, Robert y David Halliday. (1981). Física. Parte I. México:
CECSA.Sagan, Carl. (1982). Cosmos. Barcelona: Planeta. SEP. (2000). Enseñanza de la física con tecnología. México: ILCE.Slisko, Josip. (1995). Física I. El encanto de pensar. Segundo grado.
México: Prentice - Hall.Stollberg, Robert. (1979). Física. Fundamentos y fronteras. México:
Publicaciones Cultural. Tagüeña, Julia, et al. (2003). Física II. México: Santillana.White, Hermann. (1992). Física descriptiva. México: Reverté, 8a.
ed.
Bloque 2Allier Cruz, Rosalía Angélica et al. (2005) La Magia de la Física.
Tercer Grado. México: McGraw-Hill.Enciso, José. (2005). Física. Madrid: McGraw-HillEstrada, Alejandro Félix et al. (2001). Lecciones de Física. México:
CECSA.Félix, Alejandro, et al. (2001). Lecciones de Física. México: CECSA.Gasca, Juan. (ed). (2003). Fuerzas Físicas. México: SEP-Ediciones
culturales internacionales. Col. Libros del Rincón.Herrera, Miguel Ángel. (1996). Cargas y corrientes. México,
SITESA.Hewitt, Paul G. (2004). Física Conceptual. 9ª Edición. México.
Pearson.Homero, Héctor et al. (2002) Física. Educación Secundaria / Tercer
Grado. 4ª ed. México: Castillo. Lightman, A. (1995). Grandes ideas de la física. Cómo los
descubrimientos cientíicos han cambiado nuestra visión del mundo. Madrid: McGraw-Hill.
Serway, Raymond y Robert Beichner. (2002). Física para Ciencias e Ingeniería. 5ª ed. México: McGraw Hill.
Tagüeña, Carmen et al. (1999). Física. México: Santillana.Tippens, Paul. (1993). Física, conceptos y aplicaciones. México:
McGraw-Hill, 2a. ed. Van Cleave, Jean. (2003). A+ projects in physics. Winning
experiments for science fairs and extra credit. New Jersey, USA: John Wiley & Sons Inc.
IICIENCIAS
207
Páginas de internet1. Braun, Eliezer. La vista. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://
bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_6.htm
2. Caballero, Cecilia. Abril de 2005. Tipos de relámpagos. Instituto de Geofísica, UNAM. 25 de febrero de 2007. http://www.geoisica.unam.mx/divulgacion/geoisicosas/geoisicosas23.pdf
3. Constructora JOMAGA, C.A. Puentes. 20 de mayo de 2007. http://mipagina.cantv.net/constjomaga/PUENTES/PUENTES.HTM
4. Del Avellano Macedo, Juan. Puentes empujados. Mexpresa, S.A. de C.V. 20 de mayo de 2007. http://www.mexpresa.com/productos/empujados.php
5. El cuidado del medioambiente viene con la brisa. Iniciativa joven.15 de marzo de 2007. http://escenarios.ideario.es/index.php/src/electricidad/
6. Flores, Fernando (Coord.). Ideas previas. CONACYT.24 de febrero de 2007. http://ideasprevias.cinstrum.unam.mx:2048/
7. Franco García, Ángel. 3 de octubre de 2006. Conceptos Generales Trabajo y Energía. 20 de mayo de 2007. http://www.sc.ehu.es/sbweb/isica/dinamica/trabajo/energia/energia.htm
8. González, Arnaldo. El concepto “energía” en la enseñanza de las ciencias. REVISTA IBEROAMERICABA DE EDUCACIÓN. 12 de marzo de 2007. http://www.rieoei.org/deloslectores/1184gonzalez.pdf
9. Hermans-Killam, Linda. ¿En qué se diferencian calor y temperatura? IPAC. 6 de abril de 2007. http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/differ_sp_06sep01.html
10. Herrán, Carlos. Calor y temperatura. Proyecto Newton. Ministerio de educación y ciencia. 20 de febrero de 2007. http://newton.cnice.mecd.es/4eso/calor/calor-indice.htm
11. I.E.S. Victoria Kent. El rincón de la Ciencia. 20 de mayo de 2007. http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/rincon.htm
12. Otaola, Javier A., et al. El campo geomagnético: un elemento importante en las relaciones solar-terrestres. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/114/htm/sec_7.htm
13. Santiago Netto, Ricardo. 11 de mayo de 2007. El sonido y las ondas. Fisicanet. 20 de mayo de 2007. http://www.isicanet.com.ar/isica/sonido/ap02_ondas_sonoras.php
14. University Corporation for Atmospheric Research. 5 de noviembre de 2003. Tipos de relámpagos. University Corporation for Atmospheric Research. 22 de febrero de 2007. http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Atmosphere/tstorm/lightning_types.sp.html
15. University Corporation for Atmospheric Research. 5 de noviembre de 2003. Descubrimiento de los Cinturones de Radiación. University Corporation for Atmospheric Research. 25 de febrero de 2007. http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Magnetosphere/radiation_belts_discovery.sp.html
Revisión académica
Carlos David Hernández Pérez, María Teresa Guerra Ramos,
Julio H. Pimienta Prieto
Revisión pedagógica
Sidney Cano Melena, Patricia Vázquez del Mercado Herrera
Fotografía en telesecundarias
Telesecundaria ”Centro Histórico“. Distrito Federal.
Telesecundaria ”Sor Juana Inés de la Cruz“. Estado de México.
CIENCIAS I I Énfasis en FísicaSe imprimió por encargo de la Comisión Nacional de los Libros de Texto Gratuitos,
en los talleres de ,
el mes de de 2007.
El tiraje fue de ejemplares, más sobrantes de reposición.
IICIENCIAS
II
Énfasis en Física
2do Grado Volumen II
Vo
lum
en
II
CIE
NC
IAS
CIENCIAS II
2do Grado Volumen II
Énfasis en Física
Ciencias II. Énfasis en Física. Volumen II, fue elaborado en la Coordinación de Informática Educativa del Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa (ILCE), de acuerdo con el convenio de colaboración entre la Subsecretaría de Educación Básica y el ILCE.
SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICAJosefina Vázquez Mota
SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN BÁSICAJosé Fernando González Sánchez
Dirección General de Materiales EducativosMaría Edith Bernáldez Reyes
Dirección de Desarrollo e Innovaciónde Materiales Educativos
Subdirección de Desarrollo e Innovaciónde Materiales Educativos para la Educación Secundaria
Dirección Editorial
INSTITUTO LATINOAMERICANO DE LA COMUNICACIÓN EDUCATIVA
Dirección GeneralManuel Quintero Quintero
Coordinación de Informática EducativaFelipe Bracho Carpizo
Dirección Académica GeneralEnna Carvajal Cantillo
Coordinación AcadémicaVíctor Gálvez Díaz
Asesoría académicaMaría Teresa Rojano Ceballos (DME-Cinvestav)Judith Kalman Landman (DIE-Cinvestav)(Convenio ILCE-Cinvestav, 2005)
AutoresMirena De Olaizola León, Alejandra González Dávila, Hilda Victoria Infante Cosío, Oliverio Jitrik Mercado, Helena Lluis Arroyo, Abraham Pita Larrañaga, Juan José Sánchez Castro
ColaboraciónLeonor Díaz Mora, Margarita Petrich Moreno
Coordinación editorialSandra Hussein Domínguez
EdiciónPaloma Zubieta López
Primera edición, 2007 (ciclo escolar 2007-2008)
D.R. © Secretaría de Educación Pública, 2007 Argentina 28, Centro, 06020, México, D.F.
ISBN 978-970-790-954-0 (obra completa)ISBN 978-968-01-1453-5 (volumen II)
Impreso en MéxicoDISTRIBUCIÓN GRATUITA-PROHIBIDA SU VENTA
Servicios editorialesDirección de arte y diseño:Rocío Mireles Gavito
Diagramación:Fernando Villafán, Víctor M. Vilchis Enríquez
Iconografía:Cynthia Valdespino, Fernando Villafán
Ilustración:Imanimastudio, Curro Gómez, Carlos Lara, Juan Carlos Díaz, José Luis Díaz, Mayanin Ángeles, Víctor Eduardo Sandoval
Fotografía:Art Explotion 2007, Kurt Hollander, Cynthia Valdespino, Fernando Villafán
CIENCIAS I
Mapa-índice
Clave de logos
BLOQUE 3 Las interacciones de la materia. Un modelo para describir lo que no percibimos
SECUENCIA 14 ¿Qué percibimos de las cosas?
SECUENCIA 15 ¿Para qué sirven los modelos?
SECUENCIA 16 ¿De qué está hecha la materia?
SECUENCIA 17 ¿Cómo se organiza la materia?
SECUENCIA 18 ¿Hace calor?
SECUENCIA 19 ¿Puede inflarse un globo sin soplarle?
SECUENCIA 20 ¿Por qué cambia de estado el agua?
PROYECTO 3 Un modelo de barco de vapor
Evaluación Bloque 3
BLOQUE 4 Manifestaciones de la estructura interna de la materia
SECUENCIA 21 ¿De qué están hechas las moléculas?
SECUENCIA 22 ¿Qué hay en el átomo?
SECUENCIA 23 ¿Por qué enciende un foco?
SECUENCIA 24 ¿Cómo se genera el magnetismo?
SECUENCIA 25 ¿Existe la luz invisible?
PROYECTO 4 Maqueta de una planta generadora de electricidad
Evaluación Bloque 4
BLOQUE 5 Conocimiento, sociedad y tecnología
PROYECTO 5 Origen y evolución del Universo: una línea del tiempo
PROYECTO 6 Un díptico sobre las aplicaciones de la Física en el área
de la salud
Bibliografía
4
9
10
12
22
34
44
56
68
78
88
98
104
106
116
124
132
142
154
160
166
168
176
182
4
BLO
QU
E 1
El
mo
vim
ien
to.
La d
esc
rip
ció
n d
e l
os
cam
bio
s en
la N
atu
rale
za
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
1 ¿
Real
men
te s
e m
ueve
? Pe
rcep
ción
del
mov
imie
nto.
Punt
o de
ref
eren
cia
y po
sici
ón.
Des
crib
ir e
l mov
imie
nto
de u
n ob
jeto
co
n ba
se e
n el
son
ido
y la
luz
que
emit
e.
Valo
rar
el p
apel
que
jueg
an lo
s se
ntid
os e
n la
per
cepc
ión
del
mov
imie
nto.
CTS
Vid
eo:
¿Cóm
o s
aber
si alg
o s
e m
uev
e?
Inte
ract
ivo: E
scu
chan
do e
l m
ovi
mie
nto
2 ¿
Cóm
o se
mue
ven
las
cosa
s?D
escr
ipci
ón d
el m
ovim
ient
o.
Tray
ecto
ria
y de
spla
zam
ient
o.Ve
loci
dad
y ra
pide
z.
Repr
esen
taci
ón g
ráic
a po
sici
ón-
tiem
po.
Des
crib
ir e
l mov
imie
nto
de a
lgun
os
cuer
pos.
Cons
trui
r un
mod
elo
que
desc
riba
la
tray
ecto
ria,
des
plaz
amie
nto
y ra
pide
z de
un
móv
il.
Calc
ular
la r
apid
ez d
e un
cue
rpo
en
mov
imie
nto.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
e lo
s co
ncep
tos
físi
cos
en e
l mun
do q
ue n
os r
odea
. N
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVid
eo: E
l U
niv
erso
en
movi
mie
nto
Inte
ract
ivo: D
e C
erri
tos
a V
illa R
ica
3 ¿
Qué
ond
a co
n la
ond
a?M
ovim
ient
o on
dula
tori
o.Ca
ract
erís
tica
s de
l son
ido.
Ana
lizar
la f
orm
a en
la q
ue s
e pr
oduc
en o
ndas
en
el a
gua.
In
feri
r có
mo
se p
ropa
ga e
l son
ido.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
el c
onoc
imie
nto
sobr
e la
s on
das
para
pre
veni
r de
sast
res.
CTS
Vid
eo:
On
das
y des
ast
res
Inte
ract
ivo:
On
das
tran
sver
sale
s y
lon
git
udin
ale
s
4 ¿
Cóm
o ca
en lo
s cu
erpo
s?Ca
mbi
o de
vel
ocid
ad.
Caíd
a lib
re.
Las
expl
icac
ione
s de
Ari
stót
eles
y
Gal
ileo.
Dis
eñar
un
expe
rim
ento
de
caíd
a lib
re.
Apl
icar
los
conc
epto
s as
ocia
dos
a la
ca
ída
libre
. In
feri
r có
mo
varí
a la
vel
ocid
ad d
e lo
s cu
erpo
s qu
e ru
edan
por
un
plan
o in
clin
ado.
Id
enti
icar
las
mag
nitu
des
invo
lucr
adas
en
dist
into
s ti
pos
de
mov
imie
ntos
rec
tilín
eos.
Valo
rar
las
apor
taci
ones
de
Gal
ileo
en
la c
onst
rucc
ión
del c
onoc
imie
nto
cien
tíic
o.
His
tori
a de
la c
ienc
iaN
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVid
eo:
¿Qu
é pasa
cu
an
do s
e ace
lera
?
Inte
ract
ivo:
¿Cu
ál ca
e pri
mer
o
5 ¿
Dón
de e
stán
los
alpi
nist
as?
Grá
icas
par
a re
pres
enta
r el
m
ovim
ient
o ac
eler
ado.
A
cele
raci
ón c
omo
razó
n de
cam
bio
de
la v
eloc
idad
en
el t
iem
po.
Hac
er g
ráic
as d
e di
stan
cia
cont
ra
tiem
po.
Hac
er u
na g
ráic
a de
pos
ició
n co
ntra
ti
empo
. In
terp
reta
r gr
áica
s de
dif
eren
tes
mov
imie
ntos
ace
lera
dos.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
e la
s gr
áica
s pa
ra
repr
esen
tar
cam
bios
, tan
to e
n la
ci
enci
a co
mo
en la
vid
a co
tidi
ana.
CTS
Vid
eo:
¿Cóm
o g
rafi
car?
Inte
ract
ivo:
Ace
lera
ción
Pro
yect
o inve
stig
aci
ón 1
¿Cóm
o de
tect
ar u
n si
smo
con
un d
ispo
siti
vo c
aser
o?
Dis
eño
de u
n si
smos
copi
o o
sism
ógra
fo.
Ond
as s
ísm
icas
, int
ensi
dad
y ti
empo
de
dura
ción
del
mov
imie
nto
de u
n te
rrem
oto.
Iden
tiic
ar la
s ca
usas
y lo
s ef
ecto
s de
la
s on
das
sísm
icas
. O
bten
er in
form
ació
n di
rect
a so
bre
ries
gos
sísm
icos
y m
edid
as d
e se
guri
dad
en la
com
unid
ad.
Iden
tiic
ar p
or m
edio
de
un
sism
osco
pio
las
fuer
zas
y ot
ras
mag
nitu
des
de u
n si
smo.
Valo
rar
el u
so d
e di
spos
itiv
os
tecn
ológ
icos
en
la p
reve
nció
n de
de
sast
res.
CTS
Inte
ract
ivo:
¿Cóm
o d
etec
tar
un
sis
mo c
on
un
dis
posi
tivo
case
ro
5
BLO
QU
E 2
Las
fuerz
as.
La e
xp
lica
ció
n d
e l
os
cam
bio
s S
EC
UE
NC
IAS
TEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
6 ¿
Por
qué
cam
bia
el
mov
imie
nto?
Esta
do d
e m
ovim
ient
o.
La id
ea d
e fu
erza
en
la c
otid
iane
idad
.In
tera
ccio
nes
por
cont
acto
y a
dis
tanc
ia.
Ana
lizar
las
form
as d
e m
odii
car
el m
ovim
ient
o de
dis
tint
os o
bjet
os.
Iden
tiic
ar la
s in
tera
ccio
nes
caus
ante
s de
l mov
imie
nto
de u
n ob
jeto
. El
abor
ar h
ipót
esis
sob
re la
s fu
erza
s qu
e in
terv
iene
n en
los
cam
bios
de
l est
ado
de m
ovim
ient
o.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
el c
onoc
imie
nto
sobr
e la
s fu
erza
s pa
ra e
xplic
ar lo
s ca
mbi
os.
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo:
El m
ovi
mie
nto
cam
bia
… ¿
en la T
ierr
a y
en
el
espaci
o?
Inte
ract
ivo: E
l ex
per
imen
to d
e G
alil
eo
7 ¿
Por
qué
se m
ueve
n la
s co
sas?
Cam
bios
en
el e
stad
o de
mov
imie
nto
de
un o
bjet
o.
Cara
cter
ísti
cas
vect
oria
les
de la
fue
rza.
Fu
erza
res
ulta
nte.
Su
ma
de f
uerz
as p
or m
étod
os g
ráic
os.
Ana
lizar
alg
unas
sit
uaci
ones
cot
idia
nas
dond
e in
tera
ctúa
n fu
erza
s. In
feri
r la
dire
cció
n de
l mov
imie
nto
de u
n cu
erpo
apl
ican
do f
uerz
a so
bre
él.
Repr
esen
tar
las
fuer
zas
que
actú
an e
n m
ovim
ient
os c
otid
iano
s ut
iliza
ndo
vect
ores
. Ca
lcul
ar la
res
ulta
nte
de u
n si
stem
a de
fue
rzas
.
Valo
rar
las
vent
ajas
de
utili
zar
vect
ores
pa
ra p
rede
cir
la d
irecc
ión
de u
n m
ovim
ient
o.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo:
Fuer
zas
¡en
acc
ión
!In
tera
ctiv
o: L
a r
esu
ltan
te d
e u
na f
uer
za
8 ¿
Cuál
es s
on la
s ca
usas
del
m
ovim
ient
o?D
escr
ipci
ón y
Pre
dicc
ión
del m
ovim
ient
o m
edia
nte
las
leye
s de
New
ton.
Id
enti
icar
la p
ropi
edad
de
iner
cia
de la
mat
eria
. In
feri
r la
pro
porc
ión
que
exis
te e
ntre
fue
rza
y ac
eler
ació
n.
Iden
tiic
ar la
s fu
erza
s de
acc
ión
y re
acci
ón e
n un
mov
imie
nto.
Apr
ecia
r la
impo
rtan
cia
de la
2da
. Ley
de
New
ton
en la
des
crip
ción
y p
redi
cció
n de
cu
alqu
ier
tipo
de
mov
imie
nto.
His
tori
a de
la c
ienc
iaN
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVid
eo:
La in
erci
aIn
tera
ctiv
o:
Fuer
za y
ace
lera
ción
Inte
ract
ivo:
Terc
era L
ey d
e N
ewto
n
9 ¿
La m
ater
ia a
trae
a la
mat
eria
?La
gra
vita
ción
uni
vers
al.
Mov
imie
nto
circ
ular
.M
asa
y pe
so.
Des
crib
ir la
s ca
ract
erís
tica
s de
l mov
imie
nto
circ
ular
. In
feri
r có
mo
depe
nde
la in
tera
cció
n gr
avit
acio
nal d
e la
dis
tanc
ia
entr
e ob
jeto
s de
la m
ism
a m
asa.
Ca
lcul
ar e
l pes
o de
una
per
sona
sob
re d
ifer
ente
s cu
erpo
s de
l Sis
tem
a So
lar.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
la a
stro
nom
ía
para
alg
unos
pue
blos
. CT
SH
isto
ria
de la
cie
ncia
Vid
eo:
La g
ravi
taci
ón
un
iver
sal
Inte
ract
ivo:
El p
eso y
la g
rave
dad
10
¿Có
mo
se u
tiliz
a la
ene
rgía
?Fu
ente
s y
tipo
s de
ene
rgía
, sus
tr
ansf
orm
acio
nes
y su
s m
anif
esta
cion
es.
Prin
cipi
o de
con
serv
ació
n de
la e
nerg
ía.
Iden
tiic
ar lo
s di
stin
tos
sign
iica
dos
de la
pal
abra
ene
rgía
. D
escr
ibir
las
tran
sfor
mac
ione
s de
ene
rgía
que
se
lleva
n a
cabo
en
algu
nos
fenó
men
os c
otid
iano
s.
Valo
rar
el u
so d
e fu
ente
s de
ene
rgía
m
enos
con
tam
inan
tes
que
el p
etró
leo.
A
mbi
enta
lVid
eo:
Fuen
tes
de
ener
gía
Inte
ract
ivo:
¿Cóm
o s
e tr
an
sform
a la e
ner
gía
11 ¿
Qui
én in
vent
ó la
Mon
taña
Ru
sa?
Tran
sfor
mac
ione
s de
ene
rgía
pot
enci
al y
ci
néti
ca.
Iden
tiic
ar la
inlu
enci
a de
la m
asa
y la
alt
ura
en la
can
tida
d de
en
ergí
a qu
e ti
ene
un o
bjet
o an
tes
de d
ejar
lo c
aer.
Ana
lizar
las
tran
sfor
mac
ione
s de
ene
rgía
pot
enci
al y
cin
étic
a qu
e se
lle
van
a ca
bo e
n un
a m
onta
ña r
usa.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
la im
agin
ació
n en
el q
ueha
cer
cien
tíic
o.
Valo
rar
la f
orm
a en
que
la id
ea d
e en
ergí
a si
mpl
iica
alg
unas
des
crip
cion
es s
obre
el
mov
imie
nto.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
Vid
eo:
Ener
gía
mec
án
ica
Inte
ract
ivo:
Mon
tañ
a R
usa
12
¿Q
ué r
ayos
suc
ede
aquí
?Fo
rmas
de
elec
triz
ar o
bjet
os.
Fuer
za e
lect
rost
átic
a.
El e
lect
rosc
opio
. El
par
arra
yos.
Carg
a el
éctr
ica.
Des
crib
ir c
ómo
se c
arga
n el
éctr
icam
ente
alg
unos
obj
etos
. Co
nstr
uir
un d
ispo
siti
vo: r
ehile
te e
lect
rost
átic
o.
Apl
icar
la t
ecno
logí
a de
un
rehi
lete
ele
ctro
stát
ico
para
iden
tiic
ar la
ca
rga
eléc
tric
a de
alg
unos
obj
etos
.
Valo
rar
el u
so d
e in
stru
men
tos
tecn
ológ
icos
par
a id
enti
icar
var
iabl
es
físi
cas.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
pre
veni
r ac
cide
ntes
por
des
carg
as e
léct
rica
s.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo:
¡Rayo
s y
cen
tella
s!In
tera
ctiv
o:
Elec
trosc
opio
vir
tual
13
¿U
n pl
anet
a m
agné
tico
?In
tera
ccio
nes
mag
néti
cas.
La f
uerz
a de
atr
acci
ón y
rep
ulsi
ón d
e po
los
mag
néti
cos.
Mag
neti
smo
terr
estr
e.Fo
rmas
de
iman
tar.
Iden
tiic
ar la
s in
tera
ccio
nes
mag
néti
cas.
Uti
lizar
her
ram
ient
as y
pro
cedi
mie
ntos
par
a im
anta
r al
guno
s ob
jeto
s.Co
nstr
uir
un d
ispo
siti
vo: b
rúju
la.
Valo
rar
el u
so d
e la
brú
jula
en
la
orie
ntac
ión
geog
ráic
a.
CTS
Vid
eo:
¡Qu
é pla
net
a t
an
atr
act
ivo!
Inte
ract
ivo:
Iman
es e
n a
cció
n
Pro
yect
o d
e iinve
stic
aci
ón 2
Un
mod
elo
de p
uent
e pa
ra
repr
esen
tar
las
fuer
zas
que
actú
an e
n él
.
Fuer
zas
que
actú
an e
n pu
ente
s.Si
ntet
izar
info
rmac
ión
sobr
e co
ncep
tos
y fa
ctor
es e
n la
con
stru
cció
n de
pue
ntes
. O
bten
er in
form
ació
n di
rect
a pa
ra e
labo
rar
un m
odel
o de
pue
nte.
Co
nstr
uir
un m
odel
o de
pue
nte
que
repr
esen
te la
s fu
erza
s qu
e ac
túan
en
él.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
un
puen
te p
ara
evit
ar d
años
a c
ausa
de
desa
stre
s na
tura
les.
CTS
Inte
ract
ivo:
Pro
toti
po d
e u
n p
uen
te c
olg
an
te
6
BLO
QU
E 3
Las
inte
racc
ion
es
de l
a m
ate
ria.
U
n m
od
elo
para
desc
rib
ir l
o q
ue n
o p
erc
ibim
os
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
14
¿Q
ué p
erci
bim
os d
e la
s co
sas?
Noc
ión
de m
ater
ia.
Prop
ieda
des
gene
rale
s de
la
mat
eria
y s
u m
edic
ión.
Ana
lizar
alg
unas
pro
pied
ades
de
la
mat
eria
. Co
nstr
uir
un m
odel
o de
bal
anza
.A
plic
ar t
ecno
logí
a pa
ra m
edir
m
asa,
vol
umen
y d
ensi
dad.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
las
prop
ieda
des
de la
mat
eria
en
la
tom
a de
dec
isio
nes
sobr
e m
ater
iale
s de
uso
cot
idia
no.
CTS
Vid
eo: ¿
Cu
ále
s so
n las
pro
pie
dades
gen
erale
s y
espec
ífica
s
de
la m
ate
ria?
Inte
ract
ivo: M
asa
, volu
men
y d
ensi
dad
15
¿Pa
ra q
ué s
irve
n lo
s m
odel
os?
Mod
elos
cie
ntíi
cos.
Com
para
r la
s ca
ract
erís
tica
s de
al
guno
s m
odel
os.
Com
para
r di
vers
os m
odel
os.
Valo
rar
el p
apel
de
los
mod
elos
ci
entí
icos
par
a ex
plic
ar y
pre
deci
r lo
que
suc
ede
en n
uest
ro e
ntor
no.
Nat
ural
eza
de la
cie
ncia
Vid
eo: M
odel
an
do e
l U
niv
erso
.
Vid
eo: ¿
Cóm
o s
e u
tiliz
an
los
model
os?
Inte
ract
ivo: M
odel
os
16
¿D
e qu
é es
tá h
echa
la m
ater
ia?
Estr
uctu
ra d
e la
mat
eria
.A
naliz
ar m
ater
iale
s pa
ra d
escr
ibir
su
est
ruct
ura
y ap
arie
ncia
ext
erna
.Id
enti
icar
la a
port
ació
n de
Dal
ton
a lo
s m
odel
os d
e es
truc
tura
de
la
mat
eria
.
Valo
rar
el p
roce
so d
e ca
mbi
o en
la
s ex
plic
acio
nes
cien
tíic
as.
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo: L
a G
reci
a a
tom
ista
Inte
ract
ivo: A
rist
óte
les
y N
ewto
n
17
¿Có
mo
se o
rgan
iza
la m
ater
ia?
Teor
ía c
inét
ica
de p
artí
cula
s. Co
nstr
uir
un m
odel
o de
los
esta
dos
de a
greg
ació
n de
la
mat
eria
. D
escr
ibir
el f
enóm
eno
de d
ifus
ión
en u
n líq
uido
.
Apr
ecia
r la
impo
rtan
cia
de lo
s es
tado
s de
agr
egac
ión
en la
di
fusi
ón d
e su
stan
cias
de
uso
coti
dian
o.
CTS
Vid
eo: L
as
mil
form
as
de
la m
ate
ria
Inte
ract
ivo: L
as
molé
cula
s se
org
an
izan
18
¿H
ace
calo
r?Tr
ansf
orm
ació
n en
tre
calo
r y
otra
s fo
rmas
de
ener
gía.
D
ifer
enci
as e
ntre
cal
or y
te
mpe
ratu
ra.
Med
ició
n de
tem
pera
tura
. Tr
ansf
eren
cia
de c
alor
.
Rela
cion
ar la
tem
pera
tura
con
el
mov
imie
nto
de p
artí
cula
s. D
ifer
enci
ar c
alor
de
tem
pera
tura
. D
escr
ibir
tra
nsfo
rmac
ione
s de
en
ergí
a en
lasq
ue e
stá
pres
ente
el
calo
r.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
med
ir
con
prec
isió
n la
tem
pera
tura
. CT
SN
atur
alez
a de
la c
ienc
iaVid
eo: T
erm
óm
etro
Vid
eo: ¿
Es lo m
ism
o c
alo
r qu
e te
mper
atu
ra?
Inte
ract
ivo: M
ovi
mie
nto
de
las
molé
cula
s
19
Pue
de in
lars
e un
glo
bo s
in
sopl
arle
?Pr
esió
n en
líqu
idos
y g
ases
.Pr
inci
pio
de P
asca
l.Pr
esió
n at
mos
féri
ca.
Dif
eren
cias
ent
re f
uerz
a y
pres
ión.
Iden
tiic
ar la
s di
fere
ncia
s en
tre
fuer
za y
pre
sión
. Re
laci
onar
el m
odel
o de
par
tícu
las
con
el c
once
pto
de p
resi
ón.
Obs
erva
r el
efe
cto
de p
resi
ón
atm
osfé
rica
.
Valo
rar
las
aplic
acio
nes
de la
pr
esió
n y
el v
acío
en
la p
rens
a hi
dráu
lica
y el
env
asad
o de
al
imen
tos.
CTS
Vid
eo: P
ren
sa h
idrá
ulic
a
Inte
ract
ivo: P
resi
ón
20
¿Po
r qu
é ca
mbi
a de
est
ado
el
agua
?Ca
mbi
os d
e es
tado
de
agre
gaci
ón
de la
mat
eria
. Re
pres
enta
ción
grá
ica
de lo
s ca
mbi
os d
e es
tado
.
Des
crib
ir lo
s ca
mbi
os e
n el
est
ado
de a
greg
ació
n.
Inte
rpre
tar
grái
cas
sobr
e lo
s ca
mbi
os d
e es
tado
.
Apr
ecia
r la
val
idez
de
la t
eorí
a ci
néti
ca p
ara
expl
icar
fen
ómen
os
de la
vid
a co
tidi
ana.
A
prec
iar
la im
port
anci
a de
la
Segu
nda
Ley
de N
ewto
n en
la
pred
icci
ón d
el m
ovim
ient
o.
CTS
Vid
eo: ¿
Qu
é ocu
rre
cuan
do h
ierv
e el
agu
a?
Inte
ract
ivo: C
am
bio
s de
esta
do
Pro
yect
o d
e in
vest
igaci
ón 3
Un
mod
elo
de b
arco
de
vapo
rM
áqui
nas
térm
icas
.D
escr
ibir
los
cono
cim
ient
os d
e pr
esió
n y
tem
pera
tura
en
un
mod
elo
de b
arco
de
vapo
r.
Valo
rar
la u
tilid
ad d
el v
apor
en
la
vida
cot
idia
na.
CTS
7
BLO
QU
E 4
M
an
ifest
aci
on
es
de l
a e
stru
ctu
ra
in
tern
a d
e l
a m
ate
ria
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
21
¿D
e qu
é es
tán
hech
as la
s m
oléc
ulas
?M
ater
iale
s co
nduc
tore
s, se
mic
ondu
ctor
es y
ais
lant
es.
Des
com
posi
ción
de
la lu
z.
Clas
iica
r m
ater
iale
s po
r su
co
nduc
tivi
dad
eléc
tric
a.Re
laci
onar
la lu
z bl
anca
con
la
com
bina
ción
de
colo
res
e id
enti
icar
los
colo
res
del e
spec
tro
lum
inos
o.
Valo
rar
la n
eces
idad
de
crea
r nu
evos
mod
elos
par
a av
anza
r en
el
con
ocim
ient
o de
la e
stru
ctur
a de
la m
ater
ia.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo: M
ezcl
an
do c
olo
res
Inte
ract
ivo:
Con
du
ctore
s
22
¿¿Q
ué h
ay e
n el
áto
mo?
Mod
elos
ató
mic
os.
Cons
titu
ción
bás
ica
del á
tom
o.
Iden
tiic
ar la
s ca
ract
erís
tica
s de
lo
s m
odel
os d
e át
omo.
Co
nstr
uir
un m
odel
o at
ómic
o.
Valo
rar
el p
apel
de
los
mod
elos
at
ómic
os p
ara
com
pren
der
la
estr
uctu
ra d
e la
mat
eria
.
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo: ¿
Cu
ál es
el pri
mer
o m
odel
o a
tóm
ico m
oder
no?
Inte
ract
ivo:
Con
stru
yen
do u
n á
tom
o
23
¿Po
r qu
é en
cien
de u
n fo
co?
Des
cubr
imie
nto
del e
lect
rón.
Re
sist
enci
a el
éctr
ica.
El
ectr
ón c
omo
port
ador
de
carg
a el
éctr
ica.
Obs
erva
r lo
s ef
ecto
s de
la
corr
ient
e el
éctr
ica
al p
asar
por
un
mat
eria
l. Co
nstr
uir
un m
odel
o de
un
cond
ucto
r el
éctr
ico.
Valo
rar
el im
pact
o fa
mili
ar y
soc
ial
de a
lgun
os m
omen
tos
com
o la
ra
dio
y la
tel
evis
ión.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo: D
espu
és d
e la
ele
ctri
cidad: R
adio
y t
elev
isió
n
Inte
ract
ivo:
Res
iste
nci
a e
léct
rica
24
¿Có
mo
se g
ener
a el
m
agne
tism
o?M
agne
tism
o.In
ducc
ión
elec
trom
agné
tica
.A
naliz
ar c
ómo
se g
ener
a el
m
agne
tism
o a
part
ir d
e la
el
ectr
icid
ad y
cóm
o se
gen
era
una
corr
ient
e el
éctr
ica
a pa
rtir
del
m
agne
tism
o.
Apr
ecia
r la
impo
rtan
cia
de la
in
ducc
ión
elec
trom
agné
tica
en
la
vida
cot
idia
na.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo: L
a in
du
cció
n d
e Fa
raday
en n
ues
tro s
iglo
Inte
ract
ivo: G
ener
aci
ón
de
un
cam
po m
agn
étic
o
Inte
ract
ivo: I
ndu
cció
n e
lect
rom
agn
étic
a
25
¿Ex
iste
la lu
z in
visi
ble
Rele
xión
y r
efra
cció
n de
la lu
z.
Iden
tiic
ar e
l com
port
amie
nto
de
la lu
z al
atr
aves
ar c
iert
os o
bjet
os.
Obs
erva
r la
rel
exió
n y
la
refr
acci
ón d
e la
luz.
Valo
rar
la im
port
anci
a pr
ácti
ca d
el
cono
cim
ient
o de
las
onda
s el
ectr
omag
néti
cas
en la
s te
leco
mun
icac
ione
s y
la s
alud
.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
iaVid
eo: U
n p
oco
de
luz…
Inte
ract
ivo: L
a lu
z y
los
cuer
pos:
Reb
ote
s, d
esvi
aci
on
es y
trave
sías
Pro
yect
o d
e in
vest
igaci
ón 4
Maq
ueta
de
una
plan
ta
gene
rado
ra d
e el
ectr
icid
ad.
Proc
eso
de g
ener
ació
n y
tran
smis
ión
de la
ene
rgía
elé
ctri
ca.
Ana
lizar
el f
unci
onam
ient
o de
la
plan
ta e
léct
rica
que
pro
vee
elec
tric
idad
a la
esc
uela
. Co
nstr
uir
una
maq
ueta
de
una
plan
ta g
ener
ador
a de
ele
ctri
cida
d.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
ten
er
hábi
tos
de a
horr
o en
el c
onsu
mo
de e
lect
rici
dad.
Am
bien
tal
CTS
BLO
QU
E 5
C
on
oci
mie
nto
, so
cied
ad
y t
ecn
olo
gía
8
SE
CU
EN
CIA
STEM
AS
DESTR
EZA
SA
CTIT
UD
ES
PER
SPEC
TIV
AS
REC
UR
SO
S T
EC
NO
LÓG
ICO
S
Pro
yect
o d
e in
vest
icaci
ón 5
Ori
gen
y ev
oluc
ión
del U
nive
rso:
un
a lín
ea d
el t
iem
po.
Ori
gen
y ev
oluc
ión
del U
nive
rso.
A
naliz
ar la
s ex
plic
acio
nes
sobr
e el
or
igen
y la
est
ruct
ura
del
Uni
vers
o.
Cons
trui
r un
a lín
ea d
el t
iem
po
para
exp
licar
el o
rige
n y
la
evol
ució
n de
l Uni
vers
o.
Valo
rar
la im
port
anci
a de
con
ocer
la
s te
oría
s ci
entí
icas
que
exp
lican
el
ori
gen,
la e
volu
ción
y la
es
truc
tura
del
Uni
vers
o.
His
tori
a de
la c
ienc
ia
Pro
yect
o d
e in
vest
igaci
ón 6
Un
dípt
ico
sobr
e la
s ap
licac
ione
s de
la F
ísic
a en
el á
rea
de la
sal
ud.
Nue
vos
mat
eria
les
y té
cnic
as p
ara
el d
iagn
ósti
co y
tra
tam
ient
o de
las
enfe
rmed
ades
.El
cas
o de
los
rayo
s X
Iden
tiic
ar a
lgun
as d
e la
s ap
orta
cion
es d
e la
cie
ncia
al
cuid
ado
y co
nser
vaci
ón d
e la
sa
lud.
Elab
orar
un
dípt
ico
para
exp
licar
la
impo
rtan
cia
de la
Fís
ica
en la
de
tecc
ión
y tr
atam
ient
o de
l cá
ncer
.
Valo
rar
el d
escu
brim
ient
o de
los
rayo
s X
y la
impo
rtan
cia
de s
us
aplic
acio
nes.
CTS
His
tori
a de
la c
ienc
ia
Clave de logos
TRABAJO INDIVIDUAL
EN PAREJAS
EN EQUIPOS
TODO EL GRUPO
CONEXIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS
GLOSARIO
CONSULTA OTROS MATERIALES
CD DE RECURSOS
SITIOS DE INTERNET
BIBLIOTECAS ESCOLARES Y DE AULA
VIDEO
PROGRAMA INTEGRADOR EDUSAT
INTERACTIVO
AUDIOTEXTO
AULA DE MEDIOS
OTROS TEXTOS
9
10
SECUENCIA 14
11
IICIENCIAS
Las interacciones de la materia.
Un modelo para describir lo
que no percibimos
BLOQUE 3
12
SECUENCIA 14
Texto introductorio
Para empezarLee el texto.
• Antes de leer, responde: ¿Qué características deben tener los materiales usados para la construcción?
SESIÓN 1
¿Qué percibimos de las cosas?
Desde que la humanidad dominó el fuego, inventó la rueda y descubrió el uso de los metales, constantemente ha buscado materiales que sustituyan o mejoren los ya existentes. Los ejemplos son variados y en todos los ámbitos: las raquetas de tenis que originalmente se construían de madera se hicieron de aluminio, luego de graito y últimamente, para darles mayor resistencia y menor peso, se hicieron de polipropileno, un material que también se usa en las defensas de los autos. Un ejemplo cotidiano es la ropa, que anteriormente se confeccionaba exclusivamente con ibras vegetales y pieles de animales, ahora se fabrica también con ibras sintéticas, como el poliéster.
En la construcción de viviendas también se han incorporado nuevos materiales. En los grandes ediicios de las ciudades el vidrio, el acero y el aluminio son más utilizados que el cemento, la piedra y el ladrillo. Estos materiales se han elegido porque un volumen determinado de ellos tiene un peso menor que el del mismo volumen de los materiales tradicionales; además, permiten mayor iluminación y su resistencia es igual o mayor que los usados anteriormente.
El transbordador espacial Challenger tenía que soportar fuerzas y temperaturas extremas tanto a la salida de la Tierra como a su regreso, lo que condicionó que sus componentes poseyeran características especiales; por ejemplo, la estructura de la nave debía tener una resistencia máxima a esfuerzos mecánicos, por lo cual se combinaron distintos materiales para lograr mayor resistencia y ligereza. Para su exterior se usaron losetas de cerámica, probadas en laboratorio para resistir temperaturas de más de 1300°C generadas por la fricción de la punta de la nave con la atmósfera terrestre a su reingreso.
Consulta tu
diccionario para
encontrar el
significado de
palabras como
cerámica.
Ahora sabes que la masa es una propiedad fundamental de la materia. En esta secuencia conocerás otras propiedades de la materia como la densidad y la dureza. Valorarás la importancia de conocer las propiedades de la materia para escoger los materiales de uso cotidiano más apropiados.
Los cristales de este ediicio favorecen la iluminación sin que la temperatura del interior aumente demasiado.
13
IICIENCIAS
Una vendedora de joyas te ofrece un collar que pesa 300 g y asegura que está hecho de oro puro. Te lo vende a la mitad del precio normal, por lo que te hace dudar si en realidad es de oro puro o contiene una parte de otro metal, como la plata. Como es domingo y no puedes pedir que examinen la pieza en una joyería, ¿qué harías para saber si es o no de oro puro?
Piensa en una solución sabiendo que en tu casa sólo cuentas con algunas cosas como otras joyas de oro puro, una balanza y una jeringa para medir volúmenes pequeños de líquidos.
Lo que pienso del problemaContesta en tu cuaderno:
1. ¿Qué pesa más: un kilogramo de hierro o un kilogramo de algodón?
2. Si un litro de agua pesa un kilogramo, ¿un litro de cualquier otro líquido pesará un kilogramo también? Argumenta tu respuesta.
3. ¿Pesarán lo mismo dos anillos de idénticas medidas, pero elaborados uno con oro y otro con plata? Explica tu respuesta.
4. ¿Un bulto de cemento de 40 kg tendrá el mismo tamaño que un bulto de yeso de 40 kg? Justiica tu respuesta.
5. ¿Qué le sucede al volumen de un trozo de migajón cuando se comprime? ¿Pesará menos? ¿Por qué?
Manos a la obraActividad UNO
Analicen algunas propiedades que presentan distintos objetos. Para ello:
1. Contesten: ¿Todos los materiales tienen las mismas propiedades? Expliquen.
2. Consigan tres diferentes materiales del entorno de su comunidad o de su casa.
3. Observen y comparen las características comunes y las diferencias que presentan los distintos objetos.
4. Presenten las observaciones en una tabla comparativa como la que se muestra y comenten los resultados con el grupo.
Material Propiedades Características comunes Diferencias
Consideremos lo siguiente…A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Nueva destreza empleada
Analizar: Determinar las relaciones entre los elementos
que componen una situación, fenómeno o problema.
14
SECUENCIA 14
Texto de información inicial
¿Qué propiedades tiene la materia?Newton identificó la masa, por un lado, como la medida de la inercia y, por otro, como el atributo de los cuerpos materiales que hace que se atraigan gravitacionalmente. En los fenómenos eléctricos, como el rayo, se encuentra presente otra propiedad fundamental: la carga.
Algunas propiedades de la materia, como las ópticas, se aprecian a simple vista. Distinguimos un líquido opaco como la leche de uno transparente como el agua. Vivimos en un mundo repleto de colores.
Sin embargo, para distinguir otras propiedades, es necesario interactuar mecánicamente con la materia. De esta manera, podemos ver que la miel es más viscosa que el agua. Pero existen muchas otras propiedades, como la maleabilidad, la porosidad y la elasticidad que son diferentes en cada materia. Algunas de ellas, como en el caso del agua, varían si es hielo, agua líquida o vapor.
Solamente podemos dar valores numéricos de cualquier propiedad de la materia para sistemas
materiales. Un sistema material es un agregado de materia con límites deinidos. Así, cualquier objeto sólido es un sistema material, pero también lo es un pez, el océano o la Tierra.
Cuando hablamos de propiedades de la materia, como la masa o el volumen, no tiene sentido preguntar “¿qué masa tiene la materia?”; en cambio, sí tiene sentido preguntar qué masa tiene la Tierra o el pez.
Cuerpo: Porción macroscópica de materia con
frontera definida. Por ejemplo: un pedazo de
madera y una gota de agua.
Viscosidad: Es la resistencia de un líquido al
movimiento o flujo. La viscosidad disminuye
cuando la temperatura aumenta.
Elasticidad: Es la propiedad de un sólido de
recuperar su forma original cuando es
deformado, como ocurre con una liga.
Maleabilidad: Propiedad que tienen algunos
metales que permite hacer de ellos láminas muy
delgadas.
Materia: Es todo aquello que ocupa un lugar en
el espacio.
Porosidad: Estructura de algunos materiales
sólidos que presenta espacios intersticiales
(poros) de tamaño varias veces mayor que las
dimensiones moleculares, pero aun así,
indistinguibles a simple vista.
5. Comenten:
a) ¿Notaron alguna característica o propiedad que se encuentre en todos los objetos? ¿Cuál?
b) Entre los materiales que trajeron para mostrar en el salón:
i. ¿Cuáles se estiran y recobran su forma original al dejar de aplicarles una fuerza?
ii. ¿Cuáles son los más pesados?
iii. ¿Algunos son tan duros que no pueden rayarse con un clavo? ¿Cuáles son?
iv. ¿Algunos se rompen fácilmente? ¿Cuáles?
¿Cuáles son las propiedades generales y específicas de la materia?
Lean el texto.
• Durante la lectura, pongan especial atención en las propiedades de la materia.
15
IICIENCIAS
Contesten en su cuaderno:
1. ¿Qué propiedades de la materia podrían reconocer a simple vista? ¿Por qué?
2. ¿Qué propiedades de la materia podrían medir y qué unidades usarían? Mencionen ejemplos.
Vínculo entre Secuencias
Recuerda que los conceptos de
masa y de peso los revisaste,
respectivamente, en la Secuencia
8: ¿Cuáles son las causas del
movimiento? y en la 9: ¿La materia
atrae a la materia?
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué propiedades de la materia podrían ayudarte
a resolver el problema? ¿Por qué?
La cantidad de materia nos permite establecer, además de la masa, el volumen ocupado por dicho sistema. Esto es importante en gases y líquidos, donde hay que deinir el volumen ocupado por el sistema como el volumen del recipiente o contenedor que los encierra.
La densidad es una propiedad que se deine como el cociente de la masa y el volumen del sistema: d= m .
v
Mismo volumen, distinta masa. Distinto volumen, misma masa.
16
SECUENCIA 14
Actividad DOSConstruyan un modelo de balanza.
1. Van a necesitar:
a) Gancho de alambre para colgar ropa.
b) Hilo
c) Dos tapas iguales de frasco con un diámetro aproximado de 10 cm.
2. Realicen lo que se indica:
a) Hagan tres perforaciones con mucho cuidado en la orilla de la parte superior de las tapas.
b) Amarren las tapas insertando un hilo en cada oriicio.
c) Junten los tres hilos de cada tapa y cuélguenlos en los extremos del gancho.
d) Busquen que las tapas queden horizontales ajustando la longitud de los hilos.
e) Nivelen la balanza de manera que, sosteniendo el gancho en el centro, las tapas queden a la misma altura.
3. ¡Listo! Con este sencillo dispositivo, podrán comparar la masa de distintos materiales.
• Van a necesitar esta balanza en la Actividad TRES.
SESIÓN 2
Nueva destreza empleada
Construir un modelo: Utilizar
objetos o dispositivos, dibujar
esquemas o diagramas para
representar objetos, procesos y
fenómenos.
Balanza en equilibrio.
17
IICIENCIAS
Nueva destreza empleada
Aplicar tecnología: Utilizar objetos o dispositivos, para medir,
representar, analizar o comprobar fenómenos naturales.
Actividad TRESMasa, volumen y densidad
Apliquen la tecnología de su balanza para medir masas y densidades.
• Realicen la práctica:
1. Material
a) Balanza
b) Plastilina
c) Tres pelotas con el mismo diámetro, de 3 cm aproximadamente y de diferentes materiales: hule, unicel y plastilina.
d) Cubeta con agua
2. Procedimiento
Experiencia A: Mismo volumen y diferente masa
a) Con la balanza, comparen las masas de las pelotas: ¿Cuál tiene mayor masa y cuál menos? Para ello, coloquen alternadamente las tres pelotitas en ambos lados de la balanza.
b) Comparen la lotabilidad de las pelotas. Para ello sumérjanlas en la cubeta con agua y marquen en ellas, con un plumón el nivel del agua o “línea de lotación”.
Experiencia B: Misma masa y diferente volumen
a) Pongan en la balanza la esfera de unicel y una pelotita de plastilina cuya masa permita equilibrar la balanza.
b) Comparen la lotabilidad de las dos pelotas de volumen distinto. Para ello sumérjanlas en la cubeta con agua y marquen en ellas con un plumón el nivel del agua o “línea de lotación”.
18
SECUENCIA 14
4. Análisis de resultados
• Respondan:
Experiencia A: mismo volumen y diferente masa
a) Con pelotas del mismo volumen, ¿cómo es la lotabilidad cuando aumentamos la masa?
b) ¿De qué depende la lotabilidad?
Experiencia B: misma masa y diferente volumen
a) Con pelotas de igual masa, ¿cómo es la lotabilidad cuando aumentamos el volumen?
b) ¿La lotabilidad depende del volumen? Justiiquen su respuesta.
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica.
Comenten:
1. ¿La lotabilidad de las pelotas depende sólo de la masa o sólo del volumen? ¿Por qué?
2. ¿Cómo se relacionan la masa y el volumen con la lotabilidad? Mencionen dos ejemplos.
3. De las propiedades de la materia que conocen, ¿cuál se relaciona directamente con la lotabilidad de un cuerpo? ¿Por qué?
4. Nombren dos ejemplos donde se aprecie esta propiedad.
3. Resultados
• Registren los datos obtenidos en tablas como las que se muestran:
Tabla 1. Experiencia A: mismo volumen y diferente masa
PelotasMasa
(Mayor, intermedia, menor)
VolumenFlotabilidad
(Mayor, menor, nula)
Hule
Son iguales en las tresUnicel
Plastilina
Tabla 2. Experiencia B: misma masa y diferente volumen
Pelotas Masa VolumenFlotabilidad
(Mayor, menor, nula)
UnicelSon iguales las dos
Plastilina
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora sabes que el volumen y la masa de los materiales se relaciona
con la flotabilidad de un cuerpo. ¿Este conocimiento sobre la
flotabilidad te sirve para resolver el problema? Explica tu respuesta.
19
IICIENCIAS
Para terminarLean el texto.
• Antes de leer, respondan: ¿Cómo logran lotar a diferentes profundidades los submarinos y los peces?
Densidades de algunas sustancias
Sólidos Líquidos
Materialg
cm3Material
gcm3
Platino 21.5 Mercurio 13.6
Oro 19.3 Glicerina 1.26
Plomo 11.3 Agua de mar 1.03
Plata 10.5Agua (a 4ºC y 1 atm)
1.00
Cobre 9.0 Benceno 0.81
Hierro 7.9 Alcohol etílico 0.79
Aluminio 2.7 Aceite de cocina 0.91
Texto de formalización
Los peces óseos pueden regular la cantidad de aire dentro de su vejiga natatoria, lo que les permite lotar a distintas profundidades en el agua.
¿Por qué flotan los objetos?La flotabilidad de un cuerpo está relacionada con su densidad y con la densidad del luido donde es sumergido. El cuerpo lotará si su densidad es menor a la del luido. La madera lota sobre el agua y el hierro se hunde en ella, porque la primera tiene menor densidad que el agua y el segundo, mayor.
Por ejemplo, sabemos si una persona puede lotar en el agua si sabemos cuál es la densidad del agua y cuál es la densidad de la persona. La densidad del agua dulce es de 1.0
g cm3 y la densidad media del
cuerpo humano es de 0.950 g
cm3 . El agua del mar contiene, entre otros compuestos,
sal disuelta, lo que hace que sea más densa; así que en la supericie tiene una densidad de 1.027 g
cm3 . Por lo tanto, es mucho más fácil lotar en el mar que en otro lugar con agua dulce.
El cuerpo humano puede cambiar su densidad variando la cantidad de aire que tenga en sus pulmones, permitiendo el volumen de su cuerpo aumente o disminuya conservando su misma masa.
20
SECUENCIA 14
Resuelvan las siguientes situaciones en su cuaderno:
• Sabiendo que el aceite lota en el agua y utilizando la tabla de densidades de algunas sustancias, pronostiquen:
1. ¿Qué ocurre si juntamos aceite y alcohol etílico en un recipiente? Comprueben sus predicciones haciendo el experimento, si es necesario.
2. ¿Qué sucedería si un automóvil cayera en una alberca llena de mercurio?
Reflexión sobre lo aprendido
Con lo aprendido en el texto anterior
sobre la variación de la densidad,
respondan: ¿Por qué los buzos que se
sumergen en el agua, usan pesas de
plomo en sus cinturones?
Para argumentar su explicación, utilicen
el concepto de densidad.
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Una vendedora de joyas te ofrece un collar que pesa 300 g y asegura ser de oro puro. Te lo vende a la mitad del precio normal, por lo que te hace dudar si en realidad es de oro puro o contiene una parte de otro metal como la plata. Como es domingo y no puedes pedir que examinen la pieza en una joyería, ¿qué harías para saber si es o no de oro puro?
Piensa en una solución sabiendo que en tu casa sólo cuentas con algunas cosas como otras joyas de oro puro, una balanza y una jeringa para medir volúmenes pequeños de líquidos”.
Reflexión sobre lo aprendido
Compara lo que pensabas al inicio
de la secuencia sobre dos anillos
de idénticas medidas elaborados
uno con oro y otro con plata y lo
que sabes ahora. ¿Hay diferencias
entre lo que pensabas y lo que
sabes ahora? Explica tu respuesta.
Para resolver el problema, contesta en tu cuaderno:
1. Si tengo 10 g de oro y 10 g de plata, ¿qué volumen ocupa cada metal?
2. Si tengo un centímetro cúbico de oro y otro de plata, ¿cuál es la masa de cada uno?
3. Si la masa de las joyas que te venden es de 300 g, ¿qué propiedad de la materia te permite comprobar que esta masa sí es oro?
• Escribe una conclusión explicando la forma como resolverías el caso para asegurar que el collar es de oro. Utiliza para tu argumentación los conceptos de masa, volumen y densidad.
Para controlar el nivel de lotación de los submarinos, se aprovecha la misma técnica que la que emplean los peces, llenando o vaciando el agua de ciertos compartimentos especiales.
21
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?El gas LP, utilizado ampliamente como combustible en los hogares, tiene la propiedad de ser más denso que el aire, además de que es venenoso e inflamable. Se le ha agregado un olor característico para advertirnos de su presencia y poder tomar medidas preventivas para evitar catástrofes.
1. En una habitación cerrada, ¿a qué altura se acumula este gas cuando se escapa? Explica tu respuesta.
2. ¿Qué medidas de seguridad tomarías para ventilar correctamente el espacio cuando se escapa cierta cantidad de este gas?
Lo que podría hacer hoy…Durante un incendio, si se respira, el aire caliente puede quemar los pulmones; además, respirar el humo provoca envenenamiento. Tanto el aire caliente como el humo son menos densos que el aire a temperatura ambiente.
• En caso de un incendio, ¿cómo deben evacuar la habitación para evitar inhalar aire caliente y humo? Argumenten su respuesta.
Para saber más… 1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Hewitt, Paul G. (2004). Física conceptual. México: Pearson Educación.
1. Para maestr@s. Propiedades específicas de la materia (video). 27 de febrero de 2007. http://dgtve.sep.gob.mx/tve/maestros/video_semana/030414_especiicas.htm
Para recapitular el
contenido de la secuencia
consulten el programa:
Las características de la
materia en la
programación de la red
satelital Edusat.
22
SECUENCIA 15
Para empezar Modelando el Universo
Lee el texto.
• Antes de iniciar la lectura, responde: ¿Cómo harías un modelo del Sistema Solar?
SESIÓN 1
Texto introductorio
¿Para qué sirven los modelos?
Desde la antigüedad, los hombres y las mujeres de diferentes culturas han tratado de explicar cómo se mueven los objetos que se ven en el cielo. En la antigua Grecia había dos explicaciones acerca del movimiento de los astros. Una de ellas, propuesta por Aristarco (310-230 a. de C.), suponía que tanto la Tierra como los planetas se mueven alrededor del Sol. La otra idea, sostenida por Aristóteles (384-322 a. de C.), enunciaba que todos los astros giran alrededor de la Tierra. De esta manera se construyeron estas dos explicaciones opuestas, la heliocéntrica y la geocéntrica, con la aceptación de la segunda por casi 2000 años.
Ptolomeo de Alejandría (85-165) no deseaba contradecir la idea aristotélica pero, a la vez, quería explicar lo que veía en los cielos a lo largo de los días y los meses. Para tal efecto elaboró el primer modelo explicativo del movimiento aparente de los astros en la bóveda celeste. Ptolomeo imaginó una esfera de cristal que podía girar alrededor de un centro ijo en la Tierra. Adheridas a la supericie de la esfera, se situaban las estrellas lejanas.
El Sol y los planetas podían girar, a su vez, alrededor de ejes ijos respecto a esta esfera. Las trayectorias seguidas por los planetas -según este modelo- se llamaron “epiciclos”. El modelo era tan eicaz para predecir las observaciones que fue tomado como una verdad hasta que Kepler, a inales del siglo XVI, concretó la revolución cientíica iniciada por Copérnico en 1543.
Consulta tu
diccionario para
encontrar el
significado de
palabras como
heliocéntrico.
El modelo de Ptolomeo muestra al Universo con la Tierra en el centro.
23
IICIENCIAS
Responde: ¿Qué hace a una descripción del Sistema Solar mejor que otra?
Hasta este momento has estudiado algunos fenómenos físicos, a partir de sus características observables. En esta secuencia identiicarás de qué manera la elaboración de representaciones o modelos cientíicos ha contribuido a la explicación de muchos fenómenos físicos. Valorarás el papel de los modelos cientíicos para comprender y predecir lo que sucede en nuestro entorno.
Consideremos lo siguiente…A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Lo que pienso del problemaEn tu cuaderno:
1. ¿Un papalote es un objeto, un fenómeno o un proceso? Explica.
2. En forma sencilla, describe cómo es un papalote.
3. ¿Cómo puedes representar las características y el funcionamiento de un papalote? Menciona al menos dos formas de representación.
Intercambien sus puntos de vista acerca de:
1. Las diferentes maneras de representar las características de un papalote.
2. ¿Cómo sería un modelo del funcionamiento de un papalote?
3. ¿Qué es un modelo y para qué sirve?
Estás diseñando tu nuevo papalote o cometa y quieres comentar con tus amigos las características que debe tener para que vuele mejor. ¿Cómo podrías describir y representar estas características para compartirlas con otras personas? ¿Sería esta representación un modelo científico? Argumenta tu respuesta.
Kepler supuso que el Sol se encuentra en el centro del sistema y la Tierra y los demás planetas giran alrededor de él, en trayectorias elípticas. Esta explicación heliocéntrica del Sistema Solar constituye la mejor descripción del movimiento de los planetas. Las teorías elaboradas posteriormente por Newton conirmarían este modelo.
Ahora sabemos que nuestro Sistema Solar se encuentra en una galaxia junto con millones de estrellas.
Existen millones de estrellas en el Universo. Nuestro Sol es una de esas estrellas.
Sistema Solar
24
SECUENCIA 15
Actividad UNO Elaboren un diagrama que explique cómo es el ciclo del agua en el planeta Tierra.
1. Realicen lo siguiente:
a) Seleccionen a dos compañeros del grupo para pasar al pizarrón.
b) Dibujen una línea en medio del pizarrón para dividirlo en dos partes.
c) Cada uno de los dos compañeros elaborará un diagrama del ciclo del agua.
d) Ambos explicarán qué aspectos tomaron en cuenta para su diagrama.
e) Evalúen los diagramas de sus compañeros. Tomen en cuenta:
i. Cuál de ellos contiene mayor número de características del ciclo.
ii. Si las iguras en cada diagrama representan claramente las etapas del fenómeno físico.
2. Comenten si los diagramas pueden considerarse modelos del ciclo del agua o no. Justiiquen su respuesta.
Manos a la obraLean el texto.
• Antes de comenzar su lectura, respondan la pregunta del título.
Texto de información inicial
¿Qué son los modelos?En los contextos cientíicos, un modelo es una representación particular de un objeto, proceso, sistema o fenómeno que se elabora para facilitar su descripción y estudiar su comportamiento a partir de una idea inicial que sea clara y fácilmente veriicable para todos. Por ejemplo, la maqueta de una casa es un modelo que permite describir algunas de sus características generales pero, desde luego, no es la casa.
Para la elaboración de un modelo se emplean las observaciones y los conocimientos que se tienen del objeto, proceso o fenómeno por estudiar, y se seleccionan sus características más importantes o las que nos interesan más. Así como sabemos que las casas siempre tienen paredes, techos, puertas y ventanas, necesitamos representar estos componentes en el modelo. En el modelo de una casa también podríamos representar la instalación eléctrica con todos sus componentes como focos, contactos, interruptores de energía, así como las líneas eléctricas en paredes y techos. De la misma manera, si conocemos las características de los papalotes, podríamos hacer un diseño que represente un buen modelo de alguno.
Nueva destreza empleada
Elaborar diagramas: Es la realización de representaciones gráficas de fenómenos que
acompañan frecuentemente a las descripciones técnicas, a los textos expositivos y a las
instrucciones. Se pueden dividir en:
1. Diagramas de procedimiento. Por ejemplo, al representar los pasos necesarios para
aplicar una inyección o para utilizar un equipo de cómputo.
2. Diagramas de proceso. Por ejemplo, al representar cómo se lleva a cabo el
metabolismo de las grasas en el organismo.
25
IICIENCIAS
Sabías que…
Se pueden distinguir varias fases en la elaboración de un modelo:
1. Tener clara una pregunta que el modelo nos ayudará a responder. Por ejemplo: ¿Cuál es la forma que le permite a un avión volar?
2. Recopilar información respecto al objeto o fenómeno que se desea representar e identiicar sus características esenciales. Por ejemplo, para elaborar el modelo de un avión, podemos omitir su color, pues esta característica no sirve para comprender cómo vuela. La forma sí es una característica esencial.
3. Relexionar en torno a las características del objeto o fenómeno que se representarán en el modelo y que le permitirán mantener cierta semejanza con él. Por ejemplo, la forma de las alas que posibilitan el vuelo del avión, el tamaño del fuselaje, la forma del alerón y la fuerza que proporciona el motor.
Para elaborar un modelo se deben tomar en cuenta algunas características esenciales del objeto de estudio.
Una maqueta es la reproducción a escala, en tres dimensiones, de algo real o icticio. La maqueta de una casa no es un modelo cientíico.
En las ciencias es posible, al usar modelos, estudiar y comprender cómo ocurren fenómenos que no podemos observar fácilmente o manipular directamente, como el movimiento de los planetas alrededor del Sol, lo que sucede en el interior de un átomo o la cantidad de energía involucrada en una erupción volcánica.
En general, los modelos en la Física requieren de representaciones matemáticas, como ecuaciones, gráicas y diagramas. Así se pueden modelar, siguiendo los ejemplos anteriores, la velocidad de los planetas, la cantidad de carga que existe en una partícula, las causas del magnetismo, o el incremento de la temperatura en la zona cercana a una erupción volcánica.
26
SECUENCIA 15
Actividad DOSModelos
Comparen las características de algunos modelos. Para ello:
1. Examinen los diferentes modelos de la tabla.
2. Completen la tabla según el ejemplo.
ModeloObjeto, proceso
o fenómeno representado
Características del objeto, proceso o fenómeno que se
tomaron en cuenta para elaborar el
modelo
Características del objeto, proceso o
fenómeno que NO se tomaron en cuenta
para elaborar el modelo
Planos 1) Forma del casco, cubierta, mástiles, cabina, cuarto de máquinas, timón, espacios. 2) Tipo de cosas que tansporta: mercancía, marinos mercantes…
Consumo de energía, materiales de fabricación, color del casco, movimiento.
Diagrama
Maqueta
Mapa
Uso de la fórmula de caída libre v = gt para calcular la velocidad de caída sin considerar la resistencia del aire.
Nueva destreza empleada
Comparar: Identificar o describir
similitudes y diferencias entre
grupos de organismos, materiales
o procesos.
direcciónvelocidad
27
IICIENCIAS
Contrasten los resultados que obtuvieron. Para ello:
1. Establezcan las diferencias que hay entre ellos.
2. Modiiquen sus respuestas, si lo consideran conveniente.
3. Comenten:
a) ¿Qué modelos incorporan mayor número de características del objeto, proceso o fenómeno que representan? ¿Por qué?
b) ¿Qué representaciones consideran más útiles para modelar: i) objetos, ii) procesos y iii) fenómenos?
c) ¿Habían hecho un modelo anteriormente? Comenten su experiencia con el grupo.
d) ¿Cuál o cuáles de los modelos anteriores son modelos cientíicos?
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora que has interpretado y analizado la información que
proporcionan los modelos anteriores, contesta:
1. ¿Cuál o cuáles nos permiten conocer mayor número de
características de los objetos que representan?
2. ¿Cuál modelo emplearías para representar tu papalote?
Justifica tu respuesta.
Recuerda que tus respuestas te permitirán contestar el problema.
Para terminar¿Cómo se utilizan los modelos?
Lean el texto.
• Pongan especial atención en las características de los distintos tipos de modelos.
SESIÓN 2
Texto de formalización
¿Cómo utilizan los científicos los modelos?Cuando las personas dedicadas a las ciencias observan un fenómeno, se plantean preguntas como éstas: ¿Cuáles son los factores o elementos que intervienen?, ¿cómo participa cada elemento?, ¿cómo se relaciona el fenómeno con otros procesos o fenómenos?
Para responderlas, los cientíicos construyen, en ocasiones, modelos con base en lo que observan y la información previa que poseen. Por ejemplo, para la descripción del Sistema Solar fue necesario, primero, observar que los planetas se mueven en la esfera celeste, después, se formularon ideas y relaciones que permitieron la elaboración de un modelo teórico sobre la posición de la Tierra en el Universo.
Si un modelo no explica de manera satisfactoria las observaciones y los conocimientos que se tienen del objeto o fenómeno, se construye uno nuevo, con mayor capacidad de explicación y predicción. En otros casos, pueden coexistir modelos diferentes para explicar el mismo fenómeno.
Los modelos también permiten predecir el comportamiento de un proceso o fenómeno, si las características que nos interesan se representan con magnitudes físicas, que sean medibles. Por ejemplo, si deseamos conocer los efectos que tiene el choque de autos sobre sus ocupantes, podemos representarlos con maniquíes que se colocan en los asientos del coche, y así estudiar los daños que pueden sufrir las personas en el momento de un impacto. El maniquí es, en este ejemplo, el modelo de un cuerpo humano porque tiene representadas las variables más importantes en la descripción de choque: masa, resistencia de los huesos, posición en el asiento, o porcentaje de agua.
28
SECUENCIA 15
Si, además se tiene una representación matemática de las variables involucradas, no es necesario destruir un coche: puede simularse el choque con la ayuda de las computadoras y de igual manera medir los daños sin que nadie salga herido. Por razones de presupuesto, los técnicos y cientíicos optan generalmente por lo segundo.
Los modelos que se construyen en ciencias tienen las siguientes características:• Son una representación esquemática o
simpliicada de un objeto, proceso o fenómeno. Por ejemplo, el sistema circulatorio tiene funciones que no se aprecian en un dibujo.
• Toman en cuenta las características esenciales del proceso. De hecho, para elaborar el modelo de la fotosíntesis se deben tomar en cuenta las sustancias que se requieren para el proceso y las que se producen; no se considera si la hoja es alargada o corta, o si es un árbol alto o bajo.
• Son representaciones perfectibles que se pueden mejorar con base en nuevos descubrimientos. Por ejemplo, los mapas actuales de la Tierra muestran características que no se conocían en la antigüedad.
Para el estudio de la resistencia y seguridad de los automóviles se emplean maniquíes que representan a adultos y niños.
Para el estudio del cuerpo humano, se hacen modelos para observar lo que sucede cuando alguna de sus partes sufre algún daño y encontrar cómo puede repararse o sustituirse.
Los modelos de procesos se utilizan para estudiar fenómenos, como el funcionamiento de un sistema del cuerpo humano como el respiratorio, o bien para estudiar un proceso, como el de la oxigenación de la sangre.
Los modelos conceptuales representan una idea, una hipótesis o una teoría. Un ejemplo es la segunda ley de Newton.
F=ma
29
IICIENCIAS
Actividad TRESIdentifica las características de un modelo científico.
• Realiza lo siguiente:
1. Experiencia A
• Observa las dos imágenes:
Los modelos de objetos son representaciones en dos o tres dimensiones que permiten el conocimiento de cosas a las que se tiene difícil acceso.
Vínculo entre Secuencias
Recuerda que la constante
de gravitación universal la
revisaste en la Secuencia 9:
¿La materia atrae a la materia?
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora sabes lo que es un modelo, sus
características y tipos. ¿Cómo elaborarías tu
modelo para resolver el problema?
Nueva destreza empleada
Identificar: Reconocer las características
o propiedades de organismos, hechos,
materiales o procesos.
a) ¿Qué modelo representa mayor número de características del automóvil real?
b) ¿Qué diferencias encuentras entre ambas representaciones?
c) ¿Qué semejanzas y diferencias tienen ambas representaciones con el automóvil real?
d) ¿Para quién podrían ser útiles estos modelos? ¿Por qué?
Foto de automóvil a escala.Foto de automóvil real.
• Permiten hacer comparaciones y predicciones. Por ejemplo, podemos elaborar dos modelos de un barco y comparar cómo se comportan cuando se encuentren en un mar con mucho oleaje.
• Pueden ser modelos teóricos y analógicos. Los modelos teóricos pueden presentar ideas, relaciones y ecuaciones. Los modelos analógicos plasman la teoría en representaciones de dos y tres dimensiones, es decir, diagramas, maquetas, etcétera.
Manto superiorManto inferior
Núcleo externo
AtmósferaCorteza continental
Corteza oceánica
Núcleo interno
30
SECUENCIA 15
a) ¿Por qué esta representación es un modelo?
b) ¿Qué características del Sistema Solar se representan con un modelo como éste?
c) ¿Se puede entender la estructura del Sistema Solar, a pesar de haber eliminado algunos de sus componentes, como los asteroides y los cometas? ¿Por qué?
d) ¿Cómo se construyó este modelo si no es posible observar de manera directa todos los astros del Sistema Solar?
3. Experiencia C
• Observa la fórmula que representa la energía potencial gravitacional:
a) ¿Qué representa este modelo?
b) ¿Qué características están representadas en él?
Comparen sus respuestas con las de otros equipos.
• Comenten con sus compañeros:
1. ¿Cuáles son modelos cientíicos? Justiiquen su respuesta.
2. ¿Para qué se emplea un modelo cientíico?
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora que has identificado las características de algunos modelos, responde:
1. ¿Cuál sería el más apropiado para resolver el problema? ¿Por qué?
2. ¿Qué fuentes consultarías para obtener mayor información sobre los papalotes?
2. Experiencia B
• Observa la representación del Sistema Solar:
Ep =mgh
31
IICIENCIAS
Lo que aprendimosResuelvo el problema
“Estás diseñando tu nuevo papalote o cometa y quieres comentar con tus amigos las características que debe tener para que vuele mejor. ¿Cómo podrías describir y representar estas características para compartirlas con otras personas? ¿Sería esta representación un modelo científico? Argumenta tu respuesta”. Para resolver el problema toma en cuenta los siguientes aspectos:
1. ¿Cuáles son las características esenciales que le permiten a un papalote volar?
2. Menciona algunas características que no son esenciales para el vuelo de un papalote.
3. ¿Qué tipo de modelo vas a utilizar para mostrar las características de tu papalote? ¿Es un modelo cientíico? Justiica tu respuesta.
Expongan las descripciones de sus modelos.
• Comenten:
1. ¿Qué tipo de modelo emplearon: de objetos, de procesos o de conceptos?
2. ¿Todos los modelos que elaboraron representan las características de los papalotes o cometas? Expliquen qué les sobra o qué les falta.
3. ¿Se pueden complementar unos modelos con otros?
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas acerca de los modelos y sus características
al inicio de la secuencia. ¿Hay diferencia entre lo que pensabas y lo
que sabes ahora? Explica tu respuesta.
32
SECUENCIA 15
¿Para qué me sirve lo que aprendí?¿Qué pasos seguirías para elaborar un modelo que explique cómo será tu comunidad dentro de 200 años?
1. Describe tu procedimiento.
2. Elabora tu modelo.
Comenten sus respuestas.
• ¿Crees que tu modelo sea útil para predecir lo que sucederá?
Lo que podría hacer hoy…El abastecimiento de agua es un problema nacional.
1. Discute con tus compañeros cuál sería una posible solución para evitar el desperdicio de agua dentro de la escuela.
2. ¿Qué tipo de modelo usarían para explicar la solución propuesta?
Expongan sus modelos.
• Evalúen los modelos que consideren más viables para llevarse a la práctica.
33
IICIENCIAS
Para saber más… 1. Meiani, A. (2004). El gran libro de los inventos. México: SEP/Planeta de Agostini.
2. Owen, M. (2003). Volar. México: SEP/McGraw-Hill.
3. Vancleave, Janice (2002). Astronomía para niños y jóvenes. México: SEP/Limusa: Noriega.
1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Hewitt, P. (1992). Conceptos de Física. México: Limusa-Noriega.
3. Martín R. C. (1996). Enseñanza de las ciencias en Educación Secundaria. Madrid: Rialp.
4. Walker, J. (1990). Física recreativa: La feria ambulante de la Física. México: Noriega.
5. Wood, R.W. (2004). Ciencia creativa y recreativa. Experimentos fáciles para niños y adolescentes. México: McGraw-Hill Interamericana.
1. Aguilar, G., et al. La mecánica de Galileo y Newton. ILCE. 5 de marzo de 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/03/htm/sec_9.html
2. Hacyah, S. Relatividad para principiantes. ILCE. 5 de marzo de 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/03/htm/sec_9.html
34
SECUENCIA 16
Texto introductorio
Para empezarLa Grecia atomista
Lee el texto.
• Antes de la lectura contesta: ¿Cómo está formada la materia?
SESIÓN 1
¿De qué está hecha la materia?
Cuando pensamos en ladrillos, la mayoría imaginamos los objetos que se utilizan para construir casas y ediicios. Existen ladrillos de diferentes clases y materiales que permiten construir todo tipo de ediicaciones. Tal vez entonces te preguntes qué tienen que ver los ladrillos con la estructura de la materia. Bueno, los ladrillos son para las construcciones lo que los átomos son para las moléculas y ambos –átomos y moléculas– forman todo lo que nos rodea.
El concepto de átomo existe desde los tiempos de la Grecia Antigua. Demócrito, en el año 400 a. de C, habló de los átomos como las partículas más pequeñas de las que estaba constituida la materia. A estas diminutas partículas que ya no podían dividirse en partículas más pequeñas las llamó átomos, que quiere decir indivisibles.
En la región del Mar Egeo durante los siglos V y IV a. de C. lorecieron las ciencias y las artes.
Turquía
Mar Egeo
Grecia
35
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemaResponde en tu cuaderno:
1. ¿Qué tanto se puede dividir un objeto, como un trozo de ladrillo, en pedazos cada vez más pequeños? Justiica tu respuesta.
2. ¿La materia que conforma el suelo, el agua y el aire es la misma que la que forma el cuerpo del ser humano? ¿Cómo lo sabes?
3. ¿Puedes ver los componentes más pequeños de los objetos? Explica.
4. A partir de lo que se sabe sobre la estructura de la materia, ¿qué características tendrá tu modelo para explicar las propiedades de masa y volumen?
Consideremos lo siguiente…A continuación encontrarás el problema que tendrás que resolver con lo que hayas
aprendido durante la secuencia.
Tienes que elaborar para la feria de ciencias de tu escuela un modelo de la estructura de la materia que permita explicar alguna de sus propiedades.
Comenten: ¿Creen que la comparación entre ladrillos y átomos sea útil para explicar la estructura de la materia?
Ahora conoces el papel de los modelos en las ciencias. En esta secuencia contrastarás tus ideas sobre la estructura de la materia con algunos de los modelos que se han propuesto para explicarla. Valorarás el proceso de desarrollo de las explicaciones cientíicas sobre la estructura de la materia.
36
SECUENCIA 16
Propiedad MaterialDescripción de su
estructuraDibujo de la estructura que
determina la propiedad
Dureza
Porosidad
Elasticidad
Divisibilidad
Manos a la obraActividad UNOAnalicen algunas propiedades de la materia.
• Realicen la práctica.
1. Material
a) Dos materiales duros.
b) Dos materiales porosos.
c) Dos materiales elásticos.
d) Dos materiales que consideren que se pueden dividir facilmente.
2. Procedimiento
• Realicen lo siguiente:
a) Seleccionen un material con el que puedan explicar cada característica de la materia: dureza, porosidad, elasticidad, divisibilidad e impenetrabilidad.
b) Describan para cada objeto, cómo creen que es la estructura que determina cada propiedad.
c) Elaboren un dibujo en el pizarrón que represente cada explicación escrita.
d) Elaboren en el pizarrón una tabla con sus descripciones.
3. Resultados
• Registren los datos obtenidos en una tabla como la que se muestra.
37
IICIENCIAS
4. Análisis de resultados
• Respondan:
a) ¿Cómo se llaman las partículas que constituyen los materiales?
b) ¿Qué diferencia hay entre la estructura de un material duro y uno compacto y poroso?
c) ¿Por qué los cuerpos duros no se pueden penetrar fácilmente?
d) ¿Por qué algunos materiales se pueden estirar?
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
Dibujen en el pizarrón un modelo de la estructura de la materia.
Dureza. Un cuerpo es más duro que otro si lo puede rayar.
Porosidad. Un material es más poroso en tanto más espacios tenga entre las partículas.
Elasticidad. Un cuerpo es elástico si recupera su forma original después de su deformación.
Divisibilidad. La materia puede ser dividida en cuerpos más pequeños.
Alta Porosidad
Baja Porosidad
38
SECUENCIA 16
¿De qué está hecha la materia?Para explicar los fenómenos de la Naturaleza, cinco siglos a. C. los ilósofos griegos los comparaban con situaciones cotidianas, como si se tratara de objetos animados. Para los griegos, la ilosofía natural estaba estrechamente vinculada al cambio continuo.
Por ejemplo, para Tales de Mileto el agua formaba todas las cosas; para Anaxímenes fue el aire lo que dio origen a todo lo que vemos; Heráclito de Éfeso creía que el fuego era la materia y fuerza que daba origen a todo el Universo: “Todo cambia, nada perdura”, decía. En cambio, Empédocles señaló que la tierra, el agua, el fuego y el aire fueron el origen de todo cuanto existe en el Universo.
Por su parte, Aristóteles aceptó esta idea de los cuatro elementos y propuso uno más, el éter, que junto con la tierra, el agua, el aire y el fuego constituían todo cuanto existía. Platón, en su obra Timeo, asoció a cada uno de los cuatro elementos un poliedro: al fuego el tetraedro, al aire el octaedro, al agua el icosaedro y a la tierra el hexaedro o cubo. En aquella época se creía posible transformar un elemento en otro, por ejemplo, el plomo en oro, cambiando la cantidad de elemento o calentándolo.
En Europa, durante la Edad Media, periodo que abarca del siglo V al siglo XV, prevaleció el pensamiento aristotélico. Ya en el siglo XVII, Newton propuso que todos los objetos en el Universo estaban constituidos por partículas o corpúsculos y por espacio vacío. Era una extensión, como puede apreciarse, del modelo atómico de Demócrito, con la particularidad de que los “átomos” interactúan a distancia, es decir, ejercen fuerzas como la gravitacional, de manera directa e instantánea sobre las demás partículas, contrario a la creencia de que sólo existían fuerzas de contacto.
El modelo corpuscular de Newton prevaleció hasta el siglo XIX. Este cientíico inglés llegó a considerar incluso que objetos gigantescos como los planetas, objetos pequeños como una pelota y aun los que no podemos ver a simple vista, pueden estudiarse como si fueran partículas o corpúsculos pequeños y compactos. Esta idea de Newton llevaba implícita su convicción de que todos estos objetos tienen algo en común: los átomos.
Consulta tu
diccionario para
encontrar el
significado de
palabras como
corpúsculo.
Modelo griego de los cuatro elementos.
Texto de información inicial
Lean el texto.
• Durante la lectura, pongan especial atención en las teorías sobre la estructura de la materia.
Los cuatro elementos de Aristóteles: Supone que toda la
materia está formada por agua, aire, fuego y tierra, y
que los materiales y sustancias son distintos en función
de la proporción de estos elementos.
39
IICIENCIAS
Las ciencias y la comunidad científica
Le decían el Estagirita por su lugar de origen, Estagira. A los 18 años se fue a Atenas, donde por veinte años estuvo en la Academia de Platón, primero como discípulo y luego enseñando.
Fue consejero y guía de Alejandro Magno, a quien no quiso acompañar en su expedición militar hacia Asia. A su regreso a Atenas Aristóteles fundó su escuela, el Liceo, donde daba sus lecciones paseando con sus discípulos y se les puso el nombre de “peripatéticos”. Esta escuela fue uno de los centros de investigación cientíica más importantes de la antigüedad. Se creó por primera vez una de las más importantes bibliotecas de los más diversos temas: investigación histórica y obras sobre Biología y Física.
El emperador Alejandro Magno conservó siempre un gran respeto por su maestro incluso, lo apoyó económicamente y le mandó ejemplares de la fauna y la lora de su imperio para que el maestro los estudiara.
También trató temas de política. Aseguraba que para el buen funcionamiento de una ciudad-estado no sólo es necesario uniicar voluntades hacia un mismo in; se requiere de leyes sensatas y apropiadas que respeten las diferencias y eduquen a los ciudadanos en la responsabilidad dentro de la libertad.
La ilosofía de Aristóteles, junto a la de Platón, constituye el legado más importante del pensamiento de la Grecia antigua.
Aristóteles(Estagira, 384-Calcis 322 a. de C.)
Actividad DOSAristóteles y Newton
Identifiquen las similitudes y diferencias de su propia explicación sobre las propiedades de la materia con el modelo griego de los cuatro elementos.
1. Escriban alguna posible explicación sobre las propiedades de la materia según el modelo griego de los cuatro elementos.
Propiedad Según el modelo griego de los cuatro elementos
Dureza
Porosidad
Divisibilidad
SESIÓN 2
40
SECUENCIA 16
Elaboren un modelo o representación gráfica de las propiedades de la materia.
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora reconoces que algunos aspectos del modelo griego de los cuatro
elementos presentan dificultades para elaborar un modelo de la estructura de
la materia. ¿Cuál de ellos tomarías en cuenta para la elaborar tu propio modelo
sobre la estructura de la materia del problema?
2. Expliquen según sus propias palabras las siguientes propiedades de la materia.
Propiedad Según sus propias palabras
Dureza
Porosidad
Divisibilidad
3. Comparen las explicaciones en cada propiedad. Identiiquen las semejanzas y las diferencias que hay entre ambas.
Propiedad Semejanzas Diferencias
Dureza
Porosidad
Divisibilidad
Texto de formalización
Para terminarLean el texto. • Identiiquen las aportaciones de Dalton para explicar la estructura de la materia.
¿Y después del modelo griego?Demócrito y Leucipo propusieron la primera teoría atómica llamada “Discontinuidad de la Materia”. Esta consistía en que la materia se puede dividir en trozos, como una piedra que se rompe, y luego cada trozo partirse otra vez y así, sucesivamente, hasta obtener unas diminutas e indivisibles, a las que Demócrito llamó átomos, las cuales constituyen a la materia. Así, había átomos de hierro, de agua, aire, rocas, etcétera.
41
IICIENCIAS
Esta primera aproximación no se considera una teoría cientíica tal y como la entendemos hoy en día, ya que no se apoyaba en experimentos rigurosos. La primera prueba sobre la existencia del átomo fue encontrada por John Dalton a principios del siglo XIX, y a partir de ahí se fueron proponiendo diversos modelos para explicar la estructura de la materia.
Actualmente resultaría casi imposible avanzar en el conocimiento de los fenómenos naturales sin reconocer a los átomos o corpúsculos como constituyentes de la materia. Básicamente, el modelo atómico de Dalton puede resumirse en los siguientes postulados:• Los elementos están constituidos por átomos que son partículas
básicas de la materia. Son indivisibles y no pueden ser creados ni destruidos.
• Los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen el mismo peso y las mismas propiedades.
• Los átomos de diferentes elementos se combinan entre sí integrando moléculas que forman compuestos.
• Los átomos de los elementos pueden combinarse para formar más de un compuesto, dependiendo la cantidad de cada uno.
• Cada átomo se comporta como una unidad independiente de las otras. De este modo, la lluvia, las piedras, la tierra, nosotros mismos y las estrellas más lejanas estamos formados
por pequeñas partículas llamadas átomos. De hecho, cada elemento, por ejemplo, zinc, sodio o hidrógeno, está formado por átomos de una sola especie.
Lo que aprendimosResuelvo el problema
“Tienes que elaborar para la feria de ciencias de tu escuela un modelo de la materia que permita explicar las propiedades de masa y volumen. Para ello deberás deinir:
1. El tipo de modelo que elaborarás.
2. Las características de la materia que representará tu modelo y que permiten explicar las propiedades de masa y volumen.”
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora conoces algunos aspectos que te pueden ayudar para
representar la estructura de la materia. ¿Cuál de ellos te sirve
para explicar la masa y el volumen de un cuerpo? Recuerda
que tu respuesta te servirá para resolver el problema.
Algunos símbolos usados por Dalton para identiicar los elementos conocidos hasta entonces.
Hidrógeno Hierro
Azogue Zinc
Carbono Cobre
Oxígeno Plomo
Fósforo Plata
Azufre Oro
Magnesio Platino
Estroncio Mercurio
Vínculo entre Secuencias
Recuerda las características de
los modelos que se revisaron
en la Secuencia 15: ¿Para qué
sirven los modelos?
Comenten:
1. ¿Qué nuevos elementos aporta el modelo de Dalton para explicar la estructura de la materia?
2. ¿Cuál es la importancia actual de reconocer los átomos como los constituyentes básicos de la materia?
42
SECUENCIA 16
Para resolver el problema responde en tu cuaderno:
1. De los modelos revisados durante la secuencia, ¿a qué modelo se parece más el tuyo?
2. Describe cómo explica tu modelo las propiedades escogidas.
Comenten:
1. Las diferencias y similitudes entre sus propios modelos y los modelos griego y de Newton.
2. Mencionen un ejemplo de una propiedad de la materia que no se explique mediante el modelo de Aristóteles.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia respecto a tu modelo para explicar
la estructura de la materia. ¿Existe diferencia entre lo que pensabas y lo que sabes
ahora? Explica tu respuesta. ¿Crees que la analogía entre ladrillos y átomos del
texto introductorio sea útil para explicar la estructura de la materia?
¿Para qué me sirve lo que aprendí?Escribe las respuestas en tu cuaderno:
• ¿Cómo imaginas que está formado un grano de arena por dentro?
Ahora opino que…Explica en tu cuaderno:
1. ¿Cómo fue el proceso de cambio en las explicaciones sobre la estructura de la materia?
2. ¿Este proceso será similar en el desarrollo de otras ideas cientíicas? ¿Por qué?
Para recapitular el
contenido de la secuencia
consulten el programa: La
estructura de la materia
en la programación de la
red satelital Edusat.
43
IICIENCIAS
Para saber más…1. Hawking, Stephen (1997). Breve historia del tiempo. Madrid: Alianza.
2. Gallegos, L. (2002). Comparación entre la evolución de los conceptos históricos y las ideas de los estudiantes. El modelo de la estructura de la materia. Tesis doctoral. Universidad Autónoma de México.
3. Kuhn, T.S. (1971). La estructura de las revoluciones científicas. Fondo de Cultura Económica. México.
1. Aguilar Sahagún, Guillermo et al. La teoría cinética de los gases. 1 de julio de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/36/htm/sec_5.html
2. UNAM. La materia: un compuesto. 2 de marzo de 2007. http://www.cienciorama.unam.mx/index.jsp?pagina=materia&catid=108&subcatid=123
44
SECUENCIA 17
Para empezarLee el texto.
• Antes de comenzar la lectura, responde: ¿Por qué existen tantos materiales distintos?
SESIÓN 1
Texto introductorio
¿Cómo se organiza la materia?
La materia… no hay manera de no verla, palparla, sentirla, olerla. Estamos hechos, a in de cuentas, de materia. Todo lo que nos rodea es, en última instancia, materia. Hay tantas clases de materia, con tantas características diferentes, que pareciera imposible describirlas todas.
Desde pequeños descubrimos algunas propiedades comunes a toda la materia, como la masa y el volumen. La densidad es la relación entre ambas. Por ejemplo, la densidad del agua líquida es diferente de la del vapor de agua, ya que la misma masa de agua ocupa volúmenes diferentes.
Si bien el concepto de densidad nos da una buena descripción de cómo es cada material, no es suiciente para explicar todas sus propiedades y comportamientos. Para comprender mejor la materia es necesario conocer de qué está hecha, esto es, cuáles son las partículas que la constituyen y cómo se organizan.
La materia en sus diferentes formas constituye el mundo que nos rodea.
45
IICIENCIAS
Ahora conoces algunos modelos que explican la constitución de la materia. En esta secuencia explicarás algunas características y comportamientos macroscópicos de la materia, como los estados de agregación, a partir de la teoría cinética de partículas. Valorarás la participación de esta teoría en la construcción del conocimiento cientíico.
Lo que pienso del problemaResponde en tu cuaderno:
1. ¿Por qué un poco de talco u otro polvo se mueven en la supericie del agua, aun si está totalmente quieta?
2. ¿Se apreciaría movimiento en un lápiz si lo colocas sobre agua? ¿Por qué?
Intercambien sus puntos de vista sobre:
• ¿Qué provoca el movimiento de las partículas de talco o polvo espolvoreadas en el agua?
Vínculo entre Secuencias
Recuerda que los conceptos de
densidad, volumen y masa se
revisaron en la Secuencia 14:
¿Qué percibimos de las cosas?
Consideremos lo siguiente…A continuación encontrarás el problema que tendrás que resolver con lo que hayas aprendido durante la secuencia.
Cuando añadimos ciertos materiales al agua notamos fenómenos sorprendentes, por ejemplo, que cantidades mínimas de talco, canela o pimienta en polvo, al espolvorearse sobre un poco de agua en total reposo, se mueven apreciablemente.
¿Cómo explicas este hecho desde el punto de vista de la estructura de la materia?
46
SECUENCIA 17
Actividad UNODescriban el fenómeno de difusión en un líquido. Para ello:
• Realicen la siguiente demostración.
1. Comenten: ¿Por qué la tinta se difunde en el agua?
2. Van a necesitar:
a) Vaso con agua
b) Gotero
c) Un poco de tinta, colorante vegetal o esencia de vainilla.
3. Realicen lo que se indica:
a) Pidan a un compañero su participación.
b) Solicítenle que agregue dos gotas de tinta, colorante o esencia al agua, sin agitar, y procurando que el agua esté en total reposo.
c) Observen detenidamente qué pasa con la tinta al estar en contacto con el agua.
4. Intercambien sus opiniones:
a) ¿Por qué creen que no se requiere agitar para que la tinta se difunda en el agua?
b) ¿Qué indica este fenómeno en cuanto a la estructura de la materia?
c) Si dejan pasar suiciente tiempo, ¿la tinta se difundirá por completo en el agua?Difusión: Una sustancia se combina con
otra cuando sus moléculas se dispersan
en todas direcciones, y en cualquier
porción del líquido se pueden encontrar
moléculas de ambas sustancias.
Nueva destreza empleada
Describir: Reconocer las características, las
propiedades o el funcionamiento de algo: organismos,
objetos y procesos científicos.
Manos a la obra
47
IICIENCIAS
Las mil formas de la materia
Lean el texto.
• Pongan especial atención en los estados de agregación que se describen en la lectura.
Texto de información inicial
¿Un mundo de moléculas?Dentro de las muchas diferencias y semejanzas que los materiales y sustancias pueden tener entre sí, hay un aspecto evidente: cuando aplicamos una fuerza deformante a un cuerpo, se deforma en mayor o menor grado. Hay materiales que resisten bien a estas fuerzas. A otros, en cambio, es fácil comprimirlos.
La respuesta de los materiales ante las fuerzas deformantes y las fuerzas que los comprimen permite clasiicarlos en grandes grupos, llamados estados de agregación.
Tabla 1. Algunos estados de agregación de la materia
Estado de agregación
Respuesta ante la
deformación
Ante la fuerza de deformación, qué pasa con la forma
Respuesta ante la
compresión
Ante la compresión, qué
pasa con el volumen
Ejemplo
SólidoPoco
deformableConserva la forma Incompresible
Conserva el volumen
Líquido DeformableToma la forma del recipiente que lo
contieneIncompresible
Conserva el volumen
GaseosoMuy
deformable
Toma la forma del recipiente que lo
contiene
Muy compresible
El volumen disminuye pero siempre ocupa todo el espacio
disponible
48
SECUENCIA 17
Los estados sólido, líquido y gaseoso son los tres estados de agregación de la materia más comunes y fáciles de identiicar a nuestro alrededor. Los líquidos y los gases tienen la propiedad de luir, es decir, ante una mínima fuerza que se les aplique, porciones de ellos se desplazan sobre las porciones restantes del material. Por ello se les llama genéricamente fluidos.
La explicación para estos fenómenos es que la materia debe estar formada de pequeñas fracciones, secciones o partículas, ya que si fuese algo continuo, no sería posible deformarla ni comprimirla, por muy grande que fuese la fuerza aplicada. Sólo considerando partículas materiales y espacios vacíos podemos explicar este comportamiento.
La partícula material más pequeña que deine las características de ciertas sustancias es la molécula. Las moléculas se componen de otras partículas aún más pequeñas: los átomos. Podemos darnos una idea de su tamaño considerando que hay billones de ellos en una sola partícula de polvo. Nuestro mundo es, en efecto, un mundo de partículas –átomos o moléculas– que se organizan de muchas maneras, produciendo como resultado la asombrosa variedad de la materia, así sea en nuestro organismo o en la galaxia más remota.
Estado de agregación: Conjunto de
características de la materia
relacionadas con la manera en que sus
partículas están acomodadas o
agregadas.
En su cuaderno:
1. Mencionen cinco ejemplos de:
a) Sólidos
b) Líquidos
c) Gases
2. Para cada ejemplo, describan qué tan deformable y compresible es.
Comenten:
1. ¿Por qué un gas no conserva su forma?
2. ¿Qué pasaría si una silla o los cimientos de un ediicio no fueran sólidos?
49
IICIENCIAS
Actividad DOSLas moléculas se organizan
Construyan un modelo de los estados de agregación de la materia.
• Realicen la práctica. Para ello:
i. Formen tres equipos.
ii. Cada uno realizará una experiencia.
1. Material
a) 27 pelotitas de unicel de 1 a 2 cm de diámetro.
b) Paquete de 50 palillos de madera.
c) Recipiente de plástico de 3 a 4 litros de capacidad.
d) Recipiente de plástico de 10 a 20 litros de capacidad.
e) Dos bolsas de plástico transparente de diferente tamaño.
f) Cordel, hilo o alambre delgado para amarrar las bolsas.
g) Globo grande.
2. Procedimiento
Experiencia A: El comportamiento de las moléculas en los gases
a) Inlen el globo ligeramente.
b) Observen la forma que adopta el aire en el interior del globo.
c) Opriman el globo con las manos.
d) Observen si el aire que contiene cambia de forma.
e) Vacíen todas las pelotitas de unicel en la bolsa de menor tamaño.
f) Inlen la bolsa con las pelotitas de la misma manera que lo harían con un globo.
g) Amarren la bolsa.
h) Agítenla enérgicamente.
i) Observen cómo se mueven las pelotitas y qué tanto espacio ocupan.
j) Repitan los pasos e a i con la bolsa grande.
k) Anoten sus observaciones.
50
SECUENCIA 17
Experiencia B: El comportamiento de las moléculas en los líquidos
a) Vacíen todas la pelotitas de unicel en el recipiente de 3 a 4 litros.
b) Muevan con suavidad y en círculos el recipiente o palangana.
c) Observen cómo se mueven las pelotitas.
d) Vacíen las pelotitas en la cubeta y repitan el paso b.
Experiencia C: El comportamiento de las moléculas en los sólidos
a) Poniendo mucho cuidado de no herirse, unan con los palillos 9 pelotitas de unicel, de tal manera que puedan armar un cuadrado con 3 pelotitas por lado, como el que se muestra en la igura.
b) Armen otros dos cuadrados de 3 x 3.
c) Tomen cada cuadrado de pelotitas y únanlos con palillos con los otros cuadrados, de modo que puedan armar un cubo con las 27 pelotitas, como se muestra en la igura.
d) Metan el bloque de pelotitas en la palangana o recipiente.
e) Agiten el recipiente de varias maneras.
f) Observen atentamente cómo se mueven las pelotitas unidas por palillos.
g) Coloquen el bloque de pelotitas en la cubeta y repitan el paso f.
51
IICIENCIAS
3. Resultados
a) Registren sus observaciones al completar una tabla como la que se muestra.
b) Llamaremos contenedor a aquello que contuvo las pelotitas en cualquiera de los casos, ya sean las bolsas, el recipiente, palangana o cubeta.
Experiencia¿Cómo fue el
movimiento de las pelotitas?
¿Qué sucede con la forma del conjunto de pelotitas al cambiarlas de contenedor?
¿Qué sucede con el volumen del conjunto de pelotitas al
cambiarlas de contenedor?
A
B
C
c) Tomen nota de los resultados obtenidos por los demás equipos.
4. Análisis de resultados
• Contesten las siguientes preguntas:
a) ¿En cuál caso el conjunto de pelotitas modiicó tanto su forma como su volumen al pasar de un contenedor a otro? Expliquen.
b) ¿Qué pasó con la forma del aire dentro del globo cuando lo oprimieron?
c) ¿En cuál caso el conjunto de pelotitas conservó tanto su forma como su volumen al pasar de un recipiente a otro?
d) ¿En cuál conservó sólo la forma?
e) ¿En cuál conservó sólo su volumen?
f) ¿Qué estado de agregación de la materia se estaría representando en cada caso?
g) ¿En cuál de los casos podríamos meter a todas las pelotitas en un contenedor cada vez más y más pequeño?
h) Cuando las pelotitas se pasan a un contenedor de diferente tamaño, ¿cómo cambia la densidad del material? Fundamenten su respuesta.
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
Hagan en el pizarrón un mapa conceptual de las características de los tres estados principales de agregación de la materia.
• Comenten la utilidad de los modelos para representar los estados de agregación de la materia.
52
SECUENCIA 17
Para terminarLean el texto.
• Pongan atención en los efectos de la energía cinética en los distintos estados de la materia.
Texto de formalización
SESIÓN 2
Reflexión sobre lo aprendido
En los modelos de la actividad anterior, ¿en cuál de los estados de
agregación las pelotitas pueden moverse con mayor facilidad? ¿En qué
te ayuda esto para resolver el problema?
¿Muchas moléculas y muy movidas?Las moléculas, que son como los ladrillos que conforman todas las cosas, se mueven continuamente. A esta conclusión llegamos necesariamente cuando observamos fenómenos como los siguientes:
• Si dejamos guayabas, mangos o plátanos en una habitación cerrada durante algún tiempo, al regresar notaremos el olor característico de esa fruta esparcido en el aire.
• Si agregamos, sin agitar, unas gotas de esencia de vainilla a un vaso de leche, después de un rato veremos que la leche adquirió un tono ligeramente amarillo, además del olor y sabor de la vainilla.
Nada de esto ocurriría si las moléculas permanecieran quietas. Aunque pequeñísimas, no podemos olvidar que son, a in de cuentas, materia, y como tal están sujetas a las leyes de Newton del movimiento. Llevan asociada cierta cantidad de energía mecánica. La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la potencial. Todas las moléculas tienen, por el sólo hecho de moverse, cierta energía cinética. La energía cinética está relacionada estrechamente con la velocidad de las moléculas; a mayor velocidad, mucho mayor energía cinética. La energía potencial de las moléculas proviene de la interacción con las moléculas vecinas.
53
IICIENCIAS
La cantidad relativa de una u otra forma de energía está muy relacionada con el estado de agregación.La teoría cinética molecular se basa en las leyes de Newton del movimiento. Fue desarrollada por varios
cientíicos, como el suizo Daniel Bernoulli, quien postuló que los gases son partículas que se mueven en todas direcciones. Posteriormente, el físico austriaco Ludwig Boltzmann explicó las propiedades macroscópicas de los gases a partir de una descripción estadística del movimiento de las partículas.
Uno de los efectos sorprendentes de este movimiento molecular perpetuo es el movimiento browniano, llamado así en honor del botánico escocés Robert Brown, quien descubrió que pequeños fragmentos de materia, perceptibles a simple vista, como partículas de polvo o polen, se mueven continuamente en direcciones aleatorias cuando están inmersos en un líquido o gas, debido a que son golpeados incesantemente por las moléculas del luido.
Aleatorio: Suceso o
resultado incierto,
que ocurre al azar.
Si las moléculas de un cuerpo tienen más energía potencial que cinética, su movimiento será muy limitado, y sólo vibran en torno a una posición de equilibrio. En ese caso, formarán un cuerpo sólido. Si la energía cinética es más o menos la misma que la potencial, hablaremos de un líquido. Cuando la energía cinética es mucho mayor que la potencial, se tratará de un gas. La teoría cinética explica los estados de agregación de la materia.
Consulta tu
diccionario para
encontrar el
significado de
palabras como
estadística.
La teoría cinética explica el movimiento browniano de una partícula ligera, como polvo, polen o talco, cuando, a causa de los choques con las moléculas del luido en el que está inmersa, recorre trayectorias zigzagueantes.
54
SECUENCIA 17
Contesten en su cuaderno:
1. En un volumen dado, ¿en cuál de los tres estados de agregación habrá más moléculas? ¿Por qué?
2. ¿Existe un estado de agregación en el que las moléculas estén en reposo? Argumenten su respuesta.
Comenten:
• Desde el punto de vista de la teoría cinética molecular, ¿cómo explican el movimiento de las partículas de polvo en el aire?
El aire que compone la atmósfera terrestre contiene moléculas de varios gases, y todas ellas se mueven constantemente.
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Cuando añadimos ciertos materiales al agua notamos fenómenos sorprendentes, como que cantidades mínimas de talco, canela o pimienta en polvo, al espolvorearse sobre un poco de agua en total reposo, se mueven apreciablemente.
¿Cómo explicas este hecho desde el punto de vista de la estructura de la materia?”.
Escribe la solución al problema en tu cuaderno.
• Toma en cuenta el siguiente aspecto: ¿Qué relación tiene el movimiento de las moléculas de un luido con el movimiento observado en las partículas espolvoreadas en el agua?
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia acerca de los
estados de agregación de la materia, y el movimiento de las
moléculas ¿Hay alguna diferencia entre lo que pensabas y lo
que sabes ahora? Explica tu respuesta.
Vínculo entre Secuencias
Recuerda que las fuerzas
electromagnéticas se mencionan
en la Secuencia 6: ¿Por qué cambia
el movimiento?
Los choques elásticos se analizaron
en la Secuencia 8: ¿Cuáles son las
causas del movimiento?
Para recordar los conceptos de
energía cinética y potencial, revisa
la Secuencia 11: ¿Quién inventó la
Montaña Rusa?
Para recapitular el
contenido de la secuencia
consulten el programa:
¿Cómo se organiza la
materia?
en la programación de la
red satelital Edusat.
55
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?El conocimiento de los estados de agregación de la materia es fundamental para la fabricación y empleo de muchos materiales que utilizamos con frecuencia.
1. Elabora una lista de cuatro objetos y sustancias que suelas utilizar en un día.
2. ¿Qué pasaría si todos ellos estuvieran en un estado de agregación diferente?
Ahora opino que… La teoría cinética molecular representó un gran avance en la comprensión del comportamiento de la materia, y permitió explicar diversas propiedades macroscópicas de la misma, como los estados de agregación.
1. ¿Cómo explicarías la transferencia de carga eléctrica de un cuerpo a otro a partir de la teoría cinética?
2. ¿Qué limitaciones consideras que tiene la teoría cinética?
3. ¿Los modelos y las teorías cientíicas son explicaciones deinitivas de los fenómenos naturales? Argumenta tu respuesta.
Para saber más…1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Allier, Rosalía A. et al. (2005). La Magia de la Física. Tercer Grado. México: McGraw-Hill.
3. Félix, Alejandro et al. (2001). Lecciones de Física. México: CECSA.
1. García-Colín, Leopoldo. Y sin embargo se mueven. ILCE. 7 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/36/htm/ysin.html
2. Morcillo, Juan G. Imágenes de rocas en la Tierra. Portal de Ciencias Experimentales. Universidad Complutense de Madrid. 5 de marzo de 2007. http://www.ucm.es/info/diciex/programas/index.htm
3. M. A. Gómez. Movimiento browniano. El rincón de la ciencia. IES. Victoria Kent. Madrid, España. 5 de junio de 2007. http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/pr-52/PR-52.htm
4. Braun, Eliezer. Un movimiento en zig-zag. ILCE. 7 de junio de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/13/htm/sec_4.html
56
SECUENCIA 18
Texto introductorio
Para empezarLean el texto.
• Antes de la lectura, respondan: ¿En qué ocasiones se requiere medir la temperatura?
SESIÓN 1
¿Hace calor?
En el siglo XVI, se podía sentir que un día era más caluroso que el anterior, pero nadie era capaz de precisar qué tanto más. Lo mismo ocurría cuando un médico quería saber si el paciente tenía iebre; se limitaba a palpar su propia frente y la del enfermo. La temperatura se deinía exclusivamente como la sensación de frío o caliente según se percibe con los sentidos.
Nuestra vida diaria no sería la misma si no fuéramos capaces de medir con precisión la temperatura. Por ejemplo, la industria farmacéutica necesita controlar los procesos que se llevan a cabo para la creación de las medicinas, y para esto, saber a qué temperatura hay que calentar una sustancia para que tenga determinadas propiedades. Lo mismo ocurre con la cría de pollos: es conveniente que estén en un lugar con una temperatura controlada para que crezcan de la mejor manera.
También es importante medir la temperatura para saber cómo conservar mejor los alimentos; entender mejor los procesos biológicos, físicos o químicos que ocurren en la naturaleza; activar los mecanismos de enfriamiento en un motor al llegar a cierta temperatura, etcétera. En in, son muchas las situaciones en las que la medición de la temperatura es fundamental.
Ahora sabes cómo está formada la materia de acuerdo con la teoría cinética. En esta secuencia relacionarás el movimiento de las moléculas con la temperatura y valorarás la importancia de medirla con precisión.
Consideremos lo siguiente…A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido
durante esta secuencia.
Cuando hace mucho frío en la noche necesitas cubrirte con más cobijas. ¿Por qué? ¿Las cobijas nos dan calor? Justifica tu respuesta.
En un hospital es necesario medir la temperatura pues para que la sangre se conserve en buenas condiciones debe mantenerse a 4°C.
57
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemaResuelve en tu cuaderno:
1. Cuando tienes iebre, la temperatura de tu cuerpo aumenta. ¿Siempre “tienes temperatura” o sólo cuando estás enfermo?
2. En una noche fría, ¿es mayor la temperatura de tu cuerpo o la de una cobija?
3. ¿Las cobijas nos dan calor? ¿Por qué?
4. ¿Existe diferencia entre calor y temperatura? Explica.
Manos a la obraActividad UNOComparen mediciones de temperatura. Para ello:
1. Comenten: ¿Podemos usar nuestros sentidos para saber si algo está caliente?
2. Van a necesitar:
a) Tres recipientes (pueden ser vasos, ollas pequeñas u otros).
b) Termómetro
3. Realicen lo siguiente:
a) Llenen uno de los recipientes con agua caliente, otro con agua fría y otro con agua tibia.
b) Coloquen una de sus manos en el agua caliente y la otra en el agua fría.
c) Dejen las manos sumergidas dentro de los recipientes al menos un minuto.
d) Introduzcan después las dos manos en el agua templada.
e) Midan con un termómetro la temperatura del agua tibia.
4. Contesten en su cuaderno:
a) ¿A qué temperatura se encontraba el agua tibia?
b) ¿Sintieron el agua templada a la misma temperatura con las dos manos? Describan lo que sintieron.
Intercambien sus opiniones sobre:
1. ¿Por qué el agua templada se siente más caliente en una mano que en otra?
2. ¿Nuestros sentidos miden con precisión la temperatura? Expliquen.
58
SECUENCIA 18
Termómetro
Lean el texto.
• Durante la lectura, pongan atención a las diferentes escalas que se utilizan para medir la temperatura.
Texto de información inicial
¿Cómo se mide la temperatura?Para medir la temperatura se usa un termómetro. Este instrumento de medición se basa en la dilatación térmica: cuando los materiales se calientan, se incrementa el volumen que ocupan. Una situación cotidiana en la que es posible observar la dilatación térmica es cuando ponemos la leche a calentar; al recibir calor, aumenta el volumen que ocupa, por eso sube el nivel de la leche en la cacerola, e incluso puede llegar a derramarse.
Casi todos los materiales se expanden al calentarse. El mercurio, cambia apreciablemente su volumen con pequeñas variaciones en la temperatura y por este motivo se utiliza en los termómetros.
Para elaborar un termómetro, se encierra una pequeña cantidad de mercurio en un tubo capilar de vidrio. Al poner en contacto el termómetro con un cuerpo a mayor temperatura, la dilatación del mercurio provoca que suba la columna del líquido. La longitud de la columna se puede entonces relacionar con la temperatura. Para ello se asignan valores numéricos arbitrarios a distintas longitudes del capilar de mercurio.
Existen varias escalas para medir la temperatura, como la Celsius, la Fahrenheit y la Kelvin. En la escala Celsius, el número cero se le asigna a la temperatura en la que el agua se congela y el 100 a la temperatura de ebullición del agua. Se llama así en honor a Anders Celsius, el astrónomo sueco que propuso esta escala. La escala Fahrenheit asigna el valor de 32 a la temperatura a la que se congela el agua y 212 a la temperatura a la que hierve. Se le dio ese nombre en honor al creador de los termómetros, Daniel Gabriel Fahrenheit. En las Ciencias se usa la escala absoluta o de Kelvin.
Diferentes escalas para medir la temperatura.
Escala Kelvin Escala FahrenheitEscala Celsius
212˚ F
176˚ F
140˚ F
104˚ F
68˚ F
32˚ F
- 4˚ F
- 40˚ F
- 76˚ F
- 112˚ F
- 148˚ F
373.15 K
353.15 K
333.15 K
313.15 K
293.15 K
273.15 K
253.15 K
233.15 K
213.15 K
193.15 K
173.15 K
100˚ C
80˚ C
60˚ C
40˚ C
200˚ C
0˚ C
- 20˚ C
- 40˚ C
- 60˚ C
- 80˚ C
- 100˚ C
Temperaturade evaporación
del agua
Temperaturade solidificación
del agua
59
IICIENCIAS
Respondan es sus cuadernos:
1. ¿Cuál es la ventaja de utilizar mercurio en los termómetros?
2. De acuerdo con la igura ¿a cuánto equivalen 200°C en K?
Actividad DOSMovimiento de las moléculas
Relacionen la temperatura con el movimiento de las moléculas.
1. Observen con atención la siguiente igura que representa las moléculas de un gas a diferentes temperaturas y separadas por una barrera.
Vínculo entre Secuencias
Para recordar el concepto de
vector revisa la Secuencia 7:
¿Por qué se mueven las cosas?
El cuadro con fondo rosa representa un gas a mayor temperatura y el fondo azul representa un gas a temperatura menor. Cuando se quita la barrera que los separa, los gases se mezclan.
2. Comenten:
a) ¿Qué representan las lechas a un lado de cada una de las moléculas?
b) ¿Qué forma de energía está relacionada con la rapidez de una molécula?
c) ¿En qué caso las moléculas se mueven más rápido o tienen más energía cinética: cuando el gas está a mayor o a menor temperatura?
d) Imaginen que las moléculas son como pelotas de tenis rebotando de un lado a otro. Cuando se quita la barrera, una pelota que va muy rápido choca con una que va más lento. ¿Qué pasaría con la rapidez de cada una de las pelotas?
e) ¿Qué pasa cuando las moléculas del gas que están a mayor temperatura empiezan a chocar con las que están a una temperatura menor?
f) ¿Qué ocurre con la temperatura de la mezcla de gases después de quitar la barrera? Expliquen lo sucedido en términos de los choques de las moléculas y la energía cinética.
Nueva destreza empleada
Relacionar: Establecer vínculos o lazos entre
objetos, organismos, conceptos, situaciones,
etcétera; a partir del conocimiento que se
posee sobre sus propiedades, usos y funciones.
SESIÓN 2
BarreraGas a temperatura alta, con
una energía cinética media elevada.Gas a temperatura baja, con
una energía cinética media reducida.
Los gases se mezclan: ahora ambos tienen la misma energía cinética media y están a la misma temperatura (temperatura de equilibrio).
Se retira la barrera
60
SECUENCIA 18
Actividad TRESIdentifiquen el sentido de la transferencia de calor. Para ello:
• Antes de la actividad, comenten lo siguiente: ¿El calor se transiere de un cuerpo caliente a uno frío o, por el contrario, de uno frío a uno caliente?
1. Material
a) Tres recipientes (como vasos u ollas pequeñas).
b) Termómetro de mercurio, clínico o cientíico.
c) 250 ml de agua caliente.
d) 250 ml de agua fría.
2. Procedimiento
a) Viertan 250 ml de agua en la olla.
b) Caliéntenla hasta que alcance una temperatura de 35°C. ¡Tengan mucho cuidado al manipular el termómetro y los recipientes calientes!
c) Viertan 250 ml de agua fría en un vaso.
d) Midan la temperatura del agua fría.
e) Mezclen el agua caliente y el agua fría en el tercer recipiente.
f) Midan la temperatura de la mezcla.
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora ya sabes que la temperatura está relacionada con el movimiento
de las moléculas de un cuerpo. ¿Cómo será el movimiento de las
moléculas del aire cuando la temperatura es baja, y cómo será cuando
la temperatura es alta? Justifica tu respuesta.
Recuerda que tu respuesta te ayudará a resolver el problema.
61
IICIENCIAS
3. Resultados
• Completen la tabla en su cuaderno:
Temperatura Agua caliente Agua fría
Inicial: Ti
Final (mezcla): Tf
Cambio de temperatura: Tf -Ti
4. Análisis de resultados
a) ¿Cuál fue el cambio de temperatura para el agua fría? Hagan la resta de la temperatura inal menos la inicial.
b) ¿Cuál fue el cambio de temperatura para el agua caliente?
5. Comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
Comenten:
1. ¿Por qué aumentó la temperatura del agua fría? Explíquenlo en términos de la teoría cinética.
2. ¿Cómo interpretan el signo negativo en el valor del cambio de temperatura del agua caliente?
3. ¿El calor se transiere de un cuerpo caliente a uno frío, o viceversa?
Vínculo entre Secuencias
Para revisar las formas en las
que se manifiesta la energía
revisa la Secuencia 10: ¿Cómo
se utiliza la energía?
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora ya sabes que la temperatura es proporcional a la energía
de las moléculas del sistema. También comprobaste que el calor
cambia la temperatura de un cuerpo. En consecuencia, el calor
debe ser una forma más de energía. Utiliza este conocimiento
para explicar cómo es la transferencia de energía entre tu cuerpo
y el viento, en una noche fría.
Recuerda que tu respuesta te servirá para responder el problema.
62
SECUENCIA 18
Actividad CUATRODescriban formas de aumentar la temperatura de un sistema.
1. Contesten: ¿Qué sucede con la temperatura del agua fría si se agita la botella que la contiene?
2. Van a necesitar:
a) Botella de plástico de 500 ml con tapa
b) 300 ml de agua
c) Termómetro de mercurio
d) Trapo
3. Realicen lo siguiente:
a) Coloquen 300 ml de agua fría en la botella.
b) Midan la temperatura del agua y ajusten la tapa.
c) Cubran completamente la botella con un trapo.
d) Agítenla vigorosamente durante 10 minutos.
e) Midan la temperatura del agua.
4. Comenten:
a) ¿Ocurrió lo que pensaban con la temperatura del agua? Expliquen.
b) ¿Qué forma de energía está relacionada con el movimiento?
Intercambien sus opiniones:
• ¿Con qué mecanismos se puede aumentar la temperatura de un sistema?
SESIÓN 3
63
IICIENCIAS
¿Es lo mismo calor que temperatura?La teoría cinética molecular explicó lo que signiica la temperatura de un sistema. En un sistema con temperatura alta, las moléculas se están moviendo rápidamente al azar en diferentes direcciones, mientras que a baja temperatura las moléculas lo hacen más lentamente. La temperatura releja el promedio de la energía cinética de las moléculas de un cuerpo. Si la temperatura es alta, las moléculas, en promedio, se mueven más rápido.
Se ha diseñado una escala para medir temperatura, la escala absoluta o Kelvin, en la que el cero absoluto corresponde a una situación en la que las moléculas estarían completamente quietas. Esto no es posible en ningún lugar del Universo: se considera que el espacio exterior tiene una temperatura aproximada de 3 K por encima del cero absoluto, lo que corresponde a una temperatura de -270ºC.
Entonces, si la temperatura es proporcional a la energía de las moléculas y sabemos que el calor cambia la temperatura, en consecuencia, el calor debe ser una forma más de energía: la energía transferida entre dos cuerpos debido a que están a diferentes temperaturas.
La teoría cinética ilustró el proceso de transferencia de calor: cuando se ponen dos sistemas con diferente temperatura en contacto, las moléculas del sistema que tiene mayor temperatura transieren energía cinética al chocar con las moléculas del sistema cuya temperatura es menor. Cuando, en promedio, las moléculas de los dos sistemas tienen una energía similar, se dice que alcanzaron el equilibrio térmico y, por deinición, la misma temperatura.
Puesto que el calor es una forma de energía, debe cumplirse también el Principio de Conservación de la Energía. Si existe transferencia de energía entre dos cuerpos, el calor que recibe un cuerpo es el mismo que cede el otro. Aunque en el lenguaje cotidiano suele decirse “¡tengo calor!”, es incorrecto desde el punto de vista de la Física: el calor es energía en tránsito, así que no puede “poseerse”.
En un día caluroso, deberíamos exclamar: “¡Qué temperatura ambiental tan alta!”.
Texto de formalización
Vínculo entre Secuencias
Para recordar en qué unidades
se mide la energía, repasa la
Secuencia 11: ¿Quién inventó la
montaña rusa?
Vínculo entre Secuencias
Para recordar el Principio de
Conservación de la Energía,
revisa la Secuencia 10: ¿Cómo
se utiliza la energía?
Para terminar…¿Es lo mismo calor que temperatura?
Lean el texto.
• Durante la lectura subrayen las ideas principales.
Siempre que existe una diferencia de temperatura entre objetos, va a existir una transferencia de energía en forma de calor.
-20°C80°C calor 0°C calor
64
SECUENCIA 18
Sabías que…
La conducción es la transferencia de calor que existe entre dos cuerpos que están en contacto y que se encuentran a diferentes temperaturas. Un ejemplo es cuando sirves el café caliente en una taza: al tocarla, se siente caliente.
Otra forma de transferir el calor es por convección. Cuando enciendes una vela, por ejemplo, el aire alrededor de la lama se calienta, y se expande al igual que el mercurio; por lo tanto, su densidad disminuye y, como el aire caliente asciende, obliga al aire frío a bajar, el cual, a su vez, al estar más cerca de la lama, se calienta. Este ciclo da lugar a una continua circulación de aire en la que se transiere el calor a las regiones frías.
Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, a la transferencia de calor. Los materiales que presentan una resistencia alta son llamados aislantes térmicos. Un ejemplo de este tipo de materiales es el aire. Sin embargo, debido al fenómeno de convección, el aire puede transferir calor con facilidad. Por esta razón se suelen usar como aislantes térmicos materiales porosos o ibrosos, que son capaces de inmovilizar el aire coninado en su interior. De esta manera se diiculta la transferencia por convección, además de la transferencia por conducción.
Como el calor se transiere debido al choque de moléculas, el mejor aislante térmico es el vacío, es decir, un medio que prácticamente no tenga moléculas y que por lo tanto no transiera el calor ni por conducción ni por convección. Así funcionan los termos, por eso pueden mantener el café caliente por mucho tiempo.
Comenten:
1. ¿Qué es la temperatura?
2. Si dos cuerpos están a la misma temperatura, ¿existe intercambio de calor? ¿Por qué?
3. Si el calor es una forma de energía, ¿en qué unidades se mide?
4. En el experimento de la Actividad TRES, ¿se cumple el Principio de Conservación de la Energía? Expliquen.
65
IICIENCIAS
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio y al final de la
secuencia sobre si una cobija te “da” calor. ¿Cambió
lo que pensabas? Explica tu respuesta.
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Cuando hace mucho frío en la noche necesitas cubrirte con más cobijas. ¿Por qué? ¿Las cobijas nos ‘dan’ calor? Justiica tu respuesta.”
Responde el problema en tu cuaderno. Para ello:
1. Relexiona: Cuando acabas de tomar una cobija o cuando te metes a la cama, ¿en ese momento la sientes caliente o hasta que llevas un ratito adentro y tapado?
2. La temperatura de tu cuerpo es aproximadamente de 36°C. ¿Qué temperatura tendrá la cobija si el aire de la habitación está a 15°C? Explica.
3. Recuerda que hay transferencia de calor cuando existe una diferencia entre las temperaturas de dos cuerpos. Entonces, si al acostarte tu temperatura es mayor que la de la cobija, ¿en qué sentido se produce la transferencia de calor cuando te tapas con ella?
4. ¿Si no te taparas con la cobija transmitirías más o menos calor al aire? Explica.
5. Menciona las formas en que tu cuerpo transmite calor en una noche fría. Justiica tu respuesta
6. ¿Es correcto desde el punto de vista físico decir que las cobijas nos “dan” calor? Explica.
7. ¿Qué material utilizarías para taparte, un edredón de plumas o una bolsa de plástico? ¿Por qué?
Para recapitular el
contenido de la secuencia
consulten el programa:
Calor y temperatura en la
programación de la red
satelital Edusat.
66
SECUENCIA 18
Ahora opino que…La temperatura a nuestro alrededor hace posible la vida en la Tierra. En otros
lugares, como en el planeta Mercurio, las temperaturas varían entre 180°C y 427°C.
• Contesta en tu cuaderno:
1. ¿Crees que exista vida en Mercurio? ¿Por qué? Justiica tu respuesta utilizando la idea de temperatura.
2. ¿Qué puede pasar con la vida en la Tierra si continúa el calentamiento global? ¿Por qué?
¿Para qué me sirve lo que aprendí?Vas a ir a una fiesta y quieres pintar tus pantalones favoritos de negro. Si el tinte
que usas es un polvo ¿qué harías para que se disolviera más rápido en agua?
¿Utilizarías agua tibia o fría? ¿Por qué?
67
IICIENCIAS
Para saber más… 1. Gasca, Joaquín (2003). Fuerzas físicas. México: SEP/Ediciones Culturales
Internacionales.
1. Biblioteca de la ciencia ilustrada (2002). México: Fernández Editores.
2. Diccionario de física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
1. Hermans-Killam, Linda y Doris Dau. 14 de octubre de 2001. ¿Cómo viaja el calor? IPAC/NASA. 5 de marzo de 2007. http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/transfer_sp13oct01.html
2. Hermans-Killam, Linda y Doris Dau. 8 de septiembre de 2001. ¿Qué es el calor y cómo se produce? IPAC/NASA. 5 de marzo de 2007. http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/heat_sp_06sep01.html
68
secuencia 19
Texto introductorio
Para empezar Lean el texto.
• Antes de la lectura, respondan: ¿El aire ejerce presión sobre nosotros?
SESIÓN 1
¿Puede inflarse un globo sin soplarle?
Cada día de nuestra vida respiramos aire y el oxígeno que éste contiene nos mantiene vivos. Lo curioso es que la mayoría del tiempo ni siquiera somos conscientes del aire que nos rodea, que, aunque no nos demos cuenta, ejerce una presión sobre nosotros que llamamos presión atmosférica.
Sin importar el lugar en el que vivimos, siempre está presente la presión atmosférica. Pero debes saber que el valor de esta presión no es el mismo a nivel del mar que en lo alto de una montaña.
Para entender por qué pasa esto, imagina una columna de aire por encima de tu cabeza; el peso de todo ese aire es lo que origina la presión. Si te encuentras en lo alto de una montaña, la altura de esa columna es menor que si estás a nivel del mar, es decir, hay menos aire sobre tu cabeza, por lo tanto hay menos peso y menos presión.
Ahora ya sabes cómo está formada la materia y puedes distinguir la diferencia entre calor y temperatura. En esta secuencia utilizarás la teoría cinética para entender el concepto de presión. Valorarás las aplicaciones que tiene el conocimiento cientíico y la tecnología en situaciones cotidianas.
El vaso está lleno de agua; sin embargo, al voltearlo ¡el agua no se cae! Esto se debe a la presión atmosférica. Las moléculas del aire que están en constante movimiento chocan con la hoja de papel por debajo impidiendo que el agua caiga.Al nivel del mar, la altura de la columna de aire es mayor; por lo tanto, la
presión también es más grande.
69
IICIENCIAS
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
El circo ambulante llegó a tu comunidad el fin de semana
pasado y hay un mago que puede inflar un globo sin
soplarle. Para realizar su truco, el mago utiliza los elementos
que ves en la ilustración. ¿Cómo hace el truco? Argumenta
tu respuesta empleando el concepto de presión.
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Por qué se inla un globo cuando le soplas?
2. ¿El aire pesa? Explica.
3. El aire dentro del globo, ¿se mueve o está quieto? Explica.
4. ¿Es lo mismo presión que fuerza? Explica.
5. ¿Para qué utiliza el mago la hornilla eléctrica?
Manos a la obraActividad UNOidentiiquen los cambios en los resultados de aplicar una fuerza al cambiar el área de contacto.
• Para ello:
1. Respondan: ¿Por qué los cuchillos deben estar ailados para poder partir los alimentos?
2. Van a necesitar:
a) Papa o zanahoria
b) Cuchillo
3. Intenten cortar la papa con el lado del cuchillo que no tiene ilo y luego con el lado iloso. Realicen lo anterior con mucho cuidado.
4. Respondan: ¿De qué forma pudieron partir suavemente la papa o la zanahoria?
comenten:
1. ¿En qué caso necesitaron aplicar más fuerza?
2. ¿Cuál es la diferencia en el área de contacto entre los dos lados del cuchillo?
3. Si el área de contacto es mayor, la fuerza necesaria para partir la papa, ¿es mayor o menor?
70
secuencia 19
Huellas que deja una bailarina en la arena utilizando sandalias. Huellas que deja una bailarina en la arena caminando de puntas con zapatillas de ballet.
Actividad DOSidentiiquen la diferencia entre los conceptos de fuerza y presión.
• Para ello, realicen en sus cuadernos lo siguiente:
1. Observen las siguientes imágenes:
2. Respondan en el pizarrón:
a) ¿En qué caso es menor el área de contacto entre la bailarina y la arena?
b) Si el peso de la bailarina es el mismo, ¿cómo explican que sus huellas son mucho más profundas cuando camina apoyándo sólo las puntas de los pies?
c) Si aumenta el área, ¿qué pasa con la presión que ejerce la bailarina sobre la arena? ¿Aumenta o disminuye?
d) ¿Cuál es la diferencia entre el concepto de fuerza y el de presión?
e) ¿Cómo sería la fórmula que representa la presión?
Reflexión sobre lo aprendido
¿Por qué decansamos más cuando nos recostamos
que estando sentados? Expliquen en términos del
área de contacto, la presión y la fuerza.
71
IICIENCIAS
Lean el texto.
• Antes de iniciar la lectura comenten dos ejemplos de la vida diaria donde se aplique la noción de presión.
Texto de información inicial
¿Una cama de clavos para descansar?¿Por qué no nos lastimamos al acostarnos en una cama de clavos? En cambio, si por accidente llegarámos a pisar un solo clavo, por supuesto que nos dolería. Lo que ocurre es que, si bien la fuerza que ejercemos sobre la cama de clavos, es decir el peso de nuestro cuerpo, es el mismo en ambos casos, el área de contacto con un solo clavo es muy pequeña por lo que la presión que ejercemos aumenta. Por el contrario, en la cama de clavos, el área sobre la que esa fuerza se reparte es mucho mayor, así que la presión disminuye y no nos lastimamos.
Al aplicar una fuerza mayor, mayor es la presión y mientras menos fuerza, menor es la presión, lo que signiica que la fuerza es proporcional a la presión. Por otro lado, si la fuerza se aplica sobre un área más grande, la presión es menor y si el área es más pequeña la presión es mayor, lo cual signiica que la presión es inversamente proporcional al área. Esto puede escribirse matemáticamente con la siguiente ecuación:
p= F A
Las unidades en las que se mide la presión son llamadas pascales (Pa), en honor a Blaise Pascal quien dedicó su vida a investigar la presión en los luidos. También se utilizan frecuentemente las atmósferas (atm) y los milímetros de mercurio (mmhg), entre otras unidades.
Hasta ahora hemos estudiado la presión en los sólidos, lo que será de utilidad para comprender la presión en los luidos. En nuestra vida diaria existen muchas situaciones que están relacionadas con la presión en líquidos y gases. Un ejemplo es lo que ocurre con la pasta de dientes cuando apretamos el tubo por la parte de abajo: la presión se transmite a toda la pasta y provoca su expulsión por el oriicio. Al salir a la carretera debemos revisar la presión de las llantas para evitar algún accidente. Inclusive en la cocina existen fenómenos relacionados con la presión, como el funcionamiento de la olla exprés. En ella se hace aumentar la presión dentro de la olla, permitiendo que la temperatura del agua se incremente a más de 100ºC y que los alimentos se cuezan más rápido.
Respondan en su cuaderno:
1. ¿Cómo explicar cientíicamente que un niño se acueste en una cama de clavos sin sufrir daño?
2. Si en lugar de un niño, se acuesta en la cama de clavos un adulto más pesado, de manera que la fuerza aumente, ¿la presión aumentará o disminuirá? ¿Por qué?
3. Si la fuerza se mide en N y el área en m2, ¿a qué unidades es equivalente el Pa?
Cama de clavos.
72
secuencia 19SESIÓN 2 Actividad TRES
Presión
Relacionen el movimiento de las moléculas con la presión en los luidos. Para ello:
1. Contesten: ¿El aire ejerce presión sobre nosotros?
2. Necesitan:
a) Frasco transparente con tapa.
b) 10 bolitas de unicel o canicas pequeñas.
3. Realicen lo que se indica:
a) Coloquen las bolitas de unicel o canicas en el frasco.
b) Tapen el frasco.
c) Agiten con fuerza el frasco.
d) Observen el movimiento de las bolitas o canicas.
4. Respondan en su cuaderno:
a) ¿Qué representan las canicas o pelotitas?
b) ¿Qué sucede entre las canicas o pelotitas y las paredes del frasco cuando éste se agita?
c) ¿Las moléculas ejercen alguna fuerza sobre las paredes del recipiente al chocar con ellas? ¿Por qué?
d) ¿Cuál será el área de contacto en la que se aplica esa fuerza?
e) Si agitan el frasco con mayor intensidad, ¿las pelotas chocan con mayor o menor frecuencia contra las paredes del frasco?
f) Entonces, ¿la presión aumenta o disminuye?
g) Una mayor agitación de las moléculas dentro del frasco, ¿sería también equivalente a aumentar la temperatura? Basen su respuesta en la teoría cinética.
comenten:
1. Las moléculas del aire que nos rodea, ¿ejercen alguna fuerza sobre nosotros?
2. ¿Cuál sería el área de contacto sobre la que se aplica esa fuerza?
3. ¿Cuál es el origen de la presión atmosférica?
Aire encerrado en un frasco. Las pelotas representan las moléculas del aire y las lechas son vectores que representan la magnitud y la dirección de la velocidad de las moléculas.
73
IICIENCIAS
nueva destreza empleada
Observar: Usar uno o más de nuestros sentidos
–vista, oído, olfato, tacto o gusto–para reunir
información sobre objetos o eventos.
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora ya sabes que la presión de un fluido, como el aire que nos
rodea, es la consecuencia de una enorme cantidad de choques de
moléculas, ya que estas moléculas, al chocar, ejercen una fuerza
por unidad de área. ¿Qué ocurriría con la pared del globo si
aumentara la presión del aire que contiene? ¿Cómo podrías
incrementar la presión, es decir, aumentar el movimiento de las
moléculas y por lo tanto los choques con las paredes?
Utiliza este conocimiento para explicar por qué se infla un globo.
Recuerda que tu respuesta servirá para resolver el problema.
Actividad CUATROObserven una consecuencia del principio de Pascal:
1. Observen la igura.
2. Van a observar una consecuencia del principio de Pascal en una guerra de pulgares. Para esto necesitan:
a) Jeringa desechable de 5 ml sin aguja
b) Jeringa desechable de 20 ml sin aguja
c) Agua.
d) Manguera de equipo para venoclisis.
3. Realicen lo que se indica:
a) Corten un pedazo de la manguera de aproximadamente 10 cm de largo.
b) Conecten la jeringa de 20 ml a uno de los extremos de la manguera con el émbolo presionado hasta el fondo.
c) Conecten la jeringa de 5 ml sin émbolo en el extremo opuesto de la manguera.
d) Llenen con agua la jeringa de 5 ml hasta el borde y coloquen el émbolo.
e) Presionen un poco para que parte del agua se pase a la otra jeringa.
Vínculo entre secuenciasLa teoría cinética de la materia se estudió en la Secuencia 17: ¿Cómo
se organiza la materia?
Vínculo entre secuenciasLo que ocurre con el movimiento de las moléculas al aumentar la temperatura se revisó en la Secuencia
18: ¿Hace calor?
Al apretar uno de los émbolos la presión se transmite de la misma forma a todos los puntos del luido, por esto, todos los émbolos son empujados por el agua de la misma manera. A este dispositivo se le llama jeringa de Pascal y a esta propiedad de los luidos se le conoce como Principio de Pascal.
74
secuencia 19
Para terminar…Prensa hidráulica
Lean el texto.
• Pongan especial atención al principio de Pascal.
Texto de formalización
¿Alguna vez se han preguntado cómo funcionan la silla del dentista o un gato hidráulico? ¿Es posible que una niña pequeña levante un burro? La respuesta a esta última pregunta es sorprendente: ¡sí!, si aprovechamos el principio de Pascal, que indica que si se ejerce cierta presión a un líquido encerrado y en reposo, la presión se transmite a todas las partes del luido y a las paredes del recipiente que lo contiene.
Examinemos el problema de la niña y el burro. El peso de la niña ejerce una fuerza sobre el pistón 1 y, por lo tanto, una presión que llamaremos p1. El principio de Pascal establece que esta presión se transmite al otro pistón con el mismo valor, por lo que la presión que la niña ejerce en el émbolo uno se transmite al émbolo dos. Esto lo podemos representar en una ecuación:
p1 = p2
Donde p2 es la presión sobre el pistón 2.Ahora utilizamos la deinición de la presión y la sustituimos en la anterior.
F1= F2 A1 A2
Algunas aplicaciones del principio de Pascal.
SESIÓN 3
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora ya sabes que si se ejerce cierta presión en un fluido encerrado y en reposo,
ésta se transmite íntegramente a todas las partes del fluido.
Explica lo que sucede a partir del choque de las moléculas que forman el agua.
¿Cómo funciona la silla del dentista?
f) Dos personas deben intentar presionar el émbolo de cada una de las jeringas al mismo tiempo para ver quien logra presionarla hasta el fondo y ganar la guerra de pulgares.
g) Repitan varias veces con personas distintas
4. Contesten en su cuaderno:
a) ¿Qué jeringa presionaron las personas que ganaron la guerra de pulgares?
b) ¿Por qué es más fácil ganar si se escoge la jeringa más pequeña?
c) ¿De qué forma podrían aplicar lo que observaron en el experimento?
75
IICIENCIAS
La prensa hidráulica está formada por dos pistones de distintos diámetros, los cuales están intercomunicados por un tubo lleno de agua o de otro luido.
Como queremos encontrar la fuerza sobre el pistón 2, la que hace que se levante el burro, la despejamos y obtenemos:
F2 = F1 × A2
A1
Si el área del pistón 2 es 10 veces mayor que el área del pistón 1, la niña puede levantar ¡10 veces su peso! El principio de Pascal también puede verse como un multiplicador de fuerzas y esa es la razón por la cual la niña puede levantar al burro.
¿Cómo puede entenderse el principio de Pascal a partir de que el líquido está formado por moléculas? En la prensa hidráulica, al empujar el émbolo aumenta el número de choques con las moléculas del agua en la vecindad del émbolo. La mayor frecuencia de choques se transmite a capas sucesivas de líquido, hasta que la presión hace que el émbolo 2 se eleve.
comenten:
1. ¿Cómo tendría que ser una prensa hidráulica para que la niña pudiera levantar un coche que pesa 30 veces más que ella?
2. Revisen la respuesta que dieron en la relexión sobre lo aprendido de la Actividad CUATRO, ¿qué diferencias hay entre la respuesta que dieron y lo mencionado en el texto?
Lo que aprendimosResuelvo el problema“El circo ambulante llegó a tu comunidad el in de semana pasado y hay un mago que puede inlar un globo sin soplarle. Para realizar su truco, el mago utiliza los elementos que ves en la ilustración. ¿Cómo hace el truco? Argumenta tu respuesta empleando el concepto de presión”.
Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello, haz lo que se pide:
1. ¿El aire de la atmósfera que se encuentra fuera del globo choca contra las paredes de éste? Justiica tu respuesta.
2. ¿Cómo es posible hacer que las moléculas del aire que están dentro del globo se muevan más rápido para que choquen con mayor frecuencia con la pared del globo y la empujen hacia fuera? ¿Qué elemento de la mesa del mago utilizarías para lograrlo?
3. Explica qué pasa con las moléculas del aire cuando se calienta la botella de la igura. ¿Se inla el globo? ¿Por qué?
La botella se calienta “a baño maría”: ¿se inlará el globo?
F1 = P1
a1
F2 = P2
a2
76
secuencia 19
¿Para qué me sirve lo que aprendí?De qué forma construirías una escuela utilizando la misma cantidad de material: verticalmente, como en un ediicio alto o torre, o de forma extendida en una sola planta.
1. ¿En qué caso es mayor la presión que ejerce la construcción sobre la tierra? Explica.
2. ¿En qué caso se necesita reforzar más los cimientos? ¿Por qué?
Ahora opino que…explica qué le pasaría a un globo inlado si se suelta en el espacio exterior.
1. se desinla.
2. se inla cada vez más hasta que explota.
3. Queda igual.
• Explica lo anterior en función del choque de las moléculas con las paredes del globo; recuerda que en el espacio exterior prácticamente no hay moléculas.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa la respuesta que diste al inicio de la secuencia sobre por qué
se infla un globo cuando le soplas. ¿Qué diferencias notas entre lo
que escribiste entonces y lo que sabes ahora?
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Partículas, presión y fuerza en la programación de la red satelital edusat.
77
IICIENCIAS
Para saber más…1. Gran Atlas Visual. Del Cosmos, La Tierra y México (2003). México: SEP/ Euroméxico,
Libros del Rincón.
2. Gasca, Joaquín (2003). Fuerzas físicas. México: SEP/ Ediciones Culturales Internacionales, Libros del Rincón.
1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Bouillot-Jaugey, Isabelle (2001). La Tierra. Larousse Dokéo. México: Larousse.
1. Talavera, Laura y Mario Farías. El vacío y sus aplicaciones. ILCE. 7 de marzo de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/131/htm/elvacio.htm
78
secuencia 20
Texto introductorio
Para empezar ¿Qué ocurre cuando hierve el agua?
Lee el texto.
• Antes de la lectura, recuerda lo que ocurre cuando hierve el agua.
SESIÓN 1
¿Por qué cambia de estado el agua?
Los diferentes estados en los que se presenta la materia en la naturaleza han confundido a la humanidad durante mucho tiempo.
El ilósofo Tales de Mileto (624-545 a. de C.) sugirió que, si el agua existía en condiciones naturales en tres estados diferentes –sólido, líquido y gaseoso–, debía ser considerada como el elemento principal del Universo. Según él este elemento, podía dar origen al resto de las sustancias que conforman todas las cosas.
Hoy sabemos que el agua no es la sustancia fundamental del Universo y que, en realidad, no es ni siquiera un elemento sino un compuesto, es decir, que está formado por dos elementos distintos.
Ahora ya sabes de qué manera se relacionan algunos fenómenos cotidianos con el comportamiento de los gases. En esta secuencia, analizarás el origen de los cambios de estado de agregación de la materia con base en la teoría cinética de la materia. Estos conocimientos te permitirán comprender qué sucede cuando varían la temperatura y la presión de sólidos, líquidos y gases.
Consideremos lo siguiente…a continuación se te presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Antes, durante y después de la preparación de un caldo con pollo y
verduras, ¿cuántos estados de agregación de la materia se pueden
identificar? ¿Qué sucedería si se dejara hervir el caldo por mucho
tiempo en una olla destapada? ¿Qué harías para que el caldo hirviera
en el menor tiempo posible? Explica tus respuestas.
consulta tu diccionario para encontrar el signiicado de palabras como sustancia.
Para que el agua hierva es necesario incrementar su temperatura hasta 100°C a nivel del mar.
79
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Qué sucede con el agua cuando el caldo hierve?
2. ¿Qué sucede cuando el caldo se enfría?
intercambien sus puntos de vista sobre lo que sucede cuando se incrementa la temperatura al elaborar caldo con pollo y verduras.
Manos a la obraActividad UNOCambios de estado
identiiquen algunos cambios en el estado de agregación de la materia.
i. Realicen la práctica.
ii. Antes de comenzar, contesten: ¿Qué magnitud se tiene que variar para cambiar el estado de agregación de la materia?
1. Material
a) Una cacerola
b) Termómetro
c) Parrilla eléctrica
d) 10 cubitos de hielo
e) Cronómetro o reloj
80
secuencia 202. Procedimiento
a) Armen un dispositivo como el que se muestra en la imagen anterior. Procuren que la punta del termómetro toque solamente uno de los cubitos de hielo.
b) Midan la temperatura del hielo.
c) Enciendan la parrilla.
d) Calienten el hielo hasta que comience a convertirse en líquido. Registren la temperatura cada medio minuto.
e) Esperen otros 30 segundos. Observen lo que ocurre con la temperatura.
f) Continúen calentando el agua hasta que hierva.
g) Esperen 30 segundos. Observen lo que ocurre con la temperatura.
h) Apaguen la parrilla y dejen enfriar el dispositivo.
i) Observen lo que ocurre en las paredes de la cacerola.
3. Resultados
a) Registren en una tabla las temperaturas que obtuvieron durante la práctica en función del tiempo. Agreguen a la tabla las ilas que sean necesarias hasta que lleguen a la temperatura más alta alcanzada.
Tiempo (minutos) Temperatura (°c)
0
0.5
1.0
1.5
b) Identiiquen la temperatura a la que el hielo se convierte en líquido.
c) Identiiquen la temperatura a la que hierve el agua.
d) Elaboren una gráica de temperatura T contra tiempo t, con los datos que registraron en la tabla.
T(°C)
100
80
60
40
20
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 t (minutos)
81
IICIENCIAS
Texto de información inicial
4. análisis de resultados
a) Contrasten los resultados obtenidos con los de otros equipos.
b) Contesten:
i. ¿Por qué aumenta la temperatura del agua?
ii. ¿Qué ocurre con la temperatura del hielo cuando se convierte en agua líquida y cuando ésta comienza a convertirse en vapor?
iii. ¿Qué ocurre con el vapor de agua cuando se apaga la parrilla y el vapor comienza a enfriarse?
5. comunicación
• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.
intercambien sus opiniones sobre:
1. Los resultados obtenidos.
2. Los estados de la materia que se pudieron observar.
3. Lo que sucede con la temperatura cuando hay un cambio de estado de la materia.
• Argumenten sus respuestas.
Lean el texto.
• Antes de leer, comenten sobre los estados de la materia que pueden encontrar en su propio cuerpo.
Como consecuencia de la respiración, las personas exhalamos vapor de agua que se puede condensar sobre los vidrios fríos, formando agua líquida. Las fuerzas de cohesión entre moléculas semejantes son las responsables de la condensación.
Los cambios de presión o temperatura en el ambiente provocan que el estado de agregación de la materia pase, por ejemplo, del estado líquido al gaseoso. Así, un litro de agua a 25°C y a presión atmosférica al nivel del mar está en fase líquida o estado líquido. Sin embargo, si mantenemos constante la presión y aumentamos la temperatura hasta 100°C, el agua comenzará a transformarse en vapor sin que varíe más la temperatura, hasta que toda el agua líquida se haya evaporado. En la Ciudad de México, por existir menor presión atmosférica, esta transformación ocurre a 92°C. Al proceso mediante el cual una sustancia o material pasa de un estado de agregación a otro se le llama transición de fase. Disposición de las moléculas en los diferentes estados de
la materia.
sólido Líquido Gas PlasmaEjemplo
Hielo
Ejemplo
Agua
Ejemplo
Vapor
Ejemplo
Gas Ionizado
moléculas ijas en
una estructura
Moléculas en libre
movimiento
Moléculas en libre
movimiento y espaciadas
Iones y electrones con movimiento
independiente y espaciadas
¿Por qué hay varios estados de agregación de la materia?Seguramente han visto que cuando baja mucho la temperatura del lugar donde viven, los vidrios, principalmente los de las recámaras o la cocina, se empañan por dentro. ¿Por qué ocurre esto? ¿Qué se adhiere a los vidrios empañados?
82
secuencia 20Las transiciones de fase pueden explicarse a partir de la teoría cinética de la materia. Por ejemplo, si se
mantiene constante la presión y se incrementa la temperatura, aumentará directamente la energía cinética de las moléculas que conforman el sistema y en consecuencia se debilitarán las fuerzas de cohesión. Este debilitamiento va dando origen a los otros dos estados de agregación de la materia: líquido y gaseoso.
Por el contrario, si se incrementan las fuerzas de cohesión, se puede llevar un sistema de fase líquida o gaseosa a la fase sólida; esto es, se producirá una condensación.
Actividad DOSDescriban los cambios de estado de la materia a partir de una representación gráica. Para ello:
1. Con base en la gráica Temperatura contra energía de la siguiente página:
a) Identiiquen cuánta energía en kilocalorías se le debe agregar a un trozo de hielo a -20°C para que pase al estado líquido.
b) A qué temperaturas ocurren las siguientes transiciones de fase:
i. Hielo-agua líquida
ii. Agua líquida-vapor
Las moléculas de un gas se distribuyen o reparten por todo el espacio disponible, mientras que en un sólido permanecen unidas.
Condensar:
Convertir un vapor
en un líquido.
Licuar: Convertir un
gas en un líquido.
Sabías que…
Cuando se produce una transición de fase, generalmente:
1. Se puede invertir. Por ejemplo, el aluminio se puede transformar en líquido a cierta temperatura y luego retornar al estado sólido.
2. Ocurre una transferencia de energía, es decir la materia absorbe o pierde energía.
3. Se conserva la masa. Por ejemplo, un kilo de hielo se transforma en un kilo de agua.
Vínculo entre secuenciasRecuerda que estudiaste las fuerzas de cohesión y los estados de agregación de la materia en la Secuencia 17: ¿Cómo se organiza la
materia?
Vapor
AguaHielo
Recuerda que estudiaste las calorías en la Secuencia 11:
¿Quién inventó la montaña rusa?
83
IICIENCIAS
Vínculo entre secuenciasRecuerda que la estructura de la materia y la Teoría cinética de la materia las revisaste en las Secuencias: 14: ¿Qué
percibimos de las cosas?, 17:
¿Cómo se organiza la materia? y
19:¿Puede inflarse un globo sin
soplarle?
intercambien sus opiniones:
• Según la gráica, para transformar una mezcla de hielo y agua líquida completamente en agua líquida, se requieren 80 kilocalorías. ¿Cuánta energía es necesaria para llevar al agua líquida desde 0°C hasta 100°C y tener la mezcla de agua líquida y vapor?
Temperatura del agua contra energía agregada (a presión atmosférica a nivel del mar).
T(°C) 100
80
60
40
20
0
-20
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Calor agregado medido en kilocalorías
Mezcla de agua líquida y vaporHielo
Agua líquida
Mezcla de agua líquida y vapor
Reflexión sobre lo aprendido
Si taparas herméticamente la olla del caldo del problema
mientras se calienta, ¿aumentaría o disminuiría el tiempo en
que hierve?
c) ¿Cambia la temperatura mientras se tiene la coexistencia de las fases hielo-agua líquida y agua líquida-vapor?
d) ¿A partir de qué momento aumenta la temperatura del hielo con agua líquida?
84
secuencia 20
Texto de formalización
¿Por qué suceden las transiciones de fase?En un gas la rapidez de sus moléculas es alta y, por más que se acerquen, no logran unirse. Sin embargo, cuando la temperatura disminuye tal rapidez se reduce y, si las moléculas se acercan lo suiciente, pueden quedar unidas o cohesionadas. A esta transición de fase, en la que la materia pasa de estado gaseoso a líquido, se le llama condensación.
Si la temperatura disminuye aún más, la cohesión global de las partículas aumenta. La transición de fase de líquido a sólido se llama solidificación.
En sentido inverso, cuando la temperatura aumenta, la distancia de separación entre moléculas crece y la fuerza de cohesión puede disminuir parcialmente. Entonces, ocurre una transición de fase de sólido a líquido, llamada fusión.
La temperatura que debe alcanzar una sustancia para fundirse se denomina punto de fusión. En el agua, por ejemplo, el punto de fusión es a los 0ºC cuando la presión atmosférica está en el nivel del mar.
Lo mismo sucede con la transición de líquido a gas. El aumento de la temperatura coniere todavía mayor rapidez a las moléculas y, en consecuencia, las fuerzas de cohesión entre ellas pueden disminuir o, incluso, eliminarse. Cuando se han liberado totalmente las moléculas, la materia se convierte en un gas. A la transición de fase de líquido a gas se llama evaporación o vaporización. Cada sustancia tiene una determinada temperatura para evaporarse o punto de ebullición; por ejemplo, en el agua es de 100ºC a la presión atmosférica del nivel del mar.
También puede ocurrir que las moléculas pasen directamente de la fase sólida a la gaseosa. En este caso las moléculas ijas del sólido se subliman.
Para terminarLean el texto.
• Comenten el cambio de fase que ocurre en un caldo cuando se refrigera.
SESIÓN 2
Para que el agua en estado sólido cambie a fase líquida, es necesario calentarla para aumentar su temperatura. En el caso contrario, para que un gas se transforme en un líquido y éste en un sólido se requiere enfriarlo para disminuir su temperatura.
85
IICIENCIAS
Las ollas de presión tienen una tapa hermética que evita que se escape el vapor que se va formando mientras el agua hierve. Por lo tanto, el volumen del agua líquida más su vapor permanece constante durante todo el proceso. De este modo al calentar el agua, se aumenta directamente su temperatura y su presión. La temperatura aumenta porque aumenta la energía cinética de las partículas, tanto del agua líquida como del vapor. La presión aumenta, porque aumenta el número de choques que tienen, sobre todo, las partículas de vapor con las paredes del recipiente. De este modo, se alcanza el punto de ebullición en menos tiempo que calentando el agua en un recipiente abierto.
Sabías que…
Durante una transición de fase, la temperatura y la presión atmosférica se mantienen constantes. La gráica muestra el estado de agregación en que se encuentra el agua a una temperatura y presión determinadas. Por ejemplo, a dos atmósferas de presión y 450°C de temperatura, el agua toma forma de vapor. La atmósfera (atm) es la unidad en la que se mide la presión y equivale a 100 000 Pa.
• Si el agua hierve en Veracruz a 100°C y en Toluca a 93°C, determina en la gráica a qué presión atmosférica se encuentran cada una de estas ciudades.
Para conocer más sobre los modelos, puedes consultar el libro Fuerzas
físicas de las Bibliotecas escolares y de aula
En el siguiente esquema se pueden analizar las transiciones de fase cuando un sistema absorbe o cede energía.
Vapor
Líquido
Aproximación lineal (la presión aumenta proporcionalmente con la temperatura y viceversa)
Curva de coexistencia Líquido — vapor para el agua
P(atm)
2.0
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0 50 100 150 200 250 300 350 400 T(ºC)
Absorciónde energía
térmica
Cesiónde energía
térmica
Gas
Líquido
Sólido
Sublimación
CondensaciónVaporización
Fusión Solidiicación
Condensación a sólido
86
secuencia 20
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Antes, durante y después de la preparación de un caldo con pollo y verduras, ¿cuántos estados de agregación de la materia se pueden identiicar? ¿Qué sucedería si se dejara hervir el caldo por mucho tiempo en una olla destapada? ¿Qué harías para que el caldo hirviera en el menor tiempo posible? Explica tus respuestas”.
Para resolver el problema, contesta en tu cuaderno:
1. ¿Qué estados de agregación de la materia puedes identiicar en el caldo durante su preparación?
2. ¿Qué tipos de transiciones de fase identiicas durante el calentamiento del caldo? Explica.
3. ¿Qué sucede si se deja hervir el caldo por mucho tiempo? Explica con base en la Teoría cinética de la materia.
4. ¿Qué pasaría si tapas la olla que contiene al caldo mientras hierve? Explica con base en la Teoría cinética de la materia.
5. ¿Qué tipos de transiciones de fase identiicas durante el enfriamiento del caldo? Explica.
comenten:
1. ¿Cuáles son los indicadores observables de que el agua cambia de estado cuando hierve?
2. ¿Cómo pueden elevar la temperatura del caldo para que su preparación sea más rápida?
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia acerca de lo que
sucede con el agua cuando el caldo hierve. ¿Hay diferencia entre
lo que pensabas y lo que sabes ahora? Explica tu respuesta.
¿Para qué me sirve lo que aprendí?Observen la imagen.
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Transiciones de fase en la programación de la red satelital edusat.
Desembocadura del río
Océano
Calor
TransporteHielo y agua
Nubes y vapor de agua
Transpiración Evaporación
Flujo de agua
Filtración
Lago
Precipitación
87
IICIENCIAS
• Comenten:
1. ¿Por qué se forman las nubes?
2. ¿Cómo se origina la lluvia?
3. ¿Qué le pasa al agua del océano cuando absorbe calor? ¿Por qué?
4. ¿Cómo se lleva a cabo la transferencia de agua desde la supericie de la Tierra hacia la atmósfera?
5. Si aumenta la temperatura de la atmósfera, ¿será posible que crezca el nivel de los océanos? ¿Por qué?
Lo que podría hacer hoy…el 70% de la supericie de la Tierra está cubierta por agua. De ese porcentaje, sólo 2.5% es dulce, mientras que 97.5% es salada. el ser humano dispone de menos del 1% del agua dulce para su consumo.
• ¿Qué se podría hacer para obtener agua sin sales a partir del agua salada del mar?
Para saber más… 1. Martín, Antonia y Marisela Flores (2002). Relación entre materia y energía. México:
SEP/ Santillana.
2. Noreña, Francisco y Juan Tonda (2002). La energía. México: SEP/Santillana.
3. Pogan, A. (2003). Fuerzas físicas. México: SEP/Ediciones Culturales Internacionales.
1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.
2. Aguilar S. G. et al (1995). Una ojeada a la materia. México: FCE.
3. Hewitt, P. (2004). Física conceptual. México: Pearson Educación.
1. Córdoba F. J. La química y la cocina. ILCE. 13 de octubre 2006. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/093/html/sec_6.html
88
PROyecTO De inVesTiGación 3
Para empezar Lean el texto.
• Antes de la lectura, relexionensobrequémediosdetransporteusamosparaviajarenlaactualidad.
SESIÓN 1
Un modelo de barco de vapor
EL SOL DORADO. Lunes 20 de noviembre de 2006
¿Cómo se viajaba hace un siglo?La energía que generaba el movimiento de las máquinas de vapor fue aplicada a los medios de transporte, por lo que viajar y conocer mejor el mundo resultó un pasatiempo común y no un lujo reservado para unos cuantos, como lo había sido por años. Los barcos y las locomotoras, cada vez más grandes y veloces, recorrían el mundo buscando lugares remotos.
Uno de estos barcos, el más lujoso y potente de esa época, fue el Titanic, destinado a transportar pasajeros y carga. Su diseño original de tres chimeneas fue cambiado por cuatro para que se viera mejor y diera la sensación de viajar con mayor velocidad. El Titanic tenía dimensiones impresionantes: una longitud de 267 m y una altura de 53 m desde la quilla a las chimeneas, 29 calderas para mover tres hélices: una central y dos exteriores de tres palas, con un diámetro de siete metros. Nadie imaginaba que el “barco que nunca se hundiría” tendría una vida tan corta.
En aguas del Atlántico Norte, a las 11:40 horas de la noche del 14 de abril de 1912 el Titanic chocó contra un iceberg, y a las 2:20 horas del día siguiente se hundió. De las 1522 personas a bordo sólo hubo 705 sobrevivientes.
En México, algunos barcos y locomotoras se hicieron famosos y por algún hecho especial han quedado en la historia, como el Ipiranga y la “Máquina 501/ la que corrió por Sonora/ por eso los garroteros/ el que no suspira, llora”, como dice el texto del corrido.
La Revolución Mexicana inició en 1910 y dependió básicamente de los trenes. Los vagones se habían convertido en cuarteles móviles donde igual se planeaba, se luchaba o se vivía. El tren era el único medio de transporte rápido para tropas, caballos, municiones y alimentos. Su valor estratégico estaba fuera de cualquier duda. La Revolución Mexicana no sólo puso fin a una dictadura de casi 30 años, sino también a la etapa histórica del porfiriato, señalada como la gran época de expansión ferroviaria.
TransportedetropasenlaRevoluciónMexicana.
EnunintentodebatirelrécorddetiempoencruzarelAtlántico,elTitanicpartiódesdeInglaterrahaciaNuevaYorkel10deabrilde1912,enelqueseríasuprimeryúltimoviaje.
89
IICIENCIAS
compartan en su salón las anécdotas que sus abuelos u otros familiares les han contado sobre la manera en que se viajaba cuando ellos eran niños. ¿Qué diferencias encuentran en la forma de viajar de entonces y las de ahora?
Ahorayasabesenquéconsisteycómosepuedenexplicaralgunosprocesosfísicosconbaseenlateoríacinéticamolecular.Enesteproyectoidentiicaráselpapelquejueganvariables como presión y temperatura en la generación de vapor y reconocerás lafuerza motriz que se puede obtener a partir del mismo. Con esta información,construirásunmodelodeunamáquinadevaporparaexplicarcómosetransformalaenergíatérmicaenenergíamecánicaútil.Tambiénvaloraráslasimplicacionesqueestatecnologíatuvoenelambiente.
Consideremos lo siguiente…Lean con atención el problema que se plantea. con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución.
¿Cómo se puede producir el movimiento de trenes y barcos mediante el uso del vapor?
¿Qué impacto ambiental ha producido este tipo de desarrollo tecnológico en tu
comunidad o en alguna comunidad cercana?
Lo que pensamos del problemaen tu bitácora:
1. Hazunalistadelugaresosituacionesdondehayasvistoquesegenerevapor.
2. ¿Quétienequeverelvaporconelmovimiento?
3. ¿Cómosepuedeexplicarelfuncionamientodeunamáquinadevaporconlateoríacinética?
4. ¿Segeneracontaminaciónalproducirvapor?Explicaturespuesta.
compartan sus respuestas.
• Anotenlasdiferenciasysemejanzasenelpizarrón.
90
PROyecTO De inVesTiGación 3
Manos a la obraPlan de trabajo
Fase i: investigamos conocimientos útiles
Paraobtenerinformaciónacercadelosprincipiosdefuncionamientodelasmáquinasdevapor y de cómo éstas contaminan el ambiente, revisarán algunas secuencias quetrabajaronalolargodelbloque,asícomootrostextosypáginaselectrónicas.
Fase ii: exploremos para deinir el problema
Paraobtenerdatosdirectossobrelosusosquesedanalvaporensucomunidadrealizaránentrevistas y relexionarán sobre el impacto ambiental que tiene la generación devapor.
Fase iii: ¿cómo contribuimos a la solución del problema?
Apoyados en los resultados de su investigación y luego de analizar algunos diseños,elaboraránunmodelodebarcodevaporconmaterialesdefácilacceso.
Calendario de actividadesUnabuenaformadeempezareltrabajoenequipoesorganizarlasactividadesqueserealizaránencadafaseydesignaralosresponsablesdecadaunadeellas.Consultenconsumaestrolafechainaldeentrega,paraquedistribuyanmejorsutiempo.Sielformatosiguientelesresultaútil,cópienloensucuaderno;sino,diseñensupropiocalendario.
cROnOGRaMa De acTiViDaDes
ResPOnsaBLes FecHa
Fase i
Fase ii
Fase iii
Fase I. Investiguemos conocimientos útiles
identiiquen los principios de funcionamiento de las máquinas de vapor.
1. Respondan:
a) ¿Quélecturasyactividadesdelbloquenospuedenservirparaidentiicarcómosegeneraelvapordeagua?
b) ¿Qué otras fuentes podemos consultar para ampliar la información sobre lossiguientesaspectos?
i. Laparticipacióndelapresiónylatemperaturaparaproducirvapordeagua.
ii. Losdiferentestiposdemáquinasgeneradorasdevapor.
iii. Larelaciónqueexisteentrelateoríacinéticayunamáquinadevapor.
iv. Eltipodecontaminaciónquegeneranlasmáquinasdevapor.
SESIÓN 2
91
IICIENCIAS
2. Consultenlasreferenciasqueconsiderennecesariasparaidentiicarlaparticipacióndelatemperaturaydelapresiónenlageneracióndevapordeagua.Puedenapoyarseconlasreferenciasqueselistanabajo.Paraello:
a) Dividanlaslecturasentretodoslosequipos.
b) Cadaequipobusqueysinteticeensubitácoralostextosrevisados.
c) Exponganunasíntesisdelainformaciónconsultadaalrestodelgrupo.
Algunas referencias de interésCienciasII.ÉnfasisenFísica:
1.Secuencia 14: ¿Qué percibimos de las cosas?
2.Secuencia 15: ¿Para qué sirven los modelos?
3.Secuencia 17: ¿Cómo se organiza la materia?
4.Secuencia 18: ¿Hace calor?
5.Secuencia 19: ¿Puede inflarse un globo sin soplarle?
6.Secuencia 20: ¿Por qué cambia de estado el agua?
1.La máquina de vapor
1. Diccionario de Física(2004).Madrid:Oxford-Complutense.
2. Hewitt,PaulG.(2004).Física conceptual.México:PearsonEducación.
1. Cifuentes,JuanLuis.Los Barcos de Vapor.ILCE.6demarzode2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/067/htm/oceano8.
htm
2. Geotermoeléctrica.CFE.6demarzode2007. http://saladeprensa.cfe.gob.mx/banco/index.alia?banco=5&PHPSESSID=da2d897c45
e067966718a7ab8299b05a
3. MaldonadoFuentes,Alejandro.1denoviembrede2006.La máquina del vapor.6demarzode2007.
http://www.cienciasmisticas.com.ar/tecnologia/inventos/mvapor/index.php
3. Analicenlaevolucióndelamáquinadevaporatravésdeltiempo.
• Paraello,observenlasimágenesdelaspáginas88y89.
intercambien la información que cada equipo sintetizó. Para ello:
1.Escuchenconatenciónlasexposicionesdesuscompañeros.
2.Completensubitácoraconlainformaciónqueellosaporten.
92
PROyecTO De inVesTiGación 3
SESIÓN 3
Obtengan información directa acerca de los usos que se da al vapor en su comunidad. Para ello:
1. Investiguen dónde se encuentra una planchaduría, un carrito de camotes, unatintoreríauotroestablecimientocomercialofábricaqueutiliceelvapor.
LaEolípiladeHerónsirviócomofundamentoparalaconstruccióndelosmotoresdevapor.
MáquinadePapin:Suimportanciaconsistióenestablecerquesepodíautilizarelvaporparamoverunémbolodentrodeuncilindro.
MáquinadeNewcomen:Fueutilizadacasiduranteunsigloparasacarelaguadelasminas.
MáquinadeWatt:AunamáquinadeNewcomenselehicieronvariasmodiicacionesenelahorrodecombustibleyenelcondensador.
Laeolípilaestáconsideradacomoelprimer intentodeutilizarelvaporparaobtenerenergíamecánica.Durantemuchotiemponofuecientíicamenteestudiadapuesseleconsiderósólocomounjugueteparaentretenimiento.
En1690DenisPapinsugirióusarlaexpansiónycontraccióndelvaporparaformarunvacíoyproducirmovimientodeunpistón.Papinfueelprimeroenhacerunamáquinaqueusabauncilindroyunpistón.
En1712ThomasNewcomen,consusocioThomasSavery,construyóunamáquinadevaporparabombearagua fuerade lasminas.EstamáquinaquedóobsoletaainalesdeesemismosigloyfuesustituidaporlamáquinadevapordeJamesWatten1784.
nueva destreza empleada
Obtener información: Identificar información textual,
oral o gráfica de una cosa, situación, hecho o fenómeno.
Fase II: Exploremos para definir el problema
93
IICIENCIAS
sinteticen información obtenida durante las entrevistas:
1. Reúnanlasentrevistasdetodoslosequipos.
2. Elaborenensucuadernounresumensobrelosusosdelvaporensucomunidad.Unatabladedatospuedeserdegranayuda.Incluyan:
a)Procesosenlosqueseempleavapor.
b)Dispositivosparagenerarvaporysufuncionamiento.
c)Aumentodelapresiónparacocinar.
d)Usodelvaporparaplanchar.
e)Riesgosalutilizarvapor.
f) Contaminaciónquesegeneraalproducirvapor.
Vínculo con otros proyectosRecuerden que las sugerencias para aplicar entrevistas se encuentran en varios proyectos, tanto en el libro de Ciencias I como en el de Ciencias II.
si lo consideran conveniente, pueden elaborar sus propias preguntas sin seguir al pie de la letra las que se sugieren.
2. Realicenunaentrevistaparaindagar:
a) ¿Enquéactividadproductivaseutilizaelvapor?
b) ¿Cómofuncionaeldispositivoqueproduceelvapor?
c) ¿Dóndeseubicalasalidadelvapordelamáquina?
d) ¿Quétransformacionesdeenergíaserealizaneneldispositivo?
e) ¿Quéesloquecontamina:elvaporoelcombustiblequecalientaelagua?
3. Preguntenasusfamiliares:
a) ¿Cuálessonlasventajasydesventajasdecocinarenunrecipientecontapaysintapa?
b) ¿Cuántotiemposetardanencocerlosfrijolesenunaolladebarroycuántoenunadepresión?
c) ¿Secocinaenelmismotiempoenunrecipientemetálicoqueenunodecerámica?¿Porqué?
d) ¿Quéventajastieneunaplanchadevaporsobreunatradicional?Expliquen.
e) ¿Quécuidadossedebeteneralutilizaraguahirviendoovapor?
94
PROyecTO De inVesTiGación 3
SESIÓN 4
Lamáquinadevaportransformalaenergíatérmicadelvaporenenergíamecánica.Estamáquinaseconsideraunmotordecombustiónexterna,yaqueelcombustiblesequemafueradelcilindrodondeserrealizaeltrabajo.Elvapordelacalderallegaauncilindroconunémbolo,dondealexpandirsecedesuenergíaalémbolo,produciendoqueéstesedesplace.Cuandoelvaporseenfría,seexpulsaalaatmósferaopuedecondensarsenuevamenteparacomenzarotrociclo.
entrada de vapor expulsión del vapor y el émbolo regresa a su posición original
empuje sobre el émbolo producido por la expansión del vapor
Fase III. ¿Cómo podemos contribuir a la solución del problema?construyan un modelo de barco de vapor.
1. Tomenencuentalosprincipiosenlosquesebasanlasmáquinasdevapor.
2. Llevenacaboelprocedimientosugerido:
a) Necesitan:
i. Trozodetubodemetalligero,cobreoaluminiodepreferencia,de1cmdediámetroy10cmdelongitud;cerradoosoldadoporunodesusextremos
ii. Dostrozosdealambregruesodeunos50cmdelongitud
iii. Corchootapóndeplásticoqueseajustealextremoabiertodeltubo
iv. Dosvelaspequeñas
v. Trozodemaderaodeunicelconlaformadeunabalsa
vi. Aguacalienteparallenareltubo
vii. Cajadecerillos
viii.Martillo
ix. Variosclavos
b) Realicenlosiguiente:
i. Haganunagujeroconunclavopequeñoenelcorcho,cercadelaorilla.
ii. Enrollenelalambreenlosextremosdeltuboparaaianzarloalabase,evitandoqueeltubosedeslice.
iii. Fijenlosalambressobrelamaderaparaqueeltuboquedeaunaalturasobrelalancha,demodoquepuedancolocarlasvelasdebajodeltubo.
iv. Claven,enambasorillaslateralesdelabarca,unoscuantosclavosparaayudaraquetengaestabilidad.
v. Llenendeaguacalienteunastrescuartaspartesdelacapacidaddeltubo.
95
IICIENCIAS
vi. Coloquenelcorchoenelextremodeltubo,cuidandoqueelagujeroquedehaciaarriba.
vii. Enciendanlasvelas.
viii.Esperenaquesecalienteeltubo.
ix. Coloquensumodelodebarcodevaporsobreelagua.
x. Observenloquesucede.
c) Respondanensucuaderno:
i. ¿Cuál es la razón por la que se hace un agujero alcorcho?
ii. ¿Cómosería lapresióndentrodel tubosielagujerofueramásgrande?
iii. ¿Porquésemueveelbarco?
iv. ¿Qué tiene que ver la dirección del movimiento delbarcoconlaTerceraLeydeNewton?
comenten:
1. ¿Enquésetransformalaenergíacinéticadelasmoléculasdelvaporensumodelodebarco?
2. ¿Enquésetransformalaenergíacinéticadelasmoléculasdelvaporenunferrocarril?
3. ¿Segeneraalgúntipodecontaminaciónconsumodelodebarcodevapor?Justiiquensurespuesta.
96
PROyecTO De inVesTiGación 34. Redactenunbreveescritoparadescribirelproceso,usandolossiguientesesquemas.
comuniquen los resultados que obtuvieron. Para ello:
1. Elaborenunreportedeinvestigaciónquecontenga:
a) Introducción:Expliquenelpropósitodelproyecto.
b) Desarrollo:Describanelprocedimientoquesiguieronparaelaborarsumodelo.
c) Conclusiones:
i. Mencionenlaimportanciadelvaporenlavidadiaria.
ii. Despuésdehaberrealizadosuproyecto,contesten:
• ¿Cómoseobtienevapordeagua?Expliquenentérminosfísicos.
• ¿Cuálserálafuerzaquepuedetenerelvaporenunacámaracerrada?
• ¿Qué semejanzas y diferencias encuentran entre su modelo de barco devaporyelesquemadelapartesuperior?
Manivela
VolanteCilindro
Vaporentrante
Empuje
Vaporentrante
Vaporsaliendo
Empuje
Vaporentrante
Vaporsaliendo
Empuje
nueva destreza empleada
comunicar: Compartir ideas e información obtenidas de la
investigación empleando textos, imágenes, tablas y gráficas.
Para terminar
97
IICIENCIAS
iii.Valoren el impacto ecológico que ha tenido la máquina de vapor, en elambiente.
iv. Enumerenalgunasconsecuenciasdelaindustrialización,comolascondicionesdevidadelostrabajadores,elcrecimientodelasciudadesylanecesidaddeconseguirmateriasprimas.
2. Organicenlapresentaciónpúblicadesusmodelosenlaescuela.
3. Realicenunintercambiodeopinionesconlosasistentesacercadelosbeneiciosdelusodelvaporenlacomunidad.
Lo que aprendimos SESIÓN 5
evalúen lo aprendido durante el proyecto.
• Respondan:
1. Sobrelasmáquinasdevapor:
a) ¿Cómo sepuede explicar su funcionamiento conbase en la TeoríaCinéticaMolecular?
b) ¿Cómo se puede aumentar o disminuir la velocidaddeunbarco de vapor?Consideralosconceptosdepresiónytemperatura.
c) ¿Cuálessonlosusosdelvaporenlavidadiaria?
2. Sobreeltrabajorealizado:
a) ¿Quélogrosyquédiicultadestuvieronalhacerlasentrevistas?
b) ¿Cómoresolvieronlasdiicultades?
c) ¿Quéfueloquemáslesgustóalhacerelproyecto?
d) ¿Quésabenahoraquealiniciodelproyectodesconocían?
e) ¿Quéharíanparaquesubarcofueramásveloz?
nueva destreza empleada
evaluar: Analizar los
componentes y la organización
de algo para tomar decisiones.
98
eVaLuación BLOQue 3
Revisión de secuencias
i. coloca dentro del paréntesis el número que relacione cada concepto con su descripción.
Las interacciones de la materia.Un modelo para describir lo que percibimos
1.Propiedaddealgunosmaterialesquepermitehacerláminasdelgadasconellos. ()Indivisibilidad
2.Propiedadquesereiere al signiicado de la palabra griega átomo. ( ) Fusión
3. Propiedad que permite explicar por qué un litro de agua y uno de aceite tienen diferente masa.
( ) Elasticidad
4. Medida de la energía media de las moléculas que constituyen un sistema. ( ) Capilaridad
5. Propiedad de la materia que explica que el volumen de una tina con agua aumente al introducir otro objeto dentro de ella.
( ) Presión
6. Se deine como una medida de la inercia. ( ) Densidad
7. Es la propiedad de los materiales de estirarse al aplicarles una fuerza y recobrar su forma original.
( ) Impenetrabilidad
8. Es la adherencia entre las moléculas de un líquido y las del recipiente. ( ) Maleabilidad
9. Proceso mediante el cual un sólido se convierte en líquido. ( ) Masa
10. Es el número promedio de choques por unidad de tiempo que tienen las partículas de un gas con las paredes del recipiente que las contiene.
( ) Temperatura
IICIENCIAS
99
ii. Observa los iguras y marca la respuesta correcta.
11.Enunamezcladealcoholetílicoyaceite:
a) El aceite lota sobre el alcohol etílico.
b) El alcohol etílico lota sobre el aceite.
c) Se forman burbujas de alcohol etílico suspendidas entre el aceite.
d) El aceite y el alcohol etílico se mezclan.
12. ¿Cuál de las siguientes iguras representa el modelo de un proceso?
a)
c)
iii. Responde en tu cuaderno:
13. En la pregunta 11 identiicaste lo que sucede con el alcohol y con el aceite cuando se mezclan. Explica por qué sucede eso.
14. En la pregunta 12 identiicaste el modelo de un proceso. Argumenta por qué consideras que la igura es un proceso.
Núcleo
Mitocondrias
Retículo endoplásmicorugoso
Lisosomas
Aparato
de Golgi
b)
d)
luz solar
Las plantas incorporan
carbono de la atmós-
fera para fabricar
azúcares
Las industrias y las erupciones
volcánicas emiten CO2 a la
atmósfera
Al comer plantas,
los animales asi-
milan azúcares
Dióxido de carbono
CO2
O2
Los organismos
descomponedores
degradan el cuerpo de
los organismos muertos
e incorporan el carbono
a la atmósfera
eVaLuación BLOQue 3
100
iV subraya la palabra o el enunciado que complete adecuadamente la oración.
15.Laporciónmáspequeñadeunasustanciaqueconservatodaslaspropiedadesdelmismosellama:
a)Partículaelemental
b)Electrón
c)Molécula
d)Núcleo
16.Las siguientes airmaciones representan características propias de un modelo cientíico, excepto:
a) “Es una representación esquemática de un objeto, proceso o fenómeno”
b) “Toma en cuenta las características esenciales de aquello que se representa”
c) “Es una copia exacta de la realidad”
d) “Permite hacer comparaciones y predicciones”
17. La teoría cinética molecular establece, entre otras cosas, que:
a) Las moléculas de los sólidos interactúan aleatoriamente.
b) Las moléculas de cualquier sistema se mantienen en movimiento constante.
c) La energía mecánica de las moléculas se compone únicamente de energía potencial.
d) Los gases tienen moléculas más pequeñas que los sólidos.
18. Si se ejerce un pequeño cambio de presión en una región de un luido, sucede que:
a) La presión genera un cambio de estado.
b) La presión genera un cambio de temperatura.
c) La presión se transmite en la misma región del luido
d) La presión se distribuye en toda la región del luido
19. Al proceso mediante el cual una sustancia o material pasa de un estado de agregación a otro se llama:
a) Condensación
b) Sublimación
c) Transición de fase
d) Ebullición
20. Mientras el agua hierve y se está convirtiendo el líquido en vapor, sucede que:
a) La temperatura y la presión del agua líquida varían y la del vapor no.
b) La temperatura y la presión del líquido y del vapor permanecen constantes.
c) Sólo la presión permanece constante, la temperatura varía en el líquido y en el vapor.
d) Sólo la temperatura permanece constante, la presión varía en el líquido y el vapor.
IICIENCIAS
101
V. emplea tus conocimientos para subrayar la respuesta correcta.
21. ¿Cuáleslacaracterísticaesencialquesetomaríaencuentaparahacerunmodelodelfuncionamientodeunsubmarino?:
a) Laformadelaescaleraqueconducealcuartodelcapitán
b) Elvolumendelascámarasdeinmersión
c) Elcolordelcascoydelosinteriores
d) Eltamañodeltimón
22.Siquisierasatravesarunlagocongelado,¿quéharíasparaquenoserompaelhieloycaigasalagua?
a) Atravesaragatas.
b) Atravesararastras.
c) Atravesarapie.
d) Atravesarde“puntitas”.
23.¿Porquéhierveelaguaa92°CenlaciudaddeMéxicoyaniveldelmara100°C?
a) PorquehacemáscaloraniveldelmarqueenlaCiudaddeMéxico.
b) PorquelapresiónatmosféricaenlaCiudaddeMéxicoesmayorqueaniveldelmar.
c) Porqueelfactordehumedadatmosféricoaniveldelmarinluye en la ebullición del agua.
d) Porque la presión atmosférica en la Ciudad de México es menor que a nivel del mar.
Vi. Responde en tu cuaderno:
24. En la pregunta 21 identiicaste la característica esencial que se tomaría en cuenta para hacer un modelo del funcionamiento de un submarino. Explica tu elección.
25. En la pregunta 22 identiicaste lo que harías para atravesar un lago congelado para que no se rompa el hielo. Explica tu respuesta.
eVaLuación BLOQue 3
102
Autoevaluación • sigue las instrucciones:
1. Escribeenlacolumnadeladerechaelnúmeroquedescribamejortuactitudpersonalfrentealtrabajoenequipo.Emplealasiguienteescala:1=nunca,2=pocasveces,3=confrecuencia,4=siempre.
¿cómo trabajo en equipo?
actitud Valoración
a) Cuandotrabajamosenequipo,esperoaqueunodemiscompañerosnosorganice.
b) Cuandodividimoslastareasyterminoprimero,ayudoamiscompañeros.
c) Miscompañerosdeequipometomanencuenta.
d) Siunodemiscompañeroshaceunbuentrabajo,selodigo.
e) Silosdemásnohacenloquelestoca,yotampococumploconmitarea.
f) Duranteunaactividad,escuchoyrespetolaopinióndelosdemás.
g) Megustaaportarideaspararealizarunaactividadgrupal.
h) Cuandoalgomesalemal,reconozcomierror.
i) Consideroqueeltrabajoenequipocontribuyeamiaprendizaje.
j)Cuandotrabajamosenequipo,nosresultamuydifícilponernosdeacuerdo.
2. Responde:
a) ¿Qué airmaciones favorecen el trabajo en equipo?
b) ¿Cuáles de estas actitudes maniiestas cuando trabajas con tus compañeros de equipo?
3. Es recomendable que guardes una copia de este cuestionario en el portafolio, para que lo compares con los que harás al inal de otros bloques.
IICIENCIAS
103
Un portafolio, como el
que se muestra, es una
carpeta hecha de
diversos materiales
como cartón, yute, tela
o papel. Utiliza lo que
quieras para fabricar
el tuyo.Relexiona acerca de las actividades del Bloque 3 que te parecieron más importantes para tu aprendizaje, y guarda en tu portafolio algunas de esas actividades; por ejemplo, ejercicios, fotografías, dibujos, tablas o autoevaluaciones. escribe en una tarjeta, por qué guardas cada una de ellas.
Integra tu portafolio
104
secuencia 21
105
IICIENCIAS
Manifestaciones de la estructura
interna de la materia
BLOQUE 4
106
secuencia 21
Texto introductorio
Para empezarLean el texto.
• Comenten:¿Cómoestánformadaslasmoléculas?
SESIÓN 1
¿De qué están hechas las moléculas?
En 1780,elmédicoLuigiGalvanidisecabaunapataderanacuandosubisturítocóaccidentalmenteunganchodebroncedelqueéstacolgaba.Loqueprodujounapequeñadescarga,ylapatasemovió.Talfenómenolollevóarealizarmásexperimentosenlosqueaplicabaunapequeñacorrienteeléctricaaunaranamuerta;lasdescargaspodíanlograrquelaspatas(inclusoseparadasdelcuerpo)saltaranigualquecuandoelanimalestabavivo.Galvanipensabaquelaelectricidadnecesariaparamoverlapatadelarananoproveníadelexterior,sinoqueerageneradadentrodelorganismovivo,que,unavezmuerto,seguíaconservandociertacantidaddeelectricidad,alaquelellamóelectricidadanimal.Estetipodeelectricidadsesumóalosdosqueseconsiderabanenesaépoca:laelectricidadvítrea,queeralaelectricidadconlaquesecargaelvidrioalfrotarloconlana,ylaresinosa,alfrotarresinaconlana.Dostrozosdevidriofrotadosconlanaserepelen;dostrozosderesinafrotadosconlanatambiénserepelen;untrozodevidrioyotroderesinafrotadosconlanaseatraen.
Hastaahorahasestudiadolateoríacinéticaysuutilidadparaexplicaralgunosfenómenosa partir de la interacción entre las moléculas. En esta secuencia estudiarás otrosfenómenos, como la conductividad eléctrica y la luz. Valorarás lanecesidadde crearnuevosmodelos.
Lacorrienteeléctricaquecirculaporlaspatasdeunaranamuertaocasionamovimiento.Estocreólafantasíadegenerarvidaapartirdelaelectri-cidad,locuálquedóclaramenteplasmadoenlanoveladeMaryShelley:Frankenstein.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
¿Cuáles de los siguientes fenómenos se pueden explicar con la teoría cinética y
cuáles no? Explica por qué.
1. El café caliente se enfría cuando se le agrega leche fría.
2. Algunos materiales conducen la electricidad y otros no.
3. Un globo se infla al calentar el aire que contiene.
107
IICIENCIAS
Lo que pienso del problema
contesta en tu cuaderno:
1. Deacuerdoconelmodelodepartículas,¿cómoestáformadalamateria?
2. ¿Quéotrasideasdecómoestáformadalamateriarecuerdas?
3. ¿Dequéestánformadaslasmoléculas?
4.¿Lasmoléculastienencarga?Explica
5.Loscablesconlosqueconectaslatelevisión,¿tienenalmacenadaelectricidadoéstaúnicamentepasaatravésdeellos?
intercambien sus respuestas
• Comentenlasdiferenciasysimilitudes.
Manos a la obra
Actividad UNOConductores
clasiiquen algunos materiales según su capacidad para conducir corriente eléctrica. Para ello:
• Comenten:¿Quématerialessonbuenosconductoresdeelectricidad?
1. Material
a) Pinzaparatenderropa,demaderaoplástico
b) PilatamañoD
c) Unahojadepapeldealuminiode60x30cm
d) Foquitodelinternademano
e) Cintaadhesiva
f) Tijeras
g) Variosobjetoshechosdedistintosmaterialescomoligadehule,papel,monedademetal,alambredecobreyreglademadera.
nueva destreza empleada
clasiicar: Arreglar o agrupar los objetos
según sus características comunes o
diferencias
108
secuencia 212. Procedimiento
a) Paraarmareldispositivo:
i. Cortenunrectángulodepapelaluminiode60x30cm.
ii. Doblenhastacincoveceselrectángulodealuminioalolargoparaformarunatiradelgadade60cm.
iii.Cortenlatiraalamitadparatenerdostirasde30cm.
iv. Sujetenconlacintaadhesivaunadelaspuntasdecadatiraalosextremosdelapila.
v. Enrollenelextremolibredeunadelastirasdealuminioalabasedelfoquito.
vi. Sujetenlacintadealuminioalfocoutilizandolapinzapararopa.
vii.Eldispositivodebequedararmadocomosemuestraenlaigura.
b) Para probar si los materiales conducen la electricidad y por lo tanto se enciende:
i. Coloquen uno de los materiales que quieran probar, de tal manera que por un lado toque la punta metálica del foco y por otro la tira de aluminio que quedó libre.
ii. Tomen nota si el material permitió que prendiera el foco o no.
iii. Repitan los incisos i a ii para cada uno de los objetos que van a probar.
109
IICIENCIAS
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora ya sabes que algunos materiales son buenos conductores de electricidad y
otros no. Para explicar este fenómeno, ¿será necesario imaginar que las
moléculas a su vez están formadas por otras partículas? ¿Cómo propondrías que
están formadas las moléculas?
3. Resultados
• Ensucuadernoelaborenunatablacomolaquesemuestraparaordenarsusobservaciones.
Material ¿se prende el foco? ¿conduce la electricidad?
Liga de hule
Regla de madera
Papel
Moneda
Graito de un lápiz
4. análisis de resultados
a)¿Quématerialessonconductores?
b)¿Aquésereiere la palabra conductor?
c) ¿Qué materiales son aislantes?
d) ¿A qué se reiere la palabra aislante?
5. comunicación
• Elaboren un reporte de práctica en sus cuadernos.
intercambien ideas al responder:
1. ¿Por qué los cables que se usan para conectar los aparatos eléctricos están hechos de hilos de cobre y forrados con plástico?
2. Que el cobre conduzca electricidad, ¿es debido a una propiedad especíica del cobre o tiene que ver con procesos que se generan dentro de la materia?
3. Dibujen el acomodo de las moléculas de cada uno de los materiales utilizados. ¿Son distintas entre sí?
4. El aumento en la frecuencia de las colisiones entre partículas, ¿será la causa de la carga positiva, y si fuera así cuál sería la de la carga negativa?
110
secuencia 21
¿Qué pasa cuando las cargas eléctricas se mueven?
Existen algunosmateriales,comolosmetales,queconducenfácilmentelaelectricidad,yelcobreesunejemplodeello;estosmaterialessonllamadosconductores.Tambiénhaymaterialesqueoponenmuchamayorresistenciaalpasodelacorrienteeléctrica;sonlosquellamamosaislantesyentreellosestánlosplásticos.
Lateoríacinéticanofuesuiciente para entender por qué unos materiales conducen la electricidad y otros no. De acuerdo con esta teoría, las moléculas no tienen carga, y en todos los materiales sólidos, como el cobre o la madera, se encuentran vibrando alrededor de una posición de equilibrio. Así que fue necesario preguntarse: ¿qué diferencia tiene que existir en el interior de las moléculas de cada uno de estos materiales para que se comporten de distinta manera cuando por ellos circula una corriente eléctrica?
Para comprender esto se construyeron modelos que ayudan a conocer la estructura interna de las moléculas. Ahora sabemos que están formadas por átomos que, a su vez, están formados por protones, neutrones y electrones. La diferencia entre conductores y aislantes radica en la estructura de sus átomos, es decir, en cómo se acomodan las partículas que lo forman.
Existen otros fenómenos, como la luz, que tampoco podían explicarse del todo utilizando la teoría cinética. En realidad la luz, así como las ondas de radio, son ondas eletromagnéticas. Esto lo estudiarán más a fondo en las siguientes secuencias. Imagina que en un estanque de agua tranquila agitas un palo de un lado otro: esto produce ondas. Si agitaras una varilla de ierro cargada eléctricamente en el vacío se producirían ondas electromagnéticas.
Las ondas electromagnéticas viajan a través del vacío. De esta forma las naves espaciales y los satélites envían información que puede detectarse en la Tierra.
Texto de información inicial
Lean el texto.
• Pongan especial atención en la clasiicación de los materiales a partir de su capacidad para conducir corriente eléctrica
SESIÓN 2
Respondan en su cuaderno:
1. ¿Qué son los conductores?
2. ¿Conocen materiales que sean conductores o aislantes? ¿Cuáles?
3. ¿Las moléculas están formadas por algo más? Expliquen.
111
IICIENCIAS
Actividad DOSMezclando colores
identiiquen los colores que componen la luz blanca.
1. Comentenyrespondanensucuaderno:¿DequécoloreslaluzdelSol?
2. Elijanunadelasexperienciasparaaveriguarlo:
experiencia a: el arco iris
a) Necesitan:
i. Espejocuadrado
ii. Platohondoconagua
iii.Hojablanca
Enestaimagensemuestracómocolocarelespejodentrodelplato.
b) Realicenloqueseindica:
i. Coloquenelespejodentrodelplatohondodemodoquelamitadquededentrodelagua.ColoqueneldispositivoenalgúnlugardondeelSolsereleje direc-tamente en el espejo.
ii. Sostengan enfrente del espejo la hoja de papel y muévanla hasta que aparezcan los colores del arco iris. Es posible que tengan que mover también la posición del espejo. En la siguiente igura pueden observar el arreglo del dispositivo.
iii. Registren sus observaciones en el cuaderno.
112
secuencia 21experiencia B: Mezclando colores
a) Necesitan:
i. Cartoncilloocartulinablanca
ii.Tijeras
iii.Compás
iv. Transportador
v. Lápizcorto
vi. Plumones o lápices de color: rojo, naranja,amarillo,verde,azulymorado.
b) Realicenloqueseindica:
i. Dibujenuncírculode10cmdediámetroenlacartulina.
ii.Recortenelcírculo.
iii.Dividanelcírculoenseissecciones iguales.Paraello,useneltransportadorytracenunalínearectadelcentroalperímetrodelcírculocada60°.
iv. Iluminencadaunadelaspartesdeunodelos colores en el siguiente orden: rojo,naranja, amarillo, verde, azul y morado.Fíjenseenlaigura.
v. Atraviesen el círculo por el centro con el lápiz.
vi. Hagan girar al círculo.
vii. Registren sus observaciones en el cuaderno.
3. Muestren al resto del grupo su experiencia.
intercambien sus ideas sobre:
1. ¿De qué color es la luz del Sol?
2. ¿De qué colores está formada la luz blanca?
3. ¿Qué observan cuando mezclan todos los colores?
En esta imagen se muestra cómo se debe iluminar el círculo.
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora ya sabes que la luz del Sol se puede
descomponer en los colores del arco iris.
¿Cómo te imaginas que tendrían que estar
formadas las moléculas para explicar este
fenómeno? Recuerda que tu respuesta te
ayudará a resolver el problema.
113
IICIENCIAS
SESIÓN 3Lean el texto.
• Ponganespecialatenciónenelespectrodelaluzvisible.
Texto de formalización
¿La luz es una onda? En el siglo XVII,IsaacNewtonpudoreproducir,conunprismadecristal,unarcoirisenminiatura.Asimismo,laluzdelSol,sedescomponeenmuchoscoloresfenómenotambiénconocidocomoespectrodelaluzvisible.
Hoyseconocequelaluzesunaonda,másconcretamenteesunaondaelectromagnéticaycadaunodeloscoloresquecomponenlaluzdelSoltieneunalongituddeondadistinta.
Lateoríacinéticamolecular,quelogróexplicarsatisfactoriamentefenómenosmacroscópicoscomolastransicionesdefase,lapresiónolatemperaturaapartirdelainteracciónentrelasmoléculas,dejódesersuiciente para explicar algunos fenómenos, como la luz y, en general, las manifestaciones eléctricas y magnéticas de la materia que tienen un origen más profundo y para lo cuál es necesario contar con modelos de la estructura de la materia en un nivel más pequeño.
Espectro de la luz visible. Las frecuencias bajas, de mayor longitud de onda, corresponden al color rojo y las frecuencias altas, con longitud de onda corta, corresponden al color violeta.
Responde en tu cuaderno.
1. ¿Qué color tiene una mayor longitud de onda, el verde o el amarillo?
2. ¿Será necesario replantear la manera en la que están formadas las moléculas? ¿Por qué?
114
secuencia 21
Lo que aprendimos
Resuelvo el problema“¿Cuálesdelossiguientesfenómenossepuedenexplicarconlateoríacinéticaycuálesno?Explicaporqué.
1. Elcafécalienteseenfríacuandoseleagregalechefría.
2. Algunosmaterialesconducenlaelectricidadyotrosno.
3. Ungloboqueseinla al calentar el aire que contiene.”
Responde el problema en tu cuaderno.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa las diferencias entre lo que pensabas al
inicio de la secuencia y lo que sabes ahora.
¿Existen diferencias?
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Electricidad: luces,
corrientes y espectros en la programación de la red satelital edusat.
¿Para qué me sirve lo que aprendí?como medida de seguridad, al manipular corriente eléctrica se recomienda el uso de guantes.
• Comenten: ¿De qué material recomendarían que estuvieran hechos? ¿Por qué?
Lo que podría hacer hoy. Los arco iris se forman cuando, después de llover, el cielo se despeja y puede verse claramente el sol. Respondan:
• ¿Qué sucede con la luz del Sol cuando atraviesa las gotas de agua suspendidas en la atmósfera?
115
IICIENCIAS
Para saber más…1.Gasca, Joaquín (2003). Fuerzas físicas. México: SEP/ Ediciones Culturales
Internacionales,LibrosdelRincón.
1.Biblioteca de la ciencia ilustrada (2002).México:FernándezEditores.
2. Bouillot-Jaugey, Isabelle (2001). Ciencia y Tecnología. Larousse Dokéo. México:Larousse.
1. Cetto,AnaMaría.La Luz en la naturaleza y el laboratorio.ILCE.7demarzode2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/32/html/laluz.html
2. Magaña,LuisFernando.Los superconductores.ILCE.7demarzode2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/064/htm/lossuper.htm
116
secuencia 22
Para empezarLee el texto.
• Antesdeleer,responde:¿Porquéloscablessonbuenosconductoresdelaelectricidad?
SESIÓN 1
Texto introductorio
¿Qué hay en el átomo?
Thomas Alva Edisoneraunhombretenazypaciente.Secuentaquedespuésdeexperimentardurante muchotiempoconunadesusbombillas,lepidióalmuchachoqueleasistíaensulaboratorioqueladejaraenlahabitacióndelpisodearriba.Elentusiastajovensubiólaescaleray,accidentalmente,dejócaerlabombilla.Mientrasobservabalospedazosesparcidos,Edisonpidióasuscolaboradoresponerseinmediatamenteatrabajarenlaconstruccióndeotrabombillaytardaronveinticuatrohorasentenerlalista.
Entonces,Edisonpidióalmuchachoquelasubieranuevamente.Eljoven,sorprendidoporlapetición,tomócuidadosamentelabombillaylallevóhastasusitio,intacta.Esedía,Edisonleenseñóalmuchacholatenacidadylaconianza características de las personas que se dedican al trabajo cientíico y a sus aplicaciones tecnológicas.
El chico continuó trabajando en el laboratorio y aprendió que la electricidad viaja por cables y que ésta causa que las bombillas se iluminen. Jamás imaginó que dentro de la frágil esfera de cristal, en los cables y en toda la materia que existe, hay un mundo extraordinariamente pequeño de partículas y de fenómenos que ocurren entre ellas, que explica diversos cambios físicos, como la transformación de la electricidad en calor y en luz.
El estudio de las características de estas partículas nos ha permitido explicar una variedad de fenómenos físicos, como la conducción de la electricidad en un metal o las propiedades magnéticas de la materia.
Edison nació en Ohio, EU en 1847 y murió en 1931. Ésta es una de sus bombillas.
Ahora conoces los alcances de la teoría cinética de partículas para explicar algunos comportamientos de la materia. En esta secuencia identiicarás la estructura interna de las partículas que constituyen la materia, a partir del análisis de algunos modelos que a lo largo del tiempo se han empleado para explicar qué hay en un átomo. Apreciarás cómo los modelos atómicos han permitido avanzar en la comprensión de la estructura de la materia.
117
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Uncableyunpedazodevidrioestánhechosdelasmismaspartículas?¿Decuáles?
2. ¿Cuáleslapartemáspequeñadeestoscuerpos?
3. ¿Sepuedendividirlaspartículasmáspequeñasconlasqueestáformadalamateria?
Manos a la obraActividad UNOidentiica lo que sabes acerca de la estructura de la materia.
• ElaboraunalistadepalabrasclavequeexplicanlosplanteamientosdeAristóteles,NewtonyDaltonacercadelaestructuradelamateria.
Palabras clave sobre la estructura de la materia
aristóteles newton Dalton
Realicen lo siguiente:
1. Intercambiensuslistasdepalabras
2. ¿Quésemejanzasencuentranentreellas?Escríbanlasenelpizarrón
3. Comenten:¿Cómoesposiblesaberalgodelosátomossinosepuedenver?
Vínculo entre secuenciasRecuerda que estudiaste los modelos de aristóteles y de newton en la Secuencia 16:
¿Cómo está formada la materia?
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
¿Cómo están formados el vidrio de las bombillas o focos, los cables y toda la materia
que conoces? Elabora un modelo que represente su estructura interna, y que explique
las siguientes cuestiones:
1. ¿Distintos objetos están formados por partículas diferentes?
2. ¿Cómo ha cambiado el conocimiento sobre la estructura de la materia a lo largo
del tiempo?
118
secuencia 22¿Cuáleselprimermodeloatómicomoderno?
Lean el texto.
• Respondanlapreguntadeltítulo.
Texto de información inicial
nueva destreza empleada
ilustrar con ejemplos: Apoyar o aclarar
enunciados de hechos o conceptos con ejemplos
apropiados; identificar o dar ejemplos específicos
para ilustrar el conocimiento de conceptos generales.
¿Es invisible el átomo?Pensar que lamateriaestáformadaporátomosesféricoseindivisibles,comopropusoDalton,eraalgodifícildeaceptaraprincipiosdelsigloXIX;yaquesilosátomossonlosfragmentosmáspequeñosdelamateria,entoncesnosepuedenver,ysinoseven,entoncesesimpensablehacerexperimentosdirectamenteconellosparacomprobarsuexistencia.
Sinembargo,Daltonconformósumodeloatómicorevisandoalgunasteoríasconocidasensuépocaycombinandosustanciasdiferentes.Sospechó,conacierto,queelaguaestáformadaporunacombinacióndelosgaseshidrógenoyoxígeno;inclusoencontróqueelhidrógenoyeloxígenotienendiferentemasa;elhidrógenoesmásligeroqueeloxígeno.
Deestamanerapudoconcluirqueasícomoelagua,lassustanciascombinadasestánformadasporpartículasconaparienciasimilar,perodedistintamasa,quesellamanátomosyqueconformantodalamateria.
SibiennotodaslassuposicionesdeDaltonfueroncorrectas,sumodelodeconstitucióndelamateriareforzólateoríaatomistaquehabíanpostuladoDemócritoyLeucipo2000añosantes.Elquelamateriaestáformadaporátomossiguesiendounaairmación aceptada en la teoría atómica actual, y con ello, el trabajo y el pensamiento de Dalton se han colocado en la historia de los modelos atómicos.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué aporta este texto para que puedas
resolver el problema? ¿Son diferentes
los átomos de un alambre a los átomos
del vidrio de una bombilla?
Actividad DOS
ilustren con ejemplos cómo se imaginan la estructura de la materia.
1. Observen tres objetos que tengan a la mano, como lápiz, goma, pluma.
2. En el cuaderno, expliquen cómo creen que están formados.
3. Ilustren con un dibujo sus explicaciones.
Realicen lo que se indica:
1. Intercambien sus dibujos.
2. Comparen las semejanzas y las diferencias entre sus ilustraciones.
3. Comenten: ¿Qué hay en un átomo?
119
IICIENCIAS
¿Cómo son los átomos? Mientras la teoría deDaltonfuebienrecibidaporlosquímicos,losexperimentosconelectricidadymagnetismoocupabanalosfísicosdeinales del siglo XIX. Algunos de ellos habían comprobado que si se establece un campo eléctrico suicientemente intenso a través de los extremos de un tubo de cristal al vacío, se produce un rayo resplandeciente. Nadie podía explicar por qué sucedía esto.
En 1897, Joseph J. Thomson (1856-1940) descubrió que el misterioso rayo se tuerce en presencia de imanes, lo que lo llevó a pensar que el rayo está formado de pequeñas partículas con carga negativa. Al poco tiempo, se le llamó electrón a esta partícula que desde luego no es visible. Thomson supuso que el electrón tenía que ser más pequeño que el átomo y parte constitutiva de su estructura. En consecuencia, propuso un modelo atómico como una esfera sólida con carga positiva, en la que los electrones están en reposo y se disponen sobre él como las pasas de un panqué. Según este modelo, el número de electrones debe ser tal que equilibre la carga positiva que existe en el átomo. Así se obtiene un átomo con carga eléctrica neutra. Faltaba encontrar, acaso, las partículas de carga positiva, si es que las había.
Por in, el físico nacido en Nueva Zelanda Ernest Rutherford (1871-1937) postuló en 1911 que la carga positiva del átomo se encuentra concentrada dentro de una zona a la que llamó núcleo, alrededor de la cual giran los electrones. En 1917 Rutherford identiicó al protón como una partícula con carga eléctrica positiva que forma parte del núcleo atómico.
En 1913, el danés Niels Bohr (1885-1962) buscó explicar la estructura del átomo más simple: el hidrógeno. Propuso que el electrón gira alrededor del núcleo en órbitas, cada una con una distancia deinida al núcleo y con una cantidad de energía asociada.
En 1932 James Chadwick (1891-1974) supuso que en el núcleo del átomo había otra partícula que llamó neutrón, por carecer de carga eléctrica y con una masa de valor muy similar a la del protón.
Con todo lo estudiado hasta entonces, se supo que los átomos consisten en un núcleo muy pequeño que concentra la mayor parte de la masa, constituida por neutrones (sin carga eléctrica) y protones (de carga positiva) y, alrededor del núcleo se mueven electrones (con carga negativa) y que en número son igual al de los protones, con lo que el átomo se mantiene eléctricamente neutro. La disposición de los electrones implica que el átomo es más grande que el núcleo. Si el núcleo fuera un balín esférico de 1 cm de diámetro, el átomo completo tendría ¡1 km de diámetro! La mayor parte del volumen atómico está dada, pues, por el volumen de la región que ocupan los electrones.
En el modelo actual se reconoce un núcleo atómico y electrones alrededor como enjambre de abejas distribuidos según la energía que poseen por la fuerza de atracción que ejerce el núcleo sobre ellos.
Según Bohr, el átomo es como un sistema solar en miniatura, en cuyas órbitas giran los electrones.
Texto de formalización
+
-
-
-
El modelo atómico de Rutherford tenía electrones con carga negativa que se movían alrededor de un pequeño núcleo de gran masa con carga positiva.
+
-
SESIÓN 2Para terminarLean el texto.
• Durante la lectura pongan atención en las diferencias entre los modelos atómicos.
+-
-
En el modelo actual se reconoce un núcleo atómico y electrones alrededor, distribuidos según sus niveles de energía.
120
secuencia 22intercambien sus opiniones sobre:
1. Los criterios que se tomaron en cuenta para deinir los modelos atómicos.
2. El proceso de desarrollo de los modelos atómicos.
3. La utilidad que tiene para la ciencia saber que la materia está compuesta por átomos y diversas partículas.
Vínculo entre secuenciasLas características de los modelos las revisaste en la Secuencia 15: ¿Para qué sirven
los modelos?
Las ciencias y la comunidad científica
En 1896, el físico francés Henri Becquerel (1852 -1908) experimentaba con sales de uranio, un metal pesado. Una noche, dejó en un cajón las sales junto a una película fotográica sin usar. Al día siguiente y para su gran sorpresa, encontró que la película se había puesto toda negra, aun en la oscuridad. Evidentemente, el uranio tenía que ser el responsable.
Becquerel observó qué, sin importar su estado de agregación ni tampoco si estaban combinadas o puras, las sales seguían dejando impresiones en una película fotográica aun cuando ésta se envolviera en un grueso papel negro. Todo esto le hizo pensar que el uranio tenía la propiedad de emitir radiación desde el interior del átomo con la propiedad de atravesar materiales opacos.
Fue así como descubrió la radioactividad, que es la capacidad de algunos elementos de emitir radiación de manera espontánea. Con este descubrimiento se tuvo una evidencia contundente: si el átomo puede emitir partículas subatómicas, entonces es divisible.
Actividad TRESidentiiquen las ideas esenciales sobre los átomos.
1. Escriban una línea del tiempo en donde se aprecien las ideas más importantes sobre el átomo en forma cronológica.
2. Consideren los siguientes aspectos para su línea del tiempo:
a) Partículas que considera, es decir, protones, electrones y neutrones.
b) Forma del átomo.
c) Distribución de las partículas.
3. Utilicen colores para resaltar las diferencias entre la forma del átomo y las partículas
detectadas por los autores señalados en el texto.
identiiquen los modelos atómicos que comparten características.
• Elaboren una clasiicación de los modelos según su parecido.
Henri Becquerel descubrió la radiactividad.
121
IICIENCIAS
Sabías que…
Lafuerzadeatracciónquemantieneunidosprotonesyelectronesesunainteracciónadistanciapuesesdenaturalezaelectromagnética.
Para elaborar una línea del tiempo:
Identifiquen las características esenciales del objeto, proceso o fenómeno que se quiere representar.
Decidan los materiales que van a usar. Puede ser un pliego de cartulina, cartoncillo, o papel, que tengan al menos 120 cm de largo y 80 cm de ancho. Se recomienda que cuenten con una regla de 1 m y plumones de colores.
Tracen una línea horizontal como a 30 cm arriba del borde inferior, que comience a 1 cmdel borde izquierdo y termine 1 cm antes del borde derecho y remarquen la línea con plumón de color oscuro.
Marquen con una pequeña línea vertical el comienzo y el fin de esa línea. Esas marcas representan el primer y último suceso que se registrará.
Dividan la línea en el número de segmentos iguales que se necesiten para representar el tiempo requerido, marcando cada uno con una pequeña línea vertical. Su línea tendrá el aspecto de una recta numérica.
Por último, ubiquen y rotulen cada uno de los sucesos que van a incluir.
Actividad CUATROConstruyendo un átomo
construyan modelos atómicos.
1. Organícenseenequipos.
2. Cadaequipoelaboraráunmodelodiferentedeátomo.
a) Necesitan:
i. Cintaadhesiva
ii. Compás
iii.Plastilinadecoloresrojo,verde,azulynegro.
iv. Tarjetasdecartulinade5x8cm
v. Plumones
vi. Cartulinade30x30cm
b) Realicenlosiguiente:
i. Elaborensobrelacartulinasusmodelos.
ii. Utilicenplastilinarojapararepresentarelnúcleodelosátomos,verdeparalosprotones,azulparalosneutronesynegraparaloselectrones.
iii.Elaborenconlastarjetasletrerosparaseñalarloscomponentesdecadamodeloasícomoelcientíico que lo propuso.
iv. Péguenlos en el lugar correspondiente.
v. En el modelo actual del átomo representen un átomo de carbono que tiene 6 electrones, 6 protones y 6 neutrones.
122
secuencia 22
Lo que aprendimosResuelvo el problema"¿Cómoestánformadoselvidriodelasbombillasofocos,loscablesytodalamateriaqueconoces?Elaboraunmodeloquerepresentesuestructurainternayqueexpliquelassiguientescuestiones:
1.¿Distintosobjetosestánformadosporpartículasdiferentes?
2.¿Cómohacambiadoelconocimientosobrelaestructuradelamateriaalolargodeltiempo?”
Para resolver el problema, toma en cuenta los siguientes aspectos:
1. ¿Dequéestánformadaslascosas?
2. ¿Cuáleslapartemáspequeñadelamateria?
comenten cómo ha cambiado el conocimiento de la estructura de la materia, a partir de nuevas evidencias.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia
sobre si un cable y una bombilla de vidrio están
hechos de las mismas partículas. ¿Existe
diferencia entre lo que pensabas y lo que sabes
ahora? ¿Crees que se ha descubierto todo
acerca del átomo? Argumenta en el cuaderno
tus respuestas.
Para saber más sobre el átomo puedes consultar el libro Dentro del átomo
de las Bibliotecas escolares y de aula.
Reflexión sobre lo aprendido
¿De qué te sirve la actividad anterior para resolver el
problema? Argumenta en tu cuaderno tus respuestas.
c) Contestenensuscuadernos:
i. Siloselectronesgiranalrededordelnúcleo,¿quéevitaquesalgandisparados?
ii. ¿Cuáleslaparteconmayormasaenlosátomos?¿Porqué?
Presenten sus modelos.
• Expliquenlascaracterísticasdecadauno.
123
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?¿Cómo explican que un cuerpo sea eléctricamente neutro?
1. Utilicenalgunodelosmodelosatómicosparaexplicarlo.
2. Argumentenlasrespuestasensuscuadernos.
Ahora opino que…La palabra átomo significa indivisible.
1. ¿Creenqueestenombreesapropiadoparareferirsea laestructurade lamateria?¿Porqué?
2. Justiiquen su respuesta de acuerdo con los modelos atómicos posteriores a Dalton.
3. Escriban en su cuaderno qué nombre le darían ustedes al átomo.
Para saber más…1. Beltrán, Faustino (2007). La culpa es de las moléculas. México: SEP/Lumen. Libros del
Rincón.
2. García, Horacio (2002). La naturaleza discontinua de la materia. México: SEP/Santillana. Libros del Rincón.
3. García, Horacio (2002). Del átomo al hombre. México: SEP/Santillana. Libros del Rincón.
4. Herrera, Miguel Ángel (1992). Átomos y moléculas. México: SITESA. Serie Nuestro Mundo.
5. Morrison, Ian (2004). ¡La materia se rompe! México: SEP/ Libros del Rincón.
6. Noreña, Francisco (2004). Dentro del átomo. México: SEP/Libros del escarabajo. Libros del Rincón.
7. Parisi, Anna et al. (2006). El hilo conductor. La antesala del átomo. México: SEP/Paidós. Libros del Rincón.
1. De la Peña, Luis (2005). ¿Qué es un átomo? México: DGDC, UNAM.
1. Bosch, Pedro, et al. Pioneros de las ciencias nucleares. ILCE. 6 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/120/htm/_5.sechtm
2. Bulbulian, Silvia. La radiactividad. ILCE. 2 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/120/htm/sec_4.htm
3. Menchaca, R. Arturo. El discreto encanto de las partículas elementales. ILCE. 2 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/068/htm/discreto.htm
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: La
teoría atómica en la programación de la red satelital edusat.
124
secuencia 23
Texto introductorio
Para empezarDespués de la electricidad: radio y televisión
Lee el texto.
• Antesdelalectura,responde:¿Quésigniica la expresión “en vivo” al momento de una transmisión por televisión o radio?
SESIÓN 1
¿Por qué enciende un foco?
Mi abuelo me contó que cuando él era joven, una de sus diversiones era escuchar la radio por la noche. Por in oían las canciones que durante mucho tiempo habían esperado pero también las noticias, las radionovelas, los programas de aicionados y el box. Un día me dijo:
“La primera televisión en el pueblo la tuvo don Jesús en 1955. Me acuerdo que la trajeron en una camioneta un miércoles en la tarde y mi compadre Ismael y yo le ayudamos a poner la antena en el techo de su casa y nos invitó a ver las imágenes ése y muchos días más. Éramos felices con la novedad de ver algo que nos parecía de otro mundo, no parpadeábamos viendo todo lo que pasaban aunque sólo hubiera dos horas de programación al día. Ya no teníamos que imaginar lo que antes el locutor de radio quería hacernos ver en la mente con sus palabras. Las imágenes eran en blanco y negro, pero de todas formas no había comparación con el radio que sólo oíamos.
Ahora conoces algunos aspectos de la electricidad. En esta secuencia comprenderás cómo y por qué la corriente eléctrica puede encender un foco o producir calor. Valorarás la importancia de la resistividad de los materiales para producir diferentes efectos físicos.
Televisor blanco y negro de 1957.
Aunque los modelos han cambiado, la televisión sigue siendo el medio de comunicación de mayor alcance.
Todas las tardes nos juntábamos en la casa de Don Jesús para ver las noticias, una función de box o conocer al in a los artistas que a diario oíamos en el radio cuando estábamos en el campo o en la casa. Al in pudimos verle la cara a Jorge Negrete, a José Alfredo Jiménez y a Ninón Sevilla. ¡Esa rumbera sí que era guapa!” El invento que ha causado más revuelo y
sensación no sólo en México sino en todo el mundo ha sido la televisión. Pero, sin suministro eléctrico se convierte en una caja completamente inútil, al igual que la mayoría de las máquinas que nos ayudan en nuestra vida cotidiana.
125
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. ¿Porquébrillaelilamento de un foco?
2. Los cables que se usan para conectar una pila con un foco generalmente son de cobre, ¿conducirá igual la electricidad un cable hecho de aluminio? ¿Por qué?
3. Si tenemos dos cables eléctricos, uno delgado y largo y otro ancho y corto, ¿por cuál de ellos el lujo de electrones será mayor?
Manos a la obra Actividad UNOObserven los efectos del paso de una corriente eléctrica por un material.
1. Comenten: ¿Por qué prende un foco?
2. Van a necesitar una lámpara de escritorio con un foco de 100 watt.
3. Realicen lo siguiente:
a) Conecten la clavija de la lámpara a la toma de corriente.
b) Enciendan la lámpara.
c) Describan en sus cuadernos lo que sucede con el foco.
d) Pidan a un compañero que acerque su mano al foco encendido sin tocarlo.
e) Permitan al compañero describir lo que sintió.
f) Apaguen la lámpara.
4. Comenten:
a) ¿Qué causó que el foco prendiera?
b) ¿Por qué se apagó el foco?
c) ¿Qué efectos detectaron en el foco cuando se encendió y apagó la lámpara?
d) ¿Cómo llamarían a aquello que causó los efectos observados?
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Vas a elaborar una extensión eléctrica para iluminar el patio de tu casa con un foco
de 200 watt. Puedes elaborar una extensión larga de 20 m con cable delgado de
cobre, o una corta de 3 m con cable grueso del mismo material. ¿Cuál de las dos
extensiones ofrece menor resistencia al flujo de electrones? Argumenta tus
respuestas en términos físicos.
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora sabes que la corriente
eléctrica produce diferentes
efectos en los materiales por
donde se conduce. ¿De qué te
sirve este conocimiento para
responder el problema?
126
secuencia 23
Texto de información inicial
¿De qué está hecha la corriente eléctrica?A lo largodelsigloXIXseaianzó el conocimiento de la electricidad y el magnetismo. En ese entonces se estableció que la corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa una supericie, por unidad de tiempo. A la unidad de corriente eléctrica se le llamó ampère en honor del cientíico francés André Ampère. La cuestión de la naturaleza de la carga o de la corriente eléctrica no se planteó hasta que se aceptó plenamente, a ines del siglo XIX, que la materia está hecha de átomos.
G. John Stoney postuló la existencia de una unidad fundamental de carga eléctrica, lo que quiere decir que cualquier cuerpo electriicado o cargado eléctricamente debe poseer una cantidad de carga que sea múltiplo entero de esta unidad fundamental. Thomson identiicó la unidad fundamental de carga como la carga de la partícula que descubrió en 1897 y que llamaron electrón. En 1917 Robert Andrews Millikan consiguió medir la carga eléctrica del electrón.
Hoy sabemos que la corriente eléctrica es un lujo de electrones.
Lean el texto.
• Antes de la lectura, comenten: ¿Qué es una corriente electrica?
Flujo de la corriente eléctrica a través de una resistencia incandescente.
Filamento
Ampolla
de vidrio
Soportes
Gas inerte
Circuito
Fuente de
electricidad
Circuito
Corriente
eléctrica
127
IICIENCIAS
comenten:
1. ¿Cómosedeine la corriente eléctrica?
2. ¿Qué partícula subatómica es responsable de la corriente eléctrica?
3. ¿Qué instrumentos o aparatos del salón de clase emplean corriente eléctrica?
Vínculo entre secuenciasRecuerda que el concepto de carga eléctrica se revisó en la Secuencia
12: ¿Qué rayos sucede aquí?
Reflexión sobre lo aprendido
Ahora sabes que la corriente eléctrica es el flujo de electrones
y que el electrón tiene un valor definido de carga eléctrica. ¿De
qué te sirve este conocimiento para responder el problema?
Actividad DOSconstruyan un modelo de la conducción eléctrica. Para ello:
1. Contesten: ¿Qué características de un material inluyen en el libre tránsito de los electrones?
2. Necesitan:
a) Dos rampas de unicel aproximadamente de 40 cm × 10 cm
b) 70 alileres
c) 20 canicas
d) Cronómetro
Sabías que…
Los materiales en los cuales los electrones se pueden mover con facilidad se llaman conductores, y por el contrario, si los electrones tienen diicultad para moverse, al material se le llama aislante. La mayoría de los metales son buenos conductores y algunos buenos aislantes son la madera, el vidrio, los plásticos, la lana y la seda.
No existen materiales que sean totalmente aislantes ni totalmente conductores. Los primeros se aprovechan para evitar descargas o controlar el lujo de electrones a través de los conductores. Los materiales aislantes que se utilizan con mayor frecuencia son los plásticos y las cerámicas.
128
secuencia 23
Coloquenlosalileres de forma similar a la que se muestra en la fotografía.
3. Realicen lo que se indica:
a) Claven 20 alileres en la supericie de una de las rampas, de manera uniforme. Es importante que la distancia entre los alileres sea siempre mayor al diámetro de las canicas para impedir que estas queden atrapadas.
b) Claven 50 alileres en la supericie de la otra rampa de manera similar.
c) Coloquen cada una de las rampas de tal forma que tengan una inclinación de 15° aproximadamente.
d) Dejen correr las 20 canicas desde la parte alta de cada una de las rampas.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué magnitud eléctrica de un conductor se representó en la
actividad anterior? ¿Qué papel jugará esta magnitud en la
solución del problema?
e) Midan el tiempo que tardan en pasar todas las canicas en cada una de las rampas.
Respondan:
1. Si la rampa representa un cable conductor:
a) ¿Qué representan las canicas?
b) ¿Qué representan los alileres?
2. ¿Cuál de las dos rampas representa un alambre donde se obstaculiza en mayor medida el libre tránsito de electrones?
3. ¿Cuál de las dos rampas representa un alambre que ofrece mayor oposición al paso de la corriente eléctrica?
129
IICIENCIAS
¿Cómo influye el tipo de material para conducir la corriente?
SESIÓN 2
Texto de formalización
Corriente eléctrica: Es el movimiento de carga eléctrica
que pasa a través de una sección de área del conductor,
por unidad de tiempo.
Ohm: Es la unidad de resistencia eléctrica en el Sistema
Internacional de Unidades.
Resistencia: Es la oposición que encuentra la corriente
eléctrica durante su recorrido en un material conductor.
Su valor está dado en unidades de ohm( ).
Para terminarResistencia eléctrica
Lean el texto.
• Durantelalectura,ponganatenciónenlosfactoresqueinluyen en la oposición al lujo de la electricidad.
Responde en tu cuaderno:
• ¿De qué manera inluyen la longitud y el grosor en el lujo de la corriente eléctrica por un conductor?
La resistencia eléctrica es la oposición al paso de una corriente eléctrica. A mayor resistencia, la corriente eléctrica disminuye. La resistencia de un alambre depende de su longitud y de su grosor. A mayor longitud del alambre la resistencia aumenta pues el camino que tienen que atravesar los electrones es mayor. En cambio, a mayor grosor la resistencia disminuye, ya que aumenta el espacio del que pueden disponer los electrones para recorrer su camino de un extremo al otro del alambre.
La resistencia de un conductor se mide en ohm cuyo símbolo es la letra griega omega mayúscula: .
longitud grosor
Tabla comparativa de resistencias de algunos materiales con la misma longitud, mismo grosor pero diferente coeiciente de resistividad. La resistividad es especíica para cada material.
Material Longitud Grosor coeiciente de resistividad
· mm2 / m (a 20°c )
Resistencia del cable
Plata 1 m 1 mm 2 0.0159 0. 0159
Cobre 1 m 1 mm 2 0.0172 0. 0172
Aluminio 1 m 1 mm 2 0.028 0. 028
Tungsteno 1 m 1 mm 2 0.0549 0. 0549
Carbón 1 m 1 mm 2 40.0 40. 0
130
secuencia 23
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Vasaelaborarunaextensióneléctricaparailuminarelpatiodetucasaconunfocode200watt.Puedeselaborarunaextensiónlargade20mconcabledelgadodecobre,ounacortade3mconcablegruesodelmismomaterial.¿Cuáldelasdosextensionesofrecemenorresistenciaallujo de electrones? Argumenta tus respuestas en términos físicos.”
Para resolver el problema, haz lo que se te pide:
1. ¿Cuáles son los factores que inluyen en la resistencia eléctrica de un material?
2. ¿Cuál de las dos extensiones ofrece menor resistencia?
3. ¿Por qué se eleva la temperatura en un cable que conduce corriente?
4. ¿Por qué los ilamentos de un foco son de tungsteno y no de cobre?
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia acerca de las
causas por las cuales se usan extensiones eléctricas de cobre y no
de otros materiales y la causa por la cual se enciende un foco.
¿Hay diferencia entre lo que pensabas y lo que sabes ahora?
Explica tus respuestas.
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Cargas y corrientes
eléctricas en la programación de la red satelital edusat.
Sabías que…
Existen algunos materiales que prácticamente no presentan resistencia al paso de la corriente, llamados superconductores. Éstos se han utilizado para fabricar electroimanes que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía.
La gama de aplicaciones de los superconductores es inmensa: computadoras más rápidas, desarrollo de trenes de alta velocidad que pueden desplazarse en levitación y que evitan toda pérdida de energía por frotamiento.
En la tecnología del futuro los superconductores tendrán un papel especial y predominante.
El desplazamiento de un tren de alta velocidad que usa electroimanes, se lograría al cambiar rápidamente el sentido de los polos magnéticos de los imanes. Al no tocar el riel, no habría fricción ni desgaste.
131
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?comparen el lujo eléctrico que corre por un cable con el lujo de agua que corre por una tubería.
1. Utilicenparaello los términos resistividad, resistenciaeléctrica, corrienteeléctricayohm.
2. Considerentubosdeaguadediferentelongitudygrosor;ysieltuboseencuentralimpioocondepósitodesarroensuinterior.
Lo que podría hacer hoy… algunos aparatos que sirven para producir calor utilizan un dispositivo que se llama resistor, como el ilamento de las parrillas eléctricas.
• Comenten:
1. Nombrenalmenosdosdispositivosoaparatosqueutilizanresistores.
2. Preguntenensucasa,oconamigosyfamiliares,siestosaparatosconsumenpocaomuchacorrienteeléctrica.
3. ¿Quéprecaucionesdebemosteneralmanejarestosaparatos?
Para saber más…1. Allier Cruz, Rosalía A. et al (2005). La Magia de la Física. Tercer Grado. México:
McGraw-Hill.
2. Herrera,MiguelÁngel(1996).Cargas y Corrientes.México:SITESA.
1. Barry,Patrick.Cumpliendo con las expectativas. Los superconductores.CienciaNASA.1defebrerode2007.http://ciencia.nasa.gov/headlines/y2003/05feb_superconductor.htm
2. DeBuen,Odón.ILUMEX: desarrollo y lecciones del primer proyecto mayor de ahorro de energía en México. INE. 28 de febrero de 2007. http://www.ine.gob.mx/ueajei/publicaciones/libros/437/odon.html
132
secuencia 24
Texto introductorio
Para empezarLa inducción de Faraday en nuestro siglo
Lee el texto.
• Antesdelalectura,recuerdaalgunaspropiedadesdelosimanes.
SESIÓN 1
¿Cómo se genera el magnetismo?
Muchas de nuestrasactividadescotidianacomoencenderlaluz,verlatelevisiónocomunicarnostelefónicamenteamuylargadistancia,sonposiblesgraciasalatecnologíadesarrolladaapartirdelelectromagnetismo.
Hoyendíaalgunastarjetastelefónicas"prepagadas",lascredencialesdeidentiicaciónenalgunasinstitucioneseducativasyempresasprivadas,asícomolastarjetasdebanco,incluyenunabandamagnéticaconinformaciónquepuedeserleídaporunamáquinalectoraelectrónica.
Lasbandasmagnéticastienenexcelentesposibilidadesenaplicacionesdecortaduración,comoboletosdeaviónydeestacionamiento,dondelautilidadesperadadelboletoesdelordendelas24horas.Lastarjetasconbandamagnéticanoshanpermitidolacomunicacióntelefónica,laidentiicacióndepersonalylosretirosdedineroencajerosautomáticos,conunmínimodeesfuerzoydeconsumodetiempo.Laautomatizacióndemuchasactividadescotidianaseshoyunarealidad.
Ahoraconocesalgunascaracterísticasdelosimanesyloqueesunacorrienteeléctrica.Enestasecuenciacomprenderásqueelmovimientodeloselectronesenunconductorproduceefectosmagnéticosyque,endeterminadascondiciones,elmagnetismopuedeproducirelectricidad.Valoraráselfenómenodelainducciónelectromagnéticacomounodelosdescubrimientoscientíicosmásimportantesdelahistoria,sinelcualnosehubieradesarrolladogranpartedelatecnologíaqueutilizasentuvidadiaria.
133
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemaen tu cuaderno:
1. Citaunapropiedaddelosimanes.
2. Contesta:
a) ¿Quéesloqueprovocaelmovimientodelaagujadeunabrújula?
b) ¿Cómoparticipaelmagnetismoenlageneracióndeelectricidad?
c) ¿Cómosepuede“leer”lainformaciónquecontienelabandamagnéticadeunatarjetadeteléfonoobancaria?
Manos a la obraActividad UNO
Generación de un campo magnético
analicen cómo se genera el magnetismo a partir de la electricidad.
• Respondan: ¿Una corriente eléctrica puede generar un efectomagnético?
1.Vananecesitar:
a) 1mdealambredecobreesmaltadodelgado,calibre22
b) Bateríade9volts
c) Clavograndede5cmdelargo
d) 2rectángulosdemaderaparasoportarelclavode1.5cmdeespesory3cmdealtura
e) Brújula
f) Globo
g) 2trozosdecintaadhesiva
2.Realicenloqueseindica:
• Armen un circuito eléctrico con la batería, el alambre y elclavomontadoenlosbloquesdemadera,comosemuestraenlaigura.
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Ahora se puede hablar por teléfono o retirar dinero en los cajeros automáticos de los
bancos mediante tarjetas de plástico en cuyo reverso tienen una banda magnética. La
información del usuario se encuentra grabada allí. ¿Por qué la persona que cobra, desliza
la tarjeta en la rendija de un lector electrónico? ¿Qué sucede dentro del lector que
permite “leer” la información incluida en la banda magnética? Explica tus respuestas.
Circuitoeléctrico.
134
secuencia 24experiencia a
a) Enrollen el alambre en el clavo dejando dosterminales libres. Dejen un espacio de 2 a 3 mmentrecadavueltacomosemuestraenlaigura.
b) Coloquenlabrújulaentrelosbloquesdemaderayabajodelclavo,comosemuestraenlaigura.
c) Conectenlosextremoslibresdelalambrealospolosde la batería y fíjenlos con cinta de aislar oadhesiva.
d) Observen qué pasa con la aguja imantada de labrújula.
experiencia B
a) Inlenelglobo.
b) Cargueneléctricamenteelglobofrotándoloconsucabello.
c) Acerquenlabrújulaalgloboydéjenlaquieta.
d) Observenloqueocurre.
e) Dejenlabrújulaenunlugarijo.
f) Acerquenyalejenrápidamenteelglobocargadoalabrújula.
g) Observenquéocurre.
3. Comenten:
a) ¿En cuáles de las demostraciones observaron efectosmagnéticosycómolosdetectaron?
b) ¿Quéprovocóelefectomagnético?Expliquen.
c) ¿Habrácampomagnéticosisetieneunacargaeléctricaenreposo?Justiiquen.
135
IICIENCIAS
Texto de información inicial
Lean el texto.
• Durantelalecturaponganatenciónenlascaracterísticasdelcampomagnético.
comenten: si un electrón se mueve uniformemente, describiendo una trayectoria rectilínea:
• ¿Puedecambiarsutrayectoriasiseaproximaaunimán?
Batería: Es un dispositivo que funciona
como fuente de energía eléctrica,
realimentada permanentemente a partir
de reacciones químicas.
Vínculo entre secuenciasRecuerda que el concepto de electricidad se revisó en la Secuencia 12: ¿Qué rayos sucede
aquí?
Vínculo entre secuenciasRecuerda que la descripción de un electroimán se revisó en la Secuencia 21: ¿De qué están
hechas las moléculas?
Vínculo entre secuenciasPara recordar el fenómeno del magnetismo revisa la Secuencia
13: ¿Un planeta magnético?
¿El movimiento de los electrones genera el magnetismo?Sabemos quelacorrienteeléctricaescargaeléctricaenmovimiento.Losmetalessonbuenosconductoresporquecadaunodelosátomosqueledanestructuraalsólidotienealmenosunelectróndébilmenteligado.
Porlotanto,siuncablemetálicoseconectaaunabatería,estoselectronessemuevenconfacilidad,debidoala energía queéstalestransiere;enesemomentoseproduceunacorrienteeléctrica.
Cuandoseacercaunabrújulaauncablemetálicoporelcualluyeunacorrienteeléctrica,laagujaimantadadelabrújulasemueve,orientándosesiempreenunadirecciónparticular.Laagujaimantadaesafectadaporlacorrienteeléctricatalcomosisepusieracercadeunimándebarra.Laconclusiónessimplelacargaeléctricaenmovimientoproducemagnetismo.
EsteefectofuedescubiertoporelfísicodanésHansChristianOersteden1820.ElgranfísicoymatemáticofrancésAndréMarieAmpère,enesamismadécada,perfeccionólosexperimentosdeOerstedydescubriótambiénquecuandodoscablesparalelosconducencorrienteenlamismadirecciónysentidoserepelen,ycuandoconducenensentidosopuestos,seatraen.
Limaduradehierroalrededordeunalambreconcorriente.
136
secuencia 24
Actividad DOSInducción electromagnética
analicen cómo se genera un campo eléctrico a partir de un campo magnético.
1. Material
a) 3imanesdebocinaunidos.
b) 3mdealambredecobreesmaltadodelgado,calibre22.
c) Cilindrodecartónotrozodetubo,deentre8a10cmdediámetro.
d) Pedazodelijagris,parametal.
e) Focode1.5vconsureceptáculo.
2. Procedimiento
a) Construyanunabobina.Paraello:
i. Enrollen el metro de alambre de forma que tenga 10 vueltas de 8 cm dediámetroaproximadamente,comosemuestraenlaigura.Puedenauxiliarseenrollandoelalambresobreuncilindrodecartóndepapelsanitarioountrozodetubería.
ii. Lijenlosextremosdelalambreligeramente.
iii.Conectenlosextremosdelalambrealfoco.
b) Introduzcanlosimanesenlabobinayretírenloslentamente.
c) Observensielfocoenciende.
d) Repitanelincisobperoconmayorrapidez.
e) Observensielfocoenciende.
f) Introduzcanlosimanesalamitaddelabobina.
g) Observensielfocoenciende.
SESIÓN 2
campo Magnético
Receptáculo
Bobina
imán
Foco
137
IICIENCIAS
3. Resultados
• Anotensusobservacionesenlatabladeresultadospropuesta.
experimento Detección de corriente
al retirar lentamente los imanes
al retirar rápidamente los imanes
al introducir sólo la mitad de los imanes
4. análisis de resultados
a) ¿Enquécasosdetectaroncorrienteyencuáldeellosfuemayor?
b) ¿Aquésedebeladiferenciaentrelascorrientes?
5. comunicación
• Elaborenunreportedelaprácticaensuscuadernos.
intercambien sus opiniones sobre la naturaleza de la inducción electromagnética.
138
secuencia 24
Para terminarLean el texto.
• Durantelalecturaponganatenciónencómoseproduceunacorrienteeléctrica.
Reflexión sobre lo aprendido
¿Qué pasa si se gira una bobina en el espacio entre dos imanes?
¿De qué te sirve este conocimiento para resolver el problema?
Texto de formalización
Respondan en su cuaderno:
1. Sisehacepasarunimánconlamismavelocidadatravésdedosbobinasdelmismodiámetro, pero con diferente número de espiras, ¿en cuál se inducirá una mayorcorriente?¿Porqué?
2. ¿Se podrá producir una corriente en una espira si se tiene un imán en reposo?¿Porqué?
¿Cómo se genera electricidad a partir del magnetismo?El físico inglésMichaelFaradaysabíaqueunacorrienteeléctricagenerauncampomagnéticoysehizoestapregunta:¿Elmagnetismogenera,dealgunamanera,corrienteeléctrica?Pararesponderlaexperimentóconimanesybobinas.
Una bobina secomponedevariasespirassuperpuestas.Unaespiraesuntrozodealambrequeformauncírculo,esdecir,susdosextremoscoinciden.Faradaycomprobóquesisesitúaunimánenreposorespectoaunaespira,nopasaabsolutamentenada.Nosedetectaningúnefecto.Pero,parasusorpresa,descubrióquesiseintroduceysesacarápidamenteunimándelaespira,sedetectainmediatamenteunacorrienteeléctricacirculandoenésta.Aesteefectoselellamóinducción electromagnética.
Paraqueseinduzcaunacorrienteeléctricatienequehabermovimientorelativoentreelimánylaespira,esdecir,sisemantieneijoelimán,hayquemoverorotarlaespiraconrespectoaéste,lograndoquecambieeláreadelaespiraaélexpuesta.Tambiénesposibleinducirunacorriente,manteniendolaespiraijaymoviendoelimánhaciaadentroyhaciafueradeella.Enamboscasos,Faradayreconocióqueseestabahaciendovariareneltiempounacantidadllamadalujomagnético,deinidacomoelproductodelamagnituddelcampomagnético—generadoconunimánpermanenteoconunalambrequeconducecorriente—,poreláreadelaespiraexpuestaalcampomagnético.
Faradayconcluyóenunciandolaleydeinducción:“Lacorrienteinducidaenunabobina,esdirectamenteproporcionalalarapidezconlaquecambiaellujomagnéticoyalnúmerodeespiras”.Unaaplicacióndirectadelaleydeinduccióneslaconstruccióndeungenerador,quepermiteconvertirenergíamecánicaenenergíaeléctrica.
Espiraconunimán.
139
IICIENCIAS
Las ciencias y la comunidad científica
MichaelFaradayvivióduranteelsigloXIXenInglaterra.Sudescubrimiento de la inducción electromagnética abrió laposibilidad de generar electricidad a partir de energíamecánica. Este conocimiento propició el desarrollo de latecnologíadelasplantashidroeléctricasylostransformadores,permitiendo con esto la industrialización de Inglaterra, deotros países europeos y de los Estados Unidos. Si con lamáquinadevaporsediolaprimerarevoluciónindustrialdeinalesdelsigloXVIII,lainducciónelectromagnéticatuvosuprotagonismo en la segunda revolución industrial que seregistróainalesdelsigloXIX.Desdeunprincipio,laelectricidadfueconsideradacomola energía panacea, capaz de mejorar la vida de todos. Las exposiciones universalesreservabanunlugardehonoralaelectricidad,ytécnicoseinventoresseafanabanencrearaplicacionesprácticasparaelnuevotipodeenergía.
Faraday fue uno de los autodidactas más extraordinarios de todos los tiempos,demostrandoquelafaltaderecursoseconómicosnoesunimpedimentoparaingresarenelmundo fascinantede la ciencia. La inducciónelectromagnética seutilizahastanuestrosdías;serequiereparalageneracióndeelectricidadyparaelfuncionamientodemuchosdelosdispositivoselectrónicosqueutilizamosenelhogaryenlaindustria.
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Ahorasepuedehablarporteléfonooretirardineroenloscajerosautomáticosdelosbancosmediantetarjetasdeplásticoencuyoreversotienenunabandamagnética.Lainformacióndelusuarioseencuentragrabadaallí.¿Porquélapersonaquecobradeslizala tarjeta en la rendija de un lector electrónico? ¿Qué sucede dentro del lector quepermite“leer”lainformaciónincluidaenlabandamagnética?Explicatusrespuestas”.
Para resolver el problemaresponde:
1. ¿Cómo sepuedeproducir corrienteeléctricaen labobinadel lectorelectrónicoapartirdelcampomagnéticodelabandadelatarjeta?
2. ¿Un campo magnético ijo puede inducir corriente en los circuitos del lectorelectrónico?
3. ¿Porquélapersonaqueretiradinerodeuncajeroautomáticodeslizalatarjetaenlarendijadeunlectorelectrónico?
4. ¿Quésucededentrodellectorquepermite“leer”lainformaciónincluidaenlabandamagnética?
• Explicaentérminosfísicosturespuesta.
MichaelFaraday(1791-1867).
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas al inicio de la secuencia sobre por qué se
deslizan las tarjetas magnéticas en un lector electrónico. ¿Ha
cambiado lo que pensabas y lo que sabes ahora? Explica tu respuesta.
140
secuencia 24
¿Para qué me sirve lo que aprendí?expliquen por qué se distorsiona la imagen cuando acercan un imán a la pantalla de la televisión.
• Utilicenensuargumentaciónlosconceptosdemagnetismoycorrienteinducida.
Ahora opino que…Mencionen dos aparatos que se encuentren en su escuela, que empleen la inducción electromagnética.
1. Localicenlosaparatosdondehayaestetipodecorriente.
2. Comentenquépasaríaconsusactividadesescolaresdiariassinestatecnología.
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Generando
electromagnetismo en la programación de la red satelital edusat.
141
IICIENCIAS
Lo que podría hacer hoy…Generalmente, se recomienda que no se acerquen las tarjetas telefónicas con banda magnética ni los dispositivos de almacenamiento electrónico de datos a los imanes. si vieses a uno de tus compañeros jugando con un imán y su tarjeta de teléfono, ¿qué le sugerirías y cuál sería tu argumentación cientíica al respecto?
• Escribeunpequeñotextodondeexpliquestuargumentación.
elaboren un periódico mural informativo al respecto. Para ello:
1. Compartansusexplicaciones.
2. Elaborenunaexplicaciónconjuntaenelpizarrón.
3. Copienlaexplicaciónenunacartulina.
4. Agreguenlassugerencias.
5. Coloquenelperiódicomuralenalgúnlugarvisibledelaescuelaolacomunidad.
Para saber más…1.Diccionario de Física(2004).Madrid:Oxford-Complutense.
1.Braun,Eliezer.Faraday.La inducción electromagnética. ILCE.4demarzode2007.http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_7.htm
2.Braun,Eliezer.Faraday.Campo eléctrico y campo magnético. ILCE.4demarzode2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_8.htm
3.Braun,Eliezer.Faraday.El electroimán. Motores y generadores de electricidad. ILCE.4demarzode2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_9.htm
142
secuencia 25
Textointroductorio
Para empezarUn poco de luz…
Lee el texto.
• Explicacontuspalabrasquéeslaluz.
SESIÓN 1
¿Existe la luz invisible?
No haydíaninocheennuestravidaenquenoaparezcalaluzdealgunaformayconellatodoslosfenómenosalosquedalugar.Esalgotanfamiliarqueporlogeneralnonosdetenemosapensarencuálessunaturaleza,porquésomoscapacesdeverla,ysihay,acaso,tiposdeluznovisibleanuestrosojos.
Estaspreguntasselashanplanteadolossereshumanosdesdetiemposmuyremotos.Enunprincipio,laspersonasdependíanbásicamentedelaluzdelSolylaLunapararealizarsusactividades,conocerelmundo,viajarycrear.Durantelasnochesestrelladas,nuestrosancestrospasaronlargashorascontemplandoabsortoselirmamento,yledieronnombrepropioalosastrosmásluminososcomoSol,Luna,VenusoSirio,lamásbrillantedelasestrellas.
Losantiguospueblosárabespensaronquelaluzeraalgoqueemitíannuestrosojosparaverelmundoanuestroalrededor.Porsupuesto,estahipótesisnopudoexplicarporquénovemosnadaenlaoscuridadtotal.
Siobservamoselcielonocturno,notaremosenseguidaquenotodosloscuerposcelestesbrillanconlamismaintensidad.¿Porquéocurreeso?¿Puedenexistirobjetosaunquenolospodamosver?¿Quéeslaluz,cuálessunaturaleza?Lacuestióndelaluzesenverdadintrigante.
EntodoelUniversoexisteloqueseconocecomoradiaciónelectromagnética,quepuedemanifestarsecomoluzvisible.Hayotrostiposderadiaciónquepodemospercibircomocalor,yotrosmásquenopercibimosenabsoluto,perosondetectablesconundispositivoespecíico,comolasantenasquecaptanlaseñaldetelevisión.
Ahora conoces las interacciones eléctricas y magnéticas. En esta secuenciaidentiicarásalaluzcomounfenómenodenaturalezaelectromagnéticayobservarássu comportamiento cuando incide sobre los objetos o cuando atraviesa mediosmateriales.Valoraráslaimportanciadelasradiacioneselectromagnéticasentodoslosaspectosdetuvida.
Laluzsemaniiestademanerasmuydiversasenelmundoquenosrodea.
143
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemacontesta en tu cuaderno:
1. Explicacontuspalabrasenquéconsistenlosrayossolares.
2. ¿Cómotepuedeperjudicarunaexposiciónprolongadaalosrayossolares?
3. ¿Porquéesimportantelaluzsolareneldesarrollodelavidaenelplaneta.
comenten lo siguiente:
1. ¿Cómodeiniríanlaluz?
2. ¿Quésonlasradiaciones?
3. ¿Laradiacióntransportaenergía?¿Porqué?
• Escribanensuscuadernoslasideasprincipalessobrelospuntosanteriores.
Manos a la obraActividad UNOidentiiquen el comportamiento de la luz al atravesar ciertos objetos.
• Comenten:¿Puedelaluzatravesarcualquierobjeto?
1. Necesitan:
a) Bolitadealgodónounaservilletadesechable
b) Unpocodeaceitedecocina
c) Hojadepapel
d) Anillo
e) Moneda
f) Lápiz
g) Cuaderno
h) Pedazodemicatransparente,vidrioopapelcelofánsincolor
Consideremos lo siguiente…a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.
Ya sea que vivas al nivel del mar o en una zona montañosa, ¿qué pasa si te expones
a los rayos del Sol por mucho tiempo? ¿Cómo te puedes proteger de las radiaciones
que son potencialmente nocivas para tu salud? Fundamenta tu respuesta con base
en las características de la luz.
LaluzprovenientedelSolesextensa-menteutilizadacomofuentedeenergíaenpequeñosdispositivoselectrónicoscomorelojes,calculadorasyteléfonosdeemergenciaencarreteras.
144
secuencia 252. Realicenloquesepide:
a) Impregnenlabolitadealgodónconunpocodeaceite.
b) Untenlahojadepapelconaceite,conexcepcióndelasesquinas.
c) Esperenunpocohastaquetodoelaceiteseaabsorbidoporlahojadepapel.
d) Coloquensobrelamesaelanillo,lamonedayellápiz.
e) Cubrandichosobjetosconlahojadepapelimpregnadadeaceite.
f) Observencómosevenlosobjetosatravésdelahoja.
g) Cubranahoralosmismosobjetosconelcuaderno.
h) Observencómosevenlosobjetosatravésdelcuaderno.
i) Cubranlosobjetosconlamica,elvidriooelcelofán.
j) Observencómosevenlosobjetosatravésdelamica,elvidriooelcelofán.
3. Registrensusobservacionesenunatablacomolaquesemuestra:
Material con el que se cubrieron los objetos
cómo se observaron los objetos a través del material
Tipo de material según su capacidad para absorber o dejar
pasar la luz
Hoja aceitada
cuaderno
Mica, vidrio o papel celofán
comenten lo siguiente:
1. ¿Quédiferenciahayentreuncuerpotransparenteyunotraslúcido?
2. ¿Quépasaríasinosasoleamosmuchotiempocercadeunaventanatransparente?¿Ysilohacemoscercadeunaventanatraslúcida?
3. Mencionentresaplicacionesenlavidadiariaquetienenloscuerpostraslúcidos.
Cuandolaluzpuedeatravesaruncuerpoomediosinserabsorbida,sedicequeelcuerpoomedioestransparente.Siunaparteesabsorbidaorelejadayotraparteloatraviesa,setratadeuncuerpoomediotraslúcido.Cuandotodalaluzesabsorbidaorelejada,decimosqueelcuerpoomedioesopaco.
145
IICIENCIAS
Textodeinformacióninicial
La luz y los cuerpos: rebotes, desviaciones y travesías
Lean el texto.
• Durantelalectura,ponganespecialatenciónenlosdiferentesmodelosparaexplicarla
naturalezadelaluz.
Elquelaluzestéformadaporpartículasplanteóunnuevoproblema,puessidosrayosluminososseencuentran,noseobservaladesviaciónensustrayectorias,loquepodríaesperarseparaunchoqueentrepartículas.Másomenosporlamismaépoca,elfísicoholandésChristiaanHuygenselaboróunaexplicaciónalternaaladeNewton.Tomandoencuentaqueciertoscomportamientosdelaluzsonparecidosalosdelasondassonoras,esteautorconsideróquelaluzactúacomounaondalongitudinal.Alconsiderarquelaluzsecomportacomounaonda,estemodeloeraconsistenteconlasnocionesderelexiónyderefracción.Sinembargo,teníauninconveniente,puesrequeríadeunmediomaterialparalapropagacióndelaondaluminosa,demaneraparecidaalairequepermitelapropagacióndelasondassonorasoelaguaenelcasodelasolasqueseformanalperturbarla.Sellamóéteraestesupuestomediomaterialperturbadoporlasondasluminosas,ysepensóqueseencontrabaentodaspartes,llenandoelespaciovacío,permitiendoquelaluzsepropagaraatravésdeesemedio.Pocotiempodespuéssecomprobóqueeléternoexiste.
¿Onda o partícula?A finalesdelsigloXVII,elcélebrefísicoymatemáticoIsaacNewtonrealizóunaseriedeinvestigacionesentornoalacuestióndelaluz.NewtonpropusolaTeoríaCorpusculardelaLuz,dondeselaconcibecomounlujodepartículaspequeñísimasocorpúsculosqueviajanjuntasformandomanojos,o,máspropiamente,rayosluminosos.Estateoríaessatisfactoriaparaexplicarlarelexiónylarefraccióndelaluz.Enlareflexiónlaspartículaschocancontralasupericiedelosobjetosyrebotanformandounrayoluminosorelejado.Larefracciónocurrecuandounrayodeluzatraviesacualquiermediomaterial,yaseasólido,líquidoogaseoso.Enestecaso,elhazluminosocambialatrayectoriaconlaqueincideenunmedio,esdecir,sedesvíaocambiasuángulo de incidencia.Larelexióndelaluzensupericiespulidasdalugaralaformacióndeimágenesdeinidas,comoenlosespejos.Larefracción,porsuparte,seutilizaenlentesdetodotipo.
Laluzsecaracterizaporviajarenlínearecta.A:Cuandounrayoluminosoincideenunasupericie,elrayorelejadosaleconelmismoánguloqueelrayoincidente.B:Cuandounrayoluminosopasadeunmediomaterialaotro,cambiaelángulodeincidencia.Estoseconocecomorefraccióndelaluz.Lalíneanormal essiempreperpendicularalasupericieenlaqueincideelrayo.
Rayoincidente
Rayorelejado Rayo
incidente
Rayorefractado
Normal Normal
Supericieenlaqueincideelrayo
Material1
Material2
B: Refracción de la luza: Relexión de la luz
146
secuencia 25En1865,elfísicoescocésJamesC.MaxwelldesarrollólaTeoríaElectromagnética.Lateoríapredicequela
luzesunaperturbacióndecamposmagnéticosyeléctricosqueviajalomismoenelvacíoqueenmediosmateriales,esdecir,setratadeunaonda electromagnética transversalque,adiferenciadelsonido,noprecisadeunmediomaterialparapropagarse,puestoqueloscamposeléctricosymagnéticosseextiendenatravésdelvacío.
Lahistoriadelanaturalezadelaluznoterminaaquí.EneldespertardelsigloXX,elfísicoalemánMaxPlanckpublicóquelaenergíaelectromagnéticaquetransportanlasondasdelmismonombresetransierealamateria,estoes,seemiteoseabsorbeenformadiscontinua,enpaquetesquellamócuantos.ElcélebrefísicodeorigenalemánAlbertEinsteinpostulóen1905queloscuantoseranensí“partículas”deluz,llamadasfotones.Elcampoelectromagnéticoadquiría,entonces,unanaturalezadual,puessecomportabacomounaondaelectromagnéticaocomounapartícula,segúnelexperimentoinvolucrado.
Vínculo entre secuenciasLas ondas longitudinales y transversales se revisaron en la Secuencia 3: ¿Qué onda con
la onda?
ElmodeloatómicoseexpusoenlaSecuencia
22: ¿Qué hay en el átomo?
La inducción electromagnética, que vincula la electricidad con el magnetismo, se revisó en la Secuencia 24: ¿Cómo se genera el
magnetismo?
SESIÓN 2 Actividad DOSObserven la relexión y la refracción de la luz. Para ello:
• Contesten:¿Enquéconsistenlarelexiónylarefraccióndelaluz?
1. Material
a) Espejoplanorectangular
b) Papelaluminio
c) Cucharasopera
d) Vasoofrascodevidriotransparente.
e) Agua suiciente para llenar el vaso o frasco hasta las dosterceraspartes.
f) Anillo
g) Transportador
h) Lápiz
i) Mesa
j) ReglaoescuadraLoshalossedebenalarefraccióndelaluzdelSol,delaLunaodecualquierfuenteluminosa.
Sabías que…
Paracomprendercómoseproducelaluz,esnecesariorecurriralmodeloatómico de la materia. Los electrones se mueven en torno al núcleoatómicoocupandodeterminadosnivelesdeenergía.Cuandoelelectrónabsorbeenergía,porejemplo,luzocalor,pasaaunnivelsuperior.Luego,el electrón regresa a su nivel original, y emite la cantidad de energíaabsorbida en forma de radiación, es decir, origina una perturbaciónelectromagnéticaquesepropagacomoonda.
ElectrónEnergía
Núcleo Núcleo
Energía
Fase I: Excitación
Elelectrónabsorbeenergíaysubeaunnivelmásalto
Fase II: Decaimiento
Elelectrónemitelaenergíaabsorbidayregresaasunivel
147
IICIENCIAS
2. Procedimiento
experiencia a
a) Colóquenseunanilloeneldedoquepreierandelamanoizquierda.
b) Coloquenelespejoenposiciónvertical,apoyándolosobreunapiladelibrosocuadernos.
c) Apoyenelcodoizquierdosobrelamesaycoloquenlamano en posición vertical con la palma hacia elespejo,demaneraqueserelejeenelespejo.
d) Coloquensumanoderechaenposiciónverticaljuntoalespejo,conlapalmahaciasurostro.
e) Ahora comparen la imagen de su mano izquierdarelejadaconlamanoderechareal.
f) Observensisuimagenmuestraelanilloenlamanoderechaoenlaizquierda.
g) Registrensusobservaciones.
experiencia B
a) Elijan a un estudiante que sostenga el espejo enposiciónverticalalaalturadesurostro.
b) Elijantresestudiantesquesecoloquenadospasosdedistanciafrentealespejoplano,dispuestoscomoseveenelesquema.
c) PidanalestudianteAqueobservecuálescompañerosestánrelejadosenelespejo.
d)Enelesquema,tracenconreglaoescuadraunrayodeluzincidenteenelespejo,paralosestudiantesByC.
e) Coneltransportador,midanelánguloqueestosrayosformanconlanormal.
f) Tracen los rayos relejados correspondientes a losrayos incidentes,considerandoqueelángulode losrayosrelejadosrespectoalanormalesigualalángulode los rayos incidentes, también respecto a lanormal.
espejo
experiencia c
a) Forrenlacucharaconelladomásbrillantedelpapelaluminiohaciafuera;noesnecesarioforrarelmango.Procurenquequedeconlamenorcantidaddeplieguesoarrugas.
b) Observenlaimagendesurostroenlacarainternaocóncavadelacuchara.
c) Registrensiseveigualodiferentequeenelespejoplano.
d) Repitanelincisoanteriorperoahoraobservensuimagenenlacaraexternaoconvexadelacuchara.
e) Registrensusobservaciones.
estudiante a estudiante B estudiante c
normal
148
secuencia 25experiencia D
a) Pongan el vaso o frasco sobre la mesa, demaneraquequedealaalturadesusojos.
b) Introduzcan el lápiz en el vaso y observencómoseveatravésdelapareddelmismo.
c)Ahorallenenelvasoofrascoconaguahastalasdosterceraspartes.
d)Observencómoseveahoraellápizatravésdelapareddelvaso.
e) Coloquen el lápiz en posición totalmentevertical,aúndentrodelaguayobservenquésucede.
3. Resultados
• Registrensusresultadosenunatablacomolaquesigue:
experiencia Lo que observaron Dibujo de lo observado
a
B
c
D
Segúnlacurvaturadesusupericie,hayespejosplanos,cóncavosyconvexos.
149
IICIENCIAS
4. análisis de resultados
• Deacuerdoconsusobservaciones,expliquenensuscuadernos:
experiencia a
a)¿Porquélosespejostienenlasupericielisaypulida?
b)¿Quécaracterísticastienelaimagenrelejadaenunespejoplano?
experiencia B
a)¿PorquéelcompañeroAverelejadalaimagendelcompañeroBynoladelcompañeroC?
b)¿Enquéserelacionaestoconelángulodeincidenciayelderelexión?
experiencia c
a)¿Cómoserelejalaimagenenunespejocóncavo?
b)¿Cómoserelejalaimagenenunespejoconvexo?
experiencia D
a)¿Cómoseveellápizcuandohayaguaenelvaso?¿Porqué?
b)¿Quésucedecuandoellápizseintroduceenelaguaenposiciónvertical?
5. comunicación
• Elaborenunreportedelaprácticaensuscuadernos.
Realicen lo siguiente:
1.Comenten:
a)¿Cuálesdelasexperienciasanterioresestánrelacionadasconlarelexióndelaluz?¿Porqué?
b)¿Cuálesdelasexperienciasanterioresestánrelacionadasconlarefraccióndelaluz?¿Porqué?
2.Diseñenunaexperienciaenlaqueseobservenlarelexiónolarefraccióndelaluz.
Larelexiónylarefraccióndelaluzseaprovechanenunagranvariedaddeaparatosydispositivosópticos,comoeltelescopio,elmicroscopio,lacámarafotográica,losanteojos,losperiscopiosylosespejosretrovisores.
Reflexión sobre lo aprendido
Con lo que has aprendido sobre
la naturaleza de la luz, escribe
los conocimientos que te ayudan
a resolver el problema.
150
secuencia 25
Para terminarLean el texto.
• Antesdelalecturacomenten:¿Quétiposdeondaselectromagnéticasexisten?
Lafrecuenciadelaluzcambiasilafuenteluminosaseacercaoaleja.
Másalládellímitesuperiordelongitudesdeondadelaluzvisibleseencuentralaregióndeluzinfrarrojay,pordebajodellímiteinferior,seubicalaregióndelaluzultravioleta.Nuestroojoesunórganomaravillosoquenosproveedeininidaddeimágenesdelmundo;sinembargo,lascélulasdesuretinanosonestimuladasporestostiposdeluz.Estaes,portanto,luzinvisibleparanuestrosojos,locualnoquieredecirquenotengaefectoennuestroorganismo.Laluzinfrarrojaestimuladirectamentelossensoresdecalordelapiely,cuandoacercamosunamanoaunalamaonosexponemosalaluzdelSol,ademásdelaluzquenuestrosojosven,sentimoslaradiacióninfrarrojacomocalor.Debemostenercuidado,puesestecalorpuedeproducirnosinsolaciónydeshidratación.
Laradiaciónultravioletaespotencialmentemásdañinaquelasotras,puesprovocaefectosennuestrapiel.Enpequeñasdosis,esnecesariaparalasíntesisdeciertasvitaminasyledauntonobronceadoalapiel,perosiestamosmuchotiempoexpuestosaellapodemosquemarnosseveramente.
Ademásdelaluzinfrarroja,lavisibleylaultravioleta,existelaradiaciónelectromagnéticaenotrosrangosdefrecuencia.Todaslasposiblesfrecuenciasintegranelllamadoespectro electromagnético.Demenoramayorfrecuencia,tenemoslassiguientesclasesdeondaselectromagnéticas:
Texto de formalización
¿Un espectro luminoso?El cambioenlongituddeondaofrecuenciaenlasondassonorasespercibidocomouncambioeneltonodelsonido,esdecir,sehacemásagudoomásgrave.¿Quéocurreconlaluz?
Enelcasodelaluzvisible,lalongituddeondasemaniiestacomocolor.Laluzblancaestáformadaporlasuperposicióndeondasdetodaslaslongitudesposibles,esdecir,porunasuperposicióndetodosloscoloresqueaparecenenelarcoiris.Lalongituddeondamayorcorrespondealcolorrojo,yvadisminuyendohastallegaralvioleta,elcolorquetienelamenorlongituddeondaylamayorfrecuenciadeluzvisible.
151
IICIENCIAS
Tabla 1. Ondas electromagnéticas
Ondas de radio o hertzianas Microondas infrarrojo Luz visible ultravioleta Rayos X Rayosgamma
Ondalarga,RadioAM
Radiodeondacorta
TelevisiónyradioFM
Televisióndeultraaltafrecuenciaytelefoníacelular
Radar,telecomuni-cacionessatelitales,hornosdemicroondas.
Emitidasporsólidosalenfriarse,elSol,elfuegoolosmetalesalrojovivo.Losentimoscomocalorradiante.
Rojo
Naranja
Amarillo
Verde
Azul
Añil
Violeta
Loscoloresseseparanalatravesarunprisma.
Puedencausarcáncerdepielconexposiciónprolongada.
Radiografías:aplicacionesmédicas,comoverunafracturadehuesos,eindustriales;porejemplo,revisarlaestructuradeunediicio.
Gammagrafíasparaaplicacionesmédicas,comoestudiarlairrigacióndeuntejido.Laexplosióndeunabombaatómicagenerarayosgamma.
Menor frecuencia Mayor frecuencia
Mayor longitud de onda Menor longitud de onda
Lacantidaddeenergíaquetransportalaondaesproporcionalasuamplitud:amayoramplitudesmayorlaenergíaymásintensalaluz.
Conformelafrecuenciadeunaondaelectromagnéticasehacemayorysulongituddeonda,porconsiguiente,menor,lasradiacionesvansiendoprogresivamentemáspenetrantesennuestrocuerpoypotencialmentemásdañinas.Esnecesario,porlotanto,limitaroevitarlaexposiciónalasradiacionesdesderayosultravioletahastarayosgamma,puesestasondastienenmásposibilidaddeafectarlascélulas,lasmoléculaseinclusolosátomosdelosquetodoestáformado.
Paraprotegeralosorganismosvivosoacualquierobjetodelasradiacionesdañinas,serequiereresguardarlosconcubiertascapacesdedeteneresaradiación.Porsupuesto,suespesoryelmaterialconloqueesténconfeccionadascorrespondenalaintensidadypenetracióndelosrayos.Así,parabloquearlosrayosultravioletaexistencremasconiltrosadecuados,ademásdeviseras,gorras,sombreros,sombrillasycamisasdemangalarga.Encambio,paraprotegersedelosrayosXserequierenchalecosdeplomoylosrayosGammasólosonaisladoscongruesasplacasdecementoyplomo.
ElSolemiteradiaciónelectromagnéticaenlasfranjasdeluzinfrarroja,luzvisibleyluzultravioleta.LaatmósferadelaTierraabsorbelamayorpartedelaradiaciónultravioletaypartedelainfrarroja.Sinembargo,enestaeraindustrial,debidoalaemisióndeciertosgases,nuestraatmósferayanoabsorbetantaradiaciónultravioletacomoantes,yahoraesmuyimportanteprotegernosdeestosrayos.
¡Sólounaestrechafranjadetodoelespectroelectromagnéticoesvisibleanuestrosojos!
Rayos gamma
Rayos X
Rayos ultravioleta
infrarrojo
Microondas
Ondas de televisión
Ondas de radio
152
secuencia 25
Sabías que…
Lasondaselectromagnéticassonindispensables:nopodríamosvivirsin laluz y el calor del Sol, ni las plantas realizarían la fotosíntesis. Tampococontaríamos con telecomunicaciones, hornos ni tratamientos basados enradiacionesoinstrumentosdedetecciónparaverimágenesdelinteriordenuestroorganismoodecualquierobjeto.
Vínculo entre secuenciasRecuerda que las características de las ondas, como la longitud de onda, la frecuencia y la amplitud, se mencionaron en la Secuencia 3: ¿Qué onda con la onda?
La descomposición de la luz blanca en los colores del arco iris se muestra en la
Secuencia 21: ¿De qué están hechas las
moléculas?
Lo que aprendimosResuelvo el problema“Yaseaquevivasalniveldelmaroenunazonamontañosa,¿quépasasiteexponesalosrayosdelSolpormuchotiempo?¿Cómotepuedesprotegerdelasradiacionesquesonpotencialmentenocivaspara tu salud?Fundamenta tu respuestaconbaseen lascaracterísticasdelaluz”.
Para resolver el problema completa la siguiente tabla en tu cuaderno:
• Justiicaturespuestaparacadacaso.
Reflexión sobre lo aprendido
¿En qué aplicarías lo
aprendido sobre el espectro
electromagnético para
resolver el problema?
Tipo de radiación
características de la radiación
Riesgo ante exposición prolongada
Medidas de protección
Rayos infrarrojos
Luz visible intensa
Rayos ultravioletas
Lasondaselectromagnéticasestánpresentesentodosycadaunodelosaspectosdenuestravida.Loimportanteesusarestaradiaciónennuestrobeneicioyevitarsusriesgos.
Reflexión sobre lo aprendido
Revisa lo que pensabas acerca de la naturaleza
de la luz y de las ondas electromagnéticas. ¿Hay
alguna diferencia entre lo que pensabas y lo que
sabes ahora? Explica tu respuesta.
153
IICIENCIAS
¿Para qué me sirve lo que aprendí?el conocimiento de las ondas electromagnéticas nos ha permitido una mejor comprensión de multitud de fenómenos naturales. Hoy en día, estas radiaciones se aplican en una ininidad de situaciones. es vital saber protegernos de las que pueden causar daño a nuestra salud.
1. Averigüen qué signiica el factor de protección solar (FPS) que ostentan en suetiqueta diversos productos para proteger la piel de los rayos ultravioletas en unlaboratorio farmacéutico, fábrica de cosméticos, farmacia, botica, la biblioteca ointernet.
2. Conformealoqueaveriguaron,¿quéFPSdebeincluirunacremaparaprotegersecuandoseencuentrenexpuestosmuchotiempoalSol?
3. ¿CuáleselFPSrecomendablesivandeexcursiónaunamontañadegranaltitud?
Lo que podría hacer hoy… supongan que por indicación médica deben practicarse una serie de radiografías del tórax.
1. Investiguen en el centro de salud de su localidad cuáles medidas hanimplementadoahípararesguardaralospacientesdelaradiación,cuandolesrealizanestudiosdegabinete,comoradiografíasygammagrafías.
2. ¿EnquécasosnoesrecomendabletomarplacasderayosX?
Para saber más…1. Allier Cruz, Rosalía A. et al (2005). La Magia de la Física. Tercer Grado. México:
McGraw-Hill.
2. Estrada,AlejandroF.et al(2001).Lecciones de Física.México:CECSA.
3. Homero,Héctor et al (1997). Física. Educación Secundaria. Tercer Grado.México:EdicionesCastillo.
1. Coordinaciónde InnovaciónEducativaWilhelm Röntgen (1845-1923).UniversidadMichoacanadeSanNicolásdeHidalgo.7demarzode2007.
http://dieumsnh.qfb.umich.mx/isquimica/Roetgen.htm
2. Flores, Jorge. Los mensajeros de la interacción. ILCE. 22 de febrero de 2007.http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/22/htm/sec_13.html
3. Mercè Camps Miró. Protección solar. Collegui de Farmacèutics de la Provincia deBarcelona.18dejuniode2007.
http://www.farmaceuticonline.com/cast/familia/familia_solar_c.html
Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Existe la luz invisible? en la programación de la red satelital edusat.
154
PROyecTO De inVesTiGación 4
Para empezar Lean el texto.
SESIÓN 1
Maqueta de una planta generadora de electricidad
EL SOL DORADO. Domingo 4 de marzo de 2007
Un “cajón” de 750 megawatts
Es difícil pensar que un “cajón” tenga otra función además de almacenar. Sin embargo, esto es posible cuando hablamos de un almacén de agua donde se producen grandes cantidades de energía eléctrica.
La central hidroeléctrica El Cajón, emblemática para la ingeniería nacional debido a su estructura y su tecnología, fue abierta para su funcionamiento en el año 2006.
Las plantas hidroeléctricas son fuentes de generación de electricidad, limpia y no contaminante, que abastecen de este recurso a las comunidades y atienden aquellas emergencias que se puedan presentar a causa de fenómenos naturales.
La magnitud de la obra es notable, no sólo por la altura de la cortina de la presa (186 metros) y el volumen de concreto utilizado en su construcción, sino también por el enorme beneficio que representa para los habitantes de las comunidades del estado de Nayarit.
Para comprobar su funcionamiento, se pusieron a prueba las compuertas de descarga del vertedor, que permiten la salida del agua almacenada en la presa. El agua que es liberada se incorpora al río y es aprovechada en la central hidroeléctrica Aguamilpa, algunos kilómetros río abajo de Santa María del Oro, donde se ubica El Cajón.
Los beneficios que provee la hidroeléctrica no se limitan a la producción y abastecimiento de la energía, sino que ha representado una fuente de trabajo segura, ya que en la construcción de El Cajón no se registró ningún deceso.
Vistaaéreade“ElCajón”.
Ahora ya conoces algunos fenómenos como la luz, la electricidad y la inducciónelectromagnética,queestánpresentesenlavidacotidiana.Enesteproyectoidentiicaráslas etapas y los fenómenos físicos involucrados en la generación de electricidad, asícomoelimpactoambientalqueseproduce.Conestainformacióntuscompañerosytúelaboraránconmaterialessencillosunamaquetadeunaplantageneradoradeelectricidad.Asívaloraráslautilidaddelatecnologíaparasatisfacernuestrasnecesidadesbásicasyelconsumoracionaldeenergía.
155
IICIENCIAS
Lo que pienso del problemaResponde en tu bitácora las preguntas:
1. ¿Cómocreesquellegalaelectricidadatucomunidad?Hazunesquemadelproceso.
2. ¿Dequémanerasepuedecontaminaralgenerarelectricidad?
3. ¿Qué beneicio ambiental tiene evitar que se desperdicie electricidad en sucomunidad?
compartan sus respuestas.
• Escribanenelpizarrónlascoincidenciasdelgrupo.
Manos a la obraPlan de trabajo
Fase i: investiguemos conocimientos útiles
Paraconocerdedóndevieneycómosegeneralaelectricidadquellegaasucomunidad,quétipodeplantasgeneradorasexistenycómocontaminan,lesserádegranutilidadrevisarysintetizaralgunostextosypáginasdeInternetrelacionadosconestostemas.
Fase ii: exploremos para deinir el problema
Organizados en equipos, recopilarán información de cómo funciona una plantageneradoradeelectricidadydedóndevienen las líneasde transmisiónque llevan laenergíaeléctricahastasucasayescuela.ParaellovisitaránunasubestacióneléctricadelaComisiónFederaldeElectricidadyplaticaránconlosempleados.Investiguenconelloscuántopodríaahorrarsesisucomunidaddesperdiciaramenoselectricidad.
Fase iii: ¿cómo contribuimos a la solución del problema?
Apoyadosenlosresultadosdesuinvestigaciónyanalizandoalgunosdiseños,elaboraránunamaquetaquerepresenteelprocesodegeneracióneléctricadesdelaplantahastaeltransformador del que se desprenden los cables que bajan a la caja que contiene elinterruptordelacorrienteeléctricadesuescuela.
Consideremos lo siguiente…Lean con atención el problema que se plantea. con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución.
En la comunidad donde vivimos:
1. ¿Cómo se genera la electricidad que llega a la escuela? Expliquen cuáles son las
transformaciones de energía que se llevan a cabo en este proceso.
2. ¿Qué tipo de contaminación se produce al generar esta electricidad?
3. ¿Qué beneficios se producen en el ambiente al evitar el desperdicio de electricidad?
SESIÓN 2
156
PROyecTO De inVesTiGación 4
Calendario de actividadesUnabuenaformadeempezareltrabajoenequipoesorganizaractividadesparacadafaseydesignara los responsablesdecadaunadeellas.Consultenconsumaestro lafechainaldeentregaparaquedistribuyanmejorsutiempo.Sielformatosiguientelesresultaútil,cópienloensucuaderno;sino,diseñensupropiocalendario.
cROnOGRaMa De acTiViDaDes
ResPOnsaBLes FecHa
Fase i
Fase ii
Fase iii
Fase I. Investiguemos conocimientos útiles
identiiquen los tipos de plantas generadoras de electricidad que existen. Para ello:
1. Respondan:
a) ¿Quélecturasyactividadesdelbloquenospuedenservirparaidentiicarcómoseoriginalacorrienteeléctrica?
b) ¿Qué otras fuentes podemos consultar para ampliar la información sobre lossiguientesaspectos?:
i. Tipos de plantas generadoras, cómo funcionan y cuáles contaminan más elambiente.
ii. ¿Paraquésirvenlassubestacioneseléctricasylaslíneasdetransmisión?
Combustible
Subestación
Subestación
Torre deenfriamiento
Bomba dealimentación
Condensador
Turbina devapor
Generador
Generador de vapor
Generador de vapor
Turbina de combustión
Generador
Turbina de combustión
Generador
Esquemageneraldeunaplantageneradoradeelectricidad.
IICIENCIAS
157
2. Consulten las referencias que considerennecesariaspara identiicar cómo se transformalaenergíaenlaturbinadeungeneradoreléctrico.Pueden recurrir a las referencias que se listanabajo.Paraello:
a) Dividanlaslecturasentretodoslosequipos.
b) Cadaequipobuscaráysintetizarálostextosrevisadosensubitácora.
c) Expondrán una síntesis de la informaciónconsultadaalrestodelgrupo.
intercambien la información que cada equipo sintetizó. Para ello:
1. Escuchen con atención las exposiciones de suscompañeros.
2. Completen subitácora con la informaciónqueellosaporten.
Algunas referencias de interésCienciasII.ÉnfasisenFísica:
1. Secuencia 21: ¿De qué están hechas las moléculas?
2. Secuencia 23: ¿Por qué enciende un foco?
1. Electricidad.El invisible río de energía.Físicaelemental.Vol.I.México:SEP.
2. ¿Cómo funciona una hidroeléctrica?
1. Gasca,JoséLuis(2003).Fuerzas físicas.México:SEP.EdicionesCulturales,LibrosdelRincón.
2. Sayavedra, Roberto (1994). El domador de la electricidad. Thomas Alva Edison,México:DirecciónGeneraldePublicacionesdelCNCA/Pangea.
1. Generación de electricidad.Diciembrede2006.CFE.4demarzode2007.http://www.cfe.gob.mx/es/LaEmpresa/generacionelectricidad/
2. Medidas de ahorro.FIDE.4demarzode2007.http://www.ide.org.mx/medidas_ahorro/medidas.html
158
PROyecTO De inVesTiGación 4
SESIÓN 3 Fase II: Exploremos para definir el problemaObtengan información acerca de cómo se genera la electricidad, cómo llega a su comunidad y el impacto que estos procesos pueden tener en el ambiente. Para ello:
1. Investiguen dónde se encuentran una subestación eléctrica y una oicina de laComisiónFederaldeElectricidadyconsiganelpermisoparavisitarla.
2. Realicenunaentrevistaparaindagarsobre:
a) Eltipodeplantageneradoraquedaservicioasucomunidad.
b) Lacontaminaciónquegeneraestaplantaenelentorno.
c) Loscuidadosquedebentenerlostrabajadoresdelasplantas,torresysubestacionesdelaCFE.
d) Cómosepuedeahorrarenergíaeléctrica.
Para hacer sus entrevistas:
Elaboren y lleven por escrito cuatro o cinco preguntas clave para guiar sus entrevistas. Por ejemplo, ¿Qué planta suministra energía a mi comunidad? ¿Qué tipo de planta es? ¿Es una planta contaminante?
Seleccionen a los adultos que serán entrevistados y hagan una cita con ellos. Infórmenles sobre su proyecto y sean amables. Utilicen una grabadora, una libreta pequeña de notas o bien su bitácora para registrar la información durante la entrevista. Si les prestan objetos o fotografías, sean cuidadosos en su manejo y regrésenlos.
al terminar sus entrevistas:
Reúnanse con todo el equipo y seleccionen la información útil para resolver el problema.
Valoren las coincidencias en las respuestas de los entrevistados. Una tabla de datos puede ser de gran ayuda.
sinteticen la información obtenida durante las entrevistas. Para ello:
1.Reúnanlasentrevistasdetodoslosequipos.
2.Elaborenensucuadernounresumenacercadelfuncionamientodelaplantageneradoraqueproveeasucomunidaddeelectricidad.Incluyan:
a)Lasetapasdelosprocesosdegeneración,transmisiónydistribución.
b)Lastransformacionesdeenergíaquesellevanacabo.
c)Losriesgosquecorrenlaspersonasquetrabajanenella.
d)Lacontaminaciónquegeneralaplanta.
IICIENCIAS
159
Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema?construyan un modelo del tipo de una maqueta de la planta abastecedora de electricidad de su comunidad.
• Tomenencuentalasetapasprincipalesdelosprocesosdegeneración,transmisiónydistribucióndeelectricidad.
SESIÓN 4
Para terminarcomuniquen los resultados que obtuvieron. Para ello:
1. Elaborenunreportequecontenga:
a) Introducción:Expliquenelpropósitodelproyecto.
b) Desarrollo:Describanelprocedimientoquesiguieronparaelaborarsumaqueta.
c) Conclusiones:Mencionenlaimportanciadelasplantasgeneradoras.
2. Organicenensuescuelalapresentaciónpúblicadesusmaquetas.
3. Organicenconlosasistentesunintercambiodeopinionesacercadelosbeneiciosdelas plantas generadoras, de sus costos ambientales y del impacto que tiene eldesperdiciodeenergíaeléctrica.
Lo que aprendimosevalúen lo aprendido durante el proyecto.
1. Comparen sus respuestas de la sección Lo que pienso, con lo que saben ahora yescribanunaconclusiónalrespecto.
2. ¿Quétransformacionesdeenergíaocurrenalolargodelasdistintasetapas?
evalúen las maquetas. Para ello:
1. Comentencuáldelasmaquetasrepresentamejorlasetapasylosdispositivosqueseutilizandesdeelprocesodegeneraciónhastalallegadadeloscablesalaescuela.
2. ¿Quéutilidadtuvieronlasentrevistasparaelaborarsumaqueta?
3. SituvierondiicultadesalasistiraloslugaresdelaCFE,¿cómolasresolvieron?
4. ¿Quéfueloquemáslesgustódesumaqueta?
Para elaborar una maqueta:
Identiiquenlascaracterísticasdelobjeto,procesoofenómenoquequierenpresentar.
Decidanlosmaterialesquevanausar.
Haganunbocetoodiagramadelobjeto,procesoofenómenoenpapel:
• Utilicenlosdiagramasylostextosconsultados.
• Tomenencuentalaspartesqueseconstruiránporseparado.
SESIÓN 5
160
eVaLuación BLOQue 4
Revisión de secuencias
i. subraya el argumento más adecuado para contestar las situaciones planteadas:
1. Los cables que se usan para conectar los aparatos eléctricos están hechos de hilos de cobre y forrados con plástico porque:
a) Elplásticoconducelaelectricidadyelcobreesunaislante.b) Elplásticonoesunconductoreléctricoyelcobreesunaislante.c) Elplásticoesunaislanteyelcobreesunconductoreléctrico.d) Elplásticoyelcobresonbuenosconductoreseléctricos.
2. el modelo de partículas nO es útil para explicar los fenómenos eléctricos, ya que la electricidad se debe a la:
a) Estructuradelasmoléculasdeuncuerpo.b) Estructuradelaspartículassubatómicas.c) Velocidaddelasmoléculasdeuncuerpo.d) Presiónejercidaentrelasmoléculasdeungas.
3. el espectro de la luz emitida por un material puede proporcionar información sobre:
a) Eltipodeátomosqueloconstituyen.b) Lacantidaddeluzquetienensusátomos.c) Ladistanciaalaqueseencuentralafuentedelobservador.d) Elmagnetismoqueposeensusátomos.
4. el signiicado dado originalmente a la palabra átomo ahora es incorrecto debido a que quiere decir:
a) Divisibleyelátomonoloes.b) Visibleyelátomonoseve.c) Invisibleyelátomosíseve.d) Indivisibleyelátomosíloes.
Manifestaciones de la estructura interna de la materia
161
IICIENCIAS
5. La corriente eléctrica se produce debido a:
a) Un lujo de electrones a través de un material conductor.b) La presión de los electrones dentro de un alambre de cobre. c) Un lujo de protones dentro de un conductor. d) Un lujo de neutrones dentro del núcleo atómico.
6. el foco de una lámpara en un circuito eléctrico enciende debido a que el ilamento:
a) Calienta al vidrio al circular la corriente.b) Calienta al aire en el interior del foco. c) Se calienta al circular la corriente. d) Se quema al hacer contacto con el aire en el interior del foco.
7. ¿Qué sucede si en una espira se introduce y retira un imán?
a) Nada. b) Se induce una corriente eléctrica en la espira. c) Se induce una corriente eléctrica en el imán. d) La espira adquiere propiedades de aislante eléctrico.
8. ¿Qué sucede con dos cables paralelos por los que circula corriente en sentidos opuestos?
a) Se atraen.b) Permanecen a la misma distancia. c) Se repelen. d) Se queman.
9. Las ondas electromagnéticas que se utilizan en los radares y las comunicaciones satelitales son:
a) Ondas de radio. b) Ondas infrarrojas. c) Microondas. d) Ondas sonoras.
10. La refracción de la luz consiste en:
a) La absorción parcial de los rayos luminosos por los cuerpos traslúcidos.b) La formación de una imagen al relejarse los rayos luminosos en una supericie
pulida. c) El aumento del ángulo de incidencia al pasar las ondas electromagnéticas cerca
de un cuerpo opaco. d) El cambio en la trayectoria de un rayo luminoso al pasar de un medio material
a otro.
eVaLuación BLOQue 4
162
11. La imagen distorsionada de una cuchara dentro de un vaso con agua se debe a:
a) La refracción de la luz. b) La relexión de la luz. c) La difracción de la luz. d) La intensidad de la luz visible.
ii. Observa las iguras y selecciona la opción que responda a la situación planteada.
12. ¿cuál de las siguientes iguras representa a un átomo eléctricamente neutro?
13. ¿cuáles de los átomos representados anteriormente tienen una carga negativa?
a) Figuras a y b b) Figuras b y c c) Figuras a y c d) Figura d y c
14. Las iguras anteriores representan de manera aproximada el modelo atómico de:
a) Dalton b) Bohr c) Thomson d) Demócrito
15. el núcleo atómico de las iguras anteriores concentra la mayor cantidad de masa debido a que:
a) Tiene una gran cantidad de electrones agrupados en su interior. b) Posee una combinación de electrones y neutrones de gran masa. c) Se combina con otros átomos en su interior. d) Agrupa protones y neutrones, partículas de masa mucho mayor a la del electrón.
pn
n
e
e
pn
e
e
pnn
e
pp
n
e
a) b) c) d)
IICIENCIAS
163
iii. aplica tus conocimientos para seleccionar la respuesta adecuada.
16. ¿cuál de los siguientes alambres de cobre tiene mayor resistencia?
17. La aguja de una brújula se mueve al acercar a ella un conductor con corriente eléctrica, debido a que:
a) La corriente eléctrica tiene partículas magnéticas.b) La carga eléctrica en movimiento produce magnetismo.c) La corriente eléctrica neutraliza el imán de la brújula.d) La carga eléctrica produce electricidad en la brújula.
18. La teoría corpuscular de la luz de newton, propone que:
a) La luz es de naturaleza electromagnética.b) La luz es radiación emitida por la materia.c) La luz está hecha de partículas.d) La luz es semejante a las ondas sonoras.
a)
b)
c)
d)
eVaLuación BLOQue 4
164
Autoevaluación • sigue las instrucciones:
1. Escribe en la columna de la derecha el número que describa mejor tu actitud personal frente al trabajo en equipo. Emplea la siguiente escala: 1 = nunca, 2 = pocas veces, 3 = con frecuencia, 4 = siempre.
2. Responde:
a) ¿Qué airmaciones favorecen el trabajo en equipo?
b) ¿Cuáles de estas actitudes maniiestas cuando trabajas con tus compañeros de equipo?
3. Es recomendable que guardes una copia de este cuestionario en el portafolio, para que lo compares con los que harás al inal de otros bloques.
¿cómo trabajo en equipo?
actitud Valoración
a) Cuando trabajamos en equipo, espero a que uno de mis compañeros nos organice.
b) Cuando dividimos las tareas y termino primero, ayudo a mis compañeros.
c) Mis compañeros de equipo me toman en cuenta.
d) Si uno de mis compañeros hace un buen trabajo, se lo digo.
e) Si los demás no hacen lo que les toca, yo tampoco cumplo con mi tarea.
f) Durante una actividad, escucho y respeto la opinión de los demás.
g) Me gusta aportar ideas para realizar una actividad grupal.
h) Cuando algo me sale mal, reconozco mi error.
i) Considero que el trabajo en equipo contribuye a mi aprendizaje.
j) Cuando trabajamos en equipo, nos resulta muy difícil ponernos de acuerdo.
IICIENCIAS
165
Unportafolio,comoel
quesemuestra,esuna
carpetahechade
diversosmateriales
comocartón,yute,tela
opapel.Utilizaloque
quierasparafabricar
eltuyo.Relexiona acerca de las actividades del Bloque 1 que te parecieron más importantes para tu aprendizaje, y guarda en tu portafolio algunas de esas actividades; por ejemplo, ejercicios, fotografías, dibujos, tablas o autoevaluaciones. escribe en una tarjeta, por qué guardas cada una de ellas.
Integra tu portafolio
166
PROyecTO De inVesTiGación 5
167
IICIENCIAS
Conocimiento, sociedad y tecnología
BLOQUE 5
168
PROyecTO De inVesTiGación 5
Para empezar Lean el texto.
SESIÓN 1
Origen y evolución del Universo: una línea del tiempo
EL SOL DORADO. Domingo 4 de febrero de 2007
El origen del UniversoUna pregunta que ha inquietado sin cesar la mente humana desde hace mucho tiempo es: ¿cuándo y cómo se originó el Universo?A lo largo de la historia, se han propuesto infinidad de explicaciones para responder esta cuestión.
Hoy sabemos que las galaxias, esas superestructuras formadas por miles de millones de astros, se alejan constantemente unas de otras, lo cual exhibe que el Universo se encuentra en una etapa de expansión.
Si, con nuestra imaginación, echáramos a andar el tiempo en reversa, encontraríamos que, en el pasado, las galaxias estaban más cerca unas de otras. Si continuamos retrocediendo aún más en el tiempo, llegaríamos a una situación en la que toda la materia del Universo estaría concentrada en un volumen extremadamente pequeño.
La Teoría de la Gran Explosión, en inglés conocida como el Big Bang supone que esta extraordinaria concentración de materia explotó, dando inicio al Universo que ahora conocemos.
Es posible estimar hace cuánto tiempo ocurrió la Gran Explosión: algo menos de 15 mil millones de años. Durante el desarrollo posterior del Universo, se formaron las galaxias y dentro de éstas se formaron estrellas. Posteriormente se formó nuestro Sol y el Sistema solar.
Es increíble, pero ¿sabían ustedes que la vida del Sol es de aproximadamente dos terceras partes de la del Universo? ¡Una edad considerable!
Ahora ya conoces diversas explicaciones de los cambios que ocurren cuando los cuerpos que interactúan mediante fuerzas, y de qué está formada la materia, así como algunos de sus comportamientos. En este proyecto investigarás las teorías actuales sobre el origen y la evolución del Universo. Con esta información, tus compañeros y tú elaborarán una línea de tiempo que represente la evolución del Universo. Valorarás la importancia del desarrollo de teorías cientíicasparaobtenerrespuestasapreguntasquesehaplanteadolahumanidaddesdesuinicio.
ApartirdelaGranExplosión,lamateriaempezóaconformarsetalcomolaconocemosahora.Eventualmente,seformarongalaxiasyestrellas,unadelascualesesnuestroSol.
Lasgalaxiassonenormesconglomeradosdeestrellas,nebulosas,planetas,satélitesyotrosobjetosdenombresfantásticos,comohoyosnegrosysupernovas.
Gran explosión
Formación de nuestra galaxia
Formación del sol
Presente
Tiempo
169
IICIENCIAS
Fase i: investigamos conocimientos útiles
Para conocer las teorías cientíicasmásimportantesacercadelorigendelUniverso,asícomo las fechas estimadas de sucesos tales como la aparición de los átomos, de lasprimerasgalaxias,olaedaddelSistemaSolar,ycuálessonloscomponentesbásicodeluniversoactualycómoseorganizan,lesserádegranutilidadrevisarysintetizaralgunostextos y páginas de Internet relacionados con estos temas. Consideren también laposibilidaddeconsultarenciclopediasymuseoslocales.
Fase ii: exploremos para deinir el problema
Enunamesaredonda,deiniránquésucesossonrelevantesparamarcarenlalíneadeltiempo de la evolución del Universo y completar su tabla de clasiicación de suscomponentes.Conestaspautas,elaborarán,porequipos,laspreguntasqueharánalosadultosquepuedanaportarinformaciónalrespecto,ylosentrevistarán.Organizaránlainformaciónrecabadaentablascomolasquesesugierenmásadelante,considerandolateoríadelorigendeluniversoquetengamayoraceptación.
Fase iii: ¿cómo contribuimos a la solución del problema?
Apoyados en los resultados de su investigación, construirán un modelo de línea deltiempoparasituarloseventosqueeligieronenlafaseanterior.SintetizaránlainformaciónsobrelaestructuradelUniversoenunatabladeclasiicación.
Consideremos lo siguiente…Lean con atención el problema que se plantea. con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución.
Tus compañeros y tú van a participar en una feria de
ciencias que incluye una sección de Astronomía. ¿Cómo
elaborarían una representación de la historia del
Universo, señalando los sucesos más sobresalientes?
Para el registro de tus actividades, recuerda:
Utilizaruncuaderno,libretaocarpetacomobitácora.
Llevarahíunregistroordenadodeloquepiensasdelproblema,delostextosconsultados,delasentrevistasquerealices,delosdatosyobjetosencontrados.
Estasanotacionesteseránmuyútilesparaelaborarelinformedelproyecto.
Lo que pienso del problemaResponde en tu bitácora:
1. ¿QuéeselUniverso?
2. ¿Cómoestáformado?
3. ¿Cuálessonloscuerposylasestructurasquelocomponen?
4. AdemásdelateoríadelaGranExplosión,¿conocesotrasexplicacionessobreelorigendelUniverso?
5. ¿Qué interacción mantiene las estructuras delUniversounidas?
compartan sus respuestas.
Manos a la obraPlan de trabajo
170
PROyecTO De inVesTiGación 5
Calendario de actividadesPara organizar las actividades que realizarán en cada fase y designar a los responsables de cada una, tomen en cuenta el tiempo que tienen para el desarrollo y culminación de este proyecto. Para ello, pregunten a su profesor la fecha de entrega y, si les resulta útil, utilicen un formato como el siguiente para optimizar las tareas:
cROnOGRaMa De acTiViDaDes
ResPOnsaBLes FecHa
Fase i
Fase ii
Fase iii
Fase I. Investiguemos conocimientos útiles
analicen diversas explicaciones respecto al origen y estructura del universo. Para ello:
1. Revisen qué lecturas y actividades de las secuencias del libro pueden consultar para encontrar información relacionada con el origen y la estructura del Universo.
2. Revisen los glosarios de dichas secuencias y consulten algunas referencias de los materiales que se sugieren en la sección Para saber más.
3. Investiguen otras fuentes de consulta a su alcance para ampliar la información sobre los siguientes aspectos:
a) Origen del Universo
b) Estructura del Universo
4. Anoten los hechos que hayan encontrado a partir del momento en que se dio la gran explosión y el momento aproximado en que sucedieron. Asignen el “tiempo cero” a este acontecimiento. Pueden organizar esta información en una tabla como la que se muestra en seguida:
SESIÓN 2
Tabla 1. cronología del universo
evento Tiempo transcurrido a partir del Big Bang ¿Hace cuánto tiempo?
Gran explosión Tiempo cero 13,700,000,000 años
Formación de las primeras
partículas subatómicas
Formación de los primeros
átomos
Aparición de las protogalaxias o
galaxias primitivas
El Sistema Solar se condensa a
partir de una nube de gas y polvo
La Tierra se solidifica
Aparece la vida en la Tierra
Aparece el Homo sapiens, la
especie a la que pertenecemos13,699,000,000 años 100,000 años
171
IICIENCIAS
5. Para listar los componentes del Universo, pueden elaborar una tabla como la siguiente para sintetizar la información. Fíjense en el ejemplo:
Tabla 2. estructura del universo
componentes del universo están formados por
Supercúmulos de galaxias Cúmulos de galaxias
Cúmulos de galaxias
6. Consulten las referencias que consideren necesarias para identiicarlasexplicacionessobre el origen y la estructura del Universo. Pueden examinar las referenciasenunciadasabajo.Paraello:
a) Dividanlaslecturasentretodoslosequipos.
b) Cadaequipobuscaráysintetizarálostextosrevisadosensubitácora.
c) Expondránunasíntesisdelainformaciónconsultadaalrestodelgrupo.
intercambien la información que cada equipo sintetizó. Para ello:
1. Escuchenconatenciónlasexposicionesdesuscompañeros.
2. Completensubitácoraconlainformaciónqueellosaporten.
3. Comenten:
a) Las semejanzas y las diferencias entrelasexplicaciones,asícomosusopinionesrespectodecadaunadeellas.
b) La importancia de los conocimientoscientíicosydelosavancestecnológicosparacomprenderelorigenyestructuradelUniverso.
4. Sinteticenensusbitácoraslospuntosmásimportantesquesecomentaron.
Algunas referencias de
172
PROyecTO De inVesTiGación 5
SESIÓN 3
interésCiencias II. Énfasis en Física:
1.Secuencia9:¿Lamateriaatraealamateria?
2.Secuencia22:¿Quéhayenelátomo?
3.Secuencia25:¿Existelaluzinvisible?
Historia I:
1.Secuencia9:Elindeunaera
ElUniverso:origen,evoluciónyestructura
1. Fierro, Julieta (1999). ElUniverso. México: Conaculta.
2. Fierro, Julieta (1997). Losmundoscercanos. México: McGraw-Hill/Conacyt.
3. Fierro, Julieta (1991). CómoacercarsealaAstronomía. México: Dirección General de Publicaciones del CNCA/Gobierno del Estado de Querétaro/Limusa.
4. Herrera, Miguel Angel y Fierro, Julieta (1986). LasEstrellas. México: SITESA
5. Sagan, Carl (2002). Cosmos. México: Planeta.
6. Weinberg, Steven (1977). Los tresprimerosminutosdeluniverso. Madrid: Alianza Editorial
1. Álvarez, Manuel etal. HistoriadelaastronomíaenMéxico. ILCE. 5 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/04/html/astrono.html
2. Herrera, Miguel Angel y Fierro, Julieta (1997). LafamiliadelSol. ILCE. 5 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/062/htm/familia.htm
3. Rodríguez, Luis (2002). Ununiversoenexpansión. ILCE. 5 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/01/html/ununiver.html
4. Ruiz Morales, Jorge (1998). Astronomíacontemporánea. ILCE. 5 de marzo de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/01/html/sec_20.html
Fase II: Exploremos para definir el problemaObtengan información acerca de los eventos que sucedieron a la Gran explosión. Para ello:
1. En una mesa redonda, decidan cuáles son los sucesos más importantes para marcar en una línea del tiempo que represente la evolución del Universo a partir de la Gran Explosión. Pueden considerar los que citamos en la Tabla 1, e incluir algunos otros que consideren relevantes.
2. Entrevisten a sus maestros y a los de otras instituciones educativas, como preparatorias, bachilleratos y tecnológicos regionales; a los encargados de museos, bibliotecas y centros de investigación, o bien a adultos de su comunidad que puedan orientarlos.
173
IICIENCIAS
3. Con base en los resultados que obtengan, completen su Tabla 1 con la cronología de los sucesos más sobresalientes de la evolución del Universo, así como su Tabla 2 con los componentes que conforman la estructura del Universo.
Organicen una exposición para presentar al grupo la información que obtuvieron.
• Resuman en tablas, como la Tabla 1 y la Tabla 2, la información que recabaron.
Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema?construyan un modelo de una línea del tiempo para explicar el origen y la evolución del universo.
1. Tomen en cuenta la información que recabaron.
2. Recuerden las características de una línea del tiempo.
3. Cada segmento de su línea tendrá un valor de 1,000 millones de años, por lo que en esta línea se pueden ubicar sucesos que ocurrieron a lo largo de 15,000 millones de años.
4. La primera marca de la izquierda corresponde al tiempo cero, es decir, al momento de la Gran Explosión. Rotulen esta marca con esa leyenda.
5. Ubiquen el momento actual, —13,700 millones de años—, un poco antes de la penúltima marca, que corresponde a 14,000 millones de años. Rotulen esa marca con la palabra “Hoy”.
6. Por último, ubiquen y rotulen cada uno de los sucesos que decidieron incluir, como los sugeridos en la tabla 1.
Para hacer sus entrevistas:
Elaborenyllevenporescritocuatroocincopreguntasparaguiarsusentrevistas.Porejemplo:¿Cuándoseformaronlasgalaxiasprimitivas?¿QuéedadtieneelsistemaSolar?¿Quécuerposcomponenlasgalaxias?¿QuécuerposcomponenunsistemaestelarcomonuestroSistemaSolar?Seleccionenalosadultosqueentrevistarányhaganunacitaconellos.Infórmenlesdesuproyectoyseanamables.Utilicenunagrabadora,unalibretadeapuntesosubitácorapararegistrarlainformaciónobtenidadurantelaentrevista.
al terminar sus entrevistas:
Reúnanseenequipoyseleccionenlainformaciónútilpararesolverelproblema.Valorenlascoincidenciasenlasrespuestasdesusentrevistados.Unatabladedatospuedeserdegranayuda.
SESIÓN 4
174
PROyecTO De inVesTiGación 5
Para terminarcomuniquen los resultados que obtuvieron en la investigación y en el diseño de su línea del tiempo y su tabla de clasiicación.
• Para ello, realicen las siguientes actividades:
1. Elaboren un reporte de investigación, que contenga:
a) Introducción: Expliquen el propósito del proyecto.
b) Desarrollo: Describan los datos que investigaron respecto a lo siguiente:
i. Los hechos más importantes que ocurrieron en la evolución del Universo, desde su origen en la Gran Explosión.
ii. La estructura que tiene el Universo, desde los supercúmulos de galaxias hasta astros relativamente pequeños como cometas y asteroides.
iii. La importancia de los modelos para comprender la evolución y la estructura del universo.
c) Conclusiones: Cómo explican la evolución del Universo
2. Presenten sus trabajos a la comunidad escolar.
Para elaborar una tabla de clasiicación:
Latabladeclasiicaciónpresentaciertainformaciónsintetizada.Puedecontenerilustraciones.Generalmenteesdeltamañodeunacartulina.Comomaterialadicional,tenganalamanounareglade1m,plumones,lápicesycrayonesdecolores
UtilicenunformatocomolaTabla2,yagreguenunaterceracolumnaaladerecha.
ReproduzcanlainformacióndelasdosprimerascolumnasdelaTabla2,conformealoqueinvestigaron,procurandohacerloconlamejorletraposible.
Enlaterceracolumnadibujenoilustrenloscuerposcitadosenlasegundacolumna.
Eltítulodesutablaes“LaestructuradelUniverso”.
SESIÓN 5
sinteticen información mediante una tabla de clasiicación de la estructura del universo. Para ello:
1. Tomen en cuenta la información que recabaron y sintetizaron en la Tabla 2.
2. Recuerden las característicasdeunatabladeclasiicación:
175
IICIENCIAS
Lo que aprendimosevalúen lo aprendido durante el proyecto.
• Respondan:
1. Sobre el origen y estructura del Universo:
a) ¿Cómo explican el origen del Universo?
b) ¿Por qué son importantes las diferentes explicaciones que se han dado respecto al origen y evolución del Universo?
c) ¿Qué importancia tienen las ciencias y su interacción con la tecnología para comprender el origen y evolución del Universo?
2. Sobre el trabajo realizado:
a) ¿Qué cambios harían en su proyecto para mejorarlo?
b) ¿Qué logros y diicultadestuvieronalestablecersulíneadeltiempoysucuadrosinóptico?
c) ¿Quéfueloquemáslesgustóalhacerelproyecto?¿Quénolesagradó?
d) ¿Quésabenahoraquealiniciodelproyectodesconocían?
176
PROyecTO De inVesTiGación 6
Para empezar Lean el texto.
SESIÓN 1
EL SOL DORADO. Domingo 22 de junio de 2007
Y el premio Nobel es para…
“… ¡Wilhelm Conrad Röntgen! estas fueron las palabras que se escucharon por la radio en el año 1901 cuando se otorgó el primer premio Nobel de Física.
Para aquellos que no lo saben, el doctor Röntgen descubrió en noviembre de 1895, los rayos X. A pesar de que dichos rayos tienen aplicaciones en la medicina, pue-den también utilizarse en la in-dustria y generar mucho dinero. El doctor Röntgen demostró su calidad humana y ética científica al elegir no patentar su descubrimiento. Decidió que este conocimiento debía pertenecer a la humanidad. Gracias a su desinteresada actitud, los primeros aparatos de rayos X para uso médico pudieron construirse rápidamente y sin costos tan elevados, mejorando la calidad de vida de muchas personas en todo el mundo.
En un inicio, la naturaleza de los rayos X no se entendía totalmente y para su manejo no se tomaban las precauciones necesarias. Algunos médicos y científicos que estaban expuestos constantemente a los rayos X sufrieron pérdida de cabello, quemaduras, ulceración, incluso algunos murieron. Hoy en día, se conocen perfectamente los efectos de la radiación en las células y tejidos humanos, y se sabe cómo utilizarla en pequeñas dosis para tratar enfermedades como el cáncer.
Desde su descubrimiento, el uso de rayos X ha jugado un papel muy importante, con aplicaciones en
la industria, el arte y principalmente en la medicina, donde se utiliza para el diagnóstico de enfermedades, así como el tratamiento de tumores.
Un recurso actual de diagnóstico de enfermedades, que permite reproducir imágenes sin utilizar rayos X o rayos gamma es la resonancia magnética, que se obtiene al someter al paciente a un campo electromagnético 15 mil veces más intenso que el campo magnético de nuestro planeta.
Los tejidos humanos contienen hidrógeno y el electroimán utilizado en la resonancia magnética interactúa con los protones que forman los átomos de hidrógeno. Cuando el estímulo se suspende, los protones liberan energía que se transforma en señales de radio. Éstas son interpretadas por una computadora que, finalmente, las transforma en imágenes.
Radiografía de la mano de la esposa de Röntgen.
Un díptico sobre las aplicaciones de la Física en el área de la salud
Utilizando rayos X se pudo observar que en este cuadro había dos pinturas superpuestas.
177
IICIENCIAS
Ahora conoces la importancia de la Física en el desarrollo de algunas aplicaciones tecnológicas. En este proyecto analizarás la utilidad de los conocimientos físicos en el desarrollo tecnológico de la Medicina. Al inalseráscapazdeexplicarelfuncionamientobásicodealgunosaparatosdedeteccióndeenfermedadesyvalorarelusodelatecnologíaenelcuidadodelasalud.
Consideremos lo siguiente…Lean con atención el problema que se plantea. con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución.
Imagendelcerebroydelaespinadorsalobtenidasmedianteresonanciamagnética.
La clínica de tu comunidad va a realizar una feria de la salud para informar a la
población sobre el cuidado de la salud y la prevención de enfermedades; los estudiantes
de tu escuela quieren aprovechar esto para explicar algunas de las aplicaciones de la
Física en el cuidado de la salud.
Tú y tus compañeros de equipo tienen que explicar como a contribuido la Física al
diagnóstico y tratamiento de enfermedades, por ejemplo las radiografías, la tomografía
axial computariazada y la resonancia magnética. ¿Cómo lo harían? ¿Qué información les
parece adecuado difundir?
Para el registro de tus actividades, recuerda:
Utilizaruncuaderno,libretaocarpetacomobitácora.
Llevarahíunregistroordenadodeloquepiensasdelproblema,delostextosconsultados,delasentrevistasquerealices,delosdatosyobjetosencontrados.
Estasanotacionesteseránmuyútilesparaelaborarelinformedelproyecto.
Lo que pienso del problema
Responde en tu bitácora:
1. ¿QuésonlosrayosX?
2. ¿Paraquéseutilizan?
3. ¿QuépuedepasarsiunapersonaestaconstantementeexpuestaalosrayosX?
comenten: ¿cómo cambió la práctica médica con la invención de los rayos X?
178
PROyecTO De inVesTiGación 6
SESIÓN 2
Manos a la obraPlan de trabajo
Fase i: investigamos conocimientos útiles
Para conocer algunas de las aplicaciones de las ciencias en el cuidado y conservación de la salud sintetizarán algunos textos, así como información proveniente de páginas de internet. También recopilarán información referente a algunos aparatos y pruebas para el diagnóstico de enfermedades.
Fase ii: exploremos para deinir el problema
En equipos de trabajo recopilarán información relacionada con los nuevos materiales y técnicas basadas en conocimientos de fenómenos físicos y que son utilizadas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades como el cáncer. Además, realizarán entrevistas al personal de la clínica de salud para averiguar los tipos de cáncer más comunes en México. De este modo, tendrán elementos para participar en mesas redondas grupales.
Fase iii: ¿cómo contribuimos a la solución del problema?
Con base en sus investigaciones, resultados y conclusiones elaborarán un díptico explicativo para repartirlo en la comunidad. En él explicarán las aportaciones de la Física en la detección y tratamiento de enfermedades. Relacionarán el uso de la tecnología investigada en el cambio de las prácticas médicas actuales.
Calendario de actividadesAl igual que en los proyectos anteriores, organicen las actividades que realizarán en cada fase. Revisen las actividades y designen a los responsables de cada una. Consulten con su profesor la fecha inaldeentregadelproyectoparaquedistribuyanmejorsutiempo.Puedenutilizarelsiguienteformato:
cROnOGRaMa De acTiViDaDes
ResPOnsaBLes FecHa
Fase i
Fase ii
Fase iii
Fase I. Investiguemos conocimientos útilessinteticen información en su bitácora.
1. Respondan:
a) ¿Qué lecturas y actividades de los bloques podemos consultar para encontrarinformaciónsobreaplicacionestecnológicasrelacionadascon lasalud,comoelusodelosrayosX?
b) ¿Quéotrasfuentesbibliográicaspodemosconsultar?
c) ¿AquélugaresdenuestracomunidadpodemosacudirparaconseguirinformaciónsobreelusodelosrayosXenlamedicinayenlascomunicaciones?
179
IICIENCIAS
2. Obtengan información sobre los siguientes puntos:
a) El uso en la medicina de los rayos X, la resonancia magnética, la tomografía axial computarizada y el ultrasonido.
b) Las bases físicas del funcionamiento de los rayos X, la resonancia magnética, la tomografía axial computarizada y el ultrasonido.
c) Las ventajas y desventajas de cada técnica.
d) El cáncer, su incidencia, detección y tratamiento mediante radiación.
3. Consulten las referencias necesarias.
a) Dividan las lecturas entre todos los equipos.
b) Lean y sinteticen en su bitácora los textos revisados.
c) Expongan al resto del grupo una síntesis de la información consultada.
Algunas referencias de interésCiencias II. Énfasis en Física.
1.Secuencia21:¿Dequéestánhechaslasmoléculas?
2.Secuencia22:¿Quéhayenelátomo?
3.Secuencia25:¿Existelaluzinvisible?
1.Deteccióndeenfermedades
1. Michael M. etal (2006). Radiologíabásica. México: McGraw-Hill.
2. Allier Cruz, Rosalía Angélica etal (2005). LaMagiadelaFísica.TercerGrado. México: McGraw-Hill .
1. Abortes, Vicente. Fusiónnuclearpormediodelláser. ILCE. 23 de febrero de 2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/135/html/fusion.html
2. Rickards, C. Jorge. Lasradiaciones:retoyrealidades. ILCE. 7 de marzo de 2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/08/htm/radiacio.htm
3. Piña Barba, María Cristina. LaFísicaenlaMedicina. ILCE. 7 de marzo de 2007.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/37/htm/is.htm
4.AdultHealthAdvisor.Terapiaderadiación.UniversidaddeMichigan.22dejuniode2007.
http://www.med.umich.edu/1libr/aha/aha_radther_spa.htm
Aparatodetomografíaaxialcomputarizada.
180
PROyecTO De inVesTiGación 6
SESIÓN 3
Organicen una mesa redonda para comentar la información.
• Pueden abordar los siguientes puntos:
1. La importancia que tuvo el descubrimiento de los rayos X para mejorar la calidad de vida de las personas.
2. La importancia del uso de rayos X y otras tecnologías como la resonancia magnética
en el tratamiento y detección de enfermedades como el cáncer.
Para elaborar un cuestionario:
Formulenpreguntasclarasysencillas.Evitenpreguntasqueserespondanconsíono.Ejemplodeunapreguntaqueproporcionarespuestadesíono:¿Sabeustedcómosepuedediagnosticarelcáncercérvicouterino?Estapreguntasepuedeformularasí:¿Cuáleslaformaenlaquesepuedediagnosticarelcáncercérvicouterino?Utilicenunagrabadoraobienanotenlasrespuestasensubitácora.Diríjanseconrespetoalaspersonasquelesproporcioneninformación.Silesproporcionanfolletos,seancuidadososconellos.
al terminar de aplicar los cuestionarios:
Reúnanseyseleccionenlainformaciónútilpararesolverelproblema.Puedenelaboraruncuadrosinópticoparaorganizarlainformación.
Fase II: Exploremos para definir el problemaObtengan información directa sobre la incidencia de los distintos tipos de cáncer en México y de los tratamientos relacionados con la radiación. Para ello:
• Entrevisten a médicos, enfermeras o trabajadoras sociales de la clínica o centro de salud de su localidad, y registren en su bitácora la información que les proporcionen.
181
IICIENCIAS
Para terminarcomuniquen los resultados que obtuvieron. Para ello:
1. Elaboren un reporte que contenga:
a) Introducción: Expliquen el propósito del proyecto.
b) Desarrollo: Describan el procedimiento que siguieron para elaborar su díptico.
c) Conclusiones: Mencionen las aportaciones de la ciencia al cuidado y conservación de la la salud.
2. Organicen en su escuela la presentación pública de sus dípticos.
3. Organicen con los asistentes un intercambio de opiniones acerca de los tratamientos radiológicos.
Lo que aprendimosevalúen lo aprendido durante el proyecto.
• Respondan en sus bitácoras las siguientes preguntas:
1. Sobre el uso de los rayos X:
a) ¿Qué son?
b) ¿Por qué son importantes en la medicina?
c) ¿Cómo funcionan las pruebas radiológicas?
d) ¿Cuáles son las características de las distintas pruebas radiológicas?
2. Sobre el tratamiento del cáncer:
a) ¿Qué técnicas y aparatos se emplean?
b) ¿Por qué se utiliza la radiación para curar el cáncer?
3. Sobre el trabajo realizado:
a) Escriban las diicultadesquetuvieronparadesarrollarsuproyecto,lascausasylaformaenquelasresolvieron.
b)¿Quéfueloquemáslesgustóduranteelproyecto?
c)¿Sesientensatisfechosdeltrabajorealizado?¿Cómolomejorarían?
SESIÓN 4Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema?Diseñen un díptico en el que informen sobre la importancia de la Física en la detección y tratamiento de enfermedades.
Para elaborar un díptico:
Decidanlainformaciónquepresentarán.
Identiiquenlasideasprincipalesquetomaránencuenta.
Deinaneldiseñoasícomolasimágenesqueacompañaránlainformación.
Acomodeneltextoylasimágeneseneldíptico.Dejenalgunosespaciosenblancoparanosaturarlainformación.
182
LibrosManualdeExperimentos,ElectricidadBásica1.
(1984) México, MEISA, colección Didacta.
Félix, Alejandro, etal. (2001). LeccionesdeFísica. México. CECSA.
Fierro, Julieta etal. (1991). EclipsetotaldeSolenMéxico, 1991. México: UNAM.
Hewitt (1998). ConceptosdeFísica. México: Limusa Noriega Editores.
Garritz Ruiz, Andoni (2005). Químicauniversitaria. México: Pearson.
Gautreau, John (2003). FísicaModerna. México: McGraw-Hill.
Gettys, Edward (2005). Física para ciencias e ingeniería. México: McGraw-Hill.
Gutiérrez Aranzeta, Carlos y Martha Lucía Cepeda García (2000). Física2. México: Larousse.
Halliday, Jay y Robert Resnick (2002) Física,vol.II. México: CECSA.
Hecht, Eugene (1999) Física1.Álgebraytrigonometría. México: Paraninfo.
Hempel, Carl (1999). Filosofíadelaciencianatural. México: Alianza Editorial.
Herrera, Miguel Ángel (1996). CargasyCorrientes. México, SITESA.
Noreña, Francisco y Juan Tonda (2002). Laenergía. México: SEP/Santillana.
Perelman, Yakov (1983). FísicaRecreativa,vol.II. México: Editorial Cartago.
Pogan A. (2003). Fuerzasfísicas. México: SEP/Ediciones Culturales Internacionales.
Porter, A. (2005). Cómofuncionanlascosas. McGraw-Hill Interamericana, México.
Wood, R.W. (2004). Cienciacreativayrecreativa.experimentosfácilesparaniñosyadolescentes. México: McGraw-Hill Interamericana.
Zitzewitz, Paul W. etal. (2003). Física1,2a.Ed. México: McGraw-Hill
IICIENCIAS
183
Páginas de internet1. Braun, Eliezer. Unmovimientoenzig-zag. ILCE. 7
de junio de 2007.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/13/htm/sec_4.html
1. Comisión Federal de electricidad. GeneraciónTermoeléctrica;generaciónhidroeléctrica;Generaciónnucleoeléctrica;generaciónEoloeléctrica. 23 de febrero de 2007.
http://www.cfe.gob.mx/es/LaEmpresa/generacionelectricidad/
2. Comisión Nacional para el ahorro de energía. Consejosparaahorrarenergía. 17 de febrero de 2007. http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/Conae_PyME_consejos_para_ahorrar_energia.
3. Educajob. Universidad de Barcelona. Naturalezadelasleyes,lasteoríasylosmodeloscientíicos.Elcontextodelajustiicacióncientíicayelcontextodeldescubrimientocientíico. Fecha de consulta: 13 de julio de 2007. http://www.educajob.com/xmoned/temarios_elaborados/ilosoia/Naturaleza%20de%20las%20leyes,%20teor%EDas%20y%20modelos%20cient%EDicos_%20El%20c.htm
4. García-Colín,Leopoldo.Ysinembargosemueven.ILCE.7demarzode2007.http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/36/htm/ysin.html
5. Gómez,M.A.Movimientobrowniano.Elrincóndelaciencia.IES.VictoriaKent.Madrid,España.5dejuniode2007
6. http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/pr-52/PR-52.htm
7. Hojean,Robertoetal.Laenergíamuevealmundo.ComisiónChilenadeEnergíaNuclear.http://www.explora.cl/otros/energia/electricidad2.html
8. Morcillo,JuanG.ImágenesderocasenlaTierra.PortaldeCienciasExperimentales.UniversidadComplutensedeMadrid.5demarzode2007.
http://www.ucm.es/info/diciex/programas/index.html
9. Routtio,Penti.Flores,Jorge.Elmodelocientíico.27demayode2007.http://www2.uiah.i/projects/metodi/
10.UniversidaddeCórdoba,DepartamentosdeFísicaAplicadayQuímicaOrgánica.Septiembrede2003.Modelosatómicos.http://rabis15.uco.es/Modelos%20At%C3%B3micos%20.NET/Modelos/MAtomicos.aspx
11.ZapataCavidad,Alvaro.Utilizacióndebiogásparalageneracióndeelectricidad.27demayode2007.
12.http://cipav.org.co/cipav/resrch/energy/alvaro1.htm
Revisión académica
Carlos David Hernández Pérez, María Teresa Guerra Ramos,
Julio H. Pimienta Prieto
Revisión pedagógica
Sidney Cano Melena, Patricia Vázquez del Mercado Herrera
Corrección de estilo
Sergio Macías Díaz
Fotografía en telesecundarias
Telesecundaria ”Centro Histórico“. Distrito Federal.
Telesecundaria ”Sor Juana Inés de la Cruz“. Estado de México.
Telesecundaria ”De nueva creación“. Estado de México.
CIENCIAS I I Énfasis en Física Volumen II
Se imprimió por encargo de la Comisión Nacional de Libros de Texto Gratuitos,
en los talleres de ,
el mes de de 2007.
El tiraje fue de ejemplares, más sobrantes de reposición.