semana 3 mayo.pdf

CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE

Compendio que contiene los temas a desarrollar de Biología, Física y Química con estudiantes que cursan el primer año de educación secundaria.

2011

JAMES JOSÉ JUÁREZ MUENTE

C.T.A

1° SECUNDARIA 2 PROF. JAMES JUÁREZ MUENTE

PRESENTACIÓN

La educación es reflejo y producto de la sociedad en la cual se desarrolla, por ello la educación en nuestro país se caracteriza por ser tradicional, conservadora, memorista y acrítica. Su real transformación va más allá de propuestas puramente académicas. Sin embargo, a partir de una perspectiva del proceso didáctico, enseñanza-aprendizaje, y mediante materiales educativos adecuados, es posible desarrollar estudiantes de nivel óptimo, sensibles y críticos frente a los problemas nacionales y mundiales. El colegio “SANTA ANA”, consciente de la necesidad de una nueva propuesta educativa se plantea el objetivo de contribuir en la superación de las limitaciones del sistema educativo vigente. Para tal fin, se orienta a elevar el nivel cultural, académico y formativo de nuestros estudiantes provenientes del departamento de Piura, principalmente; nivel que les permita acceder y continuar superándose con solidez en las distintas universidades y demás centros de estudio superior. En esta oportunidad presentamos el compendio CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE. Esta publicación, contiene un marco teórico-práctico, objetivo, sistematizado y didáctico que permite estudiar y comprender los componentes del área que son: MUNDO FÍSICO, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE, MUNDO VIVIENTE, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE Y SALUD INTEGRAL, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD. Como material de consulta es idóneo para las estudiantes del PRIMER AÑO DE SECUNDARIA, y docentes del nivel primario y secundario. Finalmente el consejo directivo del colegio y los profesores del área de C.T.A saludamos y reconocemos el esfuerzo de la comunidad educativa, para lograr una educación científica y humanista.

Prof. James José Juárez Muente

C.T.A


UNIDAD 1: MATERIA Y ENERGÍA DESDE UNA PERSPECTIVA FISICOQUÍMICA

INTRODUCCIÓN Según el concepto clásico se dice que la materia es todo aquello que tiene masa, ocupa un lugar en el espacio y es perceptible a nuestros sentidos. Según el concepto moderno se define la materia como energía altamente concentrada. Los estados de la materia se debe a las fuerzas de atracción y repulsión, estos son: Sólido; Presenta forma y volumen definido ya que la fuerza de atracción es mayor que la de repulsión. Líquido; Presenta volumen definido y forma variable según el recipiente que lo contiene ya que existe equilibrio entre la fuerza de atracción y repulsión. Gaseoso; Carecen de forma y volumen definido ya que la fuerza de repulsión es mayor que la de atracción por eso los gases se difunden rápidamente ocupando el mayor volumen disponible. Plasmático; Este cuarto estado es energético y el más abundante en el universo, ejemplo: el núcleo del sol, la energía atómica, etc.

CONCEPTOS PREVIOS MATERIA: Es todo aquello que existe en la naturaleza y cuya característica fundamental es presentar masa y volumen. Un cuerpo es una porción limitada de materia. ESTADOS DE AGREGACIÓN

SÓLIDO: Presenta forma y volumen definido ya que la fuerza de atracción es mayor que la de repulsión.

LÍQUIDO: Presenta volumen definido y forma variable, según el recipiente que lo contiene. Existe equilibrio entre la fuerza de atracción y repulsión.

GASEOSO: Carecen de forma y volumen definido ya que la fuerza de repulsión es mayor que la de atracción.

PLASMÁTICO: Es un estado energético y el más abundante en el universo. Las estrellas, el Sol presentan estado plasmático.

CAMBIOS DE ESTADO

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Gas

Fusión Vaporización

LicuaciónSolidificación

Sublimación Directa o Sublimación

Sublimación Indirecta o Compensación

Líquido Sólido

C.T.A


Sustancia Química: Es la materia homogénea que está constituida por una sola clase de átomos o de moléculas y puede ser:

Sustancia simple o elemento. Está constituido por una sola clase de átomos. Ejemplo:

Metales No metales

Plata : Ag

Cobre : Cu

Oro : Au

Mercurio : Au

Hierro : Fe

Calcio : Ca

Sodio : Na

Aluminio : Al

Carbono : C

Hidrógeno : H2

Oxigeno : O2

Nitrógeno : N

Cloro :Cl2

Fósforo : P

helio : He

Sustancia compuesta o compuesta. Se encuentra formada por dos o más elemento diferente. Ejemplo:

Compuesto Fórmula

Agua Dióxido de carbono Ácido sulfúrico Amoniaco Cloruro de sodio (sal) Oxido de calcio (cal) Hidróxido de sodio Monóxido de carbono Oxido ferroso

H2O CO2 H2SO4 NH3 NaCl CaO NaOH CO FeO

Mezcla: Es la unión de dos o más sustancias en cantidades variables, no presenta fórmula y no se forman nuevas sustancias. Se pueden separar mediante procesos físicos como: destilación, filtración, etc.

Mezcla Homogénea. Presenta una sola fase (un solo color). El vino es una mezcla muy compleja de productos no distinguimos sus componente, ni siquiera con un microscopio, porque es una mezcla homogénea. En cambio, la madera es un ejemplo de mezcla heterogénea: a simple vista notamos que no es uniforme.

Ejemplos:

Agua de mar (salmuera): agua y sal Agua dura: agua y sal (calcio y magnesio) Agua potable: agua y cloro Ácido muriático: agua y ácido clorhídrico Formol: agua y metanol Vinagre: agua y ácido acético Latón: cobre y Cinc Bronce: cobre y estaño Amalgama: metal y mercurio

Mezcla Heterogénea. Presenta dos o más fases. Cuando añadimos sulfato de cobre y azufre al agua, el sulfato de cobre se disuelve, pero el azufre no. El agua no es un disolvente del azufre. Se llama Combinación a la unión de dos o más sustancias en cantidades fijas

C.T.A


generándose nuevas sustancias con propiedades diferentes a las iniciales. Para separar una mezcla se puede hacer por destilación

En conclusión:

Propiedades de la materia

MATERIA

Cuerpo

Sustancia Mezcla

SustanciaSimple

SustanciaCompuesta

MezclaHomogénea

Mezcla Heterogénea

C.T.A


Extensivas: Son las que dependen de la cantidad de materia presente. Ejemplos: extensión, divisibilidad, inercia, indestructibilidad, porosidad, impenetrabilidad, etc. Intensivas: Son las que no dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: dureza, maleabilidad, ductibilidad, tenacidad, viscosidad, punto de ebullición, conductividad, compresibilidad, efusión, difusión, temperatura, etc.

Fenómenos físicos y químicos Todo cambio en las propiedades de un cuerpo o sustancia es un fenómeno; dicho cambio es debido a la acción de la energía propia del cuerpo o a otro al que se enfrenta o reacciona. En el “fenómeno físico” no cambia la estructura interna de la materia. Ejemplos:

- Los cambios de estado. - La dilatación de un cuerpo. - Laminación del cobre. - La nieve derretida. - Normalizado del acero. - Trefilación del platino, etc.

En el “fenómeno químico” las sustancias de los cuerpos que intervienen se transforman en otra u otras nuevas sustancias. Fenómeno químico y reacción química son una misma cosa. Ejemplos:

- Oxidación de la plata. - Combustión de la gasolina. - Fermentación de la glucosa. - Reducción del permanganato de potasio. - Calcinación de la caliza, etc.

Definidos los fenómenos físicos y químicos se puede establecer los conceptos de propiedad física y propiedad química. Las propiedades físicas pueden ser estudiadas sin necesidad de transformación. Ejemplos: Color, olor, densidad, dureza, estado calorífico, sabor, solubilidad, punto de fusión, punto de ebullición, etc. Las propiedades químicas son aquellas en donde la sustancia sufre un cambio químico. Ejemplos: combustión, oxidación, reducción, etc. ¿Qué es alotropía?

El alotropismo entre los no metales comúnmente es una consecuencia de que el elemento exista en más de una forma molecular con propiedades diferentes. En los metales se debe a la posibilidad de más de una estructura de empaquetamiento compacto.

¿QUÉ ES LA QUIMICA?

La química es la ciencia del cambio. Estudia las distintas clases de sustancias y cómo interactúan entre sí. Esta a nuestro alrededor, no solo en el laboratorio científico o en la industria química. Personas con muy diferentes ocupaciones usan la química a diario; el médico, el cocinero, el granjero y el constructor. El técnico en el laboratorio usa la química para buscar infecciones en las muestras de sangre. El médico forense usa la química para ayudar a resolver crímenes. Medicinas, tintes sintéticos, plásticos y telas, se obtiene mediante procesos químicos a partir de materias primas extraídas de la naturaleza. LA QUÍMICA EN LA NATURALEZA

Las transformaciones químicas siempre han formado parte en el universo, incluso antes de que se desarrollaran los seres humanos. La química es una ciencia colocada entre la biología, pues ayuda a explicar muchos procesos orgánicos, y la física, por su relación con la materia y la energía. Los procesos químicos están ocurriendo constantemente en nuestro interior: cuando nos movemos tiene

C.T.A


lugar una serie de reacciones químicas que proporcionan a los músculos la energía que se obtiene de los alimento. Muchas especies del mundo animal usan la química para defenderse para matar a sus presas o para construir delicada estructuras de increíble solidez. Más fuerte que el acero

Esta araña de jardín teje su tela con finos hilos de proteína. Sorprendentemente, estas hebras de proteína son más resistentes que un hilo de similar grosor hecho de acero. La araña puede incluso variar el tejido: un hilo firme y seco para tejer los radios y un hilo más pegajoso entre ellos para capturara sus presas.

Sustancias Venenosas

Esta serpiente Mapanare, originaria de Venezuela, inyecta veneno a sus presas con los colmillos. El veneno, producido en unas glándulas especiales situadas detrás de la boca, es una proteína que afecta a la circulación sanguínea de su víctima, produciendo inflamaciones y hemorragias. Sin embargo, el veneno de serpiente no es nocivo por ingestión, pues el aparato digestivo puede descomponer las proteínas.

Sustancias Dolorosas

Las pequeñas espinas del tallo y de las hojas de la ortiga pueden producir irritación en contacto con la piel. Uno de los compuestos responsables de que esto ocurra es el ácido fórmico, el ácido fórmico, el ácido orgánico más simple y más potente. El escozor de la ortiga, al igual que la picadura de abeja, puede aliviarse con la aplicación de unas sustancias alcalina sobre la piel. Las hormigas también expulsan un liquido que contiene ácido fórmico (formica significa hormiga en latín).

Naranjas y Limones El olor del limón se debe en parte al limoneno, un aceite

esencial de su piel. Las esencias son compuestos orgánicos que proporcionan olor y color a muchas plantas. La estructura del limoneno tiene una imagen especular que se encuentra en la piel de la naranja. El sabor de todos los cítricos se debe a que contiene ácido cítrico; los limones tienen mayor concentración de este ácido que las naranjas.

C.T.A


SISTEMAS DE MEDICIÓN

Cuando se quieren cuantificar (medir) ciertas magnitudes como la masa, volumen, tiempo, velocidad de un móvil, temperatura, etc. se emplean instrumentos de medida y unidades apropiadas, por ejemplo, que registra, digamos 30 gramos; la temperatura de un cuerpo se mide con un termómetro. Que registra por decir 37°C. Materia pesada

A finales del siglo XVIII la balanza se convirtió en el instrumento de medida más importante para el químico. Para identifica r la cantidad de materia involucrada en una reacción era fundamental disponer de medida precisas. Esto llevo a abandonar la teoría del flogisto que dice que cuando se quema un material se libera siempre una sustancia llamada flogisto. Termómetro y mercurio líquido

El mercurio es un elemento metálico que se utiliza en termómetros (como se muestra en la fotografía) y en barómetros. Es el único metal líquido a temperatura ambiente. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.)

Ante la diversidad de sistemas de unidades y las diversas equivalencias, que hace tediosa las operaciones, para homogenizar unidades, nació oficialmente en 1960 el S.I. que utiliza muy pocas unidades y es una ampliación de la forma MKS del Sistema Métrico Decimal. En nuestro país a partir de 1985 es obligatorio su uso como sistema legal de unidades de materia del Perú. Unidades en el Sistema Internacional

Magnitud Unidad Símbolo

Longitud metro m

Unidades base o fundamentales

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Intensidad de corriente eléctrica

Ampere A

Temperatura Kelvin K

Intensidad luminosa candela cd

Cantidad de sustancia mol mol

Ángulo plano radián rad Unidades complementarias Ángulo sólido Estereorradián sr

Otros instrumento de medición Arenas de tiempo El reloj de arena era un dispositivo muy simple que permitía a los científico medir la velocidad a la que caían los objetos o a la que reaccionaban las sustancias. No fueron posibles medidas más precisas del tiempo hasta que apareció el primer reloj de péndulo en 1657

C.T.A


Unidades derivadas Se caracterizan por que están expresadas en función de las unidades fundamentales así:

Magnitud física Unidad Símbolo

Área metro cuadrado m2

Volumen metro cúbico m3

Densidad kilogramo por metro cúbico kg/m3

Fuerza newton N

Presión pascal Pa

Trabajo, energía joule J

Tensión o fuerza electromotriz (FEM) volt V

Cantidad de carga eléctrica coulomb C

Frecuencia hertz hz

Potencia, flujo calorífico watt W

Retrasando el reloj

El tiempo no necesariamente marcha hacia adelante, ni siquiera a la misma velocidad siempre. Si el universo, fuese a colapsar es posible que el tiempo fuera hacia atrás. El tiempo se ralentiza para los objeto que se mueven a gran velocidad: un astronauta en órbita durante un año envejece menos (la centésima parte de un segundo) que las personas de la Tierra.

Incluso los viajes en el tiempo son posibles. En teoría, dos regiones del Universo pueden estar conectadas por un “agujero de gusano” que lleve a otras dimensiones. Un objeto que puede reaparecer en el otro extremo en un tiempo anterior. Reloj atómico de cesio

El 29 de diciembre de 1999, el Instituto Nacional de Normas y Tecnología de Estados Unidos presentó el NIST F-1, el reloj más preciso del mundo (una distinción que comparte con un dispositivo similar situado en París). El NIST F-1, un reloj atómico de cesio, sustituye al NIST-7, que sirvió como patrón primario de tiempo en Estados Unidos desde 1993 hasta el final de 1999. El nuevo reloj atómico es tan preciso que podría funcionar durante casi 20 millones de años sin adelantarse ni retrasarse un segundo.

SISTEMA INTERNACIONAL Y EQUIVALENCIAS NOTABLES

I. Sistema Internacional y Conversión de Unidades

C.T.A


MÚLTIPLOS

SUB MÚLTIPLOS

Exa E 1018 deci d 10 –1

Peta P 1015 centi c 10 –2

Tera T 1012 mili m 10 –3

Giga G 109 micro 10 –6

mega M 106 nano n 10 –9

Kilo K 103 Pico p 10 –12

Hecto H 102 femto 10 –15

Deca da 101 atto a 10 –18

II. Factores de Conversión: 1. Longitud

1m = 10dm = 100cm = 1000mm 1k = 103m = 103dm = 105cm = 10 = 104mm 1plg = 2.54cm 1 pie = 12plg = 30,48cm 1 yarda = 3 pies = 3plg = 91,44cm

1 = 10–3mm = 10–6m 1ª = 10––88cm = 10–10m 1 milla (T) = 1609m 1 milla (M) = 1852m

2. Masa 1kg = 1000g = 2.2lb 1lb = 454g = 16 onzas 1 onza = 28.3g

1 tonelada = 1000kg = 2200lb

3. Volumen y capacidad 1ml = 1cm3 = 1cc 1dm3 = 1 litro = 1000ml = 1000cc 1 pie3 = 28.31 1 galón USA = 3,781L 1 galón ING = 4,551L 1m3 = 10001 1 galón = 4 cuartos

4. Tiempo

1 días = 24 horas = 86400 segundos 1 hora = 60 minutos = 3600 segundos 1 minuto = 60 segundos

ACTIVIDADES DE CASA

1. Explica la diferencia entre los siguientes términos: materia, cuerpo y sustancia. 2. Explica la diferencia entre unidad, magnitud, y medida. 3. Explica la diferencia entre longitud y superficie. 4. Da 2 ejemplos de medidas directas y 2 de medidas indirectas. 5. Identifica las magnitudes que mejor describan la distancia entre dos ciudades, el tamaño de

una parcela de maíz y el de una piscina. 6. Elabora 5 ejercicios aplicando el sistema de equivalencias. 7. Define masa, volumen y temperatura. 8. Elabora un cuadro informativo relacionado a las propiedades mecánicas de la materia. 9. ¿Qué es un Superfluido? 10. Completa el cuadro:

UNIDAD INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

UNIDADES

Masa

Volumen

C.T.A


TEMA: EL ÁTOMO

INTRODUCCIÓN En Grecia, aproximadamente 500 años antes de Cristo, donde los filósofos Demócrito y Leucipo sostenían que "todo está formado por corpúsculos invisibles e indestructibles llamados átomos". Átomo, etimológicamente significa sin división o sin partes (A = sin, tomo = partes). Sin embargo esta teoría (atomística o discontinuidad en la materia) no fueron desarrollados durante muchos años (aprox. 2,000 años), debido a la influencia de los filósofos idealistas como Aristóteles, quienes defendían la teoría de la continuidad de la materia, de esta forma negaban la existencia del átomo.

MARCO TEÓRICO ¿Cuál es la teoría de Aristóteles sobre la materia? Para Aristóteles, la materia se puede dividir de manera infinita y que los constituyentes básicos de la materia son "principios abstractos" a los cuales los llama propiedades primarias, éstas son: frío, caliente, seco y húmedo; combinando estas cuatro propiedades, la materia está constituida de cuatro elementos: agua, tierra, aire, fuego y de un quinto elemento que es independiente de las propiedades primarias llamado éter. ¿Con quién renace en forma definitiva la teoría atomística? Con el filósofo inglés John Dalton, quien en 1,808 publica su famoso libro titulado "New System of Chemical Philosophy" (Nuevo sistema de Filosofía Química), en el que rescata los pensamientos atomísticos y propone la primera teoría atómica con base científica, por lo que se les considera como el "padre de la química". ¿Cuáles son los postulados de Dalton? Para explicar las leyes de la combinación química y una serie de hechos comprobados en laboratorio, Dalton propuso una teoría atómica que se sintetiza en los siguientes postulados: 1) Los elementos están constituidos de átomos. 2) Los átomos de un mismo elemento son iguales en todas sus propiedades. 3) Los átomos son indivisibles. 4) Los compuestos contienen átomos combinados en arreglos definidos, de modo que existe un

número definido de átomos de cada tipo de elemento. ¿Actualmente todos los postulados de Dalton son válidos? No, el segundo y el tercer postulado han sido ya superados por la moderna concepción del átomo.

El segundo postulado se ha modificado con el descubrimiento de los isótopos por SODY. Un elemento desde el punto de vista moderno, se define como la "sustancia simple constituida de átomos de igual número atómico".

El tercer postulado se ha modificado con el descubrimiento de las partículas subatómicas, siendo las principales los protones, neutrones y electrones.

¿Qué fenómeno o experiencias han servido para desechar la teoría del "Átomo indivisible" propuesto por Dalton? Fueron los siguientes: 1) Experimento de Faraday en 1833 (Electrolisis). 2) Descubrimiento de los rayos catódicos por William Crookes a mediados del siglo pasado. 3) Descubrimiento de los rayos canales por Goldstein en 1886. 4) Descubrimiento de los rayos X en 1895 por Röentgen. 5) Descubrimiento de la radiactividad por Becquerel en 1896.

C.T.A


6) Determinación de las propiedades de los rayos catódicos por Thompson en 1897 y descubrimiento del efecto fotoeléctrico.

7) Experimento de la "gota de aceite" de Milikan en 1906 que permitió hallar la carga del electrón. MODELO ATÓMICO DE THOMPSON (1897) El hecho de que los rayos catódicos (electrones) se pudieran obtener de la materia llevó a J. J. Thompson a concluir que los electrones son parte de los átomos y propuso un nuevo modelo atómico en el siguiente sentido: "El átomo está formado por electrones, los cuales se mueven en una esfera de carga eléctrica positiva uniforme". Este modelo se asemeja a un budín de pasas, donde las pasas son como electrones y la esfera como el budín. En 1903 Perrín hizo una pequeña modificación al modelo de Thompson, al sostener que los electrones no se hallan distribuidos en todo el átomo, sino en las partes externas; pero no dio mayores explicaciones como para descartar el modelo de Thompson hasta que en 1906 se descubre el núcleo atómico, con los cual quedaría desechado definitivamente el modelo de Thompson. ¿Quién y cómo descubrió el núcleo atómico?

Rutherford descubrió el núcleo al estar bombardeando una laminilla de oro (4 104 mm de grosor)

con partículas alfa 4e2H .

Suponiendo que la teoría de Thompson era correcta, se esperaba que las partículas alfa iban a pasar en línea recta, puesto que la masa positiva estaba distribuida en todo el átomo, sin embargo sorprendió al observar que las partículas alfa sufrían desviaciones al pasar sobre la laminilla, tal como se muestra en la siguiente figura: En su experimento, Rutherford observó que la mayoría de los rayos alfa atravesaron la laminilla (I), otras sufrieron pequeñas desviaciones (II) y sólo algunas, rebotaron (III). ¿Cómo explica Rutherford el fenómeno descubierto? Rutherford interpretó correctamente el fenómeno y planteó la existencia de una masa positiva y concéntrica en el átomo al cual denominó núcleo atómico, con esto se explica la desviación que sufren las partículas alfa, en la siguiente forma:

Las partículas que no sufren desviación (I) son aquellas que pasan "lejos" del núcleo atómico.

Las partículas que sufren pequeñas desviaciones (II) son aquellas que pasan muy cerca del núcleo atómico.

Y las partículas que chocan al núcleo atómico, rebotan de acuerdo a la ley electrostática, puesto que los rayos alfa y el núcleo, son ambos de carga positiva, en consecuencia se produce repulsión. Con el descubrimiento del núcleo atómico quedó desechado el modelo de Thompson, y fue reemplazado por el modelo de Rutherford.

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD (1906) El modelo de Rutherford se sintetiza en los siguientes postulados: 1) El átomo tiene un núcleo central muy pequeño cuyo diámetro es 10,000 veces menor que el del

átomo, en él reside casi la totalidad de la masa del átomo y toda la carga positiva. 2) Alrededor del núcleo se distribuyen los electrones girando en forma circular y concéntrica al

núcleo. Los electrones no caen al núcleo como resultado de la atracción electrostática, debido a que la fuerza centrífuga originada por el rápido movimiento, es compensado con la fuerza originada por la atracción electrostática y gravitacional (muy pequeña).

3) Todo átomo es eléctricamente neutro; esto es, que cada átomo debe tener tantos electrones en su parte externa como cargas positivas en el núcleo atómico.

C.T.A


TEORÍA CUÁNTICA DE MAX PLANCK (1900) La teoría cuántica fue creada por Max Planck en 1900, que nace como una necesidad imperiosa ante la incapacidad de la Física Clásica, para explicar los fenómenos atómicos, con esto se dio origen a la Física Moderna o Física Cuántica. Según la teoría cuántica "La energía no puede ser absorbida ni emitida en forma continua, sino que se hace en forma discontinua, es decir en paquetes que son múltiplos de una unidad fundamental llamada "cuanto" o "cuanto de radiación".

Un cuanto de luz = fotón

La energía de un cuanto de luz o fotón, esta dado por la fórmula: E = h v También se sabe que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda. TEORÍA ATÓMICA DE BOHR (1913) Si Rutherford no pudo explicar los fenómenos atómicos, Niels Bohr explicó basándose en la teoría cuántica creada por su maestro Max Planck. Es importante señalar que Bohr no modificó el modelo de Rutherford, lo que hizo fue simplemente explicar en forma convincente los fenómenos atómicos en base al modelo establecido por Rutherford. Postulados por Bohr: 1) Postulado sobre la estabilidad de la órbita. 2) Postulado sobre la energía de un electrón en la órbita. 3) Postulado sobre órbitas permitidas del electrón. ¿Quién modificó la teoría de Bohr y por qué? En 1916 Sommerfeld modificó la teoría de Bohr al suponer que los electrones podían girar en órbitas no sólo circulares, sino también elípticas, describiendo movimiento de aproximación y de alejamiento al núcleo (así como el movimiento de traslación de la tierra). Este planteamiento lo hizo Sommerfeld al observar con el espectroscopio, ciertas longitudes de onda de pequeña energía que a simple vista eran invisibles, explicó que era consecuencia de la ubicación de electrones en subcapas o subniveles de energía. SABÍAS QUÉ... Niels Bohr (1885-1962) Bohr nació en Copenhague el 7 de octubre de 1885; era hijo de un profesor de fisiología y estudió en la universidad de su ciudad natal, donde alcanzó el doctorado en 1911. Ese mismo año fue a la Universidad de Cambridge (Inglaterra) para estudiar física nuclear con J.J. Thomson, pero pronto se trasladó a la Universidad de Manchester para trabajar con Ernest Rutherford. La teoría de la estructura atómica de Bohr, que le valió el Premio Nobel de Física en 1922, se publicó en una memoria entre 1913 y 1915. Su trabajo giró sobre el modelo nuclear del átomo de Rutherford, en el que el átomo se ve como un núcleo compacto rodeado por un enjambre de electrones más ligeros. El modelo de átomo de Bohr utilizó la teoría cuántica y la constante de Planck. El modelo de Bohr establece que un átomo emite radiación electromagnética sólo cuando un electrón del átomo salta de un nivel cuántico a otro. Este modelo contribuyó enormemente al desarrollo de la física atómica teórica. En 1916, Bohr regresó a la Universidad de Copenhague como profesor de física, y en 1920 fue nombrado director del Instituto de Física Teórica de esa universidad, recién constituido. Allí, Bohr elaboró una teoría que relaciona los números cuánticos de los átomos con los grandes sistemas que siguen las leyes clásicas, y realizó otras importantes aportaciones a la física teórica. Su trabajo ayudó a impulsar el concepto de que los electrones se encuentran en capas y que los de la última capa determinan las propiedades químicas de un átomo.

c = 3 1010 cm /s

= longitud de onda

cv

C.T.A


Anexo: Mapa conceptual de los modelos atómicos.

C.T.A


ACTIVIDAD DE CLASE

1. Según las imágenes identifica los modelos atómicos.

ACTIVIDADES DE CASA

1. ¿Qué relación existe entre la teoría atómica molecular y el hecho de que la materia sea discontinua?

2. Representa gráficamente la formación de la molécula de agua. 3. Explica de forma detallada la ley de conservación de la masa. 4. ¿Por qué la idea de átomo ha evolucionado con el tiempo? 5. Investiga sobre la creación de un microscopio que sirve para observar átomos. 6. Elabora un cuadro informativo relacionado a la radiactividad. 7. Investiga sobre la nanotecnología aplicada a la medicina. 8. Elabora un mapa conceptual donde relaciones materia – átomo. 9. Construye una tabla periódica en tu cuaderno. 10. Escribe en una cartulina la biografía de John Dalton y haz un comentario en clase.

C.T.A


51

UNIDAD 3: MOVIMIENTO Y FUERZA

TEMA: EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS La cinemática es una parte de la mecánica que se encarga de estudiar única y exclusivamente del

movimiento de los cuerpos sin considerar la causa que lo origina (fuerza).

Elementos del Movimiento

1. Movimiento

Es el cambio de posición que experimenta un cuerpo respecto a un sistema de referencia al

transcurrir el tiempo.

2. La Posición Inicial y Final Nos indica que el cuerpo es estudiado en determinados instantes, esto quiere decir que el movimiento del cuerpo posee diferentes posiciones a lo largo de la trayectoria

3. Trayectoria Es la línea discontinua recta o curva que recorre el móvil durante su movimiento. Dicho de otra manera, es el camino que describe el móvil.

4. Espacio (e) Denominado también recorrido, se denomina así a la longitud, valor o medida de la trayectoria.

5. Vector desplazamiento ( ) Es un vector que nos une la posición inicial y final

6. Distancia (d) Es el valor o medida del vector de desplazamiento.

C.T.A


7. Móvil Es el cuerpo que realiza el movimiento

8. Velocidad ( ) Es una magnitud vectorial que mide el espacio recorrido por el móvil en cada unidad de tiempo, su dirección es tangente a la trayectoria y su sentido es el mismo que el del movimiento del cuerpo. Se denomina rapidez al módulo de la velocidad. Su unidad en el SI es el m/s.

9. Rapidez Es el valor o medida de la velocidad

Del gráfico anterior podemos afirmar que la distancia es un concepto diferente de espacio

. e d . Ejemplo:

La trayectoria de un móvil es:

A B C según el gráfico. Determinar el espacio recorrido y la distancia.

Resolución:

1. Si analizamos la trayectoria

e = 20 m + 5 m + 5 m . e = 30 m .

2. Si analizamos la distancia (recordemos que la distancia es el módulo vector del desplazamiento)

CLASIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS

La enorme variedad de movimientos que existen en la naturaleza nos obliga a clasificarlos, para lo cual se tendrán en cuenta determinadas características como: La trayectoria que describen, la rapidez con que lo hacen, y la orientación que mantienen durante el movimiento.

C.T.A


A) Según su trayectoria: Pueden ser rectilíneos o curvilíneos. B) Según su rapidez: Pueden ser uniformes o variados. El movimiento será uniforme cuando la

rapidez se mantenga constante. C) Según su orientación: Pueden ser de traslación pura, rotación pura, o de traslación y rotación

simultáneos, como el que realiza la Tierra con relación al Sol.

Movimiento rectilíneo

Es un tipo de movimiento mecánico más elemental del universo, y se caracteriza porque la trayectoria que describe el móvil es una línea recta.

Desde este punto de vista tenemos dos tipos de movimientos rectilíneos a estudiar:

- MRU (Movimiento Rectilíneo Uniforme). - MRUV (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado).

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (MRU)

Concepto

El MRU es el tipo de movimiento mecánico más elemental del universo se caracteriza porque la trayectoria que describe el móvil es una línea recta, de modo que recorre distancias iguales en intervalos de tiempo también iguales.

Si t1 = t2 = t

d1 = d2 = d . d = Vt .

Donde: d: Distancia Recorrida t: Tiempo Transcurrido

Definición de Velocidad Constante ( )

Una velocidad es constante si su módulo y dirección no cambian a través del tiempo. Este tipo de velocidad sólo aparece en MRU.

Y su módulo se define así:

. tiempo

ciadisVelocidad

tan . .

te

V .

Las unidades de velocidad son: m/s, km/h, cm/s, pies/s, etc.

Ejemplo:

5 m/s; 15 km/h; 3 cm/s; 8 pies/s; etc.

C.T.A


Ecuación del Movimiento

. e = v . t .

En consecuencia.

. te

V . . Ve

t .

Unidades

e m Km cm

t s h s

V m/s Km/s cm/s

Ejemplo: 5 m/s

Diferencia Entre Velocidad y Rapidez

Como ya se definió, la velocidad es una magnitud vectorial, pues necesita una dirección y sentido además de su valor y la unidad. Pero la rapidez solo necesita del valor y la unidad para esta bien definido. Luego de expresar:”Un móvil se traslada con una velocidad de 5 m/s”, está mal expresado, pero lo correcto es decir: “un móvil se desplaza con una rapidez de 5 m/s”. Así el término que usaremos en este texto será el de rapidez.

Ejemplo:

1. La velocidad del móvil, que se muestra en el gráfico va con una velocidad de –4 m/s. Explicación:

No está mal expresado v = – 4 m/s, pues el signo menos tiene un significado físico, quiere decir que el móvil no hacia la derecha como se muestra en el gráfico sino a la izquierda.

2. Un móvil se traslada con una rapidez de 4 m/s

Explicación:

Un texto expresado así nos obliga a utilizar un criterio propio, quiere decir, que el móvil lo puedes graficar como en el Caso (A), de derecha a izquierda o como en el Caso (B), de izquierda a derecha. Con cualquiera de los dos se puede analizar el problema.

Caso (A) V = 4 m/s

Caso (A) V = 4 m/s

C.T.A


Significado Físico del Valor de la Velocidad

Cuando mencionamos que un móvil se traslada con una rapidez de 3 m/s, tal como se muestra en el gráfico se dice que su movimiento es uniforme. Ahora la rapidez de 3 m/s significa que por cada segundo que pasa el móvil recorre 3 m.

Así:

Aplicaciones

1. Tiempo de encuentro

Dados los móviles A y B separados una distancia “x” y con M.R.U. calcularemos el tiempo que

demoran en encontrarse si se mueven en sentidos contrarios.

. BA

e VV

xt

.

2. Tiempo de Alcance

Dados dos móviles A y B separados inicialmente una distancia “x” y con M.R.U., si uno de ellos va

al alcance de otro (Viajan en igual dirección y sentido). Calcularemos el tiempo de alcance.

. BA

a VVx

t

.

C.T.A

Equivalencias:

1 km = 1 000 m 1 h = 60 min 1 m = 100 cm 1 min = 60 segundos 1 cm = 10 mm 1h = 3 600 segundos

Conversión de Velocidades

Caso A:

De:sm

ah

Km .

A) h

Km36 x .

18

5 . = 10 m/s

B) h

Km72 x .

18

5 . = 20 m/s

C) h

Km90 x .

18

5 . = 25 m/s

Caso B:

De:h

kma

sm

.

A) sm

20 x . 5

18 . = 72 Km/h

B) s

m30 x .

5

18 . = 108 Km/h

C) sm

70 x . 5

18 . = 252 Km/h

PROBLEMAS DE CLASE

1. Un carro viaja con una rapidez de 90 Km/h ¿Qué rapidez tendrá en m/s? 2. Un tren viaja a la rapidez de 81 Km/h ¿Qué rapidez posee en m/s? 3. Un coche tiene una rapidez de 36 Km/h. ¿Qué distancia recorre en 5s? 4. Un móvil tiene una rapidez de 18 Km/h ¿Qué tiempo emplea para recorrer 90 m? 5. Un carro para recorrer 1,6 Km emplea 200 s. ¿Qué rapidez tiene el carro? 6. Un móvil se desplaza a la rapidez de 3 m/s. Calcular la distancia que logrará recorrer en 8s. 7. Un niño en bicicleta se desplazaba a 12 m/s logrando recorrer 180 m ¿En cuánto tiempo logrará

dicho movimiento? 8. Una tortuga logra avanzar una distancia de 9 m en 1 hora: Determinar la rapidez de dicha tortuga 9. Un auto se desplaza a razón de 36 Km/h durante 10 s ¿qué distancia logra recorrer dicho

auto? 10. Una niña en patines viaja a razón de 18 Km/h durante 1 min ¿Qué distancia logra recorrer

dicha niña? 11. Un atleta hace una carrera por espacio de 4 s, a razón de 10 m/s. Si luego de pasar la meta sigue

corriendo con la misma rapidez durante 2s. Calcular la distancia recorrida en total. 12. Un auto logra recorrer 200 m. en 10s ¿En cuánto tiempo recorrerá 140 m? 13. Un avión recorre 800 m en 16 s ¿En qué tiempo logrará recorrer 500 m?

Edited with the trial version of Foxit Advanced PDF Editor

To remove this notice, visit:www.foxitsoftware.com/shopping

http://www.foxitsoftware.com/shopping

semana 3 mayo.pdf

Documents