ciencias 2

Ciencias 2 Física Recursos didácticos

Recursos didácticos

Física

Natasha Lozano de Swaan

Ciencias 2 Física

2

Ciencias

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Ciencias Física

2

Recursos didácticos Guía del docente y Edición anotada: Felipe González

El libro Ciencias 2 Física. Recursos didácticos es una obra colectiva creada y diseñada en el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, con la dirección de Antonio Moreno Paniagua.

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El libro

Ciencias 2 Física. Recursos didácticos, fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo:

Edición: Martha Alvarado Zanabria Revisión técnica: Javier Sierra Vázquez Corrección de estilo: Martha Johannsen Rojas Diseño de portada: José Francisco Ibarra Meza Diseño de interiores: Rocío Echávarri Rentería Coordinación de Iconografía: Germán Gómez López Iconografía: Rocío Echávarri Rentería Ilustración: EG Servicios editoriales y gráficos, S.A. de C.V., y Mauricio Morales Saucedo Fotografía: Boris de Swan, Carlos Hahn, Archivo Santillana, Juan Miguel Bucio Trejo, Daniel de la Concha (p. 80), Elvia Chaparro Diagramación: Óscar Hernández Mercado, Héctor Javier Martínez Ramírez, Alicia Prado Juárez, Guillermo Sánchez, Braulio Morales Sánchez, EG Servicios editoriales y gráficos, S.A. de C.V., Ediciones y Recursos Tecnológicos Digitalización de imágenes: María Eugenia Guevara, Gerardo Hernández Ortiz y José Perales Neria, Javier Alcántar (EG Servicios editoriales y gráficos, S.A. de C.V.)

Guía del docente y Edición anotada: Felipe González

PROHIBIDA SU VENTA

La presentación y disposición en conjunto de cada página de Ciencias 2 Física. Recursos didácticos, son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier sistema o método electrónico, incluso el fotocopiado, sin autorización escrita del editor.

D. R. © 2008 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. DE C. V. Av. Universidad 767 03100, México, D. F. ISBN: 978-607-01-0124-3 Primera edición: enero, 2009 Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 802

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Presentación

Este libro es fruto de un esfuerzo colectivo para hacer de Ciencias II con énfasis en Física una asignatura que permita a los estudiantes conocer los fenómenos que explica esta ciencia y forman parte de la vida cotidiana. Con base en las orientaciones precisas que hemos estructurado, el docente podrá guiar a sus alumnos en el análisis y estudio de diversos fenómenos y sistemas que pertenecen a este ámbito del conocimiento. Ciencias 2 Física. Recursos didácticos propone herramientas y estrategias con el fin de propiciar el desarrollo de habilidades, que ayudarán al estudiante a comprender las aportaciones de la física en la vida diaria, su relación con los avances tecnológicos, su aplicación en las diversas áreas y su repercusión social. La Guía del docente presenta una dosificación en cinco bimestres de los temas del libro del alumno, prevista para 40 semanas de clases. En ésta se especifican los aprendizajes esperados de cada bloque, las habilidades, actitudes, evidencias de logro de cada tema. Asimismo, con base en las actividades realizadas a lo largo de todo el curso, se sugieren también lecturas complementarias y los momentos apropiados para evaluar el aprendizaje de los alumnos. Como una propuesta adicional para la evaluación de los estudiantes, se incluyen dos modelos de exámenes por bimestre (A y B), elaborados a partir de la dosificación de los contenidos del libro del alumno y, para facilitar el trabajo de calificación, contienen las respuestas de los diez exámenes. Ciencias 2 Física. Recursos didácticos incluye una sección llamada “Aprendizaje por proyectos” (App), en la cual se muestran algunas sugerencias de enseñanza y planificación útiles en el tratamiento de los proyectos que los alumnos realizarán a lo largo del curso.

PROHIBIDA SU VENTA

La segunda parte de este ejemplar, la Edición anotada, reproduce íntegramente el libro del alumno, acompañado de sugerencias didácticas generales para conducir las clases de Física, adecuadas al tiempo de cada sesión y al enfoque de la asignatura. El objetivo de esta sección es proporcionar a las profesoras y los profesores algunos elementos que, sumados a su experiencia y creatividad, les permitan organizar y dirigir el trabajo de los educandos. Deseamos que el libro Ciencias 2 Física. Recursos didácticos responda a las necesidades de los docentes que dedican su práctica profesional y su entusiasmo a enseñar Física a los estudiantes de secundaria.

Presentación

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III

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Estructura del libro de recursos El libro Ciencias 2 Física. Recursos didácticos tiene como finalidad apoyar a los docentes en la organización, preparación y desarrollo de sus clases. Este material consta de dos partes. La primera ofrece recursos para la planeación del curso y para la evaluación de los y las estudiantes, distribuida de la siguiente manera. La dosificación semanal de los contenidos del Programa Oficial de Ciencias II con énfasis en Física está organizada en 40 semanas de clase, dividida en cinco bimestres, e incluye: • Número

y título del bloque temático.

• Conceptos que

deberán aprender como parte esencial del conocimiento y lenguaje científico.

• Propósitos

Dosificación

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de logro con las que podrá medirse, y en su caso evaluarse, los avances en cada lección.

del Bloque.

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que se está trabajando.

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• Bimestre

• Evidencias

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Guía del docente

• Textos

PROHIBIDA SU VENTA

• Aprendizajes

esperados que proporcionan información sobre lo que los alumnos deben lograr.

subtemas que se están trabajando.

complementarios. Sugerencias para trabajar con los libros de las series: Básicos1 Retos2

• Temas y

de la semana de trabajo.

• Páginas

en las que se abordan los temas y subtemas en el libro del alumno.

• Actitudes que

desarrollarán frente a la ciencia y con su comunidad.

• Indicación

Lozano de Swaan, Natasha. Básicos. Ciencias II Física, Santillana, México, 2007. Gallegos Cázares, Leticia, Fernando Flores Camacho y Jesús Manuel Cruz Cisneros. Retos. Cultura Científica 2° Física, Santillana, México, 2007.

1 2

IV

FISICA 2 RD.indd 4

Guía del docente

12/10/08 10:00:22 PM

Exámenes planeados para complementar la evaluación bimestral.

Cuarto examen A

En estos espacios cada escolar podrá escribir sus datos personales, y el docente registrar los aciertos y la calificación correspondiente.

Grupo: Fecha:

1. Observa la ilustración de la derecha y contesta las preguntas utilizando lo estudiado durante el Bloque 4.

2. De seguro varios de tus compañeros de clase utilizan lentes. ¿Conoces los diferentes problemas de la visión y la forma en que distintos lentes ayudan a corregirlos? Con la descripción de los diferentes defectos en la visión, dibuja el tipo de lente que ayuda a corregirlos y explica su funcionamiento. Utiliza el modelo de rayos de luz y, en la explicación, los conceptos relacionados con las lentes. Defectos de la visión

Para responder la primera pregunta, rivada del enunciado del ejercicio:

use la información de-

vfinal 0 m/s vinicial 30 m/s tfinal 4 s tinicial 0 s

1

30 m/s ∆v = vfinal vinicial = 0 m/s 30m/s = = 4s – 0 s = 4 s ∆t = t t final

Valoración Verdadero Falso

Afirmación

Argumentación La velocidad no sólo involucra la magnitud, sino también la dirección. En un movimiento circular uniforme, la velocidad, como magnitud, se mantiene constante, pero siempre cambia de dirección, por lo que la velocidad se modifica y hay una

X

aceleración.

De donde:

a=

Bloque. 4. Aplica las ideas estudiadas en el

Existe aceleración en movimientos uniformes, pero sólo cuando la velocidad del movimiento es grande.

inicial

30 m/s ∆v vfinal vinicial = = 4s ∆t tfinal tinicial

2

Un móvil acelerado recorre distancias iguales en intervalos de tiempos iguales.

3

La aceleración es un incremento de velocidad en un intervalo de espacio.

4

ocurre en El signo negativo indica que la aceleración , es decir, se sentido negativo a la dirección de movimiento ón. desaceleraci trata de una aceleración negativa o que recorrió la bicicle2. b) Es posible calcular la distancia a partir de la siguienta, una vez que se usaron los frenos,

X

Un móvil acelerado no recorre distancias iguales en tiempos iguales, debido a que la velocidad cambia y puede recorrer más distancia o menos en un mismo tiempo. Ésta es la definición de velocidad.

X

Para describir el movimiento de un objeto basta conocer el punto de partida y el tiempo que dura el

X

Se requiere además conocer el sistema de referencia y la velocidad a la que se mueve.

X

La rapidez es la magnitud de la velocidad; la velocidad además incluye una dirección y un sentido en el cual se mueve

movimiento.

5

Velocidad y rapidez son lo mismo.

un objeto.

5. Elabora un mapa conceptual.

te fórmula:

a * (∆t)2 ∆x xfinal xinicial vinicial * ∆t ½ tinicial)2 vinicial * (tfinal tinicial) ½ a * (tfinal

Con los datos del ejercicio tenemos

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PROHIBIDA SU VENTA

2.

Velocidad

Véase cuadro al final, en página LXXVI.

Rapidez

Guía del docente

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FISICA 2 RD.indd 52

12/3/08 9:43:45 PM

Para facilitar al docente la tarea de calificar se incluyen las Respuestas de los exámenes modelo. Se incluyen, además, gráficas, esquemas, mapas conceptuales y tablas, que son muy útiles como guía para la evaluación. En caso de requerirse una solución abierta o personalizada, como en el caso de los debates, ésta se identifica como respuesta libre (R. L.).

1

Longitud Tiempo Segundo

RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN PRIMER BIMESTRE (B)

DEL

a grandes Bloque: El futuro del transporte. Viajar

El movimiento

os La descripción de los cambi en la Naturaleza

de alumnos Al iniciar cada Bloque pida a un par voz alta, el que lea, de manera alternada y en “¿Qué sé?”. texto introductorio hasta el apartado sus cuadernos Después solicite que respondan en que no se las preguntas incluidas, pero aclare van a evaluarán las respuestas, sino que al concluir el compararlas con las que rescriban no los Bloque. Por lo tanto, en este momento cómo corrija, utilícelas después para mostrarles aprendizaje cambiaron sus ideas y propiciar un actividad significativo. El objetivo de esta primera y los alumnos. es rescatar las ideas previas de las ciencia En el libro Cómo enseñar y aprender I. Pozo y M. A. (Morata, Barcelona, 2004, p. 228), previas se Gómez Crespo refieren que las ideas contacto van conformando a partir de nuestro de nuestras cotidiano con el entorno, surgen días de vida, observaciones desde los primeros que nos ayuda y tienen un alto valor predictivo hasta cierto a movernos en el mundo, pero sólo son momento, porque cuando esas ideas físicas confrontadas con los modelos y teorías presentan que se estudian en la escuela, se los problemas.

Con seguridad alguna vez has observado un hecho de la Naturaleza que te causó asombro y te llevó a preguntarte cómo y por qué sucedía. Lo mismo le ocurrió a los griegos de la Antigüedad, que habitaron el archipiélago que baña el mar Egeo, al norte del Mediterráneo. Esta actitud de los seres humanos dio origen a la ciencia y, en particular, a la física. El propósito de este bloque es guiar tus primeros pasos en el quehacer de la física: en tus observaciones, experimentos y reflexiones sobre el movimiento de todo lo que te rodea. Esos conocimientos te permitirán comprender la importancia de los sentidos (así como sus limitaciones) y la utilidad de los instrumentos para explicar los fenómenos relacionados con el movimiento. Te invitamos a que hagas un recorrido por la física y a que redescubras lo que percibes, a conocer a sus protagonistas y los conceptos que han cambiado la historia de la ciencia, así como a prepararte para mirar el mundo con otros ojos.

Proyecto del velocidades con seguridad.

1. Más allá de las fronteras. transporte: Desarrollo histórico de los medios de t_permanentes/his• redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/ac p_medios.htm toria/histdeltiempo/pasado/cosavida/ rciario/transporte/ • cuentame.inegi.gob.mx/economia/te default.aspx?tema=E

La sección Aprendizaje por proyectos (App) presenta algunas estrategias de enseñanza y de aprendizaje útiles en el desarrollo de los proyectos propuestos en el libro del alumno. LXVIII

Guía del docente

Gráfica posición-tiempo

Marco de referencia

Gráfica velocidad-tiempo Trayectoria

3. Reflexiona y argumenta. si la tortuga camiEl razonamiento de Zenón es correcto: sea ese avance, Aquiles na un poco, por más pequeño que avanzará, exactamente la mitad.

LII

Dirección

2

antes de frenar y La distancia que recorrió la bicicleta detenerse fue de 60 m. tablas de datos Ejercicios de análisis de gráficas y

Presbicia La visión cercana se hace borrosa, sin embargo la visión de lejos sigue siendo buena. Se manifiesta cuando resulta difícil ver de cerca, pero es posible leer el texto si lo alejamos de los ojos.

Movimiento

que:

∆x xfinal * (4 s)2 120 m – 60 m = 60 m xfinal = 60 m

Nota: algunos de los textos usados para elaborar estos exámenes se tomaron de: Yakov Perelman. Física Recreativa II, Ediciones Mir, 1932. Versión en español de Patricio Barros, 2001. www.geocities.com/fisicarecreativa2/

Hipermetropía Las imágenes se forman por detrás de la retina. No está relacionada con la lejanía o cercanía del objeto observado.

Aceleración

) 0 = (30 m/s) * (4 s) ½ (7.5 m/s

Se indica el valor en puntos de cada reactivo.

Describe cómo lo corrige el uso de la lente

Miopía Es la dificultad para ver de lejos. Las imágenes se forman antes de la retina y se ven borrosas.

se mueve con Sin embargo no considera que Aquiles el avance que le tocauna mayor velocidad, por lo que Se están comparando ría, se realiza en un tiempo menor. tiempos diferentes. la suma de que supone Zenón que es El otro problema será menor que el de la todos los avances de Aquiles, siempre de los ejercicios anteriotortuga, lo que una gráfica, como las alcanzará y rebasares, demuestra que eso no ocurre: Aquiles de la carrera. rá a la tortuga en un momento determinado

Núm.

Esquema

B L O Q U E

∆v v vinicial a = ∆t t final t inicial final

Se propone el factor en que se dividirá la cantidad de aciertos de cada examen.

• ¿Qué tipo de fuerzas actúan en un electroimán? • ¿Qué transformaciones de energía están presentes en el funcionamiento del electroimán?

EGD=>7>96HJK:CI6

DEL PRIMER BIMESTRE (A)

1. Ejercicios de aplicación. a mayor velocidad que 1. a) Primero llegará la luz, pues viaja que la del sonido. Al la del sonido: es casi 910 veces mayor se obtiene 909.09. dividir 300 000 km/s entre 330 m/s, calcular si se cono2. a) La aceleración promedio se puede entre el tiempo ce el cambio en la velocidad y se divide es decir, cambio, transcurrido para que ocurra ese

Calificación:

1. Ejercicios de aplicación. (10 puntos)

Hay dos tipos de exámenes, A y B: los primeros consisten en ejercicios de aplicación y reflexión de los conceptos, y los segundos poseen una estructura adecuada a la evaluación por proyectos, e involucran experimentos, presentaciones, y por lo general conducen a un debate grupal.

RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN

Núm. de aciertos:

(Total de aciertos entre 10)

Cada examen está compuesto por cuatro a seis páginas que se pueden fotocopiar para que los estudiantes trabajen con ellas.

5I
Núm. de lista:

Nombre:

La segunda parte reproduce íntegramente el libro del alumno, en cuyos márgenes se incluyen sugerencias didácticas y actividades adicionales, para facilitar el desarrollo de las clases. Estructura

FISICA 2 RD.indd 5

12/10/08 10:00:30 PM

Dosificación PRIMER BIMESTRE Bloque 1. El movimiento. La descripción de los cambios en la Naturaleza

Propósitos: En este Bloque los alumnos: • Analizarán y comprenderán los conceptos básicos del movimiento y sus relaciones, lo describirán e interpretarán mediante algunas formas de representación simbólica y gráfica. • Valorarán las repercusiones de los trabajos de Galileo acerca de la caída libre en el desarrollo de la física, en especial la forma de analizar los fenómenos físicos.

Semana

1

Temas y subtemas

Páginas

Lección 1. La percepción del movimiento 1.1 Los sentidos y nuestra percepción del mundo. ¿Cómo sabemos que algo se mueve? 1.2 ¿Cómo describimos el movimiento de los objetos? Laboratorio: En el Ateneo 1 Los patrones y el Sistema Internacional.

10-30 10-11

• Sistema de referencia y vectores.

17-20

• Rapidez y velocidad.

21-22

Laboratorio: En el Ateneo 1 ¡Tomemos medidas!

12-16 12

16

2

• Las gráficas 1.3 Un tipo particular de movimiento: movimiento ondulatorio. • Definición de ondas transversales y longitudinales. Laboratorio: En el Ateneo 1 Produzcamos ondas

23-25 26-30 27-30 29

PROHIBIDA SU VENTA

3

4

Lección 2. El trabajo de Galileo: una aportación importante para la ciencia 2.1 ¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen? • ¿Qué sé? • ¿Qué quiero conocer? • ¿Qué haré para saberlo? • ¿Cómo lo evidencio y lo comunico?

Laboratorio: En el Ateneo 1 La caída libre

VI

FISICA 2 RD.indd 6

31-39 31-34 31 31-32 32 33-34

34

Aprendizajes esperados

Conceptos

• Reconoce y compara distintos tipos de movimiento en el entorno en términos de sus características perceptibles. • Describe movimientos rápidos y lentos a partir de la información que percibe con los sentidos y valora sus limitaciones. • Propone formas de descripción de movimientos rápidos o lentos a partir de lo que percibe. • Aprende y utiliza el concepto de medición.

• Tipos de movimiento y sus características.

• Describe y compara movimientos de personas u objetos utilizando diversos puntos de referencia y la representación de sus trayectorias. • Interpreta el concepto de velocidad como la relación entre desplazamiento, dirección y tiempo, apoyado en información proveniente de experimentos sencillos. • Identifica las diferencias entre los conceptos de velocidad y rapidez. • Aprende a utilizar instrumentos de medición y a tomar datos de manera precisa.

• Sistema de referencia. • Trayectoria de movimiento y sus representaciones gráficas. • Desplazamiento, dirección y tiempo. • Velocidad y rapidez. • Medición de velocidades. • Sistema Internacional de medidas. • Gráficas y tablas de datos.

• Construye e interpreta tablas de datos y gráficas de posición-tiempo, generadas a partir de datos experimentales o del uso de programas informáticos. • Predice características de diferentes movimientos a partir de gráficas de posición-tiempo. • Aplica las formas de descripción y representación de los movimientos analizados anteriormente para describir el movimiento ondulatorio. • Diferencia las características de algunos movimientos ondulatorios. • Utiliza el modelo de ondas para explicar algunas características del sonido. • Relaciona el sonido con una fuente vibratoria.

• Movimiento ondulatorio y sus características: longitud de onda, frecuencia, periodo, velocidad de propagación. • Diferentes movimientos ondulatorios. • Ondas. • Sonido y fuente vibratoria.

• Identifica, a través de experimentos y de gráficas, las características • Caída libre. del movimiento de caída libre. • Explicaciones de Galileo • Aplica las formas de descripción y representación de movimientos y Aristóteles a la caída libre. analizados anteriormente para describir el movimiento de caída libre. • Contrasta las explicaciones del movimiento de caída libre propuestas por Aristóteles con las de Galileo. • Valora la aportación de Galileo como uno de los factores que originaron una nueva forma de construir y validar el conocimiento científico basado en la experimentación y la reflexión de los resultados. • Analiza la importancia de la sistematización de datos como herramienta para la descripción y predicción del movimiento. • Aplica el procedimiento para trabajar en el laboratorio al estudiar el experimento de Galileo.

Guía del docente

12/10/08 10:00:33 PM

• Aplicarán e integrarán habilidades, actitudes y valores durante el desarrollo de proyectos1, enfatizando el diseño y la realización de experimentos que les permita relacionar los conceptos estudiados con fenómenos del entorno, así como elaborar explicaciones y predicciones. • Reflexionarán acerca de las implicaciones sociales de algunos desarrollos tecnológicos relacionados con la medición de la velocidad con la que ocurren algunos fenómenos. Textos complementarios: Lozano de Swaan, Natasha. Básicos. Ciencias II Física, Santillana, México, 2007. Gallegos Cázares, Leticia, Fernando Flores Camacho y Jesús Manuel Cruz Cisneros. Retos. Cultura Científica 2° Física, Santillana, México, 2007.

PROHIBIDA SU VENTA

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro

Textos complementarios

• Comparación de las características de diferentes tipos de movimiento.

• Proponer formas personales para describir movimientos, aprovechando la información percibida con los sentidos.

• Reconoce y compara distintos tipos de movimiento en el entorno en términos de sus características perceptibles. • Describe movimientos rápidos y lentos a partir de la información que percibe con los sentidos y valora sus limitaciones. • Propone formas de descripción de movimientos rápidos o lentos a partir de lo que percibe.

• Descripción y comparación de movimientos utilizando los conceptos físicos. • Interpretación de los conceptos de velocidad y rapidez como formas descriptivas del movimiento. • Obtención de información del movimiento a través de experimentos sencillos. • Construcción de representaciones gráficas de movimientos estudiados utilizando la información experimental. • Uso de la información de las representaciones para predecir movimientos.

• Participar en las actividades • Describe y compara movimientos de personas u experimentales de manera objetos utilizando diversos puntos de referencia y la colaborativa y responsable. representación de sus trayectorias. • Compartir y comunicar los • Interpreta el concepto de rapidez como la relación resultados obtenidos en los entre la distancia y el tiempo, y el de velocidad como experimentos por medios escritos, la relación entre el desplazamiento y tiempo, apoyado orales y gráficos al equipo y al resto en información proveniente de experimentos sencillos. del grupo. • Identifica las diferencias entre los conceptos de velocidad y rapidez. • Construye e interpreta tablas de datos y gráficas de posición-tiempo, generadas a partir de datos experimentales o del uso de programas informáticos. • Predice características de diferentes movimientos a partir de gráficas de posición-tiempo.

15-17

10-13, 15, 18-28, 42-51 18-25

• Integración de las formas descriptivas y los conceptos • Manifiestar curiosidad e interés revisados al movimiento ondulatorio. al aplicar el modelo de ondas • Análisis de algunas características de diferentes tipos a movimientos ondulatorios de movimientos ondulatorios. cotidianos. • Aplicación del modelo de ondas para describir • Manifestar actitudes de el movimiento ondulatorio. responsabilidad y respeto hacia • Relación entre un efecto sonoro con su causa. el trabajo individual y en equipo. • Expresar curiosidad e interés al identificar la realización causaefecto en fenómenos sonoros.

• Aplica las formas de descripción y representación de los movimientos analizados anteriormente para describir el movimiento ondulatorio. • Diferencia las características de algunos movimientos ondulatorios. • Utiliza el modelo de ondas para explicar algunas características del sonido. • Relaciona el sonido con una fuente vibratoria.

14, 28-34, 52-53 15-16, 26-40

• Realización de experimentos para caracterizar la caída libre. • Aplicación de las formas descriptivas del movimiento a la caída libre. • Comparación de sus explicaciones sobre la caída libre con las propuestas por Galileo y Aristóteles. • Reconocimiento de la sistematización de la información proveniente de la experimentación como insumo para la construcción del conocimiento científico.

• Identifica a través de experimentos y de gráficas las características del movimiento de caída libre. • Aplica las formas de descripción y representación de movimientos analizados anteriormente para describir el movimiento de caída libre. • Contrasta las explicaciones del movimiento de caída libre propuestas por Aristóteles con las de Galileo. • Valora la aportación de Galileo como uno de los factores que originaron una nueva forma de construir y validar el conocimiento científico basado en la experimentación y la reflexión de los resultados. • Analiza la importancia de la sistematización de datos como herramienta para la descripción y predicción del movimiento.

15, 53-55 18-25, 55-61

• Valorar el trabajo de Galileo. • Reconocer la importancia de la medición en la construcción del conocimiento científico. • Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable.

En virtud de que en el programa de estudios de Ciencias la SEP considera la enseñanza por proyectos como una estrategia didáctica y de evaluación, que permite al docente observar el avance de los alumnos en la adquisición de conocimientos y el desarrollo de habilidades y actitudes, una de las opciones de evaluación bimestral incluidas en este material se refiere a dicha metodología. 1

Dosificación

FISICA 2 RD.indd 7

VII

12/10/08 10:00:35 PM

Dosificación

Semana

Temas y subtemas

Páginas

2.2 ¿Cómo es el movimiento cuando la velocidad cambia? La aceleración. • Aceleración como razón de cambio de la velocidad. • Gráficas de velocidad–tiempo. Laboratorio: En el Ateneo 1 ¿Se aceleró el balín?

35-39

Lección 3. Mis proyectos Laboratorio: ¿Liebre o tortuga? / Las ondas • Objetivo, ¿qué sé? y ¿qué quiero conocer?, ¿qué haré para saberlo? • Realiza un trabajo de investigación (Prevención de riesgos en caso de sismos).

Laboratorio: ¿Liebre o tortuga? / Las ondas ¿Cómo lo evidencio y lo comunico?


Conceptos

• Aplica las formas de descripción y representación de movimientos analizados anteriormente para describir el movimiento acelerado. • Identifica la proporcionalidad en la relación velocidad–tiempo. • Establece la diferencia entre velocidad y aceleración. • Interpreta las diferencias en la información que proporcionan las gráficas de velocidad–tiempo y las de aceleración–tiempo provenientes de la experimentación o del uso de recursos informáticos y tecnológicos. • Analiza los datos obtenidos en el experimento pasado y reafirma los aprendizajes esperados en el punto anterior.

• Movimiento acelerado. • Aceleración. • Relación y gráficas velocidad-tiempo. • Relación y gráficas aceleración-tiempo.

40-45

• Selecciona entre las opciones ¿Liebre o tortuga? o Las ondas, diseña y planea su experimento. • Realiza una actividad experimental que permita analizar el movimiento. • Elabora explicaciones y predicciones acerca del movimiento de objetos o personas, en términos de velocidad y aceleración.

• Movimiento. • Descripción gráfica. • Medición y unidades de medición. • Movimiento ondulatorio.

40-45

• Representa e interpreta los datos acerca del movimiento analizado en tablas y gráficas. • Expresa las unidades de medición y notación adecuadas para reportar magnitudes. • Concluye la actividad experimental para analizar el movimiento. • Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Describe la forma en la que la ciencia y la tecnología satisfacen necesidades y han cambiado tanto los estilos de vida como las formas, para obtener información a lo largo de la historia de la ciencia. • Manifiesta actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Analiza y discute acerca de diversos instrumentos empleados por distintas culturas para medir el tiempo y la longitud, y explica en qué y cómo se empleaban.

• Metodología experimental. • Metodología de investigación.

35 36 37-38

5

6

PROHIBIDA SU VENTA

Presentación de proyectos al grupo o a la comunidad escolar.

7

Primera evaluación bimestral

VIII

FISICA 2 RD.indd 8

Guía del docente

12/10/08 10:00:37 PM

Actitudes

Evidencias de logro


• Realización de experimentos para caracterizar el movimiento acelerado. • Diferenciación de los conceptos de velocidad y aceleración. • Integración de las formas descriptivas y los conceptos revisados al movimiento acelerado. • Participación en experiencias simuladas de movimientos acelerados con apoyo de recursos informáticos.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Valorar y cuidar los recursos informáticos con los que trabaja y aprovecharlos para discutir y socializar con su equipo y grupo las ideas y conclusiones.

• Aplica las formas de descripción y representación de movimientos analizados anteriormente para describir el movimiento acelerado. • Identifica la proporcionalidad en la relación velocidad–tiempo. • Establece la diferencia entre velocidad y aceleración. • Interpreta las diferencias en la información que proporcionan las gráficas de velocidad–tiempo y las de aceleración–tiempo provenientes de la experimentación o del uso de recursos informáticos y tecnológicos.

15-16, 35-41, 55-57 10-24

• Descripción y explicación de diferentes movimientos mediante representaciones gráficas utilizando los conceptos de velocidad y rapidez. • Diseño y realización de actividades experimentales para identificar y medir variables físicas relacionadas con el movimiento. • Registro y análisis de los resultados de las actividades experimentales implementadas. • Análisis de diferentes movimientos a partir de la obtención de información recopilada en actividades experimentales. • Relación del modelo ondulatorio para describir y explicar fenómenos en los que las ondas se encuentran involucradas.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Clarificar sus valores relacionados con el tema seleccionado. • Valorar la contribución de la ciencia a la comprensión de los fenómenos naturales relacionados con el movimiento.

• Elabora explicaciones y predicciones acerca del movimiento de objetos o personas, en términos de velocidad y aceleración. • Representa e interpreta en tablas de datos y gráficas los datos acerca del movimiento analizado. • Expresa las unidades de medición y notación adecuadas para reportar velocidades. • Diseña y realiza una actividad experimental que permita analizar el movimiento. • Describe la forma en la que la ciencia y la tecnología satisfacen necesidades y han cambiado tanto los estilos de vida como las formas para obtener de información a lo largo de la historia de la ciencia. • Manifiesta actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo.

48-49, 52-53 35-40

• Integración y aplicación de las formas descriptivas y los conceptos revisados en casos específicos de movimientos de especial interés personal y valoral.

• Compartir y comunicar los resultados obtenidos en los experimentos por medios escritos, orales y gráficos al equipo y al resto del grupo.

• Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Analiza y discute acerca de diversos instrumentos empleados por distintas culturas para medir el tiempo y la longitud, y explica en qué y cómo se empleaban.

PROHIBIDA SU VENTA

Habilidades

Primera evaluación bimestral Dosificación

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IX

12/10/08 10:00:40 PM

Dosificación SEGUNDO BIMESTRE Bloque 2. Las fuerzas. La explicación de los cambios

Propósitos: En este Bloque los alumnos: • Relacionarán la idea de fuerza con los cambios ocurridos al interactuar diversos objetos. • Analizarán el surgimiento de nuevos conceptos científicos para explicar un mayor número de fenómenos y la forma en que se han superado las dificultades para la solución de problemas relacionados con el movimiento. • Elaborarán explicaciones sencillas de fenómenos cotidianos, utilizando el concepto de fuerza y las relaciones que se derivan de las leyes de Newton.

Semana

8

Temas y subtemas

Páginas

Lección 1. El cambio como resultado de las interacciones entre objetos 1.1 ¿Cómo se pueden producir cambios? El cambio y las interacciones. • Experiencias alrededor de interacción por contacto y a distancia (mecánica, eléctrica y magnética).

56-59

Lección 2. Una explicación del cambio: la idea de fuerza 2.1 La idea de fuerza: el resultado de las interacciones. • El concepto de fuerza como descriptor de las interacciones. • Idea de fuerza.

60-77 60-63

Laboratorio: Con ciencia 1 Interacciones

• Dirección de la fuerza y del movimiento. • Suma de fuerzas. • Reposo.

PROHIBIDA SU VENTA

9

10

FISICA 2 RD.indd 10

Laboratorio: En el Ateneo 1 ¡A fuerza!

2.2 ¿Cuáles son las reglas del movimiento? Tres ideas fundamentales sobre las fuerzas. • La medición de la fuerza, la idea de inercia, la relación masa-fuerza, acción y reacción). • Descripción y predicción del movimiento mediante las leyes de Newton: -Primera ley de la dinámica. -Segunda ley de la dinámica. -Tercera ley de la dinámica. Laboratorio: Con ciencia 1 Concurso de canicas.

56-59

59

61-62

62

64-70

Aprendizajes esperados • Identifica los agentes y acciones necesarias para cambiar el estado de movimiento o de reposo de diversos objetos. • Plantea hipótesis para explicar la causa de los cambios observados. • Compara cualitativamente la magnitud de la interacción a partir de sus efectos en los objetos. • Reconoce que en el uso cotidiano el concepto de fuerza tiene distintos significados. • Relaciona el cambio en el estado de movimiento de un objeto con la fuerza que actúa sobre él.

Conceptos • Estados de movimiento y de reposo. • Relación causal del movimiento. • Efectos de las interacciones sobre objetos.

• Identifica que la fuerza se presenta en diferentes tipos de interacciones.

• Infiere la dirección del movimiento con base en la dirección de la fuerza e identifica que en algunos casos no tienen el mismo sentido. • Utiliza métodos gráficos para calcular la fuerza resultante que actúa sobre un objeto y describe el movimiento asociado a dicha fuerza. • Identifica que el movimiento o reposo de un objeto es el efecto de la suma (resta) de todas las fuerzas que actúan sobre él. • Relaciona el estado de reposo de un objeto con el equilibrio de fuerzas actuantes sobre él y lo representa en diagramas. • Mide las fuerzas que actúan sobre un sistema, grafica, calcula la resultante y analiza el concepto.

64-65 65-66 66-67

• Identifica que en el movimiento se tiene una fuerza únicamente cuando hay una aceleración. • Establece la relación entre la masa y la aceleración cuando una fuerza es aplicada. • Reconoce que las fuerzas siempre se presentan en pares y que actúan en objetos diferentes. • Relaciona las leyes de Newton y las identifica como un conjunto de reglas formuladas para interpretar y predecir los efectos de las fuerzas.

68

• Predice y describe el movimiento mediante las leyes de Newton.

• Fuerza. • Fuerza de contacto y fuerza a distancia. • Efectos de las fuerzas sobre los objetos. • Relación entre fuerza aplicada a un objeto y características de su movimiento. • Suma de fuerzas. • Fuerza resultante y movimiento. • Reposo y equilibro de fuerzas.

• Aceleración. • Fuerza y aceleración. • Masa. • Inercia. • Pares de fuerzas. • Leyes de la dinámica.

Guía del docente

12/10/08 10:00:42 PM

• Analizarán las interacciones de algunos fenómenos físicos por medio del concepto de energía. • Valorarán la función de la experimentación, de la medición y del uso de unidades específicas, así como el razonamiento analítico en la solución de problemas y en la explicación de fenómenos relacionados con el movimiento, la electricidad y el magnetismo. • Integrarán lo aprendido mediante la aplicación de las habilidades, actitudes y valores en el desarrollo de proyectos1 enfatizando la experimentación y la construcción de algún dispositivo, así como el análisis de las interacciones entre ciencia, tecnología y sus implicaciones sociales.

PROHIBIDA SU VENTA

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro


• Relación causal de un movimiento con los posibles factores que lo provocan. • Construcción de hipótesis explicativas acerca de las causas de movimiento reproducibles. • Cuantificación aproximada de la magnitud de la interacción que produce un movimiento específico.

• Proponer formas personales para explicar la causa del movimiento. • Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable.

• Identifica los agentes y acciones necesarias para cambiar el estado de movimiento o de reposo de diversos objetos. • Plantea hipótesis para explicar la causa de los cambios observados. • Compara cualitativamente la magnitud de la interacción a partir de sus efectos en los objetos.

62, 92-93, 96-98 42-46

• Comparación entre diferentes significados del término fuerza. • Relación de causas y efectos respecto al movimiento de objetos. • Aplicación de la idea de fuerza para analizar movimientos. • Construcción de gráficas con información proveniente de actividades experimentales relacionadas con el movimiento. • Análisis del estado de reposo o de movimiento de un cuerpo a través de la identificación de fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

• Valorar las definiciones científicas por su capacidad para describir fenómenos de manera comprensible. • Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Compartir y comunicar los resultados obtenidos en los experimentos por medios escritos, orales y gráficos al equipo y al resto del grupo.

• Reconoce que en el uso cotidiano el concepto de fuerza tiene distintos significados. • Relaciona el cambio en el estado de movimiento de un objeto con la fuerza que actúa sobre él. • Infiere la dirección del movimiento con base en la dirección de la fuerza e identifica que en algunos casos no tienen el mismo sentido. • Utiliza métodos gráficos para la obtención de la fuerza resultante que actúa sobre un objeto y describe el movimiento asociado a dicha fuerza. • Identifica que el movimiento o reposo de un objeto es el efecto de la suma (resta) de todas las fuerzas que actúan sobre él. • Relaciona el estado de reposo de un objeto con el equilibrio de fuerzas actuantes sobre él y lo representa en diagramas.

63, 98-100 49-54

• Relación de la fuerza que se aplica a un objeto con su masa y la aceleración con la que se mueve. • Aplicación de las leyes de la dinámica para describir el movimiento de un objeto. • Análisis de las fuerzas por pares e identificación de las fuerzas resultantes. • Relación de las características de la fuerza resultante con el movimiento de un objeto. • Proposición y realización de experimentos para medir fuerzas y aplicar las leyes de la dinámica.

• Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo experimental. • Expresar curiosidad e interés al identificar la realización causaefecto de la acción de fuerzas. • Manifestar curiosidad e interés al aplicar las leyes de la dinámica para predecir el estado de movimiento de un objeto.

• Identifica que en el movimiento se tiene una fuerza únicamente cuando hay una aceleración. • Establece la relación entre la masa y la aceleración cuando una fuerza es aplicada. • Reconoce que las fuerzas siempre se presentan en pares y que actúan en objetos diferentes. • Relaciona las leyes de Newton y las identifica como un conjunto de reglas formuladas para interpretar y predecir los efectos de las fuerzas. • Aplica las leyes de Newton en situaciones diversas con el fin de describir los cambios del movimiento, en función de la acción de las fuerzas.

62, 63, 67-74, 94-95 42-54, 76-77


Dosificación

FISICA 2 RD.indd 11

XI

12/10/08 10:00:44 PM

Dosificación

Semana

11

PROHIBIDA SU VENTA

12

Temas y subtemas

Páginas


2.3 El movimiento de los objetos en la Tierra y de los planetas en el Universo: la aportación de Newton. • El estudio de los astros en distintas culturas (véase también pp. 206-217 del Bloque 5). Evolución de las ideas sobre el Sistema Solar a lo largo de la historia. • Ley de atracción gravitacional. • El trabajo de Newton.

71-77

• Aplica las leyes de Newton a fin de describir los cambios del movimiento en función de la acción de las fuerzas. • Describe la relación entre distancia y fuerza de atracción gravitacional y la representa por medio de una gráfica fuerza-distancia. • Valora la importancia de la aportación de Newton para el desarrollo de la ciencia. • Establece las relaciones de la gravitación con la caída libre y con el peso de los objetos. • Aplica las leyes de Newton y la representación vectorial en situaciones diversas.

• Fuerza de atracción gravitacional. • Masa y peso. • Caída libre.

• Identifica las formas en que se manifiesta la energía en distintos procesos y fenómenos físicos cotidianos. • Describe las diferencias entre el uso del término energía en el lenguaje cotidiano de su uso en el científico. • Establece relaciones entre distintos conceptos relacionados con la energía mecánica (el movimiento, la posición, la velocidad y la fuerza). • Analiza las transformaciones de energía potencial y cinética en situaciones del entorno. • Interpreta gráficas sobre la transformación de la energía cinética y potencial. • Utiliza las expresiones algebraicas de la energía potencial y cinética para describir algunos movimientos. • Aplica las relaciones de transformación de energía mecánica.

• Energía. • Manifestaciones de la energía. • Formas de energía. • Fuentes de energía. • Transformaciones de la energía. • Principio de conservación de la energía. • Variables físicas de la energía mecánica (cinética y potencial). • Energía mecánica y movimiento.

71-73 74-75

Laboratorio: Con ciencia 2 Fuerza de 1 kg. Mis proyectos El parque de diversiones. (Nota: esta actividad deberá programarse para una mañana completa).

77 96-97

Lección 3. La energía: una idea fructífera y alternativa a la fuerza 3.1 La energía y la descripción de las transformaciones • Idea de energía. • Principio de conservación de la energía. • Fuentes de energía renovables y no renovables. 3.2 La energía y el movimiento • Energía de movimiento: tipos y variables físicas • Movimiento y principio de conservación de la energía.

78-84

Laboratorio: En el Ateneo 2 Construye una montaña rusa a escala.

84

Lección 4. Las interacciones eléctrica y magnética 4.1 ¿Como por acto de magia? Los efectos de las cargas eléctricas. Laboratorio: En el Ateneo 1 ¿Como por acto de magia? • Electrostática: tipos de carga y formas de cargar eléctricamente objetos. • Fuerza eléctrica.

78-81 78 79 80 82-84 82-83 83

85-95 85-86 85 86-87

Conceptos

• Compara y explica formas distintas de cargar eléctricamente objetos. • Carga eléctrica. • Relaciona las fuerzas de repulsión de cargas eléctricas con los dos • Tipos de carga y sus tipos de carga existentes. interacciones de atracción • Propone explicaciones para fenómenos que no conoce en términos y repulsión. de la información que posee. • Fuerza eléctrica. • Construye un electroscopio.

87-89

13

XII

FISICA 2 RD.indd 12

Guía del docente

12/10/08 10:00:47 PM

PROHIBIDA SU VENTA

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro


• Construcción de gráficas y realización de cálculos • Valorar el trabajo de Newton en la numéricos para dimensionar la fuerza de atracción comprensión del movimiento gravitacional. de los cuerpos celestes. • Relación de la ley de gravitación universal con la caída • Reconocer la importancia de la libre de objetos. medición en la construcción del • Establecimiento de las diferencias entre masa y peso. conocimiento científico. • Construcción de representaciones gráficas para • Participar en las actividades explicar el movimiento sujeto a la acción de la experimentales de manera gravedad (caída libre). colaborativa y responsable.

• Valora la importancia de la aportación de Newton para el desarrollo de la ciencia. • Describe la relación entre distancia y fuerza de atracción gravitacional y la representa por medio de una gráfica fuerza–distancia. • Establece las relaciones de la gravitación con la caída libre y con el peso de los objetos.

64, 66-67, 74-83, 91 62-70, 83-97

• Comparación entre diferentes significados del término energía. • Clasificación de los diferentes tipos de energía y establecimiento de la diferencia entre energía y recurso energético. • Identificación de algunos procesos de transformación de la energía. • Construcción de representaciones gráficas cualitativas y numéricas de las transformaciones de la energía. • Identificación de las variables físicas relacionadas con los diferentes tipos de energía. • Aprovechamiento de la energía de manera sustentable. • Comparación de la explicación del movimiento a partir de las fuerzas y el concepto de energía.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Valorar la importancia del establecimiento del principio de conservación de la energía para la ciencia. • Valorar y cuidar los recursos informáticos con los que trabaja, y aprovecharlos para discutir y socializar con su equipo y grupo las ideas y conclusiones. • Manifestar curiosidad e interés al aplicar el principio de conservación de la energía para analizar y predecir el estado de movimiento de un objeto. • Valorar la importancia de consumir energía de manera sustentable.

• Identifica las formas en que se manifiesta la energía en distintos procesos y fenómenos físicos cotidianos. • Describe las diferencias entre el uso del término energía en el lenguaje cotidiano y el científico. • Establece relaciones entre distintos conceptos relacionados con la energía mecánica (el movimiento, la posición, la velocidad y la fuerza). • Analiza las transformaciones de energía potencial y cinética en situaciones del entorno. • Interpreta gráficas sobre la transformación de la energía cinética y potencial. • Utiliza las expresiones algebraicas de la energía potencial y cinética para describir algunos movimientos. • Resuelve ejercicios de aplicación relativos al movimiento haciendo uso de las relaciones de transformación de energía mecánica.

64-65, 103-104 71-82

• Reconocimiento de la existencia y de algunos efectos de la fuerza a distancia. • Aplicación de las leyes de la dinámica a los efectos eléctricos. • Planeación de experimentos para predecir el comportamiento de las cargas eléctricas.

• Participar en las actividades • Propone explicaciones de fenómenos nuevos experimentales de manera en términos de información conocida. colaborativa y responsable. • Compara y explica formas distintas de cargar • Manifestar actitudes de eléctricamente objetos. responsabilidad y respeto hacia • Relaciona las fuerzas de repulsión de cargas eléctricas el trabajo individual y en equipo. con los dos tipos de carga existentes. • Valorar la importancia del principio de conservación de la energía para la ciencia.

66-67, 84-91, 101-102


Dosificación

FISICA 2 RD.indd 13

XIII

12/10/08 10:00:49 PM

Dosificación

Semana

Temas y subtemas

Páginas

4.2 Los efectos de los imanes.

90-95

Laboratorio: Con ciencia 1 Los efectos de los imanes. • Imanes, polos magnéticos, interacción magnética.

90 91-93

Lección 5. Mis proyectos Salvemos al huevo. • Objetivo, ¿qué sé? y ¿qué quiero conocer?, ¿qué haré para saberlo?

96-101 98-99


Conceptos

• Analiza las interacciones en imanes y relaciona la atracción y repulsión de sus polos con la fuerza magnética. • Relaciona el comportamiento de los imanes y la interacción con objetos circundantes. • Describe el magnetismo terrestre y la aplicación de este fenómeno en el funcionamiento de la brújula.

• Imanes y polos magnéticos. • Interacción magnética. • Magnetismo terrestre. • Brújula.

• Utiliza la idea de fuerza y de energía para explicar situaciones relacionadas con la interacción de los objetos en la Tierra y el Universo. • Busca y selecciona información que apoye su proyecto de investigación. • Emplea gráficas y diagramas de fuerza para explicar los fenómenos estudiados. • Analiza y evalúa de manera crítica los procesos del diseño elaborado y las formas de mejorarlo. • Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Analiza y valora las implicaciones sociales de los desarrollos de la ciencia y la tecnología.

• Causas del cambio en interacciones mecánicas, eléctricas o magnéticas. • Fuerza, sus características y variables físicas que la determinan. • Fuerza resultante. • Energía, sus características y variables físicas que la determinan. • Metodología experimental. • Metodología de investigación.

14

PROHIBIDA SU VENTA

15

Presentación de proyectos al grupo o a la comunidad escolar. • El parque de diversiones. ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? • Salvemos al huevo. ¿Cómo lo evidencio y comunico? • Reporte Las mareas.

96-97 98-99 100

16

Segunda evaluación bimestral

XIV

FISICA 2 RD.indd 14

Guía del docente

12/10/08 10:00:51 PM

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro


• Construcción de analogías para describir el comportamiento de la interacción magnética con base en la eléctrica. • Aplicación de las características de la interacción magnética en la descripción del magnetismo terrestre y de la brújula.

• Valorar y cuidar los recursos • Analiza las interacciones en imanes y relaciona informáticos con los que trabaja la atracción y repulsión de sus polos con la y aprovecharlos para discutir y socializar fuerza magnética. con su equipo y grupo las ideas • Relaciona el comportamiento de los imanes y la y conclusiones. interacción con objetos circundantes. • Describe el magnetismo terrestre y la aplicación de este fenómeno para explicar el funcionamiento de la brújula.

66

• Descripción y explicación del cambio mediante el uso de los conceptos de fuerza y de energía. • Aplicación del análisis de las fuerzas actuantes sobre un objeto para predecir el tipo y características del movimiento que producirán sobre él. • Diseño y realización de actividades experimentales para identificar y medir variables físicas relacionadas con la determinación de la magnitud de las fuerzas que actúan sobre un objeto. • Registro y análisis de los resultados de las actividades experimentales implementadas. • Análisis de diferentes interacciones a partir de la obtención de información recopilada en actividades experimentales. • Aplicación de las leyes de la dinámica para analizar el reposo y el movimiento de objetos. • Integración y aplicación de los conceptos de fuerza y energía revisados y aplicados a casos específicos de especial interés personal y valoral.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Compartir y comunicar los resultados obtenidos en los experimentos por medios escritos, orales y gráficos al equipo y al resto del grupo. • Clarificar sus valores relacionados con el tema del proyecto seleccionado. • Valorar la contribución de la ciencia a la comprensión de los fenómenos naturales que, aunado con el desarrollo de la tecnología, ha tenido múltiples impactos sobre las sociedades humanas.

105-111 71-82

PROHIBIDA SU VENTA

• Utiliza la idea de fuerza y de energía para explicar situaciones relacionadas con la interacción de los objetos en la Tierra y el Universo. • Busca y selecciona información que apoye su proyecto de investigación. • Emplea gráficas y diagramas de fuerza para explicar los fenómenos estudiados. • Analiza y evalúa de manera crítica los procesos del diseño elaborado y las formas de mejorarlo. • Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Analiza y valora las implicaciones sociales de los desarrollos de la ciencia y la tecnología.

Segunda evaluación bimestral Dosificación

FISICA 2 RD.indd 15

XV

12/10/08 10:00:54 PM

Dosificación TERCER BIMESTRE Bloque 3. Las interacciones de la materia. Un modelo para describir lo que no percibimos

Propósitos: En este Bloque los alumnos: • Construirán explicaciones sencillas de procesos o fenómenos macroscópicos como los asociados al calor, la presión o los cambios de estado, utilizando el modelo cinético de las partículas. • Comprenderán el papel de los modelos en las explicaciones de los fenómenos físicos, así como sus ventajas y limitaciones. • Reconocerán las dificultades que se encontraron en el desarrollo histórico del modelo cinético.

Semana

Temas y subtemas

Páginas


110-116 110-113

17

Lección 1. La diversidad de los objetos 1.1 Características de la materia. ¿Qué percibimos de las cosas? • Propiedades generales de la materia y su medición. • Experiencias alrededor de algunas características de la materia: sus estados de agregación. 1.2 ¿Para qué sirven los modelos? • Los modelos científicos. (Los modelos y las ideas que representan, El papel de los modelos en la ciencia). Laboratorio: En el Ateneo 1 ¿El aire tiene masa? ¿Y cuánto es un kilo? ¿El aire tiene volumen? (Se sugiere agrupar a los equipos por experimentos para realizarlos todos y comentarlos en el salón de clase).

• Realiza mediciones de algunas propiedades generales de la materia en diferentes estados y utiliza las unidades de medición del Sistema Internacional. • Identifica y caracteriza los modelos como una parte fundamental del conocimiento científico. • Reconoce que un modelo científico es una representación imaginaria y arbitraria de objetos y procesos que incluye reglas de funcionamiento y no la realidad misma.

111-112

• Realiza mediciones de masa y de volumen. Identifica la masa.

Lección 2. Lo que no percibimos de la materia 2.1 ¿Un modelo para describir la materia? • Explicaciones de los griegos de la estructura de la materia. (Las ideas de Aristóteles y Newton sobre la estructura de la materia). 2.2 La construcción de un modelo para explicar la materia. • Características generales (aspectos básicos) del modelo cinético de partículas.

117-121 117-118

• Analiza algunas de las ideas relacionadas con la composición de la materia que se han propuesto en la historia de la humanidad y las compara con las ideas propias. • Identifica los cambios a lo largo de la historia del modelo cinético de partículas y los asocia con el carácter inacabado de la ciencia. • Valora la contribución desde Newton a Boltzmann para llegar a la construcción del modelo cinético. • Describe los aspectos que conforman el modelo cinético de partículas y explica el papel que desempeña la velocidad de las partículas en el modelo cinético. • Diseña y realiza un experimento para resolver el reto de Arquímedes.

• Ideas de los griegos sobre la materia. • Aportaciones de Newton y Boltzmann. • Modelo cinético de la materia. • Velocidad de las partículas. • Estados de agregación de la materia. • Propiedades generales y modelo cinético.

122-145 122-129 122-123 124

• Explica el concepto de temperatura como manifestación de la energía cinética y de los choques entre las partículas del modelo cinético. • Explica el concepto de calor como transferencia de energía térmica entre dos cuerpos debida a su diferencia de temperatura utilizando el modelo cinético corpuscular de la materia. • Explica algunos fenómenos de transferencia de calor, con base en el modelo de partículas y los resultados obtenidos en la experimentación.

• Temperatura. • Dilatación térmica. • Medición de la temperatura. • Escalas de medición de la temperatura. • Conversiones. • Calor como energía en tránsito. • Transformaciones de energía térmica. • Principio de conservación de la energía.

125-126 127 128

• Establece la diferencia entre los conceptos de calor y temperatura. • Describe y analiza cadenas de transformación de la energía en las que interviene la energía calorífica. • Identifica las relaciones que implican la conservación de la energía en su forma algebraica y la utiliza en la descripción de la transferencia de calor. • Realiza un termómetro e identifica las escalas para medir la temperatura.

• Temperatura. • Calor. • Radiación. • Convección. • Conducción.

18

Laboratorio: En el Ateneo 1 ¡Eureka!

Lección 3. Cómo cambia el estado de la materia 3.1 Calor y temperatura, ¿son lo mismo? • Temperatura. • Calor.

115-116

119-121

134

PROHIBIDA SU VENTA

19

• Calor y energía. • Propagación del calor. • Conservación de la energía.

20 Laboratorio: En el Ateneo 1 Construye un termómetro.

XVI

FISICA 2 RD.indd 16

123

Conceptos • Materia. • Propiedades generales de la materia. • Modelo científico.

Guía del docente

12/10/08 10:00:56 PM

• Aplicarán e integrarán habilidades, actitudes y valores durante el desarrollo de proyectos, con énfasis en el diseño y la elaboración de dispositivos y experimentos que les permitan explicar y predecir algunos fenómenos del entorno relacionados con los conceptos de calor, temperatura y presión. • Reflexionarán acerca de los desarrollos tecnológicos y sus implicaciones ambientales y sociales. • Integrarán lo aprendido mediante la aplicación de las habilidades, actitudes y valores en el desarrollo de proyectos1, privilegiando la aplicación del modelo cinético, así como el análisis de las interacciones entre ciencia, tecnología y sus implicaciones sociales.

PROHIBIDA SU VENTA

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro


• Elaboración de modelos para explicar las características generales de la materia. • Reconocimiento de que un modelo es una abstracción simplificada de un objeto.

• Proponer formas personales para • Realiza mediciones de algunas propiedades generales explicar la causa del movimiento. de la materia en diferentes estados y utiliza las • Participar en las actividades unidades de medición del Sistema Internacional. de equipo de manera colaborativa • Identifica y caracteriza los modelos como una parte y responsable. fundamental del conocimiento científico. • Valorar la función de los modelos • Reconoce que un modelo científico es una científicos en la construcción del representación imaginaria y arbitraria de objetos conocimiento. y procesos, que incluye reglas de funcionamiento y no la realidad misma.

116-118, 158-159 102-105, 113

• Comparación de las ideas personales sobre la estructura de la materia con las propuestas por los griegos. • Construcción y manipulación de modelos que ejemplifiquen las propiedades de la materia y los estados de agregación. • Identificación en el modelo cinético de la materia y las ideas físicas que representa.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Compartir y comunicar los resultados obtenidos en los experimentos por medios escritos, orales y gráficos al equipo y al resto del grupo. • Valorar el modelo cinético como una representación útil para comprender la materia y su comportamiento.

117-118 117-120, 123-124

• Analiza algunas de las ideas relacionadas con la composición de la materia que se han propuesto en la historia de la humanidad y las compara con las ideas propias. • Identifica los cambios a lo largo de la historia del modelo cinético de partículas y los asocia con el carácter inacabado de la ciencia. • Valora la contribución desde Newton a Boltzmann para llegar a la construcción del modelo cinético. • Describe los aspectos que conforman el modelo cinético de partículas y explica el papel que desempeña la velocidad de las partículas en el modelo cinético.

• Aplicación del modelo cinético para explicar la • Participar en las actividades • Explica el concepto de temperatura como temperatura y describir los efectos de su variación. experimentales de manera manifestación de la energía cinética y de los choques • Mediciones de temperatura con instrumentos colaborativa y responsable. entre las partículas del modelo cinético. y escalas diferentes. • Manifestar actitudes de • Explica el concepto de calor como transferencia • Construcción de representaciones gráficas con responsabilidad y respeto hacia el de energía térmica entre dos cuerpos debida a su información experimental del comportamiento trabajo individual y en equipo. diferencia de temperatura utilizando el modelo térmico de sustancias y objetos. • Valorar y cuidar los recursos cinético corpuscular de la materia. • Diferenciación entre calor y temperatura. informáticos con los que trabaja • Explica algunos fenómenos de transferencia de calor • Aplicación de la idea del calor, como energía y aprovecharlos para discutir y con base en el modelo de partículas y los resultados en tránsito, para describir fenómenos de transferencia socializar con su equipo y grupo las obtenidos a través de la experimentación. de energía. ideas y conclusiones. • Establece la diferencia entre los conceptos de calor • Reflexionar sobre los riesgos, para y temperatura. la salud, al entrar en contacto • Describe y analiza cadenas de transformación de la directo con objetos y sustancias energía en las que interviene la energía calorífica. muy calientes.

118-119, 143-147, 162-163 99-112, 121-123

• Aplicación del principio de conservación de la energía al funcionamiento de algunas máquinas. • Realización de cálculos numéricos para establecer el principio de conservación de la energía.

119, 127-132, 147-153, 164-166, 170-175 98-101

• Valorar la importancia del principio • Identifica las relaciones que implican la conservación de conservación de la energía para de la energía en su forma algebraica y la utiliza en la la ciencia y la tecnología. descripción de la transferencia de calor.

En virtud de que en el programa de estudios de Ciencias la SEP considera la enseñanza por proyectos como una estrategia didáctica y de evaluación, que permite al docente observar el avance de los alumnos en la adquisición de conocimientos y el desarrollo de habilidades y actitudes, una de las opciones de evaluación bimestral incluidas en este material se refiere a dicha metodología.

1

Dosificación

FISICA 2 RD.indd 17

XVII

12/10/08 10:01:50 PM

Dosificación

Semana

21

22

Temas y subtemas

PROHIBIDA SU VENTA

Conceptos

130-141 130-131 131-135 132-134 135 146-147

• Explica el concepto de presión en fluidos en función del modelo de partículas. • Establece la diferencia entre los conceptos de fuerza y presión. • Explica los fenómenos y procesos naturales con base en el modelo de partículas o los conceptos estudiados. • Relaciona el principio de Pascal con el modelo cinético y lo utiliza para explicar fenómenos cotidianos y el funcionamiento de algunos aparatos.

• Presión. • Presión y fuerza. • Medición de la presión. • Presión en líquidos. • Presión en gases. • Presión en líquidos y gases y su relación con el modelo cinético. • Principio de Pascal.

• Presión en gases. • Presión atmosférica. ¿Pesa el aire? 3.3 ¿Qué le sucede a la materia cuando cambia la temperatura o la presión aplicada sobre ella?

136 136-137 142-145

• Relaciona fenómenos cotidianos con el comportamiento de los gases de acuerdo con el modelo de partículas. • Describe los cambios de estado de la materia en términos de la transferencia de calor y los explica con base en el modelo cinético.

• Principio de Pascal. • Modelo cinético. • Presión en gases. • Estados de agregación. • Cambios de estado.

Laboratorio: Mis proyectos Feria de calor y presión. ¿Qué haré para saberlo?

146-147

• Explica algunos fenómenos cotidianos en términos de las relaciones entre la presión y la temperatura.

145

Lección 4. Mis proyectos Laboratorio: Pistola de agua. • Objetivo, ¿qué sé? y ¿qué quiero conocer?

146-151 148-149

Laboratorio: Pistola de agua. • ¿Qué haré para saberlo?

148-149

24

25


3.2 El modelo de partículas y la presión. • Presión en sólidos. • Presión en líquidos. • ¿Por qué flotan los cuerpos? • Principio de Pascal. Laboratorio: Mis proyectos Feria de calor y presión. ¿Qué sé?, ¿qué quiero conocer?

• Cambios de estado de la materia.

23

Páginas

Presentación de proyectos al grupo o a la comunidad escolar. • Feria de calor y presión. • ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? • Pistola de agua. • ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? • Todo acerca de submarinos. • ¿Cómo lo evidencio y lo comunico?

146-147 149

• Interpreta los cambios de estado o de fase en la materia a partir de una gráfica de presión-temperatura.

• Cambios de estado de agregación. • Transferencia de calor. • Temperatura-presión. • Gráficas de presión-temperatura.

• Construye un dispositivo y evalúa de manera crítica las formas de mejorarlo. • Reconoce el papel predictivo de la ciencia y sus alcances, por ejemplo, explicando, de manera sencilla, la relación entre los fenómenos climáticos, la presión y temperatura de la atmósfera. • Realiza mediciones de la presión de un objeto dentro de un líquido y explica los resultados con el principio de Pascal. • Analiza y valora la importancia, las ventajas y los riesgos en el uso de aplicaciones tecnológicas. • Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Analiza explicaciones de algunos grupos culturales de México sobre los fenómenos y procesos estudiados y las valora de acuerdo al contexto social, cultural e histórico en el que surgen. • Selecciona y analiza información de diferentes medios para apoyar la investigación.

• Medición de la temperatura. • Calor como energía en tránsito. • Transformaciones de energía térmica. • Principio de conservación de la energía. • Modelo cinético de la materia. • Presión en sólidos, líquidos y gases. • Cambios de estado de agregación. • Transferencia de calor. • Temperatura-presión.

150

Tercera evaluación bimestral

XVIII

FISICA 2 RD.indd 18

Guía del docente

12/10/08 10:01:53 PM

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro

• Comparación de los conceptos de presión y de fuerza. • Relación del modelo cinético con el concepto de presión en gases y líquidos. • Aplicación del principio de Pascal para comprender la flotación de cuerpos.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Mostrar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo.

• Explica el concepto de presión en fluidos en función del modelo de partículas. • Establece la diferencia entre los conceptos de fuerza y presión.

120-121, 124-127, 133-140, 153157, 159-161, 166-168 132-138, 141-144

• Integración de varios conceptos para conocer la constitución de la atmósfera y su funcionamiento. • Primer acercamiento a las relaciones de presión y temperatura con los cambios de estado de la materia.

• Valorar y cuidar los recursos informáticos con los que trabaja y aprovecharlos para discutir y socializar las ideas y conclusiones con su equipo y grupo.

• Realiza mediciones de la presión de un objeto dentro de un líquido y explica los resultados con el principio de Pascal. • Relaciona el principio de Pascal con el modelo cinético y lo utiliza para explicar fenómenos cotidianos y el funcionamiento de algunos aparatos. • Relaciona fenómenos cotidianos con el comportamiento de los gases de acuerdo con el modelo de partículas.

122-123, 141-143 130-132

• Descripción de los estados de agregación de la • Participar en las actividades • Describe los cambios de estado de la materia en materia, asociando los conceptos de presión experimentales de manera colaborativa términos de la transferencia de calor y los explica y temperatura. y responsable. con base en el modelo cinético. • Identificación de la relación de modelo cinético • Manifestar actitudes de responsabilidad • Interpreta los cambios de estado o de fase con los estados de agregación y sus cambios. y respeto hacia el trabajo individual y en la materia a partir de una gráfica • Interpretación de gráficas de presión y en equipo. presión-temperatura. temperatura para describir los cambios de estado • Valorar y cuidar los recursos • Explica algunos fenómenos y procesos naturales de agregación de una sustancia. informáticos con los que trabaja y en términos de las relaciones entre la presión y la aprovecharlos para discutir y socializar temperatura con base en el modelo de partículas. con su equipo y grupo las ideas y conclusiones.

PROHIBIDA SU VENTA


• Diseño y realización de actividades experimentales para identificar y medir variables físicas relacionadas con el cambio de estado de agregación de una sustancia. • Registro y análisis de los resultados de las actividades experimentales realizadas. • Análisis de diferentes relaciones entre presión y temperatura a partir de la información recopilada en actividades experimentales. • Aplicación del principio de conservación de la energía para analizar fenómenos relacionados con presión, calor o temperatura. • Integración y aplicación del modelo cinético a casos de especial interés personal y valoral.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Compartir y comunicar los resultados obtenidos en los experimentos por medios escritos, orales y gráficos, al equipo y al resto del grupo. • Clarificar sus valores relacionados con el tema del proyecto seleccionado. • Valorar la contribución de la ciencia a la comprensión de los fenómenos naturales que, aunado al desarrollo de la tecnología, ha tenido múltiples impactos sobre las sociedades humanas.

122, 166-170 98-112

• Selecciona y analiza información de diferentes medios para apoyar la investigación. • Construye un dispositivo y evalúa de manera crítica las formas de mejorarlo. • Reconoce el papel predictivo de la ciencia y sus alcances, por ejemplo, explicando, de manera sencilla, la relación entre los fenómenos climáticos, la presión y temperatura de la atmósfera. • Analiza y valora la importancia, las ventajas y los riesgos en el uso de aplicaciones tecnológicas. • Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Analiza explicaciones de algunos grupos culturales de México sobre los fenómenos y procesos estudiados y las valora de acuerdo al contexto social, cultural e histórico en el que surgen.

Tercera evaluación bimestral Dosificación

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XIX

12/10/08 10:01:55 PM

Dosificación CUARTO BIMESTRE Bloque 4. Manifestaciones de la estructura interna de la materia

Propósitos: En este Bloque los alumnos: • Elaborarán explicaciones utilizando un modelo atómico simple, reconociendo sus limitaciones y la existencia de otros más completos. • Relacionarán el comportamiento del electrón con fenómenos electromagnéticos macroscópicos, particularmente en el caso de la luz como una onda electromagnética, y asociado a la función que desempeña el electrón en el átomo.

Semana

26

Temas y subtemas

Páginas


Conceptos

Lección 1. Aproximación a los fenómenos: relación con la naturaleza de la materia 1.1 Manifestaciones de la estructura interna de la materia.

162-164

• Nociones de electricidad, magnetismo y luz. • Átomo y modelos atómicos.

Lección 2. Del modelo de partícula al modelo atómico 2.1 Orígenes de la teoría atómica.

165-169

• Identifica las limitaciones del modelo de partículas para explicar algunos fenómenos. • Reconoce que la generalización de la hipótesis atómica es útil para explicar los fenómenos relacionados con la estructura de la materia. • Reconoce que los átomos son partículas extraordinariamente pequeñas e invisibles a la vista humana.

Laboratorio: En el Ateneo 1 ¿Se prende el foco?

Lección 3. Los fenómenos electromagnéticos 3.1 La corriente eléctrica en los fenómenos cotidianos. • ¿Qué hace que se desplacen los electrones?

27

Laboratorio: Con ciencia 2 Frankenstein y las corrientes eléctricas.

• Intensidad de corriente.

28

Laboratorio: En el Ateneo Mido corriente y voltaje.

PROHIBIDA SU VENTA

3.2 ¿Cómo se genera el electromagnetismo?

162-163

164

170-177 170-171 170 172

171-177

176

178-181

29 Laboratorio: En el Ateneo 1 Haz un electroimán casero.

XX

FISICA 2 RD.indd 20

179

• Construye un circuito sencillo y clasifica algunos materiales del entorno en función de su capacidad para conducir corriente eléctrica. • Representa la constitución básica del átomo y señala sus características básicas.

• Analiza el proceso histórico que llevó al descubrimiento del electrón. • Átomo. Modelos • Analiza la función del electrón como portador de carga eléctrica. atómicos (Demócrito, • Analiza y contrasta las ideas y experimentos que permitieron Dalton, Thomson, el descubrimiento de la corriente eléctrica. Rutherford, Bohr). • Experimenta con corrientes en situaciones cotidianas.

• Reinterpreta los aspectos analizados sobre la corriente eléctrica con base en el movimiento de los electrones. • Describe la resistencia eléctrica en función de los obstáculos al movimiento de los electrones en los materiales. • Clasifica materiales en función de su capacidad para conducir la corriente eléctrica. • Realiza mediciones de corriente y voltaje.

• Relaciona en algunos fenómenos cotidianos el magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor. • Analiza y contrasta las ideas y experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética. • Reinterpreta los aspectos analizados sobre el magnetismo con base en el movimiento de los electrones. • Reconoce y valora de manera crítica las aportaciones de las aplicaciones del electromagnetismo al desarrollo social y a las facilidades de la vida actual.

• Electrón: masa y carga eléctrica. • Corriente eléctrica. • Movimiento de electrones. • Materiales conductores y aislantes de la corriente eléctrica. • Resistencia eléctrica.

• Magnetismo generado por el movimiento de electrones en un conductor. • Inducción electromagnética. • Aplicaciones tecnológicas de la inducción electromagnética.

• Construye un electroimán y describe su comportamiento.

Guía del docente

12/10/08 10:01:58 PM

• Comprenderán y valorarán la importancia del desarrollo tecnológico y algunas de sus consecuencias, en lo que respecta a procesos electromagnéticos y la obtención de energía. • Integrarán lo aprendido mediante actividades experimentales y el desarrollo de proyectos1, aplicando el modelo atómico y enfatizando las interacciones entre ciencia, tecnología y sus implicaciones sociales.

PROHIBIDA SU VENTA

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro


• Construcción de dispositivos para observar • Apreciar el avance de la ciencia fenómenos relacionados con la electricidad, el a partir de identificar algunas magnetismo, la inducción electromagnética y la luz. de las principales características • Reconocimiento de algunas propiedades de materiales del modelo atómico que se utiliza relacionadas con la conductividad eléctrica, en la actualidad. magnética y sus usos en el diseño de nuevos aparatos. • Proponer formas personales para • Comparación de las ideas personales sobre la explicar la causa del movimiento. estructura interna de la materia con las propuestas • Participar en las actividades de por otros científicos. equipo de manera colaborativa y responsable.

• Clasifica algunos materiales del entorno en función de su capacidad para conducir corriente eléctrica. • Describe el comportamiento de un electroimán.

180, 218-220 124-128

• Comparación de los diferentes modelos atómicos propuestos a lo largo del tiempo a través de identificar las limitaciones del anterior. • Identificación de los experimentos que favorecieron la sustitución de un determinado modelo del átomo. • Modelación de la estructura del átomo y uso de escalas para dimensionarlo.

• Apreciar el avance de la ciencia reflejado en el descubrimiento de la estructura interna del átomo. • Valorar el avance de la física atómica, así como los impactos que de ella se han derivado. • Participar en las actividades de equipo de manera colaborativa y responsable.

• Identifica las limitaciones del modelo de partículas para explicar algunos fenómenos. • Reconoce que la generalización de la hipótesis atómica es útil para explicar los fenómenos relacionados con la estructura de la materia. • Reconoce que los átomos son partículas extraordinariamente pequeñas e invisibles a la vista humana. • Representa la constitución básica del átomo y señala sus características básicas.

181-182, 188-193

• Modelación de la corriente eléctrica a partir de la analogía hidráulica y enriquecimiento del modelo atómico. • Clasificación de materiales en conductores y aislantes de la corriente eléctrica con base en evidencia experimental. • Uso del modelo de corriente eléctrica para representar la resistencia eléctrica.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Compartir y comunicar los resultados obtenidos en los experimentos por medios escritos, orales y gráficos al equipo y al resto del grupo. • Valorar el modelo atómico como una representación útil para comprender la electricidad y su comportamiento.

• Analiza el proceso histórico que llevó al descubrimiento del electrón. • Analiza la función del electrón como portador de carga eléctrica. • Analiza y contrasta las ideas y experimentos que permitieron el descubrimiento de la corriente eléctrica. • Reinterpreta los aspectos analizados sobre la corriente eléctrica con base en el movimiento de los electrones. • Describe la resistencia eléctrica en función de los obstáculos al movimiento de los electrones en los materiales. • Clasifica materiales en función de su capacidad para conducir la corriente eléctrica.

183-185, 194-202, 212-219

• Aplicación del modelo atómico para explicar el magnetismo. • Experimentación para generar magnetismo a partir de la circulación de corriente eléctrica y viceversa. • Aplicación del principio de inducción para analizar el funcionamiento de algunos generadores y motores eléctricos. • Aplicación del principio de transformación y conservación de la energía al funcionamiento de algunas máquinas.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Valorar y cuidar los recursos informáticos con los que trabaja y aprovecharlos para discutir y socializar con su equipo y grupo las ideas y conclusiones. • Reflexionar sobre los riesgos para la salud humana del contacto directo con la corriente eléctrica.

• Relaciona en algunos fenómenos cotidianos el magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor. • Analiza y contrasta las ideas y experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética. • Reinterpreta los aspectos analizados sobre el magnetismo con base en el movimiento de los electrones. • Reconoce y valora de manera crítica las aportaciones de las aplicaciones del electromagnetismo al desarrollo social y a las facilidades de la vida actual.

185, 221-223 145-159


1

Dosificación

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XXI

12/10/08 10:02:01 PM

Dosificación

Semana

Temas y subtemas 3.3 ¡Y se hizo la luz! • ¿Qué es una onda electromagnética?

30

• El espectro electromagnético. Laboratorio: En el Ateneo 1 Lentes.

• Y… ¿cómo vemos las cosas? • Espejos y lentes: reflexión y refracción.

31

Laboratorio: En el Ateneo 1 ¿Por qué son verdes las hojas de las plantas?

182-193 182

183-185 192

Aprendizajes esperados • Explica el origen de las ondas electromagnéticas con base en el modelo del átomo. • Describe algunas de las características de las ondas electromagnéticas. • Relaciona las propiedades de las ondas electromagnéticas con la energía que transportan. • Reconoce algunos tipos de radiación electromagnética que tiene importantes implicaciones tecnológicas.

Conceptos • La luz como partícula. • La luz como onda electromagnética. • Espectro electromagnético. • Propagación de ondas electromagnéticas.

• Elabora hipótesis sobre el comportamiento de las lentes, las comprueba y las aplica al estudio de aparatos ópticos.

185-188 188-193

188

• Asocia los colores de la luz con la frecuencia, longitud de onda y energía de las ondas electromagnéticas. • Describe la luz blanca como superposición de ondas. • Explica cómo las ondas electromagnéticas, en particular la luz, se reflejan y cambian de velocidad al viajar por medios distintos. • Explica la refracción de la luz en un prisma y en la formación del arco iris. • Explica el color de los objetos a partir de la absorción y reflexión de la luz.

Laboratorio: Mis Proyectos Construye un dispositivo eléctrico o Juguemos con luz y colores. • Objetivo, ¿qué sé? y ¿qué quiero conocer?

194-197

Lección 4. Mis proyectos Laboratorio: Mis Proyectos Construye un dispositivo eléctrico o Juguemos con luz y colores. • ¿Qué haré para saberlo?

194-199 • Construye un dispositivo que le permite comprobar su hipótesis. • Explica algunos fenómenos naturales y describe el funcionamiento básico de aplicaciones tecnológicas con base en el modelo atómico de la materia y el comportamiento de los electrones. • Selecciona y analiza información de diferentes medios para apoyar la investigación. • Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Analiza críticamente los beneficios y perjuicios de los desarrollos científico y tecnológico en el ambiente y en la sociedad. • Valora las implicaciones de la tecnología en los estilos de vida actuales.

Laboratorio: Mis Proyectos Construye un dispositivo eléctrico o Juguemos con luz y colores. • ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? • Concurso literario. Presentación de proyectos al grupo o a la comunidad escolar.

194-196

32

PROHIBIDA SU VENTA

Páginas

• Reflexión. • Refracción. • Arco iris.

• Selecciona un proyecto y realiza una hipótesis de trabajo.

198-199

• Modelo atómico. • Corriente eléctrica. • Materiales conductores y no conductores de la corriente eléctrica. • Resistencia eléctrica. • Magnetismo. • Inducción electromagnética. • Aplicaciones tecnológicas de la inducción electromagnética. • La luz. • Espectro electromagnético. • Propagación de ondas electromagnéticas. • Metodología experimental. • Metodología de investigación.

33

Cuarta evaluación bimestral

XXII

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Guía del docente

12/10/08 10:02:03 PM

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro


• Participar en las actividades • Explica el origen de las ondas electromagnéticas experimentales de manera colaborativa con base en el modelo del átomo. y responsable. • Describe algunas de las características de las • Manifestar actitudes de responsabilidad ondas electromagnéticas. y respeto hacia el trabajo individual y • Relaciona las propiedades de las ondas en equipo. electromagnéticas con la energía que transportan. • Asocia los colores de la luz con la frecuencia, longitud de onda y energía de las ondas electromagnéticas.

186-187

• Aplicación de las características de las ondas electromagnéticas para explicar la formación del arco iris.

• Valorar y cuidar los recursos informáticos con los que trabaja y aprovecharlos para discutir y socializar con su equipo y grupo las ideas y conclusiones.

• Describe la luz blanca como superposición de ondas. • Explica cómo las ondas electromagnéticas, en particular la luz, se reflejan y cambian de velocidad al viajar por medios distintos. • Explica la refracción de la luz en un prisma y en la formación del arco iris.

202-211, 223-2291 160-175

• Registro y análisis de los resultados de las actividades experimentales implementadas. • Análisis de diferentes relaciones entre el modelo atómico, la electricidad y el magnetismo. • Aplicación del principio de conservación de la energía para analizar fenómenos relacionados con la inducción electromagnética. • Integración y aplicación del modelo atómico a casos de especial interés personal y valoral.

• Participar en las actividades experimentales de manera colaborativa y responsable. • Manifestar actitudes de responsabilidad y respeto hacia el trabajo individual y en equipo. • Compartir y comunicar los resultados obtenidos en los experimentos por medios escritos, orales y gráficos al equipo y al resto del grupo. • Clarificar sus valores relacionados con el tema del proyecto seleccionado. • Valorar la contribución de la ciencia a la comprensión de los fenómenos naturales que, aunado con el desarrollo de la tecnología, ha tenido múltiples impactos sobre las sociedades humanas.

• Explica algunos fenómenos naturales y describe el funcionamiento básico de aplicaciones tecnológicas con base en el modelo atómico de la materia y el comportamiento de los electrones. • Selecciona y analiza información de diferentes medios para apoyar la investigación. • Comunica los resultados obtenidos en los proyectos por medios escritos, orales y gráficos. • Analiza críticamente los beneficios y perjuicios de los desarrollos científico y tecnológico en el ambiente y en la sociedad. • Valora las implicaciones de la tecnología en los estilos actuales de vida.

194-197 160-175

PROHIBIDA SU VENTA

• Análisis de los argumentos a favor de la hipótesis corpuscular y ondulatoria de la luz. • Identificación de la presencia del modelo corpuscular en algunos fenómenos asociados con la luz. • Explicación de algunos fenómenos asociados con la luz, con base en el modelo ondulatorio.

Cuarta evaluación bimestral Dosificación

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XXIII

12/10/08 10:02:06 PM

Dosificación QUINTO BIMESTRE Bloque 5. Conocimiento, sociedad y tecnología

Propósitos: En este Bloque los alumnos: • Disponen de oportunidades para integrar las habilidades, valores y conceptos desarrollados durante el curso. • Deben percibir que la física no es una disciplina ajena a las otras actividades científicas y sociales, a la cultura, y a los problemas de la sociedad.

Semana

Temas y subtemas

Páginas

Lección 1. La física y el conocimiento del Universo

34

1.1 ¿Cómo se originó el Universo? • Los primeros pasos. • La astronomía china. • En tiempos de los babilonios. • En la época prehispánica. • La astronomía y la cosmología griega. • La astronomía en los siglos xvi y xvii. • El siglo xxi y la cosmología. 1.2 ¿Cómo descubrimos los misterios del Universo? • ¿Cómo sabemos de qué están hechas las estrellas? • Clasificación de las estrellas. (Veáse con detalle la dosificación de cada proyecto lecciones 2, 3 y 4 en pp. xxvi y xxvii).

Proyecto estudiantil • Objetivo, ¿qué sé?, ¿qué quiero conocer?, ¿qué haré para saberlo?, ¿cómo lo evidencio y lo comunico?

35, 36 y 37


206-207 • Analiza las explicaciones de algunas culturas acerca del origen del 206-212 Universo y valora los contextos en los que surgieron. • Identifica las características de la astronomía y sus diferencias con la astrología. • Describe algunas de las características de los cuerpos que componen el Universo: estrellas, galaxias, cometas, planetas, asteroides y satélites artificiales (distancia de la Tierra, temperatura, tamaño, órbita, movimientos que realizan, entre otros). • Explica el papel de la fuerza de gravedad en la estructura del 213-217 Universo utilizando los conocimientos estudiados. • Reconoce las dimensiones de tiempo y espacio que se involucran en el origen y estructura del Universo; utiliza la notación desarrollada para expresar distancias. • Describe diversos tipos de radiación electromagnética emitida por los cuerpos cósmicos en términos de su longitud de onda. • Reconoce cómo el desarrollo tecnológico en relación con los telescopios ha permitido profundizar en el conocimiento del Universo. • Relaciona la luz emitida por las estrellas con algunas de sus 238-249 características físicas: temperatura, edad, masa y distancia de la Tierra.

Conceptos • Explicaciones del origen del Universo de otras culturas. • Planetas y satélites artificiales. • Sistema solar. • Estrellas. • Galaxias. • Teoría de la Gran Explosión.

Lección 5. Mis proyectos 5.1 Diseño y elaboración de un folleto. 5.2 Diseño y elaboración de un experimento. 5.3 Máquinas simples. 5.4 Deporte o danza. 5.5 Sonido e instrumentos musicales. 5.6 Obra de teatro. 5.7 Línea de tiempo. 5.8 Película.

Presentación de proyectos al grupo o a la comunidad escolar Proyectos opcionales en función de los intereses de los alumnos1

PROHIBIDA SU VENTA

Proyecto estudiantil • Objetivo, ¿qué sé?, ¿qué quiero conocer?, ¿qué haré para saberlo?, ¿cómo lo evidencio y comunico?

38, 39 y 40

238-249

• Telescopios y espectro electromagnético. • Radioastronomía.

5. Mis proyectos Cualquiera de los antes mencionados u otros que elijan los alumnos, de acuerdo con sus necesidades o intereses. Presentación de proyectos al grupo o a la comunidad escolar.

Desarrollan proyectos en los que plantean interrogantes y buscan respuestas, con creatividad, acerca de asuntos de su interés relacionados con lo que se estudió en el curso y que involucran la selección y organización de la información, el diseño y elaboración de actividades.

1

XXIV

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Guía del docente

12/10/08 10:02:08 PM

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro


• Dirigir sus propios trabajos y colaborar con responsabilidad a trabajar en equipo. • Analizar y argumentar con bases científicas la información presentada por otros compañeros. • Valorar el desarrollo de la ciencia, así como su interacción con la tecnología para la comprensión del Universo. • Conocer y valorar los conocimientos de diversas culturas para explicarse los fenómenos de la Naturaleza, en especial los ligados a las culturas de nuestro país. • Valorar y cuidar los recursos informáticos con los que trabaja y aprovecharlos para discutir y socializar con su equipo y grupo sus ideas y conclusiones. • Participar en las actividades de equipo manifestando solidaridad, responsabilidad y equidad. • Tomar parte en la organización de foros para difundir resultados del proyecto. • Aceptar y valorar las opiniones y las críticas que enriquecen el proyecto.

• Analiza las explicaciones de algunas culturas acerca del origen del Universo y valora los contextos en los que surgieron. • Identifica las características de la astronomía y sus diferencias con la astrología. • Describe algunas de las características de los cuerpos que componen el Universo: estrellas, galaxias, cometas, planetas, asteroides y satélites artificiales (distancia de la Tierra, temperatura, tamaño, órbita, movimientos que realizan, entre otros). • Explica el papel de la fuerza de gravedad en la estructura del Universo utilizando los conocimientos estudiados.

Lección 1. La física y el conocimiento del Universo1

PROHIBIDA SU VENTA

• Relación de los conocimientos básicos de la física con los de astronomía. • Aplicación e integración de los conocimientos adquiridos para comprender las explicaciones actuales acerca del origen y evolución del Universo. • Uso de los recursos informáticos y tecnológicos a su alcance. • Curiosidad e interés al plantear preguntas que integran los contenidos estudiados durante el curso. • Planteamiento de hipótesis congruentes con la problemática del proyecto. • Búsqueda de estrategias diferentes y elección de la más acorde con sus posibilidades para atender la resolución de situaciones problemáticas. • Autonomía al tomar decisiones respecto a la elección y desarrollo del proyecto. • Análisis de la información obtenida de diversos medios y selección de la más relevante para el logro de sus propósitos. • Registro de los datos derivados de las observaciones y actividades prácticas o experimentales. • Organización y síntesis de la información derivada del proyecto. • Generación de productos, soluciones y técnicas con imaginación y creatividad. • Descripción de los resultados de su proyecto utilizando diversos recursos (textos, gráficas, modelos) para sustentar las ideas o conclusiones. • Reconocimiento de retos y dificultades en el desarrollo del proyecto y proposición de acciones para superarlos.

233-239

• Reconoce las dimensiones de tiempo y espacio que se involucran en el origen y estructura del Universo; utiliza la notación desarrollada para expresar distancias. • Describe diversos tipos de radiación electromagnética emitida por los cuerpos cósmicos en términos de su longitud de onda. • Reconoce cómo el desarrollo tecnológico de los telescopios ha permitido profundizar en el conocimiento del Universo. • Relaciona la luz emitida por las estrellas con algunas de sus características físicas: temperatura, edad, masa y distancia de la Tierra.


1

Dosificación

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XXV

12/10/08 10:02:11 PM

Dosificación Temas opcionales para los proyectos1 estudiantiles incluidos en el libro del alumno

PROHIBIDA SU VENTA

Tema (Lección)

Páginas


Lección 2. La tecnología y la ciencia 2.1 ¿Cuáles son las aportaciones de la ciencia al cuidado y la conservación de la salud? • Partes artificiales y salud. • El sonido y la salud. • Los rayos X y la salud. • La radiactividad y la salud. • Fibra óptica y salud. • Miniaturización y salud. • Rayo láser y salud.

218-223 • Relaciona algunos de los conceptos estudiados durante este curso con aplicaciones 218-220 tecnológicas en ámbitos como el de la salud y la comunicación. • Explica el funcionamiento básico de algunos aparatos en términos de los conceptos estudiados en el curso. • Relaciona el uso de la tecnología investigada en los cambios de estilos de vida en la sociedad.

2.2 ¿Cómo funcionan las telecomunicaciones? • De la comunicación a la telecomunicación.

221-223

Lección 3. Física y medio ambiente 3.1 ¿Cómo puedo prevenir riesgos en caso de desastres naturales haciendo uso del conocimiento científico y tecnológico? • La atmósfera terrestre. • Movimientos de la Tierra. • Movimientos del mar.

224-230 • Identifica y describe la forma en que la física ha favorecido un mejor conocimiento 224-227 de nuestro planeta, de la atmósfera, de la estructura interna de la Tierra, de los océanos, del campo magnético, entre otros, así como de algunos fenómenos naturales relacionados con la dinámica propia del planeta, tales como los distintos fenómenos atmosféricos y los sismos. • Valora la contribución de la física y la tecnología en la prevención de riesgos o posibles desastres naturales, tales como inundaciones, sismos, erupciones volcánicas y heladas, entre otros.

3.2 ¿Crisis de energéticos? ¿Cómo participo y qué puedo hacer? • Energías no renovables.

228-230 • Relaciona la idea de energía con procesos térmicos, eléctricos y mecánicos. • Explica distintos procesos y fenómenos cotidianos

Lección 4. Ciencia y tecnología en el desarrollo de la sociedad 4.1 ¿Qué ha aportado la ciencia al desarrollo de la humanidad? (Ámbitos del conocimiento científico y de la tecnología).

231-237 231-234

• Analiza críticamente el papel que le conocimiento de la ciencia ha tenido en distinta épocas históricas , en términos de su contribución al desarrollo de la cultura y la tecnología. • Describe algunas de las actividades profesionales relacionadas con la física y la ingeniería. • Analiza el estereotipo de profesionistas de la ciencia.

4.2 Breve historia de la física y la tecnología en México. (Ámbitos del conocimiento científico y de la tecnología).

235-237

• Describe los rasgos generales de la historia de la física y la tecnología en nuestro país. • Compara la forma en la que han evolucionado la física en México con la de otros países.

• Describe algunas formas de utilizar la tecnología para resolver problemas en diferentes culturas y momentos históricos. • Reflexiona sobre las necesidades que han dado origen al desarrollo científico y tecnológico.

Quinta evaluación bimestral En virtud de que en el programa de estudios de Ciencias la SEP considera la enseñanza por proyectos como una estrategia didáctica y de evaluación, que permite al docente observar el avance de los alumnos en la adquisición de conocimientos y el desarrollo de habilidades y actitudes, una de las opciones de evaluación bimestral incluidas en este material se refiere a dicha metodología.

1

XXVI

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Guía del docente

12/10/08 10:02:13 PM

Conceptos

Habilidades

Actitudes

Evidencias de logro

• Relación de los conocimientos básicos de la física con fenómenos naturales, la tecnología o situaciones de importancia social. • Investigación de casos de impactos positivos y negativos relacionados con la aplicación del conocimiento científico y tecnológico.

• Valorar el desarrollo de la ciencia, así como su interacción con la tecnología e implicaciones en la salud, el ambiente y el desarrollo de la humanidad. • Reflexionar alrededor de la ciencia como actividad humana e identificar que los productos de este campo de conocimientos pueden usarse tanto en beneficio como en perjuicio de la humanidad y del ambiente.

• Relaciona algunos de los conceptos estudiados durante este curso con aplicaciones tecnológicas en ámbitos como el de la salud y la comunicación. • Explica el funcionamiento básico de algunos aparatos en términos de los conceptos estudiados en el curso. • Relaciona el uso de la tecnología investigada en los cambios de estilos de vida en la sociedad.

Lección 2. La tecnología y la ciencia2 • Partes artificiales. Nuevos materiales. • El sonido. • Los rayos X. • La radiactividad. • Fibra óptica. • Miniaturización. • Rayo láser.

• Satisfacción de necesidades básicas. • Historia de la comunicación. • Telecomunicaciones. • Fibra óptica.

• Describe algunas formas de utilizar la tecnología para resolver problemas en diferentes culturas y momentos históricos. • Reflexiona sobre las necesidades que han dado origen al desarrollo científico y tecnológico.

Lección 3. Física y medio ambiente2 • Fenómenos de la Naturaleza relacionados con la atmósfera terrestre. • Fenómenos relacionados con movimientos de la Tierra. • Fenómenos relacionados con movimientos del mar.

• Relación de los conocimientos básicos de la física con fenómenos naturales, la tecnología o situaciones de importancia social. • Identificación de los principales fenómenos naturales que ocurren en su comunidad y escuela, así como la identificación de zonas y conductas de riesgo.

• Energéticos y fuentes de energía. • Relación de los conocimientos básicos • Energía renovable y no renovable. de la física con fenómenos naturales, • Generación de energía. la tecnología o situaciones de • Impacto ambiental. importancia social. • Costo ambiental • Análisis de los impactos ambientales y costo económico. de diferentes estilos de vida en relación • Desarrollo sustentable. con el consumo de energéticos.

• Valorar la contribución de la física y la tecnología en la prevención de riesgos o posibles desastres naturales, tales como inundaciones, sismos, erupciones volcánicas y heladas, entre otros. • Valorar la importancia de participar en acciones orientadas a prevenir los impactos de los desastres naturales y de los riesgos.

• Identifica y describe la forma en que la física ha propiciado un mejor conocimiento de nuestro planeta: de la atmósfera, de su estructura interna, de los océanos, del campo magnético, entre otros, así como de algunos fenómenos naturales relacionados con la dinámica propia del planeta, tales como los distintos fenómenos atmosféricos y los sismos.

• Enumerar y justificar acciones básicas • Relaciona la idea de energía con procesos térmicos, orientadas al consumo responsable eléctricos y mecánicos. de los recursos energéticos en la escuela • Explica distintos procesos y fenómenos cotidianos y en el hogar. estudiados en el curso en términos de la • Valorar la importancia de participar transformación y conservación de la energía. en acciones dirigidas a la prevención de los • Reconoce algunas fuentes de energía y analiza los efectos del deterioro ambiental. costos, riesgos y beneficios del uso de algunas • Participar activamente en acciones fuentes de energía (renovables y no renovables) que de educación ambiental. se han utilizado a lo largo de la historia (solar, leña, carbón, electricidad, entre otras). • Identifica los recursos energéticos alternativos así como sus usos en diversos contextos históricos y culturales.

PROHIBIDA SU VENTA

Lección 4. Ciencia y tecnología en el desarrollo de la sociedad2 • Ciencia y progreso. • Conocimiento científico. • Ciencia y desarrollo económico. • Estereotipos sociales de la ciencia, los científicos y el conocimiento científico.

• Relación de los conocimientos básicos de la física con fenómenos naturales, la tecnología o situaciones de importancia social.

• Criticar con fundamentos los estereotipos sociales de la ciencia, los científicos y el conocimiento científico.

• Reconoce el vínculo entre el desarrollo científico y la tecnología a lo largo de la historia, con sus aciertos y sus errores, y emplea estos conocimientos para explicar el papel de la ciencia en la sociedad, o para elaborar aparatos o artefactos con base en tales descubrimientos.

• Ciencia y tecnología en México: inversión, instituciones que la generan, indicadores de producción.

• Relación de los indicadores de desarrollo con la importancia que diferentes países asignan a la ciencia y la tecnología. • Análisis crítico de la política en materia de ciencia y tecnología en México.

• Valorar la contribución de la física y la ingeniería al desarrollo económico y social del país.

• Analiza los aportes científicos de México hacia el mundo. Reconoce las perspectivas de la física y la investigación de la ciencia en el país, y establece comparaciones con otros países.

Quinta evaluación bimestral 2

Incluir en la lista de habilidades y actitudes las ya referidas para el proyecto obligatorio.

Dosificación

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XXVII

12/10/08 10:02:15 PM

Primer examen A Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:

Calificación: (Total de aciertos entre 10)

1. Ejercicios de aplicación. (20 puntos) Te encuentras de visita en casa de unos amigos, en un rancho lejos de la ciudad. Sales a dar un paseo en bicicleta por una vereda cercana, sin embargo decides interrumpirlo cuando observas los oscuros nubarrones en el cielo y percibes la humedad en el ambiente, que te indican que caerá una tormenta. 1. De pronto, a 50 km del lugar donde te encuentras, se produce un relámpago. Si sabes que la velocidad del sonido es de 330 m/s y la de la luz es de 300 000 km/s: a) ¿Qué llega primero hasta donde estás: la luz o el sonido? ¿Por qué? 2. El relámpago te hizo frenar bruscamente. Si viajabas a una velocidad de 30 km/h y en 4 segundos lograste frenar la bicicleta, calcula: a) ¿Qué desaceleración produjeron los frenos? b) ¿Qué distancia debes recorrer para frenar? 2. Ejercicios de análisis de gráficas y tablas de datos. (20 puntos) Selecciona alguna de las siguientes gráficas, analízala y responde las preguntas a) a c), que se encuentran después del cuadro. A.

B.

x (m)

t (s)

D.

x (m)

t (s)

x (m)

t (s)

PROHIBIDA SU VENTA

t (s)

C.

x (m)

XXVIII

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Guía del docente

12/10/08 10:02:17 PM

a) ¿Qué tipo de movimiento representa el primer tramo? b) ¿Qué tipo de movimiento representan los otros tres segmentos? c) ¿Cuál es el signo de la velocidad en el segundo y cuarto tramos? d) En el cuadro siguiente dibuja la gráfica de v(m/s) contra t(s) para cada caso.

PROHIBIDA SU VENTA

3. Reflexiona y argumenta. (20 puntos) Las paradojas de Zenón de Elea Zenón de Elea fue un filósofo griego, nacido en Elea. No se conocen con exactitud las fechas de su nacimiento y muerte, pero se estima que vivió entre los años 490-430 a.n.e. Zenón es conocido por sus paradojas que niegan la existencia del movimiento. Se trata de situaciones argumentadas, cuyo fin es demostrar que la razón no siempre tiene la respuesta. Lee con detalle el ejemplo siguiente, reflexiona sobre éste y argumenta tu respuesta a favor o en contra de la afirmación de Zenón utilizando los conceptos revisados en el bloque. Construye gráficas y dibujos que te ayuden a entender la situación y los argumentos de Zenón. Comparte tu conclusión con tus compañeros y debate con ellos tus ideas en caso de que sean diferentes. Primer examen A

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XXIX

12/10/08 10:02:19 PM

Aquiles y la tortuga Aquiles, el famoso guerrero griego y principal protagonista de La Ilíada, obra maestra de la literatura griega escrita por Homero, decide demostrarle a una tortuga que puede ganarle fácilmente, ya que ésta pone en entredicho la velocidad del héroe al correr. Para ello acuerdan competir en una carrera. Como Aquiles avanza mucho más rápido que la tortuga, está seguro de sus posibilidades para ganar y decide darle una ventaja inicial. Tras la salida, Aquiles recorre en poco tiempo la distancia que lo separa de la tortuga, pero al reencontrarla en el camino descubre que ella ya no está en ese lugar preciso, sino que ha avanzado, más lentamente, un pequeño trecho. Sin desanimarse, sigue corriendo, pero al llegar de nuevo donde estaba la tortuga, descubre que ésta ha avanzado un poco más. De ese modo, Aquiles nunca ganará la carrera, ya que la tortuga estará siempre por delante de él, por más pequeño que sea el espacio que avance. Es decir, nunca alcanzará a la tortuga y será ésta la que gane la carrera. ¿Qué opinas?

4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque. (20 puntos) En la clase de Ciencias II de una escuela secundaria como la tuya, al finalizar el estudio del Bloque I, la profesora Olga puso a prueba los conocimientos de sus alumnos sobre el tema del movimiento. Como ocurre en todos los grupos, algunas de las afirmaciones fueron correctas y otras no. Identifícalas en el siguiente cuadro. Argumenta tus respuestas aplicando los conceptos revisados en este Bloque. Después compáralas con las de algunos compañeros, discutan sus argumentos y presenten al resto del grupo sus conclusiones.

PROHIBIDA SU VENTA

Núm.

Afirmación

1


2


3


4

Para describir el movimiento de un objeto basta con conocer el punto de partida y el tiempo que dura el movimiento.

XXX

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Argumentación

Guía del docente

12/10/08 10:02:24 PM

5. Elabora un mapa conceptual con los siguientes términos. (20 puntos) Velocidad

Gráfica velocidad-tiempo

Dirección

Tiempo

Marco de referencia

Trayectoria

Aceleración

Rapidez

Longitud

Movimiento

Segundo


PROHIBIDA SU VENTA

Primer examen A

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XXXI

12/10/08 10:02:26 PM

Primer examen B Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:

Calificación:

Proyecto del Bloque: El futuro del transporte. Viajar a grandes velocidades con seguridad

(Total de aciertos entre 10)

1. Más allá de las fronteras. (20 puntos) Desde hace tiempo los seres humanos hemos superado las dificultades que planteaba el transporte de personas o mercancías de un lugar a otro. A partir de 1960, cuando se inició la era espacial, hemos salido de nuestro planeta en numerosas ocasiones y alcanzado la Luna, Marte, Venus y Júpiter con naves espaciales. Incluso hemos lanzado sondas, como las Voyager, que han recorrido el Sistema Solar, enviando información de los planetas y satélites más lejanos, de hecho ya se perdieron más allá de nuestro sistema planetario. Todos estos logros nos dan idea del avance tecnológico en el campo del transporte. Pero, aparte de los nuevos retos que plantea la exploración espacial, existen también muchos desafíos para la tecnología dentro de nuestro planeta, como nuevas alternativas de transporte, más rápidas, económicas, seguras y menos contaminantes del ambiente.

PROHIBIDA SU VENTA

Vuelos comerciales supersónicos

Los aviones supersónicos se llaman así porque son capaces de superar la velocidad del sonido, 1 224 km/h. Muchos aviones de guerra pueden rebasar esta velocidad, duplicarla e incluso triplicarla. En 1976 entró en servicio el Concorde, un avión supersónico construido por Francia y Gran Bretaña, que realizaba hasta 2003 la travesía del Atlántico, entre Europa y América, en un tiempo récord de tres horas, a 2 338 km/h. Un avión normal vuela a unos 1 000 km/h e invierte casi ocho horas en el mismo trayecto. De momento, el vuelo comercial supersónico tiene muchos inconvenientes. El Concorde consumía una gran cantidad de combustible. Además, era tan alto el ruido que producía al superar la velocidad del sonido, que se obligaba a los pilotos a no sobrevolar zonas habitadas, lo cual es inconveniente para un avión de pasajeros. Por otra parte, el precio del pasaje era tan alto que sólo unos pocos privilegiados disfrutaban de su servicio.

XXXII

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Guía del docente

12/10/08 10:02:32 PM

Estos problemas podrían superarse en el futuro, con otro tipo de aviones. Algunas compañías aéreas están pensando construir un gran avión supersónico, que podría transportar muchos pasajeros más y superar distancias de 13 000 km. El precio del pasaje sería más bajo, ya que el tamaño del avión permitiría aprovechar mejor el consumo del combustible, al tener mayor capacidad de transporte. No obstante, en la actualidad la conciencia ecológica se ha extendido a toda la sociedad, el transporte aéreo supersónico está en entredicho por sus efectos en el ambiente, y muchas de las investigaciones en este campo se realizan con bastante lentitud. Los barcos gigantes

La era de los trasatlánticos, cuando los grandes barcos realizaban la ruta entre América y Europa, pasó a la historia cuando se popularizó el avión comercial como medio de transporte. El avión cruzaba el océano en un día, mientras que a los barcos les tomaba de cuatro a cinco días. En la actualidad las empresas navieras han vuelto a los mares con barcos enormes, que superan las 100 000 toneladas y hospedan a miles de personas. Son hoteles flotantes con todas las comodidades y los últimos sistemas de entretenimiento que emplean las tecnologías más avanzadas. Se usan como embarcaciones de recreo, realizando cruceros por lugares turísticos. Nuevos motores para ahorrar gasolina

PROHIBIDA SU VENTA

La escasez de petróleo que se anuncia para los próximos años exige a las empresas automovilísticas desarrollar motores y combustibles alternativos.

Por el momento, las investigaciones se centran en conseguir motores eléctricos con suficiente potencia y autonomía (mayor tiempo de funcionamiento o distancia recorrida, antes del agotamiento de la batería eléctrica que los alimenta). Primer examen B

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XXXIII

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Casi todas las grandes marcas de automóviles disponen de prototipos de coches eléctricos. Los más interesantes son aquellos que combinan el motor eléctrico con un motor de gasolina que funcionaría sólo en casos de urgencia, o al salir a carretera. 1. Investiga la evolución que ha tenido el medio de transporte que te interesa conocer más. Ubica en una línea de tiempo los diferentes modelos y cambios incorporados al medio de transporte. 2. Elabora un cuadro con los valores máximos de velocidad a la que se movía cada modelo investigado, así como sus principales usos. 3. Identifica los impactos ambientales que generaba su funcionamiento. 2. Debate. (20 puntos) ¿De qué sirve moverse más rápido? Muchas personas se preguntan si vale pena invertir grandes sumas de dinero en proyectos para la industria automotriz. Algunos opinan que moverse cada vez a mayores velocidades no genera beneficios sino, por el contrario, el hecho de disponer de máquinas que se mueven con mayor facilidad a grandes velocidades, ha generado un mayor número de accidentes y deterioro ambiental, debido al tipo de combustibles que aquéllas requieren. La tecnología incluida en estos motores no permite, por ejemplo, alcanzar otro planeta para extraer minerales útiles y traerlos a la Tierra, de modo que su desarrollo sea rentable a escala industrial. En cuanto al transporte en las ciudades, el tránsito automovilístico es tan denso que esos motores consumen mayor cantidad de combustible y no pueden avanzar tan rápido. Además, su uso puede provocar múltiples accidentes, los cuales suelen ser fatales para terceros, pues la tecnología incluida en este tipo de automóviles brinda mayor protección al conductor. Debate con tus compañeros sobre este tema. Toma en cuenta que la investigación tecnológica permite avanzar en muchos campos aplicables a la vida cotidiana. Consideren también las ventajas de usar estos motores para generar energía eléctrica, o en aviones para rescatar poblaciones en desgracia. Valoren la importancia de la investigación científica, en general, más allá de su costo económico. 3. Portafolios. (10 puntos)

PROHIBIDA SU VENTA

El futuro del transporte urbano Investiga en libros, revistas y periódicos sobre los problemas que se viven en las grandes ciudades como consecuencia de la aglomeración de vehículos. Busca algunas soluciones que se están poniendo en práctica en determinadas ciudades para fomentar el uso del transporte público. Indaga nuevas alternativas de transporte, por ejemplo, la recuperación de los tranvías eléctricos en algunas ciudades. Reúne todos los datos conseguidos en un breve informe.

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Guía del docente

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4. Actividades de evaluación. (50 puntos) Para uno de los ejemplos de transporte seleccionado, respondan por equipo las siguientes pruebas: VALORACIÓN DE CONOCIMIENTOS 1. Explica con tus palabras: • ¿Cuál es la relación entre velocidad y seguridad? • ¿Cómo se ha incrementado el tope máximo de velocidad? • ¿Cómo será dicho transporte en el futuro? 2. Reflexiona y responde. Si pudiéramos construir la vía férrea necesaria para una nueva línea de tren: • ¿Cuál sería la opción más económica, construirla para máquinas de vapor, diesel o eléctricas? ¿Por qué? • ¿Cuál sería la más rápida y segura? ¿Por qué? VALORACIÓN DE CAPACIDADES 1. Sugiere una forma de medir la velocidad de un objeto o animal en movimiento, si estás parado en un lugar cercano al elemento que se mueve, una bicicleta, la rueda de un auto, un avión en vuelo, la cola de un perro, entre otros. • ¿Cómo medirías su velocidad? • ¿Qué tipo de instrumentos utilizarías? Comenta tu propuesta con tus compañeros y llévala a cabo.

PROHIBIDA SU VENTA

VALORACIÓN DE RESPONSABILIDAD

1. Reflexiona sobre el tema y expresa tu opinión en unas líneas. Viajar y transportar mercancías es una actividad imprescindible para nuestra civilización. Pero la realizamos pese a cierto daño que se provoca a nuestro planeta, tanto por la contaminación que producen las máquinas del transporte como por el agotamiento de recursos naturales, como el petróleo. • ¿Qué opinas del tema? • ¿Piensas que hay formas de hacer que el transporte de personas y mercancías sea más eficaz y menos contaminante? • ¿Podríamos evitar accidentes como el ocurrido en la camioneta la fotografía de la derecha?

Primer examen B

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XXXV

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Segundo examen A Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:


1. Ejercicios de aplicación. (20 puntos) Fuiste con tus amigos y amigas a ver un partido de futbol de tu equipo favorito. Casi a punto de concluir el juego, en los últimos segundos, tu equipo comete un penalti. El entrenador le pide al mejor delantero de la campaña, que juega en el otro equipo, que cobre el tiro de castigo. 1. El delantero coloca la pelota, cuya masa es de 1.5 kg, en el manchón del penal, situado a 12 m de la portería. Tras un breve trote, patea el balón que llega en 0.3 s a las manos del arquero, quien se ha lanzado 4 m a un costado para atajar. a) ¿Con qué fuerza pega el balón en la mano del portero? b) ¿Crees que logre mantener la mano firme para detener o desviar el tiro? Considera que el brazo de un portero profesional sólo permanece rígido, y sin doblarse, si la fuerza ejercida sobre éste no supera el equivalente a un objeto de 45 kg de peso. c) ¿Cuál fue el marcador final? 2. Veamos ahora el cobro del penalti desde la perspectiva de la energía. a) ¿Con qué energía cinética llega el balón a la mano del portero?

PROHIBIDA SU VENTA

2. Experimentos mentales y gráficos. (20 puntos) La historia de las famosas montañas rusas inició en el siglo xviii con la emperatriz Catalina “la Grande”. A ella le gustaba deslizarse por las laderas de una montaña nevada, metida en un trineo de madera en forma de cajón. Una vez que terminaba el invierno y la nieve se derretía, se aburría mucho. Un día pidió que le pusieran a su cajón de madera cuatro ruedas. A partir de entonces pudo deslizarse por las montañas en cualquier estación del año. En 1884 se construyó en Coney Island, Nueva York, la primera montaña rusa de madera con muchos vagones que corrían sobre rieles como los del ferrocarril. Fue tal el éxito de este juego mecánico que cuatro años más tarde, se habían construido cerca de 50 montañas rusas en Europa y Estados Unidos.

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Guía del docente

12/10/08 10:04:20 PM

Traza una gráfica del cambio de la energía cinética y potencial a lo largo del recorrido del carrito por la montaña rusa. Utiliza los puntos señalados en el dibujo para calcular los valores de la energía cinética y potencial. Llena el cuadro con los valores que obtengas. h (metros) 130 120

masa del carrito = a 80 kg A

90 75

B C

D

10

l (metros)

Punto del trayecto

Valor de la energía cinética

Valor de la energía potencial

Valor de la energía mecánica total

A

B

C

PROHIBIDA SU VENTA

D

• ¿Qué valores obtuviste en la columna de energía mecánica total? ¿Qué principio te recuerda ello? • ¿Cómo se comporta la energía cinética en relación con la energía potencial? Realiza una gráfica con los valores obtenidos. 3. Reflexiona y argumenta. (20 puntos) Lee la siguiente situación experimental, primero responde las preguntas previas y después realízala. Analiza lo ocurrido y contesta las preguntas finales. 1. Coloca una hoja de papel y un lápiz sobre una mesa, pero deja que sobresalga de la mesa una parte de ésta, de modo que la puedas jalar. Tira fuerte de la hoja de papel en forma horizontal. Segundo examen A

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12/10/08 10:04:23 PM

Preguntas previas • ¿Qué esperas que suceda con el lápiz? ¿Por qué? • Piensa que estás aplicando una fuerza sobre el papel, al lápiz no lo tocas, ¿por qué debería moverse o quedar inmóvil? Preguntas posteriores • ¿Qué sucedió? ¿Se cumplió tu hipótesis? Explica lo ocurrido utilizando el principio de inercia. • ¿Piensas que te ocurriría lo mismo, si el autobús en el que viajas de regreso a tu casa arranca y sientes un empujón hacia atrás? Argumenta tu respuesta. 4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque. (15 puntos)

PROHIBIDA SU VENTA

Un grupo de adolescentes se preparaban para el examen que les aplicaría su profesor de Ciencias II, Hugo, en unos días. Acordaron que cada uno redactaría sus dudas, después de estudiar sus apuntes y leer el libro de texto para intentar aclararlas entre ellos y después presentárselas a su profesor. De la siguiente lista de dudas que les surgieron, identifica cuáles afirmaciones son verdaderas y cuáles falsas. Además argumenta tu respuesta utilizando los conceptos revisados en este Bloque. Compara tus respuestas con algunos compañeros, discutan sus argumentos y presenten sus conclusiones al resto del grupo. Núm.

Afirmación

1

Para que un cuerpo se mueva con velocidad constante, hace falta un impulso constante. Si no fuerzas el movimiento de algo, no sigue moviéndose.

2

La fuerza es ascendente cuando una persona lanza una pelota hacia arriba, pues aplica toda la fuerza bajo ésta para moverla; al pararse la pelota en la altura máxima, desaparece la fuerza de lanzamiento proporcionada por el lanzador, de modo que la fuerza de la gravedad atrae la pelota hacia el suelo.

3

La dirección de la fuerza es necesariamente la misma que la del movimiento del objeto.

4

Si un cuerpo no se está moviendo, entonces no hay fuerza actuando sobre él.

5

Se necesita energía para aplicar una fuerza.

XXXVIII

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Argumentación

Guía del docente

12/10/08 10:04:25 PM

5. Elabora un mapa conceptual con los siguientes términos. (25 puntos) Altura Carga eléctrica Energía eléctrica Masa Carga positiva Energía cinética

Fuerza de contacto Energía potencial Fuerza a distancia Repulsión Fuerza gravitacional

PROHIBIDA SU VENTA

Carga negativa Movimiento Velocidad Fuerza eléctrica Atracción

Segundo examen A

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12/10/08 10:04:26 PM

Segundo examen B Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:

Proyecto del Bloque: Obtención y uso de la energía


1. Las fuentes de energía. (15 puntos)

La energía muscular Durante una gran parte de la historia, la principal fuente de energía utilizada por las personas ha sido su energía muscular o la de los animales. En este caso, la energía química de los alimentos se convierte finalmente en energía mecánica, que permite mover o levantar cargas, utilizar herramientas, etcétera. Pero la potencia de una persona o un animal es limitada. Para mover grandes cargas se requiere un gran número de obreros aunando sus esfuerzos. Así, el auge de la sociedad industrial comenzó en el siglo xviii, con la invención de la máquina de vapor, un aparato capaz de aprovechar la energía química de un combustible, el carbón, para convertirla en energía mecánica. Luego, el surgimiento de máquinas eléctricas propició la investigación sobre fuentes de energía capaces de proporcionar energía eléctrica en las centrales.

PROHIBIDA SU VENTA

Otras fuentes de energía: agua en movimiento

Hacia el siglo xi, los molinos hidráulicos proporcionaban en Inglaterra la energía utilizada por más de tres millones de personas. Sin embargo, la aparición de la máquina de vapor, primero, y de las máquinas eléctricas después, hizo que desapareciera prácticamente la mayor parte de estos molinos. El rendimiento obtenido con estas nuevas fuentes de energía era muy superior al alcanzado mediante máquinas hidráulicas, lo que favoreció su implantación definitiva.

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Guía del docente

12/10/08 10:04:30 PM

La energía eléctrica Sin duda alguna, el descubrimiento de la energía eléctrica supuso un cambio radical en la sociedad. La invención del motor eléctrico disparó las investigaciones sobre posibles métodos eficientes para producir corriente eléctrica. Tras la instalación de las primeras centrales eléctricas, a finales del siglo xix, no ha cesado la investigación sobre nuevas fuentes de energía capaces de proporcionar energía eléctrica. Las fuentes más utilizadas para generar electricidad son los combustibles, como el carbón, o los combustibles nucleares, pero cada vez se aprovechan más fuentes de energía alternativas, como la energía solar, la eólica, la geotérmica o la de biomasa. No obstante, la mayor parte de la energía que se consume en el mundo aún proviene de fuentes no renovables. En la actualidad cuesta trabajo pensar en vivir sin electricidad. Pero en los países en vías de desarrollo aún existen muchos millones de personas que no disponen de energía eléctrica. Energías alternativas

La crisis del petróleo de la década de 1970 fomentó la investigación en fuentes de energía alternativa. Ya hemos estudiado algunas de ellas, como la energía solar o la eólica, que se usan ya asiduamente. Otras fuentes utilizadas son la energía de la biomasa, la de las mareas, o la que se extrae de los residuos sólidos urbanos.

PROHIBIDA SU VENTA

La energía de la biomasa. Procede de materia orgánica como bosques, residuos agrícolas, excrementos de ganado, restos de cultivos, etc. Para aprovecharla se usan varios métodos que proporcionan calor al quemar el combustible o, tras reacciones químicas, se produce un gas que puede emplearse como combustible en motores o para generar electricidad. Tiene el inconveniente de que se necesitan grandes volúmenes de combustible, lo que dificulta el transporte. Sin embargo, es fácilmente almacenable. Los residuos sólidos urbanos. La incineración de estos materiales proporciona energía. Además, de esta forma se evita un impacto negativo en el entorno; sin embargo, las plantas incineradoras también pueden generar algunos gases tóxicos. La energía de las mareas. El movimiento de subida y bajada del nivel del mar se aprovecha para producir energía eléctrica. Este método tiene un fuerte condicionante geográfico: sólo pueden instalarse centrales mareomotrices en determinadas regiones. La energía geotérmica. El calor del interior de la Tierra puede aprovecharse para calentar agua, por ejemplo emplearse para sistemas de calefacción o para producir energía eléctrica. Las zonas donde hay géiseres son aptas para aprovechar la energía geotérmica. Segundo examen B

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2. Debate. (20 puntos) La energía nuclear, una forma muy eficiente de producir energía eléctrica En México, la energía nuclear proporciona aproximadamente 1% de toda la energía generada en el país, a partir sólo de una central nucleoeléctrica. Discute en clase con tus compañeros sobre la conveniencia o no de utilizar la energía nuclear. Forma dos grupos de trabajo, cada uno de los cuales debe apoyar razonadamente una de las dos posturas. Valora la eficiencia de este tipo de centrales generadoras de energía eléctrica, las energías alternativas actuales, la demanda de energía de nuestro país, los riesgos de las instalaciones, el tratamiento de los residuos, etcétera. 3. Portafolios. (15 puntos) ¿De dónde procede la energía eléctrica que consumimos? Busca información entre tres o cuatro familias cercanas a ti y analiza cuál es su gasto energético. Diferencia el gasto destinado a derivados del petróleo (gasolina, gasóleos), energía eléctrica y gastos relacionados con el gas (butano, propano o gas natural). Tras reunir los datos, completa un cuadro como el siguiente y luego representa los datos en una gráfica de sectores para cada familia. ¿Qué energía es la más empleada en cada caso?

Energía

Gasto mensual

Porcentaje

Eléctrica

Derivados del petróleo

PROHIBIDA SU VENTA

Gas

• En general, ¿podrías afirmar que las familias entrevistadas tienen un consumo adecuado, medianamente adecuado o inadecuado? ¿Por qué? • ¿De qué forma se podría disminuir el consumo de energía? Elabora algunas recomendaciones y distribúyelas con las familias entrevistadas.

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Guía del docente

12/10/08 10:04:39 PM

4. Actividades de evaluación. (50 puntos)

Para cada uno de los ejemplos de transporte seleccionado, responde en equipo lo siguiente. VALORACIÓN DE CONOCIMIENTOS 1. En zonas rurales hay viviendas que disponen de paneles solares en el tejado. • ¿Cómo se puede aprovechar la energía solar en una vivienda? • ¿En qué otro tipo de aplicaciones se puede aprovechar en la ciudad? 2. Completa los cuadros sobre energías renovables y no renovables estudiados a lo largo del Bloque. Energías renovables

Ventajas

Desventajas

Energías no renovables

Ventajas

Desventajas

3. Elabora en tu cuaderno esquemas simplificados que ilustren la producción de energía eléctrica en los distintos tipos de centrales eléctricas. Indica las transformaciones de energía que tienen lugar en cada paso. • ¿Cuál es la fuente de energía utilizada por cada tipo de central? • ¿Qué repercusiones ambientales tiene la instalación y uso de dichas centrales eléctricas? VALORACIÓN DE CAPACIDADES 1. Realiza esquemas que muestren las distintas transformaciones de energía que se producen en cada una de las situaciones siguientes: • ¿Andar en una bicicleta con el faro encendido. • Una alarma sonora se activa al detectar la presencia de una persona en un recinto cerrado. • Imagina ahora que la energía eléctrica consumida en tu ciudad procede de una central de carbón. Haz un esquema de la ruta que sigue la energía, desde que se extrae el carbón hasta que es consumida en tu casa. No olvides indicar el tipo de energía presente en cada paso del esquema.

PROHIBIDA SU VENTA

VALORACIÓN DE RESPONSABILIDAD 1. La energía más barata es la que no se consume. Ahorrar energía beneficia a la economía doméstica, pero también evita una mayor contaminación y un mejor aprovechamiento de los recursos naturales no renovables. Contesta las siguientes preguntas sobre el consumo de energía en el hogar y evalúa tu actitud y la de las personas que te rodean. • ¿Está el refrigerador alejado de fuentes de calor (radiadores, horno, etcétera)? • ¿Tapas las cacerolas mientras cocinas? • ¿Dispones en casa de algunas lámparas de bajo consumo? • ¿Descongelas los alimentos sin usar horno o microondas? Cuantas más respuestas positivas des a esta prueba, mejor es tu actitud hacia el ahorro energético en el hogar. Segundo examen B

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12/10/08 10:04:42 PM

Tercer examen A Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:


1. Ejercicios de aplicación. (10 puntos) 1. Es sábado y acompañas a un familiar al taller mecánico para que le den servicio a su automóvil. El mecánico coloca el automóvil en una prensa hidráulica y lo levanta. Te sorprende la facilidad con que lo hace y decides investigar. Al acercarte te das cuenta de que los radios de los émbolos de la prensa hidráulica son de 50 y 80 cm, respectivamente. a) ¿Qué fuerza ejercerá el émbolo mayor, si sobre el menor actúa una de 80 N? b) Si el auto pesa 950 kg, ¿qué fuerza debe actuar en el émbolo menor para que se levante el auto?

2. Aplicaciones tecnológicas. (25 puntos) 1. Las puertas del templo.

PROHIBIDA SU VENTA

Herón de Alejandría fue uno de los pensadores griegos que aportó ideas para el aprovechamiento del vapor muchos siglos antes de la Revolución Industrial.

XLIV

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Guía del docente

12/10/08 10:04:45 PM

a) Herón construyó un mecanismo que abría las puertas de un templo al prender una hoguera, empleando una propiedad de los gases. Observa la ilustración de la página anterior y explica el funcionamiento de dicho mecanismo. b) ¿En qué tipo de aplicaciones tecnológicas crees que se puede utilizar esta idea? 2. Clepsidra egipcia. Otro de los grandes inventores e investigadores griegos fue Ctesibus, quien diseñó, entre otras cosas, un órgano que trabajaba comprimiendo el aire de un tanque, inyectándolo en el agua a presión y se empleaba para apagar incendios. También perfeccionó la clepsidra egipcia, que no es otra cosa que un reloj de agua. a) Observa la ilustración y explica el funcionamiento del reloj. ¿Cómo marcaba las horas? b) Si consideramos la variación de la duración del día y la noche, entre verano e invierno, ¿qué ajustes habría que incluir al diseño para que midiera de manera correcta el tiempo?

Noche

Día

PROHIBIDA SU VENTA

3. Reflexiona y argumenta. (25 puntos) Lee el experimento, responde las preguntas previas y después realízalo. Analiza lo ocurrido y responde las preguntas finales: Reúne el siguiente material: 1 lata de refresco 1 jerga 1 clavo con buena punta 1 jeringa desechable 1 mechero de alcohol Alambre fino

Lata de refresco

Mechero de alcohol

Tercer examen A

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12/10/08 10:04:47 PM

Vamos a construir una eolípila, que fue una contribución de Herón de Alejandría. • Coloca la jerga alrededor de la lata, pero antes asegúrate de que no haya sido agitada y, con el clavo, haz una perforación a 1 cm del borde superior. Luego, gira la lata 180° y realiza el mismo procedimiento del otro lado. • Vacía el contenido de la lata a través de las perforaciones. Cuelga el alambre en la lata de modo que permita suspenderla de algún punto como se muestra en la imagen. • Introduce el clavo en la perforación e inclínalo unos 45°. Repite lo mismo con la otra perforación, cuidando de hacer en el mismo sentido ambas perforaciones, es decir, hacia arriba o hacia abajo. • Utiliza la jeringa desechable para introducir agua a través de las perforaciones, aproximadamente hasta dos tercios del total de la lata. • Cuelga la lata y coloca el mechero encendido debajo de la misma a fin de que el agua comience a hervir. Preguntas previas • ¿Qué esperas que suceda? ¿Por qué? • Piensa la respuesta en términos del modelo cinético y del concepto de presión. Preguntas posteriores • ¿Qué sucedió? ¿Se cumplió tu hipótesis? Describe lo ocurrido. • Explica lo ocurrido utilizando el principio de la presión en gases cuando cambia su temperatura. • ¿En qué otras aplicaciones tecnológicas se podría aprovechar esta idea? Argumenta tu respuesta. 4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque. (15 puntos) En una escuela secundaria como la tuya se organizó un rally de preguntas entre dos grupos. El propósito era definir en cuál de los dos grupos estaban los alumnos con mayores conocimientos sobre Física. Cada grupo elaboró algunas afirmaciones con la intención de plantearlas al otro y ver si lograban identificar si era correcta o no, así como argumentarlo de manera científica. De la siguiente lista de dudas que les surgieron, identifica las afirmaciones que son verdaderas o falsas. También argumenta tu respuesta utilizando los conceptos revisados en el Bloque 3. Compara tus respuestas con las de algunos compañeros, discutan sus argumentos y presenten al resto del grupo sus conclusiones.

PROHIBIDA SU VENTA

Núm.

Afirmación

1

La temperatura es la medida de la cantidad de calor o de frío que posee un objeto.

2

Los metales dejan entrar y salir el calor más fácilmente.

3

La dilatación es el paso de calor al interior del cuerpo haciéndolo más grande y, como consecuencia, más pesado.

4

Temperatura es calor.

5

El calor viaja más rápido en los materiales más ligeros porque las partículas no están muy compactadas.

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Argumentación

Guía del docente

12/10/08 10:04:49 PM

5. Elabora un mapa conceptual con los siguientes términos, realízalo en una hoja aparte. (25 puntos) Calor

Gaseoso

Sólido

Líquido

Modelo cinético

Partícula

Velocidad

Energía térmica

Temperatura

Presión

Estado de agregación

Conservación de la energía

Cambio de fase

Pascal

Fuerza

Choque

Volumen

Dilatación

PROHIBIDA SU VENTA

Tercer examen A

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12/10/08 10:04:51 PM

Tercer examen B Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:

Proyecto del Bloque: Emergencia mundial: el cambio climático


A lo largo de los 4 600 millones de años de historia de nuestro planeta, las variaciones climáticas han sido la constante. En algunas épocas el clima ha sido cálido, en otras, frío y a veces se ha pasado bruscamente de unas situaciones a otras. Por ejemplo: • Algunas épocas de la Era Mesozoica (225 - 65 millones años atrás) fueron de las más cálidas de las que tenemos constancia fiable. En ellas la temperatura promedio de la Tierra fue 5 ºC más alta que la actual. • En los últimos 1.8 millones de años han ocurrido varias grandes glaciaciones, alternándose con épocas de clima más benigno, similar al actual. A estas épocas se les llama interglaciaciones. La diferencia de temperaturas medias de la Tierra entre una época glacial y otra, como la actual, es de sólo unos 5 o 6 ºC. Diferencias tan pequeñas en la temperatura media del planeta son suficientes para pasar de un clima con grandes casquetes glaciares extendidos por toda la Tierra a otro como el actual. El efecto invernadero Dentro de un invernadero la temperatura es más alta que en el exterior, porque entra más energía de la que sale. La energía entrante proviene del Sol. La estructura del invernadero permite su calentamiento sin necesidad de emplear calefacción artificial. En la Tierra se produce un efecto natural similar de retención del calor, gracias a los gases de la atmósfera, y la temperatura media es de unos 15 ºC; pero si la atmósfera no existiera sería de unos 218 ºC. Por analogía, a esta situación se le llama efecto invernadero, sin embargo el fenómeno físico y químico que lo produce es totalmente distinto al que ocurre en un invernadero. El efecto invernadero hace que la temperatura media de la superficie de la Tierra sea 33 ºC mayor que la que tendría si no existieran gases con efecto invernadero en la atmósfera.

PROHIBIDA SU VENTA

¿Por qué se produce el efecto invernadero? La energía que llega del Sol traspasa la atmósfera terrestre con gran facilidad y luego rebota en las nubes y el suelo. Sin embargo, es absorbida por los gases de la atmósfera, lo que impide que se escape al espacio exterior y propicia el calentamiento del planeta. A este fenómeno se le llama efecto invernadero. Aumento de la concentración de gases con efecto invernadero En el último siglo, la concentración en la atmósfera de los llamados gases de invernadero ha ido creciendo constantemente debido a la actividad humana: • A comienzos del siglo xix, por la combustión de grandes masas de vegetación para ampliar las tierras de cultivo. • En los últimos decenios, por el uso masivo de combustibles fósiles, como petróleo, carbón y gas natural, para obtener energía en los procesos industriales. • La concentración media de dióxido de carbono (CO2), derivado de la combustión de madera y carbón, se ha incrementado a partir de la Revolución Industrial.

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Guía del docente

12/10/08 10:04:53 PM

1. Debate. (15 puntos) ¿Está calentándose la Tierra?, ¿este calentamiento está producido por acción humana?, ¿el cambio en el clima traerá violentos fenómenos meteorológicos, tormentas, lluvias torrenciales, deshielo de los glaciares, subida del nivel del mar, desertización de grandes extensiones, entre otros? Analiza la siguiente información con tus compañeros sobre el cambio climático. Recuerda utilizar los aspectos revisados en este Bloque, que se relacionan con el tema de calor y temperatura. Cambio climático Muchos científicos piensan que a mayor concentración de gases de efecto invernadero, se producirá un mayor aumento en la temperatura del planeta. A partir de 1979, los científicos comenzaron a afirmar que un incremento al doble en la concentración del CO2 (dióxido de carbono) en la atmósfera supondría un calentamiento medio de la superficie terrestre de entre 1.5 y 4.5 ºC. Investigaciones más recientes sugieren que el calentamiento se produciría más rápido sobre tierra firme que sobre los mares. Además ocurriría con cierta demora respecto al incremento en la concentración de los gases de efecto invernadero. Al principio los océanos más fríos tenderán a absorber una gran parte del calor adicional, retrasando el calentamiento de la atmósfera. Cuando los océanos lleguen a un nivel de equilibrio con los más altos niveles de CO2 se producirá el calentamiento final. 2. Consecuencias del cambio climático. (10 puntos) No es posible predecir con precisión lo que pasaría en distintos lugares, pero es previsible que los desiertos se hagan más cálidos pero no más húmedos, lo que tendría graves consecuencias en el Oriente Medio y en África, donde el agua es escasa. Entre un tercio y la mitad de todos los glaciares del mundo y gran parte de los casquetes polares se fundirían, poniendo en peligro las ciudades y campos de los valles que se encuentran por debajo del glaciar. Grandes superficies costeras podrían desaparecer inundadas por las aguas marinas, que ascenderían entre 0.5 y 2 m, según diferentes estimaciones. Unos 118 millones de personas podrían ver inundados los lugares donde viven por el incremento en el nivel de las aguas. Tierras agrícolas se convertirían en desiertos y, en general, se producirían grandes cambios en los ecosistemas terrestres. Estos cambios supondrían una gigantesca convulsión en nuestra sociedad, que en un tiempo relativamente breve tendría que hacer frente a muchas obras de contención del mar, migraciones de millones de personas, cambios en los cultivos, etcétera. • Investiga las principales catástrofes ocurridas en los siguientes lugares del mundo y relaciónalas con los cambios de temperatura y presión derivados del cambio climático: País

Desastre natural

PROHIBIDA SU VENTA

América Central Estados Unidos Antártida Gran Bretaña Sur de Europa Mozambique Bangladesh Indonesia Australia • Dibuja en tu cuaderno un mapamundi con un diagrama de “Emergencias planetarias”. Tercer examen B

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3. Portafolio. (10 puntos) Acción mundial Al detectar el problema del cambio climático mundial, la Organización Meteorológica Mundial (omm) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (pnuma) crearon en 1988 el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (ipcc, por sus siglas en inglés). Se trata de un grupo abierto a todos los miembros de las Naciones Unidas y de la omm. La función del ipcc consiste en analizar la información científica, técnica y socioeconómica relevante para entender los elementos científicos del riesgo que supone el cambio climático provocado por las actividades humanas, sus posibles repercusiones y las posibilidades de adaptación y atenuación del mismo. Una de las principales actividades del ipcc es evaluar periódicamente los conocimientos sobre el cambio climático y publicar informes especiales y documentos técnicos sobre temas en los que se consideran necesarios la información y el asesoramiento científicos e independientes, así como respaldar la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (cmcc) mediante su labor sobre las metodologías relativas a los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero. Investiga los principales documentos y avances en materia de cambio climático producidos por el ipcc. Puedes revisar directamente su sitio web: www.ipcc.ch/languageportal/spanishportal.htm.

PROHIBIDA SU VENTA

4. Balance de opiniones. (15 puntos) ¿De quién es la culpa? Las siguientes opiniones se tomaron de un blog de Internet en relación con el cambio climático. Léanlas en equipo y aprovechen la información de esta evaluación para elaborar su propio punto de vista. Para debatir sobre sus puntos de vista organicen un simposio sobre el cambio climático, en el cual participe un integrante de cada equipo. Elijan un moderador y traten de llegar a algunas conclusiones. Si es posible, inviten a sus papás y compañeros de otros grupos para enriquecer las opiniones y difundir la información sobre esta problemática. Consideren la “culpa” como sinónimo de responsabilidad. • Carece de sentido culpar a uno solo. La responsabilidad es compartida y los países industrializados, sin duda, encabezan la lista. • México es uno de los muchos países “en desarrollo”, de forma que nada o poco pudo haber contribuido a la situación actual en la que se encuentran los ecosistemas en su conjunto. Son los países desarrollados los culpables. • La culpa es de los países industrializados, junto con los grandes grupos económicos, cuyo objetivo es el afán desmesurado de riqueza a toda costa, parecería que nada les importan las consecuencias. ¿Dónde están las medidas, las normas, las restricciones, los acuerdos y quién los hace cumplir? • La degradación de nuestro planeta, no sólo en el clima, sino en todos los aspectos ambientales, es culpa del afán ciego de la civilización. No hemos entendido que, a diferencia de la Naturaleza, no estamos evolucionando, sino que estamos involucionando, dañando, destruyendo. • Es indudable que el problema está en el excesivo uso de combustibles fósiles, unido a una tala indiscriminada de árboles que desde principios del siglo xx se efectúa en forma brutal en los países tercermundistas, lo que ha disminuido la superficie de los bosques en la Tierra en aproximadamente 40% en comparación con los bosques existentes a la colonización del continente. • Una parte de la culpa la tienen los países industrializados y otra parte los del Tercer Mundo, porque en México no se hace nada por conservar la Naturaleza, todo es una contaminación espantosa, y no la producen los estadounidenses sino los mismos lugareños que hacen de un bosque un tiradero, y de un río un lecho seco para tirar basura.

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Guía del docente

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• La responsabilidad es del sistema económico y de los grandes grupos que toman las decisiones macroeconómicas. El problema radica en la escala de valores que aplican y la forma en que ignoran el valor de la salud de nuestro planeta. • La culpa de este problema no hay que buscarla en países ni regiones económicas específicas. La culpa, en verdad, es de todos por igual, ya que cada uno de nosotros debemos tomar conciencia del problema para que nuestro planeta, que alguna vez fue hermoso, lo siga siendo siempre.

VALORACIÓN DE CONOCIMIENTOS 1. Con base en los conceptos de calor, temperatura, presión, estados de agregación, así como conservación y transferencia de energía, explica los siguientes procesos y fenómenos naturales: • Ciclo hidrológico. • Lluvia de granizo 2. Utiliza el principio de conservación de la energía para explicar por qué si la Tierra retiene parte de la energía que le llega del Sol, no se calienta indefinidamente.

VALORACIÓN DE CAPACIDADES 1. Utiliza los conceptos de temperatura y presión para construir un modelo con el que predigas el movimiento de las nubes en un día soleado y en uno lluvioso. No olvides tomar en cuenta las variables de humedad y viento. • ¿Qué información tuviste que investigar? • ¿Cómo se relaciona tu propuesta con el modelo cinético?

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VALORACIÓN DE RESPONSABILIDAD 1. Decisiones difíciles. Tomar decisiones acertadas para enfrentar el problema del cambio climático es especialmente difícil por sus características: • La complejidad del problema implica grandes estudios para eliminar las dudas razonables. Esto lleva tiempo y requiere dinero y el esfuerzo de grupos académicos interdisciplinarios. • Debe pasar mucho tiempo antes de que se note el efecto que producirán las emisiones de gases. • Es un problema global y las soluciones debe tomarlas el conjunto de los países. Reflexiona sobre actitudes “amigables” con la Naturaleza que ayuden a atenuar el problema del calentamiento global. Propón varias acciones en cada uno de los siguientes aspectos: • Producción y consumo de energía. • Uso de vehículos de transporte. • Industria. • Agricultura y explotación forestal. • Medidas políticas, económicas y sociales.

Tercer examen B

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Cuarto examen A Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:


1. Ejercicios de aplicación. (10 puntos) 1. Observa la ilustración de la derecha y contesta las preguntas utilizando lo estudiado durante el Bloque 4. • ¿Qué tipo de fuerzas actúan en un electroimán? • ¿Qué transformaciones de energía están presentes en el funcionamiento del electroimán?

2. De seguro varios de tus compañeros de clase utilizan lentes. ¿Conoces los diferentes problemas de la visión y la forma en que distintos lentes ayudan a corregirlos? Con la descripción de los diferentes defectos en la visión, dibuja el tipo de lente que ayuda a corregirlos y explica su funcionamiento. Utiliza el modelo de rayos de luz y, en la explicación, los conceptos relacionados con las lentes. Defectos de la visión

Esquema

Describe cómo lo corrige el uso de la lente

Miopía Es la dificultad para ver de lejos. Las imágenes se forman antes de la retina y se ven borrosas.

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Hipermetropía Las imágenes se forman por detrás de la retina. No está relacionada con la lejanía o cercanía del objeto observado. Presbicia La visión cercana se hace borrosa, sin embargo la visión de lejos sigue siendo buena. Se manifiesta cuando resulta difícil ver de cerca, pero es posible leer el texto si lo alejamos de los ojos.

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2. Aplicaciones tecnológicas. (30 puntos) Es muy importante que resuelvas estos ejercicios usando el modelo atómico de la materia revisado en el Bloque 4.

Electroimán gigante

Hierro 1. Electroimanes colosales. En las fábricas metalúrgicas se pueden ver grúas de electroimán que transportan cargas enormes. Estas grúas son insustituibles cuando se trata de elevar y transportar grandes cantidades de hierro en las fundiciones y acererías. Las grúas de electroimán transportan grandes bloques de hierro o partes de máquinas que pesan decenas de toneladas sin sujeción alguna. De la misma forma transportan, sin cajones ni embalajes, chapas de hierro, alambres, clavos, chatarra y otros materiales cuyo traslado con otro procedimiento sería mucho más difícil. • ¿Qué ahorros —económicos, de tiempo, esfuerzo, seguridad, mano de obra— le encuentras a esta aplicación del magnetismo? • ¿En qué tipo de industrias crees que funciona esta aplicación?

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2. El horno de microondas. Este horno de microondas emplea ondas electromagnéticas para calentar los alimentos. Pero hay varias preguntas que te ayudarán a entender mejor su funcionamiento. Recuerda las características de las ondas electromagnéticas para responderlas. • ¿El horno de microondas calienta de manera homogénea todos los alimentos en cualquier parte de su espacio? ¿Por qué? Argumenta tu respuesta. 3. Reflexiona y argumenta. (20 puntos) 1. El problema de la brújula. Estamos acostumbrados a pensar que la aguja magnética siempre señala con uno de sus extremos hacia el Norte y con el otro hacia el Sur. Reflexiona sobre las siguientes cuestiones: • ¿En qué región del planeta los dos extremos de la aguja magnética señalan al Norte? ¿Existirá? ¿Por qué? • ¿En qué región de la Tierra los dos extremos de la aguja magnética señalan hacia el Sur? ¿Existirá? ¿Por qué? Pista: Recuerda que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los geográficos. Cuarto examen A

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2. El móvil perpetuo.

A

C

1

2 En la historia de los intentos que se han hecho para fabricar el C D “móvil perpetuo”, muchos inventores utilizaron el imán para 1 construir un mecanismo que se moviera eternamente a sí mismo. Analiza el siguiente ejemplo y descubre por qué es absurdo este 2 B invento. Usa el principio de conservación de la energía, así como sus transformaciones para identificar el error en la argumentación. Un imán potente se encuentra sobre un pedestal en el que se apoyan dos planos inclinados, señalados con los números 1 y 2; el plano 1 está situado por encima del otro, con la particularidad de que el de arriba tiene un pequeño agujero (C) en su parte superior, y el de abajo está encorvado. El inventor argumentaba que si en el plano inclinado superior se coloca una pequeña esfera de hierro (B), la atracción del imán (A) hará que esta bolita ruede hacia arriba; pero al llegar al agujero se colará por él y caerá en el plano inclinado inferior, por el que rodará hacia abajo, y después de pasar por la parte curvada (D), del extremo inferior del plano, volverá al plano 1 y será atraída de nuevo por el imán hacia arriba. De esta forma se repetirá el ciclo. Por lo tanto, la bolita correrá hacia arriba y hacia abajo ininterrumpidamente, realizando un movimiento perpetuo.

4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque. (15 puntos) Tus amigos se han interesado mucho por las aplicaciones a la tecnología de la electricidad y el magnetismo. Les parece muy interesante reflexionar sobre cómo sería el mundo si no existieran todos los aparatos y dispositivos con los que están en contacto de manera cotidiana, tales como el celular, el reproductor de música en discos compactos y el reproductor de DVD. Deciden proponer un proyecto en el que estudien uno de esos dispositivos. Pero en la elección se dan cuenta de que tienen algunas dudas sobre el funcionamiento. De la siguiente lista de dudas que les surgieron, identifica qué afirmaciones son verdaderas y cuáles son falsas. También argumenta tu respuesta utilizando los conceptos revisados en el Bloque 4. Compárala con las de algunos compañeros, discute tus argumentos y presenta al resto del grupo las conclusiones. Afirmación

1

La corriente eléctrica se debe a los átomos, no hay nada que se mueva, es sólo que los átomos obtienen carga eléctrica.

2

Cuando la luz incide en un objeto, éste proyecta una sombra; si no hay luz, no puede haber sombra alguna.

3

La luz empuja a la sombra como las olas empujan una pelota en el agua.

4

Un imán puede actuar desde lejos sin necesidad de un medio conductor.

5

La luz del Sol es una mezcla de toda clase de luces, luz ultravioleta y luz radiactiva.

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Núm.

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Valoración Verdadero

Falso

Argumentación

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5. Elabora un mapa conceptual con los siguientes términos. (25 puntos)

Foco de una lente Voltaje Conductor Rutherford Magnetismo Luz Aislante

Corriente eléctrica Inducción Átomo Lente Onda electromagnética Resistencia eléctrica Carga eléctrica

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Partícula Bohr Luz Intensidad de corriente Electrón Thomson Imagen

Cuarto examen A

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Cuarto examen B Grupo:

Núm. de lista:

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Núm. de aciertos:

Proyecto del Bloque: El desarrollo de la tecnología


Hasta la invención de la máquina de vapor, casi todas las máquinas eran manuales. Luego, tras la Revolución Industrial, la realización de tareas repetitivas en la industria ha fomentado el desarrollo de máquinas automáticas para llevar a cabo trabajos concretos. Máquinas manuales y automáticas Las civilizaciones más antiguas empleaban máquinas muy sencillas. Éstas se utilizaban, sobre todo, para elevar o mover cargas pesadas, o para multiplicar el efecto de una fuerza. Hasta el siglo xviii, prácticamente todas las máquinas eran manuales, es decir, necesitaban la energía proporcionada por las personas o, en algunos casos, por animales. Tras la invención de la máquina de vapor el panorama cambió radicalmente. Se comenzó a utilizar carbón como combustible, lo que hizo que aparecieran numerosas máquinas automáticas y que desaparecieran algunos trabajos manuales. Más tarde, la invención del motor de explosión y del motor eléctrico fomentó la aparición de máquinas que funcionan con derivados del petróleo o con electricidad, más barata y limpia que otras fuentes de energía.

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Antes de la máquina de vapor: máquinas manuales Una de las características que distingue a las personas del resto de los animales es su capacidad para fabricar herramientas, pues no se limitan a usar las que encuentran, como hacen algunos animales. Las primeras máquinas fueron movidas por el esfuerzo de las personas o de algunos animales, por ejemplo, la noria, que extrae agua de un pozo. Entre los grandes inventores de artilugios mecánicos destacan Arquímedes y Leonardo da Vinci. Arquímedes fue uno de los primeros inventores. Diseñó y construyó artilugios sorprendentes para la época en que vivió. Por ejemplo, descubrió la ley de la palanca, lo que le permitió diseñar mecanismos capaces de levantar cargas enormes con el esfuerzo de una sola persona. Sin embargo, la abundancia de mano de obra barata, y en algunos casos esclava, no hacía necesaria la aparición de máquinas para desempeñar tareas manuales repetitivas. Ya en la Edad Media, Leonardo da Vinci, autor de grandes obras de arte, descubrió también importantes principios científicos y diseñó un gran número de máquinas y artilugios mecánicos a base de poleas, palancas o ruedas dentadas. Se interesó particularmente en el diseño de artilugios voladores, aunque no llegó a construir ninguno capaz de volar. El molino de viento, utilizado en Europa antes del año 1000, supuso un avance considerable en la actividad humana fundamental de la época: la agricultura. Los primeros molinos eran máquinas manuales, pero el molino de viento podía funcionar de manera automática aprovechando la fuerza del viento. 1. Debate (15 puntos) Después de la máquina de vapor: máquinas automáticas Máquinas agrícolas de vapor El perfeccionamiento de la máquina de vapor por James Watt, en 1769, marcó una clara frontera en el mundo de las

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máquinas. Este invento fomentó el surgimiento de máquinas especializadas en la minería, en la industria textil o en los transportes basadas en combustibles como el carbón, de manera que ya no era necesario que una persona o un animal moviera el mecanismo. Este hecho tuvo repercusiones espectaculares, pues el tiempo necesario para realizar muchas tareas repetitivas disminuyó considerablemente. En el siglo xix, los descubrimientos relacionados con la electricidad y el magnetismo y, sobre todo, la invención de los primeros motores eléctricos, dieron un nuevo impulso a la industria, que comenzó a abastecerse de máquinas eléctricas. La electricidad, más barata y más limpia que los combustibles fósiles, como el carbón o el petróleo, mueve en la actualidad la mayor parte de las máquinas industriales. Tan solo el mundo de los automóviles parece resistirse al cambio del combustible fósil por la corriente eléctrica. En la actualidad también se utilizan máquinas en tareas en las que no está involucrado ningún tipo de movimiento. Así, una computadora es una máquina compleja que facilita enormemente multitud de tareas: cálculos matemáticos, gestión, comunicaciones, etcétera. Los problemas de la minería Infortunadamente, cada año muchos mineros mexicanos sufren accidentes en las minas debido a explosiones, derrumbes, etcétera. La automatización del trabajo podría limitar algunos de estos riesgos. • Debate con tus compañeros en clase sobre la conveniencia o no de incluir máquinas y robots automatizados en las minas. Toma en cuenta que la introducción de maquinaria supondría la pérdida de empleo para algunos trabajadores de este sector. • ¿Qué soluciones proponen para disminuir los riesgos de los mineros perjudicando lo menos posible a las personas que actualmente viven de este trabajo? • ¿Qué otras profesiones podrían beneficiarse de la utilización de máquinas para mejorar la seguridad? 2. Portafolio. (15 puntos)

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1. Evolución de la tecnología: el teléfono, un dispositivo interesante Un teléfono es un aparato que utiliza las propiedades del electromagnetismo. • Busca información y presenta un informe sobre el desarrollo histórico del teléfono, desde sus formas más antiguas hasta el moderno teléfono celular o el teléfono satelital. Describe las características de los primeros teléfonos y sus diferencias con los actuales, la evolución de los aparatos o los países en los que más se utiliza. Recuerda los conceptos y principios revisados en el Bloque 4. • Elabora una línea de tiempo en la que coloques los diferentes momentos en el desarrollo del teléfono y señala los descubrimientos y aportaciones científicas que favorecieron su desarrollo. 2. Consecuencias de las revoluciones tecnológicas La llegada de las tecnologías que utilizaban combustibles de origen fósil, es decir, derivados del petróleo, permitió el desarrollo de una gran cantidad de motores que favorecieron el desarrollo de la industria automotriz y mecánica de manera vertiginosa. Sin embargo, estos desarrollos tecnológicos no sólo trajeron mejoras en la calidad de vida de las personas, sino también generaron problemas ambientales, sociales y culturales, entre otros. • Reflexiona sobre los efectos positivos y negativos que ha traído el desarrollo de los motores. Empieza tu análisis con los de vapor, los de gasolina, electricidad y de energía solar. • Anota las ventajas y desventajas de cada tipo de motor. Cuarto examen B

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3. Dos estudios de caso. (20 puntos) Cambios en el modo de vida Muchas casas modernas disponen de bastantes aparatos y máquinas que ayudan notablemente a realizar tareas domésticas habituales o de ocio, como lavar, planchar, cocinar, enfriar los alimentos, ver la televisión, escuchar música, etcétera, y que funcionan gracias a la electricidad. Pero no siempre ha sido así. • Pregunta a tus abuelos y padres cuáles eran las comodidades a las que tenían acceso cuando eran niños. Redacta una lista con sus respuestas. • ¿Alguna vez has pensado en la cantidad de aparatos que no podrías utilizar si no hubiera energía eléctrica en tu casa? Redacta una lista con tus respuestas. • ¿Esos inventos son imprescindibles o pueden ser sustituidos por otros? Da algunos ejemplos. • Contrasta ambas listas y elabora una conclusión sobre los impactos que tendría en tu vida la ausencia de dichos aparatos.

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La casa pre-eléctrica

• El fuego directo era el medio empleado para cocinar. Como combustible se utilizaba leña obtenida de árboles o arbustos. • Lavar la ropa era una tarea tediosa. En muchos lugares se instalaban pilas para lavar. Solía haber dos zonas: una para lavar y otra para secar. • Los alimentos se enfriaban con hielo bajado de las montañas. No se podía almacenar pescado durante largos periodos. Esto provocaba carencias nutricionales en ciertos núcleos de población alejados de las zonas costeras.

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La casa actual • Las cocinas eléctricas incorporan termostatos para mantener una temperatura fija. Sin embargo, muchos alimentos tienen un mejor sabor cocinados con métodos tradicionales, en cocinas de leña. • Las lavadoras permiten regular el tiempo de lavado y la temperatura del agua. El centrifugado permite que la ropa no quede empapada. • La llegada de los refrigeradores revolucionó los hábitos nutritivos de una gran parte de la población. Ahora podemos almacenar los alimentos durante más tiempo y en mejores condiciones.

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¿Está todo inventado? Algunos de los aspectos en los que más se ha notado la mejora de los electrodomésticos en los últimos años son los siguientes: • Introducción de programas específicos para distintas situaciones. Así, en un lavavajillas podemos encontrar programas adaptados a cristalerías delicadas, a media carga, etcétera. • Menor producción de ruido. En algunos casos, como las aspiradoras, éste es un aspecto importante, pues una persona que trabaje realizando tareas domésticas puede pasar mucho tiempo expuesta a ruidos intensos. • Mayor eficiencia energética. Éste es un aspecto crucial, pues hay electrodomésticos, como un refrigerador, que están continuamente conectados a la red eléctrica. • Reducción del tamaño. Para muchas familias es vital disponer de algunos aparatos en un espacio reducido. • Seguridad. En lavadoras y lavavajillas se incluyen sistemas de antidesbordamiento frente a averías que puedan causar inundaciones. Las placas vitrocerámicas de inducción, por ejemplo, solamente proporcionan calor cuando se sitúan sobre los fuegos recipientes metálicos conductores de la corriente. Así se evitan accidentes cuando un niño, por ejemplo, toca “el fuego” con su mano. Así, aunque creamos que todo está inventado, es necesario que las empresas del sector continúen investigando para mejorar los productos ya existentes o, como ha ocurrido con las placas vitrocerámicas eléctricas, que están sustituyendo a las estufas de gas, para introducir nuevos productos que mejoren la eficiencia, la seguridad y el consumo, etcétera. • ¿Cómo te imaginas la casa del futuro? Elabora un texto de dos cuartillas donde describas las características y el estilo de vida dentro de 100 años; incluye una descripción sobre el funcionamiento de algunos aparatos de tu “casa del futuro”. Haz un dibujo de la misma. Utiliza en tu descripción los conceptos estudiados en el Bloque 4. Cuarto examen B

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5. Actividades de evaluación. (50 puntos) VALORACIÓN DE CONOCIMIENTOS 1. Utiliza las ideas de corriente eléctrica e inducción electromagnética para explicar los siguientes inventos: • Dínamo de una bicicleta. • Timbre eléctrico. 2. Utiliza las características de la luz para describir cómo ocurren los siguientes fenómenos ópticos: • La formación del arco iris. • El ojo humano y la visión. 3. El escritor inglés H. G. Wells, en su novela El hombre invisible, intenta convencer a sus lectores de que hacerse invisible es algo perfectamente realizable. Su héroe, el físico más genial que ha existido en el mundo, descubrió un procedimiento para hacer invisible el cuerpo de las personas. Sin embargo, si Wells hubiera aplicado las leyes de la reflexión de la luz a la historia antes de comenzar la novela, no la hubiera escrito, ¡pues el hombre invisible tiene que ser ciego! ¿Por qué? Explica tu respuesta.

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VALORACIÓN DE CAPACIDADES 1. Compara la intensidad luminosa de una lámpara y de una vela. Necesitas determinar con cuántas veces más intensidad brilla una lámpara de mesa de noche (buró) que una vela ordinaria; en otras palabras, quieres saber cuántas velas ordinarias serían necesarias para sustituir dicha lámpara y obtener la misma iluminación.

Para ello realiza la siguiente actividad: coloca dos velas encendidas en un extremo de la mesa, y en el otro coloca verticalmente una hoja de papel blanca. Delante de la hoja pon un lápiz de manera vertical. El lápiz proyectará sobre el papel dos sombras debido a ambas velas. • ¿Cómo esperas que sean las sombras? Compáralas. • Cambia la distancia entre el lápiz y una de las velas, hasta que las sombras sean iguales. ¿Qué te dice este hecho en relación con la intensidad entre ambas fuentes de luz?

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VALORACIÓN DE RESPONSABILIDAD 1. Evalúa tu actitud ante la electricidad y los aparatos eléctricos. • Conectas y desconectas tú mismo los aparatos eléctricos que utilizas a diario en tu casa? • ¿Has leído alguna vez el manual de aparatos eléctricos que utilizas a diario, como un televisor o un radio? • ¿Usas la iluminación eléctrica solamente cuando es necesario? ¿Apagas la luz de tu habitación cuando no estás en ella? • ¿Utilizas conectores adecuados para realizar empalmes entre dos o más hilos conductores? • ¿Empleas algún tipo de pinza para agrupar cables y evitar que los cables de la computadora, una videocasetera o reproductor de DVD, entre otros, estén sobre el suelo?

Cuarto examen B

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Quinto examen Grupo:

Núm. de lista:

Nombre: Fecha:

Núm. de aciertos:

Calificación:

1. Medio ambiente, física y telecomunicaciones PREPARACIÓN DE LA EVALUACIÓN Reloj

Aguja

Tambor de registro

Masa

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Amortiguamiento de aceite

Sismógrafo

Un sismógrafo es un instrumento para registrar y medir sismos o temblores, ya sean naturales o provocados. En principio éste puede ser mostrado, imaginariamente, como un cuerpo que se mueve debido al sismo, con una aguja en el punto más bajo. Los sismógrafos modernos son electrónicos, se parecen a los acelerómetros, y tienden a convertirse en instrumentos universales. A. Describe el tipo de movimiento que se registrará en caso de ocurrencia de un sismo: a. Oscilatorio. b. Trepidatorio. B. Explica la ocurrencia de los sismos utilizando el hecho de la existencia e las placas tectónicas de la Tierra. Identifica en un mapa las zonas de mayor peligrosidad con respecto a sismos en la República Mexicana. C. Realiza una gráfica que represente cada tipo de movimiento y las variables que habría que observar para comparar magnitudes entre diferentes sismos. D. Explica las interacciones ocurrida en el dispositivo que hacen que se pueda medir la intensidad del sismo. E. Explica ahora el movimiento de la Tierra utilizando las ideas de ondas y energía. F. Describe diferentes formas de cuantificar la magnitud de un sismo. G. Investiga la forma en la que los satélites artificiales que circundan el planeta puedan cuenta de su ocurrencia. a. ¿Cómo las telecomunicaciones podría apoyar un plan de emergencia ante la ocurrencia de un tsunami? b. ¿Qué tipo de alarmas habría que instalar? H. Investiga cómo se mide, en el mar, la ocurrencia de un tsunami. a. Explica el funcionamiento de estos detectores utilizando las variaciones de presión del agua de las olas. b. Realiza un mapa de la red internacional de detección de tsunamis.

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EVALUACIÓN La detección de tsunamis

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El día que el mar se tragó la tierra Quedaban apenas unos minutos para las ocho de la mañana del 26 de diciembre cuando la tierra tembló a cuatro mil metros de profundidad en el Océano Índico, a unos 260 kilómetros al oeste de la costa de Aceh, en Indonesia. Mientras tanto, en las paradisíacas costas de Tailandia, Indonesia, La India, Sri Lanka y los países del sureste asiático se disponían a iniciar una nueva jornada de sol y playa. Ni los más agoreros pensaban que muchos de ellos no verían nacer el año nuevo. Una cadena de maremotos, provocados por el fortísimo sismo, que llegó a los nueve grados en la escala de Richter, borró horas después del mapa las idílicas islas, playas y poblaciones, que quedaron sumergidas en una densa capa de lodo, agua y cadáveres. Los primeros en sentir la fuerza de los maremotos fueron los habitantes de Banda Aceh, en Indonesia. Olas de más de cinco metros y de una fuerza inusitada, que arrasaron con todo lo que se encontraron a su paso: casas, barcos, calles, vías del tren... y por supuesto personas. Una semana después de los ‘tsunamis’, las autoridades del país decidieron dejar de contar cadáveres: la cifra ya superaba los 100 000, y el temor a la aparición de plagas y enfermedades obligaba a enterrar los cuerpos en fosas comunes sin siquiera reconocerlos. La onda expansiva de las olas llegó a Tailandia, Sri Lanka y algunos archipiélagos indios como Andaman y Nicobar. Hora y media después del terremoto, miles de personas que en ese momento estaban en las playas —muchos de ellos niños— perecieron en cuestión de segundos tragados por la fuerza del mar. Sólo 30 000 lo hicieron en Sri Lanka, casi 6 000 más en las islas que pertenecen a La India. En Tailandia la tragedia se cebó especialmente con miles de turistas que pasaban las vacaciones en los complejos hoteleros de lujo. Resorts como el de la isla de Phi Phi —famosa tras el rodaje de la película La Playa—, paraísos del buceo como Khao Lak o complejos residenciales para extranjeros en Phuket fueron literalmente borrados del mapa. De los 5 000 muertos contabilizados oficialmente en este país, casi la mitad son extranjeros. Los desaparecidos se cuentan por miles. Las olas asesinas, capaces de desplazarse a más de 700 km/h, tardaron dos horas en llegar a las costas de La India, donde acabaron con la vida de unas 7 000 personas en la provincia de Tamil Nadu, y después siguieron su implacable camino rumbo a África. A Somalia y Kenia llegaron seis horas después, tras pasar por las Islas Maldivas y dejar bajo las aguas casi dos tercios de su ya de por sí escaso territorio. Tras la devastadora acción del mar, el panorama era desolador. La que fuera una de las costas más bellas del planeta había quedado devastada. “Hay cadáveres en la playa, en las calles, por todos lados”, sollozaban los primeros testigos. La comunidad internacional comenzaba a darse cuenta de la tragedia horas después, mientras las cifras de muertos ascendían hora con hora. Quinto examen

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La ayuda internacional comenzó a llegar a las zonas afectadas apenas 24 horas después del paso de las olas, dispuesta a echar una mano en el ingrato trabajo de buscar a los muertos y enterrarlos. Pero sobre todo, en atender a los que han quedado vivos, y localizar a los que el mar no devuelve. España busca a siete compatriotas que no aparecen por ningún lado. Pero nuestra tragedia no es nada comparada con la de los suecos —que buscan a 3 500 de sus compatriotas— los noruegos, o los daneses, algunos de los países que tenían más turistas en la zona. Después de que la onu informara que la cifra de muertos había aumentado a más de 150 000, reconoció abiertamente que nunca se llegaría a saber el número total de muertos. Los países más afectados seguían implorando ayuda internacional. Así, una reunión llevada a cabo el 6 de enero en la capital, Indonesia, permitió organizar la reconstrucción de los países y recaudar fondos para todos. Mientras tanto, millones de supervivientes seguirían viendo al mar con terror.

A. Describe las características del movimiento de las olas del tsunami: a. Describe en el mapamundi incluido la trayectoria a lo largo de todo su movimiento, hasta las costas de África. b. Con los datos que incluye la noticia calcula la velocidad a la que se movieron las olas. Compárala con otros movimientos de velocidad semejante. c. Relaciona el fenómeno del tsunami con el del sismo ocurrido momentos antes e identifica el epicentro. Relaciona este sitio con la zona de mayor destrucción causada por el tsunami. B. Describe el proceso de liberación de la energía y las transformaciones ocurridas hasta que las olas alcanzaron las diferentes ciudades e islas. C. Educación sísmica: a. ¿Cómo difundir la cultura de reacción responsable ante la ocurrencia de un sismo? b. ¿Qué tipo de acciones se pueden llevar a cabo en la escuela para prevenir los efectos de un sismo? Diseña un plan de emergencia escolar y preséntenlo, junto con su sismógrafo, al director de la escuela. D. ¿Es importante que en México existan este tipo de detectores? Investiga si los hay en México o si se considera su instalación como parte de algún proyecto.

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2. Física y salud. PREPARACIÓN DE LA EVALUACIÓN Un esfigmomanómetro es un instrumento médico usado para la medición de la presión arterial. La palabra proviene del griego sphygmós, pulso, no denso, y metron, medida. Hay esfigmomanómetros de varios tipos: los tradicionales de columna de mercurio, los aneroides (de aguja en un dial circular) y los digitales. Con estos instrumentos se puede medir la presión arterial de manera indirecta, ya que la arteria se comprime externamente con la fuerza necesaria para ocluirla arteria, con lo que la presión externa se iguala a la interna. A. Investiga los componentes del esfigmomanómetro y describe su funcionamiento. B. Describe la interacción entre los componentes del de este instrumento y la forma en que se mide la presión arterial para el caso: a. de columna de mercurio. b. aneroide. C. Investiga el papel de la presión de la atmósfera en la respiración pulmonar de los seres humanos: a. Describe el proceso de respiración humana desde la perspectiva de la presión de un gas. b. Describe formas de medir el ritmo de la respiración, así como al capacidad pulmonar. c. Describe fenómenos capaces de alterar la respiración. D. Investiga y comenta con tus compañeros el funcionamiento de los sistemas de apoyo a la respiración, como la de los montañistas de altura o los astronautas, para facilitar la respiración en condiciones en las que sería imposible realizar esta función vital. EVALUACIÓN

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Los pulmones y las cámaras de descompresión El buceo es la actividad recreativa o profesional de nadar por debajo de agua, con o sin ayuda de equipos especiales. Hay dos formas de practicar el buceo: la apnea, técnica de buceo libre o a pulmón, y el buceo con equipo, que puede ser con equipo autónomo —también denominado scuba, por sus siglas en inglés Self Contained Underwater Breathing, Aparatos, o buceo con botella— o dependiente de superficie, ssd, Surface Supply Dive. Las técnicas de apnea y scuba con aire pertenecen a la categoría deportiva o recreativa. Las técnicas scuba con mezcla de gases (Nitrox, Heliox, Trimix) y ssd se consideran dentro de la categoría de buceo técnico o profesional, debido al riesgo y nivel de preparación requerido por quienes lo practican. El buceo deportivo se limita en general a los 40 m de profundidad, mientras que el buceo profesional con mezclas especiales permite alcanzar profundidades de 100 m o más. Quinto examen

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El buceo scuba consiste en el almacenamiento de aire a presión en una botella que es transportada por el buzo, lo que permite a éste ir respirando el aire almacenado durante un tiempo de autonomía considerable. El buceo deportivo (apnea y scuba) es una actividad segura, pero presenta riesgos que le son propios y demanda mucha responsabilidad por parte de sus practicantes. Una preparación adecuada, la familiaridad con el equipo empleado, el conocimiento y aplicación de las medidas de seguridad, un mínimo de conocimientos técnicos y fisiológicos y el respeto por los organismos del medio acuático son las condiciones esenciales para llevar a bien y sin contratiempos estas actividades. A. Explica el fenómeno de la respiración como un proceso de intercambio de gases a presión atmosférica: a. Identifica los componentes del sistema respiratorio. b. Describe los órganos y los mecanismos por los cuales ocurre la respiración. B. Imagina el cuerpo humano bajo la superficie del agua. Puedes modelar el cuerpo humano de la siguiente manera: a. Cajas rígidas determinadas por el sistema óseo: la caja craneana y la caja torácica. b. Las vísceras abdominales: separadas de la caja torácica por el diafragma, pero con tejidos muy elásticos y deformables. c. La masa sanguínea: en fase líquida, irrigando todo el cuerpo a través de vasos, pero con volúmenes considerables en el corazón y en los pulmones y sistema nervioso. C. Construye un ludión y explica su inmersión aplicando el principio de Pascal. D. Explica lo que le ocurre a cada parte (sólida, liquida y gaseosa) al estar bajo la presión del agua a grandes profundidades. E. Investiga qué es el síndrome de descompresión: a. Describe algunos casos de buzos que han padecido esta disfunción respiratoria y las consecuencias que les produjo. b. Explica la disfunción mediante el modelo cinético molecular de la materia. Enfoca tu explicación en los cambios de presión y relaciónalos con la profundidad y tiempo que permanece un buzo por debajo del agua. c. Argumenta la importancia de los medidores de presión y de tiempo de inmersión de los buzos. F. Investiga el papel de las cámaras isobáricas en la descompresión de buzos. Explica de nuevo con los conceptos de presión su función y cómo ayudan a mantener la salud de los buzos. G. Generaliza esta idea los casos de los astronautas y de los pilotos. 3. Física y el Universo.

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PREPARACIÓN DE LA EVALUACIÓN

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Guía del docente

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El descubrimiento del espectro electromagnético y de sus características ha llevado a la ciencia al hallazgo de múltiples aplicaciones de las ondas de este tipo: en las telecomunicaciones, las microondas y las ondas de radio; en la investigación astronómica, las ondas infrarrojas y ultravioletas; en la medicina los rayos X. A. Investiga acerca del espectro electromagnético: a. Utiliza tus conocimientos generales sobre las ondas para describir las características de los tipos de onda que forman el espectro electromagnético. b. Describe algunas aplicaciones de las ondas electromagnéticas en aparatos como el láser para las cirugías de ojos, las máquinas de rayos X para ver fracturas y la TAC (tomografías computarizadas) para conocer el interior del cuerpo sin cortes. Ensaya una forma posible que nos permitiera conocer más allá de nuestros sentidos, con base en el modelo ondulatorio de la luz. c. Construye una línea de tiempo sobre las diferentes aplicaciones investigadas. EVALUACIÓN

PROHIBIDA SU VENTA

Los radiotelescopios Los astrónomos han utilizando todas las longitudes de onda del espectro electromagnético para estudiar el Universo. Gracias a ello hemos aprendido muchos sobre su evolución y estructura. ¿Será posible escuchar la voz del Universo? “Una gran oreja” A. Investiga sobre los radiotelescopios. a. ¿Qué son? b. ¿Qué tipo de ondas captan y cuáles son sus características (frecuencia, longitud de onda, por ejemplo)? c. ¿Cómo son físicamente? Describe su estructura, tamaño, componentes y requerimientos de funcionamiento. Menciona algunos radiotelescopios famosos en el mundo. d. ¿Qué principios de la reflexión de ondas se utilizan en su funcionamiento? Menciona los procesos físicos que les permiten a los astrónomos aprovechar estas ondas. B. ¿Qué tipo de información añaden a la que brinda la luz visible? C. ¿Qué otro tipo de longitudes de onda se utilizan en la exploración del Universo?: a. Investiga diferentes imágenes de cuerpos celestes vistos a través de distintas longitudes de onda. b. Describe algunos de los aparatos e instrumentos que se utilizan para cada longitud de onda y su funcionamiento. c. Valora la importancia de realizar investigación astronómica en todas las longitudes del espectro electromagnético. d. Reflexiona sobre la extensión que han tenido nuestros sentidos mediante el uso de otros aparatos que ven en diferentes longitudes de onda. e. Investiga la contribución de las astrónomas y los astrónomos mexicanos al conocimiento del Universo.

Quinto examen

FISICA 2 RD.indd 67

LXVII

12/10/08 10:07:55 PM

>Respuestas RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN DEL PRIMER BIMESTRE (A)

1. Ejercicios de aplicación. 1. a) Primero llegará la luz, pues viaja a mayor velocidad que la del sonido: es casi 910 veces mayor que la del sonido. Al dividir 300 000 km/s entre 330 m/s, se obtiene 909.09. 2. a) La aceleración promedio se puede calcular si se conoce el cambio en la velocidad y se divide entre el tiempo transcurrido para que ocurra ese cambio, es decir, a=

∆v 5 vfinal 2 vinicial ∆t tfinal 2 tinicial

Para responder la primera pregunta, use la información derivada del enunciado del ejercicio: vfinal 5 0 m/s vinicial 5 30 m/s tfinal 5 4 s tinicial 5 0 s

Sin embargo no considera que Aquiles se mueve con una mayor velocidad, por lo que el avance que le tocaría, se realiza en un tiempo menor. Se están comparando tiempos diferentes. El otro problema es que Zenón supone que la suma de todos los avances de Aquiles, siempre será menor que el de la tortuga, lo que una gráfica, como las de los ejercicios anteriores, demuestra que eso no ocurre: Aquiles alcanzará y rebasará a la tortuga en un momento determinado de la carrera. 4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque. Núm.


2


3


4

Para describir el movimiento de un objeto basta conocer el punto de partida y el tiempo que dura el movimiento.

5

Velocidad y rapidez son lo mismo.

∆t = tfinal 2 tinicial = 4s – 0 s = 4 s ∆v v 2 vinicial a= = final = 230 m/s ∆t tfinal 2 tinicial 4s El signo negativo indica que la aceleración ocurre en sentido negativo a la dirección de movimiento, es decir, se trata de una aceleración negativa o desaceleración. 2. b) Es posible calcular la distancia que recorrió la bicicleta, una vez que se usaron los frenos, a partir de la siguiente fórmula:

∆x 5 xfinal 2 xinicial 5 vinicial * ∆t 1 ½ a * (∆t)2 5

5 vinicial * (tfinal 2 tinicial) 1 ½ a * (tfinal 2 tinicial)2

Con los datos del ejercicio tenemos que: ∆x 5 xfinal 2 0 = (30 m/s) * (4 s) 1 ½ (27.5 m/s2)

* (4 s) 5 120 m – 60 m = 60 m

PROHIBIDA SU VENTA

xfinal = 60 m

La distancia que recorrió la bicicleta antes de frenar y detenerse fue de 60 m. 2. Ejercicios de análisis de gráficas y tablas de datos Véase cuadro al final, en página LXXVI. 3. Reflexiona y argumenta. El razonamiento de Zenón es correcto: si la tortuga camina un poco, por más pequeño que sea ese avance, Aquiles avanzará, exactamente la mitad.

FISICA 2 RD.indd 68

X

Un móvil acelerado no recorre distancias iguales en tiempos iguales, debido a que la velocidad cambia y puede recorrer más distancia o menos en un mismo tiempo. Ésta es la definición de velocidad.

X

X

X

Se requiere además conocer el sistema de referencia y la velocidad a la que se mueve. La rapidez es la magnitud de la velocidad; la velocidad además incluye una dirección y un sentido en el cual se mueve un objeto.

Aceleración Movimiento Dirección Marco de referencia

Gráfica velocidad-tiempo


Velocidad Longitud Rapidez

2

LXVIII

X

La velocidad no sólo involucra la magnitud, sino también la dirección. En un movimiento circular uniforme, la velocidad, como magnitud, se mantiene constante, pero siempre cambia de dirección, por lo que la velocidad se modifica y hay una aceleración.

5. Elabora un mapa conceptual.

Trayectoria

Argumentación

Verdadero Falso

1

De donde: ∆v = vfinal 2 vinicial = 0 m/s 2 30m/s = 230 m/s

Valoración

Afirmación

Tiempo Segundo

RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN DEL PRIMER BIMESTRE (B)

Proyecto del Bloque: El futuro del transporte. Viajar a grandes velocidades con seguridad. 1. Más allá de las fronteras. Desarrollo histórico de los medios de transporte: • redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/act_permanentes/historia/histdeltiempo/pasado/cosavida/p_medios.htm • cuentame.inegi.gob.mx/economia/terciario/transporte/ default.aspx?tema=E

Guía del docente

12/10/08 10:07:59 PM

2. Debate. (R. L.) Es necesario realizar un balance del costo económico versus el costo ecológico. • www.jpe-asturias.org/?cat=22 • es.wikipedia.org/wiki/Bicicleta

Por lo que al combinar ambas expresiones obtenemos: ∆v v 2 vinicial 5 m * final ∆t tfinal 2 tinicial x -x = m * final inicial tfinal - tinicial

F 5 ma 5 m *

3. Portafolios. El futuro del transporte urbano • www.una.ac.cr/ambi/revista/85/figuerola.htm 4. Actividades de evaluación.

Valoración de conocimientos 1. • Al viajar a mayor velocidad, se deben tomar más precauciones para disminuir los riesgos, es decir, si se tienen los mismos cuidados que cuando se viaja a menor velocidad, lo más seguro es que ocurran accidentes. • Conforme se ha desarrollado la tecnología, la medicina y las medidas de precaución los transportes se han desplazados a mayores velocidades. • Transportes rápidos, seguros, eficientes y respetuosos con el ambiente. 2. • Si sólo se mira el aspecto económico, las locomotoras Diesel son la mejor opción; sin embargo, se produce una mayor contaminación ambiental (por el aire y por el ruido). • La rapidez y seguridad dependen también del tipo y tamaño de la carga que se transporta. La mejor opción tendría que involucrar la distancia a recorrer y las zonas por las que atravesará dicha vía.

Si consideramos la información del enunciado, sabemos que: tfinal 5 0.3 s tinicial 5 0 s xfinal 5 12 m xinicial 5 0 m m 5 1.5 kg

La ecuación se reescribe como: F=m*

xfinal - xinicial (12 m – 0 m) = (1.5 kg) * 5 tfinal - tinicial (0.3 s – 0 s)2 5 (1.5 kg) *

Valoración de capacidades 1. • Hay que determinar con cierta precisión el tiempo que emplea en recorrer cierta distancia o qué distancia recorre en cierto tiempo. • Se pueden utilizar desde reglas y relojes hasta sensores que detecten el movimiento, depende de los recursos disponibles y la calidad de medición que se requiere.

12 m 0.09 s2

5 200 N

1. b) Si consideramos el valor de la fuerza con la que el balón golpea la mano del portero y pensamos que se debe al peso de un objeto, es fácil calcular la masa de un cuerpo de tal peso, sólo aplicamos la fórmula para calcular el peso de un objeto: P5mg

Valoración de responsabilidad 1. Es importante valorar tanto la necesidad de transportación como el cuidado del medio ambiente. Buscar un punto medio. Además es fundamental un programa para reducir o atenuar los impactos ambientales negativos.

RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN DEL SEGUNDO BIMESTRE (A)

PROHIBIDA SU VENTA

1. Ejercicios de aplicación. 1. a) La fuerza con la que el balón golpea la mano del portero se puede calcular a partir de la segunda Ley de Newton: F 5 ma 5 m *

∆v v 2 vinicial 5 m * final ∆t tfinal 2 tinicial

Además, sabemos que la velocidad v se calcula mediante la fórmula: v=

∆x ∆t

=

xfinal 2 xinicial

Donde g, es el valor de la aceleración debido a la atracción gravitacional de la Tierra. Con la información del ejercicio y de lo que hemos calculado, tenemos que: 200 N m5 P g = 9.81 m/s2 5 20.38 kg Como el portero es capaz de resistir el peso de un cuerpo de hasta 45 kg, podrá soportar, sin doblar su brazo, el disparo del penalti, por lo que no será gol directo. 1. c) No hubo variación. No sabemos cómo iba el marcador, pero quizá iba ganando el equipo que cometió la falta y probablemente también es el favorito de los protagonistas. 2. a) El valor de la energía cinética se puede calcular con la expresión: K = ½ m (∆v)2 = ½ m (∆v)2 = ½ m*

(x  x )2 ∆x2 = ½ m* final inicial 2 2 (tfinal tinicial) ∆t

tfinal 2 tinicial Respuestas

FISICA 2 RD.indd 69

LXIX

12/10/08 10:08:01 PM

Con la información del ejercicio y los cálculos realizados tenemos que: (xfinal2 xinicial)2 K 5 ½ m* 5 (0.5) (1.5 kg)* (tfinal2 tinicial)2 2 2 * (12 m20 m) 5 (0.5) (1.5 kg) * (12 m) 5 1 200 J (0.3 s)2 (0.3 s20 s)2

2. Experimentos mentales y gráficos. Para determinar los valores que se solicitan en el cuadro, usaremos las siguientes fórmulas: Energía cinética: K 5 ½ mv 2 Energía potencial: Ep 5 mgh Energía total Et 5 K 1 Ep

Al calcular el valor total de la energía desde el punto más alto y si hacemos algunos despejes en la fórmula, podremos ir obteniendo los valores solicitados en la tabla. Altura inicial 130 m Masa del objeto 80 kg Aceleración (g) 9.81 m/s2 Energía total 102024 J Altura (m)

Punto

K (J)

Ep (J)

Velocidad (m/s)

Et (J)

A

120

7 848

94 176

102 024

14.0

B

90

31 392

70 632

102 024

28.0

C

75

43 164

58 860

102 024

32.8

D

10

94 176

7 848

102 024

48.5

• Los valores obtenidos en la columna de energía total son los mismos, porque seguimos el principio de la conservación de la energía mecánica.

3. Reflexiona y argumenta. 1. Preguntas previas • Una buena descripción relacionaría el hecho de jalar con rapidez suficiente como para que el lápiz no se mueva del lugar donde se encuentra, o también que el papel se mueve debido a la fuerza con el que lo jalamos y que parte de esta fuerza, por contacto, y como la hoja y el lápiz están en contacto, el lápiz se mueve debido a la fricción entre ambos. Preguntas posteriores • Algo similar ocurre en el caso del autobús, en el que la inercia produce el efecto de seguir el movimiento del mismo y por ello tenemos que sujetarnos fuertemente para no caer. De aquí la gran utilidad de los cinturones de seguridad de los automóviles. 2. Preguntas previas • Ahora ocurrirá que el lápiz y el papel se mueven juntos. Para explicar este fenómeno, recurra a la idea de la fricción entre ambos cuerpos. Recuerde que se trata de una fuerza de contacto. La idea de la inercia puede ayudarle a explicar por qué se mantiene en movimiento o en reposo, pero en este caso, dado que hay fuerzas actuando, se requiere una explicación que involucre las fuerzas. Preguntas posteriores • La diferencia entre ambos experimentos está en la rapidez con la que actúa la fuerza. En el primer caso el tiempo de interacción entre la hoja y el lápiz es tan pequeño que la fuerza de interacción entre ambos es grande, y la fricción no logra compensar el jalón que se le da; mientras que en el segundo caso, la fricción es mayor que el jalón, por lo que el lápiz se mueve junto con la hoja. 4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque. Núm.

Afirmación

1

Para que un cuerpo se mueva con velocidad constante, hace falta un impulso constante. Si no fuerzas el movimiento de algo, no sigue moviéndose.

Valoración Verdadero

Falso

X

Un cuerpo se puede mover con velocidad constante si no actúa ninguna fuerza en él, este el enunciado de la primera ley de Newton. Por ejemplo, el caso del movimiento de un cuerpo en el espacio.

X

Cuando el cuerpo se lanza hacia arriba, la fuerza total que actúa sobre éste apunta hacia arriba, lo que genera el movimiento ascendente; dicho impulso confiere al cuerpo una energía cinética que le permite llegar hasta cierta altura, lugar desde donde caerá. La fuerza de impulso sólo actúa al momento inicial, por lo que después, la única fuerza que actúa es la de atracción gravitacional, por lo que no desaparece la fuerza inicial, sino que ya no actuaba desde el primer momento en el cuerpo.

Relación entre K, Ep y Et Valores de energía (J) 12 0000

PROHIBIDA SU VENTA

100 000 80 000 K (J) 60 000

Ep (J) Et (J)

40 000

Et (J)

20 000

Ep (J) K (J)

0 1

2

3

Puntos del dibujo

LXX

FISICA 2 RD.indd 70

4

2

La fuerza es ascendente cuando una persona lanza una pelota hacia arriba, pues pone toda la fuerza bajo la pelota para moverla; al pararse la pelota en la altura máxima, desaparece la fuerza de lanzamiento proporcionada por el lanzador, de modo que la fuerza de la gravedad atrae la pelota hacia el suelo.

Argumentación

Guía del docente

12/10/08 10:08:05 PM

Núm.

3

4

Valoración

Afirmación

Verdadero

La dirección de la fuerza es necesariamente la misma que la del movimiento del objeto.

Si un cuerpo no se está moviendo, entonces no hay fuerza actuando sobre él.

• bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/

Argumentación

Falso

ciencia3/061/html/armas.html

X

En un movimiento en desaceleración es posible que el movimiento vaya en dirección contraria al que se mueve el objeto, por ejemplo cuando lanzamos un objeto de manera ascendente; en la parte del movimiento en la que el cuerpo sube, la fuerza actúa hacia abajo, sin embargo el cuerpo se mueve en dirección contraria.

X

Cuando un cuerpo no se mueve, las fuerzas actuantes sobre él están equilibradas, pero solo en el caso de un cuerpo en ausencia de interacciones, como en el espacio interplanetario, podemos decir que hay ausencia de fuerzas.

3. Portafolios. En general el consumo de energía varía mucho de una zona económica del país a otra y en cada época del año. Por ejemplo, en una casa de una zona residencial de Guadalajara no se consume la misma cantidad de energía que en una comunidad indígena de Chiapas, o en una ciudad fronteriza del Norte, en invierno, que en Morelos en la misma época. Sin embargo en todos los casos se puede hacer algo para disminuir el consumo de energía eléctrica. Para conocer algunas de estas acciones se recomienda visitar: • www.fide.org.mx • www.conae.gob.mx • www.ahorroenergia.org.mx Además se sugiere realizar los cálculos con recibos reales de consumo de energía eléctrica, gas, gasolina, entre otros. 4. Actividades de evaluación. Valoración de conocimientos 1.

5

Se necesita energía para aplicar una fuerza.

X

• La instalación de paneles solares permite aprovechar al máximo la radiación solar, si la construcción de la casa se orienta de manera que los rayos incidan directamente en la época que se requiere más luz y calor. Se pueden usar materiales que conserven el calor en invierno y complementar con un sistema de ventilación que mantenga fresca la construcción en verano. • Para disminuir el consumo de energía eléctrica al mejorara la iluminación con luz natural.

La aplicación de una fuerza por parte de otro objeto, sea humano o tecnológico, debe realizar ciertas acciones que requieren energía para efectuarse .

2. • Si sólo se mira el aspecto económico, las locomotoras Diesel son la mejor opción; sin embargo, se produce una mayor contaminación ambiental (por el aire y por el ruido). • La rapidez y seguridad dependen también del tipo y tamaño de la carga que se transporta. La mejor opción tendría que involucrar la distancia a recorrer y las zonas por las que atravesará dicha vía.

5. Elabora un mapa conceptual con los siguientes términos. Carga eléctrica

Fuerza eléctrica

Masa Velocidad Energía cinética

Fuerza de contacto

Movimiento

Atracción

Fuerza a distancia

Repulsión

Gravitacional

Positiva Negativa


Ventajas

Altura

Viento

No contamina el ambiente.

Energía potencial

RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN DEL SEGUNDO BIMESTRE (B)

Proyecto del Bloque: Obtención y uso de la energía

PROHIBIDA SU VENTA

Desventajas

Energía eléctrica

1. Las fuentes de energía. Sobre la energía y sus fuentes: • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ ciencia3/119/htm/orosolar.htm • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ ciencia3/085/htm/calorymo.htm 2. Debate. (R. L.) Sobre la energía nuclear: • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ ciencia2/03/htm/ojeada.htm • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ ciencia3/110/htm/lagran4.htm • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ ciencia3/106/htm/prometeo.htm

Marea

Está disponible día y noche.


Produce energía aprovechable por la industria de manera irregular y su eficiencia es baja.

Ventajas

Desventajas

Petróleo

De su procesamiento químico se derivan múltiples productos.

Genera gases que aumentan el efecto invernadero.

Madera

Se puede encontrar prácticamente en cualquier comunidad.

Su combustión obliga a cortar cada vez más árboles, lo que genera erosión y pérdida de bosques.

3.

Sobre la contribución de las diferentes centrales productoras de energía eléctrica, consulte: •

www.oem.com.mx/elsoldemexico/notas/n174967.htm

Respuestas

FISICA 2 RD.indd 71

LXXI

12/10/08 10:08:08 PM

>Respuestas Valoración de capacidades 1. • La energía cinética de los pedales impulsados por el conductor de la bicicleta, genera energía eléctrica con ayuda de un pequeño transformador, el cual se convierte en energía lumínica y térmica al llegar al foco del faro. • El movimiento de la persona (energía cinética) se detecta mediante el rebote de ondas electromagnéticas (energía eléctrica), lo que activa un circuito por el que fluye energía eléctrica, que se transforma en energía lumínica y sonora al llegar al mecanismo de la alarma. • Energía química almacenada en el carbón que se libera en forma de calor, mediante la combustión,. Esta energía se emplea para calentar agua y generar vapor, el cual se concentra en un recipiente cerrado y se libera cuando la presión llega a cierto límite, capaz de mover los generadores de energía eléctrica que producen la corriente eléctrica que fluye por los conductores hasta los hogares.

Valoración de responsabilidad 1. Las estrategias para el ahorro de energía se pueden consultar en: • www.fide.org.mx • www.conae.gob.mx

RESPUESTAS A LA EVALUACION DEL TERCER BIMESTRE (A)

1. Ejercicios de aplicación. 1. a) Para calcular la fuerza que actúa sobre el émbolo mayor, use una sencilla regla de tres: Diámetro émbolo mayor (D) Diámetro émbolo menor (d) 5 Fuerza que actúa sobre el émbolo mayor (F) 5 Fuerza que actúa sobre el émbolo menor (f)

Al considerar la información del enunciado y hacer algunas operaciones de despeje, tenemos que

2. a) La caída de gotas de agua a un mismo ritmo, generaba un cierto peso, que al llegar a cierto valor, que correspondía con el transcurso de una hora, se derramaba, movía el mecanismo de marcación del reloj y volvía a iniciar. b) Habría que hacer ajustes en el número de gotas que marcaban las horas, pues al disminuir la columna de agua del recipiente, cambiaba la presión del mismo y se producía variación en el número de gotas caídas por hora, lo que generaba imprecisiones en el marcaje de las horas. 3. Reflexiona y argumenta. Preguntas previas Lo que has construido es una máquina de vapor rudimentaria, en la que el calentamiento ha modificado el estado de agregación del agua: de líquido a vapor, el cual ha salido con fuerza, debido al aumento de la presión en el interior, producto del calentamiento del gas, que es el que tendrá la capacidad de generar movimiento sobre objetos livianos. Preguntas posteriores Las moléculas del agua se han disgregado al incrementar su energía cinética y golpean con mayor intensidad las paredes del recipiente. Al calentarse más el vapor, éste sale por el orificio y las partículas del gas pueden impactar otro objeto y transferir pequeñas cantidades de energía cinética que puede llegar a moverlo. Este principio se ha utilizado en locomotoras de vapor para hacer funcionar el silbato, también en centrales termoeléctricas, generadoras de vapor, para mover los motores que producen la electricidad usada en las casas y las industrias. 4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque.

D 5 80 cm d 5 50 cm f 5 80 N

Núm.

Afirmación

Df (80 cm) (80 N) F5 5 5 128 N d 50 cm 1. b) En este caso se debe aplicar la fórmula anterior, pero en lugar de utilizar el valor dado de la fuerza actuante sobre el émbolo menor, se emplea el de la masa del automóvil y se calcula su peso: F5

Df 5 d

(80 cm) (950 kg) (9.81 m/s2) 50 cm

1

PROHIBIDA SU VENTA

2. Aplicaciones tecnológicas. 1. a) Al encender la hoguera se calentaba el aire que se encontraba en el interior de dicho sistema, lo que generaba su aumento de volumen y una presión sobre las paredes del mismo. Esta presión activaba el mecanismo de movimiento de las puertas. 3

b) Este principio se aplica también en las máquinas de vapor para mover cilindros, por ejemplo en el caso de las locomotoras. Además, se utiliza para mover los pistones de los automóviles, o cualquier tipo de instrumento que se desee poner en movimiento, como una rueda de molino o llantas de algún transporte.

FISICA 2 RD.indd 72

Los metales dejan entrar y salir el calor más fácilmente.

La dilatación es el paso de calor al interior del cuerpo, haciéndolo más grande y, como consecuencia, más pesado.

Argumentación

X

La temperatura es un promedio de la energía cinética de las partículas que lo componen. El calor se produce cuando objetos con diferentes temperaturas se colocan cerca uno de otro.

X

Los metales son buenos conductores del calor, debido a su capacidad para absorber energía térmica y transformarlo en energía cinética de sus partículas.

X

La dilatación es el aumento de volumen debido al mayor movimiento de las partículas que lo forman. Esto no aumenta la masa del cuerpo, pero sí el volumen, por lo que su densidad, disminuye.

5 14 911.2 N 2

LXXII

La temperatura es la medida de la cantidad de calor o de frío que posee un objeto.


Guía del docente

12/10/08 10:08:11 PM

Núm.

4

5

Valoración

Afirmación

Verdadero Falso

Temperatura es calor.

La temperatura es una propiedad de todos los cuerpos, mientras que el calor es una propiedad de la interacción de cuerpos con diferentes temperaturas.

X

El calor viaja más rápido en los materiales más ligeros porque las partículas no están muy compactadas.

3. Portafolio. Para la investigación se sugiere el sitio: • www.cambio-climatico.com/noticias/cambio-climatico/ consecuencias/

Argumentación

4. Balance de opiniones. Para elaborar los productos solicitados en la discusión se recomiendan: • www.ipcc.ch/languageportal/spanishportal.htm. • www.cambioclimaticoglobal.com

Los materiales ligeros no siempre son buenos conductores del calor, depende más de su estructura interna. Las propiedades generales de los objetos, como color u olor, no forman parte de las partículas del objeto.

X

5. Actividades de evaluación. Valoración de conocimientos 1. • El ciclo hidrológico es un proceso natural de cambios de fase producidos por aumentos o descensos de la temperatura. En cada fase suceden cambios de temperatura a una presión determinada. • Lluvia de granizo. Se produce durante las tormentas intensas en las que se forman gotas de agua líquidas, pero a temperaturas por debajo de 0 °C. Cuando estas gotas chocan en la nube con otras partículas heladas, o granos de polvo, cristalizan sin dificultad, congelándose de inmediato.

5. Elabora un mapa conceptual con los siguientes términos.

2.

Energía térmica

• La Tierra se calentaría de manera indefinida, si no existiera una capa que impide el paso de una buena parte de radiación solar. Este escudo refleja una parte del calor solar. Por otra parte, la radiación que logra penetrar en la Tierra se aprovecha de varias formas, de manera que no se queda en la atmósfera, a modo de horno, cada vez más caliente.

Modelo cinético

Calor

3.

Partículas

Conservación de la energía

•

Estado de agregación Temperatura

Valoración de capacidades

Velocidad

Líquido Presión

Choque Fuerza

Volumen

Cambio de fase

Sólido Gaseoso

Dilatación

RESPUESTAS A LA EVALUACION DEL TERCER BIMESTRE (B)

Proyecto del Bloque: Emergencia mundial: El cambio climático. Para información acerca de este dramático fenómeno, sugiera a los alumnos: • www.cinu.org.mx/temas/Calentamiento/index.htm • es.wikipedia.org/wiki/Cambio_climático

PROHIBIDA SU VENTA

Sobre la contribución de las diferentes centrales productoras de energía eléctrica, consulte: www.oem.com.mx/elsoldemexico/notas/n174967.htm

1. Debate. (R. L.) Para conocer opiniones diversas sobre el fenómeno sugiera investigar en: • www.cambioclimaticoglobal.com • www.cambio-climatico.com • www.ipcc.ch/languageportal/spanishportal.htm 2. Consecuencias del cambio climático. Para realizar la investigación recomiende: • www.cambio-climatico.com/noticias/cambio-climatico/ consecuencias/ • www.ipcc.ch/languageportal/spanishportal.htm

Pascal

1. El modelo tendrá que considerar que el viento se mueve a partir de cambios de presión, originados por otras masas de aire con diferentes temperaturas, así como por el movimiento de rotación del planeta. El modelo deberá contemplar variables como la velocidad del viento y la humedad, pues éstos indican qué tan rápido cambiará el clima y algunas pistas sobre lo que puede ocurrir. Recomiende consultar algunos ejemplos de modelos en: • omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/127/htm/veleidos.htm • colaboracion.uv.mx/predclima • www.ecologistasenaccion.org/spip.php?article63 Valoración de responsabilidad 1. Sugiera consultar algunas acciones internacionales sobre el tema en: • omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/083/htm/destrucc.htm • www.redesma.org/index.php • www.manuel-linares.com/vasp

RESPUESTAS A LA EVALUACIÓN DEL CUARTO BIMESTRE (A)

1. Ejercicios de aplicación. 1. a) Las fuerzas que participan en el funcionamiento de un electroimán son eléctricas y magnéticas. Una vez que el electroimán está funcionando, puede golpear o jalar objetos (fuerzas de contacto). b) El movimiento de los electrones (energía cinética) que son portadores de la carga eléctrica, se debe a una diferencia de energía en un circuito eléctrico. Este movimiento de cargas eléctricas genera un campo magnético variable, lo que induce, energía eléctrica en otro circuito. Respuestas

FISICA 2 RD.indd 73

LXXIII

12/10/08 10:08:14 PM

>Respuestas 2. Defectos de la visión

Esquema

Una brújula situada horizontalmente en este polo apuntaría a cualquier dirección y, si se está lo suficiente cerca, tendría un error considerable ya que en la mayoría de éstas la aguja tendería apuntar hacia abajo.

Descripción de la corrección mediante el uso de lente

2. El error de este dispositivo consiste en considerar que no existen pérdidas de energía derivadas en fricción o calentamiento. Estas formas de transformación de energía no son reutilizables, por lo que se requiere inyectar más energía al sistema para que siga en movimiento, lo que rompe con el argumento del móvil perpetuo.

Miopía Los rayos de luz que inciden en el ojo no se juntan en el fondo de retina, lo que genera una imagen borrosa.

La lente permite que los rayos de luz que entran en el ojo alcancen a la retina. Para corregirlo se usan lentes divergentes.

Los rayos de luz que inciden en el ojo se juntan en un punto más allá de la retina, produciendo así una imagen borrosa.

La lente permite que los rayos de luz que entran en el ojo se enfoquen en la retina. En su corrección se emplean lentes convergentes.

Hipermetropía

Presbicia

La presbicia, denominada también vista cansada, es un defecto que consiste en la disminución de la capacidad de acomodación del ojo, por lo cual los objetos situados cerca de él se ven con dificultad, pero se conserva bien la visión lejana. Es una forma de hipermetropía.

4. Aplica las ideas estudiadas en el Bloque.

Este defecto se corrige con lentes convergentes.

2. Aplicaciones tecnológicas. 1. a) Es posible reducir el tiempo en el que se realiza un trabajo tan pesado como la remoción de objetos metálicos, o su conducción a hornos donde se pueden aprovechar de nuevo. Además, si las personas están protegidas, disminuyen los riesgos para ellas. ¿Qué ahorros —económicos, de tiempo, esfuerzo, seguridad, mano de obra— encuentras en esta aplicación del magnetismo? b) Se puede utilizar en la industria del metal, en las fundidoras o que manejan grandes bloques de metales, como la industria automotriz y del acero.

PROHIBIDA SU VENTA

2. a) El horno de microondas funciona a través de longitudes de onda dirigida a las moléculas de agua, mismas que las hace vibrar y, como resultado, cambian al estado gaseoso y difunden el calor a los alimentos, calentándolos. Como el agua no tiene una distribución uniforme en los alimentos, es probable que éstos se calienten de manera irregular. Por ello, los nuevos hornos hacen girar la plataforma para mejorar el calentamiento de los alimentos. 3. Reflexiona y argumenta. 1. a) Para que los extremos de la brújula señalen en la misma dirección, hacia el Norte, es necesario ubicarnos en un punto donde las líneas del campo magnético confluyan, es decir, en uno de los polos magnéticos, que no coinciden con los polos geográficos del planeta. El polo norte magnético terrestre actualmente está situado a unos 1 600 km del Polo Norte geográfico, cerca de la isla de Bathurst, en la parte septentrional de Canadá, en el territorio de Nunavut. Aunque en términos del magnetismo no es exactamente un polo norte, sino un polo sur, llamado así para no confundirlo al referirse a temas relacionados con la navegación, pues se usa para resaltar que se trata del Norte que marca la brújula y no el “real” que traen los mapas.

LXXIV

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Valoración

Núm.

Afirmación

1

La corriente eléctrica se debe a los átomos, no hay nada que se mueva, es sólo que los átomos obtienen carga eléctrica.

Verdadero

Argumentación

Falso

X

El movimiento de las cargas eléctricas obedece al movimiento de sus portadores, que son los electrones.

2

Cuando la luz incide en un objeto, éste proyecta una sombra, si no hay luz no se produce sombra alguna.

X

La luz incide sobre un objeto y se puede reflejar o absorber, pero no se pega en el sentido de una calcomanía.

3

La luz empuja a la sombra, como las olas empujan una pelota en el agua.

X

La sombra se manifiesta cuando la luz no logra atravesar el objeto, es decir cuando ésta se refleja.

4

Un imán puede actuar desde lejos sin necesidad de un medio conductor.

5

La luz del sol es una mezcla de toda clase de luces, luz ultravioleta y luz radiactiva.

El imán actúa sobre otros objetos por medio de la interacción a distancia, es decir, sin estar en contacto y sin necesidad de un medio conductor.

X

X

La luz solar es una mezcla de ondas electromagnéticas con diferentes longitudes de onda, entre las que están las ultravioletas, pero no existe la luz radiactiva.

5. Elabora un mapa conceptual con los siguientes términos. Intensidad de corriente eléctrica Corriente eléctrica Partícula

Bohr

Modelo

Carga eléctrica

Voltaje Resistencia

Rutherford Electrón Thomson

Conductores

Inducción

Onda electromagnética Luz

Lente

No conductores Magnetismo

Foco de lente Imagen

GUÍA PARA PREPARAR LA EVALUACIÓN DEL CUARTO BIMESTRE (B)

Proyecto del Bloque: El desarrollo de la tecnología. Para buscar información sobre la Revolución industrial: • www.historiasiglo20.org/enlaces/revindustrial.htm • es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_Industrial

Guía del docente

12/10/08 10:08:17 PM

1. Debate. (R. L.) Sobre la minería en México: • www.economia.gob.mx/?P=1276 • biblioteca.redescolar.ilce.edu.mx/sites/estados/libros/ sanluis/html/sec_30.html • omega.ilce.edu.mx:3000/sites/estados/libros/zacateca/ html/sec_85.html 2. Portafolio. 1. Evolución de la tecnología y consecuencias sobre el medio ambiente, en: • omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/069/htm/elhombre.htm • omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/23/htm/desarro.htm 3. Dos estudios de caso. Cambios en el modo de vida • Pocas comodidades, pues la palabra comodidad se entendía de otra manera. En general se satisfacían las necesidades vitales, dejando de lado las creadas o superfluas. • Todos los electrodomésticos. • Todos estos inventos se pueden reemplazar por otros que no dependen de la energía eléctrica; por ejemplo, el horno de microondas por el comal, y el foco eléctrico por velas o mecheros. • Surgen aparatos que aunque estamos acostumbrados a su uso, se pueden aprovechar de manera más amigable con la Naturaleza. • Si bien el hogar del futuro se ha imaginado como absolutamente interactivo y amable con el ambiente, la mejor casa es la que cubre las necesidades básicas de sus habitantes y es respetuosa con el entorno. 4. Actividades de evaluación.

1.

PROHIBIDA SU VENTA

2.

3.

Valoración de conocimientos • Dínamo de una bicicleta. El movimiento de las ruedas de la bicicleta genera una corriente eléctrica variable en un circuito, a través de un proceso de inducción magnética y dicha corriente eléctrica hace funcionar su faro. • Un timbre eléctrico. La corriente eléctrica pasa por un electroimán, mismo que al funcionar atrae el badajo de una campanilla. Cuando deja de funcionar, el badajo regresa a su posición inicial, para volver a golpear la campanilla con el cambio de polaridad de la corriente eléctrica. • La formación del arco iris. Cuando un haz de luz blanca toca la superficie de la gota, se refleja y se refracta en su interior. La porción que pasa al interior se descompone en sus colores, y al salir de la gota, lo hace con la gama de colores que la forman. De ahí proviene este espectacular fenómeno. • El ojo humano y la visión. El haz de luz incide en el ojo y se forma una imagen nítida cuando el foco de la lente del ojo incide en la retina. El hombre invisible sería ciego, pues los rayos de luz no incidirían en sus retinas, dado que lo atraviesan.

Valoración de capacidades 1.

Al colocar la vela y el foco a la distancia adecuada, se observará que las sombras son iguales, pero no así la distancia a la que se coloca cada fuente de luz. Esta distancia está relacionada con la ley de la pérdida de potencia lumínica con el cuadrado de la distancia.

Valoración de responsabilidad 1. Para información sobre este tema, recomiende: • www.fide.org.mx • www.conae.gob.mx

Guía de fuentes para orientar la evaluación del quinto bimestre (A) Integración y aplicación de conocimientos

1. Medio ambiente, física y telecomunicaciones Preparación para la evaluación

Para investigar estos temas se sugiere consultar las siguientes referencias electrónicas: A, F y E. Sobre terremotos y sus tipos: • omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/34/html/terrem.htm. B y C. Sobre las placas tectónicas: • www.tlacaelel.igeofcu.unam.mx/~GeoD/estudiantes/ caridad/Html/placas.html • es.wikipedia.org/wiki/Tectónica_de_Placas. D. Sobre sismógrafos: • www.smis.org.mx/htm/sm8.htm • es.wikipedia.org/wiki/Sismógrafo G. Sobre satélites artificiales de investigación: • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ ciencia2/33/htm/percep.htm • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ ciencia3/149/htm/informac.htm H. Sobre tsunamis: • www.astromia.com/glosario/tsunami.htm • es.wikipedia.org/wiki/Tsunami 2. Física y salud. Preparación para la evaluación A y B. Sobre el esfigmomanómetro: • es.wikipedia.org/wiki/Esfigmoman%C3%B3metro • es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_arterial • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ ciencia2/23/htm/desarro.htm C y D. Sobre la respiración pulmonar: • es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo_de_la_ respiraci%C3%B3n • es.wikipedia.org/wiki/Ventilaci%C3%B3n_pulmonarbibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/37/htm/fis.htm

Respuestas

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3. Física y el Universo. Preparación para la evaluación A. Sobre la luz y la radiación electromagnética: • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ ciencia2/32/html/laluz.html • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ ciencia3/129/htm/delmundo.htm • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ ciencia2/01/html/ununiver.html

B. Sobre telescopios: • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ ciencia3/057/htm/telescop.htm • bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ ciencia2/06/html/descubri.html

Cuadro de ejercicio 2 Examen A Bloque 1

x (m)

m)

0

x (m)

x (m) x (m)

t (s)

t (s)

0 0

a) y b)

x (m)

x (m) v (m)

0

(m) xx(m)

t (s)

t (s)t (s)

(s) tt(s) 00

Movimiento a velocidad constante, en dirección Movimiento a velocidad al origen del sistema de constante, en dirección referencia y pasa al lado al origen del sistema de negativo del mismo. Se referencia.xx (m) x (m) (m) x (m) mueve más rápido que el v (m) del caso anterior. v (m)

t (s)

t (s) 00

t0(s)

0

00

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c)

0

tt (s) (s) t0 (s)

t (s) 0 t (s)

t (s)

0

00

t (s) t (s) 0

t t(s) (s) 0

Negativo

v (m)

v (m)

v (m)

v (m)

0

v (m)

0

x (m) x (m)

t (s)

t (s)

0 0

No es una gráfica de un movimiento, porque aunque se registra un cambio de posición, éste no ocurre en un periodo de tiempo determinado. Se trataría de x (m) x (m) un movimiento infinitamente rápido. v (m) v (m)

0

0

t (s) t (s)

00

x (m)

t (s)

t (s)

t (s) 0

t (s)

Negativo

v (m)

t (s) t (s)

0

00

t (s)

t (s) 0

0

t (s)

t (s)

x (m)

x (m)

(m) x x(m)

Movimiento a velocidad constante, en dirección al origen del sistema de referencia. Se mueve más rápido que el de caso 1, pero x (m) x (m) menos que el del 2.

vv(m) (m)

Negativo

v (m)

t (s)

0

0

(m) vv (m)

t (s)

x (m)

x (m)

Indefinido

v (m)

v (m)

v (m)

d)

Indefinido t (s) 0

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t (s) 0

t (s)

0

t (s) 0

t (s) 0

t (s)

0

t (s) 0

t (s)

Guía del docente

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Metodología Aprendizaje por proyectos (App) La técnica de aprendizaje en equipo, denominada Aprendizaje por proyectos (App), es parecida a la de Resolución de problemas, pero su fase final debe incluir la presentación de un producto, como por ejemplo, un experimento, una maqueta, una demostración electrónica o verbal, un mural, un póster, etcétera. Su objetivo es desarrollar la capacidad mental, las habilidades individuales y en equipo, estimular la efectiva resolución de problemas e incrementar los conocimientos respecto a un tema específico. Para ello, a continuación se exponen algunas sugerencias así como la planificación de la actividad, aunque para llevar a cabo un App no podemos basarnos en un método único, ya que deben considerarse las características de los alumnos, la infraestructura con la cual se cuente, el tiempo del que se dispone, etcétera.

Planificación general de un App Las primeras fases pueden realizarse en una sola sesión de clase. Si el docente entrega por escrito la planificación, siempre deberá aclararle al alumno cualquier duda que a éste pudiera surgirle.

PROHIBIDA SU VENTA

Delimitación del problema: El profesor elegirá el tema central, pero también permitiéndole a los alumnos optar por uno de su interés. Generalmente ellos se ven atraídos por un tema extenso, así que para seleccionarlo será necesario primero documentarse en libros, Internet, o con algún experto, y de esa forma cerciorarse de que lo elegido sí puede ser sujeto de investigación. Planificación: Los alumnos elaborarán un cronograma de actividades. En él incluirán todas las entregas y fases intermedias, así como la exposición final del proyecto. Técnicas por utilizar: El proyecto deberá realizarse con base en consultas bibliográficas, electrónicas y de otras fuentes. Asimismo, habrá que considerar el alcance del trabajo y los elementos con los cuales se cuenta para lograr el objetivo. Algunos de los procedimientos son:

observaciones de campo y de laboratorio, experimentos, encuestas y entrevistas a expertos, entre otros. En ocasiones será necesario replantear los objetivos del proyecto y su planificación, ya que pueden existir dificultades técnicas o prácticas, como por ejemplo la imposibilidad de contar con ciertos materiales, instrumentos o reactivos. Desarrollo: Las actividades planeadas se llevarán a cabo de acuerdo con el cronograma, pero el plan podrá ser modificado en caso de surgir inconvenientes (bien fundamentados) en alguna de las fases. Debe ponerse énfasis en la forma de recopilación y consignación de los datos, pues de ello dependerá la calidad de los resultados. Análisis de resultados: Los datos obtenidos serán analizados con base en la teoría extraída de diversas fuentes y, de ahí, se llegará a las conclusiones. Muchas veces las teorías e hipótesis de los alumnos quedan confirmadas con los resultados, pero en ocasiones son rechazadas. De cualquier forma, el aprendizaje será significativo, pues las opciones originalmente propuestas quedarán reforzadas por los resultados. Éstos podrán ser expuestos mediante gráficas, tablas, dibujos, o un experimento. Entrega de trabajo escrito: Se elaborará un informe lo más detallado posible. Su formato puede ser similar al de una práctica de laboratorio. Cabe la opción de establecer ciertas limitaciones, como por ejemplo la extensión del trabajo. La forma de presentación física puede ser de acuerdo con la propia elección de los alumnos o quedar sujeta a determinada estructura. El trabajo formará parte de la calificación final. Exposición: Los resultados serán expuestos concisamente (según lo planeado desde un principio) ya sea a los alumnos en el aula, a las autoridades escolares o a los padres de familia. La exposición será por vía electrónica u oral, con carteles, y manteniendo el mismo orden que lo planteado por escrito. Si se trata de un experimento, podrá realizarse una breve demostración de éste o bien, ilustrarlo con imágenes. Tanto los datos como las conclusiones tendrán el mismo nivel de importancia.

Respuestas

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Diagrama de la técnica App

Evaluación de un proyecto Ciertas acciones son necesarias para obtener una calificación numérica lo más objetiva posible. La evaluación debe ser clara desde el principio de la actividad, para de esa forma evitar ambigüedades. Se sugiere el siguiente método.

Delimitación del problema

Viabilidad

Planificación

Técnicas por utilizar

Evaluación por rúbricas: Esta evaluación es aplicada en actividades complejas y subjetivas. Consiste en una lista de actividades, condicionantes y criterios específicos para evaluar el trabajo. Debe establecerse una escala de criterios que puede ser numérica o cualitativa. La calificación dependerá del grado de cumplimiento con el criterio evaluado. La claridad que supone esta evaluación tiene como ventaja el poder ser aprovechada tanto por el alumno como por el docente, ya que muestra el nivel de cumplimiento de los objetivos de aprendizaje.

Ejemplo de evaluación por rúbricas Valor numérico

Desarrollo

0

No realizó el ejercicio

1

No cumplió con los requerimientos del ejercicio, pero entregó trabajo

2

Cumplió de manera deficiente con el ejercicio

3

Cumplió parcialmente con el ejercicio

4

Cumplió de manera satisfactoria con el ejercicio

5

Cumplió de manera amplia y satisfactoria con el ejercicio

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Análisis de resultados

Entrega de trabajo escrito

Exposición

Descripción del criterio

Lista de cotejo: Esta evaluación es utilizada en actividades que requieren cierto rigor en cuanto a forma y contenido. Es básicamente una evaluación por rúbricas, pero a diferencia de ésta sólo existen dos posibilidades: cumplió o no cumplió. La calificación es la máxima (10) o cero (0).

LXXVIII Guía del docente

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Autoevaluación: Esta importante herramienta implica que el alumno sea autocrítico, y para el docente significa el poder valorar la particular perspectiva del estudiante. La autoevaluación consolida el valor del esfuerzo personal y de la actividad en equipo, permite identificar áreas de mejora y promueve la excelencia personal, dependiendo de las capacidades individuales.

Autoevaluación (1 a 10)

Realizar estas evaluaciones no sólo significa adjudicar una calificación más objetiva, sino también contar con más evidencias respecto a su valor numérico.

Algunas sugerencias prácticas • Clara explicación de los objetivos así como del tipo de resultados esperados.

Propuesta de autoevaluación Nombre del alumno

En su caso, podrá asignársele a la autoevaluación un porcentaje y sumar éste a la evaluación por rúbricas o a la lista de cotejo.

Evaluación por parte del equipo al alumno (1 a 10)

• Planeación y calendario detallado. Estipular fechas de entrega de los avances y del producto final les facilitará a los alumnos el desarrollo de su proyecto. • Registro de actividades. Los alumnos registrarán en un cuaderno todas las actividades relacionadas con el proyecto. En él también anotarán las sugerencias y comentarios del profesor.

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Autoevaluación de todo el equipo (1 a 10)

Evaluación del profesor

Calificación total

La autoevaluación es personal e inamovible, aunque los miembros del equipo no estén conformes con ella, y deberá ser honesta y objetiva. La evaluación del equipo respecto al alumno en particular será consensuada, y la autoevaluación en conjunto estará basada en el empeño mostrado a lo largo del proyecto y en los resultados obtenidos. Todos los miembros del equipo obtendrán la misma calificación. El profesor calificará con base en la evaluación por rúbricas o en el esfuerzo observado en el alumno. También, la calificación total puede ser el promedio de todas las calificaciones.

• Deberán promoverse ideas prácticas, creativas y reales. • Los alumnos son responsables de su propio aprendizaje. El profesor actúa como coordinador y consejero: observa, coordina los tiempos de la actividad y evalúa los trabajos. Su disposición en todas las fases del proyecto es fundamental, tanto para apoyar como para sugerir soluciones o dar ideas. Deberá evitar coordinar el trabajo según su propio punto de vista, ya que el proyecto es de los alumnos. • Los primeros proyectos serán sencillos. A lo largo del curso, los alumnos irán adquiriendo experiencia a fin de lograr un proyecto final más complejo y de mayor importancia. • Aunque un proyecto puede ser divertido e interesante, al alumno debe quedarle claro que no se trata de un juego y, por lo tanto, deberá tomarlo con seriedad. De esta forma logrará que el aprendizaje adquirido mediante el desarrollo del proyecto sea significativo. Primer examen A

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2

Ciencias Física

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El libro Ciencias 2 Física es una obra colectiva, creada y diseñada en el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, con la dirección de Clemente Merodio López.

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Presentación La palabra ateneo proviene del término griego athenaion, que designaba al templo de Atenea, en Atenas −Atenea era la diosa griega de la sabiduría, la inteligencia, el ingenio y las artes, entre otros atributos—. En ese templo los poetas, oradores y filósofos compartían entre ellos sus obras. Los antiguos ateneos se basaron en la idea de que la cultura hace la paz. Así, el intercambio de conocimientos, la enseñanza y el aprendizaje pasaban por diferentes etapas antes de alcanzar su cima: el entendimiento entre los ciudadanos. La serie Ateneo retoma la idea de compartir el aprendizaje con tus compañeras y compañeros, guiados y orientados por su profesor. Para ello, te propone una gran diversidad de actividades: algunas favorecen el análisis y la reflexión en equipo y en grupo; en otras, tendrás oportunidad de ejercitarte individualmente. La combinación de ambas formas de trabajo intenta ayudarte a desarrollar habilidades necesarias para el estudio de la ciencia, por ejemplo la elaboración de hipótesis y conclusiones, la búsqueda de procedimientos, la capacidad para colaborar en equipo, argumentar una idea, entre muchos otros objetivos. Con el fin de que tú y tu profesora o profesor se familiaricen con las secciones que integran cada Bloque y el tipo de actividades que encontrarán, les sugerimos que lean la Estructura de la obra. En este libro no te planteamos problemas sino retos, que son oportunidades para poner en práctica tus habilidades y conocimientos. Para los retos que resolverás en la sección de proyectos, a realizar por lo general en laboratorio, te proponemos un esquema que te ayudará a ser cada vez más independiente en el diseño y elaboración de un experimento. Para los retos numéricos podrás seguir las sugerencias que se ofrecen para ayudarte a comprender, analizar, realizar y revisar tus resultados, de manera que puedas determinar si son correctos. A través de esquemas, podrás acordar con el grupo y el profesor los criterios para evaluar los temas que incluye el programa y que están distribuidos para cubrirse en cinco bimestres. Conocer la forma en que serás evaluado, e involucrarte en ello, te ayudará a responsabilizarte de tu propio aprendizaje. Para facilitarte la búsqueda de información, al final del libro incluimos un índice analítico, un glosario, así como tablas de conversión de unidades y datos de interés que te servirán durante el curso. La bibliografía contiene títulos que te ayudarán a ampliar tus conocimientos. Con esta serie para la educación secundaria, Editorial Santillana, desea recuperar la manera de compartir el conocimiento que se tenía en el Ateneo y participar en tu formación, ayudándote a alcanzar tus metas como ser humano y ciudadano, en un mundo cuya complejidad exigirá una mayor preparación. Cuanto más te responsabilices de tu aprendizaje, mayor será tu capacidad de elegir quién quieres ser y de transformar favorablemente el país donde te tocó vivir. La inauguración de una nueva escuela es una excelente oportunidad para promover el conocimiento mediante el intercambio de ideas, la reflexión, el análisis y la crítica, por ello te decimos, ¡bienvenido al Ateneo!

Es recomendable establecer desde el principio la forma de trabajo y evaluación. Solicite los materiales necesarios: cuaderno para notas de clase y una bitácora de laboratorio, que sirva a los alumnos para registrar sus respuestas o investigaciones de las secciones “Con ciencia” y “En el Ateneo”, también para que anexen sus noticias, sitios o referencias. Asimismo, apoye el desarrollo en la comprensión lectora en los alumnos. Para ello, anímelos a leer el texto cuantas veces sea necesario. Utilice diversas estrategias de lectura, como la lectura rápida, la alternada, comentada, en pares, subrayar las ideas principales, las palabras clave, etc., no sólo la lectura en silencio. Despierte la curiosidad de los estudiantes en la ciencia y otras asignaturas, con noticias o textos accesibles e interesantes para su edad. Recurra al conocimiento de otras áreas para aclarar algún concepto y fomente el uso del diccionario.


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Lea la estructura del libro con los alumnos. Esto los ayudará a familiarizarse con las secciones.

Estructura En distintas épocas de nuestra historia la curiosidad innata nos ha conducido a grandes preguntas sobre las leyes físicas que rigen el Universo, y la persistencia ha dado pie a grandes descubrimientos. Varios hallazgos se hicieron sólo mediante la observación. Después se empezaron a usar los experimentos para comprobar la veracidad o falsedad de las ideas sobre un fenómeno, y así surgió el método de la experimentación. En esta evolución la física ha sido esencial, porque ha aportado las herramientas para estudiar y comprender lo que ocurre a nuestro alrededor. El objetivo de este libro es guiar de manera accesible y amena tu encuentro con esta ciencia, en los diversos temas que establece el programa de Ciencias 2, con énfasis en Física. Asimismo, te

Entrada de bloque

1

1 Cada bloque inicia con un texto sobre el tema que se estudiará. En la página siguiente se incluye la sección Qué sé, la cual te permitirá explorar tus conocimientos previos. La sección Qué lograré aprender te ayudará a identificar los conocimientos nuevos que habrás de adquirir; también te sugiere criterios para tu evaluación con tres niveles de aprendizaje conceptual. El apartado Mi proyecto te invita a que elijas uno o más de los proyectos que se incluyen en las páginas finales y los desarrolles.

que con las ararlas un n a comp as y propiciar o que va s ide estas, sin iaron su las respu es cómo camb n ará arl evalu ra mostr e no se pa qu s e ué desp ro aclar das, pe utilícelas s inclui corrija, pregunta mento no los ernos las e mo sus cuad to, en est é sé?”, ndan en e. Por lo tan dro “¿Qu e respo qu ua qu Blo te rec el del Solici ncluir rrollar guntas n al co itirá desa cia las pre cativo. rescriba puestas rojo. aje signifi res 4 te perm cono diz en las n ren en ica ap el Bloque nto los nuevos e se ind se incluy en qu no as ás io ar ta espac tudi las págin gres ras, iones de zarlas en Lo que es en el que inte los de ot s páginas Por cuest podrá locali la ecto ra como ted e exispero us un proy asignatu e intereses. (Ver queño qu de esta lo más pe omo? p. 165-168 mientos tus inquietudes ir vid di át rtir de ite para p. 170 é es un

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abes qu ente eléctrica? ué rá un lím • ¿Hab Naturaleza? ¿S rri ¿q é es la co los colores?, y 7 te en la tado qu s pregun r por qué existen pp. 182, 183, 18 ha e ¿T • sabe co iris? ría ar 7 el sta 18 p. es gu qué 7 che? • ¿Te ¿Sabes jos? p. 18 en la no es la luz? podemos ver s atardeceres ro y lo qué no • ¿Por é el cielo es azul qu or • ¿P

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3 En el Ateneo es una sección que retoma el nombre de la serie y propone actividades en equipo o grupales, en las que podrás compartir conocimientos e intercambiar opiniones para enriquecer tu aprendizaje, a partir de lo que saben otros miembros del grupo y de lo que tú les puedes aportar. Con el aprendizaje cooperativo podrás integrar gran parte de esos conocimientos. Te sugerimos que antes de realizar cualquier actividad, ya sea “En el Ateneo”, “Con ciencia” y “Mis proyectos” consultes a tu docente para conseguir los materiales 161 necesarios. En las distintas actividades que se presentan, tanto en los recuadros “Con ciencia” como “En el Ateneo”, hallarás unos iconos que se muestran abajo, e indican el lugar más adecuado donde podrás realizarlas:

Esto te ayudará a organizarte.

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2 En algunas entradas de lección se propone una actividad que te ayudará a familiarizarte con el nuevo tema.

En el aula En casa En el patio de tu escuela En el laboratorio

K:CI6

PROHIBIDA SU VENTA

2

3

ayudará a integrar tus conocimientos sobre ciencia y tecnología, y sus procesos e interacciones con los de otras áreas, así como sus efectos sociales y en el ambiente. Al final de los primeros cuatro bloques de esta obra encontrarás opciones para desarrollar los dos proyectos de integración que establece el programa de estudios. El Bloque 5 ofrece varias propuestas para trabajar en equipo los proyectos de fin de curso y presentarlos al grupo o a la comunidad escolar. Asegúrate de que entre todos tus compañeros cubran dichos los temas, pues de ese modo el aprendizaje será más enriquecedor.

4.2.b ¿P or qué cu y el Sol, ando se puedes apreciar combinan la llu via un arco iris? Las gotas

162

visibles

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12/10/08 10:28:34 PM

Con ci encia

ómo se …1. ¿Cen elobAt tieneen el vaeo La masa lor de 10 6

5

5 Sabías que… es un espacio que te ayudará a complementar tus conocimientos, pues contiene distintos tipos de información que despertarán tu curiosidad en el tema de estudio.

6

7

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Bloque

¿Qué aprendí

2.indd

en esta lecció Las fuerzas ma n? gnéticas tienen sim y la gravitacion al. La fuerza ma ilitudes y diferencias con las eléctricas gnética siempre polos, a los que se produce a par llamamos polo tir de dos norte y polo sur. Los polos de igual nombre se repelen y los atraen. de nombre dife rente se La Tierra es un inmenso imán brújula. y sus polos son contrarios a los de la

77

7 ¿Qué aprendí en esta lección? Es una sección que se encuentra al final de cada lección y ofrece un breve resumen de lo más relevante.

77

5/3/07 10:28: 40

PM

8 En la sección Mis proyectos se proponen tres diferentes temas, para que elijas el que más te atraiga y ayude a poner en práctica tus aprendizajes. Para enmarcar el trabajo de investigación se proponen los siguientes puntos: • Objetivo • ¿Qué sé del tema? • ¿Qué quiero saber? • ¿Qué haré para saberlo? • ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? Dentro de este esquema podrás describir los experimentos, comprobarlos y obtener las conclusiones del proyecto. En el primer bloque encontrarás parte de la información con esta estructura, lo que te familiarizará con su uso. 9 Bloque2.indd

8

PROHIBIDA SU VENTA

g?

4

4 A lo largo de la obra encontrarás otro apartado llamado Con ciencia, que presenta opciones de actividades experimentales, de campo o de indagación, para realizarse en clase ya sea de manera individual o en equipo. También intenta mostrarte que la tecnología no es sólo ciencia aplicada, sino un medio para el mejoramiento de las condiciones de vida y salud del ser humano, así que encontrarás también actividades de investigación, conocimientos, lecturas, procedimientos, normas y actitudes, que te permitirán reforzar tu aprendizaje.

6 Conéctate brinda opciones de fuentes de información, algunas de ellas en Internet, para que investigues acerca de los temas de estudio que se abordan. Asimismo, sugiere actividades relacionadas con tecnologías de la información.

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95

95

5/3/07 9:51:5 8 PM

9 En la última sección de cada bloque Mis retos: demuestro lo que sé y lo que hago se presentan más de 20 ejercicios*. En ella se revisan las preguntas de la sección inicial Qué sé, para que compares tus respuestas antes y después de estudiar el bloque. Además te propone regresar a la tabla Qué lograré aprender, de la entrada de bloque, para que lleves a cabo una autoevaluación. Esto te ayudará a reflexionar sobre lo que aprendiste, a evaluar y a poner en práctica tu apendizaje con diversos ejercicios. A lo largo del texto hemos resaltado con verde los conceptos más importantes, los cuales podrás localizar también en un Glosario al final de libro. Asimismo, las ideas principales o textos relevantes se identificaron en color púrpura. El uso del lenguaje matemático se señala en color azul oscuro. Del mismo modo, se emplean recuadros con leyendas para advertirte de riesgos, o hacerte alguna observación.

*El resultado de los retos numéricos se encuentra en las páginas 260 y 261.

En síntesis, te invitamos a recorrer y adentrarte por los caminos de la física, del saber y saber hacer de la actividad científica. Que conozcas sus vínculos con la tecnología, con otras áreas del conocimiento y desarrolles tus propios valores. Integrar todo ello te permitirá acrecentar tus capacidades, evolucionar como ser humano pensante, mejorar las relaciones con tus semejantes y aprender a cuidar el medio ambiente. A la larga esto te ayudará a integrarte de manera consciente y exitosa en esta sociedad cambiante.


12/10/08 10:28:45 PM

Contenido Bloque 1

Bloque 2

8

54

El movimiento. La descripción de los cambios en la Naturaleza

Las fuerzas. La explicación de los cambios

1 La percepción

del movimiento

1 El cambio como resultado

10

1.1 Los sentidos y nuestra percepción del mundo, ¿cómo sabemos que algo se mueve? 10 1.2 ¿Cómo describimos el movimiento de los objetos? 12

La medición y el Sistema Internacional 12, Sistema de referencia y vectores 17, Rapidez y velocidad 21, Las gráficas 23

1.3 Un tipo particular de movimiento: el movimiento ondulatorio

de las interacciones entre objetos 1.1 ¿Cómo se pueden producir cambios? El cambio y las interacciones

26

2.1 La idea de fuerza: el resultado de interacciones 2.2 ¿Cuáles son las reglas del movimiento? Tres ideas fundamentales sobre las fuerzas

2 El trabajo de Galileo: una

aportación importante para la ciencia 31

PROHIBIDA SU VENTA

31

3 Mis proyectos 3.1 ¿Liebre o tortuga? 3.2 Prevención de riesgos en caso de sismos 3.3 Las ondas

Mis retos: Demuestro lo que sé y lo que hago

Las interacciones de la materia. Un modelo para describir lo que no percibimos 1 La diversidad de los objetos 110

56

56

1.1 Características de la materia. ¿Qué percibimos de las cosas? 1.2 ¿Para qué sirven los modelos?

60 60

64

Primera ley de la dinámica 64, Segunda ley de la dinámica 65, Tercera ley de la dinámica 66

2.3 El movimiento de los objetos en la Tierra y de los planetas en el Universo: la aportación de Newton

¿Qué sé? ¿Qué quiero conocer? 31, ¿Qué haré para saberlo? 32, ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? 33

2.2 ¿Cómo es el movimiento cuando la velocidad cambia? La aceleración

108

2 Una explicación del cambio:

la idea de fuerza

Definición de ondas transversales y longitudinales 27

2.1 ¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen?

Bloque 3

35

3.1 La energía y la descripción de las transformaciones

40

40

la materia 2.1 ¿Un modelo para describir la materia? 2.2 La construcción de un modelo para explicar la materia

de la materia 3.1 Calor y temperatura, ¿son lo mismo? 71

78

3.2 El modelo de partículas y la presión

46

78

82

4 Las interacciones eléctrica

42 44

y magnética

85

4.1 ¿Como por acto de magia? Los efectos de las cargas eléctricas 85 4.2 Los efectos de los imanes 90 5 Mis proyectos 5.1 El parque de diversiones 5.2 Salvemos al huevo 5.3 Las mareas


117 117 119

3 Cómo cambia el estado

Fuentes de energía renovables, Fuentes de energía no renovables 80

3.2 La energía y el movimiento

De tela, de plástico, de números 115, Para entenderse, para aprender y para el futuro 116

2 Lo que no percibimos de

3 La energía: una idea

fructífera y alternativa de la fuerza

110 115

96 96 98 100

122

La temperatura 122, El calor 124, ¿Calor y energía? 125, Propagación de calor 127, Conservación de la energía 128

130

Presión en sólidos 130, Presión en líquidos 131, Principio de Pascal 135, Presión en gases, Presión atmosférica. ¿Pesa el aire? 136

3.3 ¿Qué le sucede a la materia cuando cambia la temperatura o la presión aplicada sobre ella? 4 Mis proyectos 4.1 Feria de calor y presión 4.2 Pistola de agua 4.3 Todo acerca de submarinos

122


142

146 146 148 150

152

102


12/10/08 10:28:47 PM

Bloque 4

Bloque 5

160 Manifestaciones de la estructura interna de la materia

204 Conocimiento, sociedad y tecnología

1 Aproximación a los

162

del Universo

al modelo atómico

165

2.1 Orígenes de la teoría atómica

165

3 Los fenómenos 3.1 La corriente eléctrica en los fenómenos cotidianos

PROHIBIDA SU VENTA

¿Qué es una onda electromagnética 182, El espectro 183, Longitudes de onda del espectro electromagnético 184, Y… ¿cómo vemos las cosas? 185, Espejos y lentes: reflexión y refracción 188

4 Mis proyectos 4.1 Construye un dispositivo eléctrico 4.2 Juguemos con luz y colores 4.3 Concurso literario

170

178 182


Los primeros pasos 206, La astronomía en China, En tiempos de los babilonios 207, En la época prehispánica 208, La astronomía y la cosmología griega 209, La astronomía en los siglos xvi y xvii 209, El siglo xxi y la cosmología 210

1.2 ¿Cómo descubrimos los misterios del Universo?

¿Qué hace que se desplacen los electrones? 170, Intensidad de corriente 172

3.2 ¿Cómo se genera el electromagnetismo? 3.3 ¡Y se hizo la luz!

170

2 La tecnología y la ciencia 2.1 ¿Cuáles son las aportaciones de la ciencia al cuidado y conservación de la salud

194 196 198

200

213

¿Cómo sabemos de que están hechas las estrellas? 216

218

Retos de repaso G Glosario T Tablas de equivalencias R Respuestas a los retos B Bibliografía I Índice analítico

238 239 240 241 242 244 246 248

250 252 255 260 262 263

221

224

3.1 ¿Cómo puedo prevenir riesgos en caso de desastres naturales haciendo uso del conocimiento científico y tecnológico?

224

La atmósfera terrestre 224, Movimientos de la Tierra 225, Movimientos del mar 226

3.2 ¿Crisis de energéticos? ¿Cómo participo y qué puedo hacer?

238

De la comunicación a la telecomunicación 221

3 Física y medio ambiente

5.1 Diseño y elaboración de un folleto 5.2 Diseño y elaboración de un experimento 5.3 Máquinas simples 5.4 Deporte o danza 5.5 Sonido e instrumentos musicales 5.6 Obra de teatro (opcional) 5.7 Línea de tiempo 5.8 Película (opcional)

numéricos 218

Partes artificiales y salud, El sonido 218, Los rayos X, La radiactividad 219, Fibra óptica, Miniaturización, Rayo láser 220

2.2 ¿Cómo funcionan las telecomunicaciones?

194

206

1.1 ¿Cómo se originó el Universo? Ámbito de conocimiento científico 206

2 Del modelo de partícula

electromagnéticos

5 Mis proyectos

1 La física y el conocimiento

fenómenos: relación con la naturaleza de la materia 162 1.1 Manifestaciones de la estructura interna de la materia

Mis proyectos finales

228

Recursos naturales no renovables 228, Recursos renovables, ¿Cómo ayudar? 229

4 Ciencia y tecnología en el

desarrollo de la sociedad 4.1 ¿Qué ha aportado la ciencia al desarrollo de la humanidad? 4.2 Breve historia de la física en México

231 231 235


12/10/08 10:28:50 PM

B L O Q U E

1

El movimiento La descripción de los cambios en la Naturaleza

Al iniciar cada Bloque pida a un par de alumnos que lea, de manera alternada y en voz alta, el texto introductorio hasta el apartado “¿Qué sé?”. Después solicite que respondan en sus cuadernos las preguntas incluidas, pero aclare que no se evaluarán las respuestas, sino que van a compararlas con las que rescriban al concluir el Bloque. Por lo tanto, en este momento no los corrija, utilícelas después para mostrarles cómo cambiaron sus ideas y propiciar un aprendizaje significativo. El objetivo de esta primera actividad es rescatar las ideas previas de las y los alumnos. En el libro Cómo enseñar y aprender ciencia (Morata, Barcelona, 2004, p. 228), I. Pozo y M. A. Gómez Crespo refieren que las ideas previas se van conformando a partir de nuestro contacto cotidiano con el entorno, surgen de nuestras observaciones desde los primeros días de vida, y tienen un alto valor predictivo que nos ayuda a movernos en el mundo, pero sólo hasta cierto momento, porque cuando esas ideas son confrontadas con los modelos y teorías físicas que se estudian en la escuela, se presentan los problemas.

PROHIBIDA SU VENTA

Con seguridad alguna vez has observado un hecho de la Naturaleza que te causó asombro y te llevó a preguntarte cómo y por qué sucedía. Lo mismo le ocurrió a los griegos de la Antigüedad, que habitaron el archipiélago que baña el mar Egeo, al norte del Mediterráneo. Esta actitud de los seres humanos dio origen a la ciencia y, en particular, a la física. El propósito de este bloque es guiar tus primeros pasos en el quehacer de la física: en tus observaciones, experimentos y reflexiones sobre el movimiento de todo lo que te rodea. Esos conocimientos te permitirán comprender la importancia de los sentidos (así como sus limitaciones) y la utilidad de los instrumentos para explicar los fenómenos relacionados con el movimiento. Te invitamos a que hagas un recorrido por la física y a que redescubras lo que percibes, a conocer a sus protagonistas y los conceptos que han cambiado la historia de la ciencia, así como a prepararte para mirar el mundo con otros ojos.

01_FISICA_Bloque1.indd 8

12/10/08 10:30:21 PM

Pozo y Gómez Crespo (Op. cit.) mencionan también que la diferencia entre el conocimiento previo del alumno y el que se intenta transmitir en la escuela es que, independientemente de la utilidad o la descripción del fenómeno, con la enseñanza de la física hay una búsqueda de explicaciones para el fenómeno dentro de un marco teórico específico.

Por cuestiones de espacio, no se incluyen las respuestas a las preguntas del recuadro “¿Qué sé?”, pero usted podrá localizarlas en las páginas que se indican en rojo.

Qué sé • • • •

¿Cómo te das cuenta de que algo se mueve? pp. 10-11 ¿Sabes qué es la rapidez? ¿Alguna vez la has medido?pp. 21-22 ¿Sabes qué es la velocidad? ¿Alguna vez la has medido? p. 22 ¿Supones que el movimiento se observa igual desde distintos lugares? pp. 17-19 • ¿Sabes qué es la aceleración? pp. 35-38

Mi proyecto Lo que estudiarás en el Bloque 1 te permitirá desarrollar un proyecto en el que integres tanto los nuevos conocimientos de esta asignatura como los de otras, a partir de tus inquietudes e intereses. (Ver las páginas 40-45).

En el siguiente cuadro encontrarás los objetivos de este Bloque, así como algunos criterios para que evalúes tus logros, según el aprovechamiento que hayas alcanzado. (A corresponde al mayor logro de comprensión). Sin embargo, es importante que acuerdes con tu maestro, o maestra, qué otros aspectos tomarán en cuenta para la evaluación, así como su asignación numérica.

La rúbrica, o matriz, es una herramienta de autoevaluación que permite al estudiante saber lo que se espera de él o ella, identificar los aprendizajes esenciales que debe cubrir, en qué momento de su aprendizaje se encuentra y qué necesita para llegar ahí. En esta matriz se definen los criterios a evaluar, en nuestro caso incluimos los contenidos que marca el Programa Oficial. Los niveles de logro designan los grados de desempeño del alumno.

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Qué lograré aprender Criterios

A

Percepción del movimiento

Comprendo y explico los diferentes tipos de movimiento. Entiendo por qué la luz y el sonido se relacionan con los fenómenos ondulatorios.

B Soy capaz de explicar qué es el movimiento. Relaciono el sonido y la luz con vibraciones.

C Tengo una idea general de qué es el movimiento.

Descripción del movimiento

Puedo explicar y aplicar los conceptos de velocidad, rapidez y aceleración. Identifico las características del movimiento a partir de las gráficas posición-tiempo.

Tengo una idea de velocidad. Sé qué son los vectores. Doy ejemplos de cantidades vectoriales y escalares. Puedo hacer cálculos relacionados con el movimiento rectilíneo uniforme.

Distingo la diferencia entre movimientos rápidos y lentos. Reconozco que hay movimientos en los que la rapidez cambia. Puedo calcular la rapidez en casos sencillos.

Movimiento ondulatorio

Entiendo qué son la longitud de onda, la frecuencia, la velocidad de propagación y sé cómo se relacionan. Distingo entre ondas transversales y longitudinales.

Puedo dar ejemplos de fenómenos ondulatorios. Conozco algunas características del sonido.

Entiendo en forma general qué son las ondas.

Investigación y diseño de experimentos

Puedo explicar el movimiento y diseñar experimentos para analizarlo, también graficar los resultados que obtengo. Manejo todos los instrumentos de medición para analizar el movimiento.

Puedo hacer experimentos sobre el movimiento con ayuda de un adulto. Hago gráficas del movimiento rectilíneo uniforme. Sé usar el cronómetro y el flexómetro.

Sé que se pueden hacer experimentos para analizar el movimiento. Tengo una idea general sobre la medición de distancias y tiempos.

Siempre que inicie un Bloque puede acordar con los alumnos los criterios y niveles de logro que permitirán evaluarlo. Los anteriores son una guía para el Bloque 1: a) pida que un alumno lea en voz alta la sección “Qué lograré aprender”; b) señale la diferencia entre el nivel A, que es explicar y aplicar; el nivel B, que es tener una idea y reconocer, y el nivel C, que sólo distingue o identifica un concepto; de esta manera podrán participar y proponer otros niveles o asociarlos a calificaciones numéricas. Es factible formalizar, de manera individual, el compromiso de evaluación acordado por usted y el alumno, escribiéndolo y firmándolo.


12/10/08 10:30:22 PM

LECCIÓN

1

Pida que lean en equipo el texto de esta página para que tengan los antecedentes mínimos y puedan realizar la primera actividad de “En el Ateneo”.

La percepción del movimiento

PROHIBIDA SU VENTA

1.1 Los sentidos y nuestra percepción del mundo, ¿cómo sabemos que algo se mueve?

1.2. Arriba: reconoces que el atleta está corriendo porque ves las posiciones de sus piernas y brazos. Derecha: sabes que la bicicleta está en movimiento, porque no alcanzas a ver de forma individual los rayos de las ruedas, es decir, están girando.

Si miras con atención a tu alrededor, encontrarás que la Naturaleza es lo menos estable, lo menos permanente. Los cambios son constantes. Vemos el movimiento en los seres vivos y los inanimados, en los cuerpos naturales y los artificiales, en todo nuestro entorno. Percibes el movimiento en muchos objetos que te rodean. Por ejemplo, ves cómo vuelan los pájaros y los aviones, quizá también has visto a un perro corriendo tras un gato, o a un automóvil o un autobús deteniéndose ante el semáforo en rojo. De hecho, tú también has sentido el movimiento al correr o al andar en bicicleta, además de sentir el viento sobre tu rostro, o percibir el ruido que producen los objetos que pasan cerca y luego se alejan, aunque no los veas, como la sirena de una ambulancia, el claxon de un automovilista, o los tacones altos de tu vecina. Pero también hay movimientos que transcurren con tal lentitud que requieres mucha paciencia para detectarlos; en cambio otros, curiosamente, que no los percibes porque ocurren con gran rapidez. El movimiento puede ser muy lento o demasiado rápido. Por tu experiencia, sabes que aunque las imágenes de esta página no se mueven, en cada escena se captó algún movimiento, ¿qué reconoces en ellas que te llevan a saberlo? Puedes reconocer el movimiento de los objetos, e incluso predecirlo. Esto es muy importante porque, con seguridad, te ha ayudado a esquivar un golpe o accidente, o bien, a colocarte donde sabes que llegará la pelota si juegas futbol, voleibol o basquetbol, y recibir el pase. También es posible que te hayas preguntado, ¿la luz se mueve?, ¿y el sonido? Y quizá la pregunta cambiaría ¿cómo se mueven? Eso te muestra que hay hechos sobre el movimiento que puedes explicar sin ningún problema, pero hay otros que no son tan sencillos. El movimiento está tan relacionado con tu vida que parece innecesario tener que aclarar qué es, sin embargo, aunque es fácil reconocerlo e incluso en algunos casos predecirlo, no es tan sencillo de explicar; a la humanidad le llevó muchos siglos lograrlo.

10


12/10/08 10:30:24 PM

Varias investigaciones sobre el movimiento, realizadas desde el nivel secundaria hasta los primeros grados universitarios, muestra paralelismos entre las ideas de los estudiantes y las de los primeros científicos, por ejemplo, que “un objeto en movimiento tendría dentro de él una fuerza que le mantiene andando” (relacionada con la teoría del ímpetu propuesta por Buridan en el siglo xiv). Si surgen en clase ideas semejantes. Pida a los alumnos que las escriban y analícelas con ellos en el Bloque 2, después de estudiar el tema de “fuerzas”. Referencia tomada de Rosalind Driver et al., Dando sentido a la ciencia en secundaria: Investigaciones sobre las ideas de los niños, Visor, Madrid, 1999, p. 203.

En el Ateneo

Pida que realicen la actividad “¿Cómo me doy cuenta de que se mueven las cosas?”. Posteriormente, siga el primer punto del procedimiento, organice en una sola lista las enumeraciones que hizo cada equipo acerca de los diversos tipos de movimiento y pida que integren a su lista las que les faltaron. Oriéntelos con preguntas en caso de que la lista no esté completa.

1. ¿Cómo me doy cuenta de que se mueven las cosas? Reúnete con tu equipo y comenta cómo te das cuenta de que un cuerpo está en movimiento. Procedimiento Motive a los alumnos para que la lista sea amplia. n Haz una lista de los diversos tipos de movimientos. n Explica si consideras que la luz y el sonido se mueven, o no, y por qué. n Clasifica los movimientos en lo que puedes ver, oír, sentir con tu piel y lo que sabes por lógica, como en un dibujo. n Acuerda con tu equipo lo que es rápido y lo que es lento. Clasifica los movimientos de tu lista en rápidos o lentos. n Dibuja un objeto en movimiento. ¿Qué características de tu boceto le indican a tus compañeros y compañeras que el objeto está en movimiento? n Presenta tu lista, clasificaciones y dibujos al grupo. (Recuerda: lo que importa es tu idea del movimiento, no que seas un buen dibujante). n Completa tu lista con las opiniones de tus compañeros y compañeras de grupo.

Con ciencia

1.3. El aleteo de un ave que pase cerca de ti, también te indica su movimiento, aunque no lo veas. Respuesta Libre (R.L.), pueden mencionar la posición, utilizar signos conocidos que identifican el movimiento, dibujar el cabello de un personaje hacia atrás (como si se moviera con el aire, etcétera).

La actividad individual “Los planetas” permitirá hacer consciente la necesidad de observar fenómenos cotidianos para poder comparar y, a la vez, descubrir la importancia que tiene para la ciencia hacerlo en forma sistemática.

PROHIBIDA SU VENTA

1. Los planetas Los antiguos griegos descubrieron que algunas estrellas no permanecían fijas en el firmamento y les dieron el nombre de planetas, que proviene de la voz griega planétes y significa errante. Para ello, localizaban el planeta en cuestión y lo observaban durante varias noches, de ese modo percibían su cambio de posición con respecto a otras estrellas que por su lejanía parecen mantenerse fijas. La clave para describir el movimiento de los cuerpos es comparar contra aquello que se considera fijo. Puedes ir preparando la actividad que se propone en el recuadro Con ciencia, “Guía para observar las estrellas”, de la página 213.

Marte Luna Venus

1.4. Con un poco de paciencia, a lo largo de varias noches, podrás observar el movimiento de planetas, como Venus o Marte, cuando cambian de posición con respecto a estrellas lejanas.

¿Qué aprendí en esta lección?

El movimiento es un fenómeno cotidiano. Estamos acostumbrados a percibirlo y a predecirlo. Sin embargo, esto no es suficiente para clasificar o explicar el movimiento.

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12/10/08 10:30:26 PM

Ésta es la primera práctica de laboratorio, pero puede realizarse en el salón de clases, en equipos. Pida que un alumno de cada equipo lea el texto, discutan el contenido, hagan lo que se pide y resuman la actividad en sus cuadernos. La investigación deberán reportarla en sus cuadernos y se revisará en la siguiente clase.

1.2 ¿Cómo describimos el movimiento de los objetos? La medición y el Sistema Internacional Para describir con precisión algún fenómeno de la Naturaleza, primero necesitamos observarlo y medirlo. Las cantidades que se pueden medir se llaman magnitudes. La ciencia sólo trabaja con magnitudes, y la física sólo con algunas de ellas.

En el Ateneo 1. Los patrones y el Sistema Internacional

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1.5. Marco de pesas que le obsequiaron al presidente Benito Juárez, cuando México adoptó el sistema métrico decimal, en 1861. Casi cien años después, en 1960, se empezó a usar el Sistema Internacional de Unidades en nuestro país.

Los términos resaltados con verde son conceptos clave que también podrás consultar en un glosario, en las páginas 252-254 de este libro.

Medir es comparar contra un objeto llamado patrón de medida, o unidad patrón. Durante muchos siglos cada país, cada pueblo, tenía su propio sistema para medir. Por ejemplo, se usaban objetos como varas, recipientes de la localidad, o el pulgar, el pie o cualquier parte cuerpo de algún gobernante en turno. Claro, cada país podía tener un rey con diferentes dimensiones y, además, si alguna persona no sabía que había un nuevo gobernante, podía ser timado. Te proponemos una actividad para que pruebes lo difícil que es ponerse de acuerdo, cuando usas diferentes patrones. Procedimiento n Forma un equipo con dos compañeros o compañeras y escojan algo que les sirva para medir distancias: pie, mano, un paso, tu cuaderno o tu lápiz, cualquier cosa que no sea, por supuesto, una regla de tu juego de geometría. n Mide el largo y el ancho de tu salón con ese patrón. n Calcula el área (que te quedará en tus unidades al cuadrado, por ejemplo, lápices cuadrados). n Compara tu resultado con el de tus compañeros. • ¿Puedes saber si el área que determinaste con tu patrón, es la misma que obtuvo otro equipo? Sí, sabiendo la relación entre los patrones. • ¿Quién tiene razón? Todos son correctos. • ¿Cuál es la mejor medida? Si el patrón no se extiende o comprime, no hay mejor o peor. • ¿Puedes convencer a los demás de que tu patrón es el mejor? En principio, no. • ¿Podrías persuadir a todos tus compañeros de la escuela de usarlo? Seguramente no.

1.6. En muchos lugares de la República Mexicana aún se conservan algunos patrones que no se usan en otros países, como el cuarterón, la lata de sardinas o el manojo y, algunas veces, para contar se usa la docena y la gruesa.

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A la humanidad le costó siglos renunciar a sus patrones locales y elegir uno que convenciera a todos. Así, entre los siglos xviii y xx se empezaron a normalizar los sistemas de medidas y se propuso primero el Sistema Métrico Decimal, que después se convirtió en el Sistema Internacional de Unidades, simbolizado unicamente con si. En este sistema, las subdivisiones y los múltiplos de las unidades de masa y longitud son decimales. En la actualidad, Estados Unidos de América es el único país que no ha decretado el uso obligatorio del Sistema Internacional y emplea el Sistema Inglés. • ¿Para qué sirve el Sistema Internacional de Unidades? • Investiga cuáles son las unidades patrón, de qué materiales están hechas y dónde se encuentran las originales. Para tener un marco que acepten todas las personas del mundo y facilitar la comunicación y el comercio.

12/10/08 10:30:29 PM

Pida a los alumnos colores y cartulina para realizar carteles que se colocarán en el salón con las unidades fundamentales del SI, y con las tablas de las páginas 256, 257 y 259.

El Sistema Internacional (si) estableció siete magnitudes fundamentales y sus unidades. Al final del libro (página 255) puedes consultar esta y otras tablas.

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Unidades fundamentales del si Magnitud

Unidad

Símbolo

Longitud

metro

m

Masa

kilogramo

kg

Tiempo

segundo

s

Intensidad de corriente eléctrica

ampere

A

Temperatura termodinámica

kelvin

K

Cantidad de sustancia

mol

Mol

Intensidad luminosa

candela

Cd

Durante el curso comprenderás el significado de todas estas magnitudes. Se pueden formar más unidades con combinaciones de las fundamentales. Todas las magnitudes tienen una unidad en el si y cada unidad corresponde sólo a esa magnitud. Las unidades tienen subdivisiones y múltiplos. Cuando la magnitud está escrita con múltiplos y submúltiplos de sus unidades, no está en unidades del si. Como has usado muchas veces los múltiplos y los submúltiplos, quizá ya te diste cuenta de que los prefijos se pueden aplicar en cualquier unidad. Por ejemplo, mili, que significa dividir la unidad entre mil, puede anteponerse tanto a los gramos como a los metros o a cualquiera otra. Lo mismo sucede con las cantidades mayores que la unidad. Por ejemplo el prefijo kilo, que significa mil veces la unidad, se antepone a todas las unidades, excepto las de tiempo. ¿Y por qué el tiempo no se rige con las mismas reglas que todas las demás? Originalmente y en muchas culturas los sistemas de medición no fueron decimales. De hecho, aun cuando existe consenso para usar el sistema decimal en varias unidades, esto no se ha logrado para medir los múltiplos del segundo en forma decimal. Por ello has aprendido que el múltiplo del segundo es el minuto y que tiene sólo sesenta segundos y no cien. El problema de este tipo de medición es que debes memorizar cada relación, mientras que en el sistema decimal sabes que siempre aumenta o disminuye en múltiplos de diez. Al final del libro (páginas 255-259) encontrarás más tablas de múltiplos, submúltiplos, del tiempo, del si y del Sistema Inglés.

¡Conéctate! Visita el sitio: www.redescolar.ilce.edu.mx

Elige la opción “educación continua”, luego oprime en la ventana “ConCiencia”, a continuación selecciona “Física”, donde encontrarás varios temas de interés, como el de “Sistemas de Unidades”. En éste comprobarás que incluso en 1999, el malentendido provocado por usar diferentes unidades le costó a la nasa ¡la pérdida de una nave y 125 millones de dólares! Además, encontrarás mucha información interesante acerca de este tema. Proponga que visiten este sitio electrónico para que obtengan información con la que enriquecerán la investigación del SI, Sistema Internacional, de la actividad anterior.

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12/10/08 10:30:30 PM

La resolución de “retos” es una propuesta clave en el libro y se usará a lo largo de él. Sin embargo, para consolidarla es necesario que el alumno comprenda cada paso. Por lo que en las actividades experimentales y en los ejercicios numéricos se insistirá en dichas etapas, para garantizar que el estudiante analice y aplique el procedimiento en los contextos que se le plantean.

En el Ateneo 1. La importancia de resolver retos

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Invite a varios alumnos a leer, alternadamente y en voz alta, el texto “La importancia de resolver retos”. Reflexione con el grupo acerca de por qué es relevante este aprendizaje. Motívelos a expresar sus comentarios. Responda las dudas que surjan y solicite que elaboren un resumen en el cuaderno. Ayúdelos anotando en el pizarrón las ideas principales del texto.

1.7. Vencer tus retos fortalecerá la confianza en ti mismo.

En este libro no encontrarás problemas, sino retos. Lo importante no es el nombre, sino la actitud que tomes frente a ellos. Un reto es una oportunidad de poner en práctica tus habilidades y conocimientos, es decir una forma de aprender. Para resolver retos es conveniente elegir un método; si aún no cuentas con uno, pide ayuda a tu profesor para encontrar el que más te convenga. En este libro te proponemos uno que podrás aplicar no sólo en los retos que se te presenten en tu curso de Física, sino en otras situaciones: Procedimiento n Primero trata de entender con claridad en qué consiste el reto. Para ello es indispensable identificar los elementos y usar la información que conoces; es decir, los datos y también los que quieres saber, a lo que se llama incógnitas. n Es muy importante que tus datos sean congruentes. Esto significa que cada magnitud se debe medir en las mismas unidades en todo el procedimiento. Por ejemplo, si en un dato la distancia se expresa en metros, también debe estar en metros en todos los demás. Si no es así hay que convertir las unidades para lograrlo. n Identifica con qué herramientas puedes afrontar el reto. Desde expresiones matemáticas o ecuaciones, hasta instrumentos o procedimientos útiles. n Si requieres expresiones matemáticas para resolver tu problema, debes llevar a cabo los siguientes pasos: • Realiza las operaciones algebraicas necesarias para despejar la incógnita de la expresión matemática. Éste es un paso que sólo tendrás que hacer cuando la incógnita que buscas no está sola de un lado de la igualdad. • Sustituye los símbolos de las magnitudes por sus valores numéricos en las expresiones matemáticas, sin olvidar las unidades. • Calcula el resultado numérico de las operaciones y comprueba si las unidades son correctas y acordes con la magnitud solicitada. n Analiza tus resultados. Recuerda que en física (y en casi todas las ciencias) una expresión numérica nos da información más allá del valor numérico. ¿Es lógico? ¿Qué conclusiones puedo obtener a partir del resultado? En la sección “Retos: demuestro lo que sé y lo que hago”, de los bloques 1, 2, 3 y 4, hallarás varios retos resueltos con este procedimiento. Esto te permitirá observar su desarrollo paso a paso. También encontrarás otros retos en los que podrás ensayar lo aprendido y familiarizarte con este método, u otro que hayas decidido utilizar. n Existen retos que dependen del trabajo en equipo, como algunos que encontrarás en la sección “En el Ateneo” o en “Mis proyectos”. Es muy importante que escuches las aportaciones de tus compañeros y compañeras y compartas lo que piensas para que logres los objetivos de esta forma de aprendizaje.

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12/10/08 10:30:31 PM

Lleve al salón de clases un ejemplo de cada instrumento del laboratorio. Pida a los alumnos que abran el libro en esta página. Muestre cada instrumento y promueva la participación ordenada para que los alumnos los identifiquen, expliquen cómo funciona y cómo podrían calibrarse, en caso de que fuera necesario.

Con ciencia 1.8. a) y b) Estos instrumentos sirven para medir el tiempo pero su precisión es distinta.

1. Los instrumentos de medición Existen muchos instrumentos de medición y ahora empezarás a emplearlos para dar resultados. Por ello, será necesario que aprendas a usarlos. Pide a tu docente que te los presente. Todos ellos tienen escalas, y la precisión de éstos se relaciona con la mínima escala que pueden medir. Eso no significa que siempre debemos usar el instrumento de menor escala (sería un poco absurdo que midieras el largo de una cancha profesional de futbol, con tu regla).

a)

b)

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1.9. Los instrumentos de la izquierda sirven para medir longitudes, sin embargo sus escalas y la forma en que se usan, son muy diferentes.

Algunos instrumentos se deben calibrar antes de utilizar, es decir, ajustarlos para que las unidades que miden correspondan a las unidades establecidas mediante patrones conocidos, como se muestra en la fotografía 1.11b. Si no se hacen los ajustes necesarios, los datos no serán correctos. Como no se puede medir con mayor precisión que la escala mínima de un aparato, se dice que todo instrumento tiene una incertidumbre y su valor se indica como la mitad de la mínima escala. La longitud del sacapuntas de la figura 1.10 está entre: 2.7 + 0.05 = 2.75 cm y 2.7 – 0.05 = 2.65 cm que se puede escribir como: Longitud = 2.7 cm ± 0.05 cm Se utiliza el símbolo ± (más menos) para indicar la incertidumbre. (a)

(b)

0 1 cm 2

3

1.10. Si mides con una regla la longitud de este sacapuntas, es de 2.7 cm. La mínima escala de la regla es 0.1 cm y la mitad de la mínima escala es 0. 05 cm.

1.11. Cuando vayas al supermercado o a la tienda, observa cómo calibra el dependiente su báscula: (a) por lo general, primero debe ajustar a ceros el instrumento como se observa; (b) después coloca un patrón o "pesa" (o varios de ellos) y verifica que la lectura coincida con la medida del patrón. Nota que en (b) el patrón marca 1 kg exacto. Algo similar llevarás a cabo en tu laboratorio.

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12/10/08 10:30:44 PM

Ésta es la segunda práctica de laboratorio. Puede pedir a los alumnos que anoten los datos en el libro y después reporten los resultados.

En el Ateneo 1. ¡Tomemos medidas! Reúnete con dos compañeros y realiza la siguiente actividad. Procedimiento n Solicita ayuda a tu profesor o profesora para aprender a usar algunos instrumentos que puedes encontrar en tu laboratorio. Micrómetro Nonio o Vernier Flexómetro Báscula, u otros, como la cinta métrica. n Utiliza el instrumento adecuado para medir: • El grueso de tu uña • La masa de tu cuaderno • El largo de tu cuaderno • El ancho de tu libro 1.12. ¿Qué instrumentos utilizas para medir tu estatura? Los más comunes, metro • El diámetro de tu lápiz y flexómetro. • El grueso de la pasta de tu cuaderno • La altura del salón • Tu estatura n Elabora en tu cuaderno una tabla como la que se muestra abajo y registra en ella todos los datos que obtengas.

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n

Compara tus datos con los de otros equipos, comenta si existen diferencias y explica por qué pueden ocurrir.

Objeto a medir

Instrumento

Grueso de tu uña

R. L.

Escala mínima

Dato

Incertidumbre

Masa de tu cuaderno Largo de tu cuaderno Ancho de tu libro Diámetro de tu lápiz Grueso de la pasta de tu cuaderno La altura del salón Tu estatura Patio de la escuela

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12/10/08 10:30:45 PM

Organice a los alumnos para que trabajen la siguiente actividad como una competencia en equipos. Explique la conversión de unidades con algunos ejemplos. Inicie con un ejercicio sencillo. Gana el equipo que termine primero, siempre que todos sus integrantes tengan escrito el resultado correcto. Pase a un miembro del equipo al pizarrón, sin el cuaderno, a resolver el ejercicio. Los demás equipos deberán estar atentos, ya que si identifican errores en el desarrollo, podrán ganar el punto. Propicie la participación de todos los alumnos.

Con ciencia 1. ¿Cómo convertir unidades? Muchas veces necesitamos conocer el valor de una magnitud en otras unidades. Para lograrlo hay que conocer la relación que existe entre ellas; por ejemplo, si recorres 500 m y quieres determinar cuántos kilómetros son, primero debes investigar cuántos metros tiene un kilómetro. En las tablas incluidas al final del libro encontrarás que: 1 km = 1 000 m

De acuerdo con Pozo y Gómez Crespo, muchos alumnos tienden a considerar las magnitudes físicas como propiedades intrínsecas de los cuerpos; esto incluye las magnitudes empleadas para describir el movimiento (como la velocidad, la trayectoria, etc.). Tal idea impide que el movimiento se conciba como algo relativo y dependiente del sistema de referencia usado. Así, para algunos estudiantes será difícil comprender por qué una misma magnitud puede tomar distintos valores en función del observador y del sistema de referencia usado (Op. cit., p. 234). Trate de aclarar estas dudas antes de pasar al siguiente tema.

Cuando divides dos cantidades iguales, el resultado siempre es uno (1). Por lo que al dividir las cantidades anteriores obtendremos uno (1). 1 km 1000 m

=

1000 m 1 km

=1

A estas divisiones entre cantidades iguales, y expresadas en unidades diferentes, se les llama factores unitarios. Para convertir unidades sólo debes seleccionar el factor adecuado, y así obtener la unidad que buscas. En el ejemplo anterior haríamos lo siguiente: 500 m = 500 m

(

1 km 1000 m

)

=

500 m km 1 000 m

=

500 km 1 000

= 0.5 km

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Observa que en las operaciones anteriores, hay una etapa donde la unidad metro (m) se encuentra en el numerador y en el denominador. Por ello se anulan y se marcan con una diagonal para mostrar que se eliminan. Pida a algunos alumnos que lean alternadamente estos tres párrafos. Solicite que den vuelta a la hoja para observar la figura 1.13 de la página 18. Ayúdelos a identificar en ellas lo más importante y pida que escriban en sus cuadernos lo que observaron.

Sistema de referencia y vectores Para describir el movimiento de un objeto, debes compararlo contra otro objeto, por ejemplo el suelo, un árbol, etc. Al lugar desde donde lo haces se le llama sistema de referencia. Aquí analizaremos estos sistemas. Si observas la figura 1.13 de la p. 18, te darás cuenta de que para Julián, el niño que va sentado en la caja del triciclo, su hermano, Emiliano, no se mueve. Sin embargo, para la abuela, que se encuentra parada sobre la banqueta, ambos niños se mueven en el triciclo. El movimiento de los cuerpos depende del sistema de referencia que se usa para describirlo, o sea, del observador que lo percibe. Por ello debemos indicarlo con precisión antes de describir el movimiento de cualquier objeto. Un cuerpo se mueve respecto de un sistema de referencia cuando cambia su posición relativa, de modo que el reposo o movimiento dependen del sistema que se elija para estudiarlo. En nuestro ejemplo, desde el

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12/10/08 10:31:13 PM

1.13. Izquierda: para el niño que va sentado en la caja del triciclo, su hermano no se mueve y por lo tanto no describe ninguna trayectoria. Derecha: para la abuela, ambos niños se mueven en el triciclo y sí describen una trayectoria.

sistema de referencia ubicado en el asiento de Julián, su hermano está en reposo; pero desde el sistema de referencia ubicado en la banqueta, en el que está la abuela esperando, Emiliano sí está en movimiento. Además del sistema de referencia para describir el movimiento de un objeto es importante conocer su trayectoria. La trayectoria es la línea que describe un objeto al efectuar el movimiento y ésta también depende del sistema de referencia.

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xi

xf

1.14. A veces los aviones dejan estelas y desde tu sistema de referencia puedes observar las diferentes posiciones por las que pasó.

xi Desplazamiento Dx

1.15. Entre los puntos xi y x f pueden existir muchas trayectorias diferentes. En esta representación la trayectoria la pudo realizar cualquier objeto y no sólo el avión de la fotografía anterior.

xf Trayectoria

Sistema de referencia

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12/10/08 10:31:21 PM

SECUNDARIA

�10

0

10

20

30

40

50

En ocasiones se requiere determinar el cambio entre dos posiciones del movimiento del objeto, como las señaladas en la fotografía del avión (figura 1.14). El desplazamiento (Dx) mide el cambio entre la posición inicial xi y la final xf. El símbolo D (la letra griega delta) significa cambio y te ayudará a recordar que el desplazamiento no se refiere a un punto o posición, sino a una diferencia entre ellas. Su representación matemática es: Desplazamiento 5 posición final (xf)2 posición inicial (xi)

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Dx 5 xf 2 xi Para describir un movimiento sencillo podemos usar como ejemplo a una niña que camina por una calle recta para llegar a su escuela. Ella debe recorrer una distancia (d) de 70 m. Para ir y regresar de la escuela la distancia total es de 140 m. Al final del trayecto la niña termina en la misma posición, pero esta información no te la proporciona la distancia recorrida. El desplazamiento de la niña para ir a la escuela es:

60

70

x(m)

1.16. En este caso el sistema de referencia lo puedes representar como una recta numérica, ya que el movimiento se realiza en una recta. El origen (O) del sistema de referencia lo situamos en la casa, los valores son positivos a la derecha, y negativos a la izquierda. Solicite a un alumno que dé varios pasos, de aproximadamente 1 m de longitud cada uno, a partir de un sistema de referencia previamente fijado y que puedan observar todos los alumnos. Luego pídale que regrese al origen y pregunte qué distancia recorrió y cuál fue su desplazamiento. Para responder las preguntas invite a un alumno a leer el texto hasta la página 20, explique las dudas y pida a los demás que lo resuman en sus cuadernos.

En las últimas páginas de este libro hallará un resumen de todas las fórmulas empleadas en los bloques.

Dx1 5 70 m 2 0 m 5 70 m En este caso coincide con el valor de la distancia. Cuando regresa de la escuela, el desplazamiento es:

Para el manejo de números con signo, consulta a tu maestro o maestra de Matemáticas.

Dx2 5 0 m 2 70 m 5 270 m

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12/10/08 10:31:25 PM

¿Un valor negativo? En efecto, pues al contrario de la distancia que sólo tiene valores positivos, el desplazamiento puede ser menor que cero. El desplazamiento total es la suma de los desplazamientos parciales:

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Siempre que proponga ejercicios o problemas de cuantificación, privilegie la ejercitación científica sobre la numérica: “[…] Esto no quiere decir que no sean útiles y convenientes las actividades en las que el alumno debe ejercitar las técnicas de cálculo. Éstas son también necesarias […]. El peligro reside en que se conviertan en la actividad prioritaria, impidiendo que [el alumno] desarrolle otras técnicas y destrezas también necesarias para facilitar el aprendizaje de la física” (Pozo y Gómez Crespo, Op. cit., p. 258).

1.17. El desplazamiento de la niña hacia la escuela está dibujado con una flecha roja, mientras que el de regreso es una flecha azul. Este desplazamiento no cambia, a pesar de que la niña no hubiera ido en línea recta a la escuela. El desplazamiento es independiente de la trayectoria.

Dxtotal 5 Dx1 1 Dx2 5 70 m 1 (270 m) 5 0 m ya que salió y regresó al mismo punto, que era el origen del sistema de referencia, y que no coincide con el valor de la distancia total recorrida. Observa con atención que si la trayectoria de la niña hubiera sido diferente, por ejemplo curva, el desplazamiento no habría cambiado, ya que sólo depende de la posición inicial y final del movimiento. Si la niña llamara a alguien para decirle que ha caminado 30 m, con seguridad le preguntarían: "¿por dónde?"; es decir, para hacerse entender, tendría que añadir la dirección, que podría ser “por la calle Hidalgo”. Cuando es necesario especificar la magnitud y la dirección de una cantidad para describirla, estamos ante lo que se conoce como un vector. En este ejemplo fue necesario mencionar la magnitud, 30 m, y la dirección para describir el desplazamiento, que es la calle Hidalgo, por lo tanto el desplazamiento es un vector. Las direcciones se pueden expresar como cualquier punto cardinal (Norte, Sur, Este, Oeste, combinaciones de ellos o ángulos con respecto a un eje del sistema de referencia). Se llama escalar a cualquier cantidad que sólo requiere un valor numérico y su unidad para ser identificada, por ejemplo la distancia, la masa y el tiempo. Sería divertido decir tengo una masa de 50 kg dirección Este, o un tiempo de 24 horas al Sur. Las magnitudes vectoriales se pueden representar en un sistema de referencia como una flecha en donde su magnitud estará dada por el largo de la flecha, y la dirección por su orientación.

x (m) �10

0

10

20

30

40

50

60

70

Cuando los vectores están sobre la misma línea, como en el ejemplo anterior, reciben el nombre de vectores colineales y sólo se suman o se restan dependiendo de sus signos. Pero éste no es el caso general, también hay vectores que no están sobre alguno de los ejes y existen métodos para sumarlos que estudiarás en el Bloque 2.

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12/10/08 10:31:26 PM

Inicie este tema con las preguntas qué es la rapidez y qué es la velocidad y apunte las respuestas en el pizarrón. Después pida a los alumnos que lean en silencio las páginas 21 y 22. Aproveche las ideas que surjan para explicar los conceptos de rapidez y velocidad, sus unidades y relaciones matemáticas, escríbalos en el pizarrón y pida que los copien en sus cuadernos.

Rapidez y velocidad

La rapidez Tú sabes que hay movimiento rápido y lento. Por ejemplo, algunos de tus compañeros recorren la distancia del patio de tu escuela rápido, mientras que otros lo hacen más lento. También sabes medir las distancias con precisión y que las dimensiones del patio no cambian, sin importar quién lo recorra. ¿Entonces, qué cambia cuando unos lo cruzan más rápido que otros?

Ésta es la tercera práctica de laboratorio y requiere de planeación y trabajo del alumno antes de realizarla. Explique la importancia de las tablas para registrar los datos de una experiencia. Pida a los estudiantes que antes de acudir al laboratorio copien en una hoja, o en sus cuadernos, las instrucciones de “Medición de tiempos” y que hagan una tabla para sus datos. Realice la actividad en el laboratorio escolar.

En el Ateneo 1. Medición de tiempos El objetivo es que en el laboratorio de tu escuela midas el tiempo que le toma a una pelota llegar hasta el suelo. Cuando haces un experimento, no siempre puedes controlar todos los factores que alteran el resultado. Por ejemplo, en los casos en que los datos varían, como cuando mides el tiempo, es necesario repetirlo varias veces y el resultado final será el promedio de todas las medidas, más menos, el error máximo. Este error se calcula restando al valor promedio el valor más alejado que hayas medido. Recuerda que para calcular el promedio, sumas los datos y los divides entre el número total de ellos. Error máximo 5 Valor promedio 2 Valor más alejado Y reportas el resultado como: Promedio 6 Error máximo Reúnete con tu equipo para hacer esta actividad.

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Necesitas 1 cronómetro (como el que se muestra en la figura 1.8.b, página 15 o equivalente) 1 pelota pequeña Procedimiento n Deja caer la pelota desde una altura de 2 m y mide diez veces el tiempo. n Responde lo siguiente: • ¿Todos tus tiempos fueron iguales? Seguramente no. • ¿Qué piensas que pasó? Existen errores en la medición. n Calcula el tiempo promedio y el error máximo. n ¿Crees que siempre debes usar este método cuando midas tiempos? Sí. Discútelo con tu equipo y presenta tus conclusiones en el grupo.

El tiempo (t) que tardas en recorrer una distancia, es la otra magnitud que interviene en la rapidez (r) de un cuerpo. La rapidez es la distancia que se recorre en un tiempo determinado. Cuando recorres toda la distancia (d) del patio en poco tiempo, la rapidez es mayor que cuando cruzas la mitad de ese espacio en el mismo tiempo. Esto significa que hay una relación directamente proporcional entre la distancia recorrida y la rapidez para hacerlo. Sin embargo, cuando la distancia no cambia, como la longitud del patio completo, y lo recorres en menor tiempo, es porque vas más rápido; pero si lo haces en mayor tiempo, será menor tu rapidez. Entonces decimos que

1.18. Desde tiempos antiguos la humanidad ha necesitado medir el tiempo.

La rapidez y la velocidad son dos conceptos que los alumnos a menudo confunden. Asegúrese de que los comprenden con claridad.

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12/10/08 10:31:32 PM

De acuerdo con Rosalind Driver, otra confusión que suelen tener los alumnos, es cuando deben relacionar tiempo y velocidad, por lo que “[…] se recomienda centrarse en ello desde el principio: se sugiere que los alumnos desarrollarían entonces una capacidad descriptiva y soltura con respecto al tiempo, la distancia y las velocidades como base para las explicaciones causales de la física” (Op. cit., p. 207).

hay una relación directamente proporcional entre la rapidez y la distancia, y una relación inversamente proporcional entre la rapidez y el tiempo. Esto se puede expresar de la siguiente manera: rapidez (r) 5

que se representa como: r5

distancia (d) tiempo (t) d t

Toda magnitud tiene sus propias unidades y debemos encontrarlas a partir de las magnitudes que la definen. En este caso son, la distancia, que se mide en metros en el si, y el tiempo, que se determina en segundos. De esta manera la unidad de la rapidez en el Sistema Internacional es: d m [r] 5

[ ] t

5

s

Los corchetes hacen referencia a las unidades de las magnitudes. En este caso [r] representa las unidades de la rapidez.

La velocidad

Aunque en el lenguaje cotidiano las usamos como sinónimos, en física la velocidad y la rapidez no son lo mismo. La velocidad es el desplazamiento recorrido en un tiempo determinado. La velocidad es directamente proporcional al desplazamiento (xf 2 xi) e inversamente proporcional al tiempo. Cuando la velocidad no cambia durante el movimiento está dada por: velocidad (v) 5

desplazamiento (xf 2 xi) tiempo (t)

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es decir:

v 5

(xf 2 xi) t

5

x t

Esta relación tiene las mismas unidades que la rapidez, es decir, en el la velocidad también se mide en m/s. La diferencia entre rapidez y velocidad es que la primera es escalar; mientras que la velocidad es vectorial, porque el desplazamiento es un vector. Es decir, ésta cambia si se modifica la dirección del movimiento, mientras que la rapidez sólo cambia si hay modificaciones en su magnitud. Cuando te mueves en una carretera recta manteniendo la misma rapidez, la velocidad tampoco cambia. Si entras en una curva puedes mantener la rapidez igual, pero existe un cambio en tu dirección, por lo tanto la velocidad cambiará. Existe un movimiento en el cual coinciden la rapidez y la velocidad: el movimiento rectilíneo y uniforme (mru), que se define como el movimiento de un cuerpo que sigue una trayectoria recta y recorre distancias iguales en tiempos iguales. si

¡Conéctate! Busca en libros o en Internet otras definiciones de movimiento rectilíneo uniforme (mru), selecciona la que encuentres más clara y escríbela en tu cuaderno.

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12/10/08 10:31:33 PM

Sobre la elaboración de gráficas, considere lo que Pozo y Gómez Crespo señalan: “[…] el trabajo con gráficas no es algo sencillo para los alumnos ni que aprendan por sí solos, requiere también un aprendizaje y por tanto una enseñanza adecuados. El alumno necesita entrenamiento tanto en las técnicas de representación de datos, como en la interpretación de esas representaciones […]” (Op. cit., p. 258).

Las gráficas

Pida a un grupo de alumnos que lean, alternándose, el texto completo de esta página y escriban en sus cuadernos los pasos para trazar una gráfica, enseguida, que lean el texto en azul de la página 24. Pregunte si todos conocen el concepto de ángulo, y en el pizarrón represente diferentes velocidades, incluyendo la nula.

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Graficar el movimiento de un cuerpo permite estudiarlo. En tu curso de Matemáticas del año pasado viste cómo construir diferentes gráficas. Para la física, una de las representaciones más importantes es la relación que existe entre tiempo y desplazamiento. Para construirla representa el tiempo en el eje de las abscisas (eje de las x), y el desplazamiento en el eje de las ordenadas (eje de las y). A diferencia de los datos que graficaste en tu curso de matemáticas, donde todos los puntos quedan perfectamente alineados en una recta, no siempre ocurre así con los valores que obtienes en un experimento. Para mostrarte cómo graficar los datos de tus experimentos, usaremos los resultados de una carrera de caballos: 1. En un tramo largo y recto se midieron los tiempos de recorrido cada 10 m, del caballo El Bonito. 2. Primero se registraron cinco veces los tiempos que tardó El Bonito en cada tramo de 10 m, luego se hizo un promedio y se construyó esta tabla: tiempo promedio (s) 6 0.5 s

x (m)

0.7

10

1.6

20

2.4

30

3.3

40

4.1

50

3. Al graficar los datos anteriores debes elegir una escala que te permita apreciar con claridad todos los valores. Por ejemplo, para este caso decidimos que 2 cm representará 1 s en las abscisas, y en las ordenadas, 1 cm representará 10 m. 4. Dibuja una línea recta que pase por la mayor cantidad de puntos. Como es probable que no todos queden alineados, trata de que haya igual número de puntos por debajo y encima de la recta. De esa forma trazarás la línea que mejor represente todos tus datos.

Ahora que empiezas a elaborar gráficas, es conveniente que pidas la asesoría de tu maestro o maestra de Matemáticas.

1.19. Observa en la gráfica que no todos los datos quedan perfectamente dentro de la recta que se trazó.

x (m) 50 40 30 20 Escala t: 2 cm 5 1 s x: 1 cm 5 10 m

10

1

2

3

4

t (s)

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12/10/08 10:31:35 PM

El punto (0,0), que significa desplazamiento cero en el segundo cero, no se midió pero lo supondremos verdadero para este experimento. Es importante que sepas que no siempre se coloca el sistema de referencia donde empieza el movimiento, porque no siempre se comienza en el origen.

Pasos para construir una gráfica:

• Identifica los datos de mayor y menor valor para x y y. Esto te ayudará a elegir una escala en la que puedas incluir todos los valores. • Traza los ejes, márcalos y nómbralos con sus unidades. • Grafica los datos. • Traza la mejor recta. En un movimiento rectilíneo uniforme los puntos de una gráfica de desplazamiento y tiempo se pueden unir aproximadamente por líneas rectas. Cuanto más grande sea el ángulo de inclinación de esta línea con respecto al eje de las abscisas, mayor será la velocidad. Una velocidad nula debe representarse mediante una línea horizontal.

En el Ateneo 1. ¿Cuál es tu caballo favorito? En la carrera anterior otro caballo, El Rayo, tuvo los siguientes tiempos promedio:

Tiempo promedio (s) 6 0.5 s

d (m)

0.9

10

1.6

20

2.7

30

3.5

40

4.7

50

6.0

60

PROHIBIDA SU VENTA

Pida a los alumnos que realicen individualmente la actividad “¿Cuál es tu caballo favorito?”. Al finalizar invítelos a comparar sus resultados y a obtener una conclusión.

n

Construye una gráfica con los datos de El Rayo.

n

En la misma gráfica incorpora los datos de El Bonito.

n

Compara las líneas y determina cuál caballo es más rápido, usando la misma escala.

… 24


12/10/08 10:31:35 PM

Además del contenido académico, en el salón de clases se aprenden muchas lecciones, como trabajar en equipo, respetar las opiniones de los demás, ser responsable del material de trabajo, etc. Pida a los alumnos que resuman lo que aprendieron en la lección y que se apoyen en el texto “¿Qué aprendí en esta lección?”.

… en el Ateneo n

Para cada caballo, toma los datos de distancias y divídelos entre el tiempo, es decir, encuentra la rapidez que llevaba el caballo en ese momento. Observa los ejemplos. La rapidez de El Rayo en el primer tramo es:

r1 =

df 2 di tf 2 ti

=

10 2 0 0.9 2 0

=

10 0.9

= 11.11 m/s

Para el siguiente tramo la rapidez es:

r2 =

df 2 di tf 2 ti

=

20 2 10 16 2 09

=

10 07

= 14.29 m/s

n

Calcula la rapidez en los tramos restantes para El Rayo y todas las de El Bonito.

n

Compara tus resultados con lo que pudiste apreciar gráficamente. • ¿Qué caballo elegirías para ganar una carrera?

n

tiempo en recorrer las mismas distancias que “El Rayo”.

“El bonito” porque tarda menos

Compara tus conclusiones con las de tus compañeros.


PROHIBIDA SU VENTA

La medición y el Sistema Internacional

La importancia de medir y los acuerdos internacionales sobre magnitudes y unidades.

Sistema de referencia y vectores

Es necesario fijar un sistema de referencia para describir un movimiento. Cantidades escalares y vectoriales. Distancia y desplazamiento.

Rapidez y velocidad rapidez (r) 5

velocidad (v) 5

distancia (d) tiempo (t) desplazamiento (xf 2 xi) tiempo (t)

Sus unidades en el si son m/s.

Gráficas

¿Sabías... … las cifras se pueden redondear? Si en este momento te pidieran medir 3.3333333333 cucharadas de azúcar, o 2.273045 tazas de chocolate, te sería imposible realizar la medición con una cuchara o una taza, y tampoco tendría mucho sentido hacerlo. Sin embargo, estas cifras se obtienen con frecuencia en los cálculos numéricos en el ámbito de las ciencias, por lo que a menudo se requiere reducirlas a pocos decimales, pues esto facilita su manejo. El procedimiento para hacerlo se llama redondeo. Primero decide cuántos decimales son necesarios, el número de cifras que se selecciona en el redondeo se relaciona con el tipo de instrumento que se usa para medir el dato. En los casos anteriores sólo requerimos un decimal, sin embargo, en nuestro libro redondearemos, en algunas ocasiones, a dos cifras decimales. El mecanismo para redondear es el siguiente: los números que se encuentran a la derecha del punto decimal, menores que 5, pueden eliminarse. Los mayores o iguales que 5 le suman 1 a la cifra anterior. En los casos del azúcar y el chocolate el redondeo a una cifra decimal es: 3.3333333333 = 3.3 cucharadas de azúcar 2.273045 = 2.3 tazas de chocolate. Otros ejemplos, redondeados a dos cifras decimales son: 3.456 ms = 3.46 ms 10.089999 m2 = 10.09 m2 0.43679 h = 0.44 h 1.0134679 s = 1.01 s

Cómo trazar una gráfica con datos experimentales.

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12/10/08 10:31:37 PM

Lleve una cubeta con agua y una cuerda al salón de clases. Deje caer una gota en el agua para que los alumnos observen la onda que se forma. Indique a dos estudiantes que realicen con la cuerda lo que se señala en el texto. Pida a todos que lean el texto de esta página para poder explicar lo que observaron. Discuta con ellos qué es una onda, escriba en el pizarrón lo más importante y solicite que lo transcriban en sus cuadernos.

1.3 Un tipo particular de movimiento: el movimiento ondulatorio

Presente el video. Después, sugiera que visiten el sitio electrónico y entreguen un reporte de lo que más les interesó.

¡Conéctate! Aprende más acerca de las ondas con el video: Ondas: energía en movimiento, col. Física elemental, vol. 1, sep. También visita el sitio: www.wikipedia.org/wiki/onda_longitudinal

¿Has observado que cuando arrojas una piedra en un estanque, se produce un movimiento en círculos que se transmite por toda el agua? En este hecho el agua no se desplaza. Lo que se ve realmente es una perturbación en el medio, ocasionada por la piedra. Al viaje o transmisión de este tipo de movimiento se le llama propagación. El mismo fenómeno sucede cuando dos personas mantienen sujeta una cuerda larga por sus extremos. Si una de ellas la sacude verticalmente con rapidez, la perturbación se propaga hasta que llega a la mano de la persona que está en el otro extremo. Otra vez, la perturbación es la que viaja y la cuerda sólo se mueve de arriba abajo. La propagación de un pulso o una perturbación en un medio representa una clase de movimiento muy distinta a la de objetos como pelotas, automóviles u otros cuerpos rígidos que estudiamos anteriormente. Este fenómeno se llama movimiento ondulatorio o propagación ondulatoria. Sin embargo, para saber con qué rapidez se desplaza un pulso o perturbación, sólo tienes que tomar un punto de referencia y medir la distancia y el tiempo que tarda el pulso en recorrerla. Es decir, aplicas lo que ya aprendiste sobre el movimiento lineal con rapidez constante. En la siguiente figura se representan los elementos del movimiento ondulatorio.

Cuerda

Cresta

(�) = Longitud de onda Nodo

Amplitud

Amplitud

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Nodo

1.20. El tren de ondas que se forma en una cuerda, produce un movimiento periódico transversal. En cambio, el que se forma en un resorte, se denomina movimiento periódico longitudinal. También se muestran las partes de una onda.

Valle

(�) = Longitud de onda


Resorte


La fuente de toda onda es un objeto que vibra. Cada vez que éste regresa a la misma posición se dice que ha transcurrido un ciclo, en la gráfica sería un pulso completo. La frecuencia (f ) es el número de pulsos que pasan por un determinado punto en un cierto tiempo (por lo general un segundo). La frecuencia se mide en hertz (Hz), en honor a Henrich Hertz, quien demostró la existencia de las ondas de radio en 1886. 1 Hz es un ciclo en un segundo.

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12/10/08 10:31:38 PM

Retome la clase anterior pidiendo a un alumno que recuerde de lo que se trató. A continuación, explique el siguiente texto. Solicite a los alumnos que lo resuman en sus cuadernos.

Existe una relación inversamente proporcional entre el tiempo que tarda cada pulso y la frecuencia. A este tiempo en que se realiza un ciclo completo se le llama periodo (T). Podemos escribir esta relación en la forma: T5

1

f5

f

1 T

Como T es un tiempo, su unidad en el si es el segundo (s). Puedes ver que: Hz 5

1 s

Si conocemos la longitud de onda (l) que hay entre cada pulso, podemos calcular la rapidez de propagación (v) multiplicando la longitud de onda (l) por la frecuencia ( f ), es decir: v 5 lf Si l se mide en metros, la velocidad tiene las unidades que le corresponden en el si. ¿Puedes determinarla? ¿Cuál es?

Indique a los alumnos que traigan algún instrumento musical, como flauta dulce, guitarra, triángulo, etc., y que lean “Frecuencia y tono”. Un alumno tocará una nota baja y una alta de un instrumento y otro dibujará en el pizarrón las ondas que produjo cada sonido. Debe notarse que hay un menor número de ciclos en las notas bajas que en las altas. Repítanlo con cada instrumento cambiando la forma de la onda (el timbre).

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Con ciencia 1. Frecuencia y tono El tono es una característica de los sonidos que los clasifica en más agudos o más graves, con base en su frecuencia. El intervalo de frecuencias audibles para las personas es de 16 a 20 000 Hz aproximadamente. Los tonos graves, o frecuencias bajas, están entre 20 y 300 Hz, medios entre 300 y 2 000 Hz y agudos, que serían las frecuencias altas, entre 2 000 y 20 000 Hz. Un colibrí aletea 90 veces en un segundo; mientras que los abejorros lo hacen 130 veces, por lo que su zumbido es grave. Pero los mosquitos aletean ¡600 veces en un segundo!, es decir producen un sonido de 600 Hz, tan agudo y molesto que de seguro algunas noches te ha dejado sin dormir. Cuando hablas o cantas con sonidos graves haces que tus cuerdas vocales vibren menos, pero cuando intentas sonidos agudos estás haciendo que vibren con rapidez. n Investiga si es posible que con un tono muy agudo se pueda romper un cristal (como quizá habrás visto en alguna película).


f = 2 ciclos s (�) = Longitud de onda (�) = Longitud de onda

f = 5 ciclos s

Definición de ondas transversales y longitudinales Si se considera la dirección de la perturbación, las ondas se pueden clasificar en longitudinales y transversales: en las ondas longitudinales la dirección de la perturbación es paralela a la propagación de la onda, ejemplos característicos de ellas son el sonido y algunas ondas de un sismo. En contraste, las ondas transversales se producen con una perturbación perpendicular a la propagación de la onda. Las ondas que


1 segundo 1.21. Dos ondas periódicas con diferentes frecuencias.

Lleve al salón de clases un resorte grande con el que pueda mostrar la propagación longitudinal de las ondas, comprimiéndolo y soltándolo. Pida que discutan sobre la diferencia que encontraron con las ondas producidas en la cuerda o en las cuerdas de la guitarra.

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12/10/08 10:31:39 PM

Pida a los alumnos que lean, en parejas, el recuadro “¿Sabías cómo cazan los murciélagos?” y que escriban un resumen en sus cuadernos.

¿Sabías... … cómo cazan los murciélagos?

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Los murciélagos son los únicos mamíferos voladores nocturnos que vuelan y cazan utilizando el sonido como medio para ubicar tanto los obstáculos como a sus presas. Los mamíferos marinos, como delfines y ballenas, también usan el sonido para comunicarse entre ellos y nadar a profundidades donde no hay luz solar y poder cazar a sus presas.

1.22. En la Naturaleza hay animales que utilizan el sonido no sólo para comunicarse.

generas cuando haces oscilar una cuerda en la dirección perpendicular al movimiento y la luz, que estudiarás con detalle en el Bloque 4, son de tipo transversal. En la página 44 te proponemos el proyecto “Las ondas”, que te permitirá comprender las características del fenómeno ondulatorio a través del trabajo experimental. Las ondas sonoras requieren un medio para su propagación. Con seguridad has visto películas que muestran batallas en el espacio estelar y durante éstas se escuchan explosiones. Debes saber que sólo se trata de efectos de sonido, pues en el espacio no escucharías ningún sonido producido afuera de tu nave espacial. Fuera de la atmósfera, las partículas están tan separadas que no son capaces de transmitir el sonido. De modo que el sonido no se propaga en el vacío. La velocidad de propagación del sonido depende del medio en que ocurra: es mayor en los sólidos (5 000 m/s en el acero), mediana en los líquidos (1 440 m/s en el agua) y menor en los gases como nuestra atmósfera (340 m/s en el aire). Cuando las ondas de sonido encuentran un obstáculo, se presenta el fenómeno de la reflexión, es decir, se regresan. La reflexión es el cambio en la dirección de propagación de la onda. El oído puede distinguir dos sonidos, siempre que estén separados por lo menos una décima de segundo. Este fenómeno se llama eco y es utilizado por el murciélago, el delfín y la ballena para viajar y cazar; pero el ser humano también le ha encontrado una aplicación, por ejemplo, en los submarinos, para poder navegar en las profundidades de mares y océanos, mediante el aparato llamado sonar. El sonar emite ondas sonoras en el mar, que, al reflejarse en los diferentes obstáculos, permiten detectar objetos en las profundidades marinas. Así se han podido realizar mapas del fondo del mar, localizar restos de naufragios (el Titanic) y de bancos de peces. Sin embargo, hay lugares donde se requiere pureza de sonido y el eco es indeseable, por ejemplo en salas de concierto, estudios de grabación de discos, cabinas de radiodifusoras o auditorios. Para evitar que se produzca eco, las paredes y techos de esos sitios se recubren con materiales que absorben el sonido, en vez de reflejarlo. Estos materiales pueden ser el corcho, la madera, el cartón o la tela. La próxima vez que asistas al cine o al teatro, observa las paredes.

Según Driver, algunos estudiantes de este grado aún piensan que para escuchar, el oído se pone en contacto con el sonido que fluye (Op. cit., p. 73).

1.23. El sonar permite que el submarino navegue en las profundidades marinas.

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12/10/08 10:31:43 PM

“ […] Varias investigaciones han mostrado que rara vez los alumnos proponen un proceso para el desplazamiento del sonido. Los de grados avanzados tienden a verlo incluso como entidades que son transportadas por moléculas individuales, o como una sustancia que se desplaza” (Driver, Op. cit., p. 177). Indague si los alumnos tienen estos errores conceptuales, aclárelo de manera heurística y retómelo en el Bloque 3, al concluir el modelo para explicar la materia, pues ellos requieren los conocimientos sobre gases.

En el Ateneo

Práctica de laboratorio. Puede entregar una fotocopia de la página a cada alumno, que pegarán en sus cuadernos después de la evaluación, o pedir que usen el libro durante la actividad y reporten los resultados en sus cuadernos. Solicite que dibujen sobre una hoja blanca, de preferencia tamaño oficio.

1. Produzcamos ondas Has visto que cualquier objeto que vibra puede ser una fuente de ondas. Lo anterior es cierto, también, si la frecuencia es muy baja. Estas oscilaciones no pueden ser escuchadas, pero tienen las mismas características que las de frecuencias altas y nos permiten estudiar las ondas con facilidad. Para que veas cómo produce una onda un péndulo que oscila, realiza la siguiente actividad, donde tu mano hará el movimiento de un péndulo al ritmo de la música que escoja el grupo. n Forma equipos de tres compañeros (asignen el número 1 a quien traza sobre el papel, el 2 a quien mide el tiempo, y el 3 a quien mueve la hoja) como se muestra en la figura 1.24. n Alternen sus funciones para que todos puedan trazar en el papel.

Compañero 2

Compañero 1

Compañero 3

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Necesitas 1 marcador 1 cronómetro Hojas de papel tamaño oficio Procedimiento n Pon música y coloca una hoja de papel para trabajar. n El compañero o compañera 2 dará la instrucción para empezar a mover el papel y medirá el tiempo con el cronómetro. El compañero 3 se encargará de mover el papel mientras tú marcas sobre éste. n A la señal del compañero 2, comienza a deslizar tu marcador de un punto a otro sobre el papel, siguiendo el ritmo de la música. El compañero 3 también empezará a mover el papel a velocidad constante, y en forma perpendicular a la oscilación de tu mano. Es importante que mantengas el mismo ritmo en la mano mientras la hoja se mueve. n En el momento en que el compañero 3 deslice totalmente la hoja y ya no puedas pintar sobre ella, el compañero 2 debe detener el cronómetro. n Realiza varias pruebas para que logres mover el marcador de un lado a otro de la hoja, antes de que tu compañero la retire por completo. • ¿Qué se dibujó en la hoja? n Y si tu compañero jalara más rápido la hoja, ¿qué pasaría? Hazlo.

1.24. Cuida que la tinta del marcador no esté seca y se deslice sobre el papel.

n

n n n n

Lleva a cabo la actividad con otra música, pero pide a tus compañeros que mantengan la misma velocidad al jalar la hoja. • ¿Qué se dibuja en el papel? ¿Era lo que esperabas? ¿Por qué? Se dibuja una onda. Para determinar el periodo de tu onda, mide el tiempo de un pulso completo con un cronómetro. Mide la longitud de onda y la amplitud, usando los dibujos del péndulo. Calcula la frecuencia. Compara tus datos con la información que tienes acerca de las frecuencias que puede escuchar el oído humano. • ¿Hay posibilidad de que sea escuchado? ¿Por qué? ¿Por qué sí escuchas la música? No, porque su frecuencia es muy baja.

29


12/10/08 10:31:44 PM

Solicite a los estudiantes que lean en silencio y resuman lo más importante. Pregunte qué dudas tienen y aclare los conceptos que presenten dificultad.

Otro fenómeno que quizá has observado es que el sonido se escucha distinto cuando llega directo a nuestros oídos, que a través del cristal de una ventana. Esto se debe a que las ondas sonoras tienen que atravesar diferentes medios para llegar a nosotros: el aire, el cristal y de nuevo el aire. Cuando pasan de un medio de diferente densidad a otro, se produce el fenómeno de la refracción, que es la modificación en la dirección y velocidad de una onda, al cambiar el medio en el que se propaga. Esto se debe a la diferente velocidad de propagación de cada medio, lo que hace que se distorsione y no lo percibamos igual que cuando se propaga por el mismo medio. La luz también es una onda y aunque cumple con todas las características que se han mencionado (posee amplitud, frecuencia, se refleja y refracta como el sonido), tiene muchas diferencias con éste. Es además una onda transversal, pero también la forma en que se origina y se transporta son distintas. Su rapidez aproximada es de 300 000 km/s y no requiere ningún medio para poder ir de un lugar a otro, por lo que sí puede viajar en el vacío. La diferencia en las velocidades de estas ondas produce muchos efectos que tú has observado, como cuando ves el relámpago y luego escuchas el trueno. En el Bloque 4 conocerás más propiedades de la luz.


La fuente de toda onda es un objeto que vibra. En el movimiento ondulatorio, lo que se desplaza es un pulso o una series de pulsos. La materia, después de oscilar, permanece en su lugar, la onda sigue trasladándose. La frecuencia ( f ) es la cantidad de pulsos que pasan por un punto en un tiempo determinado. El periodo (T) es el tiempo en el que se completa un ciclo. Su relación es: T5

1

f5

f

1

T

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Las unidades de f son Hz y las de T es s, de donde: Hz 5

1 s

La velocidad (v) con la que se desplaza una onda es: v = l f Con la longitud de onda (l), medida en metros y la frecuencia en 1/s, entonces: [v] 5

m s

Las ondas se reflejan y se refractan. El eco es producido por la reflexión del sonido. La luz y el sonido son ondas que tienen características semejantes y diferentes.

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12/10/08 10:31:45 PM

LECCIÓN

El trabajo de Galileo: una aportación importante para la ciencia

2

2.1 ¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen?

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El movimiento de los cuerpos al caer fue uno de los primeros fenómenos que llamó la atención de los estudiosos de la Naturaleza. Con seguridad, muchas veces has observado cómo caen los objetos y quizá de pequeño, algunas veces viste maravillado cómo flotaba en el aire un globo inflado con gas. Como te has convertido en un estudioso de la Naturaleza, ahora el objetivo es conocer mejor este tipo de movimiento, tratando de responder las preguntas: ¿Qué sé? ¿Qué quiero conocer? ¿Qué haré para saberlo? ¿Cómo lo evidencio y lo comunico?, de la misma manera en que lo hicieron grandes pensadores como Aristóteles y Galileo. ¿Que sé? La caída de los cuerpos tiene algunas características que ya conoces, por ejemplo: es muy rápida, los cuerpos empiezan a caer en el instante en el que se sueltan, hay objetos que caen más rápido que otros, la rapidez con la que cae un cuerpo depende de su forma. ¿Y qué pasa con los cuerpos como los globos llenos de ciertos gases, que no caen sino que suben? Si se te ocurren otras características analízalas e intégralas en tus conocimientos sobre la caída de los cuerpos. Aristóteles nació en Macedonia en 384 a.n.e. y murió en Grecia en 322. Es uno de los más grandes filósofos de Occidente. Entre muchos temas de estudio también le interesó el de la caída de los cuerpos, a la que llamó caída natural. Estaba convencido de que para conocer la Naturaleza sólo se tenía que pensar acerca de ella, es decir, consideraba que la lógica era la manera correcta y única de comprender lo que nos rodea. Por esto, no estaba de acuerdo en que las matemáticas se utilizaran en la descripción de los fenómenos naturales. Galileo Galilei nació en Pisa, en 1564, y murió en Florencia, en 1642, fue astrónomo, filósofo, matemático y físico. Durante este curso tendrás la oportunidad de conocer muchos de los descubrimientos de este gran personaje, pero por ahora sólo nos concentraremos en cómo estudió el tema de la caída de los cuerpos. Ambos personajes, igual que tú, se dieron cuenta de las características de la caída de un objeto.

Indique a un alumno que escriba en el pizarrón estas cuatro preguntas: ¿Qué sé?, ¿qué quiero saber?, ¿qué haré para saberlo? y ¿cómo lo evidencio y lo comunico? Mientras otro alumno lee en voz alta, el primero deberá anotar los puntos más importantes sobre Aristóteles y Galileo. El grupo ayudará y luego podrán transcribirlo en sus cuadernos.

Estas preguntas son fundamentales para los experimentos que se proponen en este libro, ya que permiten al estudiante obtener un procedimiento para estructurar su análisis de la Naturaleza.

Haga notar la diferencia entre las épocas. Pida que investiguen acerca de las épocas de Aristóteles y de Galileo y solicite los resultados de sus investigaciones en la siguiente clase.

1.25. Los paracaidistas se mueven en caída libre en el momento de saltar del avión, antes de abrir el paracaídas.

¿Qué quiero conocer? Primero veamos qué respondieron Aristóteles y Galileo a esta pregunta. Para Aristóteles, la caída de un cuerpo era un movimiento natural, por lo que, lógicamente, debía ser uniforme, es decir, la velocidad debía mantenerse durante todo el trayecto, como los caballos de la lección anterior. Los conceptos de Aristóteles fueron aceptados por casi 2 000 años. Para el siglo xvi las cosas habían cambiado un poco. En esta época Galileo concluyó que para comprender lo que ocurría en la Naturaleza se debían realizar experimentos, lo que era considerado ridículo por los sabios de

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12/10/08 10:31:46 PM

esos años. Pensaban que era rebajar el pensamiento, que debía estar basado en argumentos, y no en cosas sin importancia como los objetos y la medición de sus características. Una pregunta que tal vez se hizo Galileo fue: ¿Cómo puedo medir las magnitudes de distancia y tiempo en la caída de un objeto? ¿Qué haré para saberlo? Aristóteles no se planteó esta pregunta, pero Galileo tenía un gran reto. Él no contaba con instrumentos precisos, como los cronómetros de tu laboratorio, y tuvo que diseñar un experimento que aumentara el tiempo de la caída. Se le ocurrió construir una tabla acanalada por la cual dejaría rodar esferas metálicas. Fue muy cuidadoso de que el canal y la esfera estuvieran muy lisos. Dejó caer la esfera muchas veces, de manera que pudiera encontrar el tiempo que tardaba en recorrer ciertas distancias prestablecidas. Si tú hicieras el experimento de Galileo necesitarías un riel o un perfil metálico, que quizá tengan en el laboratorio de tu escuela, una canica o balín y un cronómetro.

Posición inicial

Una moldura o un per fil me

7 cm

0

20

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1.26. Representación de un experimento como el que desarrolló Galileo para estudiar movimientos en los que cambia la velocidad. Para realizarlo debes señalar en qué posición se coloca inicialmente el balín, como se muestra en el diagrama.

Cada pareja de valores de tiempo y desplazamiento se mide desde la posición inicial de la canica.

40

60

80

100

120

140

160

tálico 180 cm

Si colocaras el riel de manera que uno de sus extremos estuviera a 7 cm del suelo, obtendrías datos como los siguientes para los tiempos promedio de cada desplazamiento:

Tiempo promedio (s)

Desplazamiento (m)

1.5

0.2

2.5

0.4

2.7

0.6

3.4

0.8

4.2

1

4.5

1.2

4.8

1.4

5

1.6

5.3

1.8

32


12/10/08 10:31:47 PM

Solicite a los alumnos que investiguen acerca de la clepsidra y de otros instrumentos antiguos para medir, que los dibujen y expliquen en una cartulina. Relaciónelo con la investigación de las épocas de Aristóteles y Galileo.

Con ciencia 1. Clepsidra A la humanidad siempre le ha interesado la medición del tiempo. Al principio se usaron relojes de Sol, que aprovechan la posición de nuestra estrella para determinar la hora del día. En 1400 a.n.e los babilonios crearon la clepsidra, nombre que proviene de los términos griegos Klepto, que significa ladrón, y Siderial, que significa tiempo de salida, por lo que diría algo así como días robados. Éste es un excelente nombre para representar la función del reloj, como el que puedes traer en tu muñeca: contar intervalos de tiempo ya pasados. La clepsidra es un recipiente graduado que tiene una pequeña perforación en su base. Al llenarlo con agua ésta sale casi con la misma velocidad, hasta que se vacía. ¿Alguna vez has pensado que todo el tiempo que mides es el que ya pasó? 1.27. La clepsidra es un tipo de reloj muy antiguo.

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¿Cómo lo evidencio y lo comunico? Para responder esta pregunta, Galileo tuvo que analizar los datos de sus experimentos y obtener conclusiones a partir de ellos. Pero si representas los datos anteriores en una gráfica, obtienes una serie de puntos por los que no puede pasar una línea recta que también contenga al origen. Cuando Galileo se dio cuenta de esto, concluyó, como lo harás tú tam1.28. Observa que no puedes trazar bién, que no podía tratarse de un movimiento con velocidad constante una recta que pase por la mayoría de aunque él no lo expresó de esta manera. Es decir, descubrió que en la esos puntos, incluyendo el cero. caída libre, que es como se conoce a este tipo de movimiento, debe ocurrir un cambio de velocidad. x (m) Las conclusiones de Aristóteles y 1.8 de Galileo son diferentes aun cuando ambos observaron lo mismo. Esto se 1.6 debe, en parte, a que los métodos para 1.4 analizar los fenómenos de la Natura1.2 leza eran distintos por completo, pero 1.0 también a sus épocas y creencias. 0.8 A partir del ejemplo de Galileo la 0.6 ciencia comenzó a utilizar la mediEscala t: 1 s � 1 cm 0.4 ción como método para descubrir el x: 0.20 m � 0.5 cm 0.2 mundo y las matemáticas como el lenguaje para describirlo. Por esa causa 1 2 3 4 5 6 t (s) muchos lo consideran el padre de la ciencia.

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12/10/08 10:33:10 PM

Práctica de laboratorio. Nuevamente puede entregar una fotocopia de la página a cada alumno, que pegará en su cuaderno después de la evaluación, o pedir que use el libro durante la actividad y reporte los resultados en su cuaderno. Sugiera el uso de papel milimétrico para graficar.

En el Ateneo 1. La caída libre Necesitas 1 riel (puedes usar una moldura, un perfil metálico o un riel de cortinero) 1 canica 1 cronómetro

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Procedimiento n Forma un equipo de 3 o 4 integrantes y realiza un experimento como el de Galileo. n Ponte de acuerdo con los demás equipos para que cada uno mida con un riel en diferentes inclinaciones. n Haz varias marcas en tu riel, con separaciones de 0.2 m entre sí. No olvides poner una que indique el punto en donde colocarás el balín inicialmente. n Acciona el cronómetro y detenlo cuando el balín pase la marca de 0.2 m. n Repite esto al menos cinco veces, en cada marca, y registra el tiempo en cada caso. n Calcula el tiempo promedio de cada marca. n Haz una tabla en tu cuaderno y registra tus datos. Usa papel milimétrico para construir la gráfica. Elige una escala que te permita apreciar con claridad todos los puntos. Es probable que tus datos y los de tus compañeros y compañeras no coincidan, aun medidos con las mismas inclinaciones del riel. Aquí lo importante es que verifiques si todos los equipos encontraron que la rapidez no es constante; es decir, si los puntos, incluso el cero, no se pueden unir con una recta. n Compara tus resultados con los de los demás equipos y responde las siguientes preguntas. • ¿En todas las gráficas se puede apreciar una curva como la del experimento anterior? • ¿Cómo varían los datos cuando aumenta la inclinación a la que se coloca el riel? • ¿Qué podrías esperar cuando el riel esté totalmente vertical? ¿Para qué sirve pensar esto? n Discútelo con los demás equipos. • Con tu experiencia de esta actividad, ¿consideras que Galileo tenía razón? ¿Por qué?


Responder las preguntas ¿qué sé?, ¿qué quiero saber?, ¿qué haré para saberlo?, ¿cómo lo evidencio y lo comunico? me ayuda a resolver un reto experimental. La caída libre, según Aristóteles, debía tener velocidad constante; en cambio, para Galileo, la velocidad varía en la caída libre.

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12/10/08 10:33:10 PM

Pida que lean el texto en voz baja. Seleccione a algunos alumnos para que expliquen al grupo lo que entendieron y el concepto se discuta ampliamente. Resuma en el pizarrón y solicite que lo anoten en sus cuadernos.

2.2 ¿Cómo es el movimiento cuando la velocidad cambia? La aceleración Lo que encontró Galileo y que tú también corroboraste fue un movimiento en el que la rapidez no es constante, es decir, cambia conforme pasa el tiempo. A continuación trataremos de describirlo. Hay situaciones en las que no te das cuenta de que te estás moviendo, como cuando viajas en un avión, sin ver por las ventanillas, o cuando vas en automóvil por una carretera recta y cierras los ojos de modo que no ves nada. En estos casos te desplazas en movimiento rectilíneo uniforme. Por el contrario, si hicieras el recorrido en una ciudad tendrías que frenar en un semáforo en rojo, aumentar la rapidez para rebasar, o cambiar de dirección para girar a la izquierda o la derecha, y todo eso podrías sentirlo. Pues bien, en estos casos se dice que hubo aceleración. La aceleración es el cambio de la velocidad en el tiempo, y como ésta es un vector. Hay aceleración siempre que varíe la magnitud, o la dirección de la velocidad. Si un cuerpo se encuentra inicialmente con una velocidad (vi) y después de un tiempo (t) tiene una velocidad final (vf), la aceleración estará dada por la siguiente expresión matemática: aceleración (a) 5

Rosalind Driver comenta que los alumnos no consideran el tiempo en la construcción de sus conocimientos en ciencias: “[…] como si imaginaran que un ‘objeto alcanza determinada velocidad’ […], en lugar de acelerar durante un periodo […]”. Por lo tanto, “[…] es habitual que piensen que si la velocidad está aumentando, también aumenta la aceleración”, por ello propone el uso del “razonamiento proporcional para desarrollar los conceptos científicos de velocidad y aceleración […], ya que esto puede ayudar al alumno en la diferenciación entre velocidad, distancia y tiempo. Asimismo, los estudiantes necesitan desarrollar las herramientas de lenguaje para describir apropiadamente el movimiento, antes de desarrollar una comprensión de los principios dinámicos, como vocabulario, representaciones gráficas y fórmulas numéricas […]” (Op. cit., p. 200).

velocidad final ( vf ) 2 velocidad inicial ( vi ) tiempo(t)

v 2 vi es decir: a5 f t Las unidades de la aceleración pueden sustituir las de la velocidad y el tiempo, en la ecuación anterior: m

PROHIBIDA SU VENTA

[a] 5

s s

5

m s

4 s5

m s

3

1 s

5

m s2

En el si las unidades de la aceleración son metros sobre segundo cuadrado (m/s2). Observa que la aceleración es directamente proporcional al cambio de la velocidad, si la velocidad no cambia, no hay aceleración. Lo anterior, es muy importante, porque a menudo cometemos el error de pensar que velocidades muy grandes significan aceleraciones grandes y esto no siempre es cierto. Un avión en pleno vuelo va en línea recta y aunque sus velocidades promedio pueden ser de 900 km/h, no tienen ninguna aceleración. Sin embargo, un automóvil cuya velocidad inicial sea cero (0) y sólo la aumente a 90 km/h, en 10 segundos ¡tendría una aceleración de 32 400 km/h2! Si hace el mismo cambio de velocidad en una hora, la aceleración sólo sería de 90 km/h2. Con este ejemplo puedes darte cuenta de que cuanto menor sea el tiempo en el que ocurra el cambio de la velocidad, mucho mayor será la aceleración. Cuando la velocidad disminuye, es decir, cuando la velocidad final es menor que la inicial, la aceleración es negativa, a esto se le llama desaceleración.

35


12/10/08 10:33:11 PM

Pida a los alumnos que se reúnan en el mismo equipo de las sesiones anteriores, lean entre ellos, discutan y copien las gráficas. Solicite que se formulen preguntas entre los equipos usando los conceptos de graficación de movimiento. Ayude a resolver las dudas.

En las lecciones anteriores representaste la velocidad en gráficas. Ahora las usaremos para que comprendas más acerca de la aceleración. 1.29. Si un movimiento no mantiene la misma velocidad todo el tiempo, también puede ser un movimiento rectilíneo uniforme por tramos. En los segmentos A y C la velocidad es positiva, pero en C es mayor, como podrás notar por su inclinación. En el tramo B la velocidad es cero, es decir, el objeto se detuvo. Lo puedes observar porque la posición es la misma, pero el tiempo sigue transcurriendo. El segmento D corresponde a una velocidad negativa; esto significa que regresó al punto de partida.

x (m)

Escala: t: 1 s = 0.5 cm x: 1 m = 0.5 cm

4 3

C

B

2

D

A

1 0 3

2

1

5

4

6

7

8

v (m/s)

t (s) Escala: t: 1 s = 0.5 cm v: 1 m/s = 0.5 cm

3 2 1

0

3

2

1

-1

5

4

6

7

8

t (s)

-2

PROHIBIDA SU VENTA

Al analizar el tramo 2 de la gráfica de velocidad contra tiempo (para un movimiento estacionario), considere el comentario de Driver: “[…] los alumnos no tienen la visión de reposo de los físicos, como un caso especial de movimiento a velocidad constante, en la que la velocidad es cero. Ellos [los alumnos] ven el estado de reposo muy distinto del estado de movimiento. El reposo es considerado como un estado natural en el que no hay fuerzas actuando sobre un objeto […]” (Op. cit., p. 201).

a (m/s2)

Escala: t: 1 s = 0.5 cm a: 1 m/s2 = 0.5 cm

2 1 0

3

2

1

5

4

6

7

8

x (m)

4 3

1.30. Este tipo de curvas son las que más se aproximan a los datos de un experimento con aceleración constante, como el de caída libre.

2

0 1

2

3

4

5

6

7

8

4

Si la velocidad varía con el tiempo, la gráfica de desplazamiento contra tiempo, como ya viste, es una curva semejante a la de la izquierda.

t (s) Escala: t: 1 s = 0.5 cm v: 1 m/s = 0.5 cm

3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

2

a (m/s )

1

2

3

4

5

6

7

8

Al representar en una gráfica la velocidad del movimiento, puedes comprobar que cambia.

t (s) Escala: t: 1 s = 0.5 cm a: 1 m/s2 = 0.5 cm

0.5 0


En todos los tramos la aceleración es cero.

1

v (m/s)

36

Podemos construir una gráfica de velocidad contra tiempo dividiendo los intervalos de desplazamiento entre los de tiempo para cada tramo.

t (s)

Escala: t: 1 s = 0.5 cm x: 1 m = 0.5 cm

6 5

1.31. Para este tipo de movimiento, el cambio de velocidad en el tiempo es constante, por lo que se representa como una recta inclinada. Cuanto mayor sea la inclinación de la recta, mayor será la aceleración.

Cada tramo de la gráfica de la izquierda representa un movimiento rectilíneo uniforme.

En este caso la aceleración no es cero.

t (s)

12/10/08 10:33:13 PM

Solicite que analicen en equipo los datos que obtuvieron según lo explica la actividad. Recoja un cuaderno por equipo para revisar los resultados.

En el Ateneo 1. ¿Se aceleró el balín? n

Determina la aceleración que tuvo el balín que dejaste caer en el riel. Para tus cálculos, toma en cuenta que en cada tramo se miden el tiempo y el desplazamiento, desde que empieza a caer la canica, por lo que el tiempo, el desplazamiento y la velocidad iniciales son cero. n Para cada tramo de tu tabla encuentra la velocidad mediante la fórmula:

v5

xf 2 xi tf 2 ti

Por ejemplo, la primera y la segunda velocidades de esta tabla se calcularon por medio de:

v5

v5

xf 2 xi tf 2 ti xf 2 xi tf 2 ti

5

5

0.2 2 0 1.520 0.4 2 0 2.520

5 0.13

5 0.16

m s m s

n

Usa tus datos para calcular los valores de la velocidad, redondea a dos decimales (consulta el recuadro ¿Sabías..? de la página 25 para hacerlo) y completa tu tabla de la página 32. n Con esos datos calcula los valores de la aceleración mediante la fórmula:

a5

vf 2 vi tf 2 ti

Para este experimento ti = 0 y vi = 0. Así, la primera y la segunda aceleración de esta tabla se determinaron como se indica:

PROHIBIDA SU VENTA

a5

a5

vf 2 vi tf2 ti vf 2 vi tf2 ti

5

5

0.13 2 0 1.520 0.16 2 0 2.520

5 0.09

5 0.06

m s m s

Tiempo promedio (s)

Desplazamiento (m)

Velocidad (m/s)

Aceleración (m/s2 )

1.5

0.2

0.13

0.09

2.5

0.4

0.16

0.06

2.7

0.6

0.22

0.08

3.4

0.8

0.24

0.07

4.2

1

0.24

0.06

4.5

1.2

0.27

0.06

4.8

1.4

0.29

0.06

5

1.6

0.32

0.06

5.3

1.8

0.34

0.06

… 37


12/10/08 10:33:14 PM

… en el Ateneo Esta tabla, que se obtiene con los datos del experimento de caída libre, se hizo con una hoja de cálculo. Una computadora podría facilitarte el manejo de manejo de datos, sin embargo, también es posible encontrar los resultados sin ella. Observa que la velocidad cambia para cada distancia, pero la aceleración es casi la misma en todo el trayecto, por lo que la podemos considerar constante. n

Construye la gráfica de velocidad contra tiempo basándote en tus datos.

Para este caso, la hoja de cálculo o papel milimétrico proporciona la siguiente gráfica de velocidad contra tiempo, en la que sí podemos trazar una recta; y a partir de esto podemos concluir que la velocidad tiene una proporción directa con el tiempo.

v (m/s)

Escala t: 1 s � 1 cm v: 0.05 m/s � 0.5 cm

0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.0

PROHIBIDA SU VENTA

0

n

1

2

3

4

5

6

t (s)

Compara tus gráficas con las de los demás equipos. Luego responde lo siguiente:

• ¿La inclinación del riel tiene que ver con la inclinación de la recta? ¿Por qué? • ¿Todos los equipos obtuvieron aceleración constante? ¿Por qué? • ¿Qué esperas que suceda si haces la gráfica aceleración contra tiempo? ¿Es igual para todos lo equipos? ¡Inténtalo!

38


12/10/08 10:33:16 PM

1.32. Para describir un movimiento debes elegir un sistema de referencia, observar su trayectoria, medir su desplazamiento, la distancia que recorre y el tiempo que tarda en hacerlo; encontrar su velocidad y en algunos casos su aceleración. Para esto requieres herramientas matemáticas como gráficas y fórmulas.

Pida que resuman lo que aprendieron, apoyándose en el texto “¿Qué aprendí en esta lección?”.

¿Qué aprendí en esta lección? La aceleración está dada por: aceleración (a) 5

velocidad final (vf) 2 velocidad inicial (vi) tiempo (t)

Y sus unidades en si son: m [a] 5

s s

5

m s

4 s5

m s

3

1 s

5

m s2

PROHIBIDA SU VENTA

Las gráficas sirven para identificar y estudiar el tipo de movimiento. La gráfica de distancia contra tiempo: • En el caso de movimiento rectilíneo uniforme es una recta inclinada. • En el caso de movimiento rectilíneo acelerado es una curva. La gráfica de velocidad contra tiempo: • En el caso de movimiento rectilíneo uniforme es una recta horizontal. • En el caso de movimiento rectilíneo acelerado es una recta inclinada cuando la aceleración es constante. La gráfica de aceleración contra tiempo: • En el caso de movimiento rectilíneo uniforme es una línea horizontal en el valor de cero. • En el caso de movimiento rectilíneo acelerado es una línea horizontal.

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12/10/08 10:33:20 PM

3

Este proyecto es una guía para que utilicen el esquema de las preguntas “¿Qué sé?”, “¿Qué quiero conocer?”, “¿Qué haré para saberlo?” y “¿Cómo lo evidencio y lo comunico?”. Pida que antes de ir al laboratorio transcriban las hojas en sus cuadernos o las fotocopien y respondan las secciones “¿Qué sé?” y “¿Qué quiero conocer?”.

Mis proyectos 3.1 ¿Liebre o tortuga? Como éste es tu primer proyecto de trabajo, te guiaremos paso a paso para que lo concluyas de manera satisfactoria. Necesitas un cuaderno, donde escribirás tus ideas, observaciones y datos de tus experimentos.

1. Objetivo ¿Cómo puedo determinar la rapidez de un corredor?

2. ¿Qué sé? Para responder esta pregunta te sugerimos indagar o repasar los conceptos que sean útiles para realizar el experimento, ya que son las magnitudes (o variables) que medirás en el laboratorio. Junto con tus compañeros y compañeras de equipo, averigüen también sobre temas relacionados con su proyecto.

• Investiga cómo se mide la velocidad en los maratones profesionales. ¿Sabías que Ana Guevara, la mejor corredora mexicana de 400 metros, hizo un tiempo con el que ganó el segundo lugar en los Juegos Olímpicos de Atenas en 2004? Investiga cuál es ese tiempo.

3. ¿Qué quiero conocer?

PROHIBIDA SU VENTA

En esta sección se hace una lista de preguntas centrales y se plantea la hipótesis de trabajo. Ambas serán distintas para cada equipo y definen su objetivo de trabajo. Es muy importante que comprendas que: • Una hipótesis es una suposición que planteas para obtener de ella una conclusión. • La hipótesis es una guía para el trabajo experimental, por lo que se debe proponer usando variables que se puedan medir, es decir magnitudes. • Una hipótesis correcta puede conducir a resultados falsos y, aun así, resultar un estupendo experimento. • Los experimentos se hacen para descubrir cosas que no se saben y no sólo para comprobar la teoría. • Observación: cuando realizamos experimentos, por lo general llevamos a cabo mediciones de tiempo, distancia, longitud, temperatura,

que tú conoces como magnitudes. En un experimento debemos tratar de que sólo cambie una magnitud y dejar fijas las demás. • En el ámbito científico, una hipótesis no es lo mismo que una teoría, como suele confundírsele en el lenguaje coloquial. • Investiga qué es una teoría científica.Enseguida te sugerimos preguntas posibles, pero en tu equipo pueden proponer y responder otras. • ¿Qué instrumentos tecnológicos se han diseñado para medir la rapidez? ¿Contamos con algunos de ellos? ¿Cómo se usan? ¿Por qué puede variar la rapidez del corredor? Hipótesis: Si se miden la distancia recorrida y el tiempo que tarda en hacerlo. Entonces se puede obtener su rapidez. Porque la rapidez es la relación entre distancia y tiempo de un movimiento.

40


12/10/08 10:33:21 PM

4. ¿Qué haré para saberlo? Aquí se describe el método que seguirás, así como el diseño del experimento y el material que requieres para lograrlo. Además deberás registrar tus resultados en tablas.

• Presenta los datos de las mediciones en tablas como la siguiente:

Intento 1

• Cada equipo obtendrá diferentes resultados. En este experimento tu equipo debe tener un mínimo de tres integrantes: uno que haga las mediciones, otro que las registre y el último correrá los diferentes intervalos. Anoten al menos cinco datos de tiempo por cada intervalo.

Necesitas:

Gis para marcar las distancias en el suelo. (Puedes hacerlo cada 5 o 10 metros, la condición es que sean cinco intervalos regulares como mínimo). 1 flexómetro o metro 1 cronómetro 1 cuaderno para bitácora

Tiempo

2 3 4 5 n

Promedia el tiempo para cada distancia y registra los valores que obtuviste en una tabla como la siguiente:

Tiempo (promedio)

Distancia (m)

PROHIBIDA SU VENTA

5. ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? Para responder esta pregunta debes construir gráficas y analizar los resultados, con tus compañeros y compañeras, comparando los resultados experimentales contra la hipótesis de trabajo que propusieron al principio. También debes responder sus preguntas centrales y llegar a conclusiones. Una conclusión contiene un resumen de todo lo que aprendiste y sugerencias para mejorar el experimento. • Para hacer una gráfica con los datos de tu tabla, dibuja ejes coordenados como los de la derecha: En tu bitácora, completa lo siguiente: • ¿Qué tipo de movimiento es? n Compara tus resultados experimentales y tu hipótesis de trabajo.

Distancia (m)

Escala:

Tiempo (s) n

Responde la pregunta:

• ¿Quién es el corredor más rápido del salón? Compáralo con el dato de Ana Guevara que investigaste antes. Conclusiones: Cada equipo llegará a sus propias conclusiones. ¡Suerte!

41


12/10/08 10:33:22 PM

Es importante que respondan de nuevo las preguntas de las secciones “¿Qué sé?”, “¿Qué quiero conocer?”, “¿Qué haré para saberlo?” y “¿Cómo lo evidencio y lo comunico?” y que se discutan las sugerencias de criterios de evaluación para acordar los adecuados al grupo.

3.2 Prevención de riesgos en caso de sismos

1. Objetivo Investigar cómo protegernos ante el peligro sísmico para proponer un plan de prevención para mi familia.

2. ¿Qué sé? Comenta con tus familiares acerca de los sismos y toma nota en tu bitácora. Luego, escribe todo lo que sepas y hayas escuchado, las historias que recuerdes y si alguna vez pasaste por una experiencia de este tipo.

3. ¿Qué quiero conocer? Responde estas preguntas y plantea algunas otras que también te interesen. • • • •

• • •

¿Tu localidad se encuentra en zona sísmica? ¿Existe un plan en caso de temblor en tu comunidad? ¿Y en tu escuela? ¿Cuál es el mejor plan en caso de temblor, si te encuentras en tu casa? • ¿Qué harías con tu familia en caso de temblor si están fuera de casa?

¿Qué es un temblor? ¿Es lo mismo que un sismo? ¿Qué lo produce? ¿De qué tipo de movimiento se trata?

4. ¿Qué haré para saberlo?

PROHIBIDA SU VENTA

Para poder responder algunas de tus preguntas, debes buscar información. Es importante que algún adulto oriente tu investigación, para que pue-

das proponer un plan de acción con tu familia en el caso de un temblor.

5. ¿Cómo lo evidencio y lo comunico? Los resultados de tu investigación serán: un trabajo escrito en el que informes a tu familia todos los puntos listados, y un cartel que muestre un plan de diez acciones básicas a seguir en caso de sismo. Escríbelo con claridad y letra grande, para que pueda leerse desde lejos. Corrige tu redacción y ortografía con tus compañeros y maestros. Puedes emplear imágenes (ilustraciones o fotografías) y usar colores fuertes para hacerlo más llamativo. Para hacer la investigación utiliza las recomendaciones que se dan en la página 150.

n

n

Es importante que expliques en las conclusiones cómo lo presentaste a tus familiares y si les pareció adecuado. Sus comentarios pueden servirte para mejorar tu proyecto. Acuerda con tu maestro o maestra, y tus compañeros cómo calificarán los trabajos escritos. A continuación te proponemos un formato con sugerencias de evaluación, en la que obtendrás la calificación del trabajo mediante la suma total de los puntos. Sin embargo, entre el grupo y el profesor, o profesora, podrán ajustar los criterios y sus porcentajes, según lo consideren conveniente.

42


12/10/08 10:33:22 PM

6. Sugerencias de criterios de evaluación para trabajos escritos Nivel de logros Criterios

Contenido 40%

Conclusión 20%

Redacción 10%

PROHIBIDA SU VENTA

Ortografía 10%

Limpieza 10%

Obras consultadas 10%

A

B

C

Presenté todos los temas con profundidad y de manera sintetizada.

Presenté la mayor parte de los temas, pero no sinteticé lo suficiente.

No presenté el contenido completo. Mi capacidad de síntesis fue insuficiente.

4 puntos

3 puntos

2 puntos

Incluí un análisis y el desarrollo del trabajo. Di mi opinión sustentada.

No elaboré mi conclusión correctamente.

No hice la conclusión.

2 puntos

1 punto

0 puntos

Redacté de manera clara y precisa.

Mi redacción es buena.

Mi redacción no es buena, me cuesta trabajo expresar mis ideas de manera escrita.

1 punto

0.5 puntos

0 puntos

No tuve faltas de ortografía.

Tuve de 1 a 5 faltas de ortografía.

Más de 5 faltas de ortografía.

1 punto

0.5 puntos

0 puntos

Cuidé mucho la presentación. Incluí todos los datos en la carátula del trabajo.

No incluí algunos datos en la carátula, pero el trabajo fue limpio.

Los datos de la carátula estaban incompletos. Faltó limpieza en el trabajo.

1 punto

0.5 puntos

0 puntos

Incluí más de dos fuentes de información con todos sus datos.

No cumplí con lo anterior.

No cumplí con lo anterior.

1 punto

0 puntos

0 puntos

43


12/10/08 10:33:23 PM

Tal vez no sea posible realizar todos los proyectos. En cada bloque se presentan varios para que el maestro y los alumnos seleccionen su proyecto final. Para llevarlo a cabo nuevamente deben responder las preguntas de las secciones “¿Qué sé?”, “¿Qué quiero conocer?”, “¿Qué haré para saberlo?” y “¿Cómo lo evidencio y lo comunico?”. Además, en el laboratorio escolar se requieren los resortes que muestran las figuras de la página 45.

3.3 Las ondas

1. Objetivo Comprender las características de las ondas a partir del trabajo experimental.

2. ¿Qué sé? Comenta con los integrantes de tu equipo lo que saben acerca del tema, incluyendo lo que aprendieron en este Bloque, y tomen nota de las ideas que consideren más importantes.

3. ¿Qué quiero conocer?

PROHIBIDA SU VENTA

Te proponemos algunas preguntas, pero tú podrás formular y responder otras más. • ¿Se puede ver un pulso de una onda? • ¿Es posible medir su amplitud? • ¿Cómo hago un pulso transversal? • ¿Qué pasa cuando se encuentran dos pulsos que van en la misma dirección? • ¿Y cuando chocan en direcciones contrarias? • ¿La rapidez de propagación depende de la amplitud de la onda? • ¿Si genero dos pulsos seguidos, cambia la distancia entre ellos conforme se mueven los pulsos? • ¿Si lo hago con ondas longitudinales pasa lo mismo?

Completa la siguiente hipótesis de trabajo: Si la amplitud… Entonces la rapidez… Porque...

Recuerda que cada equipo puede tener una hipótesis diferente. En este caso, sólo te proponemos las magnitudes que debes medir, pero tú estableces la relación que hay entre ellas. Esto te dará una guía para realizar tu experiencia de laboratorio.

4. ¿Qué haré para saberlo? n

Para producir ondas, sujeta por sus extremos un resorte como el de la figura 1.33 (izquierda), que puedes conseguir en mercados o jugueterías, o bien sugiere otro material. n Mide con un metro la amplitud inicial del pulso que generes y la distancia total entre un extremo y otro.

Con un cronómetro, u otro instrumento confiable, toma el tiempo que tarda un pulso en regresar al extremo en el que se produjo para calcular su rapidez. n Para producir pulsos longitudinales comprime una sección del inicio del resorte. n

44


12/10/08 10:33:23 PM

5. ¿Cómo lo evidencio y lo comunico?

1.33. Izquierda: los resortes anchos te permiten observar mejor la propagación de la onda; centro: si comprimes una sección de un extremo del resorte y la sueltas, entonces producirás pulsos longitudinales. Derecha: si desplazas lateralmente el resorte y lo sueltas, generarás pulsos transversales.

Mide varias veces el tiempo de ida y vuelta para cada amplitud y varíalas, al menos cinco veces. n Registra los tiempos promedio para cada amplitud y grafica lo que encontraste. n Calcula la rapidez para cada caso. ¿Tu hipótesis fue verdadera?

PROHIBIDA SU VENTA

n

Recuerda que siempre que tus conclusiones sean congruentes con los datos de tu experimento y lo que descubriste, es porque formulaste una buena hipótesis, aunque no resulte verdadera.

Con ciencia 1. Los temblores Un temblor produce ondas transversales y longitudinales. Los geólogos encontraron que las ondas longitudinales pueden propagarse a través de la corteza terrestre, pero las transversales no lo hacen. Como los materiales sólidos pueden transmitir ambos tipos de ondas, esto les indicó que el núcleo terrestre no podía ser sólido sino líquido, y, por el valor de su densidad, se cree que es fundamentalmente hierro fundido.

45


12/10/08 10:33:32 PM

Pida a los alumnos que respondan individualmente los retos 1 y 2 y comenten sus respuestas con el grupo.

Mis retos: Demuestro lo que sé y lo que hago 1. Para que puedas autoevaluar tu aprendizaje vuelve a leer el cuadro de la página 9 y escribe en qué nivel consideras que te encuentras de los diferentes criterios que se ofrecen. 2. Después de leer el Bloque, ¿puedes responder las preguntas de la página 9? ¿Podías hacerlo antes? 3. Si estuvieras en una nave espacial lejos de cualquier planeta y vieras un móvil aproximándose con movimiento rectilíneo uniforme, ¿podrías decir, quién o qué se está desplazando?, ¿por qué? Los siguientes retos muestran algunos ejemplos resueltos, para que comprendas cómo aplicamos los conceptos que viste en el Ateneo de la página 14. Sin embargo, con ayuda de tu maestro o maestra puedes diseñar otro procedimiento que se ajuste mejor a tus necesidades. Al terminar, compara tus resultados con los que se ofrecen en las páginas 260-261. En las tablas de las páginas 255-259 puedes consultar las equivalencias entre las unidades. 4. Reto resuelto. ¿A cuántas horas equivalen 4 000 segundos? Recuerda que para hacer conversiones de unidades, primero debes identificar la relación entre ellas. En este caso: 1 h = 3 600 s De la que se obtienen dos factores: 1h 3 600 s

Consulta a tu maestra o maestro de Matemáticas para el uso de la jerarquía de las operaciones y los paréntesis.

3 600 s 1h

Si aplicas el primero, obtendrás: 4 000 s 5 4 000 s

(

1 h 3 600 s

)

5

4 000 s h 3 600 s

5 1.11 h

PROHIBIDA SU VENTA

¿Y si usas el otro factor qué ocurre? 4 000 s 5 4 000 s

(

3 600 s 1h

)

5

(4 000) (3 600) s s 1h

5 14 400 000

s2 h

¡Qué unidades son ésas! El factor unitario correcto te permitirá obtener el resultado en las unidades que estás buscando, en cambio el otro te llevará a unidades incongruentes. 5. Reto resuelto. Si una pelota de béisbol viaja a 90 km/h. ¿A cuántos m/s equivalen? a) Primero identifica la relación entre unidades. 1 km = 1 000 m 1 h = 3 600 s b) De las que se tienen los siguientes factores unitarios. 1 km

1 000 m

1 000 m

1 km

y

1h

3 600 s

3 600 s

1h

46


12/10/08 10:33:32 PM

Forme equipos balanceados en cuanto a las habilidades de los alumnos y proponga una competencia como la que se presentó en la página 17 para realizar conversiones. Desarrolle un reto completo y pida a los equipos que resuelvan otro de complejidad similar. Gana el equipo que termine primero y cuyos integrantes tengan completo y correcto el desarrollo y la respuesta. Un miembro del equipo pasará al pizarrón sin el cuaderno. Su equipo puede ayudarlo con los datos y resultados de algunas operaciones. Los demás equipos podrán adjudicarse la participación en caso de encontrar una falla en el desarrollo.

c) Aplica el procedimiento. 90

km h

5

(

90

km h

)(

1 000 m 1 km

)(

1h 3 600 s

)

5

(90) (1 000) (km) (m) (h) 3 600 (h) (km) (s)

5 25

m s

PROHIBIDA SU VENTA

El método de los factores unitarios es muy útil y te servirá para resolver muchos retos, por ejemplo cuando requieras comparar dos cantidades que se encuentran en diferentes unidades, como las siguientes. 6. Las alas de una mosca se mueven una vez en 3.16 milisegundos (ms). ¿Cuántos segundos son? ¿Cuántas veces puede aletear en 1 segundo? En los siguientes retos se requiere comparar datos en distintas unidades, para lograrlo es necesario expresarlo en las mismas unidades, es decir, hay que convertir las unidades de uno de ellos en las del otro. 7. La longitud de la Muralla China es de 6.3 megametros (Mm). La distancia de Monterrey a Morelia es de 925 kilómetros (km). ¿Cuál distancia es mayor? Consulta las tablas de prefijos de unidades del si de la página 257. 8. Un barril, la unidad para medir el petróleo, equivale a 1.59 hectolitros (hL). ¿Cuál es su volumen en m3? 9. Si una persona mide 5 pies y tu estatura es de 1.55 m, ¿quién es más alto? Consulta los datos del sistema de medidas anglosajón página 259. 10. Un tren recorre 70 km en 50 minutos, mientras que un camión lo hace en 3 000 s. ¿Cuál va más rápido? Da tu respuesta en unidades de si. 11. Una persona camina durante 2 horas y recorre 34 km. ¿Cuál es su rapidez si durante todo el recorrido la mantiene constante? Sugerimos: a) Comprender el reto: debemos leer el reto tantas veces como sea necesario para entenderlo. En este caso nos dice que la rapidez se mantiene constante, es decir no cambia. Esto es importante porque, como viste en este Bloque, existen movimientos en los que la rapidez varía y requerimos otras fórmulas. b) Datos: en este paso escribimos los datos asociándolos con sus magnitudes. En este caso: t=2h d = 34 km v=? c) Conversión de unidades: en todos los retos debemos revisar que los datos sean consistentes, es decir, que las magnitudes se midan con las mismas unidades. Para este reto el tiempo está dado en horas y la distancia en kilómetros, por lo tanto sí hay congruencia en las unidades. Sin embargo, en general se nos pide trabajar con unidades del si, por lo que haremos las conversiones. Para el tiempo: 1 h = 3 600 s t=2h

[ ] 3 600 s 1h

= 7 200 s

47


12/10/08 10:33:33 PM

Para la distancia: d 5 34 km 5 34 km

[

1 000 m 1 km

]

5 34 000 m

d) Fórmula: al momento de comprender el problema tenemos una idea de la fórmula matemática que requerimos y si los datos nos proporcionan toda la información, entonces sabemos la que podemos usar. Para este reto es: distancia

rapidez 5

tiempo d

r5

t

e) Despeje: en este caso queremos encontrar la rapidez y la fórmula anterior nos presenta precisamente esa magnitud despejada, por lo que no es necesario realizar ningún procedimiento matemático. f) Sustitución: en esta etapa sustituimos los datos en la fórmula: r5

d t

5

34 000 m 7 200 s

g) Operaciones: podemos hacer primero la sustitución de los datos y después de las unidades. Los datos: r5

d t

34 000

5

7 200

5 4.72

Las unidades:

PROHIBIDA SU VENTA

[r] 5

[d] [t]

5

m s

También podemos hacer el cálculo en un solo paso: r5

d t

5

34 000 m 7 200 s

5 4.72

m s

h) Resultado: en el resultado asociamos la magnitud que buscábamos con el valor numérico y con sus unidades. Es importante que analicemos lo que encontramos para saber si es consistente y que revisemos cada uno de los pasos. Para examinar los pasos podemos hacernos preguntas como las siguientes: ¿Leímos con cuidado el problema? ¿Realmente entendimos lo que se nos pedía? ¿La fórmula que elegimos representa al problema? ¿Sustituimos de manera adecuada los datos? ¿Las operaciones numéricas y las de las unidades son correctas? ¿El resultado es lo que esperábamos? ¿Tiene las unidades correctas? ¿Respondimos lo que se preguntó? Consideramos finalizado el reto cuando revisamos cada paso y no encontramos ningún problema.

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12/10/08 10:33:33 PM

Una vez que los alumnos hayan desarrollado varios ejercicios en clase, puede pedir que los trabajen individualmente para evaluar el manejo a nivel personal.

12. Calcula el valor de la rapidez de la persona en el reto anterior en km/h. Revisa tu procedimiento y responde preguntas como las anteriores: • ¿Las operaciones numéricas y las de las unidades son correctas? • ¿El resultado es lo que esperabas? Por último compara tu respuesta con las que se encuentran en las páginas 260-261.

PROHIBIDA SU VENTA

13. En un tiro penal el balón es lanzado a 80 km/h, a la portería, desde los 11 m de distancia. Si un portero llega aproximadamente en 0.6 s a cualquier punto dentro del marco, ¿podrá parar el penal? (Estos datos son reales). Sugerimos: a) Comprender el reto: debemos leerlo tantas veces como sea necesario para entenderlo. En este caso necesitamos encontrar el tiempo en el que el balón llega a la portería y compararlo con 0.6 s, que es el tiempo en el que el portero puede reaccionar y llegar a pararlo. Si el tiempo que encontremos resulta menor que el de reacción del portero, entonces no podrá detenerlo; si resulta mayor, el portero sí podrá evitar el gol. b) Datos: escribimos los datos del problema con sus magnitudes. En este caso: r del balón = 80 km/h d = 11 m t que tarda el balón = ? t del portero = 0.6 s Ambos tiempos son necesarios para poder compararlos. c) Conversión de unidades:en esta etapa hay que observar con detenimiento las unidades de los datos para determinar si son consistentes. Cuando no lo son, se recomienda convertir a las unidades bases del si. En este caso es necesario que conviertas 80 km/h a m/s. 1 km = 1 000 m 1 h = 3 600 s r del balón 5 80

km h

5

[

80

km h

][

1 000 m 1 km

][

1h 3 600 s

]

5 22.22

m s

De esta manera los datos consistentes son: r del balón 5 22.22

m s

d = 11 m t que tarda el balón = ? t del portero = 0.5 s d) Fórmula: cuando hemos comprendido el problema, tenemos una idea de la fórmula matemática que requerimos para resolverlo. Revisar con cuidado los datos, nos permi-

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12/10/08 10:34:16 PM

tirá saber si tenemos toda la información y confirmar si la fórmula corresponde al reto, que en este caso es: rapidez (r) 5 r5

distancia (d) tiempo (t) d t

e) Despeje: cuando la magnitud que necesitamos no se encuentra sola de un lado de la ecuación, debemos realizar un procedimiento matemático llamado despeje. En este caso para despejar el tiempo primero multiplicamos ambos lados por t: (t) (r) 5

( ) d t

(t)

Lo que permite cancelar el tiempo en el lado derecho de la igualdad. Para que el tiempo quede libre en el lado izquierdo debemos dividir ambos lados de la ecuación entre la rapidez de manera que se cancele del lado izquierdo. tr r

5

d r

Con lo que obtenemos el tiempo despejado: t5

d r

f) Sustitución: al sustituir los datos en la fórmula, debemos asegurarnos de usar los que tienen las unidades consistentes y no los que extrajimos inicialmente del enunciado: Te recomendamos que primero sustituyas los datos y después las unidades. t5

PROHIBIDA SU VENTA

Las unidades: t5

d r

5

m m s

5 (m) 4

( ) m s

d r

5

11 22

5 (m) 3

5 0.5

( )( ) s

m

5

ms m

5s

En el paso anterior usamos un procedimiento para la división de fracciones. También podemos realizar el cálculo en un solo paso: t5

d r

5

11 m m 5 (11 m) 4 22 s

( ) 22

m s

5 (11 m) 3

( )( ) 1 m 22 s

5

11 m m 22 s

5 0.5 s

g) Resultado: en esta última etapa asociamos a la magnitud que buscamos, el valor numérico con sus unidades y lo analizamos para saber si es consistente. En ocasiones esto es suficiente, pero en este caso, y te encontrarás muchos similares, debes responder además la pregunta que se te plantea en el enunciado.

50


12/10/08 10:34:17 PM

Como el tiempo en el que llega el balón a la portería es menor que el de la reacción del portero para detener un penal, los porteros deben “adivinar” hacia dónde se lanzan para tratar de evitar el gol. Entonces junto con el dato del tiempo que encontramos, debemos dar una explicación como la anterior. Recordemos que no hemos resuelto el problema a menos que revisemos todos los pasos haciéndonos cuestionamientos como: ¿Leímos con cuidado el problema? ¿Realmente entendimos lo que se nos pedía? ¿La fórmula que elegimos representa al problema? ¿Sustituimos de manera adecuada los datos? ¿Las operaciones numéricas y las de las unidades son correctas? ¿El resultado es lo que esperábamos? ¿Tiene las unidades correctas? ¿Respondimos lo que se preguntó? Como ves, resolver un reto numérico requiere varios pasos y realizar cada uno con cuidado para llegar al resultado correcto. Es importante que tomes en cuenta que cada reto es distinto, pero si tenemos un procedimiento para enfrentarlos podremos resolverlos con mayor facilidad. 14. Si un ciclista viaja a 60 km/h durante 90 s. ¿Cuántos metros habrá recorrido? Si aplicas el procedimiento anterior, primero debes leerlo con cuidado para después escribir los datos y saber qué magnitudes hay en el enunciado y cuál es la que debes encontrar. Datos: r 5 60

km h

PROHIBIDA SU VENTA

t = 90 s d=? ¿Los datos son consistentes? ¿Cuál sería el siguiente paso? Completa el problema en tu cuaderno, revísalo y compara tu resultado con el que se incluye al final del libro. 15. Un niño camina hasta la escuela que está a 800 m, y llega en 20 minutos. ¿Cuál es su velocidad en m/s? ¿Y en km/h? 16. Se lanza verticalmente hacia arriba un objeto. Piensa: a) ¿Cuál será su velocidad cuando llegue a la altura máxima? b) ¿Cómo será el tiempo de ascenso comparado con el de descenso? c) ¿Cómo será la distancia de ascenso comparada con la de descenso? d) ¿Cambia su velocidad durante el trayecto? ¿Y su aceleración? ¿Por qué? 17. Un camión que iba a 60 km/h se detuvo frente a un semáforo en 10 s. ¿Cuál fue su desaceleración? Para resolver este reto, debes deducir un dato del texto. Cuando se dice “se detuvo” significa que la velocidad final es cero y esto ya lo puedes usar para desarrollar tu problema.

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12/10/08 10:34:17 PM

Pida que realicen en el salón de clases algunos ejercicios con graficación de datos. Pueden usar los datos encontrados en las prácticas de laboratorio.

Datos: km

vi 5 60 vf 5 0

h km h

t = 10 s a=? Termina el reto en tu cuaderno revísalo y compara tu resultado con la respuesta al final del libro en las páginas 260-261.

PROHIBIDA SU VENTA

18. Construye una gráfica con los siguientes datos de un experimento:

t (s)

x (m)

1

6

2

11

3

15

4

21

5

23

6

33

a) ¿Qué tipo de movimiento es?, ¿cómo lo descubriste?

x (km)

b) ¿Parte del origen? c) ¿Qué velocidad se obtiene en el primer segundo? d) ¿Cambia el valor de la velocidad en los siguientes segundos? e) ¿Cuál es su velocidad promedio? 19. En la gráfica de la derecha se representa el movimiento de un automóvil que transita por una carretera recta.

30

20

10

1

t (h)

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12/10/08 10:34:18 PM

a) ¿Dónde estaba el automóvil al inicio (t = 0)? b) ¿Qué tipo de movimiento es? c) ¿Con qué velocidad se mueve? 20. Analiza la siguiente gráfica y responde lo que se te pregunta:

Escala:

d (m)

Segundo tramo

30 20

d : 10 m = 1 cm t : 1s = 1 cm

Primer tramo

Tercer tramo

10

1

2

3

4

5

t (s)

PROHIBIDA SU VENTA

a) Calcula la rapidez en cada tramo. b) ¿Qué tipo de movimiento representa el primer tramo? c) ¿Qué representa el segundo tramo? d) ¿Cuál es el signo de la rapidez en el tercer tramo? ¿Qué quiere decir esto? e) ¿Qué distancia recorrió? f) ¿Qué desplazamiento? 21. Una persona sale de su casa y camina en trayectoria recta y con velocidad constante durante 30 min, hasta llegar a su trabajo, que está a una distancia de 600 m. Permanece en su oficina durante 3 h y regresa a su casa para comer. Traza una gráfica en la que representes todas las etapas de su recorrido, y responde las siguientes preguntas: a) ¿Cuál es la distancia total que recorre? b) ¿Cuál es su desplazamiento? 22. Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) El movimiento de un cuerpo no depende del observador. b) La trayectoria y la gráfica de un movimiento son lo mismo. c) El desplazamiento y la distancia a veces son iguales. d) En la gráfica de distancia contra tiempo de un movimiento, siempre resulta una recta. 23. Elige las cantidades vectoriales: a) Masa, rapidez y tiempo. b) Velocidad, aceleración y desplazamiento. c) Tiempo, aceleración y velocidad. d) Distancia, rapidez y aceleración.

Al final del libro del alumno, páginas 260 y 261, se encuentran las respuestas de todos los retos numéricos de este libro.

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12/10/08 10:34:19 PM

Ciencias 2 Física Recursos didácticos

Recursos didácticos

Física


Ciencias 2 Física

2

Ciencias

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ciencias 2

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