C I N E M A T I C A -...

Objetivos 1 - 2 – 3: Mediante la realización y demostración de experiencias reales y simuladas, así

como la interpretación física de su formulación matemática y con el uso de esquemas, análisis gráfico,

ejemplificaciones, resolución de problemas y realización de actividades prácticas de aula, hogar y

laboratorio; los alumnos estudiarán y analizarán las características y regularidades cinemáticas del

movimiento rectilíneo uniforme y del movimiento rectilíneo uniformemente variado de diversos cuerpos

físicos.

C I N E M A T I C A

Materiales:

Metra, pelota de goma, cuerda, trozo de tubo

plástico, regla de madera, cinta métrica, reloj con

cronómetro, carrito eléctrico, pañuelo, tuerca, tabla

para plano inclinado, rollo de pabilo, hoja de papel.

Contenidos:

Ver Diagrama Conceptual Nº 1

E S T R A T E G I A S I N S T R U C C I O N A L E S.

Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados

Cinemática

Visualiza la relación existente entre todos los contenidos de la Cinemática.

Presenta el Diagrama Conceptual Nº 1

Movimiento y reposo

Con un objeto en la mano te trasladas

dentro del salón de clase de un lugar a

otro. Observa si el cuerpo está en

movimiento o detenido respecto al piso,

mano, cuerpo que lo traslada, Sol, etc.

Identifica lo que significa reposo,

movimiento y sistema de referencia.

Introduce los conceptos

de reposo y movimiento

relativo de acuerdo a los

sistemas de referencia

ubicables en el piso,

mano, cuerpo del alumno,

Sol, etc.

Un cuerpo se puede

mover respecto un

sistema de

referencia fijo (piso)

y estar en reposo

respecto a otro

(mano).

Sistemas de referencias

Ubica un cuerpo en reposo respecto a

diferentes sistemas de referencias

ubicables en: escritorio, piso del aula,

pared lateral del salón, pupitre, pizarrón,

entre otros.

Trata de ubicar estos sistemas dentro de

los tipos unidimensional, bidimensional y

tridimensional.

Define los sistemas de

referencia unidimensional,

bidimensional,

tridimensional y usa la

experiencia previa del

alumno para representar

gráficamente, la posición

de una partícula.

Los objetos físicos

pueden encontrarse

en movimiento o en

reposo

Clasificación del movimiento por su

trayectoria

Realiza las siguientes actividades y luego clasifica cada tipo de movimiento según su trayectoria: Haz rodar una metra a través de un tubo recto. Deja caer la pelota de goma desde cierta altura permitiendo que rebote varias veces. Ata cualquier objeto a una cuerda y hazlo girar alrededor de la mano circularmente. Enciende el carrito eléctrico y haz que se desplace.

Clasifica los tipos de

movimiento observados

según su trayectoria.

El movimiento, ejemplificado en cada caso, es: Rectilíneo Parabólico Circular Irregular

Movimiento Rectilíneo

Uniforme

A B C

Ata un pañuelo por las cuatro puntas con cuatro cuerdas de igual tamaño y amarra una tuerca al final de ellas, con ello construyes un paracaídas y lánzalo hacia arriba, formando un ovillo. Observa el movimiento y clasifica su trayectoria. Determina la distancia recorrida respecto al tiempo de dos carritos que se mueven en línea recta. Sugerencias: a) Coloca pilas de diferentes voltajes B) Registra el tiempo con cronómetros en tramos de distancias iguales.

Introduce el concepto de

movimiento rectilíneo

uniforme

El paracaídas descenderá con M.R.U. Los carritos se moverán en línea recta recorriendo distancias iguales en tiempos iguales

Movimiento variado

Camina libremente por el aula de clase

durante 30 segundos, analiza este

movimiento desde al punto de vista de

trayectoria y de distancias recorridas

respecto al tiempo.


movimiento variado y

reforzar el concepto de

reposo.

Presenta y analiza el video

de movimiento

uniformemente acelerado.

La persona recorre

distancias

diferentes para

iguales tiempos en

trayectoria

irregular

Movimiento retardado

Inclina una tabla, desde cierto punto de ella deja rodar la metra de manera que al llegar al piso continúe su desplazamiento hasta detenerse. Lanza hacia arriba la pelota de goma y observa el movimiento ascendente. Clasifique los movimientos observados.

Tomando en cuenta la actividad realizada por el alumno introduce el concepto de movimiento retardado

El cuerpo va

disminuyendo su

velocidad hasta

detenerse

Magnitud escalar

300 gramos

Magnitud vectorial A B

Dos alumnos colocados en lados opuestos del salón de clase, caminan hacia la pared contraria. Analiza si recorrieron la misma distancia, en la misma dirección, en el mismo sentido. Realiza el lanzamiento de dos metras, utilizando la superficie del piso, aproximadamente con el mismo impulso y permitiendo que los movimientos tengan: a) igual dirección y sentido b) igual dirección y sentidos opuestos c) diferentes direcciones y sentidos.

Establece los conceptos de

magnitudes escalares y

vectoriales. Refuerza con

ejemplos dados por los

alumnos.

Los cuerpos pueden

moverse en la misma

dirección y sentidos

contrarios

Unidades de longitud,

tiempo, velocidad

Repitiendo los experimentos anteriores

mide distancia, tiempo y calcula

velocidades utilizando diversas unidades.

Presenta el video o el

papelógrafo que contiene las

unidades de medida

Uso adecuado de

cronómetros y

cintas métricas

Movimiento Uniforme-

Mente Variado

Agrúpate en parejas, en una calle o avenida de tu comunidad, en sitios distantes entre sí por lo menos 100 metros. (Procura que el número de parejas sea mayor de 5). Cada pareja toma nota del instante en horas, minutos y segundos en que cruza un vehículo por su sitio de cronometraje y de dos características resaltantes como color y modelo de los autos que pasen por allí. Señala cuál será el primer auto a cronometrar y cuantos autos. Elabora una tabla que reúna la información obtenida.

Asigna para el hogar la

actividad propuesta

Las tablas obtenidas corresponden al tiempo que empleó cada auto en recorrer 500 metros

Gráficas posición-tiempo y rapidez-tiempo

Con los datos obtenidos en la experiencia anterior, analiza ⎯en la clase⎯ si los autos frenaban, aceleraban, el tipo de movimiento y calcula las velocidades en diversas unidades tales como cm/s, m/s, km./h. Y elabora las gráficas posición-tiempo y rapidez-tiempo.

Señala las normas que deben seguirse para la construcción de las gráficas. Sugiera a los alumnos trabajar con papel milimetrado, instrumentos geométricos y lápices de colores

0

5

10

15

20

1 2 3

Gráfica d= f (t)

Caída Libre

Dobla una hoja de papel, córtala en dos partes iguales, y déjala caer desde la misma altura. Luego comprime una de las dos partes y repite la operación anterior desde la misma altura; ahora toma el borrador del pizarrón u otro objeto más pesado y déjalo caer simultáneamente desde la misma altura, observando lo que sucede en cada caso.


caída libre y aceleración de

gravedad. Con esta actividad

diferencia caída libre y

lanzamiento vertical hacia

abajo.

La caída de los

cuerpos depende de

su forma

Aceleración de la gravedad

Si es posible utiliza el computador y

analiza la información que presenta el

programa ORBITS.

Si es posible utiliza el programa computarizado (ORBITS) para complementar la información sobre la aceleración de gravedad en el Universo

La aceleración de gravedad varía de un lugar a otro y de un Planeta a otro.

Lanzamiento vertical ascendente

Lanza hacia arriba objetos, aplicando

aproximadamente el mismo impulso,

observa el movimiento vertical ascendente

y la consecuente caída libre en la segunda

parte de dicho movimiento. Compara la

distancia recorrida y el tiempo empleado,

por el objeto, al subir y al bajar.

Compáralo con caída libre.

Introduce los conceptos y

ecuaciones de velocidad

inicial y final, altura y tiempo

máximo y de vuelo,

posición y velocidad del

móvil en cualquier instante e

interprétalas físicamente.

El cuerpo pierde velocidad hasta detenerse y luego cae.

Aplicaciones de la

Cinemática.

Aplica los conocimientos obtenidos en la

resolución de problemas.

Presenta situaciones de la vida diaria que permitan aplicar los conocimientos adquiridos.

Predicción de estados y posiciones posteriores e intermedios de cuerpos y móviles.

88D I N A M I C A

Objetivo 4: El alumno realizará y describirá experiencias que muestren cualitativa y cuantitativamente

la relación entre la fuerza aplicada a un cuerpo y la aceleración que éste experimenta, con el fin de que

adquiera un dominio en el manejo de conceptos causa-efecto, interacción y fuerza física en la naturaleza y que

incorpore dichos conocimientos en la resolución de problemas a fin de desarrollar una primera aproximación

de las ideas básicas de la dinámica.

Contenidos: Ver Diagrama Conceptual Nº2

Materiales: Cordel, ladrillo, palito de madera, borrador, hojas de papel, ligas, pelotas de goma, tres cajas de cartón de diferentes tamaños y pesos, bolsas con arena, polea fija, peine, carpeta de plástico, dos imanes, dos laminillas de vidrio, agua, mercurio puro, resorte, metra, cartulina, jeringa de 10 cc, patines, vaso plástico, cilindros graduados, botella, dinamómetros

90


Dinámica

Visualiza la relación de todos los

contenidos de la Dinámica.

Presenta el Diagrama

Conceptual Nº 2

Concepto de

Dinámica

Colócate frente al escritorio, y tomando

un objeto pequeño (borrador o trozo de

tiza) proporciónale un impulso y al

observar lo que ocurre trata de dar una

explicación.


dinámica y establece la

diferencia con el de

cinemática.

El cuerpo se mueve

debido a la fuerza

aplicada.

Efectos de la fuerza

• Toma un trozo de papel y

comprímelo en tu mano. • Coloca el borrador sobre el pupitre y

dale un pequeño impulso.

Procura que los alumnos

diferencien los dos efectos

de la fuerza

Efecto deformador

Efecto dinámico

91

Clases de fuerza de contacto

Una vez realizadas las siguientes experiencias: • Sostén una liga con ambas manos y estírala al máximo sin deteriorarla, de modo que al soltarla, vuelve a su posición original. • Usando un cordel ata un objeto y sosténlo en posición vertical. • Mantén entre tus manos una hoja de papel en posición horizontal y sobre ella coloca un borrador, compara ésta fuerza con la de un libro grueso colocado en la misma hoja y posición que el borrador. • Desliza sobre la mesa un caja que contenga un objeto pesado dentro, posteriormente coloca tres lápices entre la caja anterior y la mesa y nuevamente desliza la caja determinando en cual de los dos casos es más fácil desplazarla.

Orienta a los alumnos para

que ubiquen en el mapa

conceptual las clases de

fuerzas y efectos generados

en cada uno de los casos

previstos.

Mediante la ejecución de cada acción se produce: Fuerza elástica Fuerza de Tensión Fuerza Normal Fuerza de Roce

92Clases de fuerza a distancia

N

N

S

• Lanza hacia arriba la pelota de goma y atrápala cuando caiga, antes de que toque el piso.

• Corta trocitos de papel y colócalos sobre el pupitre, frota fuertemente un peine de plástico sobre cabello limpio y seco, luego acerca el peine a los trocitos de papel y observa el fenómeno. • Frota varias veces sobre la ropa una carpeta de plástico y acércala abierta, al cabello de uno de los alumnos. Compara en las dos últimas interacciones cuál de ellas es más fuerte. • Acerca dos imanes mutuamente. • Humedece dos laminillas de vidrio y júntalas por la parte húmeda y luego trata de separarlas. • Derrama sobre un trozo de cartulina cierta cantidad de mercurio puro. Identifica en cada caso, los tipos de fuerza

Al finalizar los alumnos

habrán ejemplificado cada

uno de los tipos de fuerza y

los podrán identificar.

Orienta los alumnos en su

actividad.

Fuerza Gravitatoria. Fuerza Eléctrica. Fuerza Magnética. Fuerza de adhesión. Fuerza de cohesión.

93

Elementos de una fuerza B A

Elabora una tabla donde a todas las fuerzas aplicadas, en las experiencias anteriores, les señales la dirección y el sentido; infiriendo además que también poseen módulo.

Orienta a los alumnos en la

actividad propuesta

Obtendrás gráficos

con direcciones y

sentidos de las

fuerzas

Ley de Inercia

• Amarra un extremo del cordel al centro de un ladrillo, el otro extremo alrededor de un pequeño cilindro de madera que le sirva de manilla. Coloca el ladrillo en el suelo y levántalo lentamente. Coloca nuevamente el ladrillo en el suelo y tira bruscamente el cordel hacia arriba.

• Coloca sobre una botella de boca ancha una cartulina y sobre ella una metra. Analiza lo que ocurre al golpear bruscamente la cartulina con otro objeto.

A continuación presenta verbalmente situaciones de la vida cotidiana en las que se aplique la Ley de Inercia.

Después de que los

alumnos realicen la

primera actividad sugerida

explica brevemente la Ley

de Inercia

El cordel se romperá. Verás que es posible meter la metra dentro de la botella. Demostrarás la ley de inercia

94

Construcción del

dinamómetro

Construye en tu hogar dinamómetros con diferentes alcances. Debes investigar cómo asignar escalas expresadas en Newton y dinas a los dinamómetros construídos. Procedimiento: Consigue un vaso plástico y gradúalo para volúmenes de agua de 10cc, 20cc,30cc, 40cc y 50cc; consigue un resorte sensible que no se estire con el vaso vacío pero que si se estire al colocar agua, forra el resorte con cartulina y fija este forro sin incluir los extremos, construye un cilindro dentro del cual se colocará el resorte forrado, cuelga el resorte y sobre él ubica el cilindro, fíjalo en la posición en que al colocar el vaso vacío no se estire. Esta posición la marcarás como 0 pondios, luego al colocar 10 cc de agua en el vaso, marcarás en el forro del resorte 10 p, al colocar 20cc de agua en el vaso, marcarás en el forro del resorte 20 p, y así sucesivamente. Con él hallarás el valor de fuerzas.

Retoma el tema de las

unidades de fuerza, realiza

demostración para la

construcción de un

dinamómetro.

Como actividad para el

hogar asigna la

construcción de otros

dinamómetros con

diferentes alcances,

empleando resortes menos

sensibles y mayores

cantidades de agua.

Los estudiantes

aplicarán las técnicas

y procedimientos

necesarios para el

diseño y la

construcción de

dinamómetros con

diferentes alcances.

95

Ley de Masa

Selecciona tres cajas de diferentes tamaños y pesos. Amarra una de ellas a una cuerda, coloca una polea al extremo de la mesa, y por la garganta de la polea pasa la cuerda, al final de ella ubica diferentes pesas de arena, dejando en movimiento el sistema en cada uno de los casos. Anota las observaciones realizadas. Con la pesa menor, repite la experiencia anterior para cada una de las cajas. Determina la relación entre la fuerza, la masa y la aceleración del sistema.

Deduce junto a tus alumnos la 2ª. Ley de Newton. Finaliza con el relato por parte de ellos, de situaciones de la vida diaria donde se pone de manifiesto esta ley. Destaca que la fuerza es una magnitud vectorial.

Se demuestra que a

mayor fuerza

mayor aceleración y

a mayor masa

menor aceleración

Ley de Acción

y Reacción

• Ubícate sobre patines y serás empujado por un alumno que no esté sobre patines. • Dos alumnos ubicados sobre patines se empujarán mutuamente y en sentido contrario. • Ubicado sobre patines empuja la

pared del aula con mucha fuerza. • Une dos dinamómetros por sus extremos y hálalos en sentido contrario. Identifica cuál es la fuerza de acción y de reacción.

Introduce el Principio de

Acción y Reacción

Pide a los alumnos que

presenten situaciones reales

e imaginarias sobre la

aplicación de esta Ley.

Se comprueba la

ley de acción y

reacción

96 Ley de Gravitación Universal

Maneja el programa ORBITS para

visualizar masas y distancias entre los

diversos planetas del Sistema Solar.

Orienta al alumno para que

compare las diferentes masas

de los planetas del Sistema

Solar. Emplea esta

información para introducir

la Ley de Gravitación

Universal y sus aplicaciones.

Comprobación de

la Ley de

Gravitación

Universal

Aplicaciones de leyes de Newton

Refuerza los conocimientos con el video acerca de las Leyes de Newton. Resuelve problemas donde se apliquen las leyes que rigen la Dinámica, incluyendo sobre todo aquellos que requieran transformación de unidades.

Presenta el video acerca de las leyes de Newton. Plantea problemas de la vida diaria que puedan resolverse aplicando leyes de la Dinámica.

Se hacen predicciones acerca de la aceleración y fuerzas que intervienen en un sistema físico.

97

Objetivos: 5 – 6

Los alumnos realizarán una descripción de las ideas y principios fundamentales de la estática, mediante experiencias

demostrativas, desarrollo de ejemplos en situaciones de equilibrio, realización de ejercicios y la solución de problemas

teóricos y prácticos del reposo y equilibrio de los cuerpos para ejercitarse en el manejo efectivo de procedimientos

sencillos y cotidianos que permitan aplicar correctamente los fundamentos básicos de la Estática y los conceptos físicos de

reposo, momento estático y estabilidad a situaciones de la vida real

Contenidos: Ver Diagrama Conceptual Nº 3

Materiales: Cono, reglas, metra, canal de cartón, cartulina, martillo, cordel, dinamómetros, papel (bond, milimetrado y carbón) soporte metálico, mordazas, borrador, tijeras, cortaúñas alicates, pinzas, destapador de refrescos, exprimidor de limones, carretilla, lámina de metal flexible, torno construido por alumnos, polea.

99

ACTIVIDAD PREVIA:

Los diferentes equipos de alumnos construirán en su casa los siguientes dispositivos:

• Soporte (preferiblemente metálico) de un metro de alto, anexo dos mordazas o dispositivos equivalentes, que permitan suspender de él

(varillas, pesas, reglas, poleas, torno, etc.).

• Lámina de metal flexible y deformable (aproximadamente entre 10 cm y 20 cm de largo por 1,5 cm de ancho y unos 3 mm de espesor).

• Carretilla diseñada y construida por los alumnos

• Los dinamómetros del objetivo anterior tres como mínimo.

• Regleta con soporte ajustable de manera que se pueda colocar sobre él a 2cm de sus extremos, en el centro, y a 2/3 partes de cada extremo.

Sugerencia: Base piramidal con vértice redondeado a 0,5 cm de diámetro. Regleta, un paralelepípedo de madera de 60cm x 2 cm x 1 cm y en él

perforaciones de 0,75 cm de diámetro distribuidos uniformemente a lo largo de él.

• Torno: Consiste en un cilindro el que en uno de sus extremos se ha adosado un manubrio. Todo el conjunto gira solidariamente alrededor del

eje del cilindro que está apoyado en sus extremos. En el cilindro se enrolla una cuerda que es la que ejerce la fuerza resistente. Sobre la manivela del

manubrio se aplica la fuerza motora que equilibrará la ejercida por la cuerda.

Sugerencia 1: Fija un carrete de hilo a un cilindro con manubrio.

Sugerencia 2: Construye un torno con un cilindro de madera al que fijas dos manivelas en sus extremos. Una le servirá de sustentación y la otra

permitirá el movimiento. El radio del manubrio debe ser mayor que el radio del cilindro.

100

Estática

Visualiza la relación de todos los contenidos de la Estática


Equilibrio

Realiza el montaje de la figura.

Coloca el extremo de la regla sobre el

borde de la mesa, la cabeza del martillo

quedará bajo la mesa y el extremo

del mango bajo la regla, cerca de la

tercera parte de la longitud de ésta.

Tendrás que hacer pequeños ajustes.

Observa como los cuerpos pueden

quedar en equilibrio de una manera

ingeniosa aplicando los conceptos

básicos de estática.

Utiliza la actividad para

introducir los conceptos de

equilibrio y estática.

Al final la

regla y el

martillo

quedan en

equilibrio

con el borde

de la mesa.

Tipos de Equilibrio

Presenta objetos que están en equilibrio en diferentes posiciones:

101

1. Una regla suspendida verticalmente

sujetada por el: • Extremo superior • Extremo inferior • Centro de la regla

2. Un cono: • Parado sobre la base • Acostado en la arista • Parado en su vértice 3. Una metra colocada: • Dentro de una canal • Sobre la canal invertida • Directamente sobre el escritorio. En cada una de las situaciones da suaves impulsos, observa y describe lo que ocurre respecto al equilibrio.

Orienta a los

alumnos para realizar las

actividades previstas.

Establecer que

los tipos de

equilibrio son:

estable,

inestable e

indiferente.

102

Centro de gravedad y

Centro de masa

• Toma un trozo de cartulina y córtalo en forma de triángulo. • Realiza una perforación cerca de cada vértice. • Suspende del soporte el triángulo por una de las aberturas practicadas y por el mismo punto cuelga la plomada adjunta a la cartulina. Marca dos puntos que correspondan a la vertical determinada por la plomada y con la ayuda de una regla los únelos. Repite este proceso para las otras dos perforaciones. Justifica tus respuestas. • Posteriormente toma un trozo de cartulina, y córtala en forma irregular y determina su centro de gravedad, con el mismo procedimiento de la actividad anterior y luego elabora conclusiones al respecto. • Ubica el centro de gravedad y centro de masa usando los

siguientes objetos: martillo, regla, metra y cono.

Define centro de gravedad,

centro de masa.

Comprobar que: Las tres rectas se cortan en

el mismo punto.

El nombre de dicho punto

es centro de gravedad.

El centro de gravedad coincide con el centro del cuerpo, si éste es simétrico.

103

Equilibrio en cuerpos

suspendidos

♦ Toma una de las figuras que cortaste en cartulina y perfórala por el centro de gravedad hallado experimentalmente. Realiza las siguientes actividades e indica a que clase de equilibrio corresponde y porqué: ♦ Suspende la cartulina por el centro de gravedad en un lápiz. Separándola de su posición de equilibrio y haciéndola girar un poco suéltala. ♦ Ahora suspéndela por una de las perforaciones de forma tal que el centro de gravedad quede por debajo del punto de suspensión. Sepárala de su posición de equilibrio haciéndola girar un poco y suéltala. ♦ Cuélgala por una de las aberturas de tal forma que el centro de gravedad quede por encima del punto de suspensión. Sepárala de su posición de equilibrio y hazla girar un poco antes de soltarla.


realización de la actividad

* Observarás que está en equilibrio en la nueva posición. Corresponde a equilibrio indiferente. El c.g. es el punto de suspensión. * Observarás que vuelve a su posición de equilibrio. Equilibro estable por la posición del c.g. respecto al punto de suspensión* Observarás que no vuelve a su posición de equilibrio. Equilibrio inestable por la posición del c.g. respecto al punto de suspensión

104

Equilibrio en los cuerpos apoyados

Describe situaciones de la vida cotidiana

y muestra objetos en el aula, en los

cuales puedas visualizar el equilibrio de

cuerpos apoyados y analiza cada uno de

los factores de los que depende este

equilibrio.

Introduce los conceptos de cuerpos apoyados y suspendidos

Establecer los factores de los cuales depende la estabilidad de los cuerpos apoyados. (ver Diagrama Nº 3)

Fuerzas concurrentes

Mide la magnitud de las fuerzas,

dirección y sentido

Toma tres dinamómetros y únelos en un

punto común. Dos de los dinamómetros

se fijan encima del papel bond, tensa

arbitrariamente el tercero. Con un lápiz

marca la dirección de las fuerzas que

señalan los dinamómetros. Con el papel

bond marcado y el papel carbón remarca

en el papel milimetrado las direcciones

de las fuerzas. Suma gráficamente F1 y

F2 y mide el vector resultante FR.

Establece diferencias y

semejanzas entre fuerzas

concurrentes y no

concurrentes.

Para trabajar con los

dinamómetros

Se sugiere una tabla de

madera, de manera que los

dinamómetros se puedan

fijar con clavos o tachuelas

La dirección y

sentido de FR

respecto a F3 son

iguales y opuestos

respectivamente. La

función de F3 es

equilibrar la fuerza

resultante.

105

Momento Estático

Abre la puerta del aula, primero empujándola cerca de la cerradura y luego cerca de las bisagras o desde el centro de la puerta y explica brevemente en cual de los casos te fue más fácil abrir la puerta. Realiza la actividad anterior fijando un extremo de una regla a un centro de giro y trata de girarla desde diversos puntos.

Define momento estático

Determinar que los cuerpos pueden girar más fácilmente o menos debido a: • La fuerza

aplicada y • La distancia que

la separa del eje de rotación.

Tipos de momento

Toma una regla de madera y sujetándola

suavemente por el centro, ubica un

borrador primero sobre un extremo de la

regla, observa el desplazamiento; luego

colócalo en el otro extremo y observa el

sentido del giro.

Identifica los tipos de

momento (positivo y

negativo); de acuerdo a la

convección de signos.

La regla gira en

sentido de las agujas

del reloj y en sentido

contrario.

106

Sumatoria de momentos En dos puntos de un cilindro de madera coloca dos dinamómetros de los cuales cuelgan pesas diferentes, sujeta el cilindro mediante otro dinamómetro suspendido, desde un punto tal que el sistema quede en equilibrio. Mide la magnitud de las fuerzas, dirección y sentido y súmalas vectorialmente. Halla los momentos y la suma.

Introduce la fórmula de

momento y las unidades.

Se obtiene la

sumatoria de las

fuerzas y la

sumatoria de los

momentos.

Equilibrio de traslación, rotación y completo

Realiza ejercicios de aplicación de

equilibrio

Utiliza la experiencia anterior para ilustrar el equilibrio de traslación, el equilibrio de rotación, el equilibrio completo. Establece las condiciones de ΣF= 0 ΣM = 0.

Demostrar el

equilibrio completo

Aplicaciones de la estática

Resuelve problemas donde se apliquen las leyes que rigen la estática.

Presenta el video correspondiente a la Estática para complementar los contenidos.

Establecer que el equilibrio de los cuerpos está regido por 2 condiciones.

Aplicaciones de la estática

MAQUINAS SIMPLES

Utilizando las tijeras corta un trozo de papel


Se clasificarán las

107

Sobre la carretilla construida por ti, coloca un objeto y desplázala sobre la mesa.

Con la lámina metálica flexible construye una pinza para agarrar objetos livianos.

Fija la polea en el soporte y utilízala para levantar un objeto atado a una cuerda. Indica las ventajas de su uso.

Con el torno construído por ti levanta pequeños objetos.

que identifiquen en cada

uno de los casos la fuerza

motriz, punto de apoyo, y

resistencia así como el

género de palanca.

Informa acerca de la

ecuación para calcular la

ventaja mecánica de las

máquinas simples.

herramientas en los

tipos de máquinas

simples, señalando

elementos, factores

comunes y

diferencias entre

ellas.

Conoce y utiliza la

ventaja mecánica de

cada una de ellas.

108

C A L O R Y T E M P E R A T U R A

Materiales: Termómetros, agua, alcohol, aceite, acetona, recipientes resistentes al calor,

mechero portátil o cocinilla eléctrica, tubo de vidrio, tubo de ensayo, hielo, alambre, soportes, vela,

fósforos, laminilla de aluminio, regla graduada, vernier, alambres o tubo delgado de cobre ó aluminio

y el alambre de hierro de un gancho para ropa, tachuelas metálicas, clavo grande, leche, corcho, matraz

o botella, globo, martillo, base pesada de hierro, hoja de papel, compás, cartulina, frasco, pitillo, tapón

de corcho con agujero, líquido colorante, gotero, cinta pegante, hilo, bolsa de plástico, dos esferas de

metal de diferente masa, metra, moneda, pañuelo, varilla metálica, palito de madera, tinta china,

bombillo, porta-bombillo, cable y toma corriente, banda de hule, tapones de goma monohoradado y

bihoradado, tres tubos capilares de vidrio, glicerina, kerosene


Objetivos 7 – 8 – 9 – 10: Los alumnos realizarán experimentos con cuerpos que se encuentren a

temperaturas diferentes, analizarán situaciones térmicas análogas, con el objeto de adquirir los conceptos de

temperatura, calor, capacidad calórica y equilibrio térmico, que le permitan aplicarlos al tratar problemas

físicos de su ambiente, a fin de estudiar la transferencia de energía térmica entre cuerpos distintos.

110


Calor y Temperatura


contenidos de Calor y Temperatura


Conceptual Nº 4

Calor

Toma un trozo de alambre de manera que

puedas plegarlo en el centro y comienza

a doblarlo hacia atrás y hacia adelante.

Repite la experiencia de forma rápida.


calor.

El alambre se

calienta.

Temperatura

Toma un clavo con las manos y aprecia

la temperatura. Coloca el clavo sobre una

base de hierro o una piedra y golpéalo

varias veces con el martillo. Toca otra

vez el clavo. Señala lo que sucede con la

temperatura

Diferencia calor y

temperatura

El clavo se calienta.

111

Calor y temperatura

Calienta dos recipientes con distintas

cantidades de agua, mide la temperatura

de ebullición y el tiempo que tardan en

alcanzarla.

Refuerza el concepto de

cantidad de calor y

diferéncialo de temperatura.

Señala las unidades de

medida en cada caso.

Se verificará que para diferentes cantidades de agua se emplea diferentes tiempos pero logran la misma temperatura.

Termómetros y escalas de

temperatura Kelvin Centígrada Faharenheit

Menciona los diferentes tipos de

termómetros que conoces así como las

escalas usadas.

Convierte unidades de temperatura de

una escala a otra.

Presenta el video, lámina o

transparencia con los termómetros a diferentes escalas de medida y su

equivalencia. Señala los diferentes tipos de termómetros que existen, las escalas y sus equivalencias, así como la manera para convertir de una escala a otra.

Ejemplificarán

los distintos tipos

de escalas para

medición de

temperatura y

sus equivalencias

112

Unidades de calor

Muestra con ejemplos que las

magnitudes de calor y temperatura al ser

diferentes se deben medir de manera

diferente.

Una vez diferenciado

calor y temperatura

introduce las unidades con

que se mide el calor.

Se familiariza con las unidades de calor: Caloría y

Kilocaloría.

Estados de agregación

Coloca un trozo de hielo en el fondo de un tubo de ensayo y sobre él algo que lo mantenga en su puesto. Llena con agua el tubo de ensayo y caliéntalo por la parte superior del tubo como lo muestra la figura. Con esta experiencia identifica los estados en los cuales se presenta el agua. Ejemplifica con la llama del mechero el cuarto estado de la materia. Menciona el quinto estado de la materia y su origen por temperaturas de –273ºC

Informa el punto triple del

agua.

Presenta los estados de agregación.

Haz énfasis en el cuarto y

quinto estado de la materia.

Se dan a conocer

los 5 estados de la

materia:

Sólido

Liquido

Gaseoso

Plasma

Cubo cuántico

113

Cambios entre los estados de agregación ºc ºc Agua Alcohol ºc º c Acetona Aceite

⇒ Mide las temperaturas del agua,

alcohol, acetona y aceite a temperatura ambiente.

⇒ Coloca sobre la cocinilla eléctrica

cada una de las sustancias en recipientes resistentes al calor, suspende termómetros para registrar las variaciones de temperatura de las sustancias en función del tiempo, hasta que parte del líquido pase al estado gaseoso.

⇒ Registra los datos en una tabla. ⇒ Elabora las gráficas de temperatura

en función del tiempo. ⇒ Analiza los resultados comparando

las gráficas entre sí para obtener cuáles de ellas alcanzan más rápido la volatilización.

Introduce los procesos de:

Fusión

Vaporización

Ebullición

Condensación,

Solidificación,

Sublimación.

* Obtención de la gráfica: Temperatura en función del tiempo.* Identificación de

los procesos de: ebullición

vaporización. fusión,

solidificación, condensación, sublimación.

114

Dilatación

Busca una armella roscada y un clavo de cabeza plana cuyo tamaño debe ser tal, que quepa apenas en el ojo de la armella. Inserta el clavo en el extremo de un palo y la parte roscada de la armella en otro palo. Prende una vela y coloca la cabeza del clavo en la llama durante varios minutos. Luego trata de hacerla pasar a través del ojo de la armella. Posteriormente enfría el clavo en agua corriente e inténtalo de nuevo. Después calienta simultáneamente la cabeza del clavo y el ojo de la armella, trata de hacer pasar la cabeza del clavo por el ojo de la armella.

Presenta el concepto de

dilatación.

En el primer

intento no pasa el

clavo mientras que

en los dos intentos

posteriores, sí.

Dilatación lineal

Suspende de dos soportes un alambre de forma que quede tenso, coloca en su centro un péndulo de manera que casi toque el piso, calienta el alambre con una vela encendida. Observa y refuerza el concepto de dilatación lineal en los sólidos.

Indica lo que significa

dilatación lineal.

Después de

calentado el

alambre, el péndulo

toca el piso. Ocurre

dilatación Lineal.

115

Dilatación superficial

Mide el largo y ancho de una laminilla

de aluminio. Calcula la superficie.

Calienta durante cinco minutos y mide

luego las dimensiones para calcular su

nueva superficie.


actividad

Esta es una

dilatación

superficial.

Dilatación volumétrica ó

cúbica.

Calienta en un recipiente cierta cantidad

de leche y observa lo que sucede al

hervir.

Amarra en la boca del matraz un globo y

calienta el matraz observando lo que le

sucede al globo.


dilatación volumétrica en los

líquidos


dilatación volumétrica en los

gases.

La leche aumenta

su volumen.

Él globo se inflará.

116

Equilibrio térmico

Deposita en un recipiente agua caliente y

mide su temperatura. Dentro de ella

introduce una bolsa de plástico con la

misma cantidad de agua a temperatura

ambiente (medida previamente). A

intervalos iguales de tiempo mide la

temperatura de ambas porciones de agua.

Después de diez minutos compara las

temperaturas.

Determina a qué temperatura ocurrió el

equilibrio térmico.

Repite las experiencias con diferentes

masas de agua en cada uno de los

recipientes. Analiza si los recipientes

son de diferentes materiales qué ocurriría

y la manera como influyen en la

obtención del equilibrio térmico.

Orienta a los alumnos en

la actividad.

Establecer la

temperatura a la

cual ocurre el

equilibrio térmico

de la mezcla

117

Capacidad calórica

Toma dos esferas del mismo metal y

masas diferentes y otra de metal

diferente.

Introduce las tres esferas en un

recipiente con agua y coloca el sistema al

fuego durante un tiempo.

Las esferas alcanzan la misma

temperatura.

Con una pinza saca las tres esferas y

deposítalas en una lámina de anime.

Después de cierto tiempo retira las

esferas del anime y observa el fenómeno.

Señala cuál esfera ha fundido más anime.


capacidad calórica y después

de realizada la actividad

sugerida, analiza los factores

de los cuales depende esta

propiedad física de los

cuerpos.

Mientras más

anime funde una

esfera mayor será

la capacidad

calórica.

La esfera de mayor

masa funde más

anime, depende

también del tipo de

material.

118

Reservorio térmico

• Coloca gran cantidad de agua en un

recipiente a temperatura ambiente.

• Luego calienta un clavo al rojo

vivo e introdúcelo en el recipiente.

• Mide nuevamente la temperatura

del agua y observa si varió ésta.

• Explica el fenómeno observado.

• Menciona reservorios de

temperatura presentes en tu entorno.

• Discute que sucedería sí:

* Introducimos en el mar un ladrillo

calentado al rojo vivo.

* Sacamos una varilla caliente al

estacionamiento del plantel para variar la

temperatura ambiental general del

estacionamiento.


reservorio térmico.

Al introducir

cuerpos de muy

pequeña masa en

una masa muy

grande con relación

a ella la masa

mayor no varía su

temperatura.

119

Transferencia de calor por conducción.

♦ Construye con una hoja de papel un

recipiente y sujeta los bordes con clips. Vierte un poco de agua en ese recipiente. Prende la vela y con ambas manos, sostén el recipiente sobre la llama.

♦ Enciende una vela, deja caer una gota

de cera sobre una varilla metálica y otra gota cera sobre un palito. Introduce ambos objetos dentro de un recipiente con agua bien caliente. Después de un tiempo toca las barras. Observa la diferencia cualitativa que hay entre sus temperaturas y en cual de ellas se derrite primero la cera.

Una vez que los alumnos

realicen las actividades

señalada, refuerza el

concepto de propagación del

calor por conducción.

El agua se calentará pero el papel no se quemará. El agua es conductora y es capaz de absorber el calor antes que el papel se queme. La explicación es que se ha producido la propagación del calor por conducción en los sólidos; a la vez se comprueba que hay cuerpos buenos y malos conductores. La cera en la varilla metálica se derrite y en el palito no.

120

Transferencia de calor por convección.

Transferencia de calor por convección y radiación

♦ Vierte agua fría en un frasco hasta la mitad. Llena un recipiente con agua caliente. Deposita una gota de tinta china en el centro del agua fría y mete el frasco en el agua caliente. La gota de tinta china se irá al fondo del frasco. Coloca una hoja de papel detrás del frasco para ver mejor el movimiento. El calor del agua calienta el agua del fondo del frasco. ♦ Construye un molinete dibujando sobre papel bond dos circunferencias concéntricas, una de un cuarto de radio de la otra. Corta en forma radial desde la circunferencia externa hasta la interna sectores circulares y, dobla ligeramente los sectores. Construye una L con un alambre, por el lado más largo introduce un corcho para sostener el dispositivo y por el lado más corto ubica el molinete por su centro. Acerca el molinete a la llama del mechero a cierta distancia para evitar que el papel se queme. Analiza a qué se debe este fenómeno.

Explica el movimiento

circular llamado ciclo de

convección o corriente de

convección.

En el caso del molinete da la

explicación física de que la

propagación del calor se

produce por corrientes de

convección del aire caliente

alrededor de la llama por

radiación.

Al introducir el frasco con agua fría en el agua caliente, la tinta comenzará a subir desde el fondo formando pequeños remolinos. El agua caliente es menos densa y por ello asciende. Esto hace que el agua fresca, más pesada, fluya hacia abajo en dirección de la fuente de calor.

Debido a las corrientes de convección, del aire alrededor de la llama, el molinete comenzará a girar El calor se desplaza por radiación casi inmediatamente.

121

Aplicaciones de calorimetría

Construcción de una chimenea Toma una caja de zapatos con tapa y dos tubos de cartón (toallas de cocina). Usa como guía el tubo de cartón y dibuja dos círculos en la tapa de la caja a unos 5 cm de cada extremo. Corta ambos círculos de manera que los tubos ajusten perfectamente. Los extremos de los tubos apenas deben pasar a través de la tapa, ya que serán las chimeneas. Coloca un pequeño trozo de vela dentro de la caja directamente debajo de una de las chimeneas de manera que la llama no queme la parte superior de la caja. Enciende la vela. Enrolla un papel en forma de tirabuzón y enciende un extremo. Después de unos segundos apágalo. Todo lo que necesitas es humo. Mantén el papel humeante sobre la chimenea que no tiene vela. Allí verás que el humo en vez de subir, baja por esta chimenea y sale por la chimenea ubicada encima de la vela. Trata de dar una explicación de este fenómeno.

Presenta el video

correspondiente a la

Calorimetría para

complementar los contenidos

desarrollados.

El calor de la vela calienta el aire en la chimenea y provoca su expansión. El aire frío más denso es absorbido hacia abajo por la otra chimenea y arrastra al humo con él. Este aire frío entra en la caja y desaloja el aire caliente por la chimenea ubicada arriba de la vela, que también arrastra el humo con él.

122

A C U S T I C A

Objetivos 11-12-13: Los alumnos realizarán un conjunto de experiencias acerca del sonido, mediante

la consideración de situaciones reales e imaginarias donde se utilicen objetos, instrumentos y aparatos que

produzcan efectos acústicos, con el fin de comprender el comportamiento y naturaleza de las ondas

sonoras y de que adquieran conocimientos teórico-prácticos sobre la Acústica.

Materiales: Martillo, campana, piedra, guitarra o cuatro, hoja de segueta,

ligas, caja pequeña de madera, cuerda larga (lazo), resorte plástico, piezas de

dominó, generador de señal acústica y visual, hilo, arroz inflado, gancho para colgar

ropa, varita curva, caja cilíndrica vacía, vela, lápiz, agua, tobo metálico, peine, lata

vacía y seca, clavos, embudo, trozo de madera, tambor, flauta, teclado, grabación de

notas musicales, tabla, cuerda de nylon, tubo metálico liviano, vasos de cristal,

botellas vacías, copa pequeña, alfileres, resorte metálico, molde metálico para

hornear, cubeta de ondas, o vidrio transparente rectangular, plastilina, lámpara, hoja

de papel bond, goteros, reglas plásticas, trocitos rectangulares de madera, trocitos

de vidrio, lámina metálica, corcho, latas de refrescos vacío, vela de parafina.


124


Acústica.

Ondas y Sonido


contenidos de Acústica, Ondas y

Sonido.


Conceptual Nº 5

Sonido.

♦ Golpea con un martillo una campana y luego agarra la campana con las manos.

♦ Golpea una piedra con un martillo. ♦ Pulsa una cuerda de guitarra ó cuatro,

ésta produce un sonido que podrás modular o cortar apretando la cuerda con los dedos. ♦ Coloca una hoja de segueta aproximadamente en su parte media, sobre el borde de la mesa. Con una mano presiona la hoja hacia abajo con firmeza sobre la mesa y golpea el extremo libre con un dedo. Repite los pasos anteriores, deslizando la segueta poco a poco hacia afuera del borde de la mesa. Haz el mismo experimento con una regla de plástico o madera y compara los diferentes sonidos.

Define el sonido como

vibración

Si se toma con la mano una fuente de sonido, éste se atenúa inmediatamente. Se produce un sonido seco y corto al golpear la piedra. La fuente de todo sonido es un cuerpo que de alguna manera se hace vibrar.

125

Frecuencia del sonido.

Estira y coloca ligas de diferentes tamaños en una caja de madera o cartón sin tapa. Da pequeños tirones con un dedo a cada liga. Haz que algunas ligas queden más estiradas y nota el cambio de sonido.

Define frecuencia del sonido

y tono

La rapidez con la que algo vibra determina el tono del sonido. Esto se llama frecuencia. Cuando la frecuencia es mayor, el sonido es más agudo.

Ondas.

Elementos de las ondas. •

•

•

•

•

♦ Ubica dos alumnos sosteniendo los

extremos de una cuerda larga, a la

altura de la cintura. Tensen la cuerda

pero que quede un poco floja. Uno

de los alumnos debe sacudir hacia

abajo bruscamente la cuerda.

Explica las ondas,

elementos, propagación.

Se formará una onda en la cuerda que rápidamente se irá alejando a lo largo de la cuerda hasta que llegue al otro alumno. Se devolverá hacia abajo y correrá rápidamente de regreso hacia la mano que la produjo. Se pone de manifiesto la reflexión.

126

Ondas transversales y longitudinales

Repite la experiencia anterior ahora con un resorte plástico pero tratando de producir pulsos más o menos periódicos para reconocer los elementos de las ondas y la clasificación de ondas según la dirección de la propagación, para lo cual ubica una marca con una cinta en una de las espiras centrales del resorte y genera pulsos de derecha a izquierda y viceversa, y también halando y comprimiendo el resorte en la dirección de su eje. Diferencia en ambos casos las ondas transversales de las longitudinales. Coloca en un recipiente transparente cierta cantidad de agua y deja caer sobre ella unas gotas de agua, observa la forma de las ondas que se producen, y los fenómenos de reflexión, refracción, difracción, superposición e interferencia de las ondas

Supervisa a los alumnos en

la realización de la actividad

de manera que identifiquen

los elementos de las ondas y

las clasifiquen por la

dirección de propagación.

De ser posible usa la cubeta

de ondas.

Se producen ondas

longitudinales y

transversales en las

cuales podrás

identificar sus

elementos.

Generación de ondas

en el agua

127

Transmisión del sonido Relación entre ondas y

sonido. Motor

Coloca varias piezas de dominó una a continuación de la otra con un pequeño espacio entre ellas, al empujar unas irán cayendo sucesivamente sobre las otras. Utilizando el dispositivo ubicado a la izquierda, demuestra experimentalmente que el sonido se transmite como energía pero es necesario la existencia de sustancia no importa que sea sólida, líquida o gaseosa. De no haber ninguna sustancia el sonido no se transmite.

Corta varios tramos de hilo, y amarra con ellos granos de arroz inflado (musli). Ata el extremo libre a la parte inferior del gancho para colgar ropa. Repite los pasos hasta que hayan colgados 8 ó 10 granos a igual distancia a lo largo del gancho. Cuelga el gancho en un soporte fijo. Coloca una liga estirada y atada a los extremos de una varita curva y ubícala cerca del centro del gancho de ropa pero sin tocar los granos de cereal suspendidos. Pulsa la liga.

Explica que se produce

traslado de la energía, sin

trasladar la materia

Las ondas trasladan energía pero sin trasladar materia. El sonido se produce por vibración pero se trasmite por choques sucesivos o por ondas. Los granos se

moverán hacia atrás y hacia delante. Los granos más cercanos a la liga se moverán más, pero ninguno de moverá demasiado. La vibración de la liga hizo que el aire alrededor de ella se moviera. Este aire golpeó el aire próximo al grano y causó su movimiento. Esta acción continuó hacia afuera, como ondas, hasta que se debilitaron y anularon.

128

Frecuencia del sonido.

Toma una caja cilíndrica vacía, coloca una vela encendida sobre la mesa. Golpea la base de la caja con tus dedos dirigiendo la tapa con el agujero hacia la vela. Intenta ajustar la puntería dos ó tres veces; nota que puedes apagar la llama desde una distancia de más de medio metro.

Indica a los alumnos que el

oído humano puede detectar

vibraciones de sonido

aproximadamente de 20 a

20.000 ciclos por segundo

El golpe en la base de la caja envía una onda de choque que sale por el agujero. Esa onda es suficientemente fuerte para apagar la vela, pero su frecuencia es demasiado baja para escucharse como sonido.

Efecto Doppler.

Escucha el sonido de un objeto que

se acerca. Cuando va pasando, nota la diferencia en el tono del sonido. Luego, permanece escuchando mientras el objeto se aleja.

Da ejemplos de aplicaciones del efecto Doppler.

Indica que esto se debe a que mientras el objeto se aproxima, las ondas sonoras empujan más cerca unas de otras. Mayor número de ondas sonoras golpean el oído cada segundo. La frecuencia es más alta, por lo tanto el tono parece más alto. Cuando el objeto empieza a alejarse ocurre lo contrario

Parecerá que cambia

el tono. Este cambio

aparente en el tono se

conoce como el efecto

Doppler.

129

Transmisión del sonido en

sólidos

Oprime tu oreja contra la superficie de un extremo de la mesa y pide a otra persona que golpee el otro extremo de la mesa con la punta de un lápiz.

Luego llena con agua tres cuartas partes de un tobo metálico y coloca tu oreja sobre uno de los lados del tobo. Introduce un peine hasta la mitad del volumen de agua y frota con tu dedo los dientes del peine. Escucha el sonido y explica el fenómeno.

Explica que el sonido se

transmite más fácilmente en

los sólidos y en los líquidos

más que en el aire.

Se oirá el sonido claramente. El sonido puede transmitirse a través de la madera, del agua, y sobre todo, de los metales.

Amplificación del sonido

Toma un peine en las manos y suavemente recorre con tu uña los dientes del peine. Después, apoya con firmeza el extremo libre del peine contra la mitad de la puerta e inténtalo de nuevo. En muchos hogares, las puertas son entamboradas y esto ayuda a amplificar el sonido. Escucha el sonido y explica el fenómeno.

Explique que este fenómeno

es utilizado en los

instrumentos musicales en

las cajas de resonancia para

amplificar el sonido.

El peine hace vibrar poca cantidad de aire. Cuando las vibraciones fueron a la madera vibró mayor volumen de aire, esta vez el sonido es mucho más fuerte.

130

Velocidad de propagación y

tono

En el fondo de una lata vacía y seca, coloca por la parte exterior dos clavos como a la mitad de la base de la lata. Estira una liga pequeña entre los clavos y da un suave tirón con sus dedos. Escucha el sonido que proviene de la lata. Quita la liga, haz un nudo en uno de sus extremos y estírala de nuevo; colocándola entre los clavos. Otra vez da un suave tirón a la liga y escucha el sonido. Quita la liga, haz otro nudo e inténtalo de nuevo.


actividad

La liga vibra debido al tirón y esto forma ondas sonoras. Cuando la liga se estiró con mayor tensión, vibró más rápido. Si vibra más rápido el tono es más alto.

Construcción

de un estetoscopio

Coloca un trozo de manguera en la parte

angosta de un embudo. Utilizando el

estetoscopio trata de percibir el sonido de

tu propio corazón y el de tus

compañeros. Coloca el embudo sobre el

objeto productor del sonido y el extremo

libre de la manguera en su oído.

Asigna a los alumnos la

construcción de un

estetoscopio sencillo

Establece las diferencias

entre infrasonido, sonido,

ultrasonido y umbral

audible.

Con este

dispositivo pueden

escuchar pequeños

sonidos que no

podrán oír al aire

libre.

131

Propiedades del sonido

Basado en tu experiencia, diferencia los

conceptos de reflexión ó eco,

reverberación, refracción y difracción

del sonido. Compara estos fenómenos

con los vistos en las ondas producidas en

resortes y en el agua.


que diferencien las

propiedades del sonido

Se establece que el

eco, la reflexión,

reverberación,

refracción y

difracción son

fenómenos del

sonido

Cualidades del sonido.

Timbre

Utilizando dos o tres instrumentos

musicales, un alumno que estudie música

produce una misma nota musical.

Ejemplo: tono do en escala de sol

mayor, detecta los diferentes timbres


actividad propuesta y/o

presenta sonidos

pregrabados en cassettes.

Se establece la

diferencia que

existe entre el tono

y timbre de un

sonido.

132

Cualidades del sonido.

Frecuencia y tono

Produce diferentes notas musicales. Utiliza un teclado o en su defecto de la grabación de las notas musicales más importantes y su respectiva división en octavas Ej. : La3 = 440 Hz. La4 = 880 Hz.

Introduce la unidad de la frecuencia del sonido. Presenta video, transparencia o lámina sobre las escalas musicales haciendo énfasis en las frecuencias.

Distinguir

diferentes

frecuencias del

sonido.

Cualidades del sonido. Intensidad

Produce diferentes intensidades de

sonido al pronunciar la nota do a distinto

volumen, desde el susurro hasta el grito.

Incluye las unidades en las

cuales se mide la intensidad

del sonido, beles y

decibeles.

Se asocia la intensidad con el

volumen.

Intensidad Tono

Timbre

Realiza una demostración de las diferencias entre las cualidades del sonido, para ello utiliza dos instrumentos de cuerda diferentes: - Golpea la cuerda suave y bruscamente. – Golpea una cuerda para diferentes posiciones del dedo en los trastes. – Produce una misma nota musical en los dos instrumentos.

Diferencia la dependencia de

las cualidades del sonido

El tono depende de la frecuencia, la intensidad de la amplitud y el timbre del tipo del instrumento.

133

Aplicaciones

Instrumentos Musicales

MONOCORDIO

Toma una lata cerrada y en una de sus

caras abre un hueco como el de un cuatro

o una guitarra. Adapta a la lata una tabla

y una cuerda de nylon que tensarás

ayudándote con la madera

Asigna como aplicación de

la Acústica la construcción

por equipos del instrumento

musical.

XILÓFONO DE CUATRO

NOTAS

Toma un tubo metálico liviano y

córtalo en cuatro trozos de diferente

longitud. Amarra cada trozo de otro

tubo mediante hilo y suspende en un

soporte. Para activarlo utiliza una

cuchara metálica.

Asigna como aplicación de la Acústica la construcción por equipos del instrumento musical, los cuales deben ser llevados al aula para establecer las diferencias entre las cualidades del sonido.

134

VASOS MUSICALES

Coloca ocho vasos de cristal (del mismo material y tamaño), sobre una mesa en línea recta y deposita en ellos diferentes cantidades de agua en orden ascendente o descendente. Se te sugiere usar una copa pequeña para medir los volúmenes de agua, al primer vaso una medida, al segundo dos medidas, y así sucesivamente hasta ocho medidas en el octavo vaso. De esta manera podrás producir sonidos musicales al golpear suavemente con un lápiz u otro objeto los bordes de los vasos. El golpe provoca que el vidrio vibre y produzca el sonido. El agua disminuye o retarda estas vibraciones de modo que a menor cantidad de agua el vaso vibra más rápido y el tono será más alto. Lo harás de nuevo sólo que un poco más rápido, el tono se vuelve más alto.




musical y demuestren en

clase la diferencia de las

cualidades del sonido

usando el instrumento

construido.

135

BOTELLAS MUSICALES

Consigue 4 botellas del mismo tamaño y material. Llena completamente una botella, la segunda a ¾ , la tercera ½ y la cuarta a ¼ de la misma. Ahora sopla por encima de la botella casi vacía. Dirige la columna de aire de modo que ésta golpee justamente dentro del borde al otro lado de la boca de la botella. Escucha el sonido. Haz lo mismo con las otras tres botellas. Nota como el tono se vuelve más alto. Repite la experiencia pero ahora golpeando la botella con un lápiz esta vez el tono se hará cada vez mas bajo. Cuando soplas a través de la boca de la botella, una onda de aire comprimido baja por la boca de la botella, golpea la base y se refleja hacia la abertura. Cuando sale de la boca de la botella, el aire comprimido se expande, enviando otra onda hacia abajo, al fondo de la botella. Las ondas comprimidas y expandidas se propagan hacia arriba y hacia abajo por dentro de la botella, encimándose una en otra. Cuando estas ondas llegan a la abertura de la botella, hacen que la corriente de aire que sale de los labios vaya hacia adelante y hacia atrás de la boca de la botella.

Explica que la corriente de aire está vibrando cuando la corriente que vibra golpea el aire que lo rodea, se produce el sonido. La botella con menor cantidad de agua producirá el sonido más bajo debido a que las ondas se propagan más lejos dentro de la botella. Cuando hay más agua en la botella, la distancia es más corta. Así las ondas regresan muy rápidamente y la corriente de aire vibra también más rápido, así se produce un sonido más alto. Al golpear las botellas externamente con el lápiz el vidrio vibra y el agua retarda las vibraciones, por lo tanto el sonido será más bajo.

136

PIANO CON ALFILERES

Sobre una pieza de madera suave cortada de forma rectangular, ubica ocho alfileres formando una hilera previendo que cada alfiler debe quedar un poco más corto que el inmediatamente anterior, es posible que tengas que cortar algunos alfileres para obtener la altura deseada. Coloca otro alfiler sin cabeza en la goma de borrar del lápiz; con este último alfiler golpea los alfileres ubicados en la tabla. Golpea el alfiler más alto, debe emitir la nota más baja. Continua así con cada alfiler golpeándolo o empujándolo un poco hasta que consigas que emita sonido. Ahora golpea toda la hilera de alfileres y advierte el sonido. Se producen sonidos musicales pero de poco volumen. Coloca un molde metálico para hornear boca abajo sobre la mesa y encima de él, el dispositivo construido. Inténtalo de nuevo. Los sonidos tendrán mayor volumen. El molde amplifica las vibraciones produciendo mayor volumen del sonido.




musical y demuestren en

clase la diferencia de las

cualidades del sonido

usando el instrumento

construido.

137

E L E C T R I C I D A D Y M A G N E T I S M O

Objetivos 14-15-16: Los alumnos realizarán experiencias reales y simuladas que ilustren

interacciones eléctricas y magnéticas, con el fin de determinar magnitudes y establecer relaciones y

regularidades de estas interacciones, que conduzcan a la comprensión de los conceptos e ideas básicas

de la electricidad y el magnetismo para estudiar el comportamiento y las propiedades de diversos

cuerpos físicos electrizados e imanados.

Materiales: Peines de carey, pedacitos de papel, varillas de vidrio, de plástico, pedazos de tela de seda, de lana, polyester, lana, hilo de seda, papel aluminio, botella, cereal inflado, limadura de hierro, clavos, clips, brújulas, imanes, cable, pilas, bombillos, bases de bombillos (sócates), amperímetro, voltímetro, motor eléctrico, timbre, interruptores, tester.


139

A C T I V I DA D P R E V I A:

CONSTRUCCION DE UN ELECTROSCOPIO

Los alumnos por equipos construirán en sus hogares un electroscopio según la figura

Es importante que:

• Se extraiga gran parte del aire y de la humedad interna de la botella antes de taparla para lo cual se recomienda

calentar cuidadosamente la botella sobre una vela encendida o una cocinilla

• El tapón de la botella debe ser aislante, puede ser: pelota de goma, esfera de anime, tapón de corcho, tapón de goma

• laminillas de papel aluminio

• alambre de cobre

• esferita de anime pintada con grafito (mina de lápiz mezclada con alcohol), esferita metálica o de papel aluminio.

140

Contenido

Acción del alumno Acción del docente Resultados

Electricidad y Magnetismo

Visualiza la relación entre los contenidos de electricidad y magnetismo


Electrización por frotamiento inducción y contacto

Amarra un pedacito de arroz inflado al extremo de un hilo y colócalo en un soporte para que pueda oscilar libremente como un péndulo. Frota un peine(bien lavado para eliminar cualquier grasa) enérgicamente con un mechón de cabello limpio y seco. Acerca lentamente un extremo del peine al cereal suspendido. El cereal será atraído hacia el peine. Pronto el pedacito del cereal saltará del peine. En forma lenta acerca nuevamente el peine al cereal. El pedacito de cereal se separará del peine (Electrización por contacto). Después toca el cereal con la punta del dedo y acerca el peine al cereal. De nuevo, el cereal será atraído por el peine(Neutralización). Un objeto cargado atrae un objeto descargado o neutro.

Explica la interacción

eléctrica por frotamiento,

inducción y contacto. Así

como la neutralización

El cereal también

adquirió una carga

eléctrica, y se repele

con el peine. Al

tocarlo con el dedo

los electrones en

exceso pasaron al

cuerpo humano. La

electricidad estática

se observa mejor

cuando no hay

humedad en el

ambiente.

141

Estructura de la materia

Observa y analiza el video de Electrostática y refuerza sobre la estructura de la materia.

Presenta el video de Electrostática y refuerza sobre la estructura de la materia

Los materiales pueden clasificarse en: conductores, aislantes y semiconductor.

Ley de cargas

Utilizando el electroscopio construído comprueba el funcionamiento del mismo, en su casa, acercándolo a la pantalla del televisor (monitor), encendiendo y apagando el T.V. En el aula de clase frota una carpeta de plástico y acércala abierta, a la esfera del electroscopio. Luego acerca la varilla de vidrio cargada y observa lo que ocurre con las laminillas del electroscopio. Comprueba que ocurre si tocas la esfera del electroscopio cargado, acerca primero la carpeta de plástico y luego la varilla de vidrio. Analiza estas observaciones con tu profesor.

Explica la interacción por inducción, por contacto, clases de carga, ley de las cargas, ley de la conservación de la carga, ley de Coulomb, establece una definición operacional que permita establecer la dependencia de la fuerza de interacción eléctrica con la carga y con la distancia que los separa.

La ley de las cargas establece: que cargas de igual tipo se repelen y cargas de diferente tipo se atraen. A mayor distancia de las cargas la fuerza de atracción es menor. A mayor carga mayor atracción.

142

Magnetismo

Sostén un imán y adherido a él un clavo, acerca el otro extremo del clavo a unos clips. El clavo atraerá a algunos de ellos. Retira el clavo del imán y los clips caerán. Cuando el imán estaba en contacto con el clavo, el campo magnético alineó todos los átomos del clavo en la misma dirección y los transformó en imanes; regresaron a su estado de desorientación cuando se quitó el imán.

Orienta a los alumnos en la ejecución de la actividad propuesta.

El hierro es fácil magnetizarlo pero pierde rápidamente su campo magnético, el acero es difícil magnetizarlo pero mantiene su campo magnético mucho más tiempo que el hierro

Determinación e identificación de los polos

de un imán. N S N S

Suspende un imán recto de un hilo a manera de péndulo. Acerca otro imán y combina todas las posiciones posibles; anota las observaciones.

Está pendiente que el alumno realice todas las combinaciones posibles al acercar los imanes y que anote correctamente sus observaciones.

Si los imanes se atraen es porque interactuaron dos polos diferentes, en caso contrario han interactuado dos polos iguales.

143

Construcción de un imán

Para hacer un imán frota una aguja muchas veces siempre en el mismo sentido con un extremo del imán. Levanta ahora pequeños objetos metálicos de hierro. Repite la experiencia con una hoja de segueta frotando toda su extensión en un solo sentido y con solo un extremo del imán.


la realización de la

actividad.

La aguja y la

segueta se imantan,

obteniéndose así,

pequeños imanes

Obtención y destrucción de

un imán a partir de uno dado

Usando la segueta magnetizada de

la polaridad de cada extremo, marca lo

con un lápiz o un trozo de tirro, parte la

a la mitad (utiliza tela gruesa pa

golpearla). Verifica con la brújula

ocurrió con los polos de cada mitad.

Si golpeas varias veces el imán con el martillo o se calienta el imán, este pierde su magnetismo.



actividad.

Es imposible aislar

los polos de un

imán, porque no

importa cuantas

veces dividas el

imán, cada trozo se

convierte en un

imán completo.

144

Construcción de una brújula

Construye una brújula con una aguja

imantada. Para ello monta un péndulo

en un vaso de vidrio como lo indica la

figura y en la laminilla de papel

inserta la aguja imantada. La aguja se

balancea algunas veces y después se

alinea en la dirección norte-sur.

Basados en la orientación geográfica

asigna cual de los extremos de la

aguja es el Norte. Utiliza la brújula

construída para asignarle el Norte o el

Sur a cualquier imán que no tenga la

polaridad definida. Recuerda que el

Norte geográfico es el Sur magnético.


construcción de la brújula

Se obtiene una

brújula que se

orienta siempre en

el sentido norte –

sur

Contenido

Acción del alumno

Acción del docente

Resultados

145

Campo magnético

Coloca un imán recto sobre una mesa

y lo tapa con una cartulina, esparce

levemente unas limaduras de hierro

sobre la cartulina. (Si no se dispone de

limaduras, que pueden conseguir en

cualquier metalúrgica, las pueden

fabricar limando un clavo). Observa

como algunas limaduras se juntan y se

paran de punta, mientras que otras se

esparcen ordenadamente en la

cartulina. Golpea levemente la

cartulina. Son las llamadas líneas de

fuerza magnética las cuales permiten

visualizar el campo magnético.



actividad

Las limaduras más

cercanas a los

polos se juntan en

grupo y dejan un

espacio vacío,

mientras que las

limaduras más

alejadas se alinean

formando líneas

entre los polos

146

Contenido

Acción del alumno

Acción del docente

Resultados

Protección en un campo

magnético

Repite la experiencia anterior con a)un

imán de herradura acostado, b)un imán

de herradura situado de forma vertical,

c)un imán recto parado de forma

vertical, d) dos imanes rectos separados

a cierta distancia de manera que entre

ellos ubiques una pequeña arandela de

hierro.

Orienta al alumno para que

identifique en que

situaciones debemos

protegernos de un campo

magnético.

Si deseamos

protegernos de un

campo magnético

debemos

protegernos con

hierro o aluminio.

Corriente eléctrica

Abre una llave conectada a una manguera e imagina el movimiento del agua dentro de la manguera. Conecta un circuito eléctrico elemental e imagina el movimiento de los electrones en el cable.

Recalca la importancia del

generador eléctrico como

responsable de mantener la

corriente eléctrica.

El agua es un fluido

que se mueve en la

manguera.

La corriente eléctrica es un flujo de electrones.

147

Contenido

Acción del alumno

Acción del docente

Resultados

Circuito eléctrico elemental

Construye un circuito eléctrico

elemental para identificar los

elementos básicos. Dibuja el circuito

empleando la simbología respectiva.

Toma en cuenta el sentido

convencional de la corriente.

Usa los instrumentos para medir

voltaje, corriente y resistencia.

Introduce los instrumentos

eléctricos de medición,

amperímetro, voltímetro,

ohmetro; las unidades de

medida y las precauciones

de su uso.

Se familiariza con

los elementos

básicos de un

circuito eléctrico y

los instrumentos

de medición.

Corriente eléctrica por

reacción química

Emplea un trocito de alambre de acero

y un trocito de alambre de cobre.

Introduce dichos alambres separados en

una papa grande o un limón y con el

tester medirán voltaje. Trata de acercar

los dos alambres para ver si el voltaje

cambia.

Explica la producción de

corriente eléctrica por

reacciones químicas.

La corriente existe

debido a la

reacción química

que se produce

entre la papa o

limón y los

alambres de acero

y cobre.

148

Contenido


Conductor

Semi - Conductor

y Aislador

Instala un circuito eléctrico elemental

usando como generador una pila de

1,5 voltios y un bombillo para ese

voltaje. Separa una de las conexiones a

la pila y con un clip trata de hacer el

contacto entre el cable y la pila. Nota

que el foco se enciende brillantemente.

Ahora repite la experiencia y en el

lugar del clip usa la punta del lápiz.

Nota que el foco enciende pero no tan

brillantemente. Usa posteriormente en

lugar del clip un pedacito de papel

observa que el foco no prende.

Solicita de los alumnos

que den otros ejemplos de

materiales conductores

semi – conductores y

aisladores

El metal es buen

conductor de

electricidad, el

grafito es

semiconductor y el

papel es aislante.

149

Contenido


Fusibles

De un cordón de una lámpara vieja, separa los cables, pela sus extremos. Utiliza pilas de lámpara de mano e introdúcelas en un tubo de cartón (usado en toallas de papel para cocina). Cuidando colocar el positivo de una pila a continuación del negativo de la otra. En el extremo del enchufe colocarán una tirita muy delgada de papel aluminio. Este será el fusible. Conecta un extremo del cordón a un polo de la batería construída. Observa y explica lo que ocurre.

Haz que los alumnos

recuerden y

ejemplifiquen cuales son

los fusibles usados en sus

casas y automóviles

El cartón impedirá que las pilas se muevan. Al conectar los polos el fusible se quemará debido a que ha ocurrido un corto-circuito. El fusible se diseña para funcionar como el punto más débil del circuito.

Circuitos eléctricos

Construye y dibuja circuitos con bombillos en serie, paralelos y mixtos. Utiliza el multitester mide en cada uno de los circuitos la intensidad, voltaje, resistencia. Verifica las fórmulas matemáticas que se usan para ello.

Orienta a los alumnos para que realicen la experiencia descrita y verifiquen las fórmulas con sus observaciones.

Se determinan las leyes de los circuitos de resistores conectados en las configuraciones básicas.

Código de colores para

determinar valor de resistencias

Determina el valor de algunas resistencias usando el código de colores y verifica sus resultados con el ohmetro.

Presenta al alumno una

tabla ó lamina con el

código de las resistencias.

Se determina el

valor de la

resistencia, sin el

uso del ohmetro.

150

Contenido


Resistencias variables ó

reóstatos

Conecta un extremo de alambre de cobre delgado al polo positivo de una pila de 1.5 voltios, sujétala con cinta adhesiva. Enrolla el otro extremo del alambre firmemente al lado metálico de un foco de linterna. Coloca sobre la mesa una mina de grafito completa. Y sobre ella el polo negativo de la pila. Luego coloca en contacto la base del foco con la mina de grafito, muy cerca de la pila, observa como se enciende el foco. Desliza gradualmente el foco por la puntilla y nota que lentamente el foco pierde intensidad luminosa. El grafito no es un buen conductor, pero si es un buen reóstato.

Explica la importancia de

los reóstatos en los

circuitos eléctricos.

Un reóstato es una

resistencia variable

que se usa para

controlar el paso de

la cantidad de

corriente.

Aplicaciones de circuitos

eléctricos

Emplea fórmulas para predecir los valores de los parámetros medidos en circuitos eléctricos y los aplicarán posteriormente en la simulación de circuitos eléctricos utilizando el programa computarizado ELECTRO.

Orienta a los alumnos

para que trabajen

correctamente con el

computador.

Se predice el valor

de las magnitudes

básicas de un

circuito eléctrico.

151


Electroimán

Enrolla cuidadosamente un alambre de cobre alrededor de la parte metálica de un atornillador. Quita el aislante de los extremos del conductor y con ellos toca brevemente los bornes de una pila. Esto debe magnetizar al atornillador.

Informa a los alumnos

que es posible combinar

magnetismo y electricidad

El campo magnético de la bobina alinea las moléculas del atornillador convirtiéndolo en un imán.

Electro magnetismo

Construye dos aros de alambre de cobre, uno lo ciérralo y el otro lo déjalo entreabierto. Suspéndelos de una barra Introduce un extremo de un imán por el aro abierto. Ahora lo introdúcelo en el aro cerrado. Cuando retires el imán el aro tratará de seguirlo. El campo magnético del imán indujo una corriente eléctrica en el aro cerrado. Esta corriente produjo su propio campo magnético, el cual fue rechazado y atraído por el imán.


electromagnetismo.

No se moverá el aro

abierto.

El aro cerrado

tratará de alejarse

152

Contenido

Acción del alumno

Acción del docente

Resultados

Magnetismo y sentido de la

corriente

Ubica una brújula sobre la mesa

dejando que se oriente libremente.

Coloca sobre la aguja paralelamente y

en su misma dirección una alambre

cuyos extremos estarán conectados a

los polos de una pila. Cierra por unos

instantes el circuito, (si lo dejas mucho

se daña la pila) y observarás que la

brújula gira. Conecta ahora el alambre

de manera que el extremo que estaba

conectado al borne positivo quede

ahora conectado en el borne negativo y

viceversa. Cierra nuevamente el

circuito.

Explica la experiencia de

Oersted y cómo se

determina el sentido de

una corriente eléctrica

usando la brújula.

La aguja se mueve

en sentido contrario

al cambiar las

conexiones.

153

Contenido

Acción del alumno

Acción del docente

Resultados

Construcción de

Galvanómetro

Construye un galvanómetro como el

siguiente. Dobla los extremos de un

cartón hacia arriba para formar un

soporte. Luego pasa un alambre de

cobre con aislante, alrededor de él de

manera que dé más de 30 vueltas.

Dejando en los extremos como 30 cm

de cada lado. Pela los extremos.

Coloca una brújula sobre el cartón

bajo el alambre. Mueve el cartón de

modo que los alambres se orienten en

la dirección este-oeste y luego conecta

los extremos a una pila de 1.5 voltios.

Explica a los alumnos

que los instrumentos de

medición están basados

en aplicaciones del

electromagnetismo.

La aguja de la

brújula se desviará

más o menos en la

dirección este-oeste

siguiendo el flujo de

la corriente. El

galvanómetro es un

medidor que puede

detectar pequeñas

cantidades de

corriente.

154

Contenido


Construye un motor eléctrico

Con dos tiras metálicas dobladas ubicadas sobre una base de madera, construye el soporte. Una aguja de tejer será el eje del motor y deberá poder girar libremente en sus soportes. Atraviesa un corcho largo por su centro con la aguja de tejer. Sobre él, enrolla un alambre delgado (cobre) muchas veces para formar una bobina, pega los extremos con cinta a lados opuestos de la aguja. No dejes que se unan los cables sin aislante ni los cubras con cinta. De allí conectarás los alambres que vienen de la pila. Clavarás dos tachuelas a la base de madera justamente abajo de los contactos para sostener los cables que vienen de la pila. Después, monta un imán en forma de U en la base, de manera que sus extremos queden hacia arriba frente a cada lado de la bobina, debe caber holgadamente la bobina. Conecta los terminales de la pila y da una vueltecita al corcho con la mano. El motor debe ahora girar por sí mismo.


el proceso de

construcción de un motor,

para que ellos en su casa,

realicen dicho proceso

como aplicación de lo

aprendido en clase

Al efectuar las

acciones previstas,

se ponen de

manifiesto los

principios básicos

que rigen el

electromagnetismo.

El funcionamiento

de un motor es un

buen ejemplo de

aplicación del

electromagnetismo.

155

O P T I C A

Objetivos 17-18-19: Los alumnos harán incidir la luz sobre diversos tipos de objetos, medios reflectores y refringentes; a fin de estudiar los fenómenos de propagación, reflexión, refracción, y dispersión de la luz, mediante la realización de experiencias reales e imaginarias que permitan determinar algunas regularidades ópticas cualitativas y cuantitativas de los fenómenos citados y aplicarlos en la construcción y utilización de aparatos e instrumentos ópticos sencillos

Materiales: Linternas, cartulina, cartón, cinta adhesiva, talco, humo,

esferas de anime de diferentes tamaños, palitos, pantalla blanca, agua,

recipientes de vidrio, caja paralelepípeda de cartón, pintura negra mate, papel

traslúcido, velas, fósforos, rectángulos de cartón duro con soportes para usar

como porta objetos, vidrio transparente, vidrio traslúcido, papel aluminio, papel

blanco, papel pergamino, vidrio esmerilado, espejo plano pequeño

transportador, compás, muñequitos o figuritas de plástico de igual tamaño,

color forma y material, regla graduada, trocito de lámina metálica bien pulida,

vaso de vidrio transparente, lápiz, recipiente rectangular, colorante para agua,

papel milimetrado, lámina de acrílico, aceite quemado, kerosene, frasco de

vidrio transparente, papel celofán: verde, rojo y azul, disco de polietileno,

espejos planos lentes convergentes y divergentes, tubos de cartón, bombillo.

Contenido: Ver Diagrama Conceptual Nº 7

157

ACTIVIDAD PREVIA:

0º 180º

En el hogar, A) Construirán un círculo de cartulina blanca y lo graduarán desde 0º a 360º de 10º en 10º, remarcando el diámetro de 0º a 180º con lápiz de color. Este dispositivo lo utilizarán como disco óptico luego de montarlo en un disco de polietileno. B) Pegarán un espejo plano a un objeto que lo mantenga perpendicular a un plano horizontal y a ras con él.

158


Optica

Visualiza la relación de todos los contenidos de Optica


Propagación rectilínea de la luz

Utiliza una linterna y una cartulina de

color obscuro. Tapa la pantalla de la

linterna con una arandela de cartón a la

que le han abierto previamente una

ranura en su centro, pegando ésta con

cinta plástica a la linterna; luego haz

incidir un rayo de luz que parta de la

linterna paralelamente a la superficie de

la cartulina, de manera que un rayo pase

rasante a ésta. Para ser visible más

fácilmente el efecto, espolvorea talco o

humo.

Orienta la actividad

La propagación

rectilínea de la luz,

se pone de

manifiesto.

159


Umbra y penumbra

Lleva al aula varias linternas y esferas de diferentes tamaños con soportes incrustados. Toma una de las esferas y colócala frente a una pantalla blanca, alúmbrala primero con una linterna, observa la sombra proyectada en la pantalla; después la alumbras con dos linternas (muy cerca una de la otra) luego separa las linternas. Observa dos sombras en la pantalla, a medida que se acerque la linterna a la esfera, las sombras se acercan una a la otra hasta que se superponen formando umbra y penumbra. Posteriormente utiliza dos esferas iluminándolas con una linterna de luz intensa, colocando una esfera de menor tamaño entre la fuente luminosa y la otra esfera de mayor tamaño; luego intercambia la posición de las dos esferas con respecto a la fuente luminosa. Deben colocarse alineadas la fuente luminosa, las esferas y la pantalla; para ejemplificar así los eclipses totales y parciales.

Explica la proyección de la

luz y de la sombra cuando

se interponen cuerpos en su

trayectoria.

Producción de

eclipses simulados

con esferas

160


Construcción de la cámara obscura

Construye una cámara obscura empleando, una caja paralelepípeda con una abertura mínima en el frente y en la parte posterior quita la tapa de cartón, pinta internamente la caja con pintura negra mate y sustituye la tapa quitada por un papel traslúcido sellando bien la caja para que no entre luz excepto por la pequeña abertura. Frente a ésta coloca una vela encendida y observa la imagen que se forma en el papel.

Explica que la imagen que

se produce es real, invertida,

debido a la propagación

rectilínea de la luz cuando

se interceptan en el orificio

los rayos provenientes de

los extremos de la vela.

Rayos luminosos notables

Los alumnos harán un diagrama de la

marcha de los rayos luminosos notables,

en las experiencias 2,3, y 4.


que tracen correctamente los

rayos notables.

Gráficas de rayos

luminosos notables

161


Reflexión Difusión

Refracción Absorción

Monta sucesivamente sobre porta objetos: vidrio transparente, vidrio traslúcido, cartulina negra, papel aluminio liso, papel aluminio arrugado, papel pergamino, vidrio esmerilado; haciendo incidir la luz proveniente de una linterna como la utilizada en la primera experiencia de óptica. Coloca una pantalla detrás de los objetos iluminados, para recibir la luz proveniente de los mismos y clasifica de acuerdo al paso de la luz, los tipos de objetos y también si en ellos la luz se refleja, se refracta, o se expande en todas direcciones.


cuanto a los cuerpos

luminosos e iluminados, así

como de los fenómenos

observados en los diversos

objetos utilizados en la

actividad.

Los objetos se

clasifican en:

transparentes,

traslúcidos, opacos

La luz se refleja,

difunde, es

absorbida y se

refracta.

Reflexión de la luz

Ubica el disco óptico sobre un soporte de manera que quede horizontal Sobre el diámetro remarcado en el disco óptico ubica un espejo plano. Haz incidir un rayo de luz proveniente de una linterna con diversos ángulos de manera que el rayo de luz pase rasante sobre el disco óptico. Observa el rayo incidente y el rayo reflejado.


realización de la actividad

La reflexión de la

luz, está regida por

dos leyes.

162


Imágenes en espejos planos

Coloca sobre un papel blanco alineados entre sí frente a frente dos muñequitos iguales en tamaño, color, forma y material. Ubícate al mismo nivel y coloca el espejo entre las dos figuras, en una posición tal, que la imagen reflejada en el espejo coincida con la figura ubicada detrás del mismo


realicen la experiencia con

mucha precisión.

Las características de la imagen producida son: virtual, derecha, simétrica, de igual tamaño, aparecen invertidas la derecha e izquierda

Imágenes en espejos cóncavos

Busca un trocito de lámina metálica bien

pulida y cúrvala levemente obteniendo

un espejo cóncavo y otro convexo.

Frente al espejo cóncavo coloca diversos

objetos (muñequitos, vela encendida,

etc.) y determina la posición del foco del

espejo para lo cual, debes colocar el

objeto seleccionado lo más alejado

posible del espejo alineado a éste.

Explica que la posición del objeto respecto al espejo puede originar diferentes características de la imagen: *Si la distancia que separa el objeto del espejo es mayor que su radio. *Si el objeto está en el centro de curvatura. *Si el objeto está entre el centro de curvatura y el foco. *Si el objeto está en el foco. *Si el objeto está entre el foco y el vértice

*La imagen será: real, de menor tamaño e invertida. *La imagen será: real, de igual tamaño e invertida. *La imagen será: real, de mayor tamaño e invertida. *No se forma imagen. *La imagen será: virtual, derecha y de mayor tamaño

163


Imágenes en espejos

convexos

Utiliza el espejo convexo y repite la

experiencia anterior.

Comprueba que las imágenes obtenidas en ese tipo de espejo, son independientes de la posición del objeto

Características de la

imagen: virtual, de

menor tamaño y

derecha.

Refracción

Coloca un vaso con agua e introduce en él un lápiz o una regla para observar el fenómeno llamado refracción. En un recipiente rectangular que contenga agua coloreada haz incidir de manera no perpendicular un rayo de luz proveniente de la linterna, sobre la superficie líquida, y observa el cambio de trayectoria de dicho rayo dentro del agua. Sobre un papel milimetrado ubica una lamina de acrílico y repite la experiencia anterior.

Una vez realizada la experiencia, pide a los

alumnos que expongan ejemplos de su entorno, donde se empleen los

principios físicos analizados en clase.

El lápiz se observa

como partido

El rayo de luz se

desvía

164


Refracción y ángulo límite

Usando la lámina de acrílico harán llegar sobre una de sus caras, rayos con diferentes ángulos de incidencia hasta observar que: a) el rayo refractado al volver al aire es paralelo al rayo incidente y b) con un determinado ángulo se produce una reflexión total interna y no el fenómeno de refracción. Este ángulo se denomina ángulo límite.

Debes dirigir la actividad

para que los alumnos

observen muy bien tanto la

reflexión total interna cono

el ángulo límite.

La luz comienza refractándose y

después de cierto ángulo se produce

reflexión total interna

Dispersión de la luz

Sobre un piso de asfalto impregnado de aceite quemado rocía kerosene de manera uniforme, los alumnos ubicados en diferentes posiciones notarán que el kerosene luce de diferentes colores. Llena con agua un frasco de vidrio transparente y colócalo en un sitio elevado, utiliza un espejo plano y haz incidir sobre el frasco un haz de luz proveniente del Sol de tal forma que el ángulo de incidencia de la luz en el agua sea de 45º aproximadamente. Utiliza como pantalla una hoja de papel blanco que ubicarás cerca del frasco para recoger la imagen esperada.


realicen estas experiencias

preferiblemente en el

patio del plantel en un día

soleado.

Se obtiene en ambos

casos un arco iris o

banda espectral,

fenómeno conocido

como dispersión de la

luz.

165


Dispersión de la luz

Cubre con 3 capas de papel celofán rojo la pantalla de una linterna y fija el papel con una liga. Repite el proceso con otras dos linternas utilizando papel celofán azul y verde. En un cuarto oscuro ilumina una pantalla de papel blanco con la linterna forrada en rojo. Observa un círculo de luz roja. Seguidamente otro alumno ilumina con luz verde haciendo que ésta coincida con el círculo anterior, observa que se forma un círculo de color amarillo. A continuación otro estudiante proyecta sobre el círculo amarillo la luz azul.

Informa a los alumnos

que al mezclar todos los

colores del espectro se

obtiene la luz blanca.

Al hacer incidir

todas las luces

provenientes de las

linternas, se produce

una luz casi blanca.

Lentes

Utiliza lentes convergentes y divergentes,

y repite los pasos seguidos en las

estrategias referidas a espejos cóncavos y

convexos.

Haz énfasis en el estudio gráfico de los rayos más importantes que actúan sobre los lentes para hacer predicciones de cuales serán las características de las imágenes producidas por las lentes utilizadas.

Las imágenes son reales, virtuales, derechas, invertidas, de mayor, igual o menor tamaño que el objeto, dependiendo de la posición que ocupe el objeto.

166


Aplicaciones de óptica

Construcción de aparatos e

instrumentos ópticos.

Aplica los conceptos analizados en el aula, construyendo los siguientes instrumentos o aparatos ópticos:

• Cámara fotográfica usando la cámara oscura y una lente convergente.

• Periscopio sencillo con tubos de cartón o cartulina, espejos planos.

• Proyector diascópico usando dos lentes convergentes, un bombillo y una pantalla.

• Proyector episcópico con un espejo plano, una lente convergente, un bombillo y una pantalla.

• Retroproyector: con espejo plano, bombillo, lentes convergentes, pantalla.

• Microscopio: Con dos lentes convergentes

• Anteojo Terrestre: Lente convergente y uno divergente

• Telescopio: Dos lentes convergentes.

Asigna al alumno como

proyecto final de curso la

construcción de aparatos

e instrumentos ópticos.

C I N E M A T I C A -...

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