Guía Didáctica del Docente Física...

El material Guía Didáctica del Docente Física 2 para Segundo Año

de Educación Media es una obra colectiva, creada y diseñada por elDepartamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana,bajo la dirección de

MANUEL JOSÉ ROJAS LEIVA

COORDINACIÓN DEL PROYECTO:

Eugenia Águila Garay

COORDINACIÓN ÁREA CIENCIAS:

Marisol Flores Prado

AUTORES TEXTO DEL ESTUDIANTE

Macarena Herrera AguayoRoberto Fernández NovaFelipe Moncada Mijic

AUTORES GUÍA DIDÁCTICA DEL DOCENTE

Macarena Herrera AguayoFelipe Moncada MijicPablo Valdés Arriagada

EDICIÓN:

Pablo Valdés Arriagada

CORRECCIÓN DE ESTILO:

Isabel Spoerer VarelaAstrid Fernández Bravo

DOCUMENTACIÓN:

Paulina Novoa VenturinoMaría Paz Contreras Fuentes

La realización gráfica ha sido efectuada bajo la dirección deVERÓNICA ROJAS LUNA

con el siguiente equipo de especialistas:

COORDINACIÓN GRÁFICA:

Carlota Godoy Bustos

COORDINACIÓN LICITACIÓN:

Xenia Venegas Zevallos

DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN:

Isabel Cruz RencoretFernanda Pardo Lagos

CUBIERTA:

Xenia Venegas Zevallos

PRODUCCIÓN:

Germán Urrutia Garín

Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del"Copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o

parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella

mediante alquiler o préstamo público.

© 2010, by Santillana del Pacífico S.A. de EdicionesDr. Aníbal Ariztía 1444, Providencia, Santiago (Chile)

PRINTED IN CHILEImpreso en Chile por World Color Chile S.A.

ISBN: 978-956-15-1563-5 Inscripción N° 187.075

www.santillana.cl

La materialidad y fabricación de este texto está certificada por el IDIEM – Universidad de Chile.

CREDITO FISICA 2 GUIAok 17/8/10 08:35 Página 2

Índice 3

Guía Didáctica del Docente Física 2º Medio

Índice

Introducción 4Definición y fundamentación del proyecto 6Descripción de la estructura del texto 7

Unidad 1: Temperatura y calor 10Planificación unidad 1 12Orientaciones metodológicas 14

Unidad 2: Fuerza y movimiento 28Planificación unidad 2 30Orientaciones metodológicas 32

Unidad 3: Trabajo y energía 42Planificación unidad 3 44Orientaciones metodológicas 46

Unidad 4: Tierra y Universo 62Planificación unidad 4 64Orientaciones metodológicas 66

Planificaciones de hipertexto 84Solucionario 94

Inicialesok 16/8/10 10:45 Página 3

4 Guía Didáctica del Docente


Presentación

Introducción

La Guía Didáctica del Docente del texto Física 2º Medio es un material que hasido elaborado con el objetivo de apoyar el proceso de enseñanza-aprendizajede la Física. La intención de esta Guía es entregar al docente herramientas quepotencien y complementen el uso del texto, en pro del logro de mayores ymejores aprendizajes en los estudiantes.

Estructura de la Guía del Docente

Esta Guía se organiza, de manera homóloga al libro, en cuatro unidades, considerando el programa de Física para 2º año de Educación Media y losAjustes Curriculares del subsector.

• Inicio de unidadCada unidad se inicia con una especificación de los Objetivos FundamentalesVerticales, Contenidos Mínimos Obligatorios, contenidos específicos, ObjetivosFundamentales Transversales y un diagrama de flujo que muestra la organizaciónde los contenidos en la unidad.

• PlanificaciónDoble página donde se entrega una propuesta de planificación que establecela relación de los contenidos con los siguientes aspectos: aprendizajesesperados, tiempo estimado para su desarrollo, recursos didácticos, tipos eindicadores de evaluación.

En cada unidad se incluyen orientaciones metodológicas para el docente, lasque se especifican a continuación:

• Orientaciones generalesSe entregan orientaciones pedagógicas generales para abordar la unidad,junto a otros aspectos relevantes que el docente debe tener en cuenta.

• Preconceptos más frecuentesIncluye un listado de los errores conceptuales más frecuentes con respecto alos contenidos desarrollados en la unidad.

• Orientaciones por actividadSugerencias específicas para apoyar el desarrollo de cada actividad incluyendo:objetivos, recomendaciones, precauciones y resultados esperados.

• Ampliación de contenidosSección en la que se profundizan contenidos a través de textos con informa-ción complementaria y actualizada para el docente, de modo de posibilitar elenriquecimiento de sus clases.


Física 2 5


Presentación

• Bibliografía sugeridaSección que incluye información bibliográfica específica y pertinente para uncierto conjunto de subtemas de la unidad.

• Páginas webs sugeridasEn estas páginas webs podrá encontrar animaciones referentes a los temastratados en la unidad, profundización de los contenidos, tablas y/o gráficos.

• RúbricasPautas en las que se verifica el logro de los indicadores de evaluación declara-dos en la planificación al inicio de unidad.

• Proyecto científicoActividad adicional fotocopiable de carácter autónoma, en la que se trabaja deforma íntegra el método científico.

• Evaluación complementariaEvaluación fotocopiable a doble página que se propone como material complementario al proceso evaluativo.

• Planificación del hipertextoSe entrega una planificación para el aprovechamiento del hipertexto. Este esun conjunto de recursos multimedia que se estructuran a partir del Textoimpreso para el estudiante y que incorpora elementos que permiten al usuarioutilizar el recurso, con una secuencia de lectura dinámica, combinandoimágenes fijas y en movimiento, animaciones y sonidos. El hipertexto presentaun tour virtual para orientar su uso y el aprovechamiento de sus recursos, losque incluyen entre otros: diccionarios y enciclopedias electrónicas, actividadesy mapas conceptúales interactivos cuyo objetivo es profundizar y enriquecerlos contenidos presentes en el Texto.




Presentación

Definición y fundamentación del proyecto

• Escenario educacionalEl texto de Física de 2º Año de Educación Media responde al Ajuste Curricular(DS 254). Dicha actualización curricular 2009 tiene como propósito facilitar eldesarrollo de las competencias conceptuales, procedimentales y actitudinalesde los alumnos y alumnas, y tanto los textos de Física 1º y 2º medio como lasGuías del Docente están pensados como materiales que apoyan estepropósito.

• Concepción del subsector de aprendizajeEl área Ciencias y en particular el subsector Física, en el escenario educacionalactual, ha participado ampliamente en el desarrollo de la cultura y la tec-nología, influyendo significativamente en nuestras vidas, lo que hace necesarioun manejo básico de sus planteamientos, como una forma de participar ycomprender este desarrollo.

• Fundamentación del proyectoEl propósito de los textos es que los estudiantes logren competencias en elárea de las ciencias, así como el de lograr aprendizajes significativos. Para ello,el currículo se fundamenta en distintas corrientes que surgen desde la psicología, el constructivismo y la didáctica, con el fin de mejorar la calidad delproceso de enseñanza-aprendizaje, en particular de las corrientes de la inda-gación científica. Estas vertientes son las que fundamentan la creación de lostextos y las guías que los acompañan.

Notas


Física 2 7


Presentación

Organización del texto

El texto Física 2º se organiza en cuatro unidades. A continuación se describen las características principales de los tiposde páginas que se encuentran en este libro.

Evaluación inicial destinada a medir losconocimientos previos necesarios paraabordar la unidad, incluye un recuadrodenominado Lo que me gustaría saberdestinado a plantear preguntas factibles deser respondidas en la unidad.

Doble página inicial, en la que se presentanimágenes representativas de los temas quese tratarán en la unidad.

IntroducciónTexto que hace una breve introducción delos contenidos que se tratarán en la unidad.

Aprenderás aListado de los aprendizajes esperados de launidad.

Actividad inicialSección destinada a activar los conocimien-tos previos de los estudiantes a partir deuna serie de preguntas y asociaciones rela-cionadas con las imágenes representativasde la unidad.

Inicio de unidad

Evaluación diagnóstica




Presentación

IndagaciónActividad exploratoria cuya finalidad es darinicio a los contenidos mediante la formu-lación de preguntas y planteamiento dehipótesis.

Conceptos claveSignificado de conceptos o palabras citadasen el texto y cuya definición facilite lalectura comprensiva.

Ten presente queActividad destinada a trabajar conceptosque puedan tener una interpretaciónerrónea.

Ejemplo resueltoEjercicio tipo resuelto paso a paso. Sufunción es orientar el desarrollo de ejerci-cios similares.

ActividadDestinada a trabajar habilidades y darcontinuidad al contenido, partiendo de laobservación y exploración.

Conexión con…Vincula los contenidos tratados en la unidadcon otras áreas del conocimiento.

Desarrollo de contenidos

Síntesis y evaluación de procesoPágina donde se integran y evalúan loscontenidos tratados en un conjunto detemas.

Así aprendo mejorBreve actividad destinada a trabajar lametacognición.

Investigación científica Actividad en la que se trabaja de formadirecta el procedimiento científico, ya seaplanteando hipótesis, interpretando datos oanalizando un experimento famoso.


Física 2 9


Presentación

Síntesis de la unidad

InfografíaResumen gráfico de los contenidos tratadosen la unidad, el que incluye una definiciónbreve de los principales conceptos.

Línea de tiempoGráfica lineal en la que se ubican de formacronológica descubrimientos y datos cientí-ficos relacionados con la unidad, y sedestacan algunos hechos históricos rele-vantes, a modo de contextualizar la evolución de la ciencia.

¿Qué sucedería si...?Actividad destinada al desarrollo de la imagi-nación y el pensamiento divergente.

Inter@ctividadVínculo con distintas páginas webs en lasque se encuentran aplicaciones de los con-tenidos tratados en la unidad.

Páginas finales de la unidad

Evaluación sumativaEvaluación final de la unidad destinada a la verificación de los aprendizajesesperados, incluye tres momentos: comprendo, analizo y aplico.

Evaluación finalPequeña actividad al inicio de la evaluación sumativa cuya finalidad es revisarnuevamente la evaluación diagnóstica.

Proyecto científicoActividad de carácter autónoma, en la que se trabaja de forma íntegra elmétodo científico.


10 Unidad 1

UNIDAD

Temperatura y calor

Objetivos Fundamentales Verticales

1. Explicar diversos fenómenos en que participa el calor, su relación con la temperatura, su medición y suinterpretación cualitativa en términos del modelo cinético de la materia.

2. Procesar datos con herramientas conceptuales apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en términosde las teorías y conceptos científicos del nivel.

Contenidos Mínimos Obligatorios

1. Análisis comparativo del funcionamiento de los distintos termómetros que operan a base de dilatacióntérmica; y de las escalas Kelvin y Celsius de temperatura.

2. Interpretación cualitativa de la relación entre temperatura y calor en términos del modelo cinético de lamateria.

3. Distinción de situaciones en que el calor se propaga por conducción, convección y radiación, y descripcióncualitativa de la ley de enfriamiento de Newton.

Aprendizajes Esperados

1. Describir qué es la temperatura y qué es el calor y qué relación existe entre ellos.

2. Describir el funcionamiento de los termómetros que se basan en dilatación térmica.

3. Relacionar las distintas escalas termométricas a partir del conocimiento de los parámetros sobre los cualesse construyeron.

4. Analizar las distintas formas de propagación del calor.

5. Explicar en forma cualitativa la ley de enfriamiento de Newton.

6. Identificar problemas cotidianos relacionados con la temperatura y el calor, inferir sus explicaciones y sacarconclusiones sobre ellos.

7. Preservar la naturaleza y cuidar el medioambiente.

1Unidad 1 16/8/10 10:46 Página 10

Temperatura y calor 11

Contenidos específicos

• Modelo cinético de la materia.

• Temperatura.

• Dilatación y contracción lineal.

• Anomalía del agua.

• Termómetros.

• Escalas termométricas Celsius y Fahrenheit.

• Escala Kelvin.

• Calor sensible.

• Equilibrio térmico.

• Conducción.

• Conductores y aislantes.

• Convección.

• Radiación.

• Calor latente.

• Ley de enfriamiento de Newton.

Objetivos Fundamentales Transversales

1. Respeto a la vida, conciencia de la dignidad humana y de los derechos y deberes de todas las personas.

2. Preservación de la naturaleza y cuidado del medioambiente.

3. Desarrollo de habilidades de pensamiento.

Esquema conceptual de la unidad

Orientaciones metodológicas

Temperatura y calor

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Equilibrio térmicoLey de enfriamiento

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Escalas termométricas

Anomalía del agua Termómetros

Efectos de la temperatura

Unidad 1 16/8/10 10:46 Página 11

12 Unidad 1

Planificación de la unidad 1

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Unidad 1 16/8/10 10:46 Página 12


Temperatura y calor


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14 Unidad 1


Orientaciones generales de la unidad

Para introducir los contenidos, explique el movimiento de las partículas a nivel molecular, poniendo énfasis en elmodelo cinético de la materia.

Hágales ver la importancia de la observación, ya que todos los fenómenos estudiados pueden ser percibidos demanera simple por los alumnos y alumnas. Es importante también aclarar, que lo que se percibe es la sensacióntérmica, que puede diferir de lo medido con instrumentos.

En cuanto a las escalas termométricas, indicar que siempre son lineales y, por lo tanto, se puede convertir un valorde una escala a otra mediante la ecuación de la recta.

En cualquier actividad que se realice con objetos calientes, ya sean mecheros, líquido caliente, etc., tomar todas lasmedidas de precaución para evitar accidentes, explicando a los alumnos los cuidados que hay que tener.Procure relacionar siempre los conceptos de temperatura y calor mediante el modelo cinético, poniendo cuidadoen aclarar las diferencias entre un concepto y otro.

• ¿Temperatura es sinónimo de calor?Aclarar que el calor es una manifestación de la energía y que, al igual que toda energía, se mide en joules. Encambio, la temperatura indica el grado de agitación promedio de las partículas; si bien tiene relación con la energíacinética, no es medida de energía, sino una medida de comparación entre estados de movimiento.

• ¿Si aumenta la temperatura de un cuerpo aumenta su cantidad de calor?Un cuerpo no contiene calor, ya que el calor es energía que se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura aotro de menor. Es energía en tránsito, no energía que se contiene.

• ¿Puede un cuerpo entregar frío?El frío es solo un concepto de sensación térmica. Como el calor se transfiere desde la mayor a la menor temper-atura, al tomar un objeto a menor temperatura emitimos calor, lo que produce la sensación de frío.

• ¿La temperatura que registra un termómetro depende del tiempo de contacto entre el termómetro y elcuerpo?La dilatación del mercurio ocurrirá hasta que se produzca el equilibrio térmico, por lo que hay un tiempo mínimode contacto para que dicho equilibrio ocurra, pero una vez alcanzado este punto, la temperatura no seguirávariando.

Preconceptos más frecuentes

Unidad 1 16/8/10 10:46 Página 14


Temperatura y calor


• Objetivo: Trabajar concepciones previas respecto de los términos “tem-peratura” y “calor”.

Proponer al alumno que se ponga en la situación descrita y que tratede contestar las preguntas según su percepción. Comentar las respues-tas por cada pregunta e ir orientando las conclusiones. Que cadaalumno y alumna anote en su cuaderno las respuestas que leparecieron mejores.Al terminar la unidad se recomienda que revisen esta actividad paracomparar sus respuestas antes y después de ver los contenidos.

Actividad inicialPágina 9

Antes de realizar la evaluación diagnóstica, revisar con los alumnos y alumnas los distintos contenidos por tratar,haciéndoles preguntas sobre los estados de la materia y la energía, donde todos participen. A continuación, trabajanen la evaluación diagnóstica.

Se recomienda fotocopiar estas páginas para que el alumno pueda rayarlas y luego entregarlas. De no ser posible,pueden anotar en una hoja los tres estados de la materia en forma de cuadro y escribir en cada uno suscaracterísticas correspondientes.


Identificar los estadosde la materia.

Reconocer los distintoscambios de fase.

Reconocer las distintasmanifestaciones de laenergía.

1

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3

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Medianamente logrado

Une tres o menos características con la imagen que corresponde.

Completa dos o menosoraciones.

Nombra dos o menosmanifestaciones delpunto (a) y respondeuno de los puntosrestantes.

Por lograr

Páginas 10 y 11

Unidad 1 16/8/10 10:46 Página 15

16 Unidad 1


Temperatura y calor

En la clase anterior, conformar los grupos y pedir que traigan los materiales. El número de grupos que se formendependerá de la cantidad de termómetros que dispongan. Tener cuidado en el manejo de los materiales, sobre todo alcohol y termómetros; advierta a los alumnos y alumnassobre los daños que puede producir el alcohol y el mercurio.Las preguntas indagatorias deben ser contestadas en el cuaderno antes de realizar la experiencia, para luego podercomparar los resultados. Responden una primero, luego pasan a la siguiente.La observación esperada en esta actividad es que la temperatura del termómetro baja debido a la absorción de calorpor parte del alcohol (para evaporarse), aunque la temperatura del alcohol sea menor que la temperatura ambiente.La conclusión final la elaboran en grupo, y en ella deben dar una explicación del fenómeno.

• Objetivo: Observar comparativamente el estado cinético de la materia.

Se recomienda realizar esta actividad en la sala de clases. De no serposible, deberán realizarla en la casa y traer contestadas las preguntas.La actividad se debe enfocar principalmente a comprobar la hipótesis,orientando mediante las primeras preguntas.

• Resultado esperado:Explicar que el agua a mayor temperatura es capaz de difundirse, por el movimiento de sus partículas, más rápidamente que la tinta en elagua fría.

• Objetivo: Observar los cambios que produce la temperatura sobre losmateriales.

Se recomienda que la actividad sea realizada por grupos de dos o tresestudiantes. En caso de que los materiales con que se dispongan seaninsuficientes, se recomienda que el docente realice dicha actividad deforma demostrativa.

• Resultado esperado. La latita al calentarse debe cambiar de color.

Actividad 1: Observando cambios en la materiaPágina 16

• Objetivo: Explicar el fenómeno observado como producto de la dilatación.

Resultado esperado:Por efecto de la temperatura de las manos, el aire, al interior de labotella se dilata, haciendo que la moneda puesta sobre el gollete se levante.

Actividad 2: Observando el efecto de la dilataciónPágina 17

Indagación inicial: ¿A qué se debe la sensación de frío y calor?

Investigación científica: ¿Es posible la observación de laagitación de partículas debido a la temperatura?

Página 15

Páginas 12 y 13

Unidad 1 16/8/10 10:46 Página 16


Temperatura y calor


Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.Física, 5° edición,Pearson Educación, México, 2003.Capítulo 10: Temperatura y teoría cinética. Págs. 345-372.

Bibliografía sugeridaPáginas 9 a 20

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/indice.htm

En esta dirección, yendo a propiedades y luego a temperatura, se encuentran animaciones que muestran lasvibraciones de partículas según sus cambios de temperatura, además de sus fundamentos físicos.

Páginas webs sugeridas para el docente

• Objetivo: Reconocer que la percepción de la temperatura a través deltacto es subjetiva.

• PrecaucionesEn la actividad hay que tener cuidado con la temperatura del agua paraque no se produzca un accidente. Para esta actividad, puede dar elsiguiente ejemplo: al estar en una piscina, al comienzo el agua se sientemuy fría, pero al pasar el tiempo se va sintiendo cada vez más tibia. Esto ocurre porque al cambiar nuestra temperatura varía nuestra percepción de ella.

Actividad 5: ¿Puede medirse la temperatura con el tacto?Página 21

Ampliación de contenidos

Punto triple del agua

Los primeros termómetros se basan en los puntos de fusión del hielo y de vaporización del agua. En 1954 , el ComitéInternacional sobre Pesas y Medidas adoptó una nueva escala de temperaturas basada en un solo punto fijo: el puntotriple del agua, que corresponde a la temperatura y presión únicas en las que el agua, el vapor del agua y el hielo puedancoexistir en equilibrio. El punto triple del agua ocurre a una temperatura aproximadamente de 0,01 °C y a una presión de0, 61Kpa. Esta selección se hizo para que la vieja escala de temperatura basada en los puntos de hielo y del vapor coinci-dieran cercanamente con la nueva escala sustentada en el punto triple. Esta nueva escala se denomina escala de tempe-ratura termodinámica.

Al preguntar qué ocurriría sin la anomalía del agua, hay distintos ejemplosque se pueden utilizar. Los icebergs se hundirían, subiendo el nivel del mar.Los lagos se congelarían de abajo hacia arriba, congelándose las algas, lospeces, etc., impidiendo la vida en estos lugares. Es importante dejar que los alumnos y alumnas reflexionen acerca de ello, antes de darles las respuestas.

¿Qué sucedería si…?Página 20

Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 17

18 Unidad 1


Temperatura y calor

Objetivo: Aplicar la dilatación volumétrica en la construcción de un termómetro. En la construcción del termómetro, se debe tener en cuenta que la gotitadebe quedar en medio de la columna de aire, si queda por el borde de labombilla la experiencia no funcionará.En la actividad, los estudiantes deben analizar cómo el aire se expande ycontrae con los cambios de temperatura y cómo esto produce el movimien-to de la gotita. Se sugiere que se entregue un informe escrito con la descrip-ción del procedimiento, análisis y conclusión de lo observado.

Como todos los puntos a evaluar tienen la misma ponderación, para traducir el puntaje a calificación, se promedia elpuntaje asignado a cada criterio, o bien se asigna un porcentaje y la calificación asociada será según criterio deldocente.

Actividad 6: Construcción de un termómetroPágina 24

Rigurosidad en el trabajo de observación y medición.

Aplicación de contenidos en la interpretación de datos.

Claridad en el análisis y conclusiones.

Participación y compromiso en el trabajo grupal.

Capacidad de análisis y comprensión de contenidos.

Criterios

Puntaje máximo Puntaje obtenido

Desempeño

Total

La actividad puede trabajarse en grupo o que los alumnos se vayanturnando ante el curso para leer. Al terminar la lectura, comentar, inter-cambiar opiniones acerca del tema y, luego, cada uno responde en sucuaderno las preguntas.

Página 25

Se propone como evaluación formativa, para ello se sugiere fotocopiar lapágina o bien copiar el esquema. Se espera que, obteniendo sobre el 70%de las respuestas correctas, el alumno habrá logrado los contenidos de la subunidad; de lo contrario, deberá repasar los contenidos vistos en el texto.

7

7

7

7

7

35

Síntesis y evaluación de proceso

Ciencia-Tecnología-Sociedad: La rana que se hace un cubode hielo en invierno

Página 26

Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 18


Temperatura y calor


Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.Física, 5° edición,Pearson Educación, México, 2003.Capítulo 10: Temperatura y teoría cinética. Págs. 345-372.



Efecto Seebeck

El efecto Seebeck, descubierto por el físico alemán Thomas Johann Seebeck (1770-1831), se refiere a la emisión de elec-tricidad en un circuito eléctrico compuesto por conductores diferentes, mientras estos tienen diferentes temperaturas.Los conductores se conectan en serie. La diferencia de temperatura causa un flujo de electrones en los conductores, sedice que el flujo se inicia directamente desde el área de mayor temperatura hacia la de menor temperatura. En el puntode contacto de los conductores se presenta una diferencia de potencial. El producto que más utiliza este fenómeno sonlos denominados “termopares”, que sirven como sensores de temperatura.

Las prendas o géneros utilizados para la experiencia deben ser aproxi-madamente del mismo tamaño, para que no influya la cantidad dematerial que lo envuelve.Se debe considerar la cantidad de termómetros disponibles para deter-minar la cantidad de grupos que se pueden formar.Al final, los grupos deben compartir los resultados que obtuvieron y susconclusiones.

• Objetivo: Analizar el comportamiento de las sustancias desde el puntode vista de la temperatura y el calor.

• Resultados esperados: En la primera parte deben aplicar el concepto de calor y condición decalor; es decir, que si dos cuerpos se encuentran a igual temperatura nohay transferencia de energía, por lo que la agitación de partículas es lamisma y, por lo tanto, no se puede producir un cambio de estado.

En la segunda parte, deben aplicar el modelo cinético de la materiapara los distintos estados, asociándolos con el movimiento y la sepa-ración molecular.

Actividad 7: Transferencia de calorPágina 30

Indagación: ¿Qué relación existe entre el tipo de materialy su capacidad para mantener la temperatura?

Página 27

Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 19

20 Unidad 1


Temperatura y calor

• Objetivo: Observar la condución del calor.

En esta actividad se debe tener cuidado de que las pinzas sean demadera, pueden ser perros de ropa. Los chinches deben quedarequidistantes para apreciar de mejor manera el efecto. Cabe mencionarque en la propagación del calor por la lámina, se puede observar el mismo efecto del color que en la actividad 1, por lo que esta con-ducción es visible de ambas maneras.

• Resultado esperado. En la actividad se espera que los clips se desprendan de forma conse-cutiva a medida que el calor se propaga por la lámina.

Actividad 8: ¿De qué forma se transmite el calor de un cuerpo a otro?

Página 33

En la actividad pueden ir probando con distintos materiales e ir clasi-ficándolos como buenos o malos conductores de calor, cuidando quetodos permanezcan aproximadamente el mismo tiempo en contactocon el agua caliente, para que estén sometidos a las mismas condi-ciones. Luego, pueden comprobar sus observaciones utilizando unatabla de conductividad térmica para distintos materiales.

Actividad 9: Materiales conductores y aislantesPágina 34

cas

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Objetivos: Reconocer y aplicar las formas de propagación del calor.

Se sugiere al docente evaluar esta actividad, ya que en ella se aplicanlos contenidos sobre transferencia de calor.

Para calificarla, evalúe cada una de las preguntas, promediando final-mente las notas asociadas a cada una, o transformar a porcentaje yasignar la calificación según escala usada por el docente.

Actividad 11: Propagación del calorPágina 38

Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 20


Temperatura y calor


Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.Física, 5° edición,Pearson Educación, México, 2003.Capítulo 11: páginas 387-398.



Propagación de calor en el interior de la Tierra.

Las capas internas de la Tierra se encuentran a temperaturas muy elevadas, por lo cual este calor se propaga. El trans-porte de calor en el interior de la Tierra se lleva a cabo por medio de tres mecanismos: conducción, convección yradiación; sin embargo, los tres tienen diferente grado de importancia en las diferentes capas: en la corteza, el principalmedio de transporte de calor es la conducción; mientras que en el manto, lo es la convección y radiación.

Página 39Recordar el tema de los enlaces que forman moléculas y el estado devibración. Explicar por qué un cambio de fase siempre se produce atemperatura constante, mediante la estructura de la materia.Es importante aclarar que el cambio de fase de líquido a gas se llamavaporización, el cual puede ocurrir de dos maneras: como evaporacióno como ebullición. Muchas veces se llama erróneamente evaporaciónal cambio de fase. Explicar, por ejemplo, que la ropa tendida al sol seseca aunque la temperatura es muy inferior a los 100 °C.

Páginas 39 a 43

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1062

En esta página se encuentran animaciones sobre las distintas formas de propagación del calor y sus explicacionesfísicas.


Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 21


Temperatura y calor

• Se pueden preguntar sobre el proceso inverso: ¿qué ocurre si una masade vapor de agua emite una cierta cantidad de calor? Pueden resolver-lo a partir del ejemplo.

Página 41

• El gráfico de datos lo pueden realizar en papel milimetrado, o, si secuenta con computador se puede graficar en un programa como Excel.Las tareas deben dividirse entre los integrantes del grupo, uno mide latemperatura, otro toma el tiempo y otro alumno o alumna registra losdatos, teniendo claro desde un comienzo quién realizará cada labor.Se sugiere como evaluación formativa, solicitar a cada grupo uninforme de la experiencia, con desarrollo experimental, datos, gráficos,análisis y conclusiones.

Actividad 14: ¿Cómo es la variación de la temperaturade un cuerpo al enfriarse?

Ejemplo resuelto 2: Calor y cambio de fase

Página 42

• Pauta sugerida para evaluar actividad 14

Puntualidad en la entrega del informe.

Participación y responsabilidad en el trabajo grupal.

Rigurosidad en el trabajo de observación y medición.

Aplicación de contenidos en el análisis.

Claridad para exponer análisis y conclusiones.

Criterios

Puntaje máximo Puntaje obtenido

Desempeño

7

7

7

7

7

35Total

Se recomienda traducir el puntaje a una calificación, asignando un porcentaje al puntaje obtenido y asignar unacalificación según el criterio del docente.

Porcentaje = puntaje obtenido x 100/35.

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2ESO/04_calor/Diapositivas.htm

En esta página se presentan una serie de diapositivas con esquemas que van mostrando qué es el calor, cómo sepropaga y los efectos que produce.


22 Unidad 1

Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 22


Temperatura y calor


Plasma

El plasma es el cuarto estado de la materia. La materia en condiciones normales tiene electrones que orbitan alrededordel núcleo atómico. Los electrones están unidos al núcleo por la acción de la fuerza atractiva electroestática mutua. Si latemperatura es lo suficientemente alta, los electrones (por lo menos los de órbitas más externas) adquieren bastanteenergía cinética como para escapar del potencial del átomo. En esta situación, los electrones ya no están atrapados enórbitas alrededor del núcleo. Este es el estado del plasma, donde un gas se convierte en un grupo de electrones de carganegativa que han escapado a la fuerza del núcleo y los iones de carga positiva.

La mayor parte de la materia del Universo se encuentra realmente en el estado de plasma. Esto es porque las estrellas,que son tan calientes que solo pueden existir en estado de plasma, forman gran parte de la materia del Universo.

Calorimetría

La calorimetría es la rama de la termodinámica que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio decalor. El calorímetro es el instrumento que se utiliza para medir dicha energía. El calorímetro más utilizado consiste en unenvase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se entrega calor alcalorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Sise conoce la capacidad calórica del calorímetro, la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando lafuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndosesegún se va enfriando el objeto.

Se sugiere recordar el concepto de transformación de la energía, la cualno se crea ni se destruye, solo adopta distintas manifestaciones. A continuación, explicar con detalle el experimento realizado por Joule,ojalá presentando un esquema.Los alumnos y alumnas pueden trabajar en parejas para intercambiaropiniones y llegar a una conclusión.

Investigación científica: Experimento de JoulePágina 44

Relaciona losconceptos asociados alcalor y su forma depropagarse.

Aplica la ecuación de lacalorimetría.

Esquema

1


Completa nueverecuadros del esquema.

Calcula el calor en joulesy calorías.

Logrado

Completa de cinco asiete recuadros delesquema.

Sólo calcula el calor enjoules.


Completa menos decinco recuadros delesquema.

No calcula el calor ni enjoules ni en calorías.

Por lograr

Síntesis y evaluación de procesoPágina 45


Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 23

24 Unidad 1


Temperatura y calor

Indicador de evaluación L ML PL

Relacionan el flujo de calorcon las diferencias detemperatura.

Responde correctamentelos ítems 1, 2 y 8.

Responde correctamentedos ítems.

Responde correctamenteun ítem.

Identifican el calor comouna manifestación de laenergía.

Responde correctamentelos ítems 6 y 11.


No responde correctamentelos ítems.

Relacionan el funcionamiento de los termómetros con losdistintos cambios experimentados por lamateria.




Analizan el flujo del calorsegún los distintos mediosen los que se propaga.Explican el concepto deequilibrio térmico.

Responde correctamentelos ítems 3, 5, 9 y 10.



Explican la ley de enfriamiento de Newtonrelacionando la rapidez decambio con la diferencia detemperatura.




Indicar a los alumnos y alumnas, dónde pueden obtener información,para que trabajen con una fuente confiable. Antes de comenzar el trabajo, los estudiantes deberán plantear unahipótesis cuya factibilidad deberá ser evaluada por el profesor.

Página 51

Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.Física, 5° edición,Pearson Educación, México, 2003.Capítulo 11: páginas 387-398.

Bibliografía sugerida

Proyecto científico: Efecto invernadero

Páginas 27 a 45

Evaluación finalPáginas 48 a 50

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htmEn esta página se muestra una animación interactiva del experimento de Joule, además de su fundamento físico. Sepuede ver cómo cambia la temperatura para distintas masas de agua y para distintas velocidades de rotación.


Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 24

Evaluación complementaria - Proyecto científico

Material fotocopiable


¿De qué depende la variación de temperatura?

La temperatura de un cuerpo varía cuando se expone a una fuente de calor, pero la variación no es siempreigual. En esta experiencia determinaremos de qué depende el cambio de temperatura de un cuerpo.

Materiales

2 vasos de precipitado.

Termómetro de laboratorio.

2 mecheros.

Agua.

Aceite.

1. Pon 200 cc de agua en un vaso. Anota la temperatura inicial. Colócalo sobre un mechero y registra la

temperatura cada 5 segundos hasta llegar a unos 90 °C. Anota los datos en una tabla y grafícalos.

2. Ahora repetirás el mismo procedimiento, pero esta vez pondrás 100 cc de agua en el vaso.

Ten cuidado de tener la misma temperatura inicial del punto anterior. Registra los datos y grafícalos.

3. Con la misma temperatura inicial, introduce 200 cc de agua en el vaso, pero esta vez lo pondrás

sobre dos mecheros. Repite el procedimiento anterior en la toma de datos, registro y gráfico.

4. Por último, deberás colocar 200 cc de aceite en el vaso. Toma la temperatura hasta llegar a unos

90 °C. Anota los datos y grafícalos.

5. Analiza los datos obtenidos y contesta las siguientes preguntas:

A) ¿El cambio de temperatura depende de la masa? A mayor masa ¿mayor o menor variación de temperatura?

B) ¿Cómo varía la temperatura al aumentar la cantidad de calor que se le entrega? ¿Cómo debería comportarse si se pusieran cuatro mecheros?

C) ¿Depende del material el cambio de temperatura?, ¿de qué forma?

D) Ahora contesta la pregunta inicial: ¿De qué depende la variación de temperatura?

Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 25

26 Unidad 1


I. Marca la alternativa correcta.

1. Si la temperatura de un cuerpo está aumentando quiere decir que:

A) aumenta el calor interno del cuerpo.

B) se encuentra en un cambio de estado.

C)está absorbiendo calor.

D)necesariamente se está dilatando.

E) Todas las anteriores.

2. ¿Cuál de las siguientes alternativas es correcta con respecto a la propagación del calor por radiación?

A) Se propaga sólo en el vacío.

B) Se produce por desplazamiento de masas de fluidos.

C)Solamente el Sol emite calor por radiación.

D)Se produce por contacto directo entre dos cuerpos.

E) No necesita un medio material para propagarse.

3. El calor se puede medir en:

I. calorías.

II. watts.

III. joules.

A) Solo I

B) Solo III

C) I y II

D) I y III

E) I, II y III

4. No puede existir una temperatura menor que 0 K porque:

A) en esta temperatura no hay movimiento de partículas.

B) no hay instrumentos para medir temperaturas menores.

C) se presenta el triple punto del agua.

D)no puede existir un volumen menor.

E) la materia deja de existir.

Evaluación sumativa complementaria

Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 26

II. Responde las siguientes preguntas de desarrollo

1. ¿Cuál debería ser la variación de temperatura de una barra para que duplique su longitud si su coeficientede dilatación lineal es α = 2 x 10-6 °C-1?

2. Una persona enferma varía su temperatura en un día de 37 °C a 40 °C. ¿Cuál es la variación de la tempe-ratura en Kelvin?

3. Un cuerpo de 5 kg y calor específico 4 J/ kg K absorbe 1000 J de calor. Si su temperatura inicial es 10 °C yno hay cambio de estado, ¿cuál será su temperatura final en Kelvin?

4. ¿Cuál es el coeficiente de dilatación volumétrico de un gas que aumenta su volumen de 1 m3 a 1,2 m3 alaumentar su temperatura en 200 °C?

5. El calor de fusión del hielo es 80 cal/g. ¿Cuál será la temperatura final en °C de 1 g de hielo que absorbe120 cal?

III. Explica los conceptos.

1. Temperatura.

2. Equilibrio térmico.

3. Ley de enfriamiento de Newton.

4. Convección.

5. Calor.




Unidad 1 16/8/10 10:47 Página 27

28 Unidad 2

UNIDAD

Fuerza y movimiento


1. Analizar el movimiento de los cuerpos a partir de las leyes de la mecánica y de las relaciones matemáticaselementales que los describen.

2. Reconocer los elementos fundamentales de las investigaciones científicas, en casos concretos de investi-gaciones que sustentan los conocimientos del nivel.

3. Procesar datos con herramientas conceptuales apropiadas y elaborar interpretaciones de datos entérminos de las teorías y conceptos científicos del nivel.


1. Descripción de movimientos rectilíneos uniformes y acelerados tanto en su formulación analítica como ensu representación gráfica.

2. Aplicación de los principios de Newton para explicar la acción de diversas fuerzas que suelen operar sobreun objeto en situaciones de la vida cotidiana.


1. Identificar las diferencias entre trayectoria y desplazamiento.

2. Inferir, a partir de la trayectoria y desplazamiento, los conceptos de rapidez y velocidad.

3. Analizar gráficamente distintos movimientos uniformes rectilíneos y movimientos uniformes acelerados.

4. Analizar las distintas formas de propagación del calor.

5. Interpretar, a partir de los principios de Newton, las interacciones entre cuerpos en la naturaleza.

6. Identificar las circunstancias en que actúa la fuerza de roce y la fuerza peso.

7. Aplicar la correlación simple para interpretar datos relacionados a partir de una experiencia, tabla o gráfico.

2Unidad 2 fisica 16/8/10 10:47 Página 28

Fuerza y movimiento 29


• Trayectoria y desplazamiento.

• Rapidez y velocidad.

• Aceleración.

• Movimiento rectilíneo uniforme.

• Movimiento uniformemente acelerado.

• Características de una fuerza.

• Leyes de Newton.

• Fuerza de roce.

• Fuerza peso.


1. Aceptación y valoración de la diversidad etaria, cultural, socioeconómica, de género, condición física, opinión u otras.






Fuerza y movimiento

Fuerza y movimiento

Trayectoria y desplazamiento

Rapidez yvelocidad

MURMUA

Leyesde Newton

Fuerza de roce

Fuerza peso

Unidad 2 fisica 16/8/10 10:47 Página 29

30 Unidad 2


Fuerza y movimiento

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Fuerza y movimiento


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4


Evaluación diagnósticaPáginas 54 y 55

32 Unidad 2



En la siguiente unidad se tratan contenidos referentes a la descripción del movimiento de los cuerpos, así como lascausas que lo originan.Es importante que el docente ponga énfasis en el tratamiento progresivo de los contenidos, ya que los conceptosmás importantes de la unidad se construyen de forma secuenciada. La unidad incluye un detallado análisis gráficode los movimientos rectilíneos, ya que el análisis de gráficos y tablas de datos es una de las competencias cientí-ficas que se pretende lograr en la unidad.

Se recomienda al docente poner especial énfasis en diferenciar conceptos como rapidez y velocidad, ya que dichasmagnitudes no representan lo mismo; por ello, durante la clase, procure una clara distinción en cuanto al uso dellenguaje respecto a cada una de ellas. Recordar, además, que peso y masa no es lo mismo; en lenguaje cotidiano, es común la utilización de la palabrapeso para referirse a la masa de un cuerpo. Se sugiere aclarar las diferencias entre estos dos conceptos.


Objetivo: El objetivo de esta actividad es que los estudiantes expresensus ideas previas respecto a ciertos fenómenos asociados al movimien-to de los cuerpos y cómo participan las fuerzas en el cambio que seproduce en el movimiento. Para ello se les propone una serie depreguntas en torno a las imágenes que abren la unidad. Pídales quetrabajen en grupos de dos o tres alumnos y/o alumnas y que registrensus respuestas en el cuaderno.


Identifica conceptosasociados al movimiento.Reconoce que elmovimiento depende del marco dereferencia.

Reconoce loselementos asociados alas fuerzas.

1 y 2

3-6


Identifica los ochotérminos de la sopa deletras.Responde los puntos ay b del ítem 2.

Responde los ítems 3, 4,5 y 6.

Logrado

Identifica entre cuatro yseis términos de la sopade letras.Responde uno de lospuntos del ítem 2.

Responde los ítems 3 y6.


Identifica menos decuatro términos de lasopa de letras.No responde ningunode los puntos del ítem 2.

Responde uno de loscuatro ítems.

Por lograr



Fuerza y movimiento


• Objetivos: Evidenciar que en una trayectoria circular, la distanciarecorrida y el desplazamiento son distintos.Inferir que en una trayectoria cerrada el desplazamiento es cero.

• Resultado esperado: Los valores numéricos obtenidos de la trayectoria de los extremos delas agujas del reloj y del desplazamiento de ellas son diferentes.

Actividad 1: Trayectoria de las agujas de un relojPágina 58

• Objetivo: Inferir que en una trayectoria rectilínea, la distancia recorriday el desplazamiento son iguales solo si el sentido del movimiento no cambia.

• En la actividad, se solicita una cinta métrica como parte de los mate-riales, pero si no se dispone de una, de todas formas se puede realizarla actividad haciendo marcas equidistantes en el suelo.

Actividad 2: Analizando una trayectoria rectilíneaPágina 59

• Objetivo: Inferir, a partir del movimiento de un cuerpo, su rapidez y su velocidad.

• Resultados esperados: La distancia recorrida por el alumno a lo largo de todo el trayectodividido por el tiempo corresponde a la rapidez.Y, el desplazamiento (distancia entre A y C), dividido por el mismotiempo corresponde a la velocidad.

Actividad 3: Descubriendo la rapidez y velocidadPágina 61

• En esta página, se propone un ejercicio en el que los estudiantesdeben calcular la trayectoria y desplazamiento de una mosca al volar.Ponga especial énfasis en las preguntas que se presentan a conti-nuación del ejercicio.

Para trabajar: El vuelo de una moscaPágina 60

Indagación: La trayectoria y el desplazamientoPágina 56

El objetivo de la indagación es que a través de una pregunta simplecomo: ¿cuál crees que es la distancia más corta entre tu banco y el del profesor o profesora?, los estudiantes puedan aproximarse de manera investigativa a descubrir la diferencia entre trayectoria y desplazamiento.Guíe el planteamiento de las hipótesis teniendo presente que ningunahipótesis planteada por los estudiantes debe ser sancionada, sino, porel contrario, toda hipótesis puede ser aprobada o rechazada.


34 Unidad 2


Fuerza y movimiento

Halliday, D.; Resnick, R.; Krane, K.Física I, Continental, México, 2004. Capítulos 2: 2-1: Cinemática ; 2-4: Cinemática unidimensional.


El docente puede instar a los estudiantes a investigar respecto de lasvelocidades que alcanzan otros animales, haciendo un trabajo compara-tivo entre las velocidades de distintas especies.

Conexión con Biología Página 62

http://www.educaplus.org/cat-29-p1-Movimientos_Física.html

En esta dirección se encuentra una serie de animaciones de movimiento, desde movimiento relativo a gráficos demovimiento rectilíneo.


Relaciona losconceptos de trayecto-ria, desplazamiento,rapidez y velocidad.

Distingue las caracterís-ticas de trayectoria ydesplazamiento.

Aplica los conceptos derapidez y velocidad.

Esquema

1 y 3

2


Completa los seisrecuadros del sistema.

Responde los puntos a yb del ítem 1 y respondela pregunta 3.

Calcula correctamentela rapidez y la velocidad.

Logrado

Completa cuatrorecuadros del esquema.

Responde uno de lospuntos del ítem 1 yresponde la pregunta 3.

Calcula correctamenterapidez o velocidad.


Completa menos decuatro recuadros delesquema.

Solo responde correcta-mente la pregunta 3.

No calcula correcta-mente ni la rapidez ni lavelocidad.

Por lograr




Fuerza y movimiento

• Objetivo: Observar la variación de la velocidad de una bolita que caepor un plano inclinado.

• Recomendaciones: El docente debe indicar a los estudiantes que alpulsar el cronómetro para medir el tiempo en que la bolita cae por elplano inclinado, se debe considerar el error inherente a la medición y,en especial, en tramos cortos, por lo que hay que solicitar a los estudiantesque realicen varias mediciones.

• Resultado esperado:De la actividad se espera que los alumnos infieran que la bolita cambiasu velocidad en los diferentes tramos.

Indagación: Movimientos rectilíneos

• Objetivo: A través de un instrumento detectar variaciones en lavelocidad de un móvil.

• Recomendaciones: Se debe cuidar que en los puntos donde la manguera se doble quede espacio para que el agua pueda circular libremente.

Actividad 5: ¿Cómo detectar si un móvil está acelerando?Página 67

• Objetivo: Interpretar los datos entregados en una tabla.

• Recomendaciones: El gráfico anticipa el análisis del movimiento uni-formemente acelerado. Este análisis puede darse de manera previa alcontenido sobre movimiento uniforme acelerado, puesto que ya se haintroducido el concepto de aceleración.

Actividad 6: Itinerario de un móvilPágina 69


Objetivo: Graficar distintos movimientos de móviles y hacer un análisis com-parativo entre ellos.

Actividad 7: Observando movimientosPágina 70

Indagación: Movimiento aceleradoPágina 64

La lectura plantea un suceso de contingencia científica, es importanteque el docente abra el debate con preguntas como: ¿cuál es la impor-tancia de que se presenten nuevos desafíos a la ciencia?, ¿la cienciapuede conocerlo todo?

Página 68 Ciencia-Tecnología-Sociedad: Anomalía afecta a sondas Pionner


Relaciona la fuerza y loscambios en elmovimiento.

Aplica las leyes deNewton.

Esquema

1, 2 y 3


Completa los sieterecuadros del esquema.

Responde correctamente los ítems 1, 2 y 3.

Logrado

Completa entre cuatro ycinco recuadros.

Responde correctamente dosítems.


Completa menos decuatro recuadros.

Responde un ítem.

Por lograr

36 Unidad 2


Fuerza y movimiento

• Objetivo: Analizar un gráfico posición-tiempo, en términos de lavariación de la velocidad.

• Recomendaciones: El docente debe solicitar a los estudiantes quecopien la tabla y el gráfico en sus cuadernos y que luego procedan arealizar el análisis.

Actividad 8: Analizando un movimiento aceleradoPágina 72

Halliday, D.; Resnick, R.; Krane, K.Física I, Continental, México, 2004.Capítulo 2: 2-5: Movimiento con aceleración constante.



• Objetivos: Interpretar los datos de una tabla relacionados con el lanza-miento vertical.

• Recomendaciones: Indique a sus alumnos y alumnas que realicen unadescripción del movimiento a partir de los valores de la tabla, y que locomparen con un caso real. Mencione a sus estudiantes la importanciaque tiene el predecir situaciones a partir de valores conocidos.

• Resultados esperados

Análisis

a. Disminuye hasta que el objeto alcanza la altura máxima y aumentadesde cero, al cambiar de sentido y comenzar a caer.

b. Acelerado, puesto que la velocidad varía tanto en magnitud y sentido.

c. Regresaría a la posición inicial.

d. Se comprueba, si la respuesta es uniforme.

e. Acelerado, el sentido del vector desplazamiento y la aceleracióncoinciden.

Página 73 Investigación científica: Lanzamiento vertical

ooe


Relaciona la fuerza y loscambios en elmovimiento.

Aplica las leyes deNewton.

Esquema

1, 2 y 3


Completa los sieterecuadros del esquema.


Logrado


Responde correcta-mente dos ítems.



Responde un ítem.

Por lograr



Fuerza y movimiento

La indagación está dirigida a inferir que los cambios en el movimientode los cuerpos son producto de la acción de alguna fuerza. Es por estoque en la indagación se pide trabajar con un “autito”, al que se le debecambiar su estado de movimiento en dos situaciones.

• Objetivo: Observar los efectos de la acción de fuerzas sobre algunos cuerpos.

En la actividad, deberán aplicar lo que han aprendido hasta el mo-mento. Se propone que los alumnos entreguen un informe por escritocon su análisis y conclusiones del trabajo.

• Resultado esperado.Se espera que se observen los efectos de deformación y cambios en elestado de movimiento.

Actividad 9: Observando fuerzasPágina 78

Lo importante de la actividad es que los estudiantes trabajen valiéndose únicamente de la observación de su entorno, tratando deidentificar todas las fuerzas que ellos reconozcan en la sala de clases o en su habitación.

Actividad 11: Observando el equilibrio entre fuerzasPágina 80

Objetivo: Inferir que una fuerza siempre está relacionada con la interacción de dos o más cuerpos.

Actividad 10: Relacionando fenómenosPágina 79

• http://www.fisica-basica.net/David-Harrison/castellano/ClassMechanics/ConstantAccel/ConstantAccel.htmlEn esta página se puede encontrar una animación que muestra en paralelo el análisis de un movimiento uniforme-mente acelerado a través de dos gráficos.

• http://www.fisica-basica.net/David-Harrison/castellano/ClassMechanics/MotionDiagram/MotionDiagram.htmlEn esta dirección se encuentra un flash interactivo donde a un móvil se le puede variar la aceleración positiva, negativao cero.



Indagación: ¿Qué origina el o los cambios en el movimiento delos cuerpos?

Página 76


38 Unidad 2


Fuerza y movimiento

Indicador de evaluación L ML PL

Identifica rapidez, velocidady aceleración.

Responde los ítems 1 y 3(comprendo).

Responde uno de los dosítems.

No responde ninguno delos dos ítems.

Describe el MUR y MUA. Responde el ítem 2(comprendo) y los ítems 1-4(analizo).

Responde el ítem 2(comprendo) y dos ítems(analizo).

No responde el ítem 2(comprendo) y menos dedos (analizo).

Reconoce la acción de lasfuerzas.

Responde el ítem 4(comprendo) y el ítem 2(aplico).

Responde uno de los dosítems.


Identifica y aplica los princi-pios de Newton.

Responde los ítems 1-3(aplico).

Responde dos de los tresítems.

Responde uno de los tresítems.



Describe y relaciona la fuerza de roce y el peso.

Aplica el concepto deroce y de peso.

Esquema

1, 2 y 3


Completa los seisrecuadros del esquema.


Logrado


Responde correctamente dosítems.



Responde un ítem.

Por lograr

• Objetivo: Inferir la acción de una fuerza que posibilita la adherencia conciertas superficies.

• Recomendaciones: Al momento de unir con cinta los trozos demadera, se debe tener la precaución de no pasarla por la superficie decontacto, de modo de no alterar las características del roce que sequiere determinar.

Indagación: Movimientos rectilíneosIndagación: ¿Cómo podemos subir por algunas superfi-cies inclinadas sin resbalar

Página 86


¿Cómo disminuir el roce entre dos superficies?

Antecedentes

En muchas actividades cotidianas nos encontramos con la presencia de la fuerza de roce: al caminar, alnadar, al arrastrar un mueble de un lugar a otro. En algunos casos, el roce es de utilidad, por ejemplo enla adherencia de un neumático con el pavimento, o en el de un paracaídas, pero en otros casos esmolesto. ¿Qué ejemplos podrías mencionar al respecto?, ¿qué técnicas podríamos utilizar para disminuir elroce?

Objetivo

El objetivo será determinar qué factores se oponen al movimiento de un cuerpo (por roce) y de quémanera se pueden disminuir.

Planificación

En la planificación debes indicar claramente qué es lo que harás y cuáles serán los materiales utilizados.Además, debes estimar el tiempo que ocuparás en cada parte del proyecto. Las siguientes preguntas teayudarán a planificar tu trabajo.

- ¿Cómo podrás determinar si dos superficies tienen mayor o menor roce que otras?

- ¿Qué factores influyen en el roce entre dos superficies?

- ¿Qué diseño experimental podrías realizar para transformar aquellos factores en variables?

- ¿Qué tipo de materiales utilizarías para realizar el montaje experimental?

- ¿Es necesario cambiar la forma o la cualidad de las variables?

- ¿Es necesario aplicar elementos externos a las superficies para disminuir el roce?

Ejecución

Una vez que culmines el proceso de planificación, ya estás en condiciones de llevarlo a cabo. Es importante que todos tus resultados experimentales los vayas registrando y ordenando en tablas, si corresponde.

Resultados

Realiza un informe explicando cuáles fueron las medidas más eficaces para disminuir el roce entre las dossuperficies en contacto.

Evaluación

Al finalizar el proyecto es importante que determines cuáles fueron los aspectos experimentales másdifíciles de realizar, pensando en cómo se podría mejorar el montaje experimental, en caso de que se realice nuevamente.





I. Busca la alternativa correcta para cada una de las siguientes preguntas.

1. A continuación se presentan distintas afirmaciones sobre el desplazamiento y la trayectoria,

respectivamente, entre dos puntos. Determina cuál o cuáles de las afirmaciones son correctas.

I. Se mide en metros. Depende solo del punto inicial y el final.II. Depende solo del punto inicial y el final. Se mide en metros.III. Siempre es el mismo entre dos puntos. Puede haber muchas.

A. Solo IB. Solo IIC. Solo IIID. I y IIE. II y III

2. Roberto va en el asiento del copiloto de un vehículo, observando el “velocímetro” del auto.

La magnitud física que observa es:

A. la trayectoria.B. la velocidad media.C. la rapidez instantánea.D. la aceleración.E. la distancia recorrida.

3. En un partido de fútbol, un jugador lanza una pelota hacia arriba y vuelve a caer en su pie. El tipo de

movimiento que ha realizado la pelota es:

A. rectilíneo.B. uniforme rectilíneo.C. uniformemente acelerado.D. acelerado.E. uniforme.

4. ¿Cuáles de los siguientes efectos podrían ser producidos solo por la aplicación de fuerzas?

A. Deformación y desplazamiento.B. Desplazamiento y aceleración.C. Deformación y aceleración.D. Aceleración y movimiento.E. Inercia y desplazamiento.

40 Unidad 2







II. Preguntas de desarrollo

1. Explica la diferencia entre trayectoria y desplazamiento.

2. ¿A qué tipo de movimiento corresponde el de una abeja que busca su alimento?

3. Explica en qué consiste la diferencia entre rapidez y velocidad.

4. Propón dos ejemplos en que la aplicación de fuerzas sobre un cuerpo no produce movimiento.

5. Describe un caso de la vida cotidiana en que actúe el principio de inercia; ¿qué ocurriría en ese mismocaso si no existiese la inercia?

6. Si sobre dos cuerpos de 5 kg y 10 kg de masa se aplican respectivamente, dos fuerzas de 10 N y 5 N,¿cómo será la aceleración que estos adquieren?

7. ¿Influye la masa de un cuerpo en el roce que puede tener al deslizarse por una superficie? Explica, analizando la ecuación para la fuerza de roce.

III. Análisis.

1. Un vehículo parte de la plaza de un pueblo y acelera durante 10 segundos hasta alcanzar la rapidez de60 km/h, luego de 80 m acelera negativamente durante 30 s hasta alcanzar el reposo. Realiza un gráficorapidez vs. tiempo que represente el movimiento.

2. El siguiente gráfico representa el movimiento de un ferrocarril que realiza maniobras en una estación.Con relación a esto, responde las siguientes preguntas.

A. ¿En qué momento el tren alcanza su posición más lejana?

B. ¿En qué intervalo de tiempo el tren permanece detenido?

C. ¿En qué momento el tren se acerca a la estación?

D. ¿Se puede saber a partir del gráfico si el tren aceleró o se desplazó a rapidez constante?

3. En la siguiente tabla se muestra un resumen de los valores observados al aplicar fuerza sobre un carrito.

Fuerza (N) 2 4 8 12 16 20

Aceleración (m/s2) 1 2 4 6 8 10

Realiza un gráfico F versus A y obtén el valor de la masa del carrito a partir de él. Explica cuál fue elmétodo utilizado.

x (m)

5 10 20 25 t (s)


42 Unidad 3

UNIDAD

Trabajo y energía


1. Analizar el movimiento de los cuerpos a partir de las leyes de la mecánica y de las relaciones matemáticaselementales que los describen.




1. Aplicación de las leyes de conservación del momentum lineal y de la energía mecánica para explicardiversos fenómenos y aplicaciones prácticas, por ejemplo, la propulsión de cohetes y jets, el movimientode carros sobre montañas rusas, etc.

2. Aplicación de las nociones cuantitativas de trabajo, energía y potencia mecánica para describir actividadesde la vida cotidiana.


1. Explicar el concepto de momentum lineal.

2. Aplicar la ley de conservación del momentum lineal, tanto en situaciones teóricas como en situaciones cotidianas.

3. Asociar la variación de momentum lineal con el concepto de impulso.

4. Asociar el concepto de impulso con el concepto de trabajo.

5. Definir el concepto de potencia mecánica.

6. Identificar las distintas manifestaciones de la energía presentes en la naturaleza.

7. Relacionar los distintos tipos de energía con propiedades mecánicas del cuerpo, como posición, movimiento, etc.

8. Analizar la relación existente entre el trabajo y el cambio de energía.

9. Aplicar la ley de conservación de la energía tanto en situaciones ideales como en situaciones cotidianas.

3Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 42

Trabajo y energía 43


• Momentum lineal.

• Conservación del momentum lineal.

• Trabajo mecánico.

• Energía potencial gravitatoria.

• Energía potencial elástica.

• Energía cinética.

• Energía mecánica.

• Teorema de trabajo y energía.

• Conservación de la energía mecánica.

• Potencia mecánica.








Trabajo y energía

Ap

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Fuerzas disipativas

Fuerzas conservativas

Conservación dela energía

Gravitacional

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Momentum lineal

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TrabajoImpulso Energía

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 43

44 Unidad 3


Trabajo y energía

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Unidad 3 16/8/10 16:47 Página 44


Trabajo y energía


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Unidad 3 16/8/10 16:47 Página 45

46 Unidad 3



La unidad de trabajo y energía está orientada a trabajar el conocimiento de la Física desde la observación, a travésde experiencias sencillas, asociando los conceptos tratados con situaciones cotidianas. Para ello, el docente debeponer especial énfasis en utilizar todos aquellos recursos didácticos que le posibiliten a los alumnos y alumnasutilizar sus sentidos. Por esto, las experiencias diseñadas en el texto son de fácil montaje y se utilizan materiales de bajo costo.

Un eje transversal en la asignatura es el desarrollo de habilidades científicas en las alumnas y alumnos, para ello lasactividades e indagaciones presentes en la unidad ponen énfasis en la ejercitación del procedimiento científico.

• ¿El trabajo es una magnitud vectorial?Aclarar que como el trabajo se define en función de magnitudes vectoriales, como son la fuerza y el desplazamien-to, muchas veces se piensa que el trabajo es una magnitud vectorial, es decir, que tiene módulo, dirección ysentido. Se debe insistir en que el trabajo es una cantidad escalar dada por el producto de la magnitud deldesplazamiento y la componente o proyección de la fuerza en la dirección del desplazamiento.

• ¿Esfuerzo y trabajo es lo mismo?Es común que los alumnos y alumnas piensen que con solo aplicar una fuerza o realizar un esfuerzo físico, se estáhaciendo un trabajo. Es cierto que durante un esfuerzo los músculos se contraen y experimentan un pequeñodesplazamiento, de manera que se utiliza energía interna y se puede sentir cansancio, pero si la fuerza que se aplicano logra desplazar a un objeto, desde el punto de la Física, dicha fuerza no realiza trabajo.

• ¿Energía y fuerza es lo mismo?Es importante explicar a las alumnas y los alumnos que, aunque para aplicar fuerzas se requiere de energía, estos conceptos son diferentes.


Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 46


Trabajo y energía


a. Asociar fuerza con movimiento, velocidad constante y aceleración.b. Identificar las distintas manifestaciones de la energía.c. Asociar fuerza y movimientod. Definir los conceptos asociados al movimiento.


Objetivo: El objetivo de esta actividad es que los estudiantes trabajensus concepciones previas respecto a ciertos fenómenos asociados altrabajo y a la energía, para ello se les propone una serie de preguntasen torno a las imágenes que abren la unidad. Pídales que trabajen engrupos de dos o tres integrantes y que registren sus respuestas en el cuaderno.


Páginas 100 y 101

Clasifica movimientossegún velocidadconstante (v.c.) ovelocidad variable (v.v.).

Reconoce las mani-festaciones de laenergía.

Reconoce las características de unafuerza.

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Responde los puntos c,d y f del ítem 2 lospuntos c, d, e y f delítem 3.

Logrado

Clasifica correctamenteentre cinco y sietemovimientos.

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Responde dos puntosdel ítem 2 y dos puntosdel ítem 3.


Clasifica correctamentemenos de cincomovimientos.

Responde un punto delítem 2 y un punto delítem 3.

Responde un punto delítem 2 y dos puntos delítem 3.

Por lograr

El objetivo de la indagación es que los estudiantes reconozcan quepara que un cuerpo modifique su estado de movimiento no siempre esnecesario que intervenga una fuerza externa, ya que la variación en lamasa también produce cambios en el estado de movimiento de uncuerpo.Durante el desarrollo de esta actividad, debe guiar el planteamiento delas hipótesis de sus alumnos y alumnas. Algunas de las hipótesis quepodrían plantear son:a. Al cambiar el peso del objeto se produce el movimiento.b. El movimiento del agua en un sentido produce el movimiento de la

lata en sentido contrario.

Resultados esperados.Al ser expulsada el agua en un sentido se produce el movimiento de lalata en sentido opuesto. Es importante hacer mención a la tercera leyde Newton, para que pueda comprenderse de mejor manera.

Indagación: ¿Puede un cuerpo cambiar su velocidad si aparente-mente no existe ningún otro contra el cual ejercer una fuerza?

Página 102

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 47

48 Unidad 3


Trabajo y energía

• Objetivo: Reconocer que el tiempo de aplicación de una fuerza es unavariable a considerar en los efectos que esta pueda tener.Es importante que para la realización de esta actividad hayan sidoreforzados los contenidos de la página 104.

• Resultados esperados:El autito sobre el que se aplica una fuerza durante mayor tiempo,recorre una distancia mayor.

Actividad 1: Fuerza y tiempo de aplicaciónPágina 105

Plantee a sus alumnos y alumnas la importancia de las medidas deseguridad al conducir. Discutan sobre las graves consecuencias de loschoques que se producen a grandes velocidades, debido a la fuerzarecibida según la variación de velocidad que experimentan.

Conexión con la tecnologíaPágina 105

• Objetivo: Relacionar la fuerza necesaria para detener un cuerpo con lamasa y la velocidad de este.

Para realizar esta actividad es importante pedir con anticipación losmateriales necesarios (balones); de no contar con ellos se puedenutilizar pelotitas de papel o de género, construidas en el momento.También es importante contar con el espacio suficiente para realizar laactividad, puede ser el patio o el gimnasio del colegio. Esta actividaddebe ser trabajada en parejas, cuidando de no golpearse.

• Resultados esperados: Los alumnos y alumnas deberán determinar que el esfuerzo necesariopara detener la pelota dependerá tanto de la masa de esta como de lavelocidad que se le imprima.

Actividad 2: Percibiendo el impulsoPágina 106

• Objetivo: Visualizar que en un sistema aislado el momentum linealtotal permanece constante.

Es importante que la superficie donde se trabaje esté lo más pulidaposible. De no contar con un piso que cumpla con esta condición sepuede utilizar una tabla pulida o un acrílico. Se debe hacer mención aque el montaje no es un caso ideal ya que el roce no es nulo.

• Resultados esperados:Los autitos de masas iguales deben alcanzar distancias similares. Encambio, al utilizar los autitos de distinta masa, el de mayor masa debealcanzar una distancia menor. Explicar qué sucede con el impulso y quésucede con el momentum lineal en esta situación.

Investigación científica: Momentum lineal de un sistemaPágina 107

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 48


Trabajo y energía


El objetivo de esta actividad es guiar al estudiante en la resolución deproblemas. Para esto se entrega una pauta de cómo debe enfrentar elproblema para encontrar su solución. En este caso el problema consisteen encontrar la velocidad de un cuerpo después de un choqueaplicando la ley de conservación del momentum lineal.

Ejemplo resuelto 1: Aplicando la ley de conservación delmomentum lineal.

Página 109

En este link se encuentra un applet donde se observa un choqueelástico. El estudiante puede variar la masa del cuerpo que choca y suposición. Haga notar que la situación observada en la simulación representa un caso ideal.

InteractividadPágina 110


• Wilson, Jerry; Buffa, Anthony. Física. Pearson Educación, México, 2003.Capítulo 6: Cantidad de movimiento lineal y choques.

• Tipler, Paul A. Física preuniversitaria. Editorial Reverté, España, 2000.Capítulo 7.1: Impulso y cantidad de movimiento.Capítulo 7.2: Conservación de la cantidad de movimiento.Capítulo 7.4: Choques.


Relaciona los conceptosde: velocidad, masa,impulso y momentumlineal.

Aplica correctamente laley de conservación delmomentum lineal.

Esquema

1 y 2


Completa ochorecuadros del esquema.

Responde correctamente los ítems 1 y 2.

Logrado

Completa hasta seisrecuadros del esquema.

Responde correctamente solo elítem 1.


Completa hasta cuatro recuadros delesquema.

Responde correctamente solo elítem 2.

Por lograr

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 49

50 Unidad 3


Trabajo y energía


Propulsión a chorro

Explicar a los estudiantes que la conservación de momentum lineal que se utiliza para la propulsión de cohetes espaciales esun método utilizado en la naturaleza por distintos seres para desplazarse.

La propulsión a chorro utiliza el principio de conservación de momentum lineal para lograr un desplazamiento. En el caso delas naves espaciales, estas expulsan gases producto de la combustión, así pueden desplazarse en sentido contrario al flujoexpulsado. Pero este sistema de propulsión está presente también en la naturaleza. Los pulpos, por ejemplo, se desplazan uti-lizando este principio. Ellos absorben agua, estando en reposo. El agua al ser expulsada y por conservación de momentumlineal produce que el pulpo se mueva en sentido contrario. La rapidez que alcance dependerá de la cantidad y rapidez delagua expulsada. Todos los bivalvos, como almejas, ostiones, etc., utilizan el mismo método para lograr su desplazamiento.

• En esta página se encontrará información sobre choques elásticos entre cuerpos, además de una simulación delchoque de tres cuerpos. En dicha animación se muestran los valores de las velocidades de cada cuerpo antes ydespués de la colisión y la masa de cada uno de ellos.http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/con_mlineal/elastico/elastico.htm

• En esta dirección encontrará todos los contenidos referentes a momentum lineal e impulso. Los temas se seleccionansegún un índice lateral y cuenta con una evaluación final acerca de los contenidos.http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/4eso/momento/momento-conservacion.htm?1&2


• El objetivo de la indagación es que los alumnos y alumnas descubran quelos conceptos de fuerza y desplazamiento están asociados en determi-nadas situaciones. La indagación debe posibilitar la formalización inci-piente del concepto de trabajo.Es importante hacer notar que se desea observar la altura que se logra yno la rapidez con que se hace. Para ello se debe levantar con una rapidezconstante.Durante la actividad, debe guiar el planteamiento de las hipótesis porparte de sus estudiantes. Algunas hipótesis que podrían plantear son:a. El esfuerzo depende únicamente del peso del objeto que se quiere

levantar.b. El esfuerzo realizado depende tanto del peso del objeto como de la

distancia a la cual se quiere llevar.Es importante mencionar que ninguna hipótesis planteada por los estu-diantes debe ser sancionada, sino, por el contrario, toda hipótesis esaceptable o rechazable.

• Resultados esperados:Una vez finalizada la actividad, los estudiantes habrán comprendido queel esfuerzo que realizan para levantar un objeto será mayor mientrasmayor sea el peso del cuerpo y mientras mayor sea la altura a la cual se levanta.

Indagación: ¿Cómo se relaciona el esfuerzo que debemosrealizar para levantar un cuerpo con la altura a la que loqueremos levantar?

Página 113

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 50


Trabajo y energía


Cabe mencionar que tanto la fuerza como el desplazamiento son mag-nitudes vectoriales, pero el trabajo es una magnitud escalar, por lo quese utilizarán solo el módulo de la fuerza y del desplazamiento.Para evitar el tratamiento vectorial se debe dar énfasis a las figuraspresentes en la página, donde se observan las distintas relaciones entrefuerza y desplazamiento.

Concepto clavePágina 114

• Objetivos: Identificar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo enmovimiento.

Analizar la dirección y sentido de la fuerza con respecto al desplazamiento.

• Resultados esperados:Los alumnos y alumnas identifican que hay fuerzas en distintas direc-ciones y sentidos actuando sobre el cuerpo, pero no todas ellas parti-cipan en el movimiento. Analizan que la fuerza aplicada realiza trabajopositivo y la fuerza de roce, trabajo negativo. Concluyen que cuando no hay desplazamiento, no puede haber un trabajo sobre el cuerpo.

Actividad 3: Identificando las fuerzas que realizan un trabajoPágina 115

• Objetivo: Identificar que la componente de la fuerza en la dirección delmovimiento es lo que realiza el trabajo.

• Recomendaciones: El cuaderno debe ser arrastrado horizontalmente,es decir, no debe levantarse el extremo al desplazarse, sino que debeestar siempre en contacto con la superficie.

• Resultados esperados:Los estudiantes deben concluir que el trabajo es realizado por la com-ponente de la fuerza que se encuentra en la dirección del movimiento.Comprobarán que mientras mayor sea la inclinación de la fuerza,menor será su componente horizontal, por lo tanto, a mayor incli-nación, mayor será la magnitud de la fuerza que se debe aplicar.

Investigación científica: ¿Qué relación hay entre el ánguloen que se aplica una fuerza y el trabajo realizado por ella?

Página 116

El objetivo es que relacionen el trabajo con la aplicación de una fuerza. Alanalizar la situación, determinan que no hay aplicación de fuerza y, porconsecuencia, no hay trabajo realizado.


Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 51

52 Unidad 3


Trabajo y energía

cas

tas

En esta página se muestra una representación gráfica del trabajo y dela fuerza en función del desplazamiento. Se sugiere realizar actividadespara que los alumnos y alumnas puedan construir sus propios gráficosy utilizarlos en la interpretación de los movimientos.

Les puede pedir que realicen el gráfico de una fuerza que aumenta uni-formemente en el tiempo y que calculen el trabajo en la primera mitaddel tiempo y luego en la segunda mitad, utilizando el método de área bajo la curva, y que lo comparen con el trabajo realizado por unafuerza constante.

Se puede observar la equivalencia en el trabajo de una fuerza variablecon el trabajo realizado por una fuerza constante cuyo valor sea el valormedio de la fuerza anterior.

Método gráfico para calcular el trabajoPágina 118

El objetivo de esta actividad es guiar al alumno o alumna en la resolu-ción de problemas, para esto se entrega una pauta de cómo debeenfrentar el problema para encontrar su solución. En este caso, elproblema consiste en calcular el trabajo realizado dados la fuerza y eldesplazamiento.

Ejemplo resuelto 2: Trabajo efectuado por la fuerza pesoPágina 119

• Objetivo: Analizar por qué el trabajo realizado es independiente deltiempo empleado.

• Resultado esperado:Los estudiantes establecen que el trabajo es independiente del tiempo,por lo que se debe utilizar otra magnitud para relacionar el trabajorealizado y el tiempo empleado.

Actividad 4: Trabajo y tiempoPágina 120

Se sugiere que los alumnos y alumnas identifiquen, en cada una de lasimágenes presentadas, las fuerzas que actúan y el desplazamiento, para asídeterminar el trabajo que se está realizando.

Conexión con los deportesPágina 117

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 52


Trabajo y energía



• Wilson, Jerry; Buffa, Anthony. Física. Pearson Educación, México, 2003.Capítulos 5.1 y 5.2: Trabajo.Capítulo 5.6: Potencia.

• Tipler, Paul A. Física preuniversitaria. Editorial Reverté, España, 2000.Capítulos 6.1 y 6.2: Trabajo.Capítulo 6.6: Potencia.


• En la siguiente dirección se encuentra una serie de apuntes sobre los conceptos de trabajo mecánico y su repre-sentación gráfica.http://soko.com.ar/Fisica/trabajo_mecanico.htm

• En la página que se presenta a continuación se encuentra la definición del concepto de trabajo realizado ya sea poruna fuerza constante o por una fuerza variable y cómo influye el roce en la realización de un trabajo mecánico.http://www.dfa.uv.cl/~jura/Fisica_I/semana_VIII_1.pdf


Relaciona losconceptos de fuerza,trabajo y potencia.

Aplica el concepto detrabajo.

Aplica el concepto depotencia mecánica.

Esquema

1, 2 y 4

3


Completa los cincorecuadros del esquema.

Responde los ítems 1, 2y 4.

Desarrolla y fundamen-ta completamente elítem 3.

Logrado

Completa entre tres ycuatro recuadros delesquema.

Responde los ítems 1 y2.

Desarrolla y fundamentaparcialmente el ítem 3.


Completa dos o menosrecuadros del esquema.

Responde uno de lostres ítems

No desarrolla el ítem 3.

Por lograr

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 53

54 Unidad 3


Trabajo y energía

• Objetivo: Asociar la capacidad que tiene un cuerpo de realizar un trabajocon el movimiento que este cuerpo posee. Reconocer que a mayor masadel cuerpo, mayor es su capacidad de realizar trabajo.Durante la actividad, debe guiar el planteamiento de la hipótesis por partede sus alumnos y alumnas. Algunas hipótesis que podrían plantear son:a. Un cuerpo puede realizar un trabajo cuando actúa una fuerza sobre él.b. El trabajo que puede realizar un cuerpo depende de su masa y de su

rapidez.Es importante mencionar que ninguna hipótesis planteada por los estu-diantes debe ser sancionada, sino, por el contrario, toda hipótesis es rechazable o validable.

Resultados esperados: Al ser mayor la altura, mayor es la rapidez que alcanza la bolita, por lo tantomayor será el trabajo que puede realizar. Además, a mayor masa de labolita, mayor es el trabajo realizado.

Indagación: ¿En qué condiciones un cuerpo puederealizar un trabajo?

Página 122

• Objetivos: Determinar que la altura inicial de la bolita incide directamentesobre la rapidez alcanzada por esta al llegar a la arena.Inferir que a mayor altura inicial, mayor es el trabajo que puede realizar uncuerpo al llegar al suelo.

• Resultados esperados:Los alumnos y alumnas deben notar que a mayor altura mayor es la pro-fundidad a la que se detiene la bolita en la arena, por lo tanto, esto indicaque la fuerza que se ejerce es mayor. Aplicando los contenidos debenconcluir que la fuerza que la bolita puede aplicar dependerá tanto de la masa de ella como de la rapidez que puede alcanzar en el momentoprevio al impacto.

Actividad 5: Energía que depende de la posiciónPágina 126

Con las preguntas planteadas se espera que los alumnos y alumnasanalicen situaciones cotidianas asociadas y las relacionen con los con-tenidos tratados. En este caso, la fuerza que es capaz de ejercer un cuerpoen movimiento depende directamente de la masa de dicho cuerpo.


En esta actividad se busca que los estudiantes puedan aplicar losconceptos estudiados a una situación en particular, como por ejemplo losaccidentes de tránsito. Es importante crear conciencia acerca de los dañosque puede producir el exceso de velocidad al no respetar las leyes deltránsito. Se sugiere realizar la actividad en grupos de tres o cuatro inte-grantes para que puedan discutir acerca del tema.

ReflexionemosPágina 125

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 54



Trabajo y energía

• Objetivos: Observar que la compresión del resorte es capaz deproducir un movimiento sobre un cuerpo que se encuentra junto a él.Inferir que al comprimir un resorte se acumula energía.

• Resultados esperados:Los estudiantes deben asociar la compresión del resorte con lacapacidad de este de producir un trabajo, por consecuencia identificarque hay una energía acumulada que es liberada al soltar el resorte. Estacapacidad debe ser asociada con la energía potencial, es decir lafacultad de producir un movimiento.

Actividad 6: Acumulando energía en un resortePágina 127

• Objetivos: Observar la transformación de energía cinética a energía potencial.Analizar que la energía que posee un cuerpo puede manifestarse demaneras diferentes en un mismo movimiento.

• Resultados esperados:Los alumnos y alumnas deben observar que al aplicar una fuerza sobreel objeto, este adquiere energía cinética; pero esta energía delmovimiento disminuye para transformarse en energía potencial, yaque a medida que disminuye la rapidez aumenta la altura. Es impor-tante hacer notar que la energía cinética del cuerpo no se pierde sinoque se transforma en energía potencial. Finalmente, esta energíapotencial vuelve a transformarse en energía cinética.

Actividad 7: Transformando energíasPágina 128

En la animación, se observa el comportamiento de la energía estudiadaen la actividad anterior. En esta animación se observa un resorte com-primido, el cual al soltarse lanza un cuerpo hacia arriba, alcanza su alturamáxima y luego, al caer, vuelve a comprimir el resorte. Se relacionaentonces la energía potencial elástica, la energía cinética y la energíapotencial gravitacional.


En la imagen se dan valores para la energía cinética y la energíapotencial en diferentes puntos de la trayectoria. Es importante hacernotar que la energía potencial puede ser negativa ya que dependerádel punto de referencia que se tome como origen. Se sugiere que apartir del mismo dibujo se realice un ejercicio, el cual consiste en dar unpunto de altura cero (h0) diferente (puede ser la altura mínima o lamáxima) y que los alumnos y alumnas determinen los valores deenergía cinética y de energía potencial en los puntos dados.

Imagen: Relación entre energía cinética y energía ponencialPágina 129

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56 Unidad 3


Trabajo y energía

• Objetivo: Determinar que la energía se conserva o no, dependiendo dela fuerza que actúe sobre el cuerpo.

• Resultados esperados:Los alumnos y alumnas deben analizar las fuerzas que actúan en cadasituación y determinar de qué forma influyen en el movimiento. A partirde esto, deben identificar que hay fuerzas, como el peso, que permiten laconservación de la energía, y fuerzas como el roce, que producen unapérdida de energía en el cuerpo.

Actividad 8: Pérdida de energíaPágina 133


Tasa metabólica

La energía la podemos medir en joules o en calorías, (1 cal = 4.18 J). Pero, en las tablas con datos sobre alimentos ynutrición encontramos que siempre aparece la energía medida en Kcal. Es decir, obtenemos energía de los alimentospara ser transformada por nuestro organismo.

La energía que contienen los alimentos es energía química, la cual utilizamos para realizar trabajo y generar calor. La tasametabólica, indica la rapidez con que se consume esta energía química y se transforma en calor y trabajo, por lo cual, semide en watts. Los estudios demuestran que cuando una persona sigue un régimen muy bajo en calorías el cuerporeduce automáticamente su tasa metabólica para compensar la disminución de la energía ingerida. Entonces, cuando seaumenta la alimentación nuevamente, la menor tasa metabólica produce un rápido aumento de peso. Por lo tanto, paraproducir una diferencia entre la energía consumida y la utilizada, lo óptimo es aumentar la actividad física para asíaumentar el metabolismo.


Clasifica y relaciona lasdistintas formas deenergía mecánica.

Aplica el principio deconservación de laenergía.

Esquema

1 y 2


Completa los ochorecuadros del esquema.

Responde los ítems 1 y 2.

Logrado

Completa entre seis ycinco recuadros delesquema.

Responde uno de losdos ítems.


Completa cuatro omenos recuadros delesquema.

No responde ningunode los ítems.

Por lograr

En esta sección se hace referencia el péndulo balístico. Se sugiere hacerel diagrama de dicho péndulo para observar gráficamente la aplicaciónde la conservación tanto del momentum como de la energía.

Conexión con la tecnologíaPágina 134

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 56


Trabajo y energía


• En estas páginas encontrará gráficamente un esquema representativode toda la unidad de trabajo y energía, de tal forma que podrá repasarrápidamente gran parte de los contenidos vistos.

• Línea de tiempo: Esta línea de tiempo histórica contiene una serie depersonajes que realizaron aportes fundamentales al tema tratado enesta unidad.

InfografíaPáginas 138 a 139

Se sugiere como complemento a esta lectura que los alumnos yalumnas investiguen sobre distintos tipos de energías renovables y la viabilidad de ser implementadas en nuestro país. Además deben plantear las ventajas y desventajas de utilizar este tipo deplantas generadoras.

Ciencia-Tecnología-Sociedad: Energía del vientoPágina 137

• Wilson, Jerry; Buffa, Anthony. Física. Pearson Educación, México, 2003.Capítulos 5.3 a 5.5: Energía.

• Tipler, Paul A. Física preuniversitaria. Editorial Reverté, España, 2000.Capítulos 6.1 a 6.4: Energía y conservación de la energía.


• En la siguiente dirección encontrará un problema de dos esquiadores que deben atravesar desde un punto A a unpunto B por diferentes caminos en los cuales existe fuerza de roce. Se observa la animación de la situación distinguien-do la acción de una fuerza no conservativa.http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/valle/valle.htm

• En la dirección que se encuentra a continuación se observa una animación donde una masa comprime un resorte ydebido a esto alcanza una cierta altura. Esta animación puede realizarse con o sin roce, cambiando el valor de este yde la constante del resorte.http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/bucle/bucle.htm

• En esta dirección se encuentran los contenidos referentes a trabajo, potencia y energía. Los temas se seleccionansegún un índice lateral y cuenta con una evaluación final referente a los contenidos.http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/trabajo/indice_trapoenedinewton.htm


Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 57

58 Unidad 3


Trabajo y energía

Evaluación final

Identifica la conservacióndel momentum endistintas situaciones.

Explica el concepto deenergía en función de lacapacidad de realizartrabajo.

Analiza distintas situa-ciones donde se conservao no la energía mecánica.

Analiza gráficos para iden-tificar qué ocurre en unmovimiento.

Criterio de logro

Responde correctamentelos ítems 1 y 2 (página 140),el ítem 7 (página 141), y elítem 10 (página 142).

Responde correctamente elítem 3 (página 140), y losítems 9 y 11 (página 142).

Responde correctamentelos ítems 4 y 5 (página 141)e ítem 8 (página 142).

Responde correctamente elítem 6 (página 141), y elítem 10 (página 142).

Logrado




Responde correctamentesólo un ítem.


Responde correctamentesolo un ítem.




Por lograr

Páginas 140 a 142

La evaluación sumativa consta de tres secciones:a. ¿Cuánto avancé? Destinada a propiciar un proceso de retroali-

mentación.b. Comprendo: Una serie de ejercicios y preguntas que abordan

habilidades como: observar, describir, inferir, identificar.c. Analizo y aplico: Estas secciones apuntan a trabajar habilidades de

orden superior.

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 58




¿Cuánto trabajo realiza el aire en una caída?

Antecedentes

La conservación de la energía se produce en un sistema ideal, sin la presencia de fuerzas no conservativascomo el roce. Cuando soltamos un cuerpo hay una interacción con el aire, por lo que estamos en presenciade una fuerza externa y la energía del cuerpo no se conserva. ¿Podemos relacionar un caso real con uncaso ideal? ¿Se puede calcular la energía que disipa el contacto con el aire?

Objetivo

Determinar la disipación de la energía producto de la interacción con el aire.

Planificación

En la planificación debes indicar cuál será el procedimiento a seguir y los materiales que utilizarás. Ademásdebes calcular el tiempo que emplearás en la realización del proyecto. Las siguientes preguntas serán deayuda para realizar la planificación de tu trabajo:¿De qué forma podrás calcular el trabajo con el aire?¿Necesitarás la utilización de alguna ecuación?, ¿cuáles?¿Qué materiales necesitarás para realizar el proyecto?¿Cuáles son las condiciones necesarias para la realización de la actividad?

Ejecución

Una vez planificado el trabajo de investigación estás en condiciones de realizarlo. Debes llevar un registrodetallado de tus procedimientos, observaciones, datos que puedas tomar para utilizarlos posteriormenteen el análisis.

Resultados

Escribe un informe detallando el procedimiento utilizado, qué inconvenientes hubo, qué cosas no habíasconsiderado, cuáles fueron los datos que tomaste y cómo los trabajaste. Justifica tus observaciones yresultados obtenidos analizando el procedimiento y los cálculos que realizaste.

Evaluación

Al finalizar el proyecto, es importante que evalúes cada etapa para descubrir qué cosas se plantearon bien ycuáles fueron los puntos débiles de este trabajo, para así poder mejorarlos en un futuro proyecto científico.

Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 59

60 Unidad 3



1. Una persona en reposo se encuentra en patines sobre una superficie sin roce y sostiene una caja en sus

manos. Lanza la caja con una rapidez v. ¿Cuál de las siguientes alternativas es correcta luego del lanza-

miento de la caja?

A. La persona se moverá con la misma rapidez con que se lanzó la caja.

B. La persona permanecerá en reposo.

C. La persona adquiere un momentum lineal de igual magnitud al de la caja pero en sentido contrario.

D. La persona adquiere un momentum lineal idéntico al de la caja.

E. La persona se moverá en igual sentido que la caja.

2. ¿En cuál de las siguientes situaciones hay un trabajo mecánico realizado?

A. Un niño carga su mochila llena de libros.

B. Un carro se mueve con velocidad constante por una superficie horizontal sin roce.

C. Una persona sostiene una caja en su mano sin moverse.

D. Un señor camina por la calle llevando un bolso pesado.

E. Una niña levanta un lápiz del suelo hasta la mesa.

3. Pablo, Felipe y Susana discuten acerca de los principios de conservación. El planteamiento de cada

uno es:

Pablo: Si sobre un sistema no hay fuerzas externas actuando, entonces el momentum total del sistema

se conserva.

Felipe: Cuando actúa el roce sobre un cuerpo en movimiento, no se conserva la energía mecánica.

Susana: Siempre que se conserva la energía se conserva también el momentum.

¿Cuál o cuáles de los planteamientos están correctos?

A. Solo el de Pablo

B. Solo el de Felipe

C. El de Pablo y Felipe

D. El de Felipe y Susana

E. Todos son correctos

4. ¿Qué es la potencia?

A. Rapidez con que se produce un cambio de energía.

B. Rapidez con que se ejerce una fuerza.

C. Capacidad de realizar trabajo debido al movimiento.

D. Altura máxima que alcanza un cuerpo en movimiento.

E. Relación entre masa y velocidad.


Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 60

II. Responde las siguientes preguntas de desarrollo

1. Explica qué relación existe entre el trabajo y la energía.

2. Explica qué es una fuerza conservativa y qué es una fuerza no conservativa.

3. ¿Bajo qué condiciones una fuerza no realiza trabajo? Explica.

4. Si sobre un objeto el impulso es nulo, ¿será nulo también el momentum lineal? Explica.

5. Describe bajo qué condiciones la energía mecánica de un cuerpo es constante.

III. Análisis

1. Un objeto de masa M es lanzado hacia arriba con rapidez V. Despreciando la resistencia del aire, ¿con quérapidez deberá lanzarse otro objeto de masa 2M para que alcance la misma altura del primero? Justifica turespuesta utilizando las ecuaciones.

2. Una manzana de 200 g que se encuentra en reposo es atravesada por una flecha de masa 300 g. Si larapidez de la flecha antes del impacto es de 50 m/s, ¿cuál será la rapidez con que se mueve el conjunto?

3. Un niño de masa 40 kg se encuentra en un resbalín de altura 2 m. Si la rapidez con que llega al suelo es de2 m/s, ¿cuál es el trabajo realizado por la fuerza de roce? (Considera g = 10 m/s2).

4. Un ascensor desciende con velocidad constante. Realiza los gráficos de: energía cinética vs. tiempo; energíapotencial vs. tiempo y energía mecánica vs. tiempo.

5. Una persona levanta un libro verticalmente con velocidad constante hasta una altura de 1 m realizando untrabajo de 15 J. ¿Cuál será la magnitud del trabajo realizado por el peso?




Unidad 3 16/8/10 10:48 Página 61

62 Unidad 4

UNIDAD

Tierra y Universo


1. Reconocer la importancia de las leyes físicas formuladas por Newton y Kepler para realizar prediccionesen el ámbito astronómico.

2. Comprender la importancia científica y cultural de los modelos cosmológicos geocéntrico y heliocéntrico.




1. Aplicación de las leyes de Kepler y de la ley de gravitación universal de Newton para explicar y hacer predicciones sobre la dinámica de pequeñas y grandes estructuras cósmicas (planetas, estrellas, galaxias,etc.).

2. Reconocimiento de algunas evidencias geológicas y astronómicas que sustentan las teorías acerca delorigen y evolución del Sistema Solar.


1. Comprender la importancia científica y cultural de los modelos cosmológicos geocéntrico y heliocéntrico.

2. Comparar distintos modelos cosmológicos relativos al Sistema Solar.

3. Reconocer la importancia de las leyes físicas formuladas por Kepler y Newton para realizar prediccionesastronómicas.

4. Aplicar las leyes de Kepler y Newton y comprobar su valor predictivo.

5. Reconocer los elementos fundamentales de investigaciones astronómicas.

6. Interpretar datos sobre el movimiento de los planetas.

4Unidad 4ok 16/8/10 10:48 Página 62

Tierra y Universo 63


• La observación astronómica.

• Modelos cosmológicos antiguos.

• Órbitas planetarias.

• Leyes de Kepler.

• Ley de gravitación universal.

• Efectos terrestres de la gravitación.

• Satélites naturales.

• Gravedad en grandes estructuras.

• Visión actual del Sistema Solar.








Tierra y Universo

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La observaciónastronómica

Modelos cosmológicos

Órbitas planetarias

Segundaley de Kepler

Terceraley de Kepler

Ley de gravitación

universalEfectos de la gravitación

Estructurascósmicas

Sistema Solar

Primera ley de Kepler

Unidad 4ok 16/8/10 10:48 Página 63

64 Unidad 4

Planificación unidad 4

Tierra y Universo

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Planificación unidad 4

Tierra y Universo


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Evaluación diagnósticaPáginas 146 y 147

66 Unidad 4



La unidad Tierra y Universo comienza con un enfoque histórico, para que los alumnos y alumnas conozcan laevolución del pensamiento científico. Asimismo , se proponen actividades orientadas a que se den cuenta de laimportancia de la observación y de una adecuada recopilación de datos. En la unidad hay varios recursos que eldocente puede utilizar para incentivar el pensamiento científico de los estudiantes, un ejemplo son las variadasactividades de análisis de tablas y datos que se presentan. Un eje transversal en la asignatura es el desarrollo dehabilidades propias del método científico; para ello las actividades e indagaciones propuestas en la unidad seorientan a ese objetivo.

• Conceptos aristotélicosEs importante que el profesor detecte y aclare ciertos conceptos aristotélicos persistentes en los estudiantes,como por ejemplo:a. Los cuerpos más pesados caen más rápido: Se debe señalar que todo cuerpo cae a la Tierra con la misma

aceleración.b. Las fuerzas producen movimiento: Hay que aclarar que no en todas las situaciones las fuerzas producen

movimiento. Es más preciso decir que las fuerzas modifican el estado de movimiento de los cuerpos, ya queun cuerpo se puede mover, sin que sobre él actúe una fuerza.


En ella se evalúan los conocimientos y habilidades de los alumnos y alumnas respecto a:

a. Relacionar la astronomía con las matemáticas.b. Reconocer las causas del movimiento de las estrellas.c. Identificar elementos del Sistema Solar.d. Explicar los movimientos de la Tierra.e. Reconocer la importancia de una observación adecuada.

Objetivo: El objetivo de esta actividad es que los estudiantes relacio-nen una serie de imágenes con sus conocimientos previos sobre elSistema Solar, los movimientos de la Tierra y de las estrellas. Pídales quetrabajen en grupos de dos o tres alumnos y que registren sus respues-tas en sus cuadernos.


Relaciona fenómenosastronómicos con losmovimientos de laTierra.

Reconoce elementosdel Sistema Solar y delUniverso.

Esquema

2 y 3


Responde correctamente los ítems 1, 4, 5, 6 y 7.

Responde correctamente los ítems 2 y 3.

Logrado

Responde tres de loscinco ítems.

Responde correctamente un ítem.


Responde correctamente menosde tres ítems.

No responde correctamente ningúnítem.

Por lograr



Tierra y Universo


Esta actividad tiene como objetivo que los alumnos y alumnas valoren la observación como una etapa fundamental en elmétodo científico, a partir de la construcción de un sencillo aparato. Es importante que comprendan que una buena obser-vación no depende solamente de manipular un aparato sofisticado, sino que hay otras cualidades, como la paciencia, laobjetividad, la claridad y el registro de los datos, que hacen posible que una observación sea adecuada para plantearhipótesis a partir de ella.

Las coordenadas que los estudiantes deberían medir para ubicar una determinada estrella serían: el ángulo de altura de laestrella en la bóveda celeste (el que mide el transportador), la hora en que se observa y el punto cardinal (si se hace unaprolongación vertical de la estrella al horizonte, este último se puede determinar con una brújula).

Una vez que sus estudiantes logren ubicar una estrella, puede orientarlos con sugerencias experimentales, de modo quesea más eficiente la observación del fenómeno y que noten que entre un día y otro, algunas medidas no serán las mismas,explíqueles que esto se debe al movimiento de la Tierra y de los astros, si se trata de un planeta.

Es importante mencionar que ninguna de las hipótesis planteadas por el estudiante debe ser sancionada, sino hacer notarque cualquier hipótesis depende de la experimentación para ser rechazada o validada.

Indagación inicial: ¿Cómo determinar la posición de unaestrella en el cielo?

Página 148

• Objetivo: Dibujar elipses de distinta excentricidad.

• Resultados esperados:Los alumnos y alumnas deben dibujar elipses, alejando y acercando losalfileres. Se espera que comprendan que pueden relacionar las curvasdibujadas con distintas órbitas de los planetas.La pregunta c está orientada a que relacionen el plano del papel con laeclíptica, que es el plano que contiene a los planetas en el Sistema Solar.Mencione a los estudiantes otro tipo de curvas: parábolas, hipérbolas,círculos, y discutan cuáles de ellas podrían servir de órbitas. Aproveche deplantearles la pregunta:¿cuáles son las causas del movimiento planetario?

Investigación científica: ¿Qué tipo de órbita sigue la Tierraalrededor del Sol?

Página 152

Comente con sus alumnos y alumnas que el conocimiento astronómico nose trata de una exclusividad del pensamiento occidental, sino de unacuriosidad humana de todas las épocas. Casi todos los pueblos de laantigüedad, o aquellos que viven aislados, han construido una cosmo-visión para intentar explicar el rol de los astros en el Universo, susmovimientos y sus causas. Explique que muchas de esas cosmovisionestienen la magia y lo sobrenatural como fundamento, y que el pensamien-to científico ha permitido observar sin prejuicios los fenómenos naturales.

Conexión con la arquelogíaPágina 149

El objetivo de la sección es que las alumnas y alumnos piensen en el modelode Ptolomeo, pues si todas las esferas avanzaran con la misma velocidad,parecería que se trata de una sola, con cuerpos de distinta luminosidad en ella.



68 Unidad 4


Tierra y Universo

• Objetivo: Diferenciar elipses de distinta excentricidad.

• Resultados esperados. Se espera que los estudiantes descubran por sí mismos, que al cambiarel ángulo con que se observa un círculo, este se presenta como unaelipse, que puede ser más o menos “alargada”. Esta propiedad es laexcentricidad de la elipse, conocimiento que se formaliza a conti-nuación de la actividad.

Actividad 1: Diferencia entre elipsesPágina 155

Mencione a sus estudiantes que el mundo conocido se ha ido ampliandoa través de la historia del pensamiento, y la ciencia moderna nos hapermitido conocer y comprender estructuras cósmicas ubicadas a millonesde años luz de nuestro planeta.

Ten presente quePágina 153

Mencione a sus alumnas y alumnos las curvas que pertenecen a la familiade las cónicas, llamadas así porque corresponden a distintas secciones deun cono. Es una buena oportunidad para hablar sobre las conexiones de las matemáticas con la Física, puede darles como tarea investigar sobreel tema.


• Objetivo: Reconocer las cualidades de distintas órbitas, según suexcentricidad.

• Resultados esperados:a. Los alumnos y alumnas reconocen que si el valor de la excentrici-

dad es más cercano a cero, la órbita se asemeja más a un círculo.

b. Al ser más excéntrica la órbita, las distancias a la estrella centralserían más variables, lo que produciría grandes cambios de tem-peratura para distintas estaciones.

c. Los estudiantes aplican la primera ley de Kepler y la definición deexcentricidad de la página 155.

d. Las alumnas y alumnos reconocen que la mayor diferencia entreafelio y perihelio lo tiene el cuerpo que posee una excentricidadmayor, en este caso correspondería al cometa Halley.

e. Los estudiantes asocian la diferencia de luminosidad de los planetasen distintas épocas con su distancia a la Tierra; entonces el másexcéntrico presentará mayores variaciones, en este caso es Marte.

Actividad 2: Excentricidad en el Sistema SolarPágina 156



Tierra y Universo



Reconoce los autoresintelectuales de losprincipales modeloshistóricos del SistemaSolar.

Explica la primera leyde Kepler.

Reconoce laimportancia de laastronomía de posición.

Esquema

1 y 4

2 y 3


Completa cincorecuadros del esquema.

Responde correcta-mente los ítems 1 y 4.

Responde correcta-mente los ítems 2 y 3.

Logrado

Completa entre cuatro ytres recuadros delesquema.

Responde correcta-mente un ítem.

Responde correcta-mente un ítem.


Completa menos de tresrecuadros del esquema.

No responde correcta-mente ningún ítem.

No responde correcta-mente ningún ítem.

Por lograr

Las preguntas contenidas en esta sección apuntan a que las alumnas yalumnos recuerden o se enteren que la velocidad de la luz es la velocidadlímite en el Universo. Seguramente, algunos estudiantes podrían pensarque un cuerpo se puede mover a velocidades infinitamente altas, entoncespregunte: ¿de dónde obtendría energía ese cuerpo? Es importante quesepan que la velocidad de la luz en el vacío se ocupa como una medida enastronomía, esta es el año-luz, que es la distancia que recorre la luz en unaño, a través del espacio.


Los estudiantes conocen los conceptos que aparecen (asteroides, cometasy satélite natural), porque los aprendieron en grados anteriores o bien por la divulgación científica. Es interesante que el docente relacioneaquellos cuerpos dentro del contexto del Sistema Solar, que es el objetivode estudio.

Conceptos clavePágina 156

El link presenta un applet Java, que sirve para explicar la primera y lasegunda ley de Kepler. Permite dar valores a la excentricidad de laselipses de las órbitas y también seleccionar órbitas de planetas delSistema Solar. La segunda ley también se puede explicar, por ejemplo,coloreando las áreas barridas por el planeta en tiempos iguales.



70 Unidad 4


Tierra y Universo

Aunque no es recomendable transformar la resolución de problemasde física en mero cálculo, el ejemplo presentado grafica la manera deutilizar la tercera ley de Kepler. Es una buena oportunidad para que laprofesora o profesor desarrolle el cálculo en la pizarra, y de esa maneraevaluar los conocimientos algebraicos o dificultades más frecuentesque encuentren sus estudiantes.

Ejemplo resuelto: Determinando el radio orbital de UranoPágina 160

Esta lectura científica está planteada como una ampliación de con-tenidos, a partir del tema desarrollado en las páginas anteriores. Puedeaprovechar la oportunidad de la lectura para que las alumnas yalumnos pregunten sobre los términos o ideas que no comprenden, yque pueden ser respondidas frente a todo el curso para instaurar undiálogo. Se sugiere organizar a los estudiantes en pequeños grupospara responder las preguntas que están al pie de página. La últimapregunta tiene como objetivo hacerlos pensar en una ley que gobiernea todos los cuerpos del Universo, a modo de anticipar la ley de gra-vitación universal. Es conveniente que esta última pregunta se discutacon el curso en pleno.

Ciencia-Tecnología-Sociedad: Encuentran exoplaneta similara la Tierra

Página 161

Esta sección tiene como propósito que los alumnos y alumnas compren-dan que si bien la tercera ley de Kepler está concebida a partir de losplanetas, es porque en su época, aquellos eran los objetos astronómicosmás interesantes de observar. Esta ley de Kepler (y todas) es una conse-cuencia de la gravitación universal que se estudia a partir de la página 164,pero es conveniente que desde ya asocien la tercera ley con otros cuerposdel Sistema Solar.


Se trata de términos que los estudiantes necesitan conocer para comprender a cabalidad el texto de contenido presentado en la página.Puede aprovechar la oportunidad para repasar algunos conceptos degeometría y comentar cómo Platón los estudió con entusiasmo e inclusolos llegó a relacionar con los elementos conocidos en su época (fuego,aire, agua, tierra).

Conceptos clavePágina 159



Tierra y Universo


Así aprendo mejor: El objetivo de las preguntas propuestas al estudiante es que participe en su proceso de apren-dizaje, por eso es importante que el docente insista en que los alumnos y alumnas respondan esas preguntas.


• Objetivo: El objetivo de esta actividad es que las alumnas y alumnos com-prendan que para que exista un movimiento circular uniforme esnecesaria la existencia de una fuerza central. Por tanto, lo más importantees asociar aquello con el movimiento de los planetas, a manera de intro-ducir la ley de gravitación universal.Tanto la actividad como las preguntas que se plantean a los estudiantesestán orientadas a que intuyan cualitativamente que la fuerza aumentacon la masa y varía con la distancia.

• Resultados esperados:a. Los estudiantes notan que la fuerza ejercida para mantener girando

un cuerpo es hacia el centro de la circunferencia, es decir, la mano delalumno o alumna.

b. Primero, la goma ocupa más tiempo para dar una vuelta completa,pero es necesaria una mayor fuerza para mantenerla en movimientocontinuo. Esto es opuesto a lo que pasa con la fuerza gravitatoria (lafuerza disminuye con la distancia), pero el docente puede relacionarlo,cuando corresponda, con la variación que sufre en esta actividad.

c. Los estudiantes notan que la fuerza necesaria es mayor, en este caso,se puede relacionar directamente con lo que ocurre (más adelante),con la ley de gravitación universal.

d. Los alumnos y alumnas relacionan la mano con la estrella y la gomacon el planeta.

Es importante mencionar que ninguna de las hipótesis iniciales debe sersancionada, sino poner énfasis en el método científico como un sistemade verificación o descarte de ideas.

Indagación: ¿Existe alguna fuerza que origine el giro deun cuerpo?Página 163

Relaciona el movimien-to de los planetas conlas leyes de Kepler.

Aplica la primera ley deKepler y laspropiedades de laelipse para describir laórbita de planetas

Aplica la tercera ley deKepler.

Esquema

1a y 1c

1c, 2 y 3


Responde correcta-mente y de formacompleta el esquema.

Responde correcta-mente el ítem 1a y 1b.

Responde correctamente los ítems 1c, 2 y 3.

Logrado

Responde correcta-mente solo dos cuadrosdel esquema.

Responde correctamente uno delos dos ítems.

Responde solo dos delos ítems.


No responde correcta-mente ningún cuadrodel esquema, osolamente uno.

No responde ningunode los dos ítems.

Responde solamente unítem o ninguno.

Por lograr


72 Unidad 4


Tierra y Universo

• Objetivo: Observar que los cuerpos caen con distinta rapidez porefecto del roce, aunque sean atraídos con la misma fuerza.

• Resultados esperados.Los alumnos y alumnas observan que una hoja arrugada cae al sueloantes que otra extendida, si se dejan caer desde una misma altura.Luego, observan que las dos hojas arrugadas caen relativamente juntasy concluyen que la oposición del aire es mayor sobre la hoja extendida,aunque tenga igual masa que la arrugada.Finalmente, dejan caer una bola de papel con el triple de masa que laotra y observan que caen relativamente juntas, es decir, son afectadaspor una misma aceleración.

Actividad 3: Caída de los cuerposPágina 166

La profesora o profesor puede explicar la diferencia entre la cinemática, queestudia las características del movimiento, y la dinámica, que se ocupa delas causas de aquellos; de manera similar, las leyes de Kepler describen“cómo” se mueven los planetas, mientras que la ley de Newton explica la causa.


Esta sección tiene como objetivo desarrollar el pensamiento divergente. Eltexto de esta página en particular tiene como objetivo que los estudiantespiensen qué sucedería con las grandes estructuras cósmicas si de prontose repelieran: ¿se alejarían todas las partículas entre sí, o se formarían otrostipos de estructuras?


Las mareas son uno de los fenómenos más visibles de la acción gravita-cional entre la Tierra, el Sol y la Luna. Podría motivar a sus alumnos yalumnas a pensar qué ocurriría con las mareas si la masa de la Luna fuesedistinta, o si se encontraran entre sí a una distancia diferente; de esamanera puede aplicar y reforzar la ley de gravitación universal.

Conexión con la geofísicaPágina 165



Tierra y Universo


A partir del clásico problema de la manzana, se calcula la aceleración dela gravedad terrestre. Poner énfasis en que esa aceleración afecta a lamanzana o a cualquier cuerpo, haciendo la analogía con la actividad dedejar caer papeles.

Es conveniente que utilice la pizarra para explicar en detalle la transfor-mación de unidades hasta llegar a m/s2 ya que se trata de una de lasdificultades más frecuentes en los estudiantes.

Ejemplo resuelto 2: ¿Cómo calcular la aceleración degravedad que actúa sobre una manzana?

Página 167

La confusión entre la masa y el peso es una de las más frecuentes entre losestudiantes. Podría recalcar la diferencia entre ellas, o generar una lluvia de ideas entre los estudiantes para que encuentren las diferencias y similitudes.


Es interesante hacer notar a las alumnas y alumnos que Julio Verne es elfundador de la llamada “ciencia ficción”, la que tiene una larga tradición enla literatura mundial, y en la que destacan autores como Isaac Asimov, RayBradbury, Arthur Clarke, entre otros muchos. Incluso algunos han sido científicos también. Comente a los estudiantes que muchas de lasaventuras o ficciones que han sido relatadas en ella, luego se han conver-tido en una realidad.

Conexión con la literaturaPágina 168

La dirección muestra un video en que se realizan algunos experimentos enmicrogravedad. Es probable que las direcciones cambien, pues la Web es muy dinámica. Se recomienda hacer una búsqueda actualizada devideos similares.



74 Unidad 4


Tierra y Universo

Este ejemplo recalca la diferencia entre masa y peso, pues en el títulose menciona que su masa es de 80 kilogramos. Podría resolver elproblema propuesto en la pizarra, o bien darlo de ejercicio.

Ejemplo resuelto 3: ¿Cuánto será el peso en la Luna de unastronauta de 80 kg?

Página 170

• Objetivo: Relacionar gráficamente el tamaño, masa y fuerza gravita-cional, en distintos satélites naturales.

Ponga énfasis en que para relacionar el tamaño con la masa, losdistintos cuerpos presentados en el esquema deben tener una com-posición similar, en este caso, una naturaleza rocosa, pues solo asípueden hacer una similitud tamaño-masa.

• Resultados esperados:Los alumnos son capaces de deducir, a partir del dibujo comparativo, que:

a. Con Ganímedes, por tener la masa más similar, es más probableque se formara un sistema binario, aunque Calisto, Titán, Io, Luna,Tritón y Europa también poseen un tamaño comparable.

b. Nuevamente Ganímedes, aunque aquello supone que todos sesituarían a la misma distancia que la Tierra.

c. Los alumnos y alumnas se dan cuenta de que Júpiter interactúacon mayor intensidad con sus satélites.

d. Los estudiantes deducen que en Ganímedes, por el hecho de tenerla masa más parecida a la Tierra, el peso de un astronauta tendríamenos diferencia.

Actividad 4: Gravitación en satélites naturalesPágina 172

En esta página de lectura científica se proponen una serie de preguntasfinales orientadas a lograr una mejor comprensión de ella. Haga énfasisen que la ausencia total de gravedad es muy difícil de conseguir ennuestro universo, pues todos los cuerpos materiales poseen masa,desde las galaxias lejanas hasta la tenue materia del espacio.

Ciencia-Tecnología-Sociedad: ¿Cómo sería vivir sin gravedad?Página 169




Tierra y Universo

• Objetivo: Construir una representación a escala del Sistema Solar.

Esta actividad requiere realizar cálculos de proporciones, para lo cual eldocente podría realizar un pequeño repaso en la pizarra.

• Resultados esperados:Los alumnos y alumnas aclaran cuáles son las verdaderas proporcionesa escala de nuestro sistema y reflexionan si aquello se condice con laimagen previa que tenían.

Actividad 5: Maqueta del Sistema SolarPágina 176

La tabla reúne datos actualizados del Sistema Solar. A partir de ella sepueden realizar diferentes actividades de cálculo, identificación o clasi-ficación. Es una oportunidad para que el docente haga notar la impor-tancia de ordenar la información científica.

Tabla 2: Información básica sobre los planetasPágina 177


Asocia la ley de la gra-vitación universal amovimientos delSistema Solar y otrosefectos terrestres.

Aplica la ley de gra-vitación para el cálculode fuerzas entre cuerpos.

1, 3, 4 y 5

2


Completa correcta-mente el esquema yresponde los ítems 1, 3,4 y 5.

Responde correcta-mente el ítem 2.

Logrado

Completa correcta-mente parte delesquema y dos de losítems.

Responde parcialmenteel ítem.


No completa elesquema y respondemenos de dos ítems.

No responde el ítem, olo hace de maneraincorrecta.

Por lograr


76 Unidad 4


Tierra y Universo

• Objetivo: Comparar los datos de diferentes planetas.

Extraer información de la Tabla 2 y reconocer diferencias y similitudes.

La actividad gira en torno de los datos ordenados en la Tabla 2. Sesugiere al docente que las alumnas y alumnos trabajen en grupos yque luego comparen sus resultados.

• Resultados esperados:

Los estudiantes deducen que se utilizan distintas unidades de medida,pues las grandes diferencias de tiempo en la rotación y traslación de losplanetas sugiere usar escalas distintas. Aproveche de plantear a susalumnos y alumnas que existen instrumentos adecuados para medirdistintas magnitudes.

Los estudiantes notan las grandes similitudes y diferencias entre losplanetas, producto de comparar guiadamente la tabla, con ello sepreparan para comprender las categorías en las cuales se clasificanellos en las páginas siguientes.

Actividad 6: Características del Sistema SolarPágina 178

Se hace referencia a una importante obra musical del siglo XX, cuyainspiración se basa en los planetas. Se recomienda al docente invitar a losalumnos a mencionar otras obras de arte que estén basadas en elconocimiento astronómico (por ejemplo las constelaciones del pintor JoanMiró), e invitar a los alumnos y alumnas a reflexionar sobre la belleza que se puede encontrar en la ciencia, y en la cual muchos artistas han puestosu atención.

Conexión con la músicaPágina 177

Cada cierto tiempo hay noticias de exploraciones extraterrestres (a satéliteso planetas). Puede motivar a sus estudiantes a que busquen noticiasrelativas al tema o busquen información en la Web, de manera queexpongan sus hallazgos a sus compañeros y compañeras.

Conexión con la astronáuticaPágina 178



Tierra y Universo



• En estas páginas encontrará un esquema con el Sistema Solar, en elque se grafican las leyes de Kepler y se expone la ley de la gravitaciónuniversal. Puede hacer notar la diferencia de excentricidad del cometaen comparación con los planetas y la ley de las áreas aplicada a Urano.

• Línea de tiempo: En ella aparecen astrónomos, matemáticos y físicosnotables que han hecho aportes fundamentales a la actual noción deUniverso. Es conveniente que los alumnos y alumnas aporten connombres de más personajes que hayan hecho contribuciones impor-tantes. También se presentan pequeños textos al lado de los retratos,de manera de contextualizar a los personajes con la época en que vivieron.

InfografíaPáginas 184 a 185

Reconoce las princi-pales características delos planetas del SistemaSolar.

Describe característicasespecíficas de losplanetas.

Reconoce la relación deun cuerpo entre sumasa y gravedad.

Esquema

1 y 3

2 y 4


Completa correcta-mente once recuadrosdel esquema.



Logrado

Completa correcta-mente entre siete ynueve recuadros delesquema.

Responde un ítem.

Responde un ítem.


Completa menos desiete recuadros delesquema.

No responde ningúnítem.

No responde ningúnítem.

Por lograr

Es importante mencionar que si bien el nombre de los planetas provienede la tradición griega y romana en su mayoría, todas las culturas hanestablecido un imaginario con respecto al Universo, su observación y re-presentación. Así, por ejemplo, de las 88 constelaciones existentes en labóveda celeste, muchas de ellas fueron bautizadas por pueblos orientales,árabes, e incluso por marinos u otro tipo de viajeros.

Conexión con la mitologíaPágina 182


78 Unidad 4


Tierra y Universo


Esta evaluación consta de tres partes. Al principio y a manera de intro-ducción, se presenta una indicación para volver a las páginas 146 y 147y realizar nuevamente la evaluación diagnóstica. Es importante que losalumnos y alumnas realicen el procedimiento de manera queconstaten su avance en los contenidos.

Comprendo. Se trata de una sección con preguntas abiertas, decálculo y alternativas, que evalúa habilidades como describir,reconocer, comparar.

Analizo. Se trata de preguntas abiertas orientadas a desarrollar y medirhabilidades como asociar y analizar, y que requiere, en algunos casos,del uso del lenguaje matemático.

Aplico. Se presentan situaciones en las que hay que analizar e interpre-tar información entregada en gráficos y esquemas.

Las direcciones en la Web siempre están sujetas a modificaciones, sin embargo, hay algunas que por su prestigio esmás recomendable utilizar. A continuación se presentan algunas de ellas que pueden ser de utilidad para los contenidos de la unidad.

http://www.lanasa.net/http://www.eso.cl/http://planetquest.jpl.nasa.gov/http://www.astromia.com/http://www.xtec.es/recursos/astronom/indexs.htmhttp://sohowww.nascom.nasa.gov/




Tierra y Universo


Evaluación final

Aplica la primera ley deKepler y las propiedadesde la elipse para describirla órbita de planetas.

Aplica la tercera ley deKepler.

Asocia la ley de la gra-vitación universal amovimientos del SistemaSolar y otros efectos terrestres.

Reconoce los elementosde la visión actual delSistema Solar.

Analiza distintas situa-ciones gráficas dondeaparece informaciónastronómica.

Criterio de logro

Responde correctamentelos ítems 1, 2, 3 y 4 de lasección Comprendo.

Responde correctamentelos ítems 2, 3 y 5 de lasección Analizo y el ítem 1de la sección Aplico.

Responde de formacorrecta el ítem 5 de lasección Comprendo y elítem 4 de la secciónAnalizo.

Responde correctamente elítem 6 de la secciónComprendo y el ítem 1 dela sección Analizo.

Responde correctamentelos ítems 1a, 1c y 1e, 2a, 2by 2c de la sección Aplico.

Logrado

Responde correctamentedos de los cuatro ítems.

Responde correctamentedos ítems de la secciónAnalizo y la mitad del ítem1 de la sección Aplico.

Responde solamente unode los ítems.


Responde correctamentesolamente tres ítems de losmencionados.


Responde menos de dosítems de la secciónComprendo.

Responde correctamentemenos de dos ítems de lasección Analizo y menos dela mitad del ítem 1 de lasección Aplico.


No responde correctamenteningún ítem.

Responde correctamentemenos de tres ítems.

Por lograr

Páginas 186 a 188


80 Unidad 4


Tierra y Universo

El contenido del proyecto científico está orientado a que los estu-diantes planifiquen una observación rigurosa sin la necesidad deinstrumentos sofisticados.

Es conveniente sugerir a los estudiantes que diseñen previamente elinstrumento y que en su construcción no empleen materialescostosos. Por ejemplo, podrían utilizar algo similar al instrumento de laindagación de la página 148, o una versión mejorada de aquel aparato.

También es conveniente que escojan una estrella luminosa y fácil deubicar, ojala que la identifiquen dentro de la constelación a la cualpertenece.

Pídales que determinen cuáles son los errores más probables a los quese exponen sus mediciones y que determinen de qué manera lospueden disminuir. Sugiera a sus alumnos y alumnas que midandurante varios días la diferencia entre el día solar y el sideral, paradisminuir errores en la medición.

Una vez que hayan determinado la diferencia entre día solar y sideral, sugiera que comparen el valor con el encontrado por sus com-pañeros y que realicen una búsqueda bibliográfica para comparar sus resultados.

Proyecto científico: Día solar y día sideral: ¿cuál es la diferencia?

Página 189


Día solar y sideral

El día solar medio es el utilizado para todos los asuntos cotidianos, fechas, calendarios, reloj. Se define como el lapso queemplea el Sol en culminar dos veces consecutivas en el horizonte del observador, según un promedio anual. Dura 24horas, lo cual equivale a 86.400 segundos.

El día sideral, en cambio, es el tiempo en que se observa una estrella dos veces en la misma coordenada, la diferenciaentre ambos es de unos 3 m 55,9 s, eso quiere decir que si hoy observamos una estrella y anotamos la hora, al díasiguiente la estrella alcanzará la misma posición unos 4 minutos antes.


¿Cómo distinguir los planetas entre las estrellas?

Antecedentes

Entre las muchas estrellas que vemos en una noche sin nubes, sabemos que algunas son en realidad planetas.Estos han sido estudiados desde la antigüedad por presentar un movimiento distinto, el que se puede percibir al observar constantemente la bóveda celeste. ¿Cómo podemos distinguir los planetas de las estrellasa simple vista?

Objetivo

Distinguir los planetas y las estrellas.

Planificación

En esta etapa debes indicar claramente los pasos que vas a seguir y de dónde vas a extraer la informa-ción necesaria para profundizar los antecedentes. Es muy útil que establezcas un cronograma asignandoun tiempo a cada uno de los pasos. A continuación se plantea una serie de preguntas que podríanfacilitar la planificación de tu proyecto.

- ¿Qué tipo de documento registra la posición de las estrellas, las constelaciones y los planetas? Intenta conseguir uno (puedes realizar una búsqueda por Internet).

- ¿Utilizarás algún instrumento para realizar tus observaciones?, si es así, explica qué materiales necesitas para construirlo.

- ¿Qué características poseen los planetas a simple vista, que te permitan distinguirlos? Investiga.- ¿Son todos los planetas visibles en cualquier época del año, o tienen “temporadas”? Averigua.

Ejecución

Luego de que hayas profundizado en los antecedentes y planificado la búsqueda de planetas, estás encondiciones de llevar a cabo tu proyecto.

Resultados

Escribe un informe en que se resuman tópicos tales como: qué planetas pudiste observar, qué tipo deluminosidad presentaban, las horas en que son observables.

Evaluación

Al terminar el proyecto es importante que evalúes cada una de las etapas, de manera que sepas en quéponer mayor énfasis, en caso de que te toque realizar algo similar en el futuro. También puedes realizar unaposible ampliación de tu proyecto, por ejemplo, seguir el movimiento de los planetas durante semanas omeses, de modo que estudies su movimiento con respecto a otras estrellas o constelaciones.


Tierra y Universo



82 Unidad 4



1. Explicó en detalle un modelo del Universo, en que la Tierra estaba en el centro y, girando alrededor de

ella, varias esferas concéntricas ligadas a distintos cuerpos celestes.

A. Aristarco de Samos.

B. Claudio Ptolomeo.

C. Nicolás Copérnico.

D. Johanes Kepler.

E. Galileo Galilei.

2. Es una ley física que relaciona el área recorrida por los planetas en tiempos iguales, se trata de:

A. la ley de gravitación universal.

B. la primera ley de Kepler.

C. la primera ley de Newton.

D. la segunda ley de Kepler.

E. la tercera ley de Kepler.

3. La Tierra y el Sol interactúan gravitacionalmente con una intensidad mucho mayor de la que experimen-

tan la Tierra y la Luna, pero ambos sistemas podrían interactuar con la misma intensidad, en el caso

hipotético que:

A. la Tierra y la Luna tuvieran menos masa.

B. la Luna se encontrara más lejos que el Sol.

C. el Sol se encontrara mucho más lejos.

D. la masa del Sol fuera mucho mayor.

E. la distancia entre la Luna y la Tierra fuera mayor.

4. Dos cuerpos de diferente masa que se dejan caer desde una misma altura llegan juntos al suelo, esto se

debe a que:

A. tienen el mismo peso.B. son del mismo tamaño.C. experimentan igual aceleración.D. experimentan la misma fuerza de gravedad.E. tienen la misma densidad.

5. La fuerza de gravedad sirve para unir grandes estructuras cósmicas en distintas regiones del Universo.

Algunas de ellas son:

A. cometas y nebulosas.B. asteroides y planetas.C. cúmulos estelares y galaxias.D. polvo cósmico y sistemas binarios.E. clusters y satélites naturales.



II. Preguntas de desarrollo

1. Explica cómo describirías la posición de una estrella en el cielo.

2. ¿Qué diferencia presentan los planetas y las estrellas al ser observados a simple vista?

3. Explica cómo influye cada una de las tres leyes de Kepler y la ley de gravitación universal en el modeloactual del Sistema Solar.

4. ¿Qué es necesario que ocurra con una nave espacial para que pueda escapar de su interacción gravitacionalcon la Tierra?

5. Explica en qué consiste la teoría más aceptada sobre el origen y formación del Sistema Solar.

6. ¿Qué características debe cumplir un cuerpo para que sea considerado un planeta?, ¿y un satélite natural?

III. Análisis

1. El siguiente gráfico representa una ley física. Analízalo y

contesta las preguntas.

a. Si el eje vertical representa la fuerza, y el eje horizontal la distancia, ¿qué ocurre con la fuerza a medida que aumenta la distancia?

b. ¿Qué ocurre con la fuerza si la distancia aumenta al doble?c. ¿Qué relación proporcional se podría establecer entre las dos

variables?d. ¿Cuál de las leyes físicas estudiadas durante la unidad, podría ser

representada por el gráfico?




F(N)

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1

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1 2 3

1/9


84 Planificación

Planificación hipertexto Unidad 1

Temperatura y calor

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23

finalesok 16/8/10 10:49 Página 84


Temperatura y calor

Planificación 85

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86 Planificación


Fuerza y movimiento

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Planificación 87

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un

da

ley

de

New

ton

, d

on

de

se o

bse

rva

la a

cele

raci

ón

qu

ead

qu

iere

un

cu

erp

o p

ara

dis

tin

tas

fuer

zas

aplic

adas

.

El o

bje

tivo

de

la a

ctiv

idad

es

qu

e el

alu

mn

o y

alu

mn

a,m

edia

nte

un

a an

imac

ión

in

tera

ctiv

a, p

ued

a vi

sual

izar

el c

amb

io d

e ac

eler

ació

n d

e u

n c

uer

po

al

vari

ar

su m

asa.

Se p

rese

nta

un

tex

to d

e p

rofu

nd

izac

ión

, el

cu

al t

rata

el t

ema

de

fuer

zas

a d

ista

nci

a, y

pre

gu

nta

s d

e al

tern

ativ

a so

bre

dic

ho

tem

a.

El o

bje

tivo

de

la a

ctiv

idad

qu

e se

pla

nte

a es

qu

e lo

s y

las

estu

dia

nte

s re

laci

on

en l

os

dis

tin

tos

tip

os

de

mo

vim

ien

to,

ya s

ea r

ecti

líneo

un

ifo

rme

o u

nif

orm

e-m

ente

ace

lera

do

co

n l

as c

arac

terí

stic

as d

el m

ovi

mie

n-

to y

co

n e

l co

mp

ort

amie

nto

de

la f

uer

za.

La a

ctiv

idad

de

pro

fun

diz

ació

n m

ues

tra

cóm

o v

aría

el

pes

o d

e u

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po

en

dis

tin

tos

pla

net

as,

seg

ún

la

acel

erac

ión

de

gra

ved

ad q

ue

este

pla

net

a p

ose

e.

Map

a co

nce

ptu

al in

tera

ctiv

o q

ue

sin

teti

za lo

s co

n-

ten

ido

s tr

atad

os

en la

un

idad

.

Eval

uac

ión

inte

ract

iva

do

nd

e la

s y

los

estu

dia

nte

sen

con

trar

án p

reg

un

tas

de

des

arro

llo y

de

alte

rnat

ivas

qu

e d

esar

rolla

rán

en

pan

talla

.

Au

toev

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ació

n im

pri

mib

le d

on

de

se p

rese

nta

np

reg

un

tas

de

verd

ader

o o

fal

so, d

e al

tern

ativ

as y

d

e d

esar

rollo

.

Rel

acio

nar

el

con

cep

to d

e m

asa

con

la

op

osi

ció

n a

un

aal

tera

ció

n d

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ovi

mie

nto

Co

mp

ren

der

qu

e la

ace

lera

ció

nq

ue

exp

erim

enta

un

cu

erp

o e

sco

nse

cuen

cia

de

la a

plic

ació

n d

eu

na

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za s

ob

re u

na

cier

tam

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Iden

tifi

car

qu

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acc

ión

de

un

afu

erza

sie

mp

re p

rod

uci

rá u

na

reac

ció

n d

e ig

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mag

nit

ud

y e

nse

nti

do

co

ntr

ario

Exp

licar

y a

plic

ar l

as t

res

leye

sd

e N

ewto

n.

Iden

tifi

car

el p

eso

co

mo

un

afu

erza

de

atra

cció

n e

jerc

ida

po

rlo

s p

lan

etas

so

bre

un

cu

erp

oq

ue

se e

ncu

entr

e en

él.

Exp

licar

y a

plic

ar l

os

dis

tin

tos

tip

os

de

fuer

za,

com

o e

l p

eso

yel

ro

ce.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asIn

feri

r.Id

enti

fica

r.

Hab

ilid

ad T

IC

Eval

úa

la i

nfo

rmac

ión

uti

lizan

do

los

crit

erio

s es

pec

ífic

os

de

laca

lidad

de

la i

nfo

rmac

ión

ele

c-tr

ón

ica.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asD

escr

ibir.

Iden

tifi

car.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asSi

nte

tiza

r.A

soci

ar.

Ap

licar

.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asC

arac

teri

zar.

Rel

acio

nar

.D

efin

ir.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asSi

nte

tiza

r.A

plic

ar.

81 82 83 85 89 91


88 Planificación


Trabajo y energía

Ap

ren

diz

ajes

Esp

erad

os

Rec

on

oce

r en

qu

é ca

sos

sere

aliz

a tr

abaj

o m

ecán

ico

.

Rec

on

oce

r q

ué

rela

ció

n h

ayen

tre

el á

ng

ulo

de

aplic

ació

n d

eu

na

fuer

za y

el

tip

o d

e tr

abaj

oq

ue

real

iza.

Iden

tifi

car

cuán

do

un

cu

erp

op

ose

e en

erg

ía c

inét

ica

y cu

ánd

op

ose

e en

erg

ía p

ote

nci

al

gra

vita

tori

a.

Rel

acio

nar

am

bas

en

erg

ías

par

ao

bte

ner

la

ener

gía

mec

ánic

a.

Hab

ilid

ades

qu

e d

esar

rolla

Hab

ilid

ad c

og

nit

iva

Co

mp

ren

der

.

Hab

ilid

ad c

og

nit

iva

Rec

on

oce

r.C

arac

teri

zar.

Hab

ilid

ad T

IC

Rec

up

era

y o

rgan

iza

info

rma-

ció

n e

xtra

ída

de

siti

os

web

s.

Hab

ilid

ad T

IC

Rec

up

era

y o

rgan

iza

info

rma-

ció

n e

xtra

ída

de

siti

os

web

s.

Hab

ilid

ad c

og

nit

iva

Iden

tifi

car.

Rel

acio

nar

.

Des

crip

ció

n y

su

ger

enci

as d

e u

so

Mo

tiva

ció

n.

La a

ctiv

idad

pre

ten

de

mo

tiva

r a

los

estu

-d

ian

tes

al e

stu

dio

del

tra

baj

o y

la

ener

gía

. Pr

op

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e,ad

emás

, u

na

acti

vid

ad d

iag

nó

stic

a p

ara

acti

var

los

con

oci

mie

nto

s p

revi

os.

Act

ivid

ad i

nic

ial.

En e

sta

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vid

ad s

e le

s re

cuer

da

alo

s es

tud

ian

tes

la r

elac

ión

qu

e h

ay e

ntr

e la

dir

ecci

ón

de

la f

uer

za a

plic

ada

y el

tip

o d

e tr

abaj

o q

ue

real

iza.

Rep

ase

con

lo

s es

tud

ian

tes

las

cara

cter

ísti

cas

gen

eral

es d

e lo

s ve

cto

res.

Lin

k.M

ues

tra

info

rmac

ión

so

bre

la r

elac

ión

del

tra

baj

oy

la e

ner

gía

y e

l cas

o d

e la

s fu

erza

s co

nse

rvat

ivas

y n

oco

nse

rvat

ivas

. Se

pro

po

ne

a lo

s es

tud

ian

tes

elab

ora

r u

nm

apa.

Píd

ales

qu

e le

mu

estr

en s

us

resu

ltad

os.

Lin

k.M

ues

tra

info

rmac

ión

so

bre

lo

s ti

po

s d

e en

erg

ía:

cin

étic

a y

po

ten

cial

gra

vita

tori

a y

su r

elac

ión

co

n l

aen

erg

ía m

ecán

ica.

Act

ivid

ad.

Esta

act

ivid

ad m

ues

tra

qu

e la

en

grí

am

ecán

ica

es

la s

um

a d

e la

en

erg

ía c

inét

ica

y en

erg

íap

ote

nci

al (

gra

vita

tori

a y/

o

elás

tica

).

Ad

emás

, se

des

crib

e ca

da

un

a d

e el

las.

Ejer

cita

ció

n.

La a

ctiv

idad

per

mit

e o

bse

rvar

có

mo

cam

bia

n l

a en

erg

ía c

inét

ica

y p

ote

nci

al.

Se v

e ad

emás

qu

e la

en

erg

ía m

ecán

ica

se c

on

serv

a y

resu

lta

de

lasu

ma

de

las

ante

rio

res.

Per

mit

a q

ue

los

estu

dia

nte

sn

ote

n q

ué

ocu

rre

en l

os

valo

res

extr

emo

s d

e la

sen

erg

ías.

Pro

fun

diz

ació

n.E

sta

acti

vid

ad p

erm

ite

a lo

s es

tud

ian

tes

pro

fun

diz

ar y

ref

orz

ar lo

s co

nte

nid

os

a tr

avés

del

con

cep

to d

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icie

nci

a. D

é y

com

ente

otr

os

ejem

plo

s, y

real

ice

el c

álcu

lo d

e la

efi

cien

cia.

Exp

líqu

eles

la im

po

si-

bili

dad

de

ten

er u

n r

end

imie

nto

del

100

%.

Pág

ina

del

tex

to

114

115

124

-12

9



Trabajo y energía

Planificación 89

Lin

k.M

ues

tra

info

rmac

ión

so

bre

la

con

serv

ació

n d

e la

ener

gía

y e

n q

ué

sen

tid

o s

e d

ice

qu

e se

pie

rde.

Act

ivid

ad.

Esta

act

ivid

ad m

ues

tra

qu

e se

gú

n e

lp

rin

cip

io d

e co

nse

rvac

ión

de

la e

ner

gía

, en

cad

ain

stan

te l

a en

erg

ía c

inét

ica

se t

ran

sfo

rma

en e

ner

gía

po

ten

cial

, y

vice

vers

a, m

ante

nié

nd

ose

co

nst

ante

la

ener

gía

mec

ánic

a.

Ejer

cita

ció

n.

Act

ivid

ad q

ue

per

mit

e id

enti

fica

r lo

sfa

cto

res

qu

e co

ntr

ibu

yen

a l

a va

riac

ión

de

ener

gía

yve

loci

dad

qu

e ex

per

imen

ta u

n c

arri

to.

Pro

fun

diz

ació

n.

Perm

ite

a lo

s es

tud

ian

tes

pro

fun

diz

ary

refo

rzar

lo

s co

nte

nid

os

a tr

avés

del

co

nce

pto

de

fuer

zas

con

serv

ativ

as y

dis

ipat

ivas

co

mo

el

roce

.A

dem

ás,

se v

e có

mo

se

aplic

a el

co

nce

pto

de

teo

rem

ad

el t

rab

ajo

y e

l ca

mb

io d

e en

erg

ía.

Map

a. E

ste

map

a co

nce

ptu

al i

nte

ract

ivo

sin

teti

za l

os

con

ten

ido

s tr

atad

os

en l

a u

nid

ad;

per

mit

e al

est

ud

i-an

te d

esta

car

y o

rden

ar l

os

con

cep

tos

rele

van

tes.

Eval

uac

ión

y a

uto

eval

uac

ión

.Es

ta a

ctiv

idad

le

per

mit

irá

eval

uar

lo

s ap

ren

diz

ajes

lo

gra

do

s; a

dem

ás,

reco

no

cer

los

con

ten

ido

s re

leva

nte

s.

Co

no

cer

el p

rin

cip

io d

e co

nse

r-va

ció

n d

e la

en

erg

ía m

ecán

ica.

Iden

tifi

car

el p

roce

so d

e tr

ans-

form

ació

n d

e la

en

erg

ía.

Tod

os

los

apre

nd

izaj

eses

per

ado

s.

Hab

ilid

ad T

ICR

ecu

per

a y

org

aniz

a in

form

a-ci

ón

ext

raíd

a d

e si

tio

s w

ebs.

Hab

ilid

ad c

og

nit

iva

Iden

tifi

car.

Car

acte

riza

r.

Hab

ilid

ad c

og

nit

iva

Sin

teti

zar.

Rel

acio

nar

.

Hab

ilid

ad c

og

nit

iva

Sin

teti

zar.

Rel

acio

nar

.In

terp

reta

r.A

plic

ar.

130

-13

2

138

-14

2


90 Planificación


Tierra y Universo

Ap

ren

diz

ajes

Esp

erad

os

Rel

acio

nar

el

mo

vim

ien

to d

e la

ses

trel

las

con

lo

s m

ovi

mie

nto

s d

ela

Tie

rra.

Co

mp

ren

der

el

fun

cio

nam

ien

tod

e u

n r

elo

j so

lar,

fin

aliz

and

oco

n e

l d

iseñ

o d

e u

no

.

Rec

on

oce

r al

gu

no

s té

rmin

os

rela

cio

nad

os

con

la

ob

serv

ació

nd

irec

ta d

e al

gu

no

s as

tro

s.

Rel

acio

nar

el

mo

vim

ien

to d

e la

ses

trel

las

con

el

mo

vim

ien

to d

ero

taci

ón

ter

rest

re y

la

pre

sen

cia

de

la e

stre

lla P

ola

r co

n e

l ej

ete

rres

tre.

Co

mp

arar

alg

un

os

de

los

más

imp

ort

ante

s m

od

elo

s co

smo

lóg

i-co

s d

e la

an

tig

üed

ad.

Hab

ilid

ades

qu

e d

esar

rolla

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asO

bse

rvar

.R

elac

ion

ar.

Aso

ciar

.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asD

escr

ibir.

Aso

ciar

.A

plic

ar.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asR

eco

no

cer.

Aso

ciar

.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asC

om

pre

nsi

ón

lec

tora

.Si

nte

tiza

r.

Hab

ilid

ad T

ICEv

alú

a la

in

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ació

n u

tiliz

and

olo

s cr

iter

ios

esp

ecíf

ico

s d

e la

calid

ad d

e la

in

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ació

n

elec

tró

nic

a.

Hab

ilid

ades

co

gn

itiv

asD

escr

ibir.

Co

mp

arar

.Id

enti

fica

r.

Hab

ilid

ad T

ICEv

alú

a la

in

form

ació

n u

tiliz

and

olo

s cr

iter

ios

esp

ecíf

ico

s d

e la

calid

ad d

e la

in

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ació

n e

lec-

tró

nic

a.

Des

crip

ció

n y

su

ger

enci

as d

e u

so

Act

ivid

ad d

e m

oti

vaci

ón

. Es

tá d

iseñ

ada

par

a q

ue

los

estu

dia

nte

s se

mo

tive

n e

n l

a o

bse

rvac

ión

de

los

astr

os.

La a

ctiv

idad

in

icia

l d

igit

aliz

ada

entr

ega

info

rmac

ión

sob

re r

elo

jes

de

sol,

con

la

inte

nci

ón

de

qu

e lo

s es

tu-

dia

nte

s re

laci

on

en l

a m

edid

a d

el t

iem

po

co

nfe

nó

men

os

astr

on

óm

ico

s.

El p

rim

er l

ink

de

ejer

cita

ció

n e

stá

rela

cio

nad

o c

on

la

ob

serv

ació

n d

el c

ielo

y c

on

sist

e en

un

a au

toev

a-lu

ació

n e

n q

ue

los

alu

mn

os

iden

tifi

can

si

las

fras

es e

ncu

esti

ón

so

n v

erd

ader

as o

fal

sas.

El l

ink

de

inic

io c

on

sist

e en

un

a p

ágin

a d

e co

nte

nid

os

con

in

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ació

n r

elat

iva

a la

ob

serv

ació

n a

stro

nó

mic

ap

or

par

te d

e lo

s an

tig

uo

s g

rieg

os.

Lo

s es

tud

ian

tes

deb

en e

xtra

er c

on

ten

ido

s d

e la

pág

ina

y re

spo

nd

eru

n c

ues

tio

nar

io.

El r

ecu

rso

dig

ital

1 c

on

sist

e en

un

a le

ctu

ra s

ob

re l

os

mo

del

os

cosm

oló

gic

os

anti

gu

os,

y t

ien

e co

mo

pro

pó

sito

pro

fun

diz

ar l

os

con

ten

ido

s d

el t

exto

.

Pág

ina

del

tex

to

144

147

148

149

150



Tierra y Universo

Planificación 91

La p

rim

era

acti

vid

ad d

e p

rofu

nd

izac

ión

per

mit

e a

los

estu

dia

nte

s sa

ber

más

so

bre

Co

pér

nic

o y

Kep

ler,

así

com

o d

e su

s te

orí

as.

El r

ecu

rso

dig

ital

rel

acio

nad

o c

on

la

pri

mer

a le

y d

eK

eple

r se

tra

ta d

e u

na

acti

vid

ad d

e co

mp

leta

ció

n d

eu

na

fras

e co

n c

on

cep

tos

qu

e ap

arec

en a

un

co

stad

od

e la

pan

talla

.

El s

egu

nd

o r

ecu

rso

dig

ital

es

un

a p

reg

un

ta d

e al

ter-

nat

ivas

rel

acio

nad

a co

n l

a se

gu

nd

a le

y d

e K

eple

r y

con

un

a an

imac

ión

de

la m

ism

a.

La s

egu

nd

a ac

tivi

dad

de

pro

fun

diz

ació

n s

e re

laci

on

aco

n l

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153

157

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158

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161


92 Planificación


Tierra y Universo

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166

166

168

173

175

182

184


Preguntas de selección múltiple.

Página 26

Unidad 1: Temperatura y calor

1. C 2. E 3. D 4. A

Página 27


II.

1. 5 x 105 °C2. varía de 310 K a 313 K, , decir, 3 K (que es lo

mismo que una variación de 3º C).3. 333 K4. 10-3 (m3/°C)5. Si el hielo está a 0 ºC, la temperatura final

del agua fundida es de 40 ºC.

III.

1. Se trata de un indicador de la energía cinéticapromedio de las moléculas de un cuerpo. Es unamanera de expresar el estado térmico de un cuerpo.

2. Estado que alcanzan dos cuerpos en contactotérmico, luego de transferirse energía (quedan ala misma temperatura).

3. Indica la rapidez con que un cuerpo caliente vadisminuyendo su temperatura, hasta alcanzar suequilibrio térmico con el ambiente. Se describepor una curva exponencial.

4. Es una manera de propagación del calor queocurre en los fluidos.

5. Es una forma de energía que se transmite entredos cuerpos cuando están a distinta temperatura.

Página 40

Unidad 2: Fuerza y movimiento

1. E 2. C 3. C 4. C

Página 41


II. Preguntas de desarrollo.

1. El desplazamiento es una magnitud vectorial quedepende de la posición inicial y final de un móvil.La trayectoria se relaciona con el camino recorrido.

2. Se trata de un movimiento de trayectoriacurvilínea en el espacio.

3. La rapidez indica el trayecto recorrido por un móvilen un intervalo tiempo, mientras que la velocidadindica el cambio de posición experimentado por elmóvil en un intervalo de tiempo. Por lo mismo larapidez puede ser representada por una magnitudescalar y la velocidad por una vectorial.

4. Una competencia de “tirar la cuerda” entre dosgrupos que no se logran mover. Un libro sobre lacubierta de una mesa en que el peso y la normalse igualan. (Existen muchos ejemplos que danrespuesta a esta pregunta).

5. Al frenar un vehículo, las personas del interior sesienten “empujadas” hacia delante. Si no actuara lainercia, aquello no ocurriría. (Existen muchosejemplos que dan respuesta a esta pregunta).

6. 2(m/s2) y 0,5(m/s2), respectivamente. 7. Como la fuerza de roce está descrita por

Fr = μmg, la masa tiene una proporción directa conla fuerza de roce.

III. Análisis.

1.

2.

A. A los 5 s de recorrido.

B. Entre los 10 y 20 s.

C. Entre los 5 y 10 s, y entre los 20 y 25 s.

D. Los tramos de pendiente constante indican que

el tren se movió con rapidez constante.3.

Solucionario

Solucionario 93

v (km/h)

60

10 14,8 44,8 t (s)

F (N)

a (m/s2)


Como la relación entre fuerza y masa es F = ma, lamasa corresponde a la pendiente del gráfico, por lotanto m = 2 kg.

Página 60

Unidad 3: Trabajo y energía

1. C 2. E 3. C 4. A

Página 61


II. Preguntas de desarrollo.

1. Un cuerpo que tiene energía “almacenada” escapaz de producir trabajo.

2. Una fuerza es conservativa cuando el trabajorealizado por ella solo depende del cambio deposición y no de la trayectoria, mientras que unafuerza es disipativa (como el roce), si el trabajorealizado por ella depende de la trayectoria.

3. Cuando no hay desplazamiento en la dirección enque se aplica la fuerza.

4. No. Basta con que el momentum sea constantepara que el impulso sea nulo.

5. Cuando solamente actúan fuerzas conservativas.

III. Análisis.

1. Con la misma rapidez V.

2. 30 m/s

3. - 720 J

4.

5. W = - 15 J

Página 82

Unidad 4: Tierra y Universo

1. B 2. D 3. C 4. C 5. C

Página 83


II. Desarrollo

1. Entregando su ángulo de elevación y su ángulorespecto al plano terrestre. Además se puedeentregar la coordenada temporal.

2. Presentan un movimiento distinto, observable enun período mediano de tiempo.

3. Las leyes de Kepler y de gravitación universal,sentaron las bases del modelo actual, el que fueperfeccionado por la teoría general de la relatividad.

4. Su velocidad debe superar a la velocidad deescape.

5. Se formó a partir de una nebulosa planetaria.Producto de la atracción gravitatoria la materia secomprimió para formar el Sol y los planetas.

6. Un planeta es un cuerpo aproximadamenteesférico que orbita una estrella y cuya vecindadestá limpia de cuerpos más pequeños. un satélitenatural orbita alrededor de un planeta.

III. Análisis.

A. Disminuye.B. Disminuye a la cuarta parte.C. La fuerza es inversamente proporcional al

cuadrado de la distancia.D. La fuerza de gravitación universal.

94 Solucionario

Solucionario

Ep Ec Em

t t t


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