sábado, 5 de octubre de 2013

practicas de fisica



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Secretario de Educación y Director de la Unidad de Integración Educativa de Nuevo León

Ing. José Antonio González Treviño

 

Subsecretaria de Educación Básica

Profra. Ramona Idalia Reyes Cantú

 

Directora de Educación Secundaria

Profra. Myrna Bertha Triana Contreras

 

Jefa del Departamento Técnico de Educación Secundaria

Dra. Anastacia Rivas Olivo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Academia de Ciencias II (Física)

 

Profr. Jorge Alberto Hurtado Iturbe

Profr. José Ángel Pérez Rodríguez

Profr. Juan Antonio Salinas Salinas

 

 

 

 

 

D. R. © Secretaría de Educación de Nuevo León

Nueva Jersey 4038, Fraccionamiento Industrial Lincoln

Monterrey, Nuevo León, México





 
Agosto 2013






ÍNDICE

 

INSTRUCTIVO

 

BLOQUE I

LA DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Y LA FUERZA

     Distancia, desplazamiento, rapidez y velocidad.

     Posición y velocidad.

     Posición y velocidad (Segunda parte)

 

BLOQUE II

LEYES DEL MOVIMIENTO

     Primera Ley del Movimiento, de Newton.

     Segunda Ley del Movimiento, de Newton.

     Transferencia de energía

 

BLOQUE III

UN MODELO PARA DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA

     Mi café con leche.

     Calor y temperatura.

     Qué lata con la presión atmosférica.

 

BLOQUE IV

MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

     Inducción eléctrica.

     El electrón.

 

BLOQUE V

CONOCIMIENTO, SOCIEDAD Y TECNOLOGÍA

     Proyecto: Satélites naturales y artificiales de nuestro planeta.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


INSTRUCTIVO

 

El presente cuaderno de prácticas de Laboratorio es el resultado de un trabajo de investigación.

 

Consideramos que es importante que la ciencia no se enseñe a los alumnos de secundaria únicamente con lecturas. Tampoco la realización de prácticas de laboratorio es suficiente. La enseñanza y aprendizaje de la ciencia requiere de un proceso de reflexión teórica, de consulta de textos impresos y electrónicos, de discusión fundamentada, de experimentación, de contrastación de la teoría con la realidad.

 

El presente cuadernillo persigue este enfoque.

 

En cada actividad se escriben los aprendizajes esperados al término de la misma, estos aprendizajes esperados corresponden al programa de Ciencias II.

 

Para la realización de cada una de las actividades te proponemos lo siguiente:

        Formar equipos de tres alumnos

        Antes de cada actividad pedir a los integrantes de cada equipo los materiales para, estos son de bajo costo y fáciles de manejar.

        Si las actividades requieren computadora o programas de laboratorios virtuales la escuela los debe proporcionar. Estos se consiguen en el CD que acompaña al libro La Enseñanza de la Física en la Escuela Secundaria mediante Simulaciones en Computadora y en la dirección http://coleccion.siaeducacion.org/taxonomy/term/3103

        Es importante que cada equipo forme una estación de trabajo y desarrolle su actividad con entera libertad por lo que el maestro deberá proporcionar el espacio y el tiempo necesarios así como la asesoría en cada estación de trabajo.

        Al final de la actividad, el profesor pedirá a un integrante de cada equipo que exponga el resultado del trabajo para brindar el espacio a la socialización, la retroalimentación grupal, la discusión fundamentada y la construcción de los conceptos científicos.

 

 

 

ATENTAMENTE

 

Academia de Ciencias II (Física)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


BLOQUE I                   LA DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Y DE LA FUERZA

 

Distancia, desplazamiento, rapidez y velocidad

 

Aprendizajes esperados:

     Interpreta la velocidad como la relación entre desplazamiento y tiempo, y la diferencia de la rapidez, a partir de datos obtenidos de situaciones cotidianas.

 

Reflexiona y contesta, puedes comentar con tus compañeros de equipo: Cuando lleguen a una conclusión contesten lo que se pregunta.

 

1.     Observa a tu alrededor y registra en el espacio los nombres de cinco cosas que te rodean (pueden ser objetos o animales)

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2.     Escribe dos cosas o animales que te rodeen y estén en reposo y dos que estén en movimiento. (Si nada de lo que observes está en movimiento entonces ponlas tú mismo en movimiento).




______________________________________________________________




________________________________________________________________

En Movimiento                                               En reposo                                               

 

 

 

 

3.     Investiga en tu libro y/o comenta con tus compañeros de equipo para que contestes lo siguiente: a) ¿Cuándo decimos que un cuerpo está en reposo?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

4.     ¿Cuándo decimos que un cuerpo está en movimiento?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5.     Coloca un libro encima de tu mesa de trabajo o pupitre, obsérvalo y contesta lo siguiente:

a.  ¿El libro se encuentra en reposo o en movimiento?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

b.  Si un astronauta que se encuentra en la Estación Espacial Internacional observara tu libro, ¿lo vería en reposo o en movimiento? Explica tu respuesta. Consulta el recuadro al final de esta hoja o  visita la dirección


 

__________________________________________________________________________________________________________________________________________


Debes saber que:    El camino que sigue un cuerpo al moverse se le llama trayectoria.

 

La distancia en línea recta de un punto a otro se le llama magnitud de su desplazamiento. Es decir, la magnitud de un desplazamiento es la distancia en línea recta que separa dos puntos en el plano o en el espacio y la dirección y sentido de tal desplazamiento.

 

Cantidades como tiempo, temperatura y masa se llaman escalares. Cantidades como fuerza, desplazamiento, velocidad se llaman vectores y se representan gráficamente con una flecha cuya punta indica el sentido del vector y cuyo tamaño indica la magnitud.

 

Los vectores además de expresarse con una magnitud se deben indicar la dirección y el sentido. Por ejemplo una masa de 50 kg es un escalar porque sólo basta la magnitud (50 kg). En cambio un desplazamiento de 300 km al Este es un vector que indica una magnitud (300 km) y una dirección (al Este).

 

Todo se mueve, aun lo que parece entrar en reposo se mueve, los aviones, los autos, los animales, las hojas y las ramas de los árboles, la gente y los cuerpos  celestes.

 

En esta actividad vamos a estudiar dos conceptos básicos de mecánica: la posición y el desplazamiento.


Reflexiona y contesta:

 

 

1.     ¿Cómo le comunicarías a alguien que visitará tu escuela:

 

a.      ¿Cuál es la posición de tu salón de clases? _________________________________

____________________________________________________________________

 

b.      ¿Cuál es la posición de la tierra dentro del sistema solar? ______________________

____________________________________________________________________

 

2.     De todos los alumnos de tu grupo ¿Quién efectuará un mayor desplazamiento  al ir de la casa a la escuela? ________________________________________________________

________________________________________________________________________

 


Debes saber que:

 

La distancia y desplazamiento a menudo se confunden. Sin embargo, estos términos son diferentes: el desplazamiento es el cambio de posición mientras que la distancia sólo es una longitud.

 

Veamos un ejemplo:


Manos a la obra

 

Santiago y Andrés son dos hermanos que se dirigen de su casa hacia la puerta de la escuela siguiendo distintos caminos. (Ver figura).

 

1.     Santiago sigue el camino A y Andrés toma el camino B.

2.     En ambos casos, el desplazamiento de los hermanos es el mismo, los dos se desplazan de su casa a la puerta de la escuela, es decir, parten de la misma posición y llegan a la misma posición. (Fíjate que el desplazamiento está marcado con una flecha roja).

3.     Sin embargo ¿Quién recorre mayor distancia? __________________________________


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Manos a la obra.


Gráfica elaborada por José Ángel Pérez Rodríguez

 

1.     Con un lápiz de color rojo marca en el mapa la trayectoria que sigue un automovilista al ir de Monterrey a Torreón. La carretera está marcada en el mapa como una línea que sale de Monterrey, pasa por Santa Catarina, después por Saltillo y de ahí sigue hacia Torreón.

2.     Remarca con color azul el vector que representa el desplazamiento del automovilista que va de Monterrey a Torreón.

3.     Comenta con tus compañeros la diferencia entre la distancia recorrida por el automovilista y el desplazamiento efectuado. Escribe en el recuadro tus conclusiones.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________


Debes saber que:

 

Cuando un cuerpo se mueve en línea recta entonces la trayectoria mide lo mismo que el desplazamiento.

Un cuerpo que se mueve en línea recta tiene movimiento rectilíneo.

Cuando un cuerpo se mueve en línea recta y recorre distancias iguales en tiempos iguales se dice que tiene movimiento uniforme.

La rapidez media de un cuerpo se calcula midiendo la distancia que recorre y dividiéndola entre el tiempo que tardó en recorrerla.

 

Rapidez media                    1)          

 

La velocidad media de un cuerpo se calcula dividiendo la magnitud del desplazamiento entre el tiempo y expresando la dirección en que se desplazó.

Velocidad media=             2)

Manos a la obra.

 

        Calcula lo siguiente, hazlo en equipo:

Jacinto sale en su auto desde Monterrey a las 5 AM y llega a Torreón a las a las 10 AM.

a.     


_________________

¿Cuál es su rapidez media?                 

b.     


_________________

¿Cuál es su velocidad media?


Debes saber que:

 

Cuando se calcula la velocidad media se expresa la magnitud de la velocidad que se calcula con la fórmula 2, la dirección se expresa indicando el punto cardinal hacia el que se realiza el desplazamiento. (Si se quiere ser más precisos se puede decir tantos grados al norte del Este, al sur del Oeste, etc.).

 

Cuando se calcula la rapidez sólo se dice la magnitud resultante de dividir distancia recorrida entre tiempo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Posición y velocidad

 

Aprendizajes esperados:

   Interpreta la velocidad como la relación entre desplazamiento y tiempo, y la diferencia de la rapidez, a partir de datos obtenidos de situaciones cotidianas.

   Interpreta tablas de datos y gráficas de posición-tiempo, en las que describe y predice diferentes movimientos a partir de datos que obtiene en experimentos y/o de situaciones del entorno.

 

Indicaciones:

En esta actividad estudiaremos los conceptos de posición y velocidad y los relacionaremos entre sí.

Imagina un objeto moviéndose en línea recta de acuerdo a los valores de la tabla siguiente:

Tiempo:
Posición:
Velocidad:
0
0
 
1
2
2
2
4
2
3
10
6
4
16
6
5
16
0
6
16
0
7
8
-8
8
0
-8
9
0
0
10
0
0

 

Describe el movimiento de este objeto: ___________________________________________

__________________________________________________________________________

¿Qué hace el objeto del tiempo 4 al 6? __________________________________________ __________________________________________________________________________

¿Cuál es la posición de objeto en el tiempo 3? ______

¿Cuál es la posición de objeto en el tiempo 4? ______

Basándote en tus dos últimos resultados, explica por qué la velocidad del objeto en el intervalo de tiempo de 3 a 4 es de 6 unidades: _____________________________________

__________________________________________________________________________

 

¿Cuál es la posición de objeto en el tiempo 7? ______

¿Cuál es la posición de objeto en el tiempo 8? ______

Basándote en tus dos últimos resultados, explica por qué la velocidad del objeto en el intervalo de tiempo de 7 a 8 es de –8 unidades: ____________________________________

__________________________________________________________________________

¿Por qué es negativa esta velocidad? _______________

 

 

 

 

 

 

 

Posición y velocidad

(Segunda parte)

 

 (Archivo EXCEL: “ConceptoPosVel.xls”)


 

En esta actividad continuaremos el estudio de los conceptos de posición y velocidad y relacionaremos a la velocidad con la inclinación de la gráfica de posición contra tiempo.

Abre el archivo de Excel “ConceptoPosVel.xls”. (Este archivo lo podrás descargar de la dirección siguiente: http://coleccion.siaeducacion.org/node/49

 

Veras en la mitad izquierda de la pantalla una tabla como la que analizaste en la primera parte de esta serie de actividades. En la mitad derecha está la gráfica correspondiente de la posición contra el tiempo.

 


 

La gráfica en este caso consta de 5 secciones rectas. A continuación describiremos cada una de ellas (completa tú las descripciones que faltan):

Del tiempo 0 al 2:     El objeto avanza hasta la posición 4

Del tiempo 2 al 4:     ________________________________________________

Del tiempo 4 al 6:     El objeto queda en reposo en la posición 16

Del tiempo 6 al 8:     El objeto regresa rápidamente a su posición original

Del tiempo 8 al 10:   ___________________________________________

 

Haz un ´clic´ en el botón “Borrar valores posición” para que el programa haga esto.

 

Introduce los datos de la posición dados en la tabla siguiente (los de la velocidad se calculan automáticamente):

Tiempo:
Posición:
Velocidad:
0
0
 
1
1
 
2
2
 
3
3
 
4
5
 
5
7
 
6
9
 
7
13
 
8
17
 
9
21
 

 

Escribe en la tabla de arriba las velocidades obtenidas. Explica por qué obtuviste cada uno de estos valores: ____________________________________________________________

__________________________________________________________________________

 

Relaciona los valores de la velocidad obtenidos con la inclinación de los segmentos rectos de la gráfica: __________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Haz un ´clic´ en el botón “Borrar valores posición”. Introduce los datos de la posición dados en la tabla siguiente:

Tiempo:
Posición:
Velocidad:
0
20
 
1
19
 
2
18
 
3
12
 
4
6
 
5
0
 
6
6
 
7
12
 
8
12
 
9
12
 
10
12
 

 

Escribe en la tabla de arriba las velocidades obtenidas. Explica por qué obtuviste cada uno de estos valores: ____________________________________________________________

__________________________________________________________________________

 

Relaciona los valores de la velocidad obtenidos con la inclinación de los segmentos rectos de la gráfica: __________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

 

Borra otra vez los valores de la posición e introduce los datos que tú quieras. En una hoja aparte, da la lista de los datos que escogiste, las velocidades y la gráfica obtenidas. También analiza estos resultados para que los presentes a toda la clase.

 

 

BLOQUE II         LEYES DEL MOVIMIENTO

 

Primera Ley de Newton del Movimiento, de Newton

 

Aprendizajes esperados:

     Interpreta y aplica las Leyes de Newton como un conjunto de reglas para describir y predecir los efectos de las fuerzas en experimentos y/o situaciones cotidianas.

     Valora la importancia de las Leyes de Newton en la explicación de las causas del movimiento de los objetos.

 

Contesta lo siguiente:

1.     Si te encuentras sentado en un automóvil que se desplaza por la calle a velocidad constante y de repente el conductor frena el auto. ¿qué sucede contigo?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2.     ¿Sabes por qué es importante que los asientos de los automóviles posean un respaldo alto que llegue hasta la cabeza del pasajero?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Debes saber que:

Los griegos como Aristóteles consideraban que la materia estaba formada por cuatro elementos principales: agua, aire, tierra y fuego. Consideraban que la tierra estaba en el fondo y el fuego en la parte superior. Es así como explicaban el “movimiento natural” de los objetos al caer y el movimiento del aire y el fuego hacia arriba.


Dos milenios después de los griegos en Europa surge una nueva forma de concebir el movimiento de los cuerpos. Galileo Galilei, en la primera mitad del siglo XVII realizó experimentos que lo llevaron a sentar las bases para que más tarde el inglés Isaac Newton estableciera las causas de movimiento de los cuerpos.

 

Manos a la obra:
 
I. Necesitarás
   Una moneda
   1Un trozo de papel
   Un vaso de vidrio de borde ancho
 

 

1.     Coloca la moneda al borde del vaso y sobre la tira de papel como indica la ilustración.

A.  Da un tirón brusco sobre la tira de papel. ¿qué sucede?, ¿se mueve la moneda?, ¿queda en el mismo lugar?

_____________________________________________________________________

 

B.  Explica lo sucedido.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

II. Necesitarás.
    Una pelota de futbol.
    Una pelota de tenis (también puede ser una pelota de hule del tamaño de la de tenis).

 

2.     Coloca sobre el suelo las dos pelotas.3, dales una patada y registra lo siguiente:

A.  Cuál fue más fácil de mover.

_____________________________________________________________________

 

B.  Explica lo sucedido.

_____________________________________________________________________

 

3.     Repite los pasos 2 y 3 pero ahora pide a alguien que detenga las dos pelotas. Registren lo observado.

C.  ¿Cuál fue más fácil de detener?

_____________________________________________________________________

 

D.  Explica lo sucedido.

_____________________________________________________________________

 

Debes saber que:
La inercia es la propiedad de un objeto a permanecer en reposo si se encuentra en reposo y a permanecer en movimiento si está en movimiento.
La inercia tiene que ver con la cantidad de masa. Si un objeto posee más masa que otro, entonces posee más inercia, es decir se resiste más a cambiar su estado de reposo o de movimiento.
También la Inercia tiene que ver con la velocidad de un objeto ya que es más difícil provocar un cambio grande en su velocidad que si fuera un cambio pequeño. Por ejemplo, es más fácil detener un auto que se encontraba a 20 km/h que si se encuentra a 100 km/h

 

5 Regresa a las actividades 1, 2 y 3 y revisa tus explicaciones de acuerdo a lo que leíste en el recuadro anterior.

        Recuerda que: Isaac Newton retoma el Principio de Inercia establecido por Galileo en 1638 en  Diálogos sobre dos nuevas ciencias y lo incluye en sus leyes de la mecánica como La Primera Ley del Movimiento.

 

Revisa lo realizado hasta ahora en esta actividad y escribe con tus palabras la Primera Ley de Newton.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

Segunda Ley del Movimiento, de Newton

 

Para la realización de la presente actividad entra en la dirección de Internet siguiente: http://coleccion.siaeducacion.org/node/1206 y descarga la simulación Leyes de Newton

 

Aprendizajes esperados:

     Interpreta y aplica las Leyes de Newton como un conjunto de reglas para describir y predecir los efectos de las fuerzas en experimentos y/o situaciones cotidianas.

     Valora la importancia de las Leyes de Newton en la explicación de las causas del movimiento de los objetos.


Antes de comenzar formalmente la actividad, contesta las preguntas que se te formulan a continuación, recuerda que las respuestas las debes discutir con tus compañeros de equipo.

1.     Si una persona conduce su auto por la carretera a una velocidad constante de 36 kilómetros por hora (10 metros por segundo) y necesita acelerarlo, es decir, aumentar su velocidad a 72 kilómetros por hora (20 metros por segundo) en un tiempo determinado, ¿qué necesita hacer?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2.     Abre el programa Leyes de Newton y entra al tema: Segunda Ley del Movimiento, de Newton.

a.      Qué observas: escríbelo en el siguiente espacio:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

3.     Explora la página tratando de utilizar todos los controles (sobre la camioneta se pueden colocar de 1 a 6 masas de 1 kg. cada una y se pueden activar de 1 a 6 cohetes que le proporcionarán una fuerza de 1 newton cada uno; los cohetes aplican una fuerza hacia delante (positiva) si se colocan  detrás de la camioneta y una fuerza hacia atrás (negativa) si se colocan delante de la camioneta).

Nota importante: Como la camioneta es de juguete y de un material muy duro y a la vez muy liviano, su masa no se toma en cuenta.

 

4.     Coloca una masa de 1 kg sobre la caja de la camioneta y 6 cohetes en la parte trasera.

a.      ¿Cuál es el valor de la fuerza aplicada?

b.      Pulsa el botón  , esto te permitirá graficar la velocidad en función del tiempo.

c.     


f=___________N

Da inicio a la simulación pulsando

d.      En el siguiente espacio dibuja la gráfica    que se forma.




 

 

 

 

 

 

 

 


e.      Observa la gráfica y responde a lo siguiente:

     ¿Qué velocidad tiene el carrito cuando  t = 1?, v =_____

     ¿Qué velocidad tiene el carrito cuando  t = 2?, v =_____

     ¿Qué velocidad tiene el carrito cuando  t = 3?, v =_____

     ¿Qué velocidad tiene el carrito cuando  t = 4?, v =_____

     ¿Qué velocidad tiene el carrito cuando  t = 5?, v =_____

 

5.     Pulsa el botón  y comprueba tus respuestas con la tabla de velocidad contra tiempo que  se muestra.

6. Recuerda que la aceleración la habíamos definido como el cambio de velocidad en el  tiempo.

De acuerdo a tus resultados contesta lo siguiente:

a.      ¿Cuánto cambia la velocidad del carrito de t = 0 a t = 1 segundo?




La velocidad cambia _________m/s por cada segundo

 

 

 


b.      ¿Cuánto cambia la velocidad del carrito de t = 1 a t = 2  segundos?




La velocidad cambia _________m/s por cada segundo

 

 

 


c.      ¿Cuánto cambia la velocidad del carrito de t = 2 a t =3 segundos?




La velocidad cambia _________m/s por cada segundo

 

 

 


d.      ¿Cuánto cambia la velocidad del carrito de t = 3 a t = 4 segundos?




La velocidad cambia _________m/s por cada segundo

 

 

 


e.      ¿Cuánto cambia la velocidad del carrito de t = 4 a t = 5  segundos?




La velocidad cambia _________m/s por cada segundo

 

 

 


f.       En todos los casos, ¿cuánto cambió la velocidad en cada intervalo de 1 segundo?




La velocidad cambia _________m/s por cada segundo

 

 

 


g.      De acuerdo a lo anterior: ¿Cuál es la aceleración del carrito?




Aceleración=___________ m/s2  (m/s por segundo

 

 


 

6.     Pulsa el botón para obtener la gráfica de aceleración contra tiempo.

a.     


 

En el espacio siguiente dibuja la gráfica.

 

 

 

 

 

 

b.      Observa la gráfica y comprueba el valor de la aceleración

7.     Pulsa el botón  para obtener una tabla de valores de aceleración contra tiempo.

a.      Comprueba en la tabla una vez más el valor de la aceleración.

8.     Pulsa el botón  para obtener la gráfica de distancia o desplazamiento contra tiempo.

a.      Dibuja la gráfica:




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


9.     ¿Qué desplazamiento efectúa la camioneta de t = 0 s a t = 1 s?  _______ m

10.  ¿Qué desplazamiento efectúa la camioneta de t = 1 s a t = 2 s?  _______ m

11.  ¿Qué desplazamiento efectúa la camioneta de t = 2 s a t = 3 s?  _______ m

12.  ¿Qué desplazamiento efectúa la camioneta de t = 3 s a t = 4 s?  _______ m

13.  ¿Qué desplazamiento efectúa la camioneta de t = 4 s a t = 5 s?  _______ m

14.  Las distancias recorridas por el carrito en cada segundo ¿son iguales, aumentan con el tiempo o disminuyen con el tiempo?




 

 

 

 

 

 


Recuerda que la fórmula para calcular los desplazamientos de un objeto que se mueve con un movimiento acelerado es: d = ½ a t 2

 

15.  Comprueba la fórmula anterior completando la siguiente tabla tomando los datos obtenidos en la simulación.

d (m)
a( m/s2)
t (s)
t2 (s2)
 
 
 
 
5
6
1
1
20
6
2
4
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




d=______ m

 

16.  Si el carrito se mueve a la misma aceleración durante un tiempo de 20 segundos. ¿Qué distancia recorre?

 

17.  Observa que el carrito está siendo impulsado por 6 cohetes que le aplican una fuerza horizontal de 1 newton (N) cada uno, total 6 N, el carrito tiene una masa de 1 kilogramo (kg) y se aceleró a 6 m/s2.

 

18.  Comenta con tus compañeros de equipo y escribe en qué situaciones de la vida real se puede aplicar lo que aprendiste acerca de la Segunda Ley de Newton del movimiento.

 

 

Transferencia de Energía

 

Aprendizajes esperados:

        Describe cadenas de transformación de la energía en el entorno y en actividades experimentales, en las que interviene la energía calorífica.

        Interpreta la expresión algebraica del principio de la conservación de la energía, en términos de calor cedido- ganado.


Es importante que sepas

 

El físico inglés James Prescott Joule fue el primero que a mediados del siglo XIX hizo una cuidadosa medición de la energía térmica de un objeto. Encontró que 4190 joules (J) de energía se necesitan para aumentar en un grado Celsius (1°C) la temperatura de 1 kg de agua. La cantidad de energía necesaria para incrementar la temperatura de un kilogramo de cualquier sustancia un grado Celsius se llama calor específico (Ce) de esa sustancia

 

I.-     Mezcla de masas iguales de agua a diferente temperatura

1.  Coloca 100 mililitros (100 gramos) de agua en cada vaso y caliéntalo uno a 60 °C y el otro a 40 °C

 

 

 

 

 

 

 

2.  Mezcla el agua de los dos vasos en un tercero.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  Comprueba que la temperatura de la mezcla obedece a la siguiente ecuación.

Temperatura perdida por la masa de agua a 60 °C es igual a la temperatura ganada por la masa de agua a 30 °C

 

(caliente) es la variación de la temperatura del agua que estaba a 60 °C después de mezclarla, se calcula restando la temperatura de la mezcla menos la temperatura de 60 °C.

 es la variación de la temperatura del agua que estaba a 40 °C después de mezclarla, se calcula restando la temperatura de la mezcla menos la temperatura de 40 °C.

(caliente) = _______________________

 

 = _______________

 

II.-    Ahora mezcla masas de agua a diferentes a diferente temperatura.

 

1.      Coloca 100 mililitros (100 gramos) de agua en un vaso y caliéntalo a 60 °C y 300 mililitros (300 gramos) a un vaso y caliéntalo a 40 °C.

 

 

 

 

 

 

 


2.      Mezcle el agua de los dos vasos

 

 

 

 

 

 

 

 

3.      Comprueba que la masa del primer vaso multiplicada por la variación de la temperatura es igual a la masa del segundo vaso multiplicada por la variación de la temperatura.



Es importante que sepas

 

La capacidad calorífica de un material es una medida de su poder para retener calor. Si se tienen seis materiales: agua, aire, aluminio, cobre, vidrio y mercurio; cada uno con una masa de un kilogramo (1 kg). Si calientas estos materiales de 10°C a 11°C La energía necesaria para esto se muestra en la siguiente tabla:

material
Energía térmica necesaria para elevar la temperatura de 10°C a 11°C
agua
1 kcal
mercurio
0.033 kcal
cobre
0.093 kcal
aire
0.25 kcal
vidrio
0.20 kcal
aluminio
0.22 kcal

BLOQUE III        MODELO PARA DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA

 

Mi café con leche

 

Aprendizajes esperados:

        Diseña y elabora objetos técnicos, experimentos o modelos con creatividad, que le permitan describir, explicar o predecir algunos fenómenos físicos relacionados con las interacciones de la materia.


Es importante que sepas

 

La temperatura de un cuerpo cambia a una velocidad que es proporcional a la diferencia de las temperaturas entre el medio externo y el cuerpo.

 

Necesitaremos

2 vasos de precipitado de 500ml

2 vasos de precipitado de 250ml

2 termómetros

2 mecheros

2 soportes universales con sus accesorios

1 reloj

1 pinza

 

Lee el problema que se te muestra a continuación, puedes comentar con tus compañeros.

 

1.     Marilú acababa de preparar su café bien caliente cuando sonó el teléfono, rea su amiga Alejandra. Como hacía tiempo que no platicaban, Marilú dejó en la mesa su café durante 10 minutos que duró la conversación.

 

Marilú acostumbra tomar su café con leche, por lo que sacó del refrigerador un vaso pequeño de este alimento para mezclarlo con el café. Si el café estaba a 100 °C y la leche a 20 °C. A Marilú le gusta el café muy caliente y ella sabe física. ¿Cuál de las opciones crees que realizó para que el café quedara lo más caliente posible después de 10 minutos?




Agregó la leche inmediatamente después de servirse el café hirviendo e irse a hablar por teléfono.




Agregar la leche al  café después de los 15 minutos que duró la conversación.




A Marilú no le interesa una opción en especial ya que ella sabe que la temperatura final será la misma

               

 

 

 

 




 




 




 

 

 



Manos a la obra

 

 

        Pon a hervir 300 ml de agua en cada uno de los vasos de precipitado de 500 ml, cuando esté hirviendo apaga los mecheros, (a uno de los vasos le llamaremos Vaso 1 y al otro Vaso 2).

 

 


 

 

     A los vasos de 250 ml agrégales 200 ml de agua a temperatura ambiente.

     Al Vaso 1 agrégale 200 ml de agua y mide su temperatura (Temperatura inicial vaso 1) y espera 15 minutos.

     Al Vaso 2 mide su temperatura (temperatura inicial Vaso 2), espera 15 minutos y agrégale 200 ml de agua.

      Registra la temperatura final (después de 15 minutos de ambos vasos.

 
Vaso 1
Vaso 2
Temperatura inicial
 
 
Temperatura final
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Compara los resultados con la respuesta que diste al inicio y redacta una breve conclusión de lo observado. Lee de nuevo la sección  Es importante que sepas”.

 

¿Qué opción eligió Marilú que sabe de física y conoce la ley del enfriamiento de Newton? ________________

 

Con la colaboración del Profr. Rodolfo Quezada

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Calor y temperatura

 

Aprendizajes esperados:

        Describe la temperatura a partir del modelo cinético de las partículas con el fin de explicar fenómenos y procesos térmicos que identifica en el entorno, así como a diferenciarla del calor.

        Argumenta la importancia de la energía térmica en las actividades humanas.


 

 

 

 

 

 


Es importante que sepas: La gente emplea frecuentemente el término calor. Por ejemplo cuando se calienta agua en una estufa se dice que la estufa transmitió calor al agua. Cuando se enfrían los alimentos se dice que el refrigerador extrajo calor de la comida. Estas ideas provienen de la antigüedad cuando se creía que el calor era una sustancia que pasaba de un cuerpo a otro, a esta se le llamaba calórico. De ahí proviene el término caloría como unidad de calor.

 

Debes distinguir entre temperatura y calor. Para ello es preciso recordar que las sustancias están compuestas por pequeñas partículas en constante movimiento, es decir, tienen energía cinética. La energía cinética y la energía potencial total de las partículas se llama energía térmica. FÍJATE BIEN que la temperatura no es energía, la temperatura es una propiedad que nos permite saber hacia donde se mueve la energía térmica de un cuerpo cuando se pone en contacto con otro.

 

La energía transferida de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura cuando se ponen en contacto, se llama CALOR.

 

Necesitaremos:

1.     Probeta graduada.

2.     Una fuente de calor, puede ser una estufa o un mechero.

3.     Dos trozos de cera de aproximadamente 200 gramos cada uno.

4.     Dos vasos de precipitado, se puede usar cualquier otro vaso en el que se pueda calentar agua, pueden ser vasos de aluminio.

 


Manos a la obra:

 

 

a)     Coloque 100 ml de agua (aproximadamente 100 gramos), en el primer vaso y caliente hasta que hierva.

 


b)     Vierte el agua hirviendo sobre el trozo de cera colocado previamente en el suelo.

a.  Describa lo que observas: __________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

b.  ¿Para derretir la cera se requiere de energía, de dónde procede esa energía?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

c)     Caliente ahora 300 ml (300 gramos) de agua hasta el punto de ebullición y viértalos en el segundo trozo de cera.

 

 

 

 

 

 

a.  ¿Qué observas?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Fíjate que: Los vasos con agua tenían la misma temperatura (100 °C), sin embargo el segundo vaso derritió más cantidad de cera, debido a que el segundo tenía más masa y por lo tanto mayor energía térmica. Cuando esta energía térmica se transfiere a otro cuerpo se llama CALOR.

 

Es importante que sepas:

La temperatura no depende de la masa del cuerpo, se mide en grados Celsius (°C), grados Fahrenheit (°F), grados kelvin (K), y grados Rankine (R).

La energía térmica que se transfiere de un cuerpo a otro se mide en Joules (J) y en calorías (cal).

 

Elige la respuesta correcta a cada pregunta de acuerdo a lo que has aprendido:


 

 

 

 

 

 

 

 

1.     Dos recipientes contienen un litro de agua cada uno a una temperatura de 50 ° C.

a)     El agua de ambos tienen la misma energía térmica.

b)     El agua de ambos tiene diferente energía térmica.

c)      No se puede saber nada acerca de la energía térmica del agua de los recipientes.

d)     La energía térmica depende de la altura a la que se coloque cada recipiente.

 


2.     A uno de los recipientes del problema anterior se le tiró medio litro de agua quedando de la siguiente manera:

     Recipiente A 1 litro de agua a 50°C.

     Recipiente B medio litro de agua a 50°C.

a)     El agua de ambos tienen la misma energía térmica.

b)     El agua de ambos tiene diferente energía térmica.

c)      No se puede saber nada acerca de la energía térmica del agua de los recipientes.

d)     La energía térmica depende de la forma de cada recipiente.

 


 

3.     Dos recipientes contienen un litro de agua cada uno. El recipiente A tiene una temperatura de 50 °C y el recipiente B tiene una temperatura de 90 °C a una temperatura de 50 ° C.

a)     El agua de ambos tienen la misma energía térmica.

b)     El agua de ambos tiene diferente energía térmica.

c)      No se puede saber nada acerca de la energía térmica del agua de los recipientes.

d)     La energía térmica depende de la forma de cada recipiente.

 

 

 

 

 

 

 

 

Qué lata con la Presión atmosférica

 

Aprendizajes esperados:

        Describe la presión y la diferencia de la fuerza, así como su relación con el principio de Pascal, a partir de situaciones cotidianas.


Es importante que sepas

 

La presión atmosférica en un punto es numéricamente igual al peso de una columna de aire de área de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera, es decir, La presión atmosférica es la que ejerce la atmósfera o aire sobre la Tierra. Si consideramos un metro cuadrado sobre la superficie de la tierra al nivel del mar. La presión atmosférica será el peso de la columna vertical de aire de la atmósfera sobre la superficie de un metro cuadrado. Esto equivale aproximadamente a 101325 N/m2

 


                                                                                 

 

                       Columna de aire                    La columna de aire tiene

                                                                        Un peso aproximado de 101 325 N

                       Desde la superficie

                       De la Tierra hasta

  la parte superior de

  la atmósfera

              

 

 

 

 

 


Una manera de medir la presión atmosférica es con un barómetro de mercurio, su valor se expresa en términos de la altura de la columna de mercurio de sección transversal unitaria y 760 mm de alto. Con base en esto decimos que una atmósfera (atm) estándar es igual a 760 mm Hg (milímetros de mercurio) debido a que la presión de una atmósfera mantiene una columna de mercurio de 760 mm. Utilizaremos por conveniencia la unidad Torricelli (torr) como medida de presión; 1 torr = 1 mm Hg.

1 atmósfera es igual a 101 325 N/m2

A las unidades N/m2  se les llama Pascales (Pa).

Entonces 1 atmósfera es igual a 102 325 Pa.

La atmósfera ejerce una presión sobre los objetos o personas situadas sobre la tierra. Esta presión no nos daña porque el cuerpo humano ejerce una presión en sentido contrario.

Vamos a necesitar:

-       Pinzas para sujetar un bote (La puedes fabricar con un trozo de alambre).

-       Una lata de aluminio (de refresco).

-       Fuente de calor.

-       Recipiente de, aproximadamente 3 litros o más.

-       Agua

-       Plastilina.

 

 

 

Manos a la obra.

 

        Coloca agua en el bote de aluminio hasta llenar una décima parte.

        Calienta el bote con el agua hasta el punto de ebullición.

        Con mucho cuidado, sujeta el bote con las pinzas y sumérjalo en forma invertida dentro del recipiente con agua fría.

        Describe lo que sucede. ___________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

        Explica por qué sucede lo anterior ___________________________________________

_______________________________________________________________________

 

De acuerdo a lo anterior contesta lo siguiente. Para esta actividad comenta con tus compañeros de otros equipos, investiga en tu libro y/o pregunta a tu profesor.

 

Responde a lo siguiente:

1.     8. Como tú ya sabes, la presión atmosférica se debe al peso de la columna de aire de la atmósfera sobre una superficie. De tal manera que cuando ascendemos, la presión disminuye debido a que dicha columna es más pequeña.

2.     Lucas padece de alta presión y le recomendaron mudarse de Toluca a la ciudad de Veracruz. Cuál es la explicación?

a.      En Veracruz el clima es más benéfico porque la presión es más alta que en Toluca.

b.      En Toluca hace mucho frío porque está a una gran altura sobre el nivel del mar (2679 m).

c.      Toluca está situada a una altura de 2679 m sobre el nivel del mar y Veracruz está al nivel del mar., por lo que la baja presión de Toluca, comparada con la de Veracruz, contrarresta la alta presión del cuerpo.

d.      Toluca está situada a una altura de 2679 m sobre el nivel del mar y Veracruz está al nivel del mar., por lo que la alta presión de Veracruz, comparada con la de Toluca, contrarresta la alta presión del cuerpo.

 

3.      Abimael ha registrado una baja presión atmosférica en Monterrey por lo que se apresura a prevenir al público sobre un cambio en las condiciones atmosféricas. Explica lo sucedido.

a.      La baja presión hace que entre aire de otras regiones.

b.      La baja presión hace que baje la temperatura.

c.      La baja presión hace que salga aire hacia afuera de la región.

d.      La baja presión aumenta la temperatura

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BLOQUE IV       MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

 

Inducción eléctrica

 

Aprendizajes esperados:

     Identifica las ideas y experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética.

 

I.-     Debes saber que:

La palabra electricidad proviene del griego electrón, nombre de una resina hoy conocida como ámbar. Los antiguos griegos observaron que al frotar esta resina con un trozo de piel, la resina adquiría la propiedad de atraer pequeños cuerpos. Este fenómeno observado por los griegos permaneció sin una explicación racional, es así que a lo largo de los años, la gente observaba que al frotar el cabello seco con un peine, se desprendían chispas.

A principios del siglo XIX, el físico danés Cristian Oersted descubrió que las cargas eléctricas en movimiento producen un campo magnético, este descubrimiento sentó las bases para la construcción de los motores eléctricos.

 

 

 

 

 

 

Tiempo después de Oersted, otro científico, el inglés Michael Faraday descubrió el fenómeno contrario: un campo magnético en movimiento produce corriente eléctrica. Este descubrimiento permitió que más tarde se inventaran los generadores eléctricos que son los aparatos que producen la electricidad que actualmente consumimos.

 

 

 

II.-    Manos a la obra         

A.     Necesitarás

        Imán en forma de barra.

        1.5 m de alambre de cobre esmaltado.

        Brújula.

        Vaso.

        Regla.

        Tijeras.

        4 abrazaderas de plástico pequeñas.

.

1.      Forma una bobina enrollando el alambre de cobre en un vaso dejando libre aproximadamente 40 centímetros al inicio y al final. Con cuidado saca la bobina y sujétala con las abrazaderas para que no se desbarate.

 

2.      Enrolla los extremos del alambre en la brújula y conéctalos.

NOTA La brújula funcionará como un galvanómetro, es decir que si por el alambre que tiene enrollado circulara corriente eléctrica, ésta lo detecta flexionando la aguja.

 

3.      Sujeta la bobina con una mano y con otra mete y saca el imán del interior.

 

4.      Anota lo que observas.

________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5.      Explica lo sucedido.

________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

III.-   Resuelve los siguientes problemas aplicando lo que ya sabes y lo que has aprendido en la presente actividad.

1.      ¿Por qué en el experimento realizado, la aguja de la brújula se mueve en uno y otro sentido?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2.      ¿Por qué la corriente producida en el experimento es alterna?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

3.      ¿La corriente eléctrica que llega a nuestras casas es alterna y mide 60 ciclos, es decir? ¿Cuánto cambia de dirección en cada segundo?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El electrón

La siguiente actividad es interactiva, entra a la Plataforma SiaEducación en el sitio http://coleccion.siaeducacion.org/node/1603 y descarga los tres archivos que ahí aparecen (Uno de Word y dos de flash). Colócalos en una carpeta y trabaja sobre el Word que te activará las simulaciones.

 

Aprendizajes esperados:

     Relaciona la búsqueda de mejores explicaciones y el avance de la ciencia, a partir del desarrollo histórico del modelo atómico.

     Describe la constitución básica del átomo y las características de sus componentes con el fin de explicar algunos efectos de las interacciones electrostáticas en actividades experimentales y/o en situaciones cotidianas.

 

Los electrones son partículas que tienen algo especial: carga eléctrica. Para saber lo anterior, los científicos fueron moldeando ideas, poco a poco. Conozcamos cómo fue este proceso.

Preguntas de exploración

 

Antes de realizar la actividad recordemos algunos hechos relacionados con la electricidad. Investiga en tu libro de texto lo siguiente:

 

1.     ¿Qué sucede si dos partículas de diferente signo de carga eléctrica se encuentran muy cerca?

_______________________________________________________________________

 

2.     ¿Cuál es la relación de un rayo con la electricidad?

_______________________________________________________________________

 

3.     Si un objeto electrizado se acerca a otro sin tocarlo y de repente se atraen entre ellos, ¿qué método de electrización hubo en este proceso?

_______________________________________________________________________


Debes saber que: La materia está hecha de átomos y éstos, a su vez, de neutrones, protones y electrones. ¿Cómo se llegó a tener este conocimiento? Sobre todo, ¿cómo sabemos hoy que existe el electrón?

 

4.     ¿Thomson es el único que estudió el electrón? Expliquen.

__________________________________________________________________

 

5.     El modelo atómico de Dalton consistía en pequeñas esferas, ¿cuál es la diferencia entre los modelos atómicos de Dalton y de Thomson?

__________________________________________________________________

 

6.     ¿El modelo atómico de Thomson se utiliza hoy en día o existen otros modelos? Expliquen.

__________________________________________________________________

 

7.     ¿Por qué Thomson realizó tres experimentos diferentes en lugar de hacer solamente uno?

__________________________________________________________________

8.     ¿Thomson quería "descubrir" los electrones o por qué los propuso?

_______________________________________________________________________

 

Veamos con más detenimiento un aparato parecido al que ocupó J. J. Thomson para cuantificar la carga/masa del electrón. Experimenten con el siguiente interactivo y contesten las preguntas.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.     ¿Cómo se logra un movimiento vertical en el haz de electrones?

__________________________________________________________________

 

10.  ¿Cómo se logra un movimiento horizontal en el haz de electrones?

_______________________________________________________________________

 

11.  Si los electrones tuvieran carga eléctrica positiva, ¿cuál sería el efecto en el movimiento del haz de partículas?

_______________________________________________________________________

 

12.  Si en el interactivo sustituyéramos los imanes por otro par de placas que generen un segundo campo eléctrico, ¿cómo podríamos lograr un movimiento horizontal?

_______________________________________________________________________

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Recursos Didácticos para el Fortalecimiento de la Educación Secundaria

Cuaderno de Prácticas de Laboratorio

Alineados al Plan y Programas de Estudio 2011

Articulación de la Educación Básica

PRIMERA EDICIÓN, 2013-2014

D.R. © Secretaria de Educación de Nuevo León

Control: DES/DT-F2-001-13

Coordinación: Dra. Anastacia Rivas Olivo

Formato: Olga Alicia Moreno Medina

Portada: Martín Alfonso Frías Martínez

Se imprimió en el Departamento Técnico de Educación Secundaria

Av. San Bernabé No. 100, Col. Nueva Morelos, Monterrey, Nuevo León

El tiraje fue de 500 ejemplares

MATERIAL DIDÁCTICO/Prohibida su venta

Todas las imágenes están protegidas por las leyes de derecho de autor y fueron utilizadas en este cuaderno con fines educativos.

 

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