c i n e m a t i c a -...
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Objetivos 1 - 2 – 3: Mediante la realización y demostración de experiencias reales y simuladas, así
como la interpretación física de su formulación matemática y con el uso de esquemas, análisis gráfico,
ejemplificaciones, resolución de problemas y realización de actividades prácticas de aula, hogar y
laboratorio; los alumnos estudiarán y analizarán las características y regularidades cinemáticas del
movimiento rectilíneo uniforme y del movimiento rectilíneo uniformemente variado de diversos cuerpos
físicos.
C I N E M A T I C A
Materiales:
Metra, pelota de goma, cuerda, trozo de tubo
plástico, regla de madera, cinta métrica, reloj con
cronómetro, carrito eléctrico, pañuelo, tuerca, tabla
para plano inclinado, rollo de pabilo, hoja de papel.
Contenidos:
Ver Diagrama Conceptual Nº 1
E S T R A T E G I A S I N S T R U C C I O N A L E S.
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Cinemática
Visualiza la relación existente entre todos los contenidos de la Cinemática.
Presenta el Diagrama Conceptual Nº 1
Movimiento y reposo
Con un objeto en la mano te trasladas
dentro del salón de clase de un lugar a
otro. Observa si el cuerpo está en
movimiento o detenido respecto al piso,
mano, cuerpo que lo traslada, Sol, etc.
Identifica lo que significa reposo,
movimiento y sistema de referencia.
Introduce los conceptos
de reposo y movimiento
relativo de acuerdo a los
sistemas de referencia
ubicables en el piso,
mano, cuerpo del alumno,
Sol, etc.
Un cuerpo se puede
mover respecto un
sistema de
referencia fijo (piso)
y estar en reposo
respecto a otro
(mano).
Sistemas de referencias
Ubica un cuerpo en reposo respecto a
diferentes sistemas de referencias
ubicables en: escritorio, piso del aula,
pared lateral del salón, pupitre, pizarrón,
entre otros.
Trata de ubicar estos sistemas dentro de
los tipos unidimensional, bidimensional y
tridimensional.
Define los sistemas de
referencia unidimensional,
bidimensional,
tridimensional y usa la
experiencia previa del
alumno para representar
gráficamente, la posición
de una partícula.
Los objetos físicos
pueden encontrarse
en movimiento o en
reposo
Clasificación del movimiento por su
trayectoria
Realiza las siguientes actividades y luego clasifica cada tipo de movimiento según su trayectoria: Haz rodar una metra a través de un tubo recto. Deja caer la pelota de goma desde cierta altura permitiendo que rebote varias veces. Ata cualquier objeto a una cuerda y hazlo girar alrededor de la mano circularmente. Enciende el carrito eléctrico y haz que se desplace.
Clasifica los tipos de
movimiento observados
según su trayectoria.
El movimiento, ejemplificado en cada caso, es: Rectilíneo Parabólico Circular Irregular
Movimiento Rectilíneo
Uniforme
A B C
Ata un pañuelo por las cuatro puntas con cuatro cuerdas de igual tamaño y amarra una tuerca al final de ellas, con ello construyes un paracaídas y lánzalo hacia arriba, formando un ovillo. Observa el movimiento y clasifica su trayectoria. Determina la distancia recorrida respecto al tiempo de dos carritos que se mueven en línea recta. Sugerencias: a) Coloca pilas de diferentes voltajes B) Registra el tiempo con cronómetros en tramos de distancias iguales.
Introduce el concepto de
movimiento rectilíneo
uniforme
El paracaídas descenderá con M.R.U. Los carritos se moverán en línea recta recorriendo distancias iguales en tiempos iguales
Movimiento variado
Camina libremente por el aula de clase
durante 30 segundos, analiza este
movimiento desde al punto de vista de
trayectoria y de distancias recorridas
respecto al tiempo.
Introduce el concepto de
movimiento variado y
reforzar el concepto de
reposo.
Presenta y analiza el video
de movimiento
uniformemente acelerado.
La persona recorre
distancias
diferentes para
iguales tiempos en
trayectoria
irregular
Movimiento retardado
Inclina una tabla, desde cierto punto de ella deja rodar la metra de manera que al llegar al piso continúe su desplazamiento hasta detenerse. Lanza hacia arriba la pelota de goma y observa el movimiento ascendente. Clasifique los movimientos observados.
Tomando en cuenta la actividad realizada por el alumno introduce el concepto de movimiento retardado
El cuerpo va
disminuyendo su
velocidad hasta
detenerse
Magnitud escalar
300 gramos
Magnitud vectorial A B
Dos alumnos colocados en lados opuestos del salón de clase, caminan hacia la pared contraria. Analiza si recorrieron la misma distancia, en la misma dirección, en el mismo sentido. Realiza el lanzamiento de dos metras, utilizando la superficie del piso, aproximadamente con el mismo impulso y permitiendo que los movimientos tengan: a) igual dirección y sentido b) igual dirección y sentidos opuestos c) diferentes direcciones y sentidos.
Establece los conceptos de
magnitudes escalares y
vectoriales. Refuerza con
ejemplos dados por los
alumnos.
Los cuerpos pueden
moverse en la misma
dirección y sentidos
contrarios
Unidades de longitud,
tiempo, velocidad
Repitiendo los experimentos anteriores
mide distancia, tiempo y calcula
velocidades utilizando diversas unidades.
Presenta el video o el
papelógrafo que contiene las
unidades de medida
Uso adecuado de
cronómetros y
cintas métricas
Movimiento Uniforme-
Mente Variado
Agrúpate en parejas, en una calle o avenida de tu comunidad, en sitios distantes entre sí por lo menos 100 metros. (Procura que el número de parejas sea mayor de 5). Cada pareja toma nota del instante en horas, minutos y segundos en que cruza un vehículo por su sitio de cronometraje y de dos características resaltantes como color y modelo de los autos que pasen por allí. Señala cuál será el primer auto a cronometrar y cuantos autos. Elabora una tabla que reúna la información obtenida.
Asigna para el hogar la
actividad propuesta
Las tablas obtenidas corresponden al tiempo que empleó cada auto en recorrer 500 metros
Gráficas posición-tiempo y rapidez-tiempo
Con los datos obtenidos en la experiencia anterior, analiza ⎯en la clase⎯ si los autos frenaban, aceleraban, el tipo de movimiento y calcula las velocidades en diversas unidades tales como cm/s, m/s, km./h. Y elabora las gráficas posición-tiempo y rapidez-tiempo.
Señala las normas que deben seguirse para la construcción de las gráficas. Sugiera a los alumnos trabajar con papel milimetrado, instrumentos geométricos y lápices de colores
0
5
10
15
20
1 2 3
Gráfica d= f (t)
Caída Libre
Dobla una hoja de papel, córtala en dos partes iguales, y déjala caer desde la misma altura. Luego comprime una de las dos partes y repite la operación anterior desde la misma altura; ahora toma el borrador del pizarrón u otro objeto más pesado y déjalo caer simultáneamente desde la misma altura, observando lo que sucede en cada caso.
Introduce el concepto de
caída libre y aceleración de
gravedad. Con esta actividad
diferencia caída libre y
lanzamiento vertical hacia
abajo.
La caída de los
cuerpos depende de
su forma
Aceleración de la gravedad
Si es posible utiliza el computador y
analiza la información que presenta el
programa ORBITS.
Si es posible utiliza el programa computarizado (ORBITS) para complementar la información sobre la aceleración de gravedad en el Universo
La aceleración de gravedad varía de un lugar a otro y de un Planeta a otro.
Lanzamiento vertical ascendente
Lanza hacia arriba objetos, aplicando
aproximadamente el mismo impulso,
observa el movimiento vertical ascendente
y la consecuente caída libre en la segunda
parte de dicho movimiento. Compara la
distancia recorrida y el tiempo empleado,
por el objeto, al subir y al bajar.
Compáralo con caída libre.
Introduce los conceptos y
ecuaciones de velocidad
inicial y final, altura y tiempo
máximo y de vuelo,
posición y velocidad del
móvil en cualquier instante e
interprétalas físicamente.
El cuerpo pierde velocidad hasta detenerse y luego cae.
Aplicaciones de la
Cinemática.
Aplica los conocimientos obtenidos en la
resolución de problemas.
Presenta situaciones de la vida diaria que permitan aplicar los conocimientos adquiridos.
Predicción de estados y posiciones posteriores e intermedios de cuerpos y móviles.
88D I N A M I C A
Objetivo 4: El alumno realizará y describirá experiencias que muestren cualitativa y cuantitativamente
la relación entre la fuerza aplicada a un cuerpo y la aceleración que éste experimenta, con el fin de que
adquiera un dominio en el manejo de conceptos causa-efecto, interacción y fuerza física en la naturaleza y que
incorpore dichos conocimientos en la resolución de problemas a fin de desarrollar una primera aproximación
de las ideas básicas de la dinámica.
Contenidos: Ver Diagrama Conceptual Nº2
Materiales: Cordel, ladrillo, palito de madera, borrador, hojas de papel, ligas, pelotas de goma, tres cajas de cartón de diferentes tamaños y pesos, bolsas con arena, polea fija, peine, carpeta de plástico, dos imanes, dos laminillas de vidrio, agua, mercurio puro, resorte, metra, cartulina, jeringa de 10 cc, patines, vaso plástico, cilindros graduados, botella, dinamómetros
90
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Dinámica
Visualiza la relación de todos los
contenidos de la Dinámica.
Presenta el Diagrama
Conceptual Nº 2
Concepto de
Dinámica
Colócate frente al escritorio, y tomando
un objeto pequeño (borrador o trozo de
tiza) proporciónale un impulso y al
observar lo que ocurre trata de dar una
explicación.
Introduce el concepto de
dinámica y establece la
diferencia con el de
cinemática.
El cuerpo se mueve
debido a la fuerza
aplicada.
Efectos de la fuerza
• Toma un trozo de papel y
comprímelo en tu mano. • Coloca el borrador sobre el pupitre y
dale un pequeño impulso.
Procura que los alumnos
diferencien los dos efectos
de la fuerza
Efecto deformador
Efecto dinámico
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Clases de fuerza de contacto
Una vez realizadas las siguientes experiencias: • Sostén una liga con ambas manos y estírala al máximo sin deteriorarla, de modo que al soltarla, vuelve a su posición original. • Usando un cordel ata un objeto y sosténlo en posición vertical. • Mantén entre tus manos una hoja de papel en posición horizontal y sobre ella coloca un borrador, compara ésta fuerza con la de un libro grueso colocado en la misma hoja y posición que el borrador. • Desliza sobre la mesa un caja que contenga un objeto pesado dentro, posteriormente coloca tres lápices entre la caja anterior y la mesa y nuevamente desliza la caja determinando en cual de los dos casos es más fácil desplazarla.
Orienta a los alumnos para
que ubiquen en el mapa
conceptual las clases de
fuerzas y efectos generados
en cada uno de los casos
previstos.
Mediante la ejecución de cada acción se produce: Fuerza elástica Fuerza de Tensión Fuerza Normal Fuerza de Roce
92Clases de fuerza a distancia
N
N
S
• Lanza hacia arriba la pelota de goma y atrápala cuando caiga, antes de que toque el piso.
• Corta trocitos de papel y colócalos sobre el pupitre, frota fuertemente un peine de plástico sobre cabello limpio y seco, luego acerca el peine a los trocitos de papel y observa el fenómeno. • Frota varias veces sobre la ropa una carpeta de plástico y acércala abierta, al cabello de uno de los alumnos. Compara en las dos últimas interacciones cuál de ellas es más fuerte. • Acerca dos imanes mutuamente. • Humedece dos laminillas de vidrio y júntalas por la parte húmeda y luego trata de separarlas. • Derrama sobre un trozo de cartulina cierta cantidad de mercurio puro. Identifica en cada caso, los tipos de fuerza
Al finalizar los alumnos
habrán ejemplificado cada
uno de los tipos de fuerza y
los podrán identificar.
Orienta los alumnos en su
actividad.
Fuerza Gravitatoria. Fuerza Eléctrica. Fuerza Magnética. Fuerza de adhesión. Fuerza de cohesión.
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Elementos de una fuerza B A
Elabora una tabla donde a todas las fuerzas aplicadas, en las experiencias anteriores, les señales la dirección y el sentido; infiriendo además que también poseen módulo.
Orienta a los alumnos en la
actividad propuesta
Obtendrás gráficos
con direcciones y
sentidos de las
fuerzas
Ley de Inercia
• Amarra un extremo del cordel al centro de un ladrillo, el otro extremo alrededor de un pequeño cilindro de madera que le sirva de manilla. Coloca el ladrillo en el suelo y levántalo lentamente. Coloca nuevamente el ladrillo en el suelo y tira bruscamente el cordel hacia arriba.
• Coloca sobre una botella de boca ancha una cartulina y sobre ella una metra. Analiza lo que ocurre al golpear bruscamente la cartulina con otro objeto.
A continuación presenta verbalmente situaciones de la vida cotidiana en las que se aplique la Ley de Inercia.
Después de que los
alumnos realicen la
primera actividad sugerida
explica brevemente la Ley
de Inercia
El cordel se romperá. Verás que es posible meter la metra dentro de la botella. Demostrarás la ley de inercia
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Construcción del
dinamómetro
Construye en tu hogar dinamómetros con diferentes alcances. Debes investigar cómo asignar escalas expresadas en Newton y dinas a los dinamómetros construídos. Procedimiento: Consigue un vaso plástico y gradúalo para volúmenes de agua de 10cc, 20cc,30cc, 40cc y 50cc; consigue un resorte sensible que no se estire con el vaso vacío pero que si se estire al colocar agua, forra el resorte con cartulina y fija este forro sin incluir los extremos, construye un cilindro dentro del cual se colocará el resorte forrado, cuelga el resorte y sobre él ubica el cilindro, fíjalo en la posición en que al colocar el vaso vacío no se estire. Esta posición la marcarás como 0 pondios, luego al colocar 10 cc de agua en el vaso, marcarás en el forro del resorte 10 p, al colocar 20cc de agua en el vaso, marcarás en el forro del resorte 20 p, y así sucesivamente. Con él hallarás el valor de fuerzas.
Retoma el tema de las
unidades de fuerza, realiza
demostración para la
construcción de un
dinamómetro.
Como actividad para el
hogar asigna la
construcción de otros
dinamómetros con
diferentes alcances,
empleando resortes menos
sensibles y mayores
cantidades de agua.
Los estudiantes
aplicarán las técnicas
y procedimientos
necesarios para el
diseño y la
construcción de
dinamómetros con
diferentes alcances.
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Ley de Masa
Selecciona tres cajas de diferentes tamaños y pesos. Amarra una de ellas a una cuerda, coloca una polea al extremo de la mesa, y por la garganta de la polea pasa la cuerda, al final de ella ubica diferentes pesas de arena, dejando en movimiento el sistema en cada uno de los casos. Anota las observaciones realizadas. Con la pesa menor, repite la experiencia anterior para cada una de las cajas. Determina la relación entre la fuerza, la masa y la aceleración del sistema.
Deduce junto a tus alumnos la 2ª. Ley de Newton. Finaliza con el relato por parte de ellos, de situaciones de la vida diaria donde se pone de manifiesto esta ley. Destaca que la fuerza es una magnitud vectorial.
Se demuestra que a
mayor fuerza
mayor aceleración y
a mayor masa
menor aceleración
Ley de Acción
y Reacción
• Ubícate sobre patines y serás empujado por un alumno que no esté sobre patines. • Dos alumnos ubicados sobre patines se empujarán mutuamente y en sentido contrario. • Ubicado sobre patines empuja la
pared del aula con mucha fuerza. • Une dos dinamómetros por sus extremos y hálalos en sentido contrario. Identifica cuál es la fuerza de acción y de reacción.
Introduce el Principio de
Acción y Reacción
Pide a los alumnos que
presenten situaciones reales
e imaginarias sobre la
aplicación de esta Ley.
Se comprueba la
ley de acción y
reacción
96 Ley de Gravitación Universal
Maneja el programa ORBITS para
visualizar masas y distancias entre los
diversos planetas del Sistema Solar.
Orienta al alumno para que
compare las diferentes masas
de los planetas del Sistema
Solar. Emplea esta
información para introducir
la Ley de Gravitación
Universal y sus aplicaciones.
Comprobación de
la Ley de
Gravitación
Universal
Aplicaciones de leyes de Newton
Refuerza los conocimientos con el video acerca de las Leyes de Newton. Resuelve problemas donde se apliquen las leyes que rigen la Dinámica, incluyendo sobre todo aquellos que requieran transformación de unidades.
Presenta el video acerca de las leyes de Newton. Plantea problemas de la vida diaria que puedan resolverse aplicando leyes de la Dinámica.
Se hacen predicciones acerca de la aceleración y fuerzas que intervienen en un sistema físico.
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Objetivos: 5 – 6
Los alumnos realizarán una descripción de las ideas y principios fundamentales de la estática, mediante experiencias
demostrativas, desarrollo de ejemplos en situaciones de equilibrio, realización de ejercicios y la solución de problemas
teóricos y prácticos del reposo y equilibrio de los cuerpos para ejercitarse en el manejo efectivo de procedimientos
sencillos y cotidianos que permitan aplicar correctamente los fundamentos básicos de la Estática y los conceptos físicos de
reposo, momento estático y estabilidad a situaciones de la vida real
Contenidos: Ver Diagrama Conceptual Nº 3
Materiales: Cono, reglas, metra, canal de cartón, cartulina, martillo, cordel, dinamómetros, papel (bond, milimetrado y carbón) soporte metálico, mordazas, borrador, tijeras, cortaúñas alicates, pinzas, destapador de refrescos, exprimidor de limones, carretilla, lámina de metal flexible, torno construido por alumnos, polea.
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ACTIVIDAD PREVIA:
Los diferentes equipos de alumnos construirán en su casa los siguientes dispositivos:
• Soporte (preferiblemente metálico) de un metro de alto, anexo dos mordazas o dispositivos equivalentes, que permitan suspender de él
(varillas, pesas, reglas, poleas, torno, etc.).
• Lámina de metal flexible y deformable (aproximadamente entre 10 cm y 20 cm de largo por 1,5 cm de ancho y unos 3 mm de espesor).
• Carretilla diseñada y construida por los alumnos
• Los dinamómetros del objetivo anterior tres como mínimo.
• Regleta con soporte ajustable de manera que se pueda colocar sobre él a 2cm de sus extremos, en el centro, y a 2/3 partes de cada extremo.
Sugerencia: Base piramidal con vértice redondeado a 0,5 cm de diámetro. Regleta, un paralelepípedo de madera de 60cm x 2 cm x 1 cm y en él
perforaciones de 0,75 cm de diámetro distribuidos uniformemente a lo largo de él.
• Torno: Consiste en un cilindro el que en uno de sus extremos se ha adosado un manubrio. Todo el conjunto gira solidariamente alrededor del
eje del cilindro que está apoyado en sus extremos. En el cilindro se enrolla una cuerda que es la que ejerce la fuerza resistente. Sobre la manivela del
manubrio se aplica la fuerza motora que equilibrará la ejercida por la cuerda.
Sugerencia 1: Fija un carrete de hilo a un cilindro con manubrio.
Sugerencia 2: Construye un torno con un cilindro de madera al que fijas dos manivelas en sus extremos. Una le servirá de sustentación y la otra
permitirá el movimiento. El radio del manubrio debe ser mayor que el radio del cilindro.
100
Estática
Visualiza la relación de todos los contenidos de la Estática
Presenta el Diagrama Conceptual Nº 3
Equilibrio
Realiza el montaje de la figura.
Coloca el extremo de la regla sobre el
borde de la mesa, la cabeza del martillo
quedará bajo la mesa y el extremo
del mango bajo la regla, cerca de la
tercera parte de la longitud de ésta.
Tendrás que hacer pequeños ajustes.
Observa como los cuerpos pueden
quedar en equilibrio de una manera
ingeniosa aplicando los conceptos
básicos de estática.
Utiliza la actividad para
introducir los conceptos de
equilibrio y estática.
Al final la
regla y el
martillo
quedan en
equilibrio
con el borde
de la mesa.
Tipos de Equilibrio
Presenta objetos que están en equilibrio en diferentes posiciones:
101
1. Una regla suspendida verticalmente
sujetada por el: • Extremo superior • Extremo inferior • Centro de la regla
2. Un cono: • Parado sobre la base • Acostado en la arista • Parado en su vértice 3. Una metra colocada: • Dentro de una canal • Sobre la canal invertida • Directamente sobre el escritorio. En cada una de las situaciones da suaves impulsos, observa y describe lo que ocurre respecto al equilibrio.
Orienta a los
alumnos para realizar las
actividades previstas.
Establecer que
los tipos de
equilibrio son:
estable,
inestable e
indiferente.
102
Centro de gravedad y
Centro de masa
• Toma un trozo de cartulina y córtalo en forma de triángulo. • Realiza una perforación cerca de cada vértice. • Suspende del soporte el triángulo por una de las aberturas practicadas y por el mismo punto cuelga la plomada adjunta a la cartulina. Marca dos puntos que correspondan a la vertical determinada por la plomada y con la ayuda de una regla los únelos. Repite este proceso para las otras dos perforaciones. Justifica tus respuestas. • Posteriormente toma un trozo de cartulina, y córtala en forma irregular y determina su centro de gravedad, con el mismo procedimiento de la actividad anterior y luego elabora conclusiones al respecto. • Ubica el centro de gravedad y centro de masa usando los
siguientes objetos: martillo, regla, metra y cono.
Define centro de gravedad,
centro de masa.
Comprobar que: Las tres rectas se cortan en
el mismo punto.
El nombre de dicho punto
es centro de gravedad.
El centro de gravedad coincide con el centro del cuerpo, si éste es simétrico.
103
Equilibrio en cuerpos
suspendidos
♦ Toma una de las figuras que cortaste en cartulina y perfórala por el centro de gravedad hallado experimentalmente. Realiza las siguientes actividades e indica a que clase de equilibrio corresponde y porqué: ♦ Suspende la cartulina por el centro de gravedad en un lápiz. Separándola de su posición de equilibrio y haciéndola girar un poco suéltala. ♦ Ahora suspéndela por una de las perforaciones de forma tal que el centro de gravedad quede por debajo del punto de suspensión. Sepárala de su posición de equilibrio haciéndola girar un poco y suéltala. ♦ Cuélgala por una de las aberturas de tal forma que el centro de gravedad quede por encima del punto de suspensión. Sepárala de su posición de equilibrio y hazla girar un poco antes de soltarla.
Orienta a los alumnos en la
realización de la actividad
* Observarás que está en equilibrio en la nueva posición. Corresponde a equilibrio indiferente. El c.g. es el punto de suspensión. * Observarás que vuelve a su posición de equilibrio. Equilibro estable por la posición del c.g. respecto al punto de suspensión* Observarás que no vuelve a su posición de equilibrio. Equilibrio inestable por la posición del c.g. respecto al punto de suspensión
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Equilibrio en los cuerpos apoyados
Describe situaciones de la vida cotidiana
y muestra objetos en el aula, en los
cuales puedas visualizar el equilibrio de
cuerpos apoyados y analiza cada uno de
los factores de los que depende este
equilibrio.
Introduce los conceptos de cuerpos apoyados y suspendidos
Establecer los factores de los cuales depende la estabilidad de los cuerpos apoyados. (ver Diagrama Nº 3)
Fuerzas concurrentes
Mide la magnitud de las fuerzas,
dirección y sentido
Toma tres dinamómetros y únelos en un
punto común. Dos de los dinamómetros
se fijan encima del papel bond, tensa
arbitrariamente el tercero. Con un lápiz
marca la dirección de las fuerzas que
señalan los dinamómetros. Con el papel
bond marcado y el papel carbón remarca
en el papel milimetrado las direcciones
de las fuerzas. Suma gráficamente F1 y
F2 y mide el vector resultante FR.
Establece diferencias y
semejanzas entre fuerzas
concurrentes y no
concurrentes.
Para trabajar con los
dinamómetros
Se sugiere una tabla de
madera, de manera que los
dinamómetros se puedan
fijar con clavos o tachuelas
La dirección y
sentido de FR
respecto a F3 son
iguales y opuestos
respectivamente. La
función de F3 es
equilibrar la fuerza
resultante.
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Momento Estático
Abre la puerta del aula, primero empujándola cerca de la cerradura y luego cerca de las bisagras o desde el centro de la puerta y explica brevemente en cual de los casos te fue más fácil abrir la puerta. Realiza la actividad anterior fijando un extremo de una regla a un centro de giro y trata de girarla desde diversos puntos.
Define momento estático
Determinar que los cuerpos pueden girar más fácilmente o menos debido a: • La fuerza
aplicada y • La distancia que
la separa del eje de rotación.
Tipos de momento
Toma una regla de madera y sujetándola
suavemente por el centro, ubica un
borrador primero sobre un extremo de la
regla, observa el desplazamiento; luego
colócalo en el otro extremo y observa el
sentido del giro.
Identifica los tipos de
momento (positivo y
negativo); de acuerdo a la
convección de signos.
La regla gira en
sentido de las agujas
del reloj y en sentido
contrario.
106
Sumatoria de momentos En dos puntos de un cilindro de madera coloca dos dinamómetros de los cuales cuelgan pesas diferentes, sujeta el cilindro mediante otro dinamómetro suspendido, desde un punto tal que el sistema quede en equilibrio. Mide la magnitud de las fuerzas, dirección y sentido y súmalas vectorialmente. Halla los momentos y la suma.
Introduce la fórmula de
momento y las unidades.
Se obtiene la
sumatoria de las
fuerzas y la
sumatoria de los
momentos.
Equilibrio de traslación, rotación y completo
Realiza ejercicios de aplicación de
equilibrio
Utiliza la experiencia anterior para ilustrar el equilibrio de traslación, el equilibrio de rotación, el equilibrio completo. Establece las condiciones de ΣF= 0 ΣM = 0.
Demostrar el
equilibrio completo
Aplicaciones de la estática
Resuelve problemas donde se apliquen las leyes que rigen la estática.
Presenta el video correspondiente a la Estática para complementar los contenidos.
Establecer que el equilibrio de los cuerpos está regido por 2 condiciones.
Aplicaciones de la estática
MAQUINAS SIMPLES
Utilizando las tijeras corta un trozo de papel
Orienta a los alumnos para
Se clasificarán las
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Sobre la carretilla construida por ti, coloca un objeto y desplázala sobre la mesa.
Con la lámina metálica flexible construye una pinza para agarrar objetos livianos.
Fija la polea en el soporte y utilízala para levantar un objeto atado a una cuerda. Indica las ventajas de su uso.
Con el torno construído por ti levanta pequeños objetos.
que identifiquen en cada
uno de los casos la fuerza
motriz, punto de apoyo, y
resistencia así como el
género de palanca.
Informa acerca de la
ecuación para calcular la
ventaja mecánica de las
máquinas simples.
herramientas en los
tipos de máquinas
simples, señalando
elementos, factores
comunes y
diferencias entre
ellas.
Conoce y utiliza la
ventaja mecánica de
cada una de ellas.
108
C A L O R Y T E M P E R A T U R A
Materiales: Termómetros, agua, alcohol, aceite, acetona, recipientes resistentes al calor,
mechero portátil o cocinilla eléctrica, tubo de vidrio, tubo de ensayo, hielo, alambre, soportes, vela,
fósforos, laminilla de aluminio, regla graduada, vernier, alambres o tubo delgado de cobre ó aluminio
y el alambre de hierro de un gancho para ropa, tachuelas metálicas, clavo grande, leche, corcho, matraz
o botella, globo, martillo, base pesada de hierro, hoja de papel, compás, cartulina, frasco, pitillo, tapón
de corcho con agujero, líquido colorante, gotero, cinta pegante, hilo, bolsa de plástico, dos esferas de
metal de diferente masa, metra, moneda, pañuelo, varilla metálica, palito de madera, tinta china,
bombillo, porta-bombillo, cable y toma corriente, banda de hule, tapones de goma monohoradado y
bihoradado, tres tubos capilares de vidrio, glicerina, kerosene
Contenidos: Ver Diagrama Conceptual Nº 4
Objetivos 7 – 8 – 9 – 10: Los alumnos realizarán experimentos con cuerpos que se encuentren a
temperaturas diferentes, analizarán situaciones térmicas análogas, con el objeto de adquirir los conceptos de
temperatura, calor, capacidad calórica y equilibrio térmico, que le permitan aplicarlos al tratar problemas
físicos de su ambiente, a fin de estudiar la transferencia de energía térmica entre cuerpos distintos.
110
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Calor y Temperatura
Visualiza la relación de todos los
contenidos de Calor y Temperatura
Presenta el Diagrama
Conceptual Nº 4
Calor
Toma un trozo de alambre de manera que
puedas plegarlo en el centro y comienza
a doblarlo hacia atrás y hacia adelante.
Repite la experiencia de forma rápida.
Introduce el concepto de
calor.
El alambre se
calienta.
Temperatura
Toma un clavo con las manos y aprecia
la temperatura. Coloca el clavo sobre una
base de hierro o una piedra y golpéalo
varias veces con el martillo. Toca otra
vez el clavo. Señala lo que sucede con la
temperatura
Diferencia calor y
temperatura
El clavo se calienta.
111
Calor y temperatura
Calienta dos recipientes con distintas
cantidades de agua, mide la temperatura
de ebullición y el tiempo que tardan en
alcanzarla.
Refuerza el concepto de
cantidad de calor y
diferéncialo de temperatura.
Señala las unidades de
medida en cada caso.
Se verificará que para diferentes cantidades de agua se emplea diferentes tiempos pero logran la misma temperatura.
Termómetros y escalas de
temperatura Kelvin Centígrada Faharenheit
Menciona los diferentes tipos de
termómetros que conoces así como las
escalas usadas.
Convierte unidades de temperatura de
una escala a otra.
Presenta el video, lámina o
transparencia con los termómetros a diferentes escalas de medida y su
equivalencia. Señala los diferentes tipos de termómetros que existen, las escalas y sus equivalencias, así como la manera para convertir de una escala a otra.
Ejemplificarán
los distintos tipos
de escalas para
medición de
temperatura y
sus equivalencias
112
Unidades de calor
Muestra con ejemplos que las
magnitudes de calor y temperatura al ser
diferentes se deben medir de manera
diferente.
Una vez diferenciado
calor y temperatura
introduce las unidades con
que se mide el calor.
Se familiariza con las unidades de calor: Caloría y
Kilocaloría.
Estados de agregación
Coloca un trozo de hielo en el fondo de un tubo de ensayo y sobre él algo que lo mantenga en su puesto. Llena con agua el tubo de ensayo y caliéntalo por la parte superior del tubo como lo muestra la figura. Con esta experiencia identifica los estados en los cuales se presenta el agua. Ejemplifica con la llama del mechero el cuarto estado de la materia. Menciona el quinto estado de la materia y su origen por temperaturas de –273ºC
Informa el punto triple del
agua.
Presenta los estados de agregación.
Haz énfasis en el cuarto y
quinto estado de la materia.
Se dan a conocer
los 5 estados de la
materia:
Sólido
Liquido
Gaseoso
Plasma
Cubo cuántico
113
Cambios entre los estados de agregación ºc ºc Agua Alcohol ºc º c Acetona Aceite
⇒ Mide las temperaturas del agua,
alcohol, acetona y aceite a temperatura ambiente.
⇒ Coloca sobre la cocinilla eléctrica
cada una de las sustancias en recipientes resistentes al calor, suspende termómetros para registrar las variaciones de temperatura de las sustancias en función del tiempo, hasta que parte del líquido pase al estado gaseoso.
⇒ Registra los datos en una tabla. ⇒ Elabora las gráficas de temperatura
en función del tiempo. ⇒ Analiza los resultados comparando
las gráficas entre sí para obtener cuáles de ellas alcanzan más rápido la volatilización.
Introduce los procesos de:
Fusión
Vaporización
Ebullición
Condensación,
Solidificación,
Sublimación.
* Obtención de la gráfica: Temperatura en función del tiempo.* Identificación de
los procesos de: ebullición
vaporización. fusión,
solidificación, condensación, sublimación.
114
Dilatación
Busca una armella roscada y un clavo de cabeza plana cuyo tamaño debe ser tal, que quepa apenas en el ojo de la armella. Inserta el clavo en el extremo de un palo y la parte roscada de la armella en otro palo. Prende una vela y coloca la cabeza del clavo en la llama durante varios minutos. Luego trata de hacerla pasar a través del ojo de la armella. Posteriormente enfría el clavo en agua corriente e inténtalo de nuevo. Después calienta simultáneamente la cabeza del clavo y el ojo de la armella, trata de hacer pasar la cabeza del clavo por el ojo de la armella.
Presenta el concepto de
dilatación.
En el primer
intento no pasa el
clavo mientras que
en los dos intentos
posteriores, sí.
Dilatación lineal
Suspende de dos soportes un alambre de forma que quede tenso, coloca en su centro un péndulo de manera que casi toque el piso, calienta el alambre con una vela encendida. Observa y refuerza el concepto de dilatación lineal en los sólidos.
Indica lo que significa
dilatación lineal.
Después de
calentado el
alambre, el péndulo
toca el piso. Ocurre
dilatación Lineal.
115
Dilatación superficial
Mide el largo y ancho de una laminilla
de aluminio. Calcula la superficie.
Calienta durante cinco minutos y mide
luego las dimensiones para calcular su
nueva superficie.
Orienta a los alumnos en la
actividad
Esta es una
dilatación
superficial.
Dilatación volumétrica ó
cúbica.
Calienta en un recipiente cierta cantidad
de leche y observa lo que sucede al
hervir.
Amarra en la boca del matraz un globo y
calienta el matraz observando lo que le
sucede al globo.
Introduce el concepto de
dilatación volumétrica en los
líquidos
Introduce el concepto de
dilatación volumétrica en los
gases.
La leche aumenta
su volumen.
Él globo se inflará.
116
Equilibrio térmico
Deposita en un recipiente agua caliente y
mide su temperatura. Dentro de ella
introduce una bolsa de plástico con la
misma cantidad de agua a temperatura
ambiente (medida previamente). A
intervalos iguales de tiempo mide la
temperatura de ambas porciones de agua.
Después de diez minutos compara las
temperaturas.
Determina a qué temperatura ocurrió el
equilibrio térmico.
Repite las experiencias con diferentes
masas de agua en cada uno de los
recipientes. Analiza si los recipientes
son de diferentes materiales qué ocurriría
y la manera como influyen en la
obtención del equilibrio térmico.
Orienta a los alumnos en
la actividad.
Establecer la
temperatura a la
cual ocurre el
equilibrio térmico
de la mezcla
117
Capacidad calórica
Toma dos esferas del mismo metal y
masas diferentes y otra de metal
diferente.
Introduce las tres esferas en un
recipiente con agua y coloca el sistema al
fuego durante un tiempo.
Las esferas alcanzan la misma
temperatura.
Con una pinza saca las tres esferas y
deposítalas en una lámina de anime.
Después de cierto tiempo retira las
esferas del anime y observa el fenómeno.
Señala cuál esfera ha fundido más anime.
Introduce el concepto de
capacidad calórica y después
de realizada la actividad
sugerida, analiza los factores
de los cuales depende esta
propiedad física de los
cuerpos.
Mientras más
anime funde una
esfera mayor será
la capacidad
calórica.
La esfera de mayor
masa funde más
anime, depende
también del tipo de
material.
118
Reservorio térmico
• Coloca gran cantidad de agua en un
recipiente a temperatura ambiente.
• Luego calienta un clavo al rojo
vivo e introdúcelo en el recipiente.
• Mide nuevamente la temperatura
del agua y observa si varió ésta.
• Explica el fenómeno observado.
• Menciona reservorios de
temperatura presentes en tu entorno.
• Discute que sucedería sí:
* Introducimos en el mar un ladrillo
calentado al rojo vivo.
* Sacamos una varilla caliente al
estacionamiento del plantel para variar la
temperatura ambiental general del
estacionamiento.
Introduce el concepto de
reservorio térmico.
Al introducir
cuerpos de muy
pequeña masa en
una masa muy
grande con relación
a ella la masa
mayor no varía su
temperatura.
119
Transferencia de calor por conducción.
♦ Construye con una hoja de papel un
recipiente y sujeta los bordes con clips. Vierte un poco de agua en ese recipiente. Prende la vela y con ambas manos, sostén el recipiente sobre la llama.
♦ Enciende una vela, deja caer una gota
de cera sobre una varilla metálica y otra gota cera sobre un palito. Introduce ambos objetos dentro de un recipiente con agua bien caliente. Después de un tiempo toca las barras. Observa la diferencia cualitativa que hay entre sus temperaturas y en cual de ellas se derrite primero la cera.
Una vez que los alumnos
realicen las actividades
señalada, refuerza el
concepto de propagación del
calor por conducción.
El agua se calentará pero el papel no se quemará. El agua es conductora y es capaz de absorber el calor antes que el papel se queme. La explicación es que se ha producido la propagación del calor por conducción en los sólidos; a la vez se comprueba que hay cuerpos buenos y malos conductores. La cera en la varilla metálica se derrite y en el palito no.
120
Transferencia de calor por convección.
Transferencia de calor por convección y radiación
♦ Vierte agua fría en un frasco hasta la mitad. Llena un recipiente con agua caliente. Deposita una gota de tinta china en el centro del agua fría y mete el frasco en el agua caliente. La gota de tinta china se irá al fondo del frasco. Coloca una hoja de papel detrás del frasco para ver mejor el movimiento. El calor del agua calienta el agua del fondo del frasco. ♦ Construye un molinete dibujando sobre papel bond dos circunferencias concéntricas, una de un cuarto de radio de la otra. Corta en forma radial desde la circunferencia externa hasta la interna sectores circulares y, dobla ligeramente los sectores. Construye una L con un alambre, por el lado más largo introduce un corcho para sostener el dispositivo y por el lado más corto ubica el molinete por su centro. Acerca el molinete a la llama del mechero a cierta distancia para evitar que el papel se queme. Analiza a qué se debe este fenómeno.
Explica el movimiento
circular llamado ciclo de
convección o corriente de
convección.
En el caso del molinete da la
explicación física de que la
propagación del calor se
produce por corrientes de
convección del aire caliente
alrededor de la llama por
radiación.
Al introducir el frasco con agua fría en el agua caliente, la tinta comenzará a subir desde el fondo formando pequeños remolinos. El agua caliente es menos densa y por ello asciende. Esto hace que el agua fresca, más pesada, fluya hacia abajo en dirección de la fuente de calor.
Debido a las corrientes de convección, del aire alrededor de la llama, el molinete comenzará a girar El calor se desplaza por radiación casi inmediatamente.
121
Aplicaciones de calorimetría
Construcción de una chimenea Toma una caja de zapatos con tapa y dos tubos de cartón (toallas de cocina). Usa como guía el tubo de cartón y dibuja dos círculos en la tapa de la caja a unos 5 cm de cada extremo. Corta ambos círculos de manera que los tubos ajusten perfectamente. Los extremos de los tubos apenas deben pasar a través de la tapa, ya que serán las chimeneas. Coloca un pequeño trozo de vela dentro de la caja directamente debajo de una de las chimeneas de manera que la llama no queme la parte superior de la caja. Enciende la vela. Enrolla un papel en forma de tirabuzón y enciende un extremo. Después de unos segundos apágalo. Todo lo que necesitas es humo. Mantén el papel humeante sobre la chimenea que no tiene vela. Allí verás que el humo en vez de subir, baja por esta chimenea y sale por la chimenea ubicada encima de la vela. Trata de dar una explicación de este fenómeno.
Presenta el video
correspondiente a la
Calorimetría para
complementar los contenidos
desarrollados.
El calor de la vela calienta el aire en la chimenea y provoca su expansión. El aire frío más denso es absorbido hacia abajo por la otra chimenea y arrastra al humo con él. Este aire frío entra en la caja y desaloja el aire caliente por la chimenea ubicada arriba de la vela, que también arrastra el humo con él.
122
A C U S T I C A
Objetivos 11-12-13: Los alumnos realizarán un conjunto de experiencias acerca del sonido, mediante
la consideración de situaciones reales e imaginarias donde se utilicen objetos, instrumentos y aparatos que
produzcan efectos acústicos, con el fin de comprender el comportamiento y naturaleza de las ondas
sonoras y de que adquieran conocimientos teórico-prácticos sobre la Acústica.
Materiales: Martillo, campana, piedra, guitarra o cuatro, hoja de segueta,
ligas, caja pequeña de madera, cuerda larga (lazo), resorte plástico, piezas de
dominó, generador de señal acústica y visual, hilo, arroz inflado, gancho para colgar
ropa, varita curva, caja cilíndrica vacía, vela, lápiz, agua, tobo metálico, peine, lata
vacía y seca, clavos, embudo, trozo de madera, tambor, flauta, teclado, grabación de
notas musicales, tabla, cuerda de nylon, tubo metálico liviano, vasos de cristal,
botellas vacías, copa pequeña, alfileres, resorte metálico, molde metálico para
hornear, cubeta de ondas, o vidrio transparente rectangular, plastilina, lámpara, hoja
de papel bond, goteros, reglas plásticas, trocitos rectangulares de madera, trocitos
de vidrio, lámina metálica, corcho, latas de refrescos vacío, vela de parafina.
Contenidos: Ver Diagrama Conceptual Nº 5
124
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Acústica.
Ondas y Sonido
Visualiza la relación de todos los
contenidos de Acústica, Ondas y
Sonido.
Presenta el Diagrama
Conceptual Nº 5
Sonido.
♦ Golpea con un martillo una campana y luego agarra la campana con las manos.
♦ Golpea una piedra con un martillo. ♦ Pulsa una cuerda de guitarra ó cuatro,
ésta produce un sonido que podrás modular o cortar apretando la cuerda con los dedos. ♦ Coloca una hoja de segueta aproximadamente en su parte media, sobre el borde de la mesa. Con una mano presiona la hoja hacia abajo con firmeza sobre la mesa y golpea el extremo libre con un dedo. Repite los pasos anteriores, deslizando la segueta poco a poco hacia afuera del borde de la mesa. Haz el mismo experimento con una regla de plástico o madera y compara los diferentes sonidos.
Define el sonido como
vibración
Si se toma con la mano una fuente de sonido, éste se atenúa inmediatamente. Se produce un sonido seco y corto al golpear la piedra. La fuente de todo sonido es un cuerpo que de alguna manera se hace vibrar.
125
Frecuencia del sonido.
Estira y coloca ligas de diferentes tamaños en una caja de madera o cartón sin tapa. Da pequeños tirones con un dedo a cada liga. Haz que algunas ligas queden más estiradas y nota el cambio de sonido.
Define frecuencia del sonido
y tono
La rapidez con la que algo vibra determina el tono del sonido. Esto se llama frecuencia. Cuando la frecuencia es mayor, el sonido es más agudo.
Ondas.
Elementos de las ondas. •
•
•
•
•
♦ Ubica dos alumnos sosteniendo los
extremos de una cuerda larga, a la
altura de la cintura. Tensen la cuerda
pero que quede un poco floja. Uno
de los alumnos debe sacudir hacia
abajo bruscamente la cuerda.
Explica las ondas,
elementos, propagación.
Se formará una onda en la cuerda que rápidamente se irá alejando a lo largo de la cuerda hasta que llegue al otro alumno. Se devolverá hacia abajo y correrá rápidamente de regreso hacia la mano que la produjo. Se pone de manifiesto la reflexión.
126
Ondas transversales y longitudinales
Repite la experiencia anterior ahora con un resorte plástico pero tratando de producir pulsos más o menos periódicos para reconocer los elementos de las ondas y la clasificación de ondas según la dirección de la propagación, para lo cual ubica una marca con una cinta en una de las espiras centrales del resorte y genera pulsos de derecha a izquierda y viceversa, y también halando y comprimiendo el resorte en la dirección de su eje. Diferencia en ambos casos las ondas transversales de las longitudinales. Coloca en un recipiente transparente cierta cantidad de agua y deja caer sobre ella unas gotas de agua, observa la forma de las ondas que se producen, y los fenómenos de reflexión, refracción, difracción, superposición e interferencia de las ondas
Supervisa a los alumnos en
la realización de la actividad
de manera que identifiquen
los elementos de las ondas y
las clasifiquen por la
dirección de propagación.
De ser posible usa la cubeta
de ondas.
Se producen ondas
longitudinales y
transversales en las
cuales podrás
identificar sus
elementos.
Generación de ondas
en el agua
127
Transmisión del sonido Relación entre ondas y
sonido. Motor
Coloca varias piezas de dominó una a continuación de la otra con un pequeño espacio entre ellas, al empujar unas irán cayendo sucesivamente sobre las otras. Utilizando el dispositivo ubicado a la izquierda, demuestra experimentalmente que el sonido se transmite como energía pero es necesario la existencia de sustancia no importa que sea sólida, líquida o gaseosa. De no haber ninguna sustancia el sonido no se transmite.
Corta varios tramos de hilo, y amarra con ellos granos de arroz inflado (musli). Ata el extremo libre a la parte inferior del gancho para colgar ropa. Repite los pasos hasta que hayan colgados 8 ó 10 granos a igual distancia a lo largo del gancho. Cuelga el gancho en un soporte fijo. Coloca una liga estirada y atada a los extremos de una varita curva y ubícala cerca del centro del gancho de ropa pero sin tocar los granos de cereal suspendidos. Pulsa la liga.
Explica que se produce
traslado de la energía, sin
trasladar la materia
Las ondas trasladan energía pero sin trasladar materia. El sonido se produce por vibración pero se trasmite por choques sucesivos o por ondas. Los granos se
moverán hacia atrás y hacia delante. Los granos más cercanos a la liga se moverán más, pero ninguno de moverá demasiado. La vibración de la liga hizo que el aire alrededor de ella se moviera. Este aire golpeó el aire próximo al grano y causó su movimiento. Esta acción continuó hacia afuera, como ondas, hasta que se debilitaron y anularon.
128
Frecuencia del sonido.
Toma una caja cilíndrica vacía, coloca una vela encendida sobre la mesa. Golpea la base de la caja con tus dedos dirigiendo la tapa con el agujero hacia la vela. Intenta ajustar la puntería dos ó tres veces; nota que puedes apagar la llama desde una distancia de más de medio metro.
Indica a los alumnos que el
oído humano puede detectar
vibraciones de sonido
aproximadamente de 20 a
20.000 ciclos por segundo
El golpe en la base de la caja envía una onda de choque que sale por el agujero. Esa onda es suficientemente fuerte para apagar la vela, pero su frecuencia es demasiado baja para escucharse como sonido.
Efecto Doppler.
Escucha el sonido de un objeto que
se acerca. Cuando va pasando, nota la diferencia en el tono del sonido. Luego, permanece escuchando mientras el objeto se aleja.
Da ejemplos de aplicaciones del efecto Doppler.
Indica que esto se debe a que mientras el objeto se aproxima, las ondas sonoras empujan más cerca unas de otras. Mayor número de ondas sonoras golpean el oído cada segundo. La frecuencia es más alta, por lo tanto el tono parece más alto. Cuando el objeto empieza a alejarse ocurre lo contrario
Parecerá que cambia
el tono. Este cambio
aparente en el tono se
conoce como el efecto
Doppler.
129
Transmisión del sonido en
sólidos
Oprime tu oreja contra la superficie de un extremo de la mesa y pide a otra persona que golpee el otro extremo de la mesa con la punta de un lápiz.
Luego llena con agua tres cuartas partes de un tobo metálico y coloca tu oreja sobre uno de los lados del tobo. Introduce un peine hasta la mitad del volumen de agua y frota con tu dedo los dientes del peine. Escucha el sonido y explica el fenómeno.
Explica que el sonido se
transmite más fácilmente en
los sólidos y en los líquidos
más que en el aire.
Se oirá el sonido claramente. El sonido puede transmitirse a través de la madera, del agua, y sobre todo, de los metales.
Amplificación del sonido
Toma un peine en las manos y suavemente recorre con tu uña los dientes del peine. Después, apoya con firmeza el extremo libre del peine contra la mitad de la puerta e inténtalo de nuevo. En muchos hogares, las puertas son entamboradas y esto ayuda a amplificar el sonido. Escucha el sonido y explica el fenómeno.
Explique que este fenómeno
es utilizado en los
instrumentos musicales en
las cajas de resonancia para
amplificar el sonido.
El peine hace vibrar poca cantidad de aire. Cuando las vibraciones fueron a la madera vibró mayor volumen de aire, esta vez el sonido es mucho más fuerte.
130
Velocidad de propagación y
tono
En el fondo de una lata vacía y seca, coloca por la parte exterior dos clavos como a la mitad de la base de la lata. Estira una liga pequeña entre los clavos y da un suave tirón con sus dedos. Escucha el sonido que proviene de la lata. Quita la liga, haz un nudo en uno de sus extremos y estírala de nuevo; colocándola entre los clavos. Otra vez da un suave tirón a la liga y escucha el sonido. Quita la liga, haz otro nudo e inténtalo de nuevo.
Orienta a los alumnos en la
actividad
La liga vibra debido al tirón y esto forma ondas sonoras. Cuando la liga se estiró con mayor tensión, vibró más rápido. Si vibra más rápido el tono es más alto.
Construcción
de un estetoscopio
Coloca un trozo de manguera en la parte
angosta de un embudo. Utilizando el
estetoscopio trata de percibir el sonido de
tu propio corazón y el de tus
compañeros. Coloca el embudo sobre el
objeto productor del sonido y el extremo
libre de la manguera en su oído.
Asigna a los alumnos la
construcción de un
estetoscopio sencillo
Establece las diferencias
entre infrasonido, sonido,
ultrasonido y umbral
audible.
Con este
dispositivo pueden
escuchar pequeños
sonidos que no
podrán oír al aire
libre.
131
Propiedades del sonido
Basado en tu experiencia, diferencia los
conceptos de reflexión ó eco,
reverberación, refracción y difracción
del sonido. Compara estos fenómenos
con los vistos en las ondas producidas en
resortes y en el agua.
Orienta a los alumnos para
que diferencien las
propiedades del sonido
Se establece que el
eco, la reflexión,
reverberación,
refracción y
difracción son
fenómenos del
sonido
Cualidades del sonido.
Timbre
Utilizando dos o tres instrumentos
musicales, un alumno que estudie música
produce una misma nota musical.
Ejemplo: tono do en escala de sol
mayor, detecta los diferentes timbres
Orienta a los alumnos en la
actividad propuesta y/o
presenta sonidos
pregrabados en cassettes.
Se establece la
diferencia que
existe entre el tono
y timbre de un
sonido.
132
Cualidades del sonido.
Frecuencia y tono
Produce diferentes notas musicales. Utiliza un teclado o en su defecto de la grabación de las notas musicales más importantes y su respectiva división en octavas Ej. : La3 = 440 Hz. La4 = 880 Hz.
Introduce la unidad de la frecuencia del sonido. Presenta video, transparencia o lámina sobre las escalas musicales haciendo énfasis en las frecuencias.
Distinguir
diferentes
frecuencias del
sonido.
Cualidades del sonido. Intensidad
Produce diferentes intensidades de
sonido al pronunciar la nota do a distinto
volumen, desde el susurro hasta el grito.
Incluye las unidades en las
cuales se mide la intensidad
del sonido, beles y
decibeles.
Se asocia la intensidad con el
volumen.
Intensidad Tono
Timbre
Realiza una demostración de las diferencias entre las cualidades del sonido, para ello utiliza dos instrumentos de cuerda diferentes: - Golpea la cuerda suave y bruscamente. – Golpea una cuerda para diferentes posiciones del dedo en los trastes. – Produce una misma nota musical en los dos instrumentos.
Diferencia la dependencia de
las cualidades del sonido
El tono depende de la frecuencia, la intensidad de la amplitud y el timbre del tipo del instrumento.
133
Aplicaciones
Instrumentos Musicales
MONOCORDIO
Toma una lata cerrada y en una de sus
caras abre un hueco como el de un cuatro
o una guitarra. Adapta a la lata una tabla
y una cuerda de nylon que tensarás
ayudándote con la madera
Asigna como aplicación de
la Acústica la construcción
por equipos del instrumento
musical.
XILÓFONO DE CUATRO
NOTAS
Toma un tubo metálico liviano y
córtalo en cuatro trozos de diferente
longitud. Amarra cada trozo de otro
tubo mediante hilo y suspende en un
soporte. Para activarlo utiliza una
cuchara metálica.
Asigna como aplicación de la Acústica la construcción por equipos del instrumento musical, los cuales deben ser llevados al aula para establecer las diferencias entre las cualidades del sonido.
134
VASOS MUSICALES
Coloca ocho vasos de cristal (del mismo material y tamaño), sobre una mesa en línea recta y deposita en ellos diferentes cantidades de agua en orden ascendente o descendente. Se te sugiere usar una copa pequeña para medir los volúmenes de agua, al primer vaso una medida, al segundo dos medidas, y así sucesivamente hasta ocho medidas en el octavo vaso. De esta manera podrás producir sonidos musicales al golpear suavemente con un lápiz u otro objeto los bordes de los vasos. El golpe provoca que el vidrio vibre y produzca el sonido. El agua disminuye o retarda estas vibraciones de modo que a menor cantidad de agua el vaso vibra más rápido y el tono será más alto. Lo harás de nuevo sólo que un poco más rápido, el tono se vuelve más alto.
Asigna como aplicación de
la Acústica la construcción
por equipos del instrumento
musical y demuestren en
clase la diferencia de las
cualidades del sonido
usando el instrumento
construido.
135
BOTELLAS MUSICALES
Consigue 4 botellas del mismo tamaño y material. Llena completamente una botella, la segunda a ¾ , la tercera ½ y la cuarta a ¼ de la misma. Ahora sopla por encima de la botella casi vacía. Dirige la columna de aire de modo que ésta golpee justamente dentro del borde al otro lado de la boca de la botella. Escucha el sonido. Haz lo mismo con las otras tres botellas. Nota como el tono se vuelve más alto. Repite la experiencia pero ahora golpeando la botella con un lápiz esta vez el tono se hará cada vez mas bajo. Cuando soplas a través de la boca de la botella, una onda de aire comprimido baja por la boca de la botella, golpea la base y se refleja hacia la abertura. Cuando sale de la boca de la botella, el aire comprimido se expande, enviando otra onda hacia abajo, al fondo de la botella. Las ondas comprimidas y expandidas se propagan hacia arriba y hacia abajo por dentro de la botella, encimándose una en otra. Cuando estas ondas llegan a la abertura de la botella, hacen que la corriente de aire que sale de los labios vaya hacia adelante y hacia atrás de la boca de la botella.
Explica que la corriente de aire está vibrando cuando la corriente que vibra golpea el aire que lo rodea, se produce el sonido. La botella con menor cantidad de agua producirá el sonido más bajo debido a que las ondas se propagan más lejos dentro de la botella. Cuando hay más agua en la botella, la distancia es más corta. Así las ondas regresan muy rápidamente y la corriente de aire vibra también más rápido, así se produce un sonido más alto. Al golpear las botellas externamente con el lápiz el vidrio vibra y el agua retarda las vibraciones, por lo tanto el sonido será más bajo.
136
PIANO CON ALFILERES
Sobre una pieza de madera suave cortada de forma rectangular, ubica ocho alfileres formando una hilera previendo que cada alfiler debe quedar un poco más corto que el inmediatamente anterior, es posible que tengas que cortar algunos alfileres para obtener la altura deseada. Coloca otro alfiler sin cabeza en la goma de borrar del lápiz; con este último alfiler golpea los alfileres ubicados en la tabla. Golpea el alfiler más alto, debe emitir la nota más baja. Continua así con cada alfiler golpeándolo o empujándolo un poco hasta que consigas que emita sonido. Ahora golpea toda la hilera de alfileres y advierte el sonido. Se producen sonidos musicales pero de poco volumen. Coloca un molde metálico para hornear boca abajo sobre la mesa y encima de él, el dispositivo construido. Inténtalo de nuevo. Los sonidos tendrán mayor volumen. El molde amplifica las vibraciones produciendo mayor volumen del sonido.
Asigna como aplicación de
la Acústica la construcción
por equipos del instrumento
musical y demuestren en
clase la diferencia de las
cualidades del sonido
usando el instrumento
construido.
137
E L E C T R I C I D A D Y M A G N E T I S M O
Objetivos 14-15-16: Los alumnos realizarán experiencias reales y simuladas que ilustren
interacciones eléctricas y magnéticas, con el fin de determinar magnitudes y establecer relaciones y
regularidades de estas interacciones, que conduzcan a la comprensión de los conceptos e ideas básicas
de la electricidad y el magnetismo para estudiar el comportamiento y las propiedades de diversos
cuerpos físicos electrizados e imanados.
Materiales: Peines de carey, pedacitos de papel, varillas de vidrio, de plástico, pedazos de tela de seda, de lana, polyester, lana, hilo de seda, papel aluminio, botella, cereal inflado, limadura de hierro, clavos, clips, brújulas, imanes, cable, pilas, bombillos, bases de bombillos (sócates), amperímetro, voltímetro, motor eléctrico, timbre, interruptores, tester.
Contenidos: Ver Diagrama Conceptual Nº 6
139
A C T I V I DA D P R E V I A:
CONSTRUCCION DE UN ELECTROSCOPIO
Los alumnos por equipos construirán en sus hogares un electroscopio según la figura
Es importante que:
• Se extraiga gran parte del aire y de la humedad interna de la botella antes de taparla para lo cual se recomienda
calentar cuidadosamente la botella sobre una vela encendida o una cocinilla
• El tapón de la botella debe ser aislante, puede ser: pelota de goma, esfera de anime, tapón de corcho, tapón de goma
• laminillas de papel aluminio
• alambre de cobre
• esferita de anime pintada con grafito (mina de lápiz mezclada con alcohol), esferita metálica o de papel aluminio.
140
Contenido
Acción del alumno Acción del docente Resultados
Electricidad y Magnetismo
Visualiza la relación entre los contenidos de electricidad y magnetismo
Presenta el Diagrama Conceptual Nº 6
Electrización por frotamiento inducción y contacto
Amarra un pedacito de arroz inflado al extremo de un hilo y colócalo en un soporte para que pueda oscilar libremente como un péndulo. Frota un peine(bien lavado para eliminar cualquier grasa) enérgicamente con un mechón de cabello limpio y seco. Acerca lentamente un extremo del peine al cereal suspendido. El cereal será atraído hacia el peine. Pronto el pedacito del cereal saltará del peine. En forma lenta acerca nuevamente el peine al cereal. El pedacito de cereal se separará del peine (Electrización por contacto). Después toca el cereal con la punta del dedo y acerca el peine al cereal. De nuevo, el cereal será atraído por el peine(Neutralización). Un objeto cargado atrae un objeto descargado o neutro.
Explica la interacción
eléctrica por frotamiento,
inducción y contacto. Así
como la neutralización
El cereal también
adquirió una carga
eléctrica, y se repele
con el peine. Al
tocarlo con el dedo
los electrones en
exceso pasaron al
cuerpo humano. La
electricidad estática
se observa mejor
cuando no hay
humedad en el
ambiente.
141
Estructura de la materia
Observa y analiza el video de Electrostática y refuerza sobre la estructura de la materia.
Presenta el video de Electrostática y refuerza sobre la estructura de la materia
Los materiales pueden clasificarse en: conductores, aislantes y semiconductor.
Ley de cargas
Utilizando el electroscopio construído comprueba el funcionamiento del mismo, en su casa, acercándolo a la pantalla del televisor (monitor), encendiendo y apagando el T.V. En el aula de clase frota una carpeta de plástico y acércala abierta, a la esfera del electroscopio. Luego acerca la varilla de vidrio cargada y observa lo que ocurre con las laminillas del electroscopio. Comprueba que ocurre si tocas la esfera del electroscopio cargado, acerca primero la carpeta de plástico y luego la varilla de vidrio. Analiza estas observaciones con tu profesor.
Explica la interacción por inducción, por contacto, clases de carga, ley de las cargas, ley de la conservación de la carga, ley de Coulomb, establece una definición operacional que permita establecer la dependencia de la fuerza de interacción eléctrica con la carga y con la distancia que los separa.
La ley de las cargas establece: que cargas de igual tipo se repelen y cargas de diferente tipo se atraen. A mayor distancia de las cargas la fuerza de atracción es menor. A mayor carga mayor atracción.
142
Magnetismo
Sostén un imán y adherido a él un clavo, acerca el otro extremo del clavo a unos clips. El clavo atraerá a algunos de ellos. Retira el clavo del imán y los clips caerán. Cuando el imán estaba en contacto con el clavo, el campo magnético alineó todos los átomos del clavo en la misma dirección y los transformó en imanes; regresaron a su estado de desorientación cuando se quitó el imán.
Orienta a los alumnos en la ejecución de la actividad propuesta.
El hierro es fácil magnetizarlo pero pierde rápidamente su campo magnético, el acero es difícil magnetizarlo pero mantiene su campo magnético mucho más tiempo que el hierro
Determinación e identificación de los polos
de un imán. N S N S
Suspende un imán recto de un hilo a manera de péndulo. Acerca otro imán y combina todas las posiciones posibles; anota las observaciones.
Está pendiente que el alumno realice todas las combinaciones posibles al acercar los imanes y que anote correctamente sus observaciones.
Si los imanes se atraen es porque interactuaron dos polos diferentes, en caso contrario han interactuado dos polos iguales.
143
Construcción de un imán
Para hacer un imán frota una aguja muchas veces siempre en el mismo sentido con un extremo del imán. Levanta ahora pequeños objetos metálicos de hierro. Repite la experiencia con una hoja de segueta frotando toda su extensión en un solo sentido y con solo un extremo del imán.
Orienta a los alumnos en
la realización de la
actividad.
La aguja y la
segueta se imantan,
obteniéndose así,
pequeños imanes
Obtención y destrucción de
un imán a partir de uno dado
Usando la segueta magnetizada de
la polaridad de cada extremo, marca lo
con un lápiz o un trozo de tirro, parte la
a la mitad (utiliza tela gruesa pa
golpearla). Verifica con la brújula
ocurrió con los polos de cada mitad.
Si golpeas varias veces el imán con el martillo o se calienta el imán, este pierde su magnetismo.
Orienta a los alumnos en
la realización de la
actividad.
Es imposible aislar
los polos de un
imán, porque no
importa cuantas
veces dividas el
imán, cada trozo se
convierte en un
imán completo.
144
Construcción de una brújula
Construye una brújula con una aguja
imantada. Para ello monta un péndulo
en un vaso de vidrio como lo indica la
figura y en la laminilla de papel
inserta la aguja imantada. La aguja se
balancea algunas veces y después se
alinea en la dirección norte-sur.
Basados en la orientación geográfica
asigna cual de los extremos de la
aguja es el Norte. Utiliza la brújula
construída para asignarle el Norte o el
Sur a cualquier imán que no tenga la
polaridad definida. Recuerda que el
Norte geográfico es el Sur magnético.
Orienta a los alumnos en la
construcción de la brújula
Se obtiene una
brújula que se
orienta siempre en
el sentido norte –
sur
Contenido
Acción del alumno
Acción del docente
Resultados
145
Campo magnético
Coloca un imán recto sobre una mesa
y lo tapa con una cartulina, esparce
levemente unas limaduras de hierro
sobre la cartulina. (Si no se dispone de
limaduras, que pueden conseguir en
cualquier metalúrgica, las pueden
fabricar limando un clavo). Observa
como algunas limaduras se juntan y se
paran de punta, mientras que otras se
esparcen ordenadamente en la
cartulina. Golpea levemente la
cartulina. Son las llamadas líneas de
fuerza magnética las cuales permiten
visualizar el campo magnético.
Orienta a los alumnos en
la realización de la
actividad
Las limaduras más
cercanas a los
polos se juntan en
grupo y dejan un
espacio vacío,
mientras que las
limaduras más
alejadas se alinean
formando líneas
entre los polos
146
Contenido
Acción del alumno
Acción del docente
Resultados
Protección en un campo
magnético
Repite la experiencia anterior con a)un
imán de herradura acostado, b)un imán
de herradura situado de forma vertical,
c)un imán recto parado de forma
vertical, d) dos imanes rectos separados
a cierta distancia de manera que entre
ellos ubiques una pequeña arandela de
hierro.
Orienta al alumno para que
identifique en que
situaciones debemos
protegernos de un campo
magnético.
Si deseamos
protegernos de un
campo magnético
debemos
protegernos con
hierro o aluminio.
Corriente eléctrica
Abre una llave conectada a una manguera e imagina el movimiento del agua dentro de la manguera. Conecta un circuito eléctrico elemental e imagina el movimiento de los electrones en el cable.
Recalca la importancia del
generador eléctrico como
responsable de mantener la
corriente eléctrica.
El agua es un fluido
que se mueve en la
manguera.
La corriente eléctrica es un flujo de electrones.
147
Contenido
Acción del alumno
Acción del docente
Resultados
Circuito eléctrico elemental
Construye un circuito eléctrico
elemental para identificar los
elementos básicos. Dibuja el circuito
empleando la simbología respectiva.
Toma en cuenta el sentido
convencional de la corriente.
Usa los instrumentos para medir
voltaje, corriente y resistencia.
Introduce los instrumentos
eléctricos de medición,
amperímetro, voltímetro,
ohmetro; las unidades de
medida y las precauciones
de su uso.
Se familiariza con
los elementos
básicos de un
circuito eléctrico y
los instrumentos
de medición.
Corriente eléctrica por
reacción química
Emplea un trocito de alambre de acero
y un trocito de alambre de cobre.
Introduce dichos alambres separados en
una papa grande o un limón y con el
tester medirán voltaje. Trata de acercar
los dos alambres para ver si el voltaje
cambia.
Explica la producción de
corriente eléctrica por
reacciones químicas.
La corriente existe
debido a la
reacción química
que se produce
entre la papa o
limón y los
alambres de acero
y cobre.
148
Contenido
Acción del alumno Acción del docente Resultados
Conductor
Semi - Conductor
y Aislador
Instala un circuito eléctrico elemental
usando como generador una pila de
1,5 voltios y un bombillo para ese
voltaje. Separa una de las conexiones a
la pila y con un clip trata de hacer el
contacto entre el cable y la pila. Nota
que el foco se enciende brillantemente.
Ahora repite la experiencia y en el
lugar del clip usa la punta del lápiz.
Nota que el foco enciende pero no tan
brillantemente. Usa posteriormente en
lugar del clip un pedacito de papel
observa que el foco no prende.
Solicita de los alumnos
que den otros ejemplos de
materiales conductores
semi – conductores y
aisladores
El metal es buen
conductor de
electricidad, el
grafito es
semiconductor y el
papel es aislante.
149
Contenido
Acción del alumno Acción del docente Resultados
Fusibles
De un cordón de una lámpara vieja, separa los cables, pela sus extremos. Utiliza pilas de lámpara de mano e introdúcelas en un tubo de cartón (usado en toallas de papel para cocina). Cuidando colocar el positivo de una pila a continuación del negativo de la otra. En el extremo del enchufe colocarán una tirita muy delgada de papel aluminio. Este será el fusible. Conecta un extremo del cordón a un polo de la batería construída. Observa y explica lo que ocurre.
Haz que los alumnos
recuerden y
ejemplifiquen cuales son
los fusibles usados en sus
casas y automóviles
El cartón impedirá que las pilas se muevan. Al conectar los polos el fusible se quemará debido a que ha ocurrido un corto-circuito. El fusible se diseña para funcionar como el punto más débil del circuito.
Circuitos eléctricos
Construye y dibuja circuitos con bombillos en serie, paralelos y mixtos. Utiliza el multitester mide en cada uno de los circuitos la intensidad, voltaje, resistencia. Verifica las fórmulas matemáticas que se usan para ello.
Orienta a los alumnos para que realicen la experiencia descrita y verifiquen las fórmulas con sus observaciones.
Se determinan las leyes de los circuitos de resistores conectados en las configuraciones básicas.
Código de colores para
determinar valor de resistencias
Determina el valor de algunas resistencias usando el código de colores y verifica sus resultados con el ohmetro.
Presenta al alumno una
tabla ó lamina con el
código de las resistencias.
Se determina el
valor de la
resistencia, sin el
uso del ohmetro.
150
Contenido
Acción del alumno Acción del docente Resultados
Resistencias variables ó
reóstatos
Conecta un extremo de alambre de cobre delgado al polo positivo de una pila de 1.5 voltios, sujétala con cinta adhesiva. Enrolla el otro extremo del alambre firmemente al lado metálico de un foco de linterna. Coloca sobre la mesa una mina de grafito completa. Y sobre ella el polo negativo de la pila. Luego coloca en contacto la base del foco con la mina de grafito, muy cerca de la pila, observa como se enciende el foco. Desliza gradualmente el foco por la puntilla y nota que lentamente el foco pierde intensidad luminosa. El grafito no es un buen conductor, pero si es un buen reóstato.
Explica la importancia de
los reóstatos en los
circuitos eléctricos.
Un reóstato es una
resistencia variable
que se usa para
controlar el paso de
la cantidad de
corriente.
Aplicaciones de circuitos
eléctricos
Emplea fórmulas para predecir los valores de los parámetros medidos en circuitos eléctricos y los aplicarán posteriormente en la simulación de circuitos eléctricos utilizando el programa computarizado ELECTRO.
Orienta a los alumnos
para que trabajen
correctamente con el
computador.
Se predice el valor
de las magnitudes
básicas de un
circuito eléctrico.
151
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Electroimán
Enrolla cuidadosamente un alambre de cobre alrededor de la parte metálica de un atornillador. Quita el aislante de los extremos del conductor y con ellos toca brevemente los bornes de una pila. Esto debe magnetizar al atornillador.
Informa a los alumnos
que es posible combinar
magnetismo y electricidad
El campo magnético de la bobina alinea las moléculas del atornillador convirtiéndolo en un imán.
Electro magnetismo
Construye dos aros de alambre de cobre, uno lo ciérralo y el otro lo déjalo entreabierto. Suspéndelos de una barra Introduce un extremo de un imán por el aro abierto. Ahora lo introdúcelo en el aro cerrado. Cuando retires el imán el aro tratará de seguirlo. El campo magnético del imán indujo una corriente eléctrica en el aro cerrado. Esta corriente produjo su propio campo magnético, el cual fue rechazado y atraído por el imán.
Introduce el concepto de
electromagnetismo.
No se moverá el aro
abierto.
El aro cerrado
tratará de alejarse
152
Contenido
Acción del alumno
Acción del docente
Resultados
Magnetismo y sentido de la
corriente
Ubica una brújula sobre la mesa
dejando que se oriente libremente.
Coloca sobre la aguja paralelamente y
en su misma dirección una alambre
cuyos extremos estarán conectados a
los polos de una pila. Cierra por unos
instantes el circuito, (si lo dejas mucho
se daña la pila) y observarás que la
brújula gira. Conecta ahora el alambre
de manera que el extremo que estaba
conectado al borne positivo quede
ahora conectado en el borne negativo y
viceversa. Cierra nuevamente el
circuito.
Explica la experiencia de
Oersted y cómo se
determina el sentido de
una corriente eléctrica
usando la brújula.
La aguja se mueve
en sentido contrario
al cambiar las
conexiones.
153
Contenido
Acción del alumno
Acción del docente
Resultados
Construcción de
Galvanómetro
Construye un galvanómetro como el
siguiente. Dobla los extremos de un
cartón hacia arriba para formar un
soporte. Luego pasa un alambre de
cobre con aislante, alrededor de él de
manera que dé más de 30 vueltas.
Dejando en los extremos como 30 cm
de cada lado. Pela los extremos.
Coloca una brújula sobre el cartón
bajo el alambre. Mueve el cartón de
modo que los alambres se orienten en
la dirección este-oeste y luego conecta
los extremos a una pila de 1.5 voltios.
Explica a los alumnos
que los instrumentos de
medición están basados
en aplicaciones del
electromagnetismo.
La aguja de la
brújula se desviará
más o menos en la
dirección este-oeste
siguiendo el flujo de
la corriente. El
galvanómetro es un
medidor que puede
detectar pequeñas
cantidades de
corriente.
154
Contenido
Acción del alumno Acción del docente Resultados
Construye un motor eléctrico
Con dos tiras metálicas dobladas ubicadas sobre una base de madera, construye el soporte. Una aguja de tejer será el eje del motor y deberá poder girar libremente en sus soportes. Atraviesa un corcho largo por su centro con la aguja de tejer. Sobre él, enrolla un alambre delgado (cobre) muchas veces para formar una bobina, pega los extremos con cinta a lados opuestos de la aguja. No dejes que se unan los cables sin aislante ni los cubras con cinta. De allí conectarás los alambres que vienen de la pila. Clavarás dos tachuelas a la base de madera justamente abajo de los contactos para sostener los cables que vienen de la pila. Después, monta un imán en forma de U en la base, de manera que sus extremos queden hacia arriba frente a cada lado de la bobina, debe caber holgadamente la bobina. Conecta los terminales de la pila y da una vueltecita al corcho con la mano. El motor debe ahora girar por sí mismo.
Orienta a los alumnos en
el proceso de
construcción de un motor,
para que ellos en su casa,
realicen dicho proceso
como aplicación de lo
aprendido en clase
Al efectuar las
acciones previstas,
se ponen de
manifiesto los
principios básicos
que rigen el
electromagnetismo.
El funcionamiento
de un motor es un
buen ejemplo de
aplicación del
electromagnetismo.
155
O P T I C A
Objetivos 17-18-19: Los alumnos harán incidir la luz sobre diversos tipos de objetos, medios reflectores y refringentes; a fin de estudiar los fenómenos de propagación, reflexión, refracción, y dispersión de la luz, mediante la realización de experiencias reales e imaginarias que permitan determinar algunas regularidades ópticas cualitativas y cuantitativas de los fenómenos citados y aplicarlos en la construcción y utilización de aparatos e instrumentos ópticos sencillos
Materiales: Linternas, cartulina, cartón, cinta adhesiva, talco, humo,
esferas de anime de diferentes tamaños, palitos, pantalla blanca, agua,
recipientes de vidrio, caja paralelepípeda de cartón, pintura negra mate, papel
traslúcido, velas, fósforos, rectángulos de cartón duro con soportes para usar
como porta objetos, vidrio transparente, vidrio traslúcido, papel aluminio, papel
blanco, papel pergamino, vidrio esmerilado, espejo plano pequeño
transportador, compás, muñequitos o figuritas de plástico de igual tamaño,
color forma y material, regla graduada, trocito de lámina metálica bien pulida,
vaso de vidrio transparente, lápiz, recipiente rectangular, colorante para agua,
papel milimetrado, lámina de acrílico, aceite quemado, kerosene, frasco de
vidrio transparente, papel celofán: verde, rojo y azul, disco de polietileno,
espejos planos lentes convergentes y divergentes, tubos de cartón, bombillo.
Contenido: Ver Diagrama Conceptual Nº 7
157
ACTIVIDAD PREVIA:
0º 180º
En el hogar, A) Construirán un círculo de cartulina blanca y lo graduarán desde 0º a 360º de 10º en 10º, remarcando el diámetro de 0º a 180º con lápiz de color. Este dispositivo lo utilizarán como disco óptico luego de montarlo en un disco de polietileno. B) Pegarán un espejo plano a un objeto que lo mantenga perpendicular a un plano horizontal y a ras con él.
158
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Optica
Visualiza la relación de todos los contenidos de Optica
Presenta el Diagrama Conceptual Nº 7
Propagación rectilínea de la luz
Utiliza una linterna y una cartulina de
color obscuro. Tapa la pantalla de la
linterna con una arandela de cartón a la
que le han abierto previamente una
ranura en su centro, pegando ésta con
cinta plástica a la linterna; luego haz
incidir un rayo de luz que parta de la
linterna paralelamente a la superficie de
la cartulina, de manera que un rayo pase
rasante a ésta. Para ser visible más
fácilmente el efecto, espolvorea talco o
humo.
Orienta la actividad
La propagación
rectilínea de la luz,
se pone de
manifiesto.
159
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Umbra y penumbra
Lleva al aula varias linternas y esferas de diferentes tamaños con soportes incrustados. Toma una de las esferas y colócala frente a una pantalla blanca, alúmbrala primero con una linterna, observa la sombra proyectada en la pantalla; después la alumbras con dos linternas (muy cerca una de la otra) luego separa las linternas. Observa dos sombras en la pantalla, a medida que se acerque la linterna a la esfera, las sombras se acercan una a la otra hasta que se superponen formando umbra y penumbra. Posteriormente utiliza dos esferas iluminándolas con una linterna de luz intensa, colocando una esfera de menor tamaño entre la fuente luminosa y la otra esfera de mayor tamaño; luego intercambia la posición de las dos esferas con respecto a la fuente luminosa. Deben colocarse alineadas la fuente luminosa, las esferas y la pantalla; para ejemplificar así los eclipses totales y parciales.
Explica la proyección de la
luz y de la sombra cuando
se interponen cuerpos en su
trayectoria.
Producción de
eclipses simulados
con esferas
160
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Construcción de la cámara obscura
Construye una cámara obscura empleando, una caja paralelepípeda con una abertura mínima en el frente y en la parte posterior quita la tapa de cartón, pinta internamente la caja con pintura negra mate y sustituye la tapa quitada por un papel traslúcido sellando bien la caja para que no entre luz excepto por la pequeña abertura. Frente a ésta coloca una vela encendida y observa la imagen que se forma en el papel.
Explica que la imagen que
se produce es real, invertida,
debido a la propagación
rectilínea de la luz cuando
se interceptan en el orificio
los rayos provenientes de
los extremos de la vela.
Rayos luminosos notables
Los alumnos harán un diagrama de la
marcha de los rayos luminosos notables,
en las experiencias 2,3, y 4.
Orienta a los alumnos para
que tracen correctamente los
rayos notables.
Gráficas de rayos
luminosos notables
161
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Reflexión Difusión
Refracción Absorción
Monta sucesivamente sobre porta objetos: vidrio transparente, vidrio traslúcido, cartulina negra, papel aluminio liso, papel aluminio arrugado, papel pergamino, vidrio esmerilado; haciendo incidir la luz proveniente de una linterna como la utilizada en la primera experiencia de óptica. Coloca una pantalla detrás de los objetos iluminados, para recibir la luz proveniente de los mismos y clasifica de acuerdo al paso de la luz, los tipos de objetos y también si en ellos la luz se refleja, se refracta, o se expande en todas direcciones.
Orienta a los alumnos en
cuanto a los cuerpos
luminosos e iluminados, así
como de los fenómenos
observados en los diversos
objetos utilizados en la
actividad.
Los objetos se
clasifican en:
transparentes,
traslúcidos, opacos
La luz se refleja,
difunde, es
absorbida y se
refracta.
Reflexión de la luz
Ubica el disco óptico sobre un soporte de manera que quede horizontal Sobre el diámetro remarcado en el disco óptico ubica un espejo plano. Haz incidir un rayo de luz proveniente de una linterna con diversos ángulos de manera que el rayo de luz pase rasante sobre el disco óptico. Observa el rayo incidente y el rayo reflejado.
Orienta a los alumnos en la
realización de la actividad
La reflexión de la
luz, está regida por
dos leyes.
162
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Imágenes en espejos planos
Coloca sobre un papel blanco alineados entre sí frente a frente dos muñequitos iguales en tamaño, color, forma y material. Ubícate al mismo nivel y coloca el espejo entre las dos figuras, en una posición tal, que la imagen reflejada en el espejo coincida con la figura ubicada detrás del mismo
Procura que los alumnos
realicen la experiencia con
mucha precisión.
Las características de la imagen producida son: virtual, derecha, simétrica, de igual tamaño, aparecen invertidas la derecha e izquierda
Imágenes en espejos cóncavos
Busca un trocito de lámina metálica bien
pulida y cúrvala levemente obteniendo
un espejo cóncavo y otro convexo.
Frente al espejo cóncavo coloca diversos
objetos (muñequitos, vela encendida,
etc.) y determina la posición del foco del
espejo para lo cual, debes colocar el
objeto seleccionado lo más alejado
posible del espejo alineado a éste.
Explica que la posición del objeto respecto al espejo puede originar diferentes características de la imagen: *Si la distancia que separa el objeto del espejo es mayor que su radio. *Si el objeto está en el centro de curvatura. *Si el objeto está entre el centro de curvatura y el foco. *Si el objeto está en el foco. *Si el objeto está entre el foco y el vértice
*La imagen será: real, de menor tamaño e invertida. *La imagen será: real, de igual tamaño e invertida. *La imagen será: real, de mayor tamaño e invertida. *No se forma imagen. *La imagen será: virtual, derecha y de mayor tamaño
163
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Imágenes en espejos
convexos
Utiliza el espejo convexo y repite la
experiencia anterior.
Comprueba que las imágenes obtenidas en ese tipo de espejo, son independientes de la posición del objeto
Características de la
imagen: virtual, de
menor tamaño y
derecha.
Refracción
Coloca un vaso con agua e introduce en él un lápiz o una regla para observar el fenómeno llamado refracción. En un recipiente rectangular que contenga agua coloreada haz incidir de manera no perpendicular un rayo de luz proveniente de la linterna, sobre la superficie líquida, y observa el cambio de trayectoria de dicho rayo dentro del agua. Sobre un papel milimetrado ubica una lamina de acrílico y repite la experiencia anterior.
Una vez realizada la experiencia, pide a los
alumnos que expongan ejemplos de su entorno, donde se empleen los
principios físicos analizados en clase.
El lápiz se observa
como partido
El rayo de luz se
desvía
164
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Refracción y ángulo límite
Usando la lámina de acrílico harán llegar sobre una de sus caras, rayos con diferentes ángulos de incidencia hasta observar que: a) el rayo refractado al volver al aire es paralelo al rayo incidente y b) con un determinado ángulo se produce una reflexión total interna y no el fenómeno de refracción. Este ángulo se denomina ángulo límite.
Debes dirigir la actividad
para que los alumnos
observen muy bien tanto la
reflexión total interna cono
el ángulo límite.
La luz comienza refractándose y
después de cierto ángulo se produce
reflexión total interna
Dispersión de la luz
Sobre un piso de asfalto impregnado de aceite quemado rocía kerosene de manera uniforme, los alumnos ubicados en diferentes posiciones notarán que el kerosene luce de diferentes colores. Llena con agua un frasco de vidrio transparente y colócalo en un sitio elevado, utiliza un espejo plano y haz incidir sobre el frasco un haz de luz proveniente del Sol de tal forma que el ángulo de incidencia de la luz en el agua sea de 45º aproximadamente. Utiliza como pantalla una hoja de papel blanco que ubicarás cerca del frasco para recoger la imagen esperada.
Procura que los alumnos
realicen estas experiencias
preferiblemente en el
patio del plantel en un día
soleado.
Se obtiene en ambos
casos un arco iris o
banda espectral,
fenómeno conocido
como dispersión de la
luz.
165
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Dispersión de la luz
Cubre con 3 capas de papel celofán rojo la pantalla de una linterna y fija el papel con una liga. Repite el proceso con otras dos linternas utilizando papel celofán azul y verde. En un cuarto oscuro ilumina una pantalla de papel blanco con la linterna forrada en rojo. Observa un círculo de luz roja. Seguidamente otro alumno ilumina con luz verde haciendo que ésta coincida con el círculo anterior, observa que se forma un círculo de color amarillo. A continuación otro estudiante proyecta sobre el círculo amarillo la luz azul.
Informa a los alumnos
que al mezclar todos los
colores del espectro se
obtiene la luz blanca.
Al hacer incidir
todas las luces
provenientes de las
linternas, se produce
una luz casi blanca.
Lentes
Utiliza lentes convergentes y divergentes,
y repite los pasos seguidos en las
estrategias referidas a espejos cóncavos y
convexos.
Haz énfasis en el estudio gráfico de los rayos más importantes que actúan sobre los lentes para hacer predicciones de cuales serán las características de las imágenes producidas por las lentes utilizadas.
Las imágenes son reales, virtuales, derechas, invertidas, de mayor, igual o menor tamaño que el objeto, dependiendo de la posición que ocupe el objeto.
166
Contenido Acción del alumno Acción del docente Resultados
Aplicaciones de óptica
Construcción de aparatos e
instrumentos ópticos.
Aplica los conceptos analizados en el aula, construyendo los siguientes instrumentos o aparatos ópticos:
• Cámara fotográfica usando la cámara oscura y una lente convergente.
• Periscopio sencillo con tubos de cartón o cartulina, espejos planos.
• Proyector diascópico usando dos lentes convergentes, un bombillo y una pantalla.
• Proyector episcópico con un espejo plano, una lente convergente, un bombillo y una pantalla.
• Retroproyector: con espejo plano, bombillo, lentes convergentes, pantalla.
• Microscopio: Con dos lentes convergentes
• Anteojo Terrestre: Lente convergente y uno divergente
• Telescopio: Dos lentes convergentes.
Asigna al alumno como
proyecto final de curso la
construcción de aparatos
e instrumentos ópticos.