Zaculeu CCNN 2º

le cambiará la vida Siga los pasos...

Lea el contenido de la semana Escuche la clase radial con los cinco sentidos Después de la clase radial… estudio y autocontrol Consulte sus dudas Participe en un círculo de estudio

Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica y Grupo Radial ¡uy, uy, uy! Tel: 2412 6666 www.iger.edu.gt [email protected]

Ciencias Naturales - 3º Básico - Grupo Zaculeu - Segundo semestre - IGER

Estudiar

9

Ciencias Naturales

9

3º Básico - Grupo Zaculeu Segundo semestre - IGER

Ciencias Naturales

9

3º básico - Grupo Zaculeu Segundo semestre - IGER

Ciencias Naturales 9 Segundo semestre

© Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica, iger. Es una obra producida por el Departamento de Redacción y Diseño, para el Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica, IGER. 11 avenida 18-45, Ciudad Nueva, zona 2 Ciudad de Guatemala. PBX: 2412 6666 Fax: 2412 6704 Correo electrónico: [email protected] Página web: www.iger.edu.gt Edición 2015 Impreso en IGER talleres gráficos

Código: 1110908102 ISBN 9789929614147

Reservados todos los derechos. Queda rigurosamente prohibida la reproducción total o parcial de este material educativo, por cualquier medio o procedimiento, sin la autorización del Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica, IGER. Según artículo 42 de la Constitución Política de Guatemala que se refiere a la autoría.

Índice ¡Bienvenida y bienvenido!

1

Semana 18 15 Fenómenos físicos 15 ¡Para comenzar! Premio Nobel 16 El mundo de las ciencias naturales 18 1. Fenómenos naturales, químicos y físicos 18 1.1 Fenómenos químicos 18 1.2 Fenómenos físicos 19 2.

Medición 20

3.

Sistema internacional de Medidas

22

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Miremos quién es más veloz! 24 Resumen 25 Investigue en la red 26 Autocontrol 27 Glosario 29

Semana 19 31 Materia y energía 31 ¡Para comenzar! Juan Francisco Ramírez Javiel 32 El mundo de las ciencias naturales 33 1. Energía 33 2. Ley de conservación de la energía

34

3. Generación de energía a través de recursos naturales

35

¡A la ciencia por la experiencia! ¡De caja de cartón a horno solar!

39

Ciencias Naturales − Índice

I

Resumen 40 Investigue en la red 40 Autocontrol 41 Glosario 43

Semana 20 45 Óptica 45 ¡Para comenzar! Carlos René León Roldán 46 El mundo de las ciencias naturales

47

1. La luz 47

1.1

Porpiedades de la luz

47



1.2

El espectro de luz

49



1.3

Algunos fenómenos relacionados con la luz

50

2. Óptica 51

2.1

Aplicaciones de la óptica

51

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Cuando los ojos nos engañan!

53

Resumen 54 Investigue en la red 55 Autocontrol 55 Glosario 58

Semana 21 59 EL sonido 59 ¡Para comenzar! Landell de Moura. Andreas Pavel. 60 El mundo de las ciencias naturales 61 1. El sonido 61 1.1 Propiedades del sonido 62

II

IGER − Zaculeu

2. Aplicaciones del sonido 66 ¡A la ciencia por la experiencia! ¡Un teléfono con dos latas!

67

Resumen 68 Investigue en la red 68 Autocontrol 69 Glosario 72

Semana 22 73 Materia en movimiento 1 73 ¡Para comenzar! Thomas Alva Edison 74 El mundo de las ciencias naturales 76 1. ¿Qué es el movimiento? 76 2. Medición del movimiento 77 2.1

Velocidad 78

2.2

Aceleración 79



3. Tipos de movimiento 80 3.1

Movimiento rectilíneo 80

3.2

Movimiento curvilíneo 81

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Juguemos con el movimiento!

82

Resumen 83 Investigue en la red 83 Autocontrol 84 Glosario 87

Semana 23 89 Materia en movimiento 2 89 ¡Para comenzar! Simon Stevin 90

Ciencias Naturales − Índice

III

El mundo de las ciencias naturales 91 1. Momento de torsión y aplicaciones 91 2. Estática y cinética 93 2.1

Estática 93

2.2

Cinética 94

3. Fricción cinética y estática

94



3.1

Fricción cinética 94



3.2

Fricción estática

96

¡A la ciencia por la experiencia! Bailemos para aplicar lo aprendido

97

Resumen

98

Investigue en la red

98

Autocontrol

99



Glosario

103

Semana 24

105

Fuerzas en movimiento

105

¡Para comenzar! Isaac Newton

106

El mundo de las ciencias naturales

107

1. Gravedad y caída libre

107

2. Leyes de Newton

109

¡A la ciencia por la experiencia!

Comparación de diferentes objetos en caída libre



112

Resumen

114

Investigue en la red

114

Autocontrol

115

Glosario

117

IV

IGER − Zaculeu

Semana 25

119

Repaso: semanas 18 a 24

119

El mundo de las ciencias naturales

121

Fenómenos físicos

129

Materia y energía

124

Óptica

127

Sonido

130

Materia en movimiento 1

133

Materia en movimiento 2

136

Fuerzas en movimiento

139

Orientaciones sobre la prueba

142

Semana 26

143

Fuerzas en fluidos

143

¡Para comenzar! Jaime Viñals

144

El mundo de las ciencias naturales

145

1. Presión y fluidos

















145

2. Presión atmosférica

146

3. Presión hidrostática



148

4. Principio de Arquímides

149

¡A la ciencia por la experiencia!

Experimentos con la presión hidrostática

150

Resumen

152

Investigue en la red

152

Autocontrol

153

Glosario

156

Ciencias Naturales − Índice

V

Semana 27

157

Trabajo y energía

157

¡Para comenzar! James Joule

158

El mundo de las ciencias naturales

160

1. Energía mecánica



160



161

2. Trabajo

3. Potencia

163

4. Máquinas simples

164



4.1

Polea

164



4.2

Palanca

164

¡A la ciencia por la experiencia!

Calculemos el trabajo y la potenia al subir las gradas

165

Resumen

167

Investigue en la red

167

Autocontrol

168

Glosario

170

Semana 28

171

Calor y temperatura



171

¡Para comenzar! Efectos del calentamiento global en Guatemala

172

El mundo de las ciencias naturales

173

1. Temperatura



173



176

3. Termodinámica y energía interna de un sistema

177

2. Calor

4. Calor específico



178

¡A la ciencia por la experiencia! Dos globos muy distintos

179

Resumen

181

VI

IGER − Zaculeu















Investigue en la red

181

Autocontrol

182

Glosario

185

Semana 29

187

Calor y temperatura 2

187





¡Para comenzar! Nicolás Clément



El mundo de las ciencias naturales 1. Medición de calor



188 189



189

2. Tranferencia de calor

190



2.1

Conducción

190



2.2

Convección

191



2.3

Radiación

191

3. Termorregulción en el ser humano



192

¡Experimentemos la transmición del calor en la cocina!

193

Resumen

195

Investigue en la red

195

Autocontrol

196

Glosario

198

Semana 30

199

Magnetismo y electromagnetismo



199

¡Para comenzar! El espectro electromagnético

200

El mundo de las ciencias naturales

202

¡A la ciencia por la experiencia!

1. Magnetismo

1.1

Imanes





Ciencias Naturales − Índice

202 202

VII



1.2

Campo magnético

203



1.3

Brújula

204

2. Electromagnetismo

205

¡A la ciencia por la experiencia! Hagamos flotar objetos



206

Resumen

208

Investigue en la red

208

Autocontrol

209

Glosario

212

Semana 31

213

El Universo 1



213

¡Para comenzar! Franklin Chang Díaz

214

El mundo de las ciencias naturales

215

1. El Universo



215

2. Astronomía

216



2.1

Astronomía antigua

217



2.2

Astronomía moderna

218

3. Aparatos para estudiar el Universo

219

¡A la ciencia por la experiencia! Construyamos un telescopio casero utilizando materiales sencillos

220

Resumen

222

Investigue en la red

222

Autocontrol

223

Glosario

225



VIII

IGER − Zaculeu

Semana 32

227

El Universo 2



227



228

El mundo de las ciencias naturales

229

¡Para comenzar! Adriana Ocampo

1. Galaxias





2. Estrellas y constelaciones



230



231

3. El Sistema Solar

231



3.1

Planetas internos o rocosos

231



3.2

Planetas externos o gaseosos

232



3.3

El caso de Plutón

232

¡A la ciencia por la experiencia!

Construya su propio modelo de Sistema Solar





234

Resumen

236

Investigue en la red

236

Autocontrol

237

Glosario

239

Semana 33

241

El Universo 3

241

¡Para comenzar! Enrique Gaviola



242

El mundo de las ciencias naturales

243



1. Movimiento de los cuerpos celestes



243



1.1

Las fases de la Luna

243



1.2

Las leyes de Kepler (movimiento elíptico)

244



1.3

Eclipses

245

Ciencias Naturales − Índice

IX

2. Ley de gravitación universal



¡A la ciencia por la experiencia! Simulando un eclipse



246



248

Resumen

250

Investigue en la red

250

Autocontrol

251

Glosario

253

Semana 34

255

Repaso: semanas 26 a 33

255

Fuerzas en fluidos











257

Trabajo y energía

261

Calor y temperatura 1

264

Calor y temperatura 2

268

Magnetismo y electromagnetismo

270

El Universo 1

272



El Universo 2

274

El Universo 3

277

Orientaciones sobre la prueba

Claves Bibliografía

X

IGER − Zaculeu







280

281 301

¡Bienvenida y bienvenido! Tiene en sus manos el segundo libro del curso de Ciencias Naturales del grupo Zaculeu (tercer grado del ciclo básico), correspondiente al Segundo Semestre. Consta de diecisiete semanas en las que se desarrollarán seis competencias del Currículo Nacional Base (CNB). Echemos una mirada a la portada del libro. ¡Empecemos! El color verde representa la esperanza, las plantas y la vida, es el color que se resaltará en todo el libro. La imagen de la portada se asemeja a nuestro planeta Tierra. Nuestro propósito es que este libro le proporcione las herramientas para que usted tome conciencia del valor de la naturaleza en su integridad y de la responsabilidad que compartimos como personas, como comunidad y como país para cuidarla y preservarla. Las figuras resaltadas hacen alusión a los temas que trabajaremos: el mundo que nos rodea, el mundo de la química, el mundo de los átomos, etc. y son una invitación a observar, estudiar, interactuar y reflexionar sobre nuestra relación con la naturaleza. La radio, el lápiz y las manos unidas nos invitan a leer, escribir, escuchar y trabajar en equipo.

Ciencias Naturales

9

3º básico G Primer sem rupo Zaculeu estre - IGER

Ciencias Naturales

1

¿Cómo alcanzará las competencias que se tratan de desarrollar? Nos enfocaremos en seis competencias específicas. Al inicio de cada semana, se indica qué se propone lograr. Para saber si ha alcanzando el desarrollo de las competencias, el Currículo Nacional Base propone indicadores de logro que en nuestro libro usted mismo evaluará en el cuadro Revise su aprendizaje, el cual se encuentra al final de cada semana. Estos indicadores o criterios son como un ter­mómetro que mide su desempeño en cada competencia. Iremos avanzando paso a paso. Vaya fijándose qué secciones del libro hacen posible que usted desarrolle las competencias.

Competencia 1

Sección del libro

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

¡Para comenzar!

Interpreta los procesos de respuesta a estímulos internos y externos, la transmisión de caracteres hereditarios, como resultados de funciones biológicas en el organismo y la evolución biológica como mecanismo para el desarrollo y conservación de las especies.

IGER − Zaculeu



X

El mundo de las ciencias naturales



X X XXX

X

X X

X

X X X

¡A la ciencia por la X experiencia! Resumen



X

X

Investigue en la red



X

X

Autocontrol

Glosario

2

Semana





X

X

X



X

Competencia 2

Sección del libro

Semana 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

¡Para comenzar!

Promueve prácticas de vida saludable en la comunidad, tomando en cuenta las estadísticas de salud, los recursos disponibles y la diversidad cultural.

El mundo de las ciencias naturales

Compara características, estructuras y procesos que conforman los niveles de organización de la vida, para explicar cómo funcionan, su importancia, las causas de su deterioro y sus formas de conservación y protección.

X X X

¡A la ciencia por la experiencia! Resumen

X



X

X X

X

X

Autocontrol

Glosario

Competencia 3



X

X



X X X



X

Semana

Sección del libro

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

El mundo de las ciencias naturales

X

Resumen

X

X

Ciencias Naturales

3

Competencia 4 Relaciona los fenómenos geológicos y atmosféricos que ocurren en el Planeta, con sus causas, su posible aprovechamiento su potencial de amenaza, la gestión del riesgo y reducción de desastres, con pertinencia cultural.

Competencia 5 Aplica principios y leyes que explican la estructura, conservación, transformación y aprovechamiento de la materia y energía, la transferencia de la energía, así como de los fenómenos relacionados con la mecánica, electromagnetismo, astronomía y física moderna, para la comprensión de situaciones cotidianas y la resolución de problemas relacionados con este tipo de fenómenos naturales.

4

IGER − Zaculeu

Semana

Sección del libro

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

¡Para comenzar!



X

X

X

X

X X



X

X

El mundo de las X ciencias naturales

Autocontrol

X

Semana

Sección del libro

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

¡Para comenzar!

X X

X X X X

X X

El mundo de las X X X X XX X X X ciencias naturales ¡A la ciencia por la X X X X X X X experiencia! Resumen

X

X X

X X

X X

X X X

X X

X

X X

X

X

X X X

X X

X X X X XX X

X

X

X X X

X

X X

X X X

XX X

X

X

X X X

X

X X

Autocontrol

X X X X XX X

X

X

X X X

X

X X

Glosario

X X X X XX X

X

X

X X X

X

X X

Investigue en la red

Competencia 6

Valora la verificación y las revisiones compartidas en la investigación científica a través del reporte, presentación y defensa de los resultados experimentales de proyectos que ha diseñado y ejecutado bajo el rigor del método científico.

Semana

Sección del libro

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

El mundo de las X ciencias naturales ¡A la ciencia por la experiencia! Resumen

X X

X X

X



X

X

X

Investigue en la red

X X X

Autocontrol

X

X

X

Con su esfuerzo, podrá conquistar estas competencias a través de tres tipos de contenidos: ü Declarativos: Los contenidos declarativos le aportarán el conocimiento de los distintos aspectos teóricos y conceptuales propios del área de ciencias naturales. ü Procedimentales: Como indica su nombre, los contenidos procedimientales se desarrolla­rán a base de ejercicios, procedimientos o análisis de textos en los cuales pueda demostrar el dominio y la puesta en práctica de los conocimientos declarativos. ü Actitudinales: Los contenidos actitudinales son todo aquello que tiene que ver con su actitud ante el estudio y ante la vida, en general. En el libro encontrará actividades y re­flexiones para aprender a convivir con los demás y con la naturaleza.

Ciencias Naturales

5

¡Conozcamos nuestro libro! Índice

Inicia con un índice de contenidos generales al principio y termina con las claves o soluciones de los ejercicios, al final.

¡Bienvenida y bienven

ido! 1

Semana 18 Fenómenos físicos o Nobel

16

El mundo de las cienc

ias naturales

Usar las claves con responsabilidad le permitirá desarrollar autonomía en su aprendizaje. Cada semana contiene varias secciones. Además, hay otros apartados que se van intercalando en algunas secciones.

15 15

¡Para comenzar! Premi

1.

Fenómenos naturales, 1.1 1.2

18

químicos y físicos

18

Fenómenos químicos Fenómenos físicos

2.

Medición

3.

Sistema internacional

18 19

¡A la ciencia por la exper Resumen

20

de Medidas

iencia! ¡Miremos quién es más

22

veloz!

24

Investigue en la red

25

Autocontrol

26

Glosario

27 29

Hagamos un recorrido:

Semana 19 Materia y energía ¡Para comenzar! Juan

31 31

El mundo de las cienc

Francisco Ramírez Javiel

32

ias naturales

1.

33

Energía

2.

33

3.

34

Ley de conservación de la energía Generación de energía a través de recursos natur ales ¡A la ciencia por la exper iencia! ¡De caja de cartón a horno solar! Ciencias Naturales − Índice

35 39

I

Portada Muestra el mosaico de imágenes que identifica nuestro curso de Ciencias Naturales.

18

Indica el número de la semana, el título del tema y los contenidos que estudiará.

Fenómenos físicos semana?

¿Qué encontrará esta El Premio Nobel.

El mundo de las ciencias ¡Miremos quién es más

naturales.

veloz!

Esta semana logrará:

s con el os científicos galardonado Nobel y el aporte de algun  Describir el Premio . Premio Nobel de Física y químicos. entre fenómenos físicos  Explicar la diferencia . comunes en la vida diaria los de fenómenos físicos ejemp r rciona Propo  a no, utilizando el Sistem enos físicos de su entor fenóm sobre emas probl  Resolver as. Internacional de Medid lo. sencil o iment as con un exper aprendido sobre medid  Poner en práctica lo

Logros de la semana



a 18

Ciencias Naturales − Seman

6

IGER − Zaculeu

15

Los logros son metas que alcanzará al finalizar el estudio de cada semana. La lista termina con una línea en blanco para que escriba otro logro que le gustaría alcanzar.

¡Para comenzar! La biografía de científicos destacados se alterna con lecturas y actividades de especial interés para lo tratado en el tema de la semana. Esperamos que le motiven y despierten su curiosidad por saber más.

¡Para comenzar! Isaac Newton Isaac Newton nació en Inglaterra y vivió de 1642 a 1727. Algunos historiadores lo consideran como el genio de todos los tiempos, ya que durante su vida hizo grandes aportes a los campos de la física, la matemática y la teología.

Entre los grandes aportes de Newton al campo de la física destacan: En el campo de la óptica descubrió que la luz blanca se descompone en una banda de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta) cuando pasan a través de un prisma1.

Este momento inicial de la semana nos ofrece la primera oportunidad para crecer en contenidos actitudinales.

Las leyes de Newton, que explican los principios universales del movimiento de los cuerpos. Estas son: 1ra Lley de Newton o Ley de la Inercia. 2da Ley de Newton o Ley de Interacción y Fuerza. Isaac Newton

3ra Ley de Newton o Ley de Acción y Reacción. En el campo de la matemática fue uno de los primeros científicos en usar el cálculo diferencial e integral, que en la actualidad es de utilidad a los ingenieros para solucionar problemas como calcular el volumen de agua que se necesita para llenar una piscina o cuánta fuerza necesitan los cables para sostener un puente.

¡A trabajar! Complete los siguientes enunciados: 1. Isaac Newton es famoso por explicar los principios universales del ___________________ a través de sus leyes: la primera ley conocida también como ___________________, la segunda ley o ______________________________ y la tercera ley o ____________________. Newton hizo aportes en ____________________ y descubrió que la luz blanca se descompone en colores cuando pasa a través de un prisma. 1

Prisma: cristal que se utiliza para descomponer la luz en diferentes colores.

106

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. El sonido

d reconoce cientos de sonidos, sin necesida A lo largo de nuestra vida, el cerebro reconocer producen. Por ejemplo: sabemos de que veamos los objetos que los o de una persona anciana. si la voz es de un niño, de un adulto (sólida, 2 se propaga a través de la materia El sonido es una vibración que llamadas ondas sonoras. líquida o gaseosa) en forma de ondas, ión de energía de propagac de forma una es onda En el campo de la física, una 3 . un lugar a otro a través de la oscilación

El mundo de las ciencias naturales En este apartado aprenderá, practicará y profundizará en los contenidos declarativos de la semana. Los contenidos se presentan en este orden:

que una onda, imagine a dos amigos Para entender mejor cómo se produce aplica tensa (punto inicial). Uno de ellos sostienen una cuerda de manera produciendo ondas. movimientos de un lado de la cuerda,

• Introducción al tema.

o las ondas en la naturaleza: las olas de mar Hay muchos ejemplos de ondas s o terremotos). sísmicas (que producen temblore

• Definición o explicación. • Ejemplos. • Ejercicios para practicar lo aprendido. 2 3

y rápido que se repite. Vibración: movimiento muy corto a otro, que vibra. Oscilación: movimiento de un lado Ciencias Naturales − Semana 21

61

Algunos ejercicios le solicitarán su reflexión o su aporte. Dedíqueles el tiempo que sea preciso.

Ciencias Naturales

7

2. Leyes de Newton Los principios del movimiento de los cuerpos que formuló Newton son fundamentales para el estudio de la física. Veámoslos con mucha atención:

a

Primera Ley de Newton o Ley de la Inercia:

“Un cuerpo en reposo permanecerá en reposo, o un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme permanecerá así, a menos que se les aplique una fuerza externa.” Para comprenderlo mejor, veamos unos ejemplos: 1. Un cuerpo en reposo:

¿En nuestro cuerpo aplica la Primera Ley de Newton? ¡Sí! Por ejemplo, cuando dormimos o estamos inconscientes, nuestro cuerpo está en reposo y no se moverá a menos que se le aplique una fuerza externa.

Rincón de las notas Deténgase en estos recuadros, siempre contienen recordatorios o explicaciones que enriquecen el tema.

Si dejamos el libro sobre la mesa este se quedará ahí, a menos que alguien aplique una fuerza para moverlo, por ejemplo que usted lo levante y lo guarde en su mochila. 2. Un cuerpo en movimiento: Cuando un deportista ha corrido 5 kilómetros en una competencia debe aplicar una fuerza para parar. Pero, ¿se ha fijado que cuando llega a la meta, no para de golpe? Casi siempre da unos pasos extra antes de parar completamente, ya que es como que aún estuviera “acelerado”. Esto es debido a la inercia. La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en el estado en que se encuentran, que puede ser en reposo o en movimiento.

Aproveche las columnas vacías para hacer sus anotaciones, escribir ideas importantes o dudas que le surjan durante su estudio personal.

En otras palabras “por acción de la inercia, los cuerpos en reposo permanecerán en reposo, y los cuerpos en movimiento permanecerán en movimiento”.

Ejercicio 3 Escriba un ejemplo de inercia en dos situaciones de su vida cotidiana: 1. De un objeto en reposo: 2. De un objeto en movimiento:

Ciencias Naturales − Semana 24

109

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Qué mejor manera que aprender haciendo! Cada semana le invitamos a realizar un experimento sencillo relacionado con el tema de estudio. Al final de cada experimento, encontrará una invitación a compartir sus resultados con la comunidad del Iger.

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Un teléfono con dos latas! Introducción

Cuéntenos su experiencia y, si es posible, adjunte una o varias fotografías a la siguiente dirección: [email protected]

Una de las aplicaciones del sonido que es cotidiana en nuestra vida es el teléfono. Una llamada por teléfono puede acercarnos cientos de kilómetros a las personas que conocemos . En este experimento sencillo demostraremos con materiales simples cómo funciona el teléfono a partir de la vibración de ondas sonoras.

¿Qué materiales necesita? • Abrelatas • Dos latas vacías del mismo tamaño • Una cuerda o cordel delgado de dos metros

• Un amigo o familiar • Lápiz

Procedimiento: 1. Consiga dos latas vacías y limpias del mismo tamaño. Corte una de las tapaderas de cada lata. 2. Abra un agujero en medio de cada lata e introduzca un cordel o cuerda delgada de 2 metros que se amarra con un nudo fuera de las latas para asegurar que esté fijo.

3. Tense el cordel. 4. Invite a un amigo o familiar a hablar a través

de las latas.

5. Anote sus observaciones en su cuaderno. 6. Explique para qué sirve el cordel en este experimento.

Ciencias Naturales − Semana 21

8

IGER − Zaculeu

67

Resumen El resumen es una excelente estrategia de estudio. Su objetivo es brindarle la información fundamental de la semana, organizada de tal manera que le ayude a fijar en la memoria los conceptos más importantes.

Resumen El sonido es una vibrac ión que se propaga a través de la materia (sólid de ondas, llamadas ondas a, líquida o gaseosa) en sonoras. forma En el campo de la física, una onda es una forma de propagación de energ de la oscilación. ía de un lugar a otro a través La amplitud es la máxim a separación de una onda su punto inicial. desde

Algunas propiedades del sonido son:

Practique en su cuaderno otras técnicas de resumen (mapa conceptual, esquemas en llaves...).

La longitud es la distan cia entre dos puntos máximos sucesivos de una onda. Indica qué tan larga es una onda. La frecuencia es el núme

ro de vibraciones por

segundo.

El ser humano puede percib ir sonidos entre frecue ncias de 20 y 20,000 Hertz para escuchar es el siguie (Hz). El proceso fisiológico nte: a. Las orejas captan las ondas sonoras que llegan del exterior. b. Las ondas sonoras llegan hasta el tímpano, que es una membrana flexible que vibra. c. La vibración llega a la cadena de huesecitos que amplifican el sonid interno. o y lo transmiten

al oído d. Las vibraciones muev en los tubo en espiral y se localiz líquidos que existen en el caracol o cóclea , que tiene forma de a en el oído interno. e. Las ondas sonoras entonces se transforman en impulsos eléctricos cual interpreta el sonid que llegan al cerebro, o. el Las frecuencias meno res de 20 Hz se denom inan infrasonidos y denominan ultrasonido las mayores de 20,000 Hz s. se Entre las aplicaciones del sonido están los ultras onido internos, embarazo, tratam iento de lesiones), el micró s utilizados en la medicina (analizar órganos de construcción y algun fono, el estudio de la os aparatos eléctricos resistencia de materiales como la radio, la televis ión, el teléfono, el timbr e, etc.

Investigue en la red... Aprenda más sobre el oído y las cuerdas vocale s en este video: https://www.youtube.co m/watch?v=D5vfcuIhvY Ul

68

IGER − Zaculeu

Investigue en la red

Resumen

Internet es un recurso que ya no puede quedar fuera de la vida de un estudiante. Esta sección le sugiere direcciones de internet. Para Ciencias una investigación provechosa:

Formales

amatemática, lógica Sociales

Fácticas

• Refiérase siempre a las instituciones conocidas: universidades, Ministe­ rio de Educación, organismos internacionales, etc.

a antropología, psico logía

Naturales a química, física, astronomía

• Lea e intente interpretar la información. No se limite a copiar y pegar el texto.

La ciencia es un conju nto de conocimientos objetivos, verificables y sistematizados sobre una materia, hecho o fenómeno, que son obtenidos a través de métodos o técnicas. Las ciencias naturales estudian, describen, comp aran y ordenan los fenómenos de la naturaleza. Algunos ejemp los son: biología, química, física y astronomí a.

• Indique siempre la fuente de consulta que utilizó. • Trate de visitar internet, al menos, una vez por semana. • Puede encontrar servicios de internet en laboratorios de escuelas, de la municipalidad y otras instituciones. También en cafés-internet o por medio de algún conocido de su comunidad que tenga servicio.

Investigue en la red... Conozca más sobre el cientí

fico de la semana en el

http://www.prensalibre

.com.gt/vida/Titulo-articu

24

artículo: Óscar Cóbar, busca

dor de nuevos fármacos.

lo-edicion-impresa_0_3

90561042.html

IGER − Zaculeu

Ciencias Naturales

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Autocontrol El autocontrol es su autoevaluación. Le ayudará a saber qué aprendió, cómo lo aprendió y qué debe mejorar. Las actividades tocan los temas estudiados y por consiguiente los logros de la semana. El autocontrol tiene tres momentos de ejercitación. Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

1. ¿Cuál es la diferencia entre un fenómeno físico y un fenómeno químico?

2. Complete el crucigrama.

Actividad 1: Es un primer momento. Resolverá ejercicios que evalúan la comprensión del tema de la semana.

1

2

3

4 5

1. 2.

Autocontrol

Tipo de fenómeno en el cual la materia y la energía pueden modificar el estado, pero no alterar su composición.

Actividad 1. Demues

Unidad de tiempo en el Sistema Internacional de Medidas.tre

lo aprendido.

3.

Comenplet Unidad de medida de fuerza el Sistema Internacional de Medidas. e el sigu ient

4.

Término latín del que se origina la palabra medir.

5.

Unidad de medida de longitud según el Sistema Internacional de Medidas.

e esquema:

Leyes de Newton

Primera Ley de New

ton

También conocida como ________________ _____

La ley indica: ________ __ ________________ ______ ________________ ______ ________________ ______ ________________ ______

Actividad 2: Un segundo momento es poner en práctica lo aprendido y aplicar sus conocimientos en situa­ciones nuevas.

Actividad 2. Aplique

________________

____

Ciencias Naturales − Semana 18

Tercera Ley de New

ton

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También conocida como Ley de Interacción y Fuerza.

“La aceleración de un cuerpo es directam ente proporcional a la fuerza que se aplica sob re él y tiene su misma dire cción, pero es inversam ente proporcional a su masa.”

Conocida como Ley de Acción y Reacción.

________________ _____ ________________ _____ ________________ _____ ________________ _____ ________________ ____

lo aprendido.

1. Conociendo que la fórmula de peso= masa x gravedad, que la gravedad de y la Tierra es 9.8 m/s ² y de Saturno es de 10.44 m/s² • ¿Cuál es el pes o de un cuerpo que tiene una masa de 90 kg en Saturno? • ¿Cuál es el pes o de este mismo cue rpo en la Tierra? 2. Aplicando la seg unda ley de Newton, subraye en qué situ choca contra una ación se producirá pared: más daño si un carr o • Carro que se con duce a 40 km/hora . • Carro que se con duce a 20 km/ hora . • Carro que se con duce a 100 km/hora . ¿Por qué?

Ciencias Naturales

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IGER − Zaculeu

− Semana 24

115

Actividad 3. Desar

rolle nuevas hab

Actividad 3: El tercer momento Con estos datos, invente una receta y escríbala a continuación. consiste en practicar las destrezas aprendidas ante tareas reales como investigar, trabajar en equi­po, etc.

Lea un fragmento

ilidades. Capacidad de com unicación, capacid ad de síntesis y com prensión lectora .

del artículo:

Algunos efecto s de la falta de gravedad en el cuerpo humano ¿Sabía usted que los cuerpo cuando viaj astronautas pueden tener mo dificaciones inte an al espacio? rnas en su Después de pas ar un largo períod o en un viaje por joven y con buena el espacio, un astr salud puede reg resar con los mú onauta se debe a que con sculos y huesos una gravedad me débiles. Esto peso, por lo que nor o nula, el cue los músculos trab rpo debe soporta ajan menos, pier r menos den masa y se atro Por ejemplo, alg fian. unos estudios ind ican que los cora redondean en cas zon i un 10%, lo cua l puede producirle es de los astronautas se se debe a que en s problemas car el espacio el cora diacos. Esto zón no hace tan en la Tierra, y por to esfuerzo como eso pierde “masa cuando está muscular”. En el caso de los huesos, estos se descalcifican y, menos densos. en consecuencia, se vuelven La buena noticia es que cuando los astronautas regresa pueden regenerars n a la Tierra, los e a través de la músculos ejercitación, aun la recuperación que en el caso de puede tardar año los huesos s o no conseguirs e. Adaptad o de: http://www.

elperiodico.com

Glosario

encia/245120/

Glosario

fisiología: Parte de la biología que estudia los órganos del cuerpo y su funcionamiento. fotosíntesis: Proceso químico durante el cual las plantas absorben la energía del sol y la transforman en sustancias nutritivas. galardón: Premio que se recibe por los méritos obtenidos en algún campo. magnetismo: Fenómeno físico en el cual los cuerpos se atraen o tienen repulsión. radiación: Emisión de energía que se propaga en forma de ondas.

El glosario presenta las palabras nuevas que aprendió. Acostúmbrese a practicar con esas palabras nuevas, utilícelas en sus redacciones y en la expresión oral. De esta manera ampliará su vocabulario. 116

Ciencias Naturales − Semana 18

.gt/es/20140331/ci

IGER − Zaculeu

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Revise su aprendizaje El empeño y el tiempo que dedique a su estudio tendrá su recompensa y poco a poco irá viendo los frutos de su esfuerzo.

Respóndalo con sinceridad y si honestamente siente que no pudo alcanzar algún logro, repase de nuevo, intente descubrir cuál es la dificultad y pida ayuda.

Revise su aprendizaje Marque con un cheque Después de estudiar...

Después del autocontrol y del experimento, encontrará un espacio para reflexionar sobre su aprendizaje y verificar si alcanzó los logros propuestos para la semana.

en logrado proceso

la casilla que mejor indique su rendimiento.

no logrado

Identifico los aportes del científico Isaac Newton. de mi entorno. Identifico las fuerzas del movimiento en situaciones Newton y sus Describo de manera general las tres leyes de cotidiana. aplicaciones a la vida experimento en Pongo en práctica lo aprendido, a través de un durante una donde se demuestran los factores que intervienen . cotidianos caída libre con objetos

Recuerde que puede recurrir a su tutor a distancia. El encargado del círculo de estudio o su orientador voluntario podrán informarle como comunicarse Notas: con su tutor Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos

o dudas para compartir en el círculo de estudio.

Ciencias Naturales

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Libro, clase radial y la comunidad ¡Su equipo de trabajo! El libro, con ser una buena herramienta, no lo es todo. Para que usted alcance el nivel de competencia deseado, nuestro sistema pone a su disposición: el libro y la clase radial.

• El libro cumple cuatro funciones: a. Texto, en el que encuentra la información y el desarrollo de los contenidos a estudiar. b. Pizarrón, para que durante la clase radial subraye ideas importantes o realice distintas actividades. c. Cuaderno de trabajo, con ejercicios para practicar lo aprendido. d. Herramienta de autoevaluación, cuando resuelve su autocontrol cada semana. • La clase radial tiene como función principal explicar y facilitar la comprensión de los temas tratados en el libro. Recuerde que puede grabar las clases radiales en una memoria de teléfono o que puede adquirir un CD con estas clases grabadas. Pregunte cómo hacerlo al encargado del círculo de estudio o a su orientador voluntario. Grabar las clases radiales es optativo, pero puede ayudarlo.

• Aproveche estos recursos y apóyese en personas de su comunidad para resolver sus dudas. Recuerde que siempre puede consultar temas que le resulten difíciles a su tutor a distancia.

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IGER − Zaculeu

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Ciencias Naturales culeu - Grupo Za 3º básico estre - IGER Primer sem

Nuestra metodología paso a paso Para facilitar su aprendizaje y aprovechar más y mejor el estudio cada semana, siga estos pasos. ¡No se salte ninguno!

1

Lea el contenido de la semana

2

Escuche la clase radial Con los 5 sentidos

Leer el contenido nos permite tener una idea general del tema: qué sabemos, con qué lo relacionamos, etc. Este primer contacto también nos hará caer en la cuenta del esfuerzo a realizar para aprender lo nuevo y nos pondrá “en onda” para la clase radial.

La clase radial es nuestra maestra. De ahí que el programa se llame "El Maestro en Casa". Las maestras y maestros locutores explican el contenido, proponen ejercicios y otros ejemplos para ampliar el tema.

3

Después de la clase radial, su trabajo personal Estudio y autocontrol Finalizada la clase radial es el momento de su trabajo personal. Distribuya su tiempo: es mejor un poco cada día, que todo la víspera.

4

Consulte sus dudas Un estudiante inteligente sabe cuándo pedir ayuda Si después de estudiar y resolver el autocontrol aún le quedan dudas, busque ayuda. Seguro que en su comunidad hay personas dispuestas a ayudarle y puede también consultarlas a su tutor a distancia.

5

Participe en un círculo de estudio Aprender juntos Póngase de acuerdo con otros estudiantes y organicen un círculo de estudio. Soliciten la ayuda de alguna persona voluntaria de la comunidad. Eso les ayudará a resolver dudas y reforzar lo aprendido. Además, tendrán la oportunidad de intercambiar aprendizajes, ideas y sentimientos.

Ciencias Naturales

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¿Cómo aprovechar mejor su estudio? • Busque un lugar cómodo y con buena iluminación. Es importante que se aleje del ruido y de las distracciones. • Elija un horario para trabajar y estudiar. La constancia y la disciplina son sus mejores compañeras de estudio. • Lea con atención las instrucciones de los ejercicios antes de resolverlos. • Consulte sus dudas con otras personas de su comunidad que puedan ayudarle.

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18 Fenómenos físicos ¿Qué encontrará esta semana? El Premio Nobel El mundo de las ciencias naturales ¡Miremos quién es más veloz!

Esta semana logrará: 

Describir el Premio Nobel y el aporte de algunos científicos galardonados con el Premio Nobel de Física.



Explicar la diferencia entre fenómenos físicos y químicos.



Proporcionar ejemplos de fenómenos físicos comunes en la vida diaria.



Resolver problemas sobre fenómenos físicos de su entorno, utilizando el Sistema Internacional de Medidas.

 Poner en práctica lo aprendido sobre medidas con un experimento sencillo. 

Ciencias Naturales − Semana 18

15

¡Para comenzar! El Premio Nobel En el año 1897 falleció en Suecia un inventor muy famoso llamado Alfredo Nobel. Él descubrió la dinamita y durante su vida ganó mucho dinero. En su testamento, su último deseo fue crear una fundación, con el objetivo de que cada año se premiara el esfuerzo de científicos o investigadores que hicieran un aporte importante para la humanidad. La Fundación Nobel inició su trabajo y desde 1901 premia año con año a personajes destacados en los siguientes campos: física, química, medicina, fisiología1 y literatura. Más adelante se incluyó el premio por la paz.

Alfredo Nobel

Científicos galardonados2 con el Premio Nobel de Física En el campo de la física se han premiado 191 científicos y científicas de diferentes países. Cuando el trabajo es desarrollado entre varios, se premia a todos los miembros del equipo. En el cuadro siguiente conozca algunos ejemplos: Año

Nombre

País

Aporte

1902

Hendrik Holanda Lorentz y Pieter Zeeman

Investigaron la influencia del magnetismo3.

1903

Pierre Curie

Francia

Investigaron sobre la radiación4.

Marie Curie

Polonia

1

Fisiología: parte de la biología que estudia los órganos del cuerpo y su funcionamiento.

2

Galardón: premio que se recibe por méritos obtenidos en algún campo.

3

Magnetismo: fenómeno físico en el cual los cuerpos se atraen o tienen repulsión.

4

Radiación: emisión de energía que se propaga en forma de ondas.

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1967

Hans Albrecht Estados Unidos de América

Investigó la producción de energía de las estrellas.

1986

Ernst Ruska

Diseñó el primer microscopio electrónico.

2009

Charles K. Kao Hong Kong

Alemania

Investigó la transmisión de luz a través de la fibra óptica.

¡A trabajar! Reflexione y responda: Enumere dos científicos galardonados con el Premio Nobel de Física. 1. 2.

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El mundo de las ciencias naturales 1. Fenómenos naturales, químicos y físicos La palabra “fenómeno” indica que una actividad o un suceso ocurre y que este puede percibirse a través de nuestros sentidos (gusto, olfato, tacto, vista u oído). Hay fenómenos naturales, por ejemplo cuando llueve, cuando se produce un huracán o una sequía. También hay fenómenos químicos y físicos. En la primera semana del libro, usted estudió la diferencia entre química y física, ¿lo recuerda? ¡Exacto! En química se estudia la estructura y las transformaciones de la materia, mientras que en física se estudia la materia, la energía y las leyes que modifican su estado y su movimiento, pero sin alterar su naturaleza.

1.1 Fenómenos químicos Cuando en un fenómeno ocurre un cambio químico, se llama fenómeno químico.

Algunos ejemplos de fenómenos químicos

Las hojas de las plantas realizan la fotosíntesis, que es el proceso químico que las plantas usan para fabricar su alimento.

Las uvas se fermentan y se transforman en vino.

Si a la leche se le agrega la pastilla de “cuajo” y luego sal, se convierte en queso.

Cuando un leño es encendido para producir calor. La madera se quema.

La comida es asimilada en el cuerpo y se convierte en energía para trabajar.

Algo importante para recordar es que durante un fenómeno químico, la materia siempre tiene una transformación de su estado inicial. En otras palabras, si quisiéramos regresar la materia como estaba antes de la transformación, no es posible.

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1.2 Fenómenos físicos Por otra parte, existen los fenómenos en donde ocurren cambios físicos, que se llaman fenómenos físicos. En ellos se puede dar un cambio en el estado de la materia o su movimiento, pero la materia sigue siendo la misma. Algunos ejemplos de fenómenos físicos

El agua se congela y cuando se deja a temperatura del ambiente se vuelve a derretir.



Cuando los rayos de sol atraviesan gotas de agua surge un arcoíris.

La energía eléctrica se transforma en energía lumínica cuando se enciende una lámpara.

El movimiento de la Luna alrededor de la Tierra.

El hecho que si usted se sumerge en el mar, a una gran profundidad, su cuerpo sentirá mayor presión.

Ejercicio 1

Escriba una (F) si las siguientes frases corresponden a un fenómeno físico, o una (Q) si es un fenómeno químico. 1. Su primo mezcla ingredientes y los hornea para convertirlos en pastel de cumpleaños. (

)

2. Un carro se desplaza a mucha velocidad y frena, los ocupantes se van hacia adelante. (

)

3. Se quema la mantequilla en un sartén y se pone negra y con sabor diferente.

(

)

4. El movimiento de los planetas alrededor del Sol.

(

)

5. El agua se evapora y luego cae como lluvia.



(

)

6. Los árboles usan la fotosíntesis para producir oxígeno.

(

)

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2. Medición La palabra medición se origina del término en latín metiri, que quiere decir comparar cierta cantidad (que nos interesa conocer) con una unidad conocida. Si por ejemplo, la unidad conocida es un metro y queremos medir la longitud de un lazo, debemos ver cuántas veces la unidad (metro) está contenida dentro del lazo.

Desde la antigüedad, al ser humano siempre le interesó medir. Han pasado muchos siglos y hoy en día medir sigue siendo una actividad importante en nuestra vida, tanto que a veces no nos damos cuenta cuando la hacemos.

Veamos algunos ejemplos:

ü Se inventaron los relojes para medir el tiempo.

ü Sabemos qué tan cálido o frío va a estar un día si vemos un termómetro.

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ü Podemos cocinar un buen pastel porque sabemos cuánto debe tener de cada ingrediente y a qué temperatura debe estar el horno.

ü En las ciudades tenemos límites de velocidad que nos indican, por ejemplo, que al estar cerca de una escuela debemos ir más lento.

ü Sabemos cómo nos fue en un examen por la nota que sacamos.



Ejercicio 2

Escriba cinco situaciones de su vida cotidiana donde es necesario medir: 1. 2. 3. 4. 5.

Ciencias Naturales − Semana 18

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3. Sistema Internacional de Medidas ¿Qué pasaría si una persona de Japón, otra de Guatemala y una de Alemania tuvieran que hacer alguna actividad juntos, por ejemplo cocinar una receta, o hacer un experimento en un laboratorio, pero ninguno de ellos hablara el mismo idioma? Sería muy complicado tratar de entenderse, ¿no cree?

El Sistema Internacional de Medidas fue creado para que todos los países usaran la misma forma de medir (unidades de medida), sin importar en qué idioma hablaran. Esto facilita que todos puedan trabajar confiando que los resultados de sus cálculos se entiendan en otros lugares. Ejemplos de medidas, según el Sistema Internacional de Medidas: Magnitud Longitud Masa Tiempo

Unidad sistema internacional Metro (m) Kilogramos (kg)

Equivalencias 1m= 100 centímetros (cm) 1 kg= 1,000 gramos (g)

Segundo (s)

1 kg= 2.2 libras (lb) 1 día= 86,400 s 1 hora= 3,600 s

Fuerza Temperatura

Newton (N) Kelvin (K)

1 min=60 s 1 N = 1 kg m/s² 0 K= -273.15 grados Celsius o -459.67 grados Fahrenheit

Energía

Joule (J)

1J=1Nm 1 caloría= 4,184 J

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IGER − Zaculeu

Conociendo el Sistema Internacional de Medidas también podemos hacer cálculos para resolver problemas. Por ejemplo: 1. La caja tiene una masa de 600 gramos (g). Conviértalos en su equivalente en el Sistema Internacional de Medidas.



Caja= 600 g



1,000 g= 1 kg Entonces: 600 g x 1 kg = 0.6 kg

Respuesta: La caja tiene una masa equivalente a 0.6 kg.

1,000 g

2. Claudia corrió 3 kilómetros a las 6 am, 500 metros a las 3 pm y 2 kilómetros a las 8 pm. ¿Cuánto corrió Claudia durante todo el día? Use el Sistema Internacional de medidas. La medida de longitud según el Sistema Internacional de Medidas es el metro. Por lo que todo debe convertirse a metros. A las 6 am corrió 3 kilómetros 1 km= 1,000 m Entonces: 3 km x 1,000 m= 3,000 m 1 km

Al sumar las tres cantidades obtenemos el resultado:

A las 3 pm corrió 500 m

2,000m

A las 8 pm corrió 2 kilómetros Entonces: 2 km x 1,000 m = 2,000 m 1 km



3,000m+

500m 5,500 m

Respuesta: Claudia corrió 5,500 metros (m) durante el día.

Ejercicio 3

¡Ahora es su turno! Lea los enunciados con atención, escriba sí cuando se usa el Sistema Internacional de Medidas o no, cuando la medida no lo está. 1. La niña caminó la distancia en media hora. 2. El perro corrió con su dueño 3,600 segundos. 3. La mesa pesa 100 kilogramos. _ 4. Al frenar, el bus recorrió 200 centímetros.

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¡A la ciencia por la experiencia! ¡Miremos quién es más veloz! Introducción Sabiendo lo importante que es medir y usar el Sistema Internacional de Medidas, veamos quién es el más veloz.

¿Qué materiales necesita? • Cronómetro o reloj • Metro • Un compañero o compañera • Una libreta y lápiz para anotar • Un lugar para correr de aproximadamente 100 metros (100 m equivalen al largo de una cuadra).

Procedimiento: 1. Mida una distancia de cien metros.

2. Corra lo más rápido que pueda los 100 m. Su compañero/a anota el tiempo que se tarda en correr desde la salida hasta la meta.

3. La persona que tomó el tiempo ahora corre lo más rápido que pueda, mientras la primera anota el tiempo. 4. Si el tiempo fue tomado en minutos, transfórmelo en segundos para que esté en el Sistema Internacional de Medidas.

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Mi tiempo

5.

El tiempo de mi compañero

Compare los resultados de los dos participantes para ver quién es más veloz.

Resumen Fenómeno natural: se da en la naturaleza, sin intervención del ser humano.

Un fenómeno indica que un suceso o algo ocurre y es percibido por los sentidos.

Fenómeno químico: ocurre cuando la materia se transforma.

Fenómeno físico: la materia y la energía pueden modificar su estado, pero sin alterar su composición.

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La medición es comparar cierta cantidad (que nos interesa conocer) con una Unidad conocida. El Sistema Internacional de Medidas fue creado para que todos los países usaran la misma forma de medir (unidades de medida) sin importar su idioma.

Magnitud Longitud

Unidad Sistema Internacional Metro (m)

Equivalencias 1m= 100 centímetros (cm)

Masa

Kilogramos (kg)

1 kg= 1,000 gramos (g) 1 kg= 2.2 libras (lb)

Tiempo

Segundo (s)

1 día= 86,400 s 1 hora= 3,600 s 1 min=60 s 1 N = 1 kg* m/s²

Fuerza

Newton (N)

Temperatura

Kelvin (K)

0 K= -273.15 grados Celsius o -459.67 grados Fahrenheit

Energía

Joule (J)

1 J = 1 N* m 1 caloría= 4,184 J

Investigue en la red... Para conocer la historia de la medición visite la siguiente dirección: https://www.youtube.com/watch?v=rZZn6qMlFSA

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Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

1. ¿Cuál es la diferencia entre un fenómeno físico y un fenómeno químico?

2. Complete el crucigrama.

1

2

3

4 5

1.

Tipo de fenómeno en el cual la materia y la energía pueden modificar el estado, pero no alterar su composición.

2.

Unidad de tiempo en el Sistema Internacional de Medidas.

3.

Unidad de medida de fuerza en el Sistema Internacional de Medidas.

4.

Término latín del que se origina la palabra medir.

5.

Unidad de medida de longitud según el Sistema Internacional de Medidas.

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Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

1. Convierta las siguientes magnitudes al Sistema Internacional de Medidas que corresponda. Deje constancia de su procedimiento en su cuaderno de trabajo. a. 50 horas (magnitud de tiempo) b. 3 kilómetros (magnitud de longitud) c. 40 minutos (magnitud de tiempo) d. 10 centímetros (magnitud de longitud) 2. ¿Cómo podría realizar la misma medición alguien de Guatemala con alguien de Sud África? ¿Qué pasaría si no existiera el Sistema Internacional de Medidas?

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades.

Suponga que usted debe asistir a su primera clase internacional de cocina. Como hay alumnos de diferentes lugares debe utilizar el Sistema Internacional de Medidas. Haga los cálculos y conversiones para trasladar lo que se requiere al Sistema Internacional de Medidas: A. Ingredientes: Ingredientes necesarios para la clase 40 libras de harina

Medidas en Sistema Internacional

2,000 gramos de margarina 3 libras de azúcar 2 libras de pasas B. Tiempo para cocinar: Tiempo de preparación Dejar la masa reposar 40 minutos Hornear 2 horas Freír margarina 1 minuto Enfriar el postre 1 hora

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Medidas en Sistema Internacional

Con estos datos, invente una receta y escríbala a continuación.

Glosario fisiología: Parte de la biología que estudia los órganos del cuerpo y su funcionamiento. fotosíntesis: Proceso químico durante el cual las plantas absorben la energía del Sol y la transforman en sustancias nutritivas. galardón: Premio que se recibe por los méritos obtenidos en algún campo. magnetismo: Fenómeno físico en el cual los cuerpos se atraen o tienen repulsión. radiación: Emisión de energía que se propaga en forma de ondas.

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Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Describo el Premio Nobel y el aporte de algunos científicos galardonados con el Premio Nobel de Física. Explico la diferencia entre fenómenos físicos y químicos. Proporciono ejemplos de fenómenos físicos comunes en la vida diaria. Resuelvo problemas sobre fenómenos físicos de mi entorno, utilizando el Sistema Internacional de Medidas. Pongo en práctica lo aprendido sobre medidas con un experimento sencillo.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

30

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19 Materia y energía ¿Qué encontrará esta semana?

Juan Francisco Ramírez Javiel El mundo de las ciencias naturales



¡De caja de cartón a horno solar!

Esta semana logrará: 

Identificar las características de los recursos naturales renovables y no renovables.



Identificar los aportes del inventor guatemalteco Juan Francisco Ramírez Javiel.



Definir energía como concepto en física.



Enumerar y ejemplificar diferentes tipos de energía.

 Identificar los tipos de energía existentes en su entorno. 

Explicar con sus palabras qué es energía alternativa y las ventajas de su utilización en la conservación del ambiente.



Ciencias Naturales − Semana 19

31

¡Para comenzar! Juan Francisco Ramírez Javiel Durante esta semana hablaremos sobre la energía y sus usos. Para ello empezaremos conociendo al inventor guatemalteco Juan Francisco Ramírez Javiel, quien fabricó una bomba de riego, bautizada como Bohramir.

Adaptado de: Nuestro Diario. http://digital.nuestrodiario.com/Olive/Ode/ NuestroDiario/LandingPage/LandingPage.aspx?href=R05ELzIwMTEvMDQvMDc.&p ageno=Nzc.&entity=QXIwNzcwMA..&view=ZW50aXR5

¡A trabajar! Investigue: 1. ¿Qué tipo de energía genera la bomba? 2. ¿Qué beneficios tiene este invento para agricultores del interior del país? 3. ¿Este invento contribuye al ahorro de energía?

32

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. Energía Energía es una palabra normal en nuestra vida. Decimos que si alguien desayuna bien va a tener energía para estudiar, que para subir una montaña se necesita mucha energía, o para que funcione un televisor debe tener una fuente de energía. Pero se ha preguntado, ¿qué es energía? En el campo de la física, la energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo. La energía es parte de nuestra vida y se encuentra en la naturaleza. Muchas veces nos parece tan familiar que no reparamos en ella. Reflexionemos un momento: se necesita energía para que una hormiga pueda cargar una hoja, también para que un volcán pueda expulsar lava desde su interior durante una erupción. También un vehículo necesita de energía para poder moverse. La energía tiene muchas formas, veamos algunos ejemplos: Solar: la que proviene del Sol. Sonora: la que producen los sonidos. Lumínica: la que se forma al producir luz. Calorífica: la que genera calor.

Formas de energía

Química: la que se produce cuando hay una reacción química. Mecánica: la que se produce por la posición y el movimiento de los cuerpos. Atómica: la que se produce por una reacción nuclear. Eléctrica: la que se produce por la electricidad. Hidráulica: la que se produce al aprovechar las corrientes de agua.



Ejercicio 1

Lea y conteste: ¿Qué tipo de energía hace que un bus funcione y se mueva?

Ciencias Naturales − Semana 19

33

2. Ley de conservación de la energía La energía puede cambiar de una forma a otra en poco tiempo, incluso en segundos. Por ejemplo: cuando se conecta una lámpara al enchufe tenemos energía eléctrica y cuando se enciende la lámpara y se produce luz, la energía cambia y se genera energía lumínica. Otro ejemplo es cuando se enciende un leño en una fogata y se produce energía calorífica, porque se produce calor; pero al mismo tiempo se produce luz, por lo que está presente la energía lumínica. Después de observar muchos ejemplos, los científicos se dieron cuenta de que la transformación entre las formas de energía era algo que pasaba siempre, y en física esto equivale a una ley llamada Ley de Conservación de la Energía, que indica: “La energía no se crea, ni se destruye, solo se transforma” Veamos otros ejemplos que confirman esta ley: a. Cuando se enciende una lámpara de keroseno1 ocurre una reacción exotérmica2, durante la cual se produce energía química. Esta energía se transforma en lumínica, ya que la lámpara genera luz. b. Los alimentos que se ingieren se transforman en energía química al pasar por el aparato digestivo, que también puede transformarse en energía mecánica cuando el cuerpo necesita moverse.



Ejercicio 2

Busque recortes y pegue en su libreta de campo diferentes tipos de energía que utilice en su vida cotidiana.

1

Keroseno: líquido inflamable que se obtiene del petróleo y se usa como combustible.

2

Reacción exotérmica: cualquier reacción química que desprenda energía ya sea en forma de luz o calor.

34

IGER − Zaculeu

3. Generación de energía a través de recursos naturales ¡Los recursos naturales de nuestro país ayudan a generar energía!

Un recurso natural es un bien o un servicio que la naturaleza ofrece a los seres vivos para su uso.

Recursos naturales renovables

Recursos naturales no renovables No se pueden producir o reponer en un tiempo corto, algunos necesitan millones de años para hacerlo. Se pueden agotar si se hace un mal uso de ellos.

Son los que se pueden producir o reponer en un ciclo relativamente corto para el ser humano (decenas o cientos de años). Sin embargo, si se hace una sobreexplotación, la naturaleza no tiene tiempo de reponerlos y se pueden agotar.

Todos los días, aunque no nos demos cuenta, los recursos naturales nos ayudan a generar energía, veamos unos ejemplos:

• Para generar electricidad se utiliza la energía hidráulica, como la de la hidroeléctrica3 de Chixoy, que se encuentra entre los departamentos de Baja Verapaz, Alta Verapaz y Quiché.

3

Hidroeléctrica: genera energía por la fuerza del agua, que luego se transforma en energía mecánica y finalmente en energía eléctrica o electricidad.

Ciencias Naturales − Semana 19

35

• Del norte del país, se extrae petróleo y gas natural, que sirven para exportación4.

• La leña es un recurso muy valioso que se extrae de los bosques, y es la fuente primaria de energía calorífica y de uso doméstico (para la preparación de alimentos) de un gran porcentaje de la población del país.

• El bagazo5 de la caña es un subproducto de la fabricación de azúcar. Se usa industrialmente para producir vapor.

3. Energías alternativas Una forma de generar energía limpia (sin provocar contaminación) es a través de las energías alternativas, que son las que utilizan los recursos naturales sin agotarlos ni contaminarlos. Energía hidraúlica: producida por la fuerza del agua.

Energía geotérmica: es la que usa la fuerza que se encuentra en el interior de la Tierra, por ejemplo las fuentes termales.

Energías alternativas o renovables

Energía solar: utiliza la luz del sol.

4 5

Energía mareomotriz: utiliza la fuerza de las olas del mar.

Exportación: producto que se envía a otro país para su venta. Bagazo: material fibroso que se produce en la fabricación de azúcar.

36

IGER − Zaculeu

Energía eólica: utiliza la fuerza que producen las corrientes de viento.

Veamos un ejemplo: ¿Cómo se produce energía eléctrica a partir de la energía hidráulica? 1)

Después de realizar un estudio ambiental, para ubicar el lugar indicado, el agua de un río se desvía de su cauce y una parte se almacena en una represa, que es como un tanque.

2)

Luego, el agua que está en la represa cae con gran fuerza hacia unas turbinas.

3)

Las turbinas que reciben el agua se mueven a gran velocidad, y esa velocidad produce energía mecánica la cual, a través de unos aparatos, se transforma en energía eléctrica.

4)

La energía eléctrica llega a un generador y luego se distribuye por cables con la fuerza adecuada para ser utilizada en los hogares.

5)

El agua que pasó por las turbinas vuelve a unirse al río sin ser contaminada.

Ciencias Naturales − Semana 19

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¡A la ciencia por la experiencia! ¡De caja de cartón a horno solar! Introducción La energía solar es una fuente de energía alternativa que se considera “energía limpia”, ya que no contamina y no consume ningún recurso natural. Un ejemplo son los paneles solares, que se colocan en los techos de las casas para que absorban la energía del sol, y produzcan electricidad. ¿Qué le parece si probamos aprovechar la energía del Sol de otra manera? ¡Fabriquemos un horno solar usando una caja!

¿Qué materiales necesita? • • • • • • • • • •

Caja de cartón de forma rectangular. La caja debe estar limpia. Regla Marcador negro Cuchilla Papel aluminio Goma Tijeras Plástico transparente Cinta adhesiva Papel construcción negro

Procedimiento:

1. En la parte superior de la caja, marque un cuadrado usando el marcador y la regla.

2. Usando la cuchilla, y con cuidado, corte tres de los lados, dejando el cuarto lado sin cortar (pegado a la caja). Como resultado quedará una tapadera.

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IGER − Zaculeu

3. La parte interior de la tapadera recién cortada fórrela con papel aluminio.

4. El agujero que quedó en la caja, fórrelo con plástico transparente. Asegure que quede bien estirado.

5. Forre con papel aluminio el interior de la caja. Luego en la base pegue papel construcción negro.

6. En una tarde con mucho sol coloque lo que quiera calentar adentro de su horno.

7. Deje la ventana transparente abierta usando un palo o una regla y coloque el horno donde el sol le transfiera bastante radiación.

8. Anote los resultados (cuánto tiempo utilizó el horno, qué comida calentó y cómo se coció).

9. Comparta con sus compañeros, enviando su experiencia al correo: [email protected]

Ciencias Naturales − Semana 19

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Resumen Sonora: la que producen los sonidos. Lumínica: la que se forma al producir luz. La energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo.

Calorífica: la que genera calor. Química: la que se produce cuando hay una reacción química. Mecánica: la que se produce por la posición y el movimiento de los cuerpos. Atómica: la que se produce por una reacción nuclear. Eléctrica: la que se produce por la electricidad. Hidráulica: la que se produce al aprovechar las corrientes de agua.

La Ley de Conservación de la Energía indica que: “La energía no se crea, ni se destruye, solo se transforma”. Una forma de generar energía es a través del uso racional de los recursos naturales.

Los recursos naturales son bienes y servicios que la naturaleza provee al ser humano para su uso.

Los recursos naturales renovables se pueden reponer en un ciclo relativamente corto para el humano (decenas o cientos de años). Los recursos naturales no renovables no se pueden producir o reponer en un tiempo corto, algunos necesitan millones de años para reponerse.

Las energías alternativas son las que utilizan los recursos naturales sin agotarlos, ni contaminarlos. Algunos ejemplos son: energía geotérmica, solar, hidráulica, eólica y mareomotriz.

Investigue en la red... Visite la siguiente dirección para conocer sobre hidroeléctricas en Guatemala. https://www.youtube.com/watch?v=7MZ4GZPfKCg

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IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

1. Lea cada enunciado con atención y escriba entre paréntesis (F) si es falso o (V) si es verdadero. a. Un recurso natural renovable se puede agotar si se le sobre explota y no se da tiempo a que se pueda reponer ( ) b. El petróleo es un ejemplo de recurso natural no renovable

(

)

c. La energía hidráulica es la que se genera por la fuerza del viento

(

)

d. Un recurso natural no renovable necesita poco tiempo para reponerse

(

)

e. Las energías alternativas son las que no contaminan el medio ambiente

(

)

2. Subraye la definición de Ley de Conservación de la Energía. a. Un cuerpo en reposo continuará en reposo y un cuerpo en movimiento continuará en movimiento si no se le aplica una fuerza externa. b. La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. c. La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. d. La energía se puede destruir si se aplica suficiente fuerza. 3. Dibuje un ejemplo que represente el tipo de energía que se indica.

Energía lumínica



Energía mecánica



Energía sonora



Energía eléctrica

Ciencias Naturales − Semana 19

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4. Complete la siguiente carta: Querida tía Elvia: Estoy muy contenta en IGER. Las semanas han pasado rápido y cada día aprendo algo nuevo. Hoy, por ejemplo, aprendí sobre energías alternativas, que son las que usan los recursos naturales sin ________________________ ni __________________________. También aprendí que algunos ejemplos son la energía ______________________, que se genera por los vientos; la energía mareomotriz, que es producida por ____________________, la energía hidráulica se origina por __________________________ y la energía geotérmica, que se produce por _______________ ___________________________. La próxima semana seguiremos estudiando sobre Física, te escribiré para contarte todo lo que estoy aprendiendo. Te extraño mucho, saludos a la familia. ___________________________ (espacio para firmar).

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

1. Elabore un dibujo en donde compare a su comunidad utilizando fuentes de energía no renovable y los efectos de la contaminación que produce, y uno con fuentes de energía renovable, sin contaminación.

2. Elabore un listado con cinco recursos naturales renovables y cinco no renovables de su entorno. Recursos naturales renovables 1. 2. 3. 4. 5.

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Recursos naturales no renovables 1. 2. 3. 4. 5.

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades.

Elabore una propuesta para el uso de una fuente de energía alternativa en su comunidad.

Glosario bagazo: Material fibroso que se produce en la fabricación de azúcar. exportación: Producto que se envía a otro país para su venta. hidroeléctrica: Forma de energía que se genera por la fuerza del agua, que luego se transforma en energía mecánica y finalmente en energía eléctrica o electricidad. keroseno: Líquido inflamable que se obtiene del petróleo y se usa como combustible.

Ciencias Naturales − Semana 19

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Revise su aprendizaje Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Después de estudiar...

Identifico las características de los recursos naturales renovables y no renovables. Identifico los aportes del investigador guatemalteco Francisco Ramírez. Defino energía como concepto en física. Enumero y ejemplifico diferentes tipos de energía. Identifico los tipos de energía existentes en mi entorno. Explico con mis palabras qué es energía alternativa y las ventajas de su utilización en la conservación del ambiente.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

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20 Óptica ¿Qué encontrará esta semana? Carlos René León Roldán El mundo de las ciencias naturales ¡Cuando los ojos nos engañan!

Esta semana logrará:  Identificar el aporte del científico guatemalteco Carlos René León Roldán.  Describir qué es la luz, sus propiedades y algunos fenómenos naturales relacionados.  Describir qué es la óptica y enumerar ejemplos de sus aplicaciones modernas en beneficio de la humanidad, a partir de situaciones de su entorno.  Poner en práctica lo aprendido sobre uno de los fenómenos de la luz. 

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¡Para comenzar! Carlos René León Roldán El doctor Carlos René León se graduó de médico en Guatemala en el año 1996. Posteriormente fue a Colombia a estudiar oftalmología y luego a Estados Unidos.

Carlos René León Roldán

En el año 2011, hizo un descubrimiento que se ha calificado como el más grande de los últimos 15 años en el campo de la medicina en Guatemala inventó una córnea artificial que permite a ciertos tipos de invidentes recuperar la visión. La córnea artificial, que se conoce formalmente como “queratoprotesis hidroxiapatita coralina” está hecha de coral marino. Mediante una cirugía, la córnea artificial se implanta en el ojo y se conecta al nervio óptico. Luego de la cirugía las personas vuelven a recuperar su visión al 100% en dos semanas. Este invento beneficia a personas con cierto tipo de ceguera que tengan en buen estado su retina y que puedan percibir la luz, también se han beneficiado los que hayan sufrido ceguera por accidentes con cal o ácido. El doctor Carlos León ha recibido premios nacionales e internacionales, como la medalla de oro de la Organización Mundial de Propiedad Intelectual en 2011.

Si quiere conocer más sobre el doctor Carlos León y su invento, vea el siguiente artículo: http://www. prensalibre.com/noticias/Inventodevuelve-vista_0_292775947.html

¡A trabajar! Escriba unas palabras de agradecimiento al doctor Carlos Roldán, por su trabajo para ayudar a las personas con ceguera a recuperar su visión.

1

Oftalmología: especialidad de la medicina que estudia el ojo humano.

2

Córnea: parte central, transparente del ojo, que permite la refracción y transmisión de la luz.

3

Invidente: persona que no puede ver, que sufre ceguera.

4

Retina: es el tejido sensible a la luz, que se encuentra en la superficie interna del ojo.

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El mundo de las ciencias naturales 1. La luz La vista es uno de los sentidos con los que cuentan los seres humanos. Usamos la vista para captar los colores, diferenciar la luz de la oscuridad, reconocer profundidades y texturas o para alertarnos ante situaciones peligrosas. Desde el punto de vista de la física, la luz es una forma de radiación que puede ser detectada por el ojo humano, permitiendo ver las cosas que conocemos. El Sol y las estrellas son ejemplos de luz natural, mientras que la luz de una candela, un encendedor, o una bombilla eléctrica son formas de luz artificial. La estructura física de la luz es la de una onda electromagnética que se propaga rapidísimo. ¡Se estima que la velocidad de la luz es 300,000 kilómetros por segundo (km/s)!

1.1 Propiedades de la luz Para la física, la luz se comporta como una longitud de onda, que puede tener diferentes propiedades, entre las que destacan:

a. Absorción: la luz choca con una superficie que la captura total o parcialmente. La luz se absorbe en forma de calor. Absorción

b. Reflexión: Cuando la luz choca con la superficie de un cuerpo y no lo atraviesa, cambia de dirección, es decir se refleja. Esto ocurre porque la materia del cuerpo que es chocado retiene su energía y remite la luz en todas las direcciones.

Ciencias Naturales − Semana 20

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Ejemplos de reflexión de la luz son: un espejo, un lago calmado.

Luz

Reflexión

c. Refracción: Sucede cuando la luz se transmite de un medio a otro (ejemplo del aire al agua, o viceversa), entonces la luz cambia de velocidad. La imagen se puede observar distorsionada. Un ejemplo es cuando se coloca un lapicero en un vaso con agua. Si se ve de frente el lapicero dentro del vaso con agua, la imagen dará la impresión de estar doblada o quebrada, porque la luz cambia de dirección al entrar en contacto con el agua.

Aire

Agua

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1.2 El espectro de luz La luz se manifiesta formando ondas que tienen una longitud muy pequeña para ser percibida por el ojo humano: 380 nanómetros (nm) a 780 nanómetros (nm). Las longitudes de onda que son visibles al ser humano se conocen como espectro de luz. El ojo humano percibe la luz de cada una de estas longitudes como un color diferente. Veamos el espectro de luz que es visible para el ojo humano: ¿Sabía qué? Rayos Rayos cósmicos Gamma Rayos X

Ultra violeta

Luz

Longitud de onda Infra- Calor rrojo

Radar

Las longitudes de onda son tan pequeñas que se miden en una medida especial que se llama nanómetro (nm). Un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro.

Radio onda larga

Espectro visible

4000 A

5000 A 6000 A Longitud de onda (Angstrom)

Curiosidades

1 nm=10ˉ⁹ es decir 0.000000001 metros

7000 A

¿?

ü Si vemos un objeto azul, por ejemplo un pantalón de lona, esto significa que de la luz que recibe el pantalón, absorbe todos los colores del espectro menos el azul, que es el color que refleja. ü Cuando vemos un objeto de color negro, esto significa que se absorbió todo el espectro de luz. ü Mientras que cuando un objeto es blanco, esto significa que se reflejó toda la luz.



Ejercicio 1 Utilice sus conocimientos sobre conversiones aprendidos en la semana 18 para calcular: ¿a cuántos metros equivalen 380 nanómetros?

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1.3 Algunos fenómenos relacionados con la luz En el punto anterior, estudiamos las propiedades de la luz, y cómo los rayos pueden absorberse, reflejarse o refractarse. Gracias al espectro de la luz visible, nuestros ojos perciben los colores y, en general, podemos decir que vemos la vida como la conocemos con diferentes tonos, intensidades y texturas. En la naturaleza existen algunos fenómenos asociados a la luz que nos son muy familiares, como el arcoíris y el relámpago. El arcoíris es un fenómeno que se observa cuando llovizna y luego empieza a calentar el Sol. Todos hemos observado los lindos colores que se forman en un arco que puede ser bien definido y con colores fuertes, o bien puede ser menos definido. Pero, ¿sabe usted por qué es que se forma un arcoíris?

Un arcoíris se forma cuando los rayos de luz atraviesan pequeñas gotas de lluvia que están contenidas en la atmósfera terrestre. Al cambiar de medio (aire al agua), la luz se refracta. Los diferentes tamaños y las formas de las gotas afectan la intensidad de los colores del arcoíris. Mientras más grandes son las gotas, más fuertes son los colores. Otro fenómeno común, sobre todo en la época lluviosa, son las tormentas eléctricas, en las que aparecen rayos, relámpagos y truenos. ¿Conoce la diferencia entre estos conceptos? Un rayo es una descarga de electricidad que ocurre entre nubes, o se puede observar dirigida hacia la tierra. La descarga es tan poderosa, que usualmente produce luz, que es lo que conocemos como relámpago y está asociada con un sonido muy fuerte, que es lo que se conoce como trueno.



Ejercicio 2 Explique con sus palabras, ¿cuál es la diferencia entre un rayo, un relámpago y un trueno? Lea el siguiente tema (Óptica), e indique cuál de los tres está relacionado con el campo de estudio de la óptica.

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2. Óptica Debido a su importancia, desde la antigüedad los científicos han estado interesados en la luz, sus características y los fenómenos relacionados que se estudian en un campo de la física denominado óptica.

2.1 Aplicaciones de la óptica La tecnología ha permitido a través de los siglos que el estudio de la luz y los fenómenos relacionados con ella, sean más sencillos por medio del uso de aparatos, que también tienen aplicaciones en nuestra vida cotidiana. Entre estos destacan:

¿Sabía qué? La ingeniería óptica es una rama de la ingeniería que se dedica al estudio de las aplicaciones de la óptica.

Gafas o anteojos Permite a las personas corregir diferentes defectos de la visión, como miopía (no se ve de lejos), hipermetropía (no se ve de cerca) o astigmatismo (se ve borroso). Microscopio Este aparato permite observar objetos que son muy pequeños para verlos a simple vista. En medicina su uso es fundamental. Algunos objetos que se pueden observar usando microscopio son: células de la sangre, bacterias y células vegetales. Lupa Permite ver objetos que se pueden observar a simple vista, pero con mayor detalle. Tiene un lente que permite crear una imagen ampliada. Un ejemplo de uso es para ver letras pequeñas del periódico. Microscopio estereoscópico Tipo de microscopio, que tiene dos lentes y permite mostrar objetos relativamente grandes en tres dimensiones.



Ejercicio 3

¿Usted o algún familiar o amigo utiliza anteojos? Escriba cómo el uso de estos ha mejorado su calidad de vida:

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Algunas aplicaciones modernas de la óptica se describen a continuación: • Las fibras ópticas se utilizan en las telecomunicaciones (televisión por cable, teléfono o internet, por ejemplo), para iluminación y en las redes de computadoras. • El láser es un dispositivo óptico que produce un haz de luz muy intenso, de un color y que tiene diferentes aplicaciones: En la medicina, es común el uso de láser para cirugías, ya que los cortes son muy finos y precisos, mucho más que el mejor bisturí. El láser tiene la ventaja de evitar hacer heridas abiertas que tardan más en recuperarse. También se usa para cauterizar sobre todo órganos delicados como el hígado y los ojos, en operaciones de retina, en cirugía estética y otras.

Escáner de código de barras. Es un método muy común para identificar y definir el precio de los productos que se compran en los supermercados Computación. Tiene diferentes aplicaciones. Por ejemplo: impresora láser, fotocopiadora, discos compactos o discos versátiles digitales (DVD), que son discos ópticos que se utilizan para almacenar información, como música, películas, documentos, videos, etc.

Uso industrial. Tiene diferentes aplicaciones. Por ejemplo, en la industria textil o automotriz se usa láser controlado con una computadora para hacer cortes precisos de cientos de piezas. Se utiliza para soldaduras.



Ejercicio 4

1. Busque en el periódico cinco ejemplos de aplicaciones modernas de la óptica. Pegue los recortes en su cuaderno de trabajo y escriba acá qué ejemplos recortó.

2. Escriba dos ejemplos donde usted observe o utilice fibras ópticas o láser.

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¡A la ciencia por la experiencia! ¡Cuando los ojos nos engañan! Introducción Antes de realizar el experimento vuelva a leer las características de la luz.

¿Qué materiales necesita? • 2 lápices • 2 vasos del mismo tamaño con agua (uno lleno con agua y otro con agua solo a la mitad) • Crayones

Procedimiento: 1. Consiga dos lápices y dos vasos con agua, uno lleno y otro solo a la mitad. 2. Coloque un lápiz dentro del vaso lleno de agua (vaso A) y otro en el vaso medio lleno (vaso B). 3. Colóquese de frente a la altura de cada vaso, y observe atentamente cada lápiz. 4. Con sus crayones, dibuje cómo se observa el lápiz del vaso A y el del vaso B.

vaso A

vaso B

5. Responda:

a. ¿Cómo se llama el fenómeno que hace que los lápices se observen de esa manera?

b. ¿El lápiz del vaso A se observa igual que el del vaso B? Explique su respuesta.

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Resumen La luz es una forma de radiación que puede ser detectada por el ojo humano, permitiendo ver las cosas que conocemos. Su estructura física es de una onda electromagnética que se propaga a 300,000 kilómetros por segundo (km/s).

Absorción: cuando la luz choca con una superficie que la captura total o parcialmente. Propiedades de la luz

Refracción: sucede cuando la luz se transmite de un medio a otro y cambia de dirección. Reflexión: sucede cuando la luz choca con un cuerpo y cambia de dirección.

Las longitudes de onda que son visibles al ojo humano se conocen como espectro de luz. El ojo humano percibe la luz de cada una de estas longitudes como un color diferente. Algunos fenómenos relacionados con la luz son: arcoíris y relámpagos. La óptica es el campo de la física que estudia la luz, sus características y los fenómenos asociados. Algunas aplicaciones de la óptica en la vida moderna son: fibras ópticas y láser, que tienen usos en la medicina, computación, industria y telecomunicaciones, por ejemplo.

Telescopio: sirve para observar cosas lejanas. Microscopio: ayuda a observar objetos muy pequeños. Ejemplos de aparatos ópticos:

Microscopio espectroscópico: permite observar en tres dimensiones. Lupa: se utiliza para aumentar la imagen de un objeto. Gafas o anteojos: permiten a las personas corregir diferentes defectos de la visión.

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IGER − Zaculeu

Investigue en la red... Para aprender más sobre la luz y la óptica consulte la siguiente dirección: http://www.youtube.com/watch?v=HSdYnInPmsg Si quiere divertirse viendo algunas ilusiones ópticas, visite: https://www.youtube.com/watch?v=Kk_ K0QnshNw

Autocontrol Actividad 1. 1.

2.

Demuestre lo aprendido.

Defina con sus palabras los siguientes conceptos: a.

Luz:

b.

Óptica:

c.

Espectro de luz:

Escriba dos fenómenos naturales relacionados con la luz:

3.

Observe los dibujos e indique el nombre del aparato óptico con el que fue observado:

4.

Observe los dibujos e indique la propiedad de la luz a la que corresponde:

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Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

1. Si observamos una mariposa de color amarillo, esto significa que: a. Del espectro de luz blanca absorbió todos los colores menos el amarillo que es el que refleja. b. Del espectro de luz blanca absorbe todos los colores. c. Del espectro de luz blanca refleja todos los colores. 2. Escriba dos aplicaciones de la óptica en su vida diaria:

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades.

Lea el siguiente artículo y responda a las preguntas:

Comprensión lectora, aplicación de conceptos.

Ventajas y desventajas del uso de láser en la odontología La odontología es la rama de la medicina que estudia, previene y trata enfermedades dentales y de la boca y órganos asociados. Algunas de estas enfermedades requieren de cirugía, para lo cual tradicionalmente se utiliza bisturí y suturas. Sin embargo, en la actualidad, el láser representa una nueva opción, cuyas ventajas y desventajas deben ser evaluadas por el paciente, quien elegirá si es de su conveniencia o no.

Ventajas del empleo de láser en cirugía odontológica ü Utilización de menos instrumentos. ü Mejor manejo de las normas de seguridad. ü Uso de menos anestesia. ü Precisión de corte con poco o ningún sangrado. ü El tiempo de operación es menor. ü No es necesario suturar. ü En lesiones muy grandes, solo se puede usar esta técnica. ü La recuperación es más rápida.

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  Desventajas del empleo de láser en cirugía odontológica ü Los equipos son más caros. ü La operación es más cara. ü El uso de láser requiere que el médico odontólogo esté capacitado y entrenado permanentemente. Adaptado de: http://www.odontologosecuador.com/espanol/artpacientes/amb/laser-en-odontologia.htm

a. Si a usted le dieran a escoger entre hacerse un procedimiento en los dientes con láser o sin láser y le dieran a considerar estos factores, ¿qué escogería? ¿Por qué?

Cirugía con láser Tiempo procedimiento : 20 minutos Anestesia: sí Tiempo de recuperación: 1 día Costo: Q500 Días con dieta: 10

Cirugía sin láser (equipo normal) Tiempo de procedimiento: 2 horas Anestesia: sí Tiempo de recuperación: 4 días Costo: Q100 Días con dieta: 40

Escriba su respuesta:

b. Con base en esto, escriba una reflexión sobre cómo una aplicación moderna de la óptica contribuye a la mejora de calidad de vida de las personas.

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Glosario cauterizar: Procedimiento médico en el que se usa láser para quemar vasos sanguíneos y evitar una hemorragia (sangrado). córnea: Parte central, transparente del ojo, que permite la refracción y transmisión de la luz. hemorragia: Salida muy grande de sangre por ruptura de venas, arterias o capilares. invidente: Persona que no puede ver, que sufre ceguera. odontología: Rama de la medicina que se especializa en el diagnóstico, tratamiento y prevención de enfermedades de la boca (dientes, encías, lengua, paladar, glándulas salivales y otros). oftalmología: Especialidad de la medicina que estudia el ojo humano. retina: Es el tejido sensible a la luz, que se encuentra en la superficie interna del ojo. suturar: Coser una herida (con hilo adecuado) en el cuerpo.

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

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la casilla que mejor indique su rendimiento.

Identifico el aporte del científico guatemalteco Carlos René León Roldán. Describo qué es la luz, sus propiedades y algunos fenómenos naturales relacionados. Describo qué es la óptica y enumero ejemplos de sus aplicaciones modernas en beneficio de la humanidad, a partir de situaciones de mi entorno Pongo en práctica lo aprendido sobre uno de los fenómenos de la luz.

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logrado

en proceso

no logrado

21 El sonido ¿Qué encontrará esta semana? Landell de Moura Andreas Pavel El mundo de las ciencias naturales ¡Un teléfono con dos latas!

Esta semana logrará: 

Identificar los aportes de Landell de Moura y Andreas Pavel, científicos latinoamericanos que innovaron el campo del sonido.



Identificar la relación entre ondas sonoras y sonido, así como la forma en la que el ser humano lo percibe.



Describir algunas propiedades del sonido, relacionándolas con situaciones de su entorno.



Identificar algunas aplicaciones del sonido en la vida cotidiana..

 Aplicar lo aprendido sobre ondas sonoras en un experimento sencillo. 

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¡Para comenzar! Esta semana conocerá sobre dos personas que hicieron grandes aportes en el campo del sonido, aunque no se dedicaron específicamente al estudio de la física…. eso no fue necesario, porque con su ingenio, constancia y creatividad pudieron destacar y serán recordados por dejar un legado1 al mundo.

Andreas Pavel Andreas Pavel nació en 1945 en Alemania y se trasladó siendo niño a Brasil. En su época universitaria inventó el “cinturón estéreo”, un aparato que permitía “llevar la música todo el tiempo amarrada en la cintura”. Andreas patentó su invento en 1977 y trató de vender su idea a grandes compañías, pero no tuvo éxito. Andreas Pavel

En 1979, la empresa Sony inventó el “walkman” (reproductor de audio estéreo portátil) usando la idea original de Pavel sin tener su autorización ni darle ninguna compensación económica. ¡Las ventas por el walkman fueron millonarias! Firme en sus argumentos, y con la patente de su invento, Pavel inició una batalla con Sony para que le dieran una compensación. En el año 2005, Pavel triunfó y se logró un arreglo económico.

Landell de Moura Landell de Moura fue un sacerdote brasileño que vivió entre los años 1861 y 1928. El padre Landell mantuvo gran interés en la física, la química y los fenómenos relacionados con la luz y el sonido. Landell de Moura

Fue la primera persona en lograr la transmisión de la voz humana a través de la señal de radio. Esto ocurrió en el año 1900. El evento fue presenciado por grandes personajes de la época en São Paulo. La voz humana se captó en un rango de 8 km, lo cual era un logro, ya que la comunicación en ese tiempo se limitaba al telégrafo o al teléfono con cable.

¡A trabajar! Reflexione y conteste: Escriba cómo sería su vida si no pudiera escuchar sonidos, qué dificultades tendría y qué actividades no podría hacer.

1

Legado: algo que se puede heredar.

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El mundo de las ciencias naturales 1. El sonido A lo largo de nuestra vida, el cerebro reconoce cientos de sonidos, sin necesidad de que veamos los objetos que los producen. Por ejemplo: sabemos reconocer si la voz es de un niño, de un adulto o de una persona anciana. El sonido es una vibración2 que se propaga a través de la materia (sólida, líquida o gaseosa) en forma de ondas, llamadas ondas sonoras. En el campo de la física, una onda es una forma de propagación de energía de un lugar a otro a través de la oscilación3.

Para entender mejor cómo se produce una onda, imagine a dos amigos que sostienen una cuerda de manera tensa (punto inicial). Uno de ellos aplica movimientos de un lado de la cuerda, produciendo ondas.

Hay muchos ejemplos de ondas en la naturaleza: las olas de mar o las ondas sísmicas (que producen temblores o terremotos).

2

Vibración: movimiento muy corto y rápido que se repite.

3

Oscilación: movimiento de un lado a otro, que vibra.

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Ejercicio 1

Lea las siguientes situaciones y escriba un sonido con el cual usted las asocie. Vea el ejemplo. Situación Una emergencia Una fiesta

Sonido asociado Una ambulancia con sirena funcionando.

Un perro enojado Una llamada telefónica Un bebé que tiene hambre

1.1 Propiedades del sonido El sonido tiene propiedades que lo caracterizan, veamos algunas de ellas: La amplitud es la máxima separación de una onda desde su punto inicial.

Amplitud Punto inicial

Un sonido débil tiene una amplitud menos alta. Un sonido intenso tiene una amplitud más alta.

Sonido intenso

Sonido débil

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IGER − Zaculeu

La longitud es la distancia entre dos puntos máximos sucesivos de una onda. Indica qué tan larga es una onda.

Longitud

La frecuencia de un sonido tiene relación con qué tan rápido o tan despacio se realice la vibración. Se define como el número de vibraciones por segundo. En el Sistema Internacional de Medidas se mide en Hertz y se representa por Hz. 1 Hertz= 1 vibración por segundo.

Longitud de onda en metros

Sonido intenso Mayor frecuencia 1 segundo

Sonido débil

Menor frecuencia

1 segundo

Los seres humanos no podemos percibir frecuencias que se encuentran debajo de los 20 Hz, que se llaman infrasonido. Pero otros seres vivos sí pueden. Por ejemplo, los elefantes emiten estos sonidos bajos para comunicarse.

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Se denomina ultrasonido a las frecuencias superiores a los 20,000 Hz, que tampoco son perceptibles por los humanos. Por ejemplo, los perros captan frecuencias entre 40 y 40,000 Hz o los murciélagos, que puede llegar a captar 140,000 Hz.

¿Sabía que animales como los murciélagos y los delfines utilizan sonidos para movilizarse dentro de su ambiente? La ecolocación es un fenómeno que consiste en emitir ultrasonido hacia el medio ambiente que rodea al animal, de forma que cuando las ondas sonoras rebotan en todos los objetos circundantes, el cerebro lo interpreta y crea un “mapa”, sin necesidad de usar la vista.

onda reflejada (eco)

murciélago

objeto onda emitida distancia (r)



Ejercicio 2

Busque en el diccionario la definición de acústica, y escriba con sus palabras su significado.

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IGER − Zaculeu

1.2 ¿Cómo percibe el sonido el ser humano? ¿Sabía usted que los seres humanos no podemos captar todos los sonidos? El rango audible para el ser humano es de 20 a 20,000 Hz. La capacidad de captar las frecuencias más altas disminuye en las personas ancianas. Se ha preguntado, ¿cuál es el proceso fisiológico4 que se realiza en el organismo para que podamos escuchar? 1) Las orejas captan las ondas sonoras que llegan del exterior. 2) Las ondas sonoras llegan hasta el tímpano, que es una membrana flexible que vibra. 3) La vibración llega a la cadena de huesecitos que amplifican el sonido y lo transmiten al oído interno. 4) Las vibraciones mueven los líquidos que existen en el caracol o cóclea, que tiene forma de tubo en espiral y se localiza en el oído interno. 5) Las ondas sonoras entonces se transforman en impulsos eléctricos que llegan al cerebro, el cual interpreta el sonido.



Ejercicio2

¿Sabía que la música es un conjunto de sonidos que se combinan y que tiene efectos en el estado de ánimo de las personas? Realice una encuesta a tres personas de diferentes edades y llene el siguiente cuadro: Nombre de la persona entrevistada

4

Edad

¿Cuál es su cantante y su ritmo musical favorito?

¿La música que escucha influye en su estado de ánimo? Explique.

Proceso fisiológico: que explica el funcionamiento de algún órgano o aparato de un ser vivo.

Ciencias Naturales − Semana 21

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2. Aplicaciones del sonido El sonido tiene muchas aplicaciones de utilidad para el ser humano. Por ejemplo, en el campo de la medicina se utilizan ultrasonidos para realizar exámenes de órganos internos, durante el embarazo o para tratar lesiones. ¿Cómo funcionan los ultrasonidos para el embarazo? El doctor utiliza un equipo que emite ondas sonoras de alta frecuencia (ultrasonido) a través de un gel que se aplica en el área abdominal de la madre. Una computadora convierte el eco de estas ondas en una imagen del feto en tiempo real, conocida como ecografía. Las ecografías permiten al doctor estudiar el progreso y salud de la madre y del bebé antes de su nacimiento. Un invento que revolucionó la comunicación en masa es el micrófono, que permite que un mensaje llegue a muchas personas a la vez, como en los servicios de las iglesias, en presentaciones o reuniones, en conciertos musicales u otros. Para que una construcción sea fuerte y segura (un puente, por ejemplo) se debe determinar el espesor necesario y la resistencia de un material comparado con otro. Para ello, los ingenieros que estudian estructuras, realizan pruebas con ultrasonido para calcular la resistencia de los materiales de construcción En la vida diaria, muchos aparatos eléctricos utilizan sonido. Por ejemplo, el timbre de la casa, la radio, la televisión, el teléfono, la olla de presión y muchos otros.



Ejercicio 3

De acuerdo con sus experiencias, escriba un ejemplo donde se aplique la utilidad del sonido en los siguientes ámbitos: Transporte: Familia: Trabajo: Escuela:

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IGER − Zaculeu

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Un teléfono con dos latas! Introducción Una de las aplicaciones del sonido que es cotidiana en nuestra vida es el teléfono. Una llamada por teléfono puede acercarnos cientos de kilómetros a las personas que conocemos. En este experimento sencillo demostraremos con materiales simples cómo funciona el teléfono a partir de la vibración de ondas sonoras.

¿Qué materiales necesita? • Abrelatas • Dos latas vacías del mismo tamaño • Una cuerda o cordel delgado de dos metros • Un amigo o familiar • Lápiz

Procedimiento: 1. Consiga dos latas vacías y limpias del mismo tamaño. Corte una de las tapaderas de cada lata.

2. Abra un agujero en medio de cada lata e introduzca un cordel o cuerda delgada de 2 metros que se amarra con un nudo fuera de las latas para asegurar que esté fijo.

3. Tense el cordel. 4. Invite a un amigo o familiar a hablar a través de las latas. 5. Anote sus observaciones en su cuaderno. 6. Explique para qué sirve el cordel en este experimento.

Ciencias Naturales − Semana 21

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Resumen El sonido es una vibración que se propaga a través de la materia (sólida, líquida o gaseosa) en forma de ondas, llamadas ondas sonoras. En el campo de la física, una onda es una forma de propagación de energía de un lugar a otro a través de la oscilación. La amplitud es la máxima separación de una onda desde su punto inicial. Algunas propiedades del sonido son:

La longitud es la distancia entre dos puntos máximos sucesivos de una onda. Indica qué tan larga es una onda. La frecuencia es el número de vibraciones por segundo.

El ser humano puede percibir sonidos entre frecuencias de 20 y 20,000 Hertz (Hz). El proceso fisiológico para escuchar es el siguiente: a. Las orejas captan las ondas sonoras que llegan del exterior. b. Las ondas sonoras llegan hasta el tímpano, que es una membrana flexible que vibra. c. La vibración llega a la cadena de huesecitos que amplifican el sonido y lo transmiten al oído interno. d. Las vibraciones mueven los líquidos que existen en el caracol o cóclea, que tiene forma de tubo en espiral y se localiza en el oído interno. e. Las ondas sonoras entonces se transforman en impulsos eléctricos que llegan al cerebro, el cual interpreta el sonido. Las frecuencias menores de 20 Hz se denominan infrasonidos y las mayores de 20,000 Hz se denominan ultrasonidos. Entre las aplicaciones del sonido están los ultrasonidos utilizados en la medicina (analizar órganos internos, embarazo, tratamiento de lesiones), el micrófono, el estudio de la resistencia de materiales de construcción y algunos aparatos eléctricos como la radio, la televisión, el teléfono, el timbre, etc.

Investigue en la red... Aprenda más sobre el oído y las cuerdas vocales en este video: https://www.youtube.com/watch?v=D5vfcuIhvYUl

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IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

1. Lea los enunciados y escriba entre paréntesis (V) si es verdadero o (F) si es falso. a. Para que exista sonido no se necesita la vibración



(

)

b. La frecuencia es el número de vibraciones por segundo

(

)

c. El ser humano puede percibir frecuencias de sonido menores a los 20 Hertz

(

)

d. Los ultrasonidos son utilizados en la medicina para tener imágenes de los órganos internos del cuerpo o del feto durante el embarazo

(

)

e. Una onda es una forma de propagación de energía, a través de la oscilación

(

)

2. Ordene el proceso fisiológico que permite a los seres humanos poder oír. Lea cada paso y anote entre paréntesis el número de orden que corresponde. La vibración llega a la cadena de huesecitos que amplifican el sonido y lo transmiten al oído interno. ( )

Las ondas sonoras llegan hasta el tímpano, que es una membrana flexible que vibra. ( )

Actividad 2.

Las vibraciones mueven los líquidos que existen en el caracol. ( ) Las ondas sonoras se transforman en impulsos eléctricos que llegan al cerebro, el cual interpreta el sonido. ( ) Las orejas captan las ondas sonoras que llegan del exterior. ( )

Aplique lo aprendido.

1. Observe los dibujos que se presentan, marque con una X en cuáles aparatos se utiliza el sonido.

Ciencias Naturales − Semana 21

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2. Observe el siguiente esquema, e indique a qué propiedad del sonido corresponde cada número:

2

1

1 segundo

1 segundo

3 1 _________________________________________________ 2 _________________________________________________ 3 _________________________________________________

3. En el siguiente esquema, indique cómo se llaman las frecuencias menores de 20 Hz y las mayores de 20,000 Hz, colocando el nombre donde corresponde:

Campo auditivo humano

0

70

20

IGER − Zaculeu

20,000

40,000

160,000 Frecuencias (Hz)

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Comprensión de lectura, redacción

Analice el siguiente fragmento del artículo y responda las preguntas:

“Algunos submarinos5 emiten frecuencias de infrasonido en sus prácticas militares. Se

sospecha que su uso indiscriminado6 puede ser la causa de varamientos7 masivos de ballenas o delfines que se dan en diferentes partes del mundo. Se hicieron algunas pruebas emitiendo infrasonido a un delfín que vivía en cautiverio8 y eso provocó que perdiera el sentido de audición y la capacidad de ecolocación en 40 minutos. Los científicos indican que si hay muchas pruebas militares en los mares usando sonares9 pueden producir en los delfines y ballenas primero alarma, luego pánico y luego sensación de huida, lo que puede producir los varamientos.” Adaptado de: http://www.elmundo.es/elmundo/2009/04/09/ciencia/1239269510.html

Responda lo siguiente: 1. ¿Cree usted que debería existir una ley internacional que regule el uso de estas prácticas militares? Explique su respuesta.

2. ¿Por qué cree usted que los sonares no afectan a los peces y sí afectan a las ballenas y delfines? Explique su respuesta.

5 6 7 8 9

Submarino: medio de transporte utilizado en el interior de los océanos. Indiscriminado: sin orden o control. Varamientos: cuando ballenas o delfines aparecen muertos en la playa. Cautiverio: que no se encuentra en libertad. Sonares: un sonar es una técnica que usa la propagación del sonido bajo el agua para navegar, comunicarse o detectar objetos sumergidos.

Ciencias Naturales − Semana 21

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Glosario cautiverio: Que no se encuentra en libertad. indiscriminado: Sin orden o control. legado: Algo que se puede heredar. oscilación: Movimiento de un lado a otro, que vibra. proceso fisiológico: Que explica el funcionamiento de algún órgano o aparato de un ser vivo. sonares: Un sonar es una técnica que usa la propagación del sonido bajo el agua para navegar, comunicarse o detectar objetos sumergidos. submarino: Medio de transporte utilizado en el interior de los océanos. varamientos: Cuando ballenas o delfines aparecen muertos en la playa. vibración: Movimiento muy corto y rápido que se repite.

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

72

la casilla que mejor indique su rendimiento.

Identifico los aportes de Landell de Moura y Andreas Pavel, científicos latinoamericanos que innovaron los estudios en el campo del sonido. Identifico la relación entre ondas sonoras y sonido, así como la forma en la que el ser humano lo percibe. Describo algunas propiedades del sonido, relacionándolas con situaciones de mi entorno. Identifico algunas aplicaciones del sonido en la vida cotidiana. Aplico lo aprendido sobre ondas sonoras en un experimento sencillo.

IGER − Zaculeu

logrado

en proceso

no logrado

22 Materia en movimiento 1 ¿Qué encontrará esta semana? •

Thomas Alva Edison



El mundo de las ciencias naturales



¡Juguemos con el movimiento!

Esta semana logrará: 

Identificar los aportes del científico Thomas Alva Edison.



Definir con sus palabras qué es movimiento y su importancia en la vida cotidiana.

 Describir los tipos de movimiento de los cuerpos, identificando cada uno en ejemplos de la vida cotidiana. 

Resolver problemas que involucren velocidad, distancia y tiempo.

 Aplicar lo aprendido, a través de la realización de un experimento con materiales de su entorno. 

Ciencias Naturales − Semana 22

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¡Para comenzar! Thomas Alva Edison Uno de los grandes ejemplos de perseverancia en la historia es, sin duda, Thomas Alva Edison, quien fue un físico e inventor de Estados Unidos de América que vivió de 1847 a 1931.

Thomas Alva Edison

Muchos creen que Alva Edison fue el creador de cientos de inventos, pero más importante que su poder creativo fue su trabajo persistente. Cuentan que cuando Thomas era niño, no pudo asistir con regularidad a la escuela y sus maestros lo consideraban demasiado inquieto, por lo que su madre le enenseñó desde su casa. Luego fue autodidacta1 y le apasionaba pasar tiempo en su laboratorio.

Entre los muchos inventos que realizó destacan:

Fonógrafo

Kinetoscopio

Primer aparato en el que se podía grabar la voz de alguien y reproducirla.

Es un aparato que pudo grabar figuras en movimiento, aunque sin sonido. Fue un invento muy importante para el cine.

Mejoró la bombilla eléctrica haciéndola más duradera. Diseñó el sistema eléctrico que hizo posible llevar electricidad a las casas de las personas.

1

Autodidacta: persona que aprende por sí misma, sin necesidad de un maestro.

74

IGER − Zaculeu

Cuentan que para que Thomas Alva Edison encontrara el material necesario para que el filamento2 interno de la bombilla perdurara, probó mil veces… hasta que lo encontró: el tungsteno3. Cuando lo criticaban, él contestaba

¡No fracasé, solo descubrí 999 formas de cómo no hacer una bombilla!

¡A trabajar! Reflexione y responda: 1. ¿Qué hubiera pasado si Thomas Alva Edison se hubiera dejado desanimar al haber fallado a la tercera vez en su intento por mejorar la bombilla eléctrica?

2. Una de las frases más importantes de Thomas Alva Edison fue “Un genio es 1% inspiración y 99% transpiración”. ¿Qué cree que significa esta frase?

2

Filamento: que tiene forma de hilo, muy fino.

3

Tungsteno: elemento químico y metálico de color blanco, cuyo símbolo es W y tiene número atómico de 74.

Ciencias Naturales − Semana 22

75

El mundo de las ciencias naturales 1. ¿Qué es el movimiento? Por nuestra experiencia sabemos que un objeto está en movimiento cuando no está quieto o en la misma posición. Muchas veces el movimiento es evidente, como cuando caminamos con nuestra familia; o poco perceptible, como el movimiento del planeta Tierra. ¡Sin dudarlo podemos decir que el movimiento es parte de nuestra vida! En física, el movimiento ocurre cuando hay un cambio en la posición original de un cuerpo después de un tiempo definido. Nuestro cuerpo está en movimiento Nuestro cuerpo está moviéndose en todo momento, aunque no lo percibamos. Por ejemplo, gracias al bombeo constante del corazón, la sangre se mueve por todo el cuerpo, llevando oxígeno a todas las células y transportando sus desechos, como el CO2, para ser eliminados. Tampoco nos damos cuenta del movimiento circular de nuestros ojos, que es inconsciente y ocurre todas las noches cuando estamos en lo más profundo del sueño. El cuerpo humano está diseñado para moverse en cualquier momento y en diferentes situaciones. Nuestros sistemas óseo y muscular, con la ayuda del sistema nervioso, se encargan de responder ante los estímulos internos o externos a través del movimiento del cuerpo. Los movimientos también nos ayudan a desenvolvernos socialmente. Las “muecas” que hacemos con la cara, ayudan a transmitir nuestro estado de ánimo a otras personas. Por ejemplo, movemos las cejas en señal de enojo; nuestros labios, al reírnos o la cabeza, en señal de desaprobación.



Ejercicio 1

1. Escriba con sus palabras qué es movimiento.

2. Reflexione: ¿Qué pasaría si los objetos, las personas o los animales no se movieran?

4

Evidente: que es fácil de comprobar, que es claro.

5

Perceptible: que se puede percibir por los sentidos.

76

IGER − Zaculeu

2. Medición del movimiento La cinemática es la rama de la física que describe el movimiento, sin tomar en cuenta las causas que le dan origen. Esto lo hace a partir de algunas magnitudes físicas (medidas), siendo las principales la velocidad y la aceleración. Antes de estudiar a profundidad sobre estas medidas, veremos algunos conceptos que nos ayudarán a comprenderlas. Distancia: es el espacio que recorre un objeto cuando se mueve. Se expresa como una unidad de longitud, en metros. Desplazamiento: es la distancia que hay entre el punto inicial y el punto final del movimiento de un cuerpo. Trayectoria: es una línea imaginaria que representa el recorrido de un cuerpo a lo largo del tiempo.

Punto de referencia: es un objeto quieto que nos sirve de comparación para observar a un objeto que se encuentra en movimiento. Por ejemplo, cuando visitamos un lugar nuevo, muchas veces usamos algún sitio como referencia para evitar perdernos, este sitio generalmente está fijo.

Punto de referencia

Ciencias Naturales − Semana 22

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2.1 Velocidad ¿Cómo sabemos si un vehículo se desplazó rápidamente o despacio? Podemos saberlo calculando su velocidad, que es la relación entre la distancia total recorrida y el tiempo empleado. Para que la información sea completa, debemos agregar la dirección a la que se desplazó. d V= t

Velocidad = distancia total tiempo total

Por ejemplo: Si el vecino recorre en su vehículo 280 km en 3 horas, la velocidad a la que se desplazó fue de: Velocidad =

280 km 3 horas

= 93.3 km/hora, hacia el oeste.

5 minutos

META

INICIO 28 m

Ahora bien, si quisiéramos averiguar la distancia a la que se desplaza un objeto, hacemos un despeje de la fórmula. Por ejemplo: si una moto tiene una velocidad de 0.70 m/s, ¿cuál es la distancia a la que se desplaza en 6,000 segundos? Velocidad = distancia total tiempo total Para calcular la distancia total despejamos la fórmula. Como el tiempo total está dividiendo, al pasar al otro lado de la ecuación lo hace multiplicando a la velocidad, de manera que la fórmula para distancia queda así: Distancia = velocidad x tiempo Entonces: d=

0.70 metros segundo

x 6,000 segundos = 4,200 metros

La moto se desplazó una distancia de 4,200 metros durante 6,000 segundos.

78

IGER − Zaculeu

2.2 Aceleración Como usted sabe, los vehículos no siempre se desplazan a la misma velocidad. La aceleración es la tasa a la que cambia la velocidad en el tiempo.

La unidad de aceleración es: m/s². La aceleración se considera positiva cuando se incrementa la velocidad, por ejemplo subir de 40 m/s² a 80 m/s². La aceleración negativa o desaceleración ocurre cuando se disminuye la velocidad. Por ejemplo, cuando un bus baja su rapidez porque se aproxima una curva peligrosa.



Ejercicio 2

¡Hagamos unos cálculos! Un carro se desplaza 80,000 metros en un tiempo de 3,600 segundos. ¿Cuál es la velocidad?

Respuesta:

Ciencias Naturales − Semana 22

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3. Tipos de movimiento Según la forma de la trayectoria, los movimientos se clasifican en rectilíneos y curvilíneos.

3.1 Movimiento rectilíneo Una trayectoria rectilínea describe el movimiento de un cuerpo en línea recta. Por ejemplo, en el campo, cuando se usa un tractor o arado para preparar un terreno para los cultivos, se observa esta trayectoria. Dependiendo si existe o no aceleración, el movimiento rectilíneo puede ser uniforme o uniformemente variado.

Movimiento rectilíneo uniforme Ocurre cuando la velocidad es constante, es decir no hay aceleración. El cuerpo en movimiento recorre distancias iguales en tiempos iguales. Movimiento rectilíneo

Movimiento rectilíneo acelerado Se caracteriza porque hay aceleración, es decir la velocidad no es constante. Por ejemplo, un carro inicia del reposo (v=0), luego de encendido se desplaza la primera media hora a 11 metros/segundo, luego baja a 5 metros/segundo y cuando llega a su destino va disminuyendo a 3 metros/segundo, hasta llegar nuevamente al reposo=velocidad cero.



Ejercicio 3

Lea los enunciados e indique si corresponden a movimiento rectilíneo uniforme o movimiento rectilíneo acelerado. 1. Un carro que acelera cada 5 minutos y frena después de 10 minutos. 2. En una industria de latas, una faja se mueve 8 horas a 0.5 metros por cada segundo. 3. Un tractor que cambia de velocidad cada hora debido al cansancio del conductor.

80

IGER − Zaculeu

3.2 Movimiento curvilíneo En otras ocasiones, la trayectoria utiliza curvas, por ejemplo cuando una mariposa se desplaza volando por el jardín. Una trayectoria que utiliza curvas se conoce como curvilínea, por lo que también se conoce como movimiento curvilíneo. Para facilitar su estudio, en física se puede clasificar de la siguiente manera:

Movimiento curvilíneo

Movimiento elíptico Cuando la trayectoria es una elipse, que es como un círculo achatado. Se da por ejemplo, en el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.



Movimiento circular

Movimiento parabólico

La trayectoria del cuerpo forma una circunferencia o círculo, como por ejemplo, en las aspas de un ventilador o una rueda de Chicago.

Ocurre cuando la trayectoria tiene forma de parábola, que es parecida a un arco. Algunos ejemplos serían el movimiento de un proyectil o un niño pateando una pelota hacia la parte superior de una portería, y que luego cae al suelo.

Ejercicio 4

Analice las situaciones e indique el tipo de movimiento al que corresponden: 1. El movimiento de las llantas de una bicicleta. 2. Un auto va en una gran carretera recta. En la primera hora se desplaza a 40 km por hora. En la segunda y tercera hora también va a 40 km por hora. 3. Una niña tira una piedra formando una parábola. 4. Un bus escolar viaja a 40 km/hora, luego cerca de las paradas baja a 10 km/hora y luego frena para que bajen los niños. 5. Movimiento que sigue la forma de una elipse.

Ciencias Naturales − Semana 22

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¡A la ciencia por la experiencia! ¡Juguemos con el movimiento! Introducción Esta semana estudiamos el movimiento y sus diferentes formas. Vimos que un tipo de movimiento es el rectilíneo y que puede ser acelerado o uniforme. Ahora que ya lo recordamos, qué le parece si busca a un compañero o compañera y se divierte experimentando con el movimiento.

¿Qué materiales necesita? • 1 carrito de juguete • 1 cronómetro • 1 lazo de cinco metros con marcas cada metro • 1 compañero/a para anotar los resultados • Libreta y lápiz

Procedimiento: 1. Coloque el lazo a lo largo del patio en donde va a realizar el experimento. 2. Impulse el carrito para que se desplace de forma paralela6 al lazo. 3. Anote el tiempo en el cual se desplazó el carrito. 4. Anote la distancia que el carrito se desplazó. 5. Usando la información sobre la distancia y el tiempo en el que el carrito se desplazó, calcule la velocidad.

6. Pídale a su compañero que también realice el experimento, mientras usted anota los resultados. Calcule la velocidad a la qué su compañero impulsó el carrito.

7. ¿Qué carrito fue más veloz?

6

Paralelo: que está orientado en la misma forma y dirección.

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IGER − Zaculeu

Resumen En física, el movimiento ocurre cuando hay un cambio en la posición original de un cuerpo después de un tiempo definido. La cinemática es la rama de la física que describe el movimiento, sin tomar en cuenta las causas que le dan origen. Esto lo hace a partir de algunas magnitudes físicas (medidas), siendo las principales la velocidad y la aceleración. Para comprender estas medidas, es necesario conocer los siguientes conceptos: • Distancia: es el espacio que recorre un objeto cuando se mueve. Se expresa como una unidad de longitud, en metros. • Desplazamiento: es la distancia que hay entre el punto inicial y el punto final del movimiento de un cuerpo. • Trayectoria: es una línea imaginaria que representa el recorrido de un cuerpo a lo largo del tiempo. • Punto de referencia: es un objeto fijo que sirve de comparación para observar a un cuerpo en movimiento. La velocidad es la relación entre la distancia total recorrida y el tiempo empleado. Su fórmula es: Distancia total Velocidad = Tiempo total La aceleración es la tasa a la que cambia la velocidad en el tiempo. Se mide en m/s². La trayectoria puede ser rectilínea (movimiento en línea recta) o curvilínea (movimiento en curvas).

Movimiento rectilíneo

Movimiento rectilíneo acelerado: cuando hay aceleración, es decir la velocidad no es constante. Movimiento rectilíneo uniforme: cuando la velocidad es constante, por lo que no hay aceleración. Movimiento circular: la trayectoria es una circunferencia o círculo.

Movimiento curvilíneo

Movimiento parabólico: trayectoria en una parábola. Movimiento elíptico: trayectoria en elipse (un círculo achatado en los extremos).

Investigue en la red... Para reforzar el tema de esta semana, consulte el siguiente vínculo: https://www.youtube.com/watch?v=-2L9EsNaxX8

Ciencias Naturales − Semana 22

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Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

Responda los enunciados para completar el crucigrama.

1

4

2

3

5

6

1.

Ocurre cuando hay un cambio en la posición original después de un tiempo definido.

2.

Tipo de movimiento que ocurre cuando la trayectoria es una circunferencia.

3.

Relación entre la distancia total recorrida y el tiempo empleado.

4.

Tipo de movimiento, cuando la trayectoria es una parábola.

5.

Tasa a la que cambia la velocidad en el tiempo.

6.

Se conoce así al movimiento que utiliza curvas.

84

IGER − Zaculeu

2. Observe los dibujos e indique el tipo de movimiento al que corresponden:

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

Resuelva los siguientes problemas: a.

Un bus escolar se desplaza 5,000 metros en un tiempo de 7,200 segundos. ¿Cuál es la velocidad?

Respuesta: b.

Si un vehículo tiene una velocidad de 0.90 m/s, ¿cuál es la distancia a la que se desplaza en 8,000 segundos?

Respuesta:

Ciencias Naturales − Semana 22

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c. ¿Cuál es el tiempo necesario para recorrer 50,000 metros teniendo una velocidad de 27.78 m/s?

Respuesta:

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades.

Lea el siguiente artículo y responda las preguntas:

La rueda, un invento que cambió nuestras vidas Las primeras ruedas fueron construidas en Mesopotamia, durante la Edad Antigua, aproximadamente 3,000 años antes de Cristo. Inicialmente, la rueda era movida por animales o por seres humanos. Las ruedas eran utilizadas durante las construcciones antiguas para trasladar objetos pesados. Poco a poco sus aplicaciones se hicieron más diversas: ruedas de carros, como mecanismo para subir agua de pozo o para los tornos de los alfareros. Ya en la edad media la rueda se utilizaba en molinos, aserraderos, bombas, etc. En la actualidad, muchos aparatos o mecanismos tecnológicos se desarrollan a partir de la rueda, como los rodillos que hacen funcionar las impresoras o fotocopiadoras, las ruedas de los medios de transporte (automóviles, bicicletas, buses, etc.), o los troqueles que sirven para transportar cargas pesadas. Adaptado de: http://www.educar.org/inventos/rueda.asp

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IGER − Zaculeu

Después de haber leído el artículo, reflexione y responda: 1. ¿Qué aplicaciones de la rueda puede identificar en su vida cotidiana?

2. ¿Qué tipo de movimiento tiene una rueda?

3. Escriba una reflexión acerca del desarrollo de la civilización humana a partir del descubrimiento de la rueda:

Glosario autodidacta: Persona que aprende por sí misma, sin necesidad de un maestro. evidente: Que es fácil de comprobar, que es claro. filamento: Que tiene forma de hilo muy fino. paralelo: Que está orientado en la misma forma y dirección. perceptible: Que se puede percibir por los sentidos. tungsteno: Elemento químico y metálico de color blanco, cuyo símbolo es W y tiene número atómico de 74.

Ciencias Naturales − Semana 22

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Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Identifico los aportes del científico Thomas Alva Edison. Escribo con mis palabras qué es movimiento y su importancia en la vida cotidiana. Describo los tipos de movimiento de los cuerpos, identificando cada uno en ejemplos de la vida cotidiana. Resuelvo problemas que involucren velocidad, distancia y tiempo. Aplico lo aprendido, a través de la realización de un experimento con materiales de mi entorno.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

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IGER − Zaculeu

23 Materia en movimiento 2 ¿Qué encontrará esta semana?

Simon Stevin

El mundo de las ciencias naturales



¡Bailemos para practicar lo aprendido!

Esta semana logrará: 

Identificar las contribuciones del científico Simón Stevin.

 Definir el momento de torsión e identificar situaciones cotidianas en las que se utiliza. 

Diferenciar entre la fricción estática y cinética.



Practicar las fuerzas estáticas y cinéticas con una actividad práctica.



Ciencias Naturales − Semana 23

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¡Para comenzar! Simon Stevin Fue un matemático y físico que nació en Bélgica y vivió de 1548 a 1620. En el campo de la matemática, fue el primero que reconoció la validez de los números negativos, que son muy útiles en álgebra1.

Simon Stevin

?¿

Curiosidades de las esclusas del Canal de Panamá Fueron construidas en el período de 1904 a 1914, y participaron más de 30 mil personas. A través de ellas navegan 12 mil barcos al año, por lo que es muy importante para el comercio a nivel mundial.

Entre las ramas de la física que más le gustaban estaba la mecánica, específicamente la estática2, ya que le apasionaba estudiar el equilibrio de los cuerpos y la composición de las fuerzas que lo permiten. Simon Stevin se especializó en hidrostática, que estudia los fluidos que se encuentran en reposo. Otros aportes de Simon Stevin: Estudió los principios mecánicos para la construcción de esclusas3, que usan compuertas diseñadas para que los barcos naveguen y se trasladen de un nivel de agua al otro. Uno de los ejemplos son las esclusas3 que se encuentra en el Canal de Panamá.

Entre las aplicaciones más útiles de su trabajo están la “paradoja4 hidrostática”, que indica que la presión en cualquier punto del líquido no depende de la forma del recipiente, ni de la cantidad de líquido que contenga, sino de la profundidad y densidad del líquido.

¡A trabajar! Lea con atención cada enunciado y escriba F (Falso) o V (Verdadero), según corresponda. 1. Simon Stevin fue un físico que se dedicó al estudio de la electricidad.

1 2 3 4

(

)

2. Las esclusas del Canal de Panamá usan compuertas para que los barcos se muevan de un nivel de agua a otro. (

)

3. Simon Stevin estudió las tres leyes del movimiento.

(

)

4. Simon Stevin estudió la hidrostática.

(

)

5. Las esclusas del Canal de Panamá son importantes porque facilitan el comercio a nivel mundial. (

)

Álgebra: parte de las matemáticas que utiliza signos, combinados con letras y números para representar operaciones. Estática: en física, es parte de la mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos. Esclusas: obra hidráulica que permite a los barcos navegar a través de canales con diferentes niveles de agua. Paradoja: algo que parece contrario.

90

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. Momento de torsión y aplicaciones Muchas veces es necesario aplicar una fuerza para producir movimiento circular. Esto ocurre por ejemplo, cuando se utiliza un desarmador para apretar o aflojar un tornillo, o cuando giramos la llave del lavamanos para que caiga agua. La fuerza que se aplica para producir una rotación, giro o vuelta se conoce como momento de torsión o torque. ¿Nuestro cuerpo utiliza el momento de torsión al moverse? Nuestro cuerpo puede producir un momento de torsión cuando aplica fuerza a los músculos y articulaciones (como codos, rodillas o muñecas) para hacer una rotación, giro o vuelta.

El ser humano también ha inventado utensilios que le han ayudado a aplicar el momento de torsión de una manera práctica, para mover, girar, apretar o aflojar. Algunos ejemplos son: palancas para cambiar una llanta, llaves de paso para apretar un chorro, atornilladores para apretar tuercas.

Ciencias Naturales − Semana 23

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El momento de torsión es una cantidad vectorial, por lo que tiene magnitud y dirección. De manera universal, se acordó que cuando una fuerza produce movimiento a favor de las agujas del reloj, el momento de torsión es negativo. Pero cuando la fuerza se produce en contra de las agujas del reloj, es positivo.



Ejercicio 1

Observe los esquemas que se presentan a continuación, y las flechas que indican hacia dónde se aplica el movimiento. Escriba si el momento de torsión es positivo o negativo.

Q

92

IGER − Zaculeu

2. Estática y cinética 2.1 Estática La mecánica es la rama de la física que se dedica al estudio y análisis del movimiento y reposo debido a la acción de fuerzas. Para facilitar su comprensión, se divide de la siguiente forma: Estática Estudia las fuerzas que intervienen para mantener el equilibrio de un cuerpo en reposo. Considerando la estática, los ingenieros pueden calcular los materiales para que las bases de un puente estén fijas y no exista riesgo de caerse. Debe considerar la fricción estática.

Mecánica

Cinemática Estudia el movimiento de los cuerpos sin importar las fuerzas que lo originan. Cuando aprendió el movimiento rectilíneo uniforme y calculó la distancia que recorrió un carro en un tiempo específico, estaba aplicando la cinemática.

Dinámica Estudia el movimiento de los cuerpos, analizando las causas que lo originan. Un ejemplo es calcular la fuerza necesaria para levantar un mueble utilizando una máquina simple, como una polea. Debe tomar en cuenta la energía cinética y la fricción cinética.

Ciencias Naturales − Semana 23

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2.2 Cinética La energía es la capacidad de realizar un trabajo. Los cuerpos o sistemas poseen energía, ya sea por estar en movimiento o en reposo. La energía cinética es la que posee un cuerpo debido a su movimiento. La cantidad de energía cinética depende de su masa y de la velocidad con la que se desplaza.

Científicos descubrieron que existen dos relaciones: “A mayor masa, mayor energía cinética.” “A mayor velocidad, mayor será la energía cinética.“ Recuerde: Los términos cinética y cinemática no significan lo mismo. La cinemática estudia las fuerzas de un cuerpo sin importar las causas, mientras que la cinética se refiere a la energía de un cuerpo en movimiento.

3 Fricción cinética y estática 3.1 Fricción cinética Al hablar de movimiento de cuerpos, un concepto que no debemos olvidar es el de fricción que, como se estudió en las semanas anteriores, es una fuerza que se opone al movimiento.

94

IGER − Zaculeu

La fricción cinética es aquella que se da entre la superficie y un cuerpo que está en movimiento. Por ejemplo: Una persona caminando con zapatos lisos en un piso mojado. La superficie del zapato liso y la superficie del piso serían los responsables de la fricción. En este caso, el agua disminuiría la fricción, por lo que el piso estaría más resbaladizo. Un patinador puede hacer un baile artístico sobre una pista de hielo por la fricción que se da entre el hielo y los zapatos especiales que tiene. La fricción del hielo es menor a la de un piso de madera o granito, por lo que es más fácil deslizarse en él.



Ejercicio 2

Lea las siguientes situaciones, y subraye en cuál se presentará mayor energía cinética. Explique su respuesta. 1. Niño tratando de resbalarse en un costal, pero en terreno plano. 2. Niña resbalándose sobre un costal en una bajada llena de grama mojada.

Ciencias Naturales − Semana 23

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3.2 Fricción estática La fricción estática ocurre entre las superficies de cuerpos en reposo. Por ejemplo: un cuaderno que está sobre el suelo o una carreta que está sobre la grama del jardín. En la vida real es fácil constatar que un cuerpo puede estar en reposo y en otro momento puede estar en movimiento. Por ejemplo, una bicicleta puede estar parqueada y al minuto puede ser manejada a gran velocidad. O bien, puede estar en movimiento, y luego quedar completamente en reposo. Lo que ocurre en estos casos, es que la fricción cambia de estática a cinética o viceversa. Para entender mejor, veamos el siguiente esquema: Información: bloque de 30 kg en reposo.

Momento 1 Bloque de madera de 30 kg

Existe fricción estática por el contacto entre la superficie del bloque y el suelo. Ninguna fuerza externa es aplicada.

Momento 2

F

Información: bloque de 30 kg en reposo. Se le aplica una fuerza y la fricción estática entre la superficie del bloque y el suelo continúa.

Bloque de madera de 30 kg Fricción estática

Información: bloque de 30 kg en movimiento.

Momento 3 F

Bloque de madera de 30 kg

Bloque de madera de 30 kg

Fricción cinética



Se le aplica una fuerza y esta vence a la fricción estática. Ahora la fricción cinética es la que “frena o va en contra del movimiento”.

Ejercicio 3

Con base en su experiencia, lea los enunciados e indique el tipo de fricción (cinética o estática) presente en cada situación. 1. Un cuadro cuelga de la pared de una casa. 2. Una mujer camina hacia el mercado de su comunidad. 3. Un tinaco se encuentra ubicado en el patio de la casa.

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IGER − Zaculeu

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Bailemos para aplicar lo aprendido! Introducción La fricción cinética está presente en todos los cuerpos que se encuentran en movimiento. El grado de fricción depende de la superficie y para comprobarlo le invitamos ¡a bailar!

¿Qué materiales necesita? • Radio • Lápiz • Zapatos cómodos • Al menos cinco tipos de suelos con superficies o texturas distintas. Por ejemplo: rugoso, liso, natural (tierra o grama), etc.

Procedimiento: 1. Busque cinco tipos de suelo o texturas donde pueda bailar. Anótelas aquí. a. b. c. d. e. 2. Elija música que le guste y baile, aprovechando para ejercitarse. 3. Anote en qué superficie le fue más fácil bailar y explique por qué.

4. Anote sus conclusiones.

Ciencias Naturales − Semana 23

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Resumen El momento de torsión o torque es la fuerza que se aplica para producir una rotación, giro o vuelta. Cuando la torsión es en sentido de las agujas del reloj se considera “negativa”, si es en contra de las agujas del reloj se considera “positiva”. Estática: estudia las fuerzas para que un cuerpo en reposo se mantenga en equilibrio. La mecánica es la rama de la física que se dedica al estudio y análisis del movimiento y reposo debido a la acción de fuerzas.

Cinemática: estudia las fuerzas de un cuerpo en movimiento sin importar las causas que lo producen.

Dinámica: estudia las fuerzas que producen movimiento en un cuerpo.

Energía cinética es la energía de un cuerpo en movimiento. Existen dos relaciones importantes: “a mayor masa, mayor energía cinética” y “a mayor velocidad, mayor será la energía cinética “. La fricción cinética se da entre un cuerpo en movimiento y la superficie. La fricción estática se da entre un cuerpo en reposo y la superficie. Recuerde que los términos cinética y cinemática no significan lo mismo. La cinemática estudia las fuerzas de un cuerpo en movimiento sin importar las causas y la cinética se refiere a la energía de un cuerpo en movimiento.

Investigue en la red... Para aprender más sobre fricción consulte el siguiente vínculo: https://www.youtube.com/watch?v=emHAZF19m2c

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IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

Lea los enunciados y subraye la opción correcta para completar la idea. 1. La fricción estática: a. Se da entre un cuerpo en movimiento y la superficie. b. Se da entre cuerpos que se encuentran en reposo. c. Se da entre un cuerpo en reposo y la superficie. 2. La dinámica estudia: a. El movimiento de los cuerpos analizando las causas que lo producen. b. El movimiento de los cuerpos sin importar las causas que lo producen. c. La estática de los cuerpos. 3. La fricción cinética a. Se da entre los cuerpos en reposo y la superficie. b. Se da entre los cuerpos que van a más de 20 km/hora. c. Se da entre los cuerpos en movimiento y la superficie. 4. La parte de la mecánica que estudia las fuerzas que intervienen para mantener el equilibrio de un cuerpo en reposo se llama: a. Dinámica b. Estática c. Cinética 5. La cantidad de energía cinética depende de su masa y de la velocidad con la que se desplaza. Una de las relaciones más importantes de la energía cinética, indica que: a. A mayor masa la energía cinética será igual. b. A mayor masa, mayor será la energía cinética. c. A mayor masa, menor será la energía cinética.

Ciencias Naturales − Semana 23

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Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

1. Observe los esquemas y conteste: a. ¿Cuál de los dos esquemas tienen mayor energía cinética? ¿Por qué? B. A.

b. ¿Cuál de las rocas que están cayendo en la montaña tiene menor energía cinética? ¿Por qué? B. A.

2. Lea el párrafo y complételo utilizando los conceptos aprendidos durante la semana. El agua almacenada en una represa es un ejemplo de energía ____________________, cuando el agua de la represa cae a toda velocidad se produce energía ____________________________ _________________. Pueden haber dos tipos de fricción: la fricción _____________________ ocurre entre una superficie y un objeto que está en reposo, como un cuaderno que está sobre una mesa; mientras que la fricción ____________________________ ocurre entre un cuerpo en movimiento y la superficie, como cuando una persona empuja un mueble en su casa. Para la fricción cinética, el tipo de superficie es importante, mientras más rugosa sea la superficie, el movimiento será _____________________ y la fricción más ____________________, mientras más lisa sea la superficie, habrá menor _________________ por lo que será más fácil el movimiento. 3. Lea los ejemplos de situaciones de la vida diaria que se le presentan a continuación. Escriba en la línea sí, cuando se aplica torsión y no, cuando no aplica. • Juan dobla sus rodillas para subir una caja. • Isabel usa la fuerza de sus manos para amasar el maíz molido. • Jorge atornilla su mueble a la pared. • Usando la fuerza de sus brazos, la mujer gira el timón del camión. • La gallina camina en el campo.

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IGER − Zaculeu

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades.

Lea la siguiente lectura, y responda las preguntas: Biomecánica La biomecánica estudia las fuerzas internas y externas que influyen en el movimiento y equilibrio de todos los seres vivos. La biomecánica del cuerpo humano estudia los principios del movimiento del cuerpo humano, las estructuras anatómicas que intervienen (huesos, articulaciones, músculos) y los principios de mecánica involucrados. Para ello, utiliza conocimientos de varias ciencias, como la mecánica, la biología, la física, la informática, la fisiología, la anatomía, entre otras.

Ciencias Naturales − Semana 23

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Algunas aplicaciones de la biomecánica se dan en: • Medicina. Por ejemplo, la biomecánica médica estudia las enfermedades y dolencias que involucran el movimiento del cuerpo, para tratarlas o curarlas. Gracias a ello, se han desarrollado prótesis, como las que utilizan las personas que no tienen piernas para que puedan volver a caminar.

• Deporte. La biomecánica del deporte estudia los movimientos realizados durante los deportes, para mejorar el rendimiento de un deportista o reducir lesiones. Por ejemplo, estudia cuáles son los mejores movimientos o posturas para que un futbolista pueda meter un gol fácilmente.

• Actividades diarias, como el trabajo, el hogar, el transporte o el uso de equipo. Por ejemplo, gracias a esta rama, los ingenieros utilizan maniquíes con características del cuerpo humano, para probar el uso del cinturón de seguridad durante simulaciones de accidentes automovilísticos.

Adaptado de: Universidad de Castilla-La Mancha. (s.f.). Biomecánica del movimiento (2°). Facultad de Ciencias del Deporte. Recuperado el 26 de agosto de 2014, de: https://www.uclm.es/profesorado/ xaguado/ASIGNATURAS/BMD/4-Apuntes/Clase2%BA-01.pdf

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IGER − Zaculeu

Responda: 1. ¿Qué relación tiene la biomecánica con los siguientes términos? Dinámica: Fricción cinética: Energía cinética: 2. Escriba un ejemplo de por qué la biomecánica es importante para mejorar la calidad de vida de las personas.

Glosario álgebra: Parte de las matemáticas que utiliza signos, combinados con letras y números para representar operaciones. estática: En física, es parte de la mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos. esclusas: Obra hidráulica que permite a los barcos navegar a través de canales con diferentes niveles de agua. paradoja: Algo que parece contrario.

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Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Identifico las contribuciones del científico Simon Stevin. Defino el momento de torsión e identifico situaciones cotidianas en las que se utiliza. Diferencio entre la fricción estática y cinética. Practico las fuerzas estáticas y cinéticas con una actividad práctica.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

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IGER − Zaculeu

24 Fuerzas en movimiento ¿Qué encontrará esta semana? Isaac Newton El mundo de las ciencias naturales Comparación de diferentes objetos en caída libre

Esta semana logrará:  Identificar los aportes del científico Isaac Newton.  Identificar las fuerzas del movimiento en situaciones de su entorno.  Describir de manera general las tres leyes de Newton y sus aplicaciones a la vida cotidiana.  Poner en práctica lo aprendido, a través de un experimento en donde se demuestran los factores que intervienen durante una caída libre con objetos cotidianos. 

Ciencias Naturales − Semana 24

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¡Para comenzar! Isaac Newton Isaac Newton nació en Inglaterra y vivió de 1642 a 1727. Algunos historiadores lo consideran como el genio de todos los tiempos, ya que durante su vida hizo grandes aportes a los campos de la física, la matemática y la teología.

Entre los grandes aportes de Newton al campo de la física destacan: En el campo de la óptica descubrió que la luz blanca se descompone en una banda de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta) cuando pasan a través de un prisma1. Las leyes de Newton, que explican los principios universales del movimiento de los cuerpos. Estas son: 1ra Lley de Newton o Ley de la Inercia. 2da Ley de Newton o Ley de Interacción y Fuerza. Isaac Newton

3ra Ley de Newton o Ley de Acción y Reacción.

En el campo de la matemática fue uno de los primeros científicos en usar el cálculo diferencial e integral, que en la actualidad es de utilidad a los ingenieros para solucionar problemas como calcular el volumen de agua que se necesita para llenar una piscina o cuánta fuerza necesitan los cables para sostener un puente.

¡A trabajar! Complete el siguiente enunciado: Isaac Newton es famoso por explicar los principios universales del ___________________ a través de sus leyes: la primera ley conocida también como ___________________, la segunda ley o ______________________________ y la tercera ley o ____________________. Newton hizo aportes en ____________________ y descubrió que la luz blanca se descompone en colores cuando pasa a través de un prisma.

1

Prisma: cristal que se utiliza para descomponer la luz en diferentes colores.

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El mundo de las ciencias naturales 1. Gravedad y caída libre Se cuenta que un día Isaac Newton estaba descansando bajo un árbol cuando de repente una manzana cayó al piso y él se preguntó: ¿por qué las cosas caen siempre al suelo? Esa pregunta fue la clave para comprender qué es la gravedad y por qué ocurre. En física, la caída libre se define como un cuerpo que se mueve hacia abajo. Hay muchos ejemplos de caída libre en la vida diaria, por ejemplo: cuando tiramos una pelota o lanzamos una piedra, llega un punto en que ambas y caen hacia abajo. La razón por la que ocurre la caída libre es porque existe una fuerza invisible que jala todos los objetos que están en el planeta Tierra hacia abajo, y se conoce como gravedad. La gravedad en el planeta Tierra no es igual que la que existe en otros cuerpos celestes del Universo. En nuestro planeta la gravedad es de 9.8 m/s², mientras que en la Luna la gravedad es 1.63 m/s², seis veces menor que la de la Tierra.



Ejercicio 1

Vea los dibujos y marque con una X la opción en la cual ocurre caída libre. a.

b.

c.

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Antes de seguir estudiando la gravedad, se deben tener claros dos conceptos, la masa y el peso. En la vida cotidiana es común que se escuchen expresiones como “el saco pesa como 50 kg”. Sin embargo, las personas que estudian física saben que hay una diferencia muy importante entre el peso y la masa de un objeto. En física, la masa es una magnitud escalar y mide la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad de medida es el kilogramo (kg). Por lo que lo correcto es decir que una persona tiene una masa de 59 kg.

Por otro lado, el peso es una medida de la fueza de gravedad que se ejerce sobre un cuerpo y depende del lugar en donde se encuentre. El peso se calcula multiplicando la masa del objeto que nos interesa (por ejemplo un saco que pesa 50 kg) por la gravedad (g) del lugar en donde nos encontremos. Por ejemplo: Sabiendo que: peso= masa x gravedad, calcule el peso de un cuerpo con masa de 50 kg en la Tierra y la Luna. El Newton (N) es una Peso en la Tierra= 50 kg x 9.8 m/s² = 490 N unidad de fuerza. Kg x m Peso en la Luna= 50 kg x 1.63 m/s² = 81.5 N N= s2



Ejercicio 2

1. Calcule el peso de un astronauta cuya masa es de 80 kg, si visitara los siguientes planetas. Deje constancia de sus procedimientos en su cuaderno de trabajo. Planeta Marte

Gravedad 3.711 m/s2

Júpiter

24.79 m/s2

Plutón

1.658 s2

Peso del astronauta

2. ¿Por qué los astronautas pueden dar grandes saltos en la Luna que no podrían dar en la Tierra?

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IGER − Zaculeu

2. Leyes de Newton Los principios del movimiento de los cuerpos que formuló Newton son fundamentales para el estudio de la física. Veámoslos con mucha atención:

a

Primera Ley de Newton o Ley de la Inercia:

“Un cuerpo en reposo permanecerá en reposo, o un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme permanecerá así, a menos que se les aplique una fuerza externa.” Para comprenderlo mejor, veamos unos ejemplos: 1. Un cuerpo en reposo: Si dejamos el libro sobre la mesa este se quedará ahí, a menos que alguien aplique una fuerza para moverlo, por ejemplo que usted lo levante y lo guarde en su mochila.

¿En nuestro cuerpo aplica la Primera Ley de Newton? ¡Sí! Por ejemplo, cuando dormimos o estamos inconscientes, nuestro cuerpo está en reposo y no se moverá a menos que se le aplique una fuerza externa.

2. Un cuerpo en movimiento: Cuando un deportista ha corrido 5 kilómetros en una competencia debe aplicar una fuerza para parar. Pero, ¿se ha fijado que cuando llega a la meta, no para de golpe? Casi siempre da unos pasos extra antes de parar completamente, ya que es como que aún estuviera “acelerado”. Esto es debido a la inercia. La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en el estado en que se encuentran, que puede ser en reposo o en movimiento. En otras palabras “por acción de la inercia, los cuerpos en reposo permanecerán en reposo, y los cuerpos en movimiento permanecerán en movimiento”.



Ejercicio 3

Escriba un ejemplo de inercia en dos situaciones de su vida cotidiana: 1. De un objeto en reposo:

2. De un objeto en movimiento:

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a

Segunda Ley de Newton o Ley de Interacción y Fuerza

“La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional2 a la fuerza que se aplica sobre él y tiene su misma dirección, pero es inversamente proporcional3 a su masa.”

En otras palabras quiere decir: “a mayor aceleración hay mayor fuerza” y “a mayor masa menor será la aceleración”. Imagine dos situaciones: 1) Un carro se desplaza a 100 km por hora y choca contra una pared, el impacto será mayor que si el carro se desplazara a 10 kilómetros por hora.

2) Una niña está jugando con dos pelotas diferentes, una de básquet y una de tenis. La niña lanza la pelota de básquet y luego la de tenis. ¿Cuál cree que se desplazará más lejos? ¡Exacto! La pelota de tenis llegará más lejos debido a que es más pequeña y tiene menos masa.

¿En nuestro cuerpo aplica la Segunda Ley de Newton? ¡Sí! Por ejemplo, nuestro cuerpo se mueve gracias a la fuerza muscular. Una persona con cuádriceps fuertes, tendrá más fuerza en sus piernas, por lo que al patear una pelota, esta alcanzará una mayor aceleración; en comparación con una pelota pateada por una persona con poca masa muscular.



Ejercicio 4

Escriba un ejemplo de su vida cotidiana que ejemplifique lo siguiente: 1. A mayor aceleración, mayor fuerza: 2. A mayor masa, menor será la aceleración:

2 3

Directamente proporcional: es la relación que indica que mientras más grande sea una condición, mayor será el resultado. Inversamente proporcional: es la relación que indica que mientras mayor sea una condición, menor será el resultado.

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a

Tercera Ley de Newton o Ley de Acción y Reacción

“Toda acción provoca una reacción igual, pero en sentido opuesto.”

Un ejemplo sencillo es cuando pateamos fuertemente una pelota de fútbol contra la pared, la pared lanzará hacia nosotros una fuerza igual de fuerte, solo que con sentido contrario.

Otro ejemplo es cuando caminamos: nuestros pies aplican una fuerza empujando el suelo hacia atrás. Gracias a la tercera ley de Newton sabemos que el suelo nos empuja hacia adelante, con una fuerza igual, pero en sentido contrario.

¿En nuestro cuerpo aplica la Tercera Ley de Newton? ¡Sí! Por ejemplo, cuando corremos, la espalda y el abdomen ayudan a sostener la parte superior del cuerpo. Normalmente la gravedad empuja nuestra columna vertebral hacia abajo. Cada vez que corremos nuestras piernas aplican una fuerza hacia el suelo, que regresa al cuerpo con la misma intensidad. Los músculos ayudan a amortiguar esta fuerza. Pero si no utilizamos una técnica adecuada de carrera, esta fuerza puede viajar por las piernas y llegar directamente a la columna, lastimándola.



Ejercicio 5

Reflexione y conteste: Un bus lleno de personas sentadas y paradas se desplaza a una velocidad de 40 kilómetros por hora. De repente, el piloto frena bruscamente. Responda: a. ¿El bus para inmediatamente al frenar? b. ¿Qué les pasa a las personas que van en el bus? c. ¿Qué ley de Newton se aplica?

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¡A la ciencia por la experiencia! Comparación de diferentes objetos en caída libre Introducción Esta semana estudiamos que la caída libre y la gravedad son fenómenos físicos que afectan por igual a todos los seres y objetos que habitamos en el planeta Tierra. Dice el refrán “todo lo que sube tiene que bajar”. Pero, ¿caerán los objetos que usaremos en este experimento al mismo tiempo? ¡Realice el experimento para averiguarlo!

¿Qué materiales necesita? • Tres objetos con diferentes características • Reloj o cronómetro • Báscula • Lápiz

Procedimiento: 1. Dibuje los tres objetos que seleccionó y anote sus características.

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IGER − Zaculeu

2. Usando la báscula4 anote su masa. Si está en libras, use una conversión para pasar a kg. Recuerde: 1 kg=2.2 lb. 3. Tome un punto de referencia y desde ese lugar deje caer cada objeto. 4. Tome el tiempo en que el objeto tarda en llegar al suelo. 5. Repita el procedimiento con los tres objetos. Anote sus resultados en el siguiente cuadro: Nombre del objeto 1.

Dibujo

Características

Masa (kg)

Tiempo en caer

2.

3.

6. Compare los resultados y responda. a. ¿Cuáles objetos experimentaron caída libre? ¿Por qué?

b. ¿Qué relación tuvo la masa con la velocidad de caída?

c. Si el experimento hubiera ocurrido en la Luna, ¿los resultados serían iguales? ¿Por qué?

2

Báscula: aparato que mide la masa o materia de un objeto.

Ciencias Naturales − Semana 24

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Resumen En física, la caída libre se define como el movimiento de un cuerpo hacia abajo. La fuerza invisible que jala a todos los objetos que están sobre el planeta Tierra hacia abajo se conoce como gravedad. La gravedad es diferente dependiendo del lugar en donde se mida. La gravedad de la Tierra es de 9.8 m/s². La masa es una magnitud escalar y mide la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad de medida es el kilogramo (kg). El peso es una medida de la fueza de gravedad que se ejerce sobre un cuerpo y depende del lugar en donde se encuentre. El peso se calcula multiplicando la masa del objeto por la gravedad. Peso= masa x gravedad.

Primera ley o Ley de la Inercia: “Un cuerpo en reposo permanecerá en reposo, o un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme permanecerá así, a menos que se les aplique una fuerza externa.”

Leyes de Newton

La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos en permanecer en el estado en que se encuentran, que puede ser en reposo o en movimiento. Segunda ley o Ley de Interacción y Fuerza: “La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se aplica sobre él y tiene su misma dirección, pero es inversamente proporcional a su masa.”

Tercera ley o Ley de Acción y Reacción: “Toda acción provoca una reacción igual, pero en sentido opuesto.”

Investigue en la red... Para conocer más sobre Isaac Newton y la Ley de Gravedad vea el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=_FHlBcJCo4E

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IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

Complete el siguiente esquema: Leyes de Newton

Primera Ley de Newton

____________________

También conocida como _____________________

También conocida como Ley de Interacción y Fuerza.

Conocida como Ley de Acción y Reacción.

La ley indica: __________ ______________________ ______________________ ______________________ ______________________

“La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se aplica sobre él y tiene su misma dirección, pero es inversamente proporcional a su masa.”

_____________________ _____________________ _____________________ _____________________ ____________________

Actividad 2.

Tercera Ley de Newton

Aplique lo aprendido.

1. Conociendo que la fórmula de peso= masa x gravedad, y que la gravedad de la Tierra es 9.8 m/s² y de Saturno es de 10.44 m/s² • ¿Cuál es el peso de un cuerpo que tiene una masa de 90 kg en Saturno? • ¿Cuál es el peso de este mismo cuerpo en la Tierra? 2. Aplicando la segunda ley de Newton, subraye en qué situación se producirá más daño si un carro choca contra una pared: • Carro que se conduce a 40 km/hora. • Carro que se conduce a 20 km/ hora. • Carro que se conduce a 100 km/hora. ¿Por qué?

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Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Capacidad de comunicación, capacidad de síntesis y comprensión lectora.

Lea un fragmento del artículo: Algunos efectos de la falta de gravedad en el cuerpo humano ¿Sabía usted que los astronautas pueden tener modificaciones internas en su cuerpo cuando viajan al espacio? Después de pasar un largo período en un viaje por el espacio, un astronauta joven y con buena salud puede regresar con los músculos y huesos débiles. Esto se debe a que con una gravedad menor o nula, el cuerpo debe soportar menos peso, por lo que los músculos trabajan menos, pierden masa y se atrofian. Por ejemplo, algunos estudios indican que los corazones de los astronautas se redondean en casi un 10%, lo cual puede producirles problemas cardiacos. Esto se debe a que en el espacio el corazón no hace tanto esfuerzo como cuando está en la Tierra, y por eso pierde “masa muscular”. En el caso de los huesos, estos se descalcifican y, en consecuencia, se vuelven menos densos. La buena noticia es que cuando los astronautas regresan a la Tierra, los músculos pueden regenerarse a través de la ejercitación, aunque en el caso de los huesos la recuperación puede tardar años o no conseguirse.

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Adaptado de: http://www.elperiodico.com.gt/es/20140331/ciencia/245120/

IGER − Zaculeu

Responda: 1. ¿Qué relación tiene la gravedad con la pérdida de musculatura?

2. ¿Le gustaría ser astronauta? ¿Por qué? ¿Cómo se prepararía físicamente para ello?

Glosario báscula: Aparato que mide la masa o materia de un objeto. directamente proporcional: Es la relación que indica que mientras más grande sea una condición, mayor será el resultado. inversamente proporcional: Es la relación que indica que mientras mayor sea una condición, menor será el resultado. prisma: Cristal que se utiliza para descomponer la luz en diferentes colores.

Ciencias Naturales − Semana 24

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Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Identifico los aportes del científico Isaac Newton. Identifico las fuerzas del movimiento en situaciones de mi entorno. Describo de manera general las tres leyes de Newton y sus aplicaciones a la vida cotidiana. Pongo en práctica lo aprendido, a través de un experimento en donde se demuestran los factores que intervienen durante una caída libre con objetos cotidianos.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

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IGER − Zaculeu

25 Repaso de la semana 18 a 24 Esta semana logrará: 

Repasar los contenidos de la semana 18 a 24.



Resolver los ejercicios de repaso para evaluarse en la prueba parcial.



Prepararse bien para la prueba de evaluación.



Ciencias Naturales − Semana 25

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¿Cómo será la prueba de evaluación? La prueba parcial evalúa los mismos contenidos y de la misma manera que lo hemos realizado a lo largo de estas semanas de estudio. En la prueba encontrará: • Diferentes ejercicios que evalúan la compresión de los temas de la semana 18 a la 24. Estos ejercicios serán semejantes a los que usted ha resuelto cada semana y en cada autocontrol. Se le pedirá:  Responder preguntas.  Subrayar la respuesta correcta.  Identificar partes señaladas. ü Completar esquemas.  Analizar noticias y casos. Muy importante: Cada serie de la prueba contiene instrucciones exactas de lo que debe realizar en cada apartado, así como la valoración asignada. Lea las instrucciones y asegúrese de haberlas comprendido bien. Tenga en cuenta que en la prueba se valoran otras habilidades, además de los contenidos. • La redacción clara y sin faltas de ortografía. • La limpieza y el orden para trabajar. • La profundidad de sus análisis. • Las ideas novedosas que proponga. Si usted se prepara con tiempo y dedicación, la prueba no le tomará por sorpresa. Compruebe que sus autocontroles estén bien hechos, realice los ejercicios de este repaso y revise los contenidos de las semanas de estudio.

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IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. Fenómenos físicos Un fenómeno indica que un suceso o algo ocurre, y es percibido por los sentidos.

Fenómeno natural: se da en la naturaleza, sin intervención del ser humano.

Fenómeno físico: la materia y la energía pueden modificar su estado, pero sin alterar su composición.

Fenómeno químico: ocurre cuando la materia se transforma.

La medición es comparar cierta cantidad (que nos interesa conocer) con una Unidad conocida. El Sistema Internacional de Medidas fue creado para que todos los países usaran la misma forma de medir (unidades de medida) sin importar su idioma.

Magnitud Longitud Masa Tiempo

Unidad sistema internacional Metro (m)

Equivalencias 1m= 100 centímetros (cm)

Kilogramos (kg)

1 kilómetro (km) = 1,000 m 1 kg= 1,000 gramos (g)

Segundo (s)

1 kg= 2.2 libras (lb) 1 día= 86,400 s 1 hora= 3,600 s

Fuerza Temperatura

Newton (N) Kelvin (K)

1 minuto(min)=60 s 1 N = 1 kg* m/s² 0 K= -273.15 grados Celsius ó -459.67 grados Fahrenheit

Energía

Joule (J)

1 J = 1 N* m 1 caloría= 4,184 J

Ciencias Naturales − Semana 25

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Ejercicio 1

Lea los enunciados que se presentan a continuación y clasifíquelos en la tabla según corresponda: 1. Transformación de leche en queso fresco. 2. La formación de un arcoíris en el cielo. 3. La transformación de los alimentos que comemos en energía para el organismo. 4. El agua hirviendo o convirtiéndose en hielo. 5. El movimiento de la Luna alrededor de la Tierra. Fenómeno físico



Fenómeno químico

Ejercicio 2

Lea los enunciados que se presentan a continuación. Indique (F) si son falsos o (V) si son verdaderos. En caso de que sean falsos, escriba la respuesta correcta. 1. El Sistema Internacional de Medidas se utiliza solo en países en donde se habla español. (

) _____________________________________________________________________

2. La medida de longitud según el Sistema Internacional de Medidas, es el kilómetro. (

) _____________________________________________________________________

3. La medida de masa según el Sistema Internacional de Medidas, es la libra. (

122

) _____________________________________________________________________

IGER − Zaculeu

4. Las equivalencias y las conversiones pueden utilizarse para transformar los datos en el Sistema Internacional de Medidas que se necesita. (

) _____________________________________________________________________

5. En un fenómeno químico la materia y la energía pueden modificar su estado pero sin alterar su composición. (



) _____________________________________________________________________

Ejercicio 3

Realice el ejercicio que se presenta a continuación. Mariana está entrenando diariamente para una competencia, y su entrenador le pidió registrar la distancia diaria y el tiempo que tarda, para poder evaluarla. También la puso a dieta para estar más en forma, por lo que debe registrar su masa. En una tabla, Mariana anotó los siguientes datos: Día de la semana Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes

Distancia recorrida 10 kilómetros (km) 25 kilómetros (km) 5 kilómetros (km) 5.5 kilómetros (km) 6.8 kilómetros (km)

Tiempo invertido

Masa

1 hora 2 horas 30 minutos 50 minutos 45 minutos

130 libras 127 libras 125 libras 123 libras 120 libras

Convierta todos los datos a la medida que utiliza el Sistema Internacional de Medidas.

Día de la semana

Distancia recorrida

Tiempo invertido

Masa

Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes

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El mundo de las ciencias naturales 2. Materia y energía Sonora: la que producen los sonidos. Lumínica: la que se forma al producir luz. La energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo.

Calorífica: la que genera calor. Química: la que se produce cuando hay una reacción química. Mecánica: la que se produce por la posición y el movimiento de los cuerpos. Atómica: la que se produce por una reacción nuclear. Eléctrica: la que se produce por la electricidad. Hidráulica: la que se produce al aprovechar las corrientes de agua.

La Ley de Conservación de la Energía indica que: “La energía no se crea, ni se destruye, solo se transforma.” Una forma de generar energía es a través del uso racional de los recursos naturales.

Los recursos naturales son bienes y servicios que la naturaleza provee al ser humano para su uso.

Los recursos naturales renovables se pueden reponer en un ciclo relativamente corto para el humano (decenas o cientos de años).

Los recursos naturales no renovables no se pueden producir o reponer en un tiempo corto, algunos necesitan millones de años

Las energías alternativas son las que utilizan los recursos naturales sin agotarlos, ni contaminarlos. Algunos ejemplos son: energía geotérmica, solar, hidráulica, eólica y mareomotriz.

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IGER − Zaculeu



Ejercicio 4 Complete el esquema sobre los recursos naturales.

Recursos naturales renovables Son los que no se pueden producir o recuperar en corto tiempo, ya que necesita millones de años para hacerlo. Algunos ejemplos son: el agua, el suelo, los animales y los bosques.



Ejercicio 5

Lea cada enunciado y subraye la opción correcta para completar la idea. 1. La energía mecánica se produce cuando: a. Se forma luz. b. Produce sonidos diferentes. c. Hay movimiento de los cuerpos. 2. La energía calorífica siempre: a. Produce una reacción nuclear. b. Produce movimiento de los cuerpos. c. Produce calor. 3. La ley de la conservación de la energía indica: a. La energía no se crea, ni se destruye, solo se transforma. b. La energía se destruye algunas veces cuando no se utiliza bien. c. La energía es creada solo la primera vez, luego se va gastando después de 24 horas. 4. El concepto de energía es el siguiente: a. Todo lo que nos rodea. b. Capacidad de un cuerpo de realizar un trabajo. c. Capacidad de un cuerpo de generar calor.

Ciencias Naturales − Semana 25

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Ejercicio 6 Observe los dibujos e indique el tipo de energía alternativa al que corresponden:

1.

2.

3.



4.

Ejercicio 7 Analice y responda: ¿Qué aspectos positivos trae utilizar fuentes de energía alternativas o limpias, en cuanto al uso de los recursos naturales? Explique su respuesta.

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IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 3. Óptica La luz es una forma de radiación que puede ser detectada por el ojo humano, permitiendo ver las cosas que conocemos. Su estructura física es de una onda electromagnética que se propaga a 300,000 kilómetros por segundo (km/s). Absorción: cuando la luz choca con una superficie que la captura total o parcialmente. Propiedades de la luz

Refracción: sucede cuando la luz se transmite de un medio a otro y cambia de dirección. Reflexión: sucede cuando la luz choca con un cuerpo y cambia de dirección.

Las longitudes de onda que son visibles al ojo humano se conocen como espectro de luz. El ojo humano percibe la luz de cada una de estas longitudes como un color diferente. Algunos fenómenos relacionados con la luz son: arcoíris y relámpagos. La óptica es el campo de la física que estudia la luz, sus características y los fenómenos asociados. Algunas aplicaciones de la óptica en la vida moderna son: fibras ópticas y láser, que tienen usos en la medicina, computación, industria y telecomunicaciones, por ejemplo.

Telescopio: sirve para observar cosas lejanas. Microscopio: ayuda a observar objetos muy pequeños. Ejemplos de aparatos ópticos:

Microscopio espectroscópico: permite observar en tres dimensiones. Lupa: se utiliza para aumentar la imagen de un objeto. Gafas o anteojos: permiten a las personas corregir diferentes defectos de la visión.

Ciencias Naturales − Semana 25

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Ejercicio 8

¿Cree usted que el estudio y las aplicaciones de la óptica son útiles para el ser humano? De un ejemplo para explicar su respuesta.



Ejercicio 9

Responda las preguntas para resolver el crucigrama: 1. Propiedad de la luz que sucede cuando la luz se transmite de un medio a otro, por ejemplo del aire al agua o del agua al aire. 2. Propiedad de la luz que sucede cuando la luz choca con un cuerpo y cambia de dirección. Por ejemplo, un espejo. 3. Rama de la física que estudia la luz, sus características y los fenómenos asociados. 4. Aparato óptico que se usa para aumentar la imagen de un objeto. 5. Fenómeno natural relacionado con la luz, que se produce cuando un rayo tiene una descarga eléctrica y se observa en forma de luz.

1. 5. 2.

4.

3.

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IGER − Zaculeu



Ejercicio 10

Lea los enunciados y seleccione el aparato óptico que utilizaría para hacer esas observaciones. 1. El detalle de las hojas de una planta del patio. a. Telescopio b. Microscopio estereoscópico c. Microscopio 2. Las estrellas que se observan en verano. a. Lupa b. Microscopio estereoscópico c. Telescopio 3. Las células de la sangre para detectar enfermedades. a. Microscopio estereoscópico b. Microscopio c. Lupa 4. Leer la letra pequeña del periódico. a. Lupa b. Microscopio c. Telescopio 5. Corregir un defecto de visión en una persona. a. Microscopio b. Telescopio c. Gafas o anteojos



Ejercicio 11

Defina con sus palabras, qué es la luz y cuál es su estructura física.

Ciencias Naturales − Semana 25

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El mundo de las ciencias naturales 4. Sonido El sonido es una vibración que se propaga a través de la materia (sólida, líquida o gaseosa) en forma de ondas, llamadas ondas sonoras. En el campo de la física, una onda es una forma de propagación de energía de un lugar a otro a través de la oscilación.

Algunas propiedades del sonido son:

La amplitud es la máxima separación de una onda desde su punto inicial. La longitud es la distancia entre dos puntos máximos sucesivos de una onda. Indica qué tan larga es una onda. La frecuencia es el número de vibraciones por segundo.

El ser humano puede percibir sonidos entre frecuencias de 20 y 20,000 Hertz (Hz). El proceso fisiológico para escuchar es el siguiente:

1. Las orejas captan las ondas sonoras que llegan del exterior. 2. Las ondas sonoras llegan hasta el tímpano, que es una membrana flexible que vibra. 3. La vibración llega a la cadena de huesecitos que amplifican el sonido y lo transmiten al oído interno. 4. Las vibraciones mueven los líquidos del caracol o cóclea, que tiene forma de tubo en espiral y se localiza en el oído interno. 5. Entonces, las ondas sonoras entonces se transforman en impulsos eléctricos que llegan al cerebro, el cual interpreta el sonido.

Las frecuencias menores de 20 Hz se denominan infrasonidos y las mayores de 20,000 Hz se denominan ultrasonidos. Entre las aplicaciones del sonido están los ultrasonidos utilizados en la medicina (analizar órganos internos, embarazo, tratamiento de lesiones), el micrófono, el estudio de la resistencia de materiales de construcción y algunos aparatos eléctricos como la radio, la televisión, el teléfono, el timbre, etc.

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Ejercicio 12

Complete el siguiente cuadro sobre las propiedades del sonido: La _____________________________ es la máxima separación de una onda desde su punto inicial. Propiedades del sonido



La longitud es __________________________________________ __________________________________________________________ La frecuencia es _________________________________________ ___________________________________________________________

Ejercicio 13

Lea los enunciados con atención y marque la respuesta correcta. 1. Una persona saludable puede escuchar frecuencias en un rango de: a. De 0 a 20,000 Hz b. De más de 20,000 Hz c. Entre 20 a 20,000 Hz 2. En las ecografías los doctores utilizan ____________________ a través del cuerpo de la madre para que con esas ondas la computadora haga una imagen del feto. a. Infrasonido b. Ultrasonido c. Sonido 3. Las frecuencias menores de 20 Hz se denominan: a. Ultrasonidos b. Infrasonidos c. Ecografías 4. La definición correcta de sonido es: a. Una onda que solo se propaga por el aire. b. Una vibración que se propaga a través de la materia en forma de ondas. c. La distancia que recorre una onda sonora. 5. La definición correcta de onda es: a. Forma de propagación de la energía de un lugar a otro a través de la oscilación. b. El número de vibraciones por segundo. c. Las frecuencias mayores de 20,000 Hz.

Ciencias Naturales − Semana 25

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Ejercicio 14

Dibuje cinco aplicaciones del sonido de su entorno.



Ejercicio 15

Ordene el proceso fisiológico que permite a los seres humanos poder escuchar. Lea cada paso y anote entre paréntesis el número que corresponde. La vibración llega a la cadena de huesecitos que amplifican el sonido y lo transmiten al oído interno. ( )

Las vibraciones mueven los líquidos que existen en el caracol. ( )

Las orejas captan las ondas sonoras que llegan del exterior. ( )

Las ondas sonoras llegan hasta el tímpano, que es una membrana flexible que vibra. ( )

Las ondas sonoras se transforman en impulsos eléctricos que llegan al cerebro, el cual interpreta el sonido. ( )

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El mundo de las ciencias naturales 5. Materia en movimiento 1 En física, el movimiento ocurre cuando hay un cambio en la posición original de un cuerpo después de un tiempo definido. La cinemática es la rama de la física que describe el movimiento, sin tomar en cuenta las causas que le dan origen. Esto lo hace a partir de algunas magnitudes físicas (medidas), siendo las principales la velocidad y la aceleración. Para comprender estas medidas, es necesario conocer los siguientes conceptos: •

distancia: Es el espacio que recorre un objeto cuando se mueve. Se expresa como una unidad de longitud, en metros.

•

desplazamiento: Es la distancia que hay entre el punto inicial y el punto final del movimiento de un cuerpo.

•

trayectoria: Es una línea imaginaria que representa el recorrido de un cuerpo a lo largo del tiempo.

•

punto de referencia: Es un objeto quieto que sirve de comparación para observar a un cuerpo en movimiento.

La velocidad es la relación entre la distancia total recorrida y el tiempo empleado. Su fórmula es:

Velocidad =

Distancia total Tiempo total

La aceleración es la tasa a la que cambia la velocidad en el tiempo. Se mide en m/s² La trayectoria puede ser rectilínea (movimiento en línea recta) o curvilínea (movimiento en curvas).

Movimiento rectilíneo

Movimiento rectilíneo uniforme: cuando la velocidad es constante, por lo que no hay aceleración. Movimiento rectilíneo acelerado: cuando hay aceleración, es decir la velocidad no es constante. Movimiento circular: la trayectoria es una circunferencia o círculo.

Movimiento curvilíneo

Movimiento elíptico: trayectoria en elipse (un círculo achatado en los extremos). Movimiento parabólico: trayectoria en una parábola.

Ciencias Naturales − Semana 25

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Ejercicio 16

Defina los siguientes términos: 1. 2. 3. 4. 5.

Movimiento: Cinemática: Punto de referencia: Velocidad: Aceleración:



Ejercicio 17

Escriba lo que se le solicita: 1. ¿Cuál es la diferencia entre distancia, desplazamiento y trayectoria? 2. ¿Cuál es la fórmula de velocidad? 3. ¿En qué dimensional se mide la aceleración?



Ejercicio 18

Complete el esquema: Trayectoria Curvilínea

Movimiento rectilíneo uniforme

Movimiento elíptico

Hay aceleración y el movimiento no es constante.

Se mueve en circunferencia o círculo, como aspas de ventilador.

Se mueve como parábola, como un proyectil o canicas saltando.

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Ejercicio 19

Realice las operaciones y responda la pregunta. 1. Si una moto tiene una velocidad de 0.90 m/s en 8,000 segundos, ¿cuál es la distancia a la que se desplaza?

Respuesta: 2. Un carro se desplaza 50,000 metros en un tiempo de 3,600 segundos, ¿cuál es la velocidad?

Respuesta: 3. ¿Cuál es el tiempo que se necesita para que un bus se desplace 60,000 metros a una velocidad de 40 m/s?

Respuesta:

Ciencias Naturales − Semana 25

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El mundo de las ciencias naturales 6. Materia en movimiento 2 El momento de torsión o torque es la fuerza que se aplica para producir una rotación, giro o vuelta. Cuando la torsión es en sentido de las agujas del reloj se considera “negativa”, si es en contra de las agujas del reloj se considera “positiva”.

Estática: estudia las fuerzas para que un cuerpo en reposo se mantenga en equilibrio. La mecánica es la rama de la física que se dedica al estudio y análisis del movimiento y reposo debido a la acción de fuerzas.

Dinámica: estudia las fuerzas que producen movimiento en un cuerpo.

Energía cinética es la energía de un cuerpo en movimiento. Existen dos relaciones importantes: “a mayor masa, mayor energía cinética” y “a mayor velocidad, mayor será la energía cinética“. La fricción cinética se da entre un cuerpo en movimiento y la superficie. La fricción estática se da entre un cuerpo en reposo y la superficie. Recuerde que los términos cinética y cinemática no significan lo mismo. La cinemática estudia las fuerzas de un cuerpo en movimiento sin importar las causas y la cinética se refiere a la energía de un cuerpo en movimiento.

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Ejercicio 20

Analice las situaciones y marque una X, cuando ocurre movimiento de torsión o torque.

1.

2.

3.

4.

Ciencias Naturales − Semana 25

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Ejercicio 21

Seleccione la respuesta correcta: 1. La diferencia entre cinemática y dinámica es: a. A la dinámica no le importa el estudio de las fuerzas que causan el movimiento, mientras que a la dinámica sí b. A la cinemática no le importan las fuerzas que causan el movimiento, mientras que a la dinámica sí. c. La cinemática sí estudia la fricción cinética y la dinámica solo estudia la fricción estática.

2. Siempre que ocurre la fricción cinética: a. El cuerpo está en movimiento. b. El cuerpo está en reposo. c. El cuerpo está en movimiento, pero frena y queda en reposo.

3. La dinámica estudia: a. Las fuerzas para que un cuerpo en reposo se mantenga en equilibrio. b. Las fuerzas que producen movimiento en un cuerpo. c. Las fuerzas de un cuerpo en movimiento, sin importar las causas que lo producen.

4. d. Ocurre en sentido de las agujas del reloj. e. Ocurre en sentido contrario a las agujas del reloj. f. No hay movimiento.

5. La definición correcta de energía cinética es: g. La energía de un cuerpo en reposo. h. La energía de un cuerpo cuando acelera. i. La energía de un cuerpo en movimiento.

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Ejercicio 22

Indique en qué situaciones ocurre fricción cinética y en cual fricción estática. 1. Un florero se encuentra sobre una mesa.

(

)

2. Una niña corre en el patio sobre la grama.

(

)

3. Las parejas bailan marimba sobre el piso lleno de pino. (

)

4. La caja pesada se mantiene al lado de la puerta.

(

)

5. Un conejo salta hacia su madriguera.

(

)

6. La señora está sentada en su silla.

(

)

El mundo de las ciencias naturales 7. Fuerzas en movimiento En física, la caída libre se define como el movimiento de un cuerpo hacia abajo. La fuerza invisible que jala a todos los objetos que están sobre el planeta Tierra hacia abajo se conoce como gravedad. La gravedad es diferente dependiendo del lugar en donde se mida. La gravedad de la Tierra es de 9.8 m/s². La masa es una magnitud escalar y mide la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad de medida es el kilogramo (kg). El peso es una medida de la fueza de gravedad que se ejerce sobre un cuerpo y depende del lugar en donde se encuentre. El peso se calcula multiplicando la masa del objeto por la gravedad.

Peso= masa x gravedad.

Ciencias Naturales − Semana 25

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Leyes de Newton

Segunda ley o Ley de Interacción y Fuerza: “La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se aplica sobre él y tiene su misma dirección, pero es inversamente proporcional a su masa.”

Primera ley o Ley de la Inercia: “Un cuerpo en reposo permanecerá en reposo, o un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme permanecerá así, a menos que se les aplique una fuerza externa.” La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en el estado en que se encuentran, que puede ser en reposo o en movimiento.

Tercera ley o Ley de Acción y Reacción: “Toda acción provoca una reacción igual, pero en sentido opuesto.”



Ejercicio 23

Dé un ejemplo de su vida cotidiana, donde se apliquen las leyes de Newton: Primera ley:

Segunda ley:

Tercera ley:

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Ejercicio 25

1. La segunda ley de Newton explica que “a mayor aceleración hay mayor fuerza y que a mayor masa menor será la aceleración.” Lea los enunciados y responda: a. En el mercado se lanza un limón pequeño y una naranja grande a la misma persona que está ubicada a 15 metros. ¿Cuál llevará mayor aceleración? ¿Por qué?

b. Tres bicicletas se desplazan a 3 m/s², 4 m/s² y 6 m/s². Si ocurriese un choque: • ¿Cuál tendría menor impacto?

• ¿Cuál tendría mayor impacto?

2. Conociendo que la fórmula de peso es igual a masa x gravedad, y que la gravedad de la Tierra es 9.8 m/s² y de Marte es de 3.711 m/s² a.

¿Cuál es el peso en Marte de un cuerpo que tiene una masa de 50 kg?

b.

¿Cuál es el peso de este mismo cuerpo en la Tierra?

Deje constancia de sus procedimientos:

Ciencias Naturales − Semana 25

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Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Repaso los contenidos de la semana 18 a 24. Resuelvo los ejercicios de repaso para evaluarme en la prueba parcial. Me siento bien preparado o preparada para la prueba de evaluación.

Orientaciones sobre la prueba parcial Ya está listo para su prueba parcial de Ciencias Naturales. Le presentamos las últimas recomendaciones que pueden ayudarle a la hora del examen.

• Al recibir la prueba, y antes de empezar a resolverla, escriba en la parte superior su nombre, número de carné, número de centro y fecha. • Lea atentamente las instrucciones antes de contestar. Si tiene dudas, consulte a su orientadora u orientador voluntario.

¡Ánimo! El resultado de su examen será el producto de su esfuerzo.

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26 Fuerzas en fluidos ¿Qué encontrará esta semana? Jaime Viñals El mundo de las ciencias naturales Experimentemos con la presión hidrostática.

Esta semana logrará: 

Explicar con sus palabras qué es presión e identificar ejemplos de su entorno.



Describir el efecto de la presión atmosférica en el cuerpo humano.



Explicar con sus palabras el efecto de la presión en fluidos en reposo o hidrostática, con ejemplos de la vida cotidiana.



Explicar de manera sencilla el principio de Arquímedes.

 Aplicar el principio de presión hidrostática y elaborar un reporte con los resultados encontrados. 

Ciencias Naturales − Semana 26

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¡Para comenzar! Jaime Viñals Jaime Viñals nació en Guatemala el 17 de noviembre de 1966. Estudió biología en la Universidad de San Carlos de Guatemala. Su interés en subir montañas y volcanes inició en 1987, cuando hacía un estudio sobre plantas encontradas a grandes alturas. A partir de esa fecha, ha escalado 300 montañas en 42 países del mundo. Jaime Viñals

En el año 2001, y después de tres intentos, logró llegar a la cima del Monte Everest, en el Himalaya, que está a 8,848 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.), siendo la primera persona centroamericana en subirlo. En sitios muy altos, como volcanes o montañas, existe poca disponibilidad de oxígeno, por lo que los alpinistas1 pueden estar en la cima2 solo por un momento. Es por ello que requieren de preparación física y mucho entrenamiento. Si una persona sube muy rápido una montaña o un volcán, sin dejar que su cuerpo se aclimate a las alturas (superiores a los 2,800 m.s.n.m.3), puede sufrir la condición llamada mal de montaña. Esto puede sucederles a alpinistas o a personas sin experiencia por igual. Los síntomas más frecuentes son: dolor de cabeza, fatiga, náusea, mareos y vómitos. En algunas ocasiones puede producir hinchazón en la cara, manos, pies y falta de sueño.

¡A trabajar! Responda: De acuerdo con el esquema anterior, y la definición de mal de montaña, indique si Ud. podría sufrir mal de montaña si escala rápidamente los volcanes ejemplificados. Explique su respuesta.

1 2 3

Alpinista: persona que se dedica a subir montañas como deporte. Cima: cumbre, la parte más alta de un volcán, o montaña. m.s.n.m.: metros sobre el nivel del mar.

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El mundo de las ciencias naturales 1. Presión y fluidos En la vida cotidiana, estamos familiarizados con el término presión, por ejemplo: si alguien se corta decimos que debe usar un paño limpio y ejercer presión sobre la herida para ayudar a que deje de sangrar, o se presiona un botón para encender o apagar un aparato. En general, decimos que la presión es una fuerza que se aplica sobre una superficie. Cuando se ejerce una fuerza en una superficie que puede deformarse, los efectos no solo dependen de su intensidad, sino que también de la forma en cómo se reparte esta fuerza sobre la superficie. Por ejemplo: si una persona se para en zapatos deportivos, la presión estará repartida en toda la superficie que hace contacto con el pie. Pero si una mujer que usa tacones se para sobre la misma superficie, la presión estará repartida solo en el área de contacto del tacón.

La presión puede aplicarse en los fluidos, que pueden ser gases (como el aire que respiramos) o líquidos (como el agua). Los fluidos se caracterizan porque su estructura molecular no tiene rigidez (como los sólidos), por lo que ceden a cualquier fuerza y alteran4 su forma, adaptando la forma del recipiente que los contiene.

¿Sabía qué? La presión arterial es la presión que ejerce la sangre sobre las paredes de las arterias cuando el corazón la bombea. El punto máximo de la presión se denomina sistólica y el punto mínimo diastólica. Por ello, la presión sanguínea se mide en rangos. En promedio, una persona adulta debería tener 120 de presión sistólica y 80 de diastólica. Comúnmente le llaman 120/80.

4

Alterar: cambiar su esencia, su forma original.

Ciencias Naturales − Semana 26

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2. Presión atmosférica Entre los fluidos se pueden ejercer diferentes tipos de presión. Todos los seres vivos y objetos estamos bajo la influencia de la presión atmosférica, que es la columna de aire (atmósfera) que está sobre los seres vivos y objetos que se encuentran en la superficie de la Tierra. Presión atmosférica = peso de la atmósfera/unidad de superficie Columnas de aire

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Presión atmosférica

Cuando la presión atmosférica es baja, existe una menor cantidad de gases disponible, incluido el oxígeno que respiramos.

ALTITUD

Altura

Presión atmosférica

Altura

Existe una relación inversa entre la altura y la presión atmosférica. Esto quiere decir que: a mayor altura, la presión atmosférica es menor.



Ejercicio 1

Observe los dibujos y responda: Volcán Tajumulco.

Altura: 4,220 m.s.n.m.

Volcán de Fuego.

Altura: 3,763 m.s.n.m.

Volcán de Acatenango.

Altura: 3,976 m.s.n.m.

1. ¿Cuál de los tres volcanes tendrá en la cima una menor presión atmosférica?

2. ¿En cuál de los tres volcanes habrá una mayor disponibilidad de aire, con el oxígeno que necesitamos para respirar? ¿Por qué?

Ciencias Naturales − Semana 26

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3. Presión hidrostática Hace un momento estudiamos que los líquidos son fluidos. Los líquidos en reposo también ejercen presión cuando están sobre alguna superficie o en ellos se encuentra un objeto sumergido. La presión que ejercen los líquidos en reposo se conoce como presión hidrostática.

Por ejemplo, en el fondo del mar existe mayor presión que en su superficie.

Presión hidrostática

1. La profundidad (que se representa en física con la letra h). “A mayor profundidad, mayor presión hidrostática.”

Profundidad

La presión hidrostática depende de tres factores:

La densidad del fluido.

“A mayor densidad, mayor presión hidrostática.”

Por ejemplo, si colocamos un frijol en dos vasos iguales y lo cubrimos con dos líquidos diferentes (como agua y miel), el frijol del vaso con miel tendrá una mayor presión, ya que el líquido es más denso. 2. La aceleración de gravedad. Sabemos que en el planeta Tierra la aceleración de la gravedad es la misma: g= 9.8m/s². La presión hidrostática se calcula entonces, por la relación que existe entre:

En el Sistema Internacional de Medidas se mide en pascales= Newtons/m². Un dato importante para recordar es el principio hidrostático que indica que: “La presión hidrostática es igual en todos los puntos con la misma profundidad, sin importar la forma del recipiente.”



Altura de carga común

P= densidad x aceleración de gravedad x profundidad.

La presión es la misma

Ejercicio 2

Imagine las siguientes situaciones: Situación 1. El pez A vive en el mar. La densidad del agua de mar es de aproximadamente 1,030 kg/m3. Situación 2. El pez B vive en un río. La densidad del agua dulce es de 1,000 kg/m3. Responda: ¿Cuál de los dos peces soporta mayor presión hidrostática? ______________

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IGER − Zaculeu

4. Principio de Arquímedes Arquímedes fue un físico y matemático griego que vivió del 287 al 212 a.C. Se conoce por haber descubierto este principio, que dice: “Un cuerpo sumergido (total o parcialmente) en un fluido en reposo, experimentará una fuerza vertical hacia arriba que será igual al peso del volumen del fluido desplazado.” Para entender mejor este principio, veamos el siguiente ejemplo: 1. Tenemos una pecera casi llena de agua, y marcamos el nivel de agua con un marcador. 2. Ahora introducimos en la pecera un objeto, como un cubo de metal. Al introducirlo, el nivel del agua subirá. 3. Si marcamos el nivel de agua resultante después de introducir el cubo, tenemos una diferencia entre el nivel del agua final y el original. Por el Principio de Arquímedes sabemos que el volumen del agua desalojado es igual al volumen del cuerpo que se introdujo. También se sabe que el cuerpo introducido (en nuestro ejemplo, el cubo) tendrá un peso, y una fuerza de empuje contraria (vertical y hacia arriba). Cuando se introduce un cuerpo en un fluido pueden pasar tres cosas: a. Que flote: ocurre cuando la fuerza de empuje es mayor al peso del objeto. b. Que se hunda: cuando la fuerza del peso es mayor al empuje. c. Se queda en una posición intermedia: la fuerza del empuje y el peso son similares.



Ejercicio 3

Llene un vaso con agua y hágale una marca a donde llegue el nivel. Introduzca varios objetos e indique si flotan, se quedan en medio o se hunden. Si se hunden, mida cuánto subió el nivel del agua con una regla y escriba acá sus resultados. Objeto

Flota, queda en medio, se hunde

¿Cuánto subió el nivel del agua? En milímetros (mm)

Ciencias Naturales − Semana 26

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¡A la ciencia por la experiencia! Experimentos con la presión hidrostática Introducción Esta semana estudiamos que la presión hidrostática está presente en los fluidos líquidos. También vimos que la presión no tiene que ver tanto con la forma del recipiente, sino con la profundidad. ¿Qué le parece si vamos a comprobarlo con un experimento sencillo?

¿Qué materiales necesita? • Una botella de un litro, transparente, limpia, reciclada o reutilizada • Marcador negro indeleble5 • Regla • Tijera o cuchilla • Masking tape o plastilina • Agua del chorro • Una bandeja o recipiente rectangular o cuadrado • Colorante natural, como agua de remolacha • Lápiz o lapicero

Procedimiento: 1. Haga tres marcas en la botella, utilizando el marcador: la primera a 5 cm debajo de la parte superior de la botella. La segunda en la parte media de la botella y la tercera, 5 cm sobre el fondo. Utilice la regla para hacer sus marcas. 2. Abra un agujero en cada marca y tápelo con masking tape o plastilina. 3. Llene la botella con agua. Si lo desea puede agregar el colorante natural para observar mejor el comportamiento del agua. 4. Coloque la bandeja a la par de la botella, ya que en el siguiente paso irá quitando cada masking tape y saldrá un chorro de agua. De este modo, el agua puede caer en la bandeja.

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IGER − Zaculeu

5. Quite un masking y observe la fuerza y velocidad del chorrito de agua que saldrá. Vuélvale a colocar el masking tape, y haga lo mismo con los otros dos agujeros.

6. Vuelva a llenar la botella y a pruebe destapar los tres agujeros al mismo mismo tiempo para ver las diferencias. Presión

7. Elabore un esquema para explicar el comportamiento. 8. Responda: a. ¿La velocidad y fuerza de salida del agua fue igual o diferente en cada agujero?

b. ¿Cuál es la razón física de la diferencia de velocidad?

Ciencias Naturales − Semana 26

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Resumen Presión es una fuerza que se aplica sobre una superficie. La presión puede aplicarse en los fluidos, que se caracterizan porque su estructura molecular no tiene rigidez, por lo que ceden a cualquier fuerza y alteran su forma, adaptando la forma del recipiente que los contiene. Los gases y los líquidos son fluidos. La presión atmosférica es la columna de aire (atmósfera) que está sobre todos los seres vivos y objetos que se encuentran en la superficie de la Tierra. Existe una relación inversa entre la altura y la presión atmosférica. Esto quiere decir que a mayor altura la presión atmosférica es menor. La presión hidrostática es la presión que ejercen los líquidos en reposo. Depende de tres factores: la profundidad, la densidad y la aceleración de la gravedad.

a A mayor profundidad, mayor presión hidrostática. a

A mayor densidad, mayor presión hidrostática.

a La presión hidrostática se mide en pascales (Newtons/m²) y se calcula por medio de la siguiente fórmula: P= densidad x aceleración de gravedad x profundidad

El principio hidrostático indica que la presión hidrostática es igual en todos los puntos con la misma profundidad, sin importar la forma del recipiente. El principio de Arquímedes indica que: “Un cuerpo sumergido (total o parcialmente) en un fluido en reposo, experimentará una fuerza vertical hacia arriba que será igual al peso del volumen del fluido desplazado.”

Investigue en la red... Para conocer más sobre la vida de Arquímedes consulte el siguiente vínculo: http://www.youtube.com/watch?v=NylZsVluFw

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IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

A. Complete el crucigrama de acuerdo con las siguientes definiciones. 1. Es uno de los factores que afecta la presión hidrostática, ya que cuando aumenta, aumenta también la presión hidrostática. 2. Tipo de presión que ejercen los líquidos en reposo. 3. Su estructura no tiene rigidez, por lo que adaptan la forma al recipiente que los contiene. El aire y los líquidos son dos ejemplos. 4. Principio que explica por qué el volumen del agua desalojado es igual al volumen del cuerpo que se introduce en un fluido. 5. Columna de aire que está sobre los seres vivos y objetos que están en la superficie de la Tierra.

2. 3. 4. 1.

5.

Ciencias Naturales − Semana 26

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B. Lea los enunciados y subraye la respuesta correcta: 1. La razón por la que un barco puede flotar en el mar, se explica gracias a: a.

La presión atmosférica.

b.

La densidad del agua y la gravedad.

c.

El principio de Arquímedes.

2. ¿Cuándo está presente la presión hidrostática? a.

A veces, cuando se escalan grandes alturas a gran velocidad.

b.

Cuando un cuerpo se sumerge en un líquido.

c.

Siempre.

3. Los siguientes son aspectos que caracterizan a la presión atmosférica, excepto: a.

Es mayor cuanto mayor es la profundidad.

b.

Disminuye con la altura.

c.

A mayor altura hay menos disponibilidad de aire, y por lo mismo de oxígeno.

4. ¿Cuál es la mayor diferencia entre la presión atmosférica y la presión hidrostática? a.

Afecta a los objetos y seres vivos que habitan el planeta.

b.

Que la presión hidrostática en menor en lo alto de las montañas.

c.

Que ocurren en diferentes fluidos, la presión atmosférica en gases y la presión hidrostática en líquidos.

5. La fuerza que se aplica sobre una superficie se llama:

154

a.

Presión

b.

Gravedad

c.

Ninguna es correcta

IGER − Zaculeu

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

Lea cuidadosamente y responda: 1. Tres amigas se juntan para celebrar sus cumpleaños, Zucely llega desde la capital, Claudia de Retalhuleu y Verónica desde los Cuchumatanes, en Huehuetenango. Sabiendo que: • La altura en Retalhuleu es 239 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m). • La altura de los Cuchumatanes es de 3,800 m.s.n.m. • La altura de la capital de Guatemala es de 1,500 m.s.n.m. a. ¿Cuál de las amigas vive en un lugar con mayor presión atmosférica? b. ¿En cuál de los tres sitios hay menor disponibilidad de oxígeno? 2. El submarino A se sumerge a 500 metros bajo el mar, mientras que el submarino B lo hace a 1,000 metros, ¿cuál de los dos submarinos soporta mayor presión hidrostática?

3. Explique con sus palabras los efectos de la presión sobre el cuerpo humano.

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Comprensión lectora, habilidad de síntesis.

Utilice su creatividad para hacer una síntesis de lo aprendido esta semana, elaborando en el espacio en blanco, un mapa conceptual, un cuadro sinóptico o un esquema. Puede usar como referencia la información del resumen. Puede utilizar figuras.

Ciencias Naturales − Semana 26

155

Glosario alpinista: Persona que se dedica a subir montañas como deporte. cima: Cumbre, la parte más alta de un volcán, o montaña. m.s.n.m.: Metros sobre el nivel del mar. alterar: Cambiar su esencia, su forma original. indeleble: Que no se puede borrar.

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

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156

la casilla que mejor indique su rendimiento.

Explico con mis palabras qué es presión e identifico ejemplos de mi entorno. Describo los efectos de la presión atmosférica en el cuerpo humano. Explico con mis palabras el efecto de la presión en fluidos en reposo o hidrostática, con ejemplos de la vida cotidiana. Explico de manera sencilla el principio de Arquímedes. Aplico el principio de presión hidrostática y elaboro un reporte con los resultados encontrados.

IGER − Zaculeu

logrado

en proceso

no logrado

27 Trabajo y energía ¿Qué encontrará esta semana? James Joule El mundo de las ciencias naturales Calculemos el trabajo y la potencia al subir las gradas.

Esta semana logrará: 

Reconocer el aporte del científico James Joule.



Relacionar la energía potencial y la cinética como componentes de la energía mecánica.



Resolver problemas donde debe calcular la energía mecánica, el trabajo y la potencia.



Describir algunos usos de las máquinas simples en la vida cotidiana.

 Utilizar las fórmulas de trabajo y potencia en un ejercicio práctico. 

Ciencias Naturales − Semana 27

157

¡Para comenzar! James Joule James Joule fue un físico inglés que vivió entre los años 1818 y 1889. Realizó muchos aportes, entre los cuales están:

James Joule

1) El Efecto Joule, que ocurre cuando sube la temperatura de la resistencia eléctrica1 en un circuito2 al pasar una corriente eléctrica a través de ella. La temperatura se dispersa en forma de calor. Por ejemplo: cuando conectamos una plancha o una estufa eléctrica. Generador Receptor

Conductor

Fusible Interruptor

2) Como producto de trabajo conjunto, Joule y el físico William Thomson (o Lord Kelvin) descubrieron el Efecto Joule-Thomson, que explica el efecto refrigerante3 que se da cuando los gases se expanden y enfrían. Este fenómeno se puede observar en el aire acondicionado de los carros, casas u oficinas, y en las refrigeradoras.

Una refrigeradora de gas utiliza el efecto Joule-Thomson para funcionar.

1 2 3

Resistencia: propiedad de los materiales a oponerse al paso de la corriente. Circuito: red eléctrica por la que pasa la electricidad. Refrigerante: que sirve para bajar la temperatura.

158

IGER − Zaculeu

3) Con sus experimentos, Joule comprobó experimentalmente la Ley de la Energía, que indica “que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.” Esta ley dio origen a la primera ley de la termodinámica4. Un ejemplo de ello es la energía en forma de calor que se libera al realizar un experimento químico en donde se mezclan dos sustancias y se produce una nueva.

El aporte de James Joule fue tan importante en los campos de la energía y la mecánica, que, en su honor, el Sistema Internacional de Medidas designó Joule= J a la medida de calor (Q) y trabajo (W).

¡A trabajar! En su vida diaria, indique un ejemplo en donde se aplique algún aporte de James Joule:

4

Termodinámica: campo de la física que estudia los fenómenos relacionados con el calor.

Ciencias Naturales − Semana 27

159

El mundo de las ciencias naturales 1.Energía mecánica Como vimos en la semana 23, el campo de la física que estudia el movimiento y el reposo de los cuerpos se denomina mecánica. Pero no siempre todo está en movimiento, ¿cierto? Un bus que está en reposo (sin movimiento) tiene su energía acumulada. A la energía que se encuentra en reposo se le denomina energía potencial. Otros ejemplos de energía potencial son la que tiene una vaca cuando está parada o un depósito de agua que está en la terraza de una casa. Muchas veces, el cambio de un tipo de energía a otro es muy rápido: un carro puede estar parado y después de un minuto desplazarse a 40 km/hora. Esto es muy común en el campo de la mecánica. La energía mecánica se calcula sumando la energía potencial + la energía cinética de un cuerpo determinado. Recordemos entonces: Energía mecánica= energía potencial (Ep) + Energía cinética (Ec) Por ejemplo: Un carro estacionado tiene una energía potencial de 3,000 J. Cuando está en movimiento y se dirige, digamos, al Puerto de San José a una velocidad de 52 m/s tiene una energía cinética de 6,000 J. ¿Cuál es la energía mecánica? La energía mecánica sería= 3,000 J + 6,000 J = 9,000 J



Ejercicio 1

Calcule la energía mecánica de un tractor cuya energía potencial es de 1,500 J, y al desplazarse por un campo de cultivo a 2 m/s alcanza una energía cinética de 3,000 J. Deje constancia de su procedimiento.

Respuesta:

160

IGER − Zaculeu

2. Trabajo En física, el concepto de trabajo se define como: una fuerza que produce movimiento. Cuanto mayor es la fuerza aplicada y la distancia que se recorre, mayor será el trabajo efectuado. El trabajo (W) se mide usando la fórmula: W=fuerza x distancia El trabajo también se puede calcular usando la siguiente fórmula: W = masa (kg) x gravedad (9,8 m/s²) x distancia (en metros) Si la fuerza se calcula en Newton (N) y la magnitud del desplazamiento en metros (m), el trabajo se mide en Joule. Joule= Newton x metro Veamos el ejemplo: Pedro saca todos los días a pasear a su perro Roco, que pesa 30 kg. Su perro no siempre es colaborador, por lo que a veces tiene que aplicar mucha fuerza para moverlo. El lunes Pedro tuvo que aplicar una fuerza de 30 Newton (N) para moverlo 2 metros, antes de que Roco se echara. El martes Pedro aplicó la misma fuerza (30 Newton), pero Roco se movió 10 metros antes de echarse. Revisando el concepto de trabajo que acabamos de ver, ¿qué día Pedro realizó mayor trabajo con Roco? Lunes: 30 N x 2 m= 60 Joule. Martes: 30 N x 10 metros= 300 Joule. R/Pedro realizó un mayor trabajo el día martes.

¿Sabía qué? El cuerpo humano realiza trabajo muscular cada día. Cuando nos trasladamos o cuando levantamos, cargamos y sostenemos objetos, utilizamos la fuerza de los músculos. Por ejemplo, cuando jugamos fútbol, realizamos un trabajo muscular, en el cual las piernas aplican una fuerza y producen un desplazamiento.

Ciencias Naturales − Semana 27

161

¡Ahora calculemos el trabajo! A.

¿Cuál es el trabajo que se requiere para mover 50 metros un mueble si se aplica una única fuerza de 300 Newton y si no se toma en cuenta la fricción?

Solución:

Trabajo= fuerza x distancia



Trabajo (W)= 300 N x 50 m= 15,000 Joule.



R/ El trabajo que se requiere para mover el mueble es de 15,000 Joule.

B.

¿Qué distancia se desplazaría un carro si se necesitara aplicar un trabajo de 30,000 Joule y se realizara una fuerza de 500 Newton?

Solución:

Trabajo= fuerza x distancia



Al despejar la fórmula, queda de la siguiente manera: Distancia = trabajo/fuerza

Entonces:





Distancia= 30,000 Joule (sabiendo que Joule = N x m, podemos sustituir en la fórmula.



Distancia= 30,000 N x m = 60 metros 500 N



R/ La distancia a la que se desplazaría el carro sería de 60 metros.

C.

¿Cuál es el trabajo que necesita el músculo de un brazo para mover un bloque de madera 30 metros si se aplica una única fuerza de 150 Newton?



Trabajo= fuerza x distancia



Trabajo (W) = 150 N x 30 m = 4,500 Joule.

Ejercicio 2

Calcular el trabajo que necesitará un burro para jalar un árbol de 50 metros, aplicando una fuerza de 500 N.

Respuesta:

162

IGER − Zaculeu

3. Potencia Muchas veces, además de calcular el trabajo que se realiza en algunas actividades, necesitamos conocer con qué rapidez se hicieron. En física, el término potencia indica la rapidez (es decir que tan rápido o qué tan lento) se realiza una actividad. La potencia se calcula con la fórmula: Potencia= trabajo tiempo La unidad de potencia en el Sistema Internacional de Medidas es el Watt (W), que es lo mismo a 1 Joule/segundo. Es decir, hay una potencia de 1 W cuando se realiza un trabajo de 1 Joule en 1 segundo. La potencia también se aplica en el cuerpo humano. La potencia muscular es la capacidad de una persona, de desarrollar una gran aceleración y superar cierta resistencia. Cuanto más grande sea la resistencia que se debe vencer, mayor será la potencia muscular que se necesita. Los deportistas se entrenan para desarrollar su potencia muscular y tener buenos resultados. Por ejemplo, los beisbolistas profesionales pueden llegar a lanzar una pelota a 190 km/hora. Ejemplo: ¿Cuál es la potencia necesaria para que una persona lance una pelota realizando un trabajo de 4,000 Joule en 60 segundos? Potencia= trabajo tiempo

Potencia= 4,000 J = 66.67 Watt 60 s

R/ La potencia que necesita la persona que lanza la pelota es de 66.67 Watt.



Ejercicio 3

Calcule ¿cuál es la potencia que necesita una persona para subir una tinaja llena de agua en 10 segundos, realizando un trabajo de 50,000 Joule? Deje constancia de sus procedimientos.

Respuesta:

Ciencias Naturales − Semana 27

163

4. Máquinas simples Muchas veces, cuando realizamos actividades que implican mucho trabajo o potencia, utilizamos máquinas simples para ayudarnos. Algunos ejemplos son: el plano inclinado, la cuña, la rueda, la polea y la palanca. Estudiemos detalladamente dos de las más utilizadas:

4.1 Polea:

es un disco con un canal que lo recorre, por donde pasa un lazo que conecta la carga que se pretende elevar, mientras que del otro lado se aplica una fuerza. Se utiliza para levantar objetos distantes, muy grandes o pesados, utilizando menos fuerza, como por ejemplo, para sacar agua de un pozo, levantar una carga pesada en una industria o mover objetos grandes en un barco.

:

4.2 Palanca es una barra rígida que se apoya en un soporte y sirve para transmitir la fuerza de manera eficiente. Todas las poleas tienen tres partes: a) el punto de apoyo, b) el lugar donde está la carga, y c) donde se aplica la fuerza. Algunos ejemplos de palancas son: martillo, tijeras, carretilla para trasladar material y pinzas. Incluso en nuestros cuerpos podemos encontrar palancas, por ejemplo: los antebrazos.



Ejercicio 4

Elabore una serie de dibujos o recortes sobre ejemplos de su vida cotidiana en donde use máquinas simples.

164

IGER − Zaculeu

¡A la ciencia por la experiencia! Calculemos el trabajo y la potencia al subir las gradas Introducción Esta semana estudiamos que en física, el término potencia indica la rapidez con la cual se realiza una actividad. En este experimento lo único que necesita es un lugar que tenga diez gradas, un compañero o compañera y utilizar las fórmulas que aprendió para calcular el trabajo y la potencia.

¿Qué materiales necesita? • 1 compañero o compañera • 1 cronómetro o reloj • 1 calculadora • Lugar con 10 gradas • 1 báscula o pesa • Una regla o metro para medir las gradas • Lápiz

Procedimiento: 1. Seleccione un lugar donde pueda realizar el experimento, en el cual haya, como mínimo, diez gradas. 2. Mida el fondo de una de las gradas utilizando una regla.

Ciencias Naturales − Semana 27

165

3. Multiplique el ancho de la grada por el número de gradas (diez) para calcular la distancia recorrida. Convierta el valor de centímetros a metros. 4. Use la báscula para anotar su masa y la de su compañero o compañera en kg. Si está en libras conviértalas a kg usando la siguiente equivalencia: 1 libra= 2.2 kg. 5. Anote el tiempo en segundos en el cual cada persona sube las diez gradas. 6. Calcule el trabajo realizado por cada persona usando la fórmula: W= masa (kg) x gravedad (9.8 m/s²) x distancia recorrida de las gradas (m) 7. Calcule la potencia de cada persona usando la siguiente fórmula: Potencia = Trabajo/ tiempo (en segundos). 8. Llene el siguiente cuadro de resultados y compare.

Nombre

Masa en kilogramos

Distancia Tiempo en metros en recorrida segundos Aceleración Trabajo Potencia de al subir en que gravedad (Joule) (Watt) subió las las gradas gradas

Alumno 1

9.8 m/s²

Alumno 2

9.8 m/s²

9. ¿Quién obtuvo una mayor potencia? ¿Qué significa eso?

166

IGER − Zaculeu

Resumen El campo de la física que estudia el movimiento y el reposo de los cuerpos se denomina mecánica. Energía mecánica = energía potencial+ energía cinética. El trabajo ocurre cuando una fuerza produce movimiento. Trabajo = fuerza x distancia O bien, Trabajo = masa (Kg) x gravedad (9,8 m/s²) x distancia (en metros) Si la fuerza se mide en Newton (N) y la magnitud de desplazamiento en metros (m), el trabajo se mide en Joule. Joule = Newton x metro La potencia indica la rapidez con la cual se realiza una actividad. En el Sistema Internacional de Medidas se mide en Watt.

Potencia =

Trabajo (Joule) Tiempo (segundos)

Las máquinas simples son útiles en nuestra vida diaria. Dos ejemplos son las poleas y las palancas. Una polea es un disco con un canal que lo recorre, por donde pasa un lazo que conecta la carga que se pretende elevar, mientras que del otro lado se aplica una fuerza. Se utiliza para levantar objetos utilizando menor fuerza. Por ejemplo: para sacar agua de un pozo. Una palanca es una barra rígida que se apoya en un soporte y sirve para transmitir la fuerza de manera eficiente. Por ejemplo: un martillo.

Investigue en la red... Para conocer más de las máquinas simples, consulte: https://www.youtube.com/watch?v=4Qt-lE9W2eo

Ciencias Naturales − Semana 27

167

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

1.

Explique con sus palabras los que se le solicita:



a. En el campo de la física, ¿qu es el trabajo?



b. ¿Qué es la potencia? ¿Para qué sirve?

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

1. Analice y conteste: ¿Puede ocurrir trabajo si no hay desplazamiento? ¿Por qué?

2. Analice las siguientes situaciones y responda: Don Rafael necesita trasladar cuatro sacos de arena hacia el patio de su casa. Para ello, se le ocurren tres formas de hacerlo: a. Utilizar una polea. b. Cargar un saco a la vez sobre su espalda. c. Utilizar una carretilla (un tipo de palanca). ¿Cuál es la forma más eficiente de hacer la actividad?

168

IGER − Zaculeu

3. Resuelva: a. ¿Qué trabajo se necesita para mover una masa de 600 Newton a una distancia de 100 metros?

b. ¿Qué potencia es necesaria para mover 300 metros un mueble, si el trabajo aplicado es de 25,000 Joule durante 5 minutos?

c. Dos carros con las mismas características, pero diferente marca, tendrán que recorrer 100 metros. Se calculó que ambos carros aplicaron un trabajo de 80,000 Joule para recorrer la distancia pedida. Sin embargo, uno tardó 100 segundos y el otro, 120 segundos. ¿Cuál es la potencia de cada uno? ¿Cuál de los carros es más potente?

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Habilidad de redacción, capacidad de síntesis.

Esta semana estudiamos la importancia de las máquinas simples en la vida del ser humano, entre ellas las poleas y las palancas. Con lo que vimos ahora tendrá una opinión personal. El objetivo de esta actividad es que usted elabore un artículo sobre las máquinas simples. Antes de empezar, le recomendamos que lea una noticia del periódico, para tomar una referencia de cómo hacer su artículo. Los espacios son cortos, por lo que debe ordenar muy bien lo que quiere decir. Use estas preguntas como guía: ü ¿Qué son las máquinas simples? ü ¿Cómo cree que sería su vida y la de las otras personas si no existieran las máquinas simples, como la palanca y las poleas? ü ¿De qué manera la invención de las máquinas ha permitido que las sociedades humanas se desarrollen? ü Mencione dos actividades en donde es más fácil utilizar máquinas simples que la fuerza humana.

Ciencias Naturales − Semana 27

169

Glosario circuito: Es una red eléctrica por la que pasa la electricidad. refrigerante: Que sirve para bajar la temperatura. resistencia eléctrica: Propiedad de los materiales a oponerse al paso de la corriente eléctrica. termodinámica: Campo de la física que estudia los fenómenos relacionados con el calor.

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

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170

la casilla que mejor indique su rendimiento.

Reconozco el aporte del científico James Joule. Relaciono la energía potencial y la cinética como componentes de la energía mecánica. Resuelvo problemas donde debo calcular la energía mecánica, el trabajo y la potencia. Utilizo las fórmulas de trabajo y potencia en un ejercicio práctico. Describo algunos usos de las máquinas simples en la vida cotidiana.

IGER − Zaculeu

logrado

en proceso

no logrado

28 Calor y temperatura ¿Qué encontrará esta semana? Efectos del calentamiento global en Guatemala El mundo de las ciencias naturales Dos globos muy distintos

Esta semana logrará: 

Describir algunos efectos del calentamiento global en Guatemala.



Definir temperatura y calor, y aplicar el concepto a objetos, lugares o situaciones de su entorno.



Diferenciar las tres escalas de medición de temperatura, identificando la que se utiliza en Guatemala.



Explicar los fenómenos de transformación del calor, a partir de situaciones de su entorno.

 Definir el campo de estudio de la termodinámica.  Poner en práctica lo aprendido, realizando un experimento donde aplica el concepto de calor específico y transferencia de calor.

Ciencias Naturales − Semana 28

171

¡Para comenzar! Efectos del calentamiento global en Guatemala El clima es la suma de las condiciones atmosféricas que se dan en un lugar determinado por la interacción de factores como temperatura, altitud sobre el nivel del mar, viento y humedad. El clima ha variado de forma natural a lo largo de la historia de la Tierra, produciendo ciclos normales como los períodos glaciales1 e inter-glaciales2. Sin embargo, la abrupta variabilidad climática actual es mayormente consecuencia de las acciones humanas (como la deforestación y el uso de gases clorofluorocarbonados3), que alteran la composición normal de gases de la atmósfera, produciendo calentamiento global, que es el incremento de la temperatura promedio de la Tierra. Los científicos calculan que en los últimos diez mil años la temperatura ha aumentado casi 5˚C. En el periodo 1906-2005 la temperatura se elevó casi 1 ˚C. Como consecuencia, se ha incrementado el nivel del mar, han desaparecido especies de animales o plantas, o se han desplazado hacia otras regiones.

A nivel mundial, se considera que el norte de Mesoamérica será una de las regiones más afectadas por el cambio climático. En nuestro país, el calentamiento global puede ocasionar que las épocas secas o lluviosas sean irregulares, con sequías que ocasionan pérdidas en los cultivos y hambrunas; o lluvias muy intensas, como la tormenta tropical Ágatha, que producen no solo pérdidas materiales, sino también humanas.

1

Glacial: período durante el cual se da enfriamiento global en la Tierra. El último ocurrió hace 20,000 años.

2

Inter-glacial: período en el cual la temperatura aumenta y derrite el hielo producido durante el período glacial.

3

Gases clorofluorocarbonados (CFC): son gases compuestos por cloro, flúor y carbono, que destruyen la capa de ozono.

172

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. Temperatura Por sus características geográficas y por su ubicación en el planeta, Guatemala es un país que tiene regiones muy variables en cuanto a su temperatura. Por ejemplo, en los departamentos del Occidente del país es normal que haya más frío, mientras que en el Oriente y en Petén hay meses con mucho calor. Observe el mapa:

LEYENDA Temperatura media anual (oC) Alta Baja

Ciencias Naturales − Semana 28

173

La manera exacta para saber qué tan frío o caliente está un cuerpo o un ambiente es realizando una medición. ¿Sabía qué? La temperatura normal de una persona sana es de 37˚C. Se considera que una persona tiene fiebre, cuando la temperatura aumenta más de 37.5˚C.

La temperatura es la medida que nos puede indicar qué tan caliente o frío está un cuerpo o un ambiente. El aparato que sirve para medir la temperatura se denomina termómetro.

La fiebre es un mecanismo de defensa natural del cuerpo en respuesta a una infección o una inflamación, ya que muchas bacterias y virus mueren cuando se eleva la temperatura. Sin embargo, si la fiebre aumenta a 42˚C o más, puede dañar al cuerpo, por lo que debe ser tratada.

La temperatura puede medirse a diferentes escalas, como veremos más adelante, pero siempre se utilizan dos puntos de referencia: • Punto fijo inferior: es la temperatura de congelación del agua. • Punto superior: es la temperatura en la cual el agua hierve (es decir, que se transforma de líquido en vapor).



Ejercicio 1

Escriba cinco ejemplos de objetos, lugares o situaciones de su entorno con alta temperatura (calientes) y cinco con temperatura baja (fríos). Alta temperatura:

Baja temperatura:

174

IGER − Zaculeu

Existen diferentes escalas para medir la temperatura.

a

Escala Fahrenheit (˚F)

Fue inventada en 1714 por Daniel Fahrenheit (1686-1736), físico nacido en Polonia. Esta escala se usa en los Estados Unidos de América. En estos termómetros el punto de congelación del agua es de 32 ˚F, mientras que el punto de ebullición es de 212 ˚ F; es decir, que entre ambos puntos hay 180 divisiones.

a

Escala Celsius o centígrada (˚C)

Fue inventada por Anders Celsius (1701-1744), físico y astrónomo nacido en Suecia. Se emplea en casi todo el mundo. El punto de congelación del agua es de 0 ˚C y el de ebullición de 100 ˚C. En otras palabras, entre ambos puntos hay 100 divisiones.

a

Escala Kelvin (K)

Fue inventada por William Thomson Kelvin (1824-1907), que nació en Inglaterra. Se usa en el Sistema Internacional de Medidas. Esta escala se diferencia de las otras, porque utiliza una referencia llamada cero absoluto. La temperatura de congelación del agua (0 ˚C) equivale a 373.5 K en escala Kelvin. Se pueden realizar equivalencias entre estas escalas de temperatura: Para convertir de ˚C a ˚F ˚F= 9 x (˚C) + 32 5

Para convertir de ˚F a ˚C ˚C= 5 x (˚F – 32) 9

Conversión de K a ˚C

Conversión de ˚C a K

((

˚C= K-273



((

K= ˚C + 273

Ejercicio 2

1. Investigue cuál de las tres escalas se usa en Guatemala. Puede buscar la sección del clima en algún periódico o en un noticiero televisivo, o bien buscar en internet para responder a esta pregunta. ________________________________ 2. La temperatura media anual de la ciudad de Guatemala es de 21 °C. ¿A cuántos °F equivale? __________ ¿A cuántos K equivale? ___________ 3. Investigue cuál es la temperatura media anual de la ciudad o departamento donde vive: ___________________

Ciencias Naturales − Semana 28

175

2. Calor En el campo de la física, el calor se define como la transferencia1 de energía calorífica de un cuerpo con mayor temperatura a uno de menor temperatura hasta alcanzar un equilibrio, llamado equilibrio térmico. Un ejemplo común es preparar agua caliente para bañarse. Cuando usted hierve agua para bañarse, le agrega agua fría para entibiarla. ¿Qué sucede con el agua? Luego de unos minutos el agua que estaba caliente se vuelve tibia, perfecta para el baño. En términos físicos, lo que ocurrió es que el calor del cuerpo con mayor temperatura (el agua hirviendo) se transfiere a uno con menor temperatura (el agua fría), hasta que se llega a la misma temperatura o equilibrio térmico (agua tibia). Otro ejemplo cotidiano es cuando entibiamos nuestro café que está muy caliente agregándole un chorrito de leche fría.



Ejercicio 3

Imagine que es Semana Santa y usted se va a descansar a la playa. Está recostado y con tanto calor, que decide meterse al mar para refrescarse, pero olvidó sus sandalias, por lo que debe correr muy rápido para no quemarse los pies con la arena. Explique desde el punto de vista de un físico ¿por qué la arena le quemará los pies?

4

Transferencia: que se mueve de un lugar a otro.

176

IGER − Zaculeu

3. Termodinámica y energía interna de un sistema



La termodinámica es el campo de la física que estudia los procesos que involucran cambios en la temperatura, transformación de la energía y la relación entre el calor y el trabajo.

Cuando los científicos estudian la termodinámica tienen que tener muy claro cómo ocurren los cambios de energía interna de un sistema5 y todos los factores que lo pueden alterar. Un sistema puede ser cualquier objeto en donde ocurra una reacción física o química que involucre calor. Por ejemplo, puede ser un tubo de ensayo en un laboratorio, un tanque o una pecera. La energía interna de un sistema se puede alterar cuando otra sustancia (sólido, líquido o gas) se adiciona.

5

Sistema: en termodinámica es el lugar en donde ocurre la reacción química o física que se está estudiando.

Ciencias Naturales − Semana 28

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4. Calor específico En física y química los científicos han realizado muchas pruebas en laboratorios para conocer las características de las sustancias con las que trabajan. El calor específico es la cantidad de calor que se necesita aplicar a una unidad de masa de alguna sustancia para elevar su temperatura en un grado. El calor específico se ha calculado para materiales sólidos, líquidos o gaseosos. Veamos algunos ejemplos:

El agua tiene el mayor calor específico, lo cual significa que por cada kg debe aplicarse 4,186 Joule para elevar la temperatura un grado Celsius (˚C).

178

IGER − Zaculeu

¡A la ciencia por la experiencia! Dos globos muy distintos Introducción En esta semana se estudiaron conceptos importantes: la temperatura y el calor, como una forma de transferencia de energía. Ahora le invitamos a descubrir en un experimento sencillo cómo se transfiere el calor en dos globos que contienen sustancias diferentes: un líquido y un gas.

¿Qué materiales necesita? • Dos globos • Agua • Candela • Encendedor • Lazo o pita • Reloj o cronómetro • Lápiz

Procedimiento:

1. Infle un globo con aire y hágale nudo.

2. Llene un globo con agua y hágale nudo.

Ciencias Naturales − Semana 28

179

3. Cuelgue los dos globos con la ayuda del lazo o pita. Deben quedar a la misma altura.

4. Debajo de cada uno, coloque directamente una candela encendida (otra opción es no colgar los globos y detenerlos directamente sobre la llama de la candela). Puede colocar la candela en un candelero o asegurarla con plastilina en una tapadera para que quede parada.

5. Anote el tiempo en el cual cada globo se revienta. Globo Globo con aire

Tiempo para reventar

Globo con agua ¿Por qué los globos revientan a diferentes tiempos? Explique su respuesta utilizando el concepto de transferencia de calor y la tabla de calor específico que vimos en el inciso 4.

Explicación: La llama de la vela transfiere la misma cantidad de calor a los dos globos. Sin embargo, el agua tiene un calor específico mayor al aire. Esto significa que el agua necesita mucha más energía para elevar su temperatura, por lo que el globo se mantiene frío y tarda mucho más en calentarse. Como consecuencia, tarda mucho más tiempo en explotar, en comparación con el globo lleno de aire.

180

IGER − Zaculeu

Resumen La temperatura es la medida que nos puede indicar que tan caliente o frío está un cuerpo o un ambiente. El aparato que sirve para medir la temperatura se denomina termómetro. Fahrenheit (˚F): Inventada por Daniel Fahrenheit. Se usa en Estados Unidos de América. Tiene 180 divisiones. El punto de congelación del agua es 32 ˚F y el punto de ebullición es de 212 ˚F.

Escalas de temperatura

Celsius (˚C): Inventada por Anders Celsius. Se emplea en casi todo el mundo, incluida Guatemala. La escala tiene 100 divisiones, desde 0 ˚C (punto de congelación del agua) a 100 ˚C (punto de ebullición del agua). Kelvin (K): Inventada por William Thomson Kelvin. Se usa en el Sistema Internacional de Medidas y utiliza una referencia llamada cero absoluto. La temperatura de congelación del agua equivale a 373.5 K.

Existen fórmulas que permiten transformar de una escala de temperatura a otra: Conversión de K a ˚C ˚C= K -273 Conversión de ˚C a K K= ˚C + 273

Conversión de ˚C a ˚F

((

˚F= 9 5

x ( ˚C) + 32

Conversión de ˚F a ˚C

((

˚C= 5 9

x ( ˚F – 32)

El calor es la energía que fluye de un cuerpo de mayor temperatura a otro con menor temperatura, hasta alcanzar un equilibrio térmico (llegar a la misma temperatura). La termodinámica es el campo de la física que estudia los procesos que involucran cambios en temperatura, transformación de energía y la relación entre el calor y el trabajo. El calor específico es la cantidad de calor que se necesita aplicar a una unidad de masa de alguna sustancia para elevar su temperatura en un grado.

Investigue en la red... Para reforzar sobre el tema de calor y temperatura, consulte el siguiente vínculo: https://www.youtube.com/watch?v=m_Uvjs4mLmA Ciencias Naturales − Semana 28

181

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

1. Complete el siguiente esquema: La temperatura es:



Existen tres escalas de temperatura: Escala Fahrenheit

Escala Kelvin

Se usa en casi todos los países. Tiene 100 divisiones. El punto fijo mínimo es 0 ˚C que es el punto de congelación del agua y 100 ˚C el punto de ebullición.

2. Defina con sus palabras: a. ¿Qué es la termodinámica?

b. ¿Qué es calor?

c. ¿Qué es calor específico?

182

IGER − Zaculeu

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

1. Lea lo que se le pide y convierta a la escala de temperatura que se le solicita.

a. 100 ˚C a K

Respuesta: b. 90 ˚F a ˚C

Respuesta: c. 350 K a ˚C

Respuesta: 2. Escriba tres situaciones en donde utilizaría un termómetro. a. b. c.

Ciencias Naturales − Semana 28

183

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Comprensión de lectura, habilidad de síntesis.

Lea el fragmento del artículo que se presenta, al finalizar responda lo que se le solicita. Golpe de calor El golpe de calor sucede cuando la temperatura del cuerpo aumenta más de lo normal por exposición6 por mucho tiempo bajo el sol o por hacer ejercicios en lugares muy calurosos. Como resultado, el cuerpo pierde agua y sales que necesita para funcionar adecuadamente. Los síntomas más comunes son: sed intensa, temperatura mayor a 39 ˚C, agotamiento, sudoración, mareos, desmayo, calambres y dolores de cabeza. Cualquier persona puede padecer un golpe de calor, pero se considera que los más vulnerables7 son los bebés o niños y niñas pequeñas, ancianos o personas que padezcan alguna enfermedad. Para evitar un golpe de calor se recomienda tomar suficiente agua, evitar exponerse durante mucho tiempo al sol, no tomar bebidas alcohólicas o muy azucaradas y usar bloqueador solar, gorro o sombrero. Adaptado de: http://www.msal.gov.ar/index.php/component/content/article/48/212-golpe-de-calor

Responda: a. En Guatemala, ¿en qué época del año considera que existe mayor riesgo de sufrir un golpe de calor?

b. ¿Por qué el cuerpo sufre golpe de calor? Utilice las siguientes palabras en su explicación: temperatura – calor.

c. ¿Qué aparato utilizaría para medir si una persona tiene golpe de calor? ¿Qué escala usaría para realizar la medición?

6

Exposición: estar un tiempo prolongado en un lugar determinado.

7

Vulnerable: que puede ser afectado o dañado fácilmente.

184

IGER − Zaculeu

Glosario exposición: Estar un tiempo prolongado en un lugar determinado. gases clorofluorocarbonados (CFC): Son gases compuestos por cloro, flúor y carbono, que destruyen la capa de ozono. glacial: Período durante el cual se da enfriamiento global en la Tierra. El último ocurrió hace 20,000 años. inter-glacial: Período en el cual, la temperatura aumenta y derrite el hielo producido durante el período glacial. sistema: En termodinámica es el lugar en donde ocurre la reacción química o física que se está estudiando. transferencia: Que se mueve de un lugar a otro. vulnerable: Que puede ser afectado o dañado fácilmente.

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Describo algunos efectos del calentamiento global en Guatemala. Defino temperatura y calor, y aplico el concepto a objetos, lugares o situaciones de mi entorno. Diferencio las tres escalas de medición de temperatura, identificando la que se utiliza en Guatemala. Explico los fenómenos de transformación del calor, a partir de situaciones de mi entorno. Defino el campo de estudio de la termodinámica. Pongo en práctica lo aprendido, realizando un experimento en el que aplico el concepto de calor específico y transferencia de calor.

Ciencias Naturales − Semana 28

185

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

186

IGER − Zaculeu

29 Calor y temperatura 2 ¿Qué encontrará esta semana? Nicolas Clément y el azúcar de la remolacha El mundo de las ciencias naturales ¡Experimentemos la transmisión de calor en la cocina!

Esta semana logrará: 

Identificar el aporte del científico Nicolas Clément.



Proporcionar ejemplos de la vida cotidiana en donde ocurra algún tipo de transferencia de calor.



Explicar los procesos de transferencia de calor entre el ser humano y el medio ambiente.



Determinar la relación entre Calorías y la salud del cuerpo.

 Aplicar lo aprendido por medio de un experimento donde pueden observar los mecanismos de transmisión de calor (conducción y convección). 

Ciencias Naturales − Semana 29

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¡Para comenzar! Nicolas Clément Nicolas Clemént fue un físico y químico que nació en Francia, y vivió entre 1779 y 1842. Trabajó en el campo de la química y de la industria. Fue el primero en extraer azúcar a partir de la remolacha. Nicolas Clément

Su aporte más importante fue utilizar la caloría como una unidad de calor, que estudiaremos esta semana. La remolacha azucarera ¿Sabía usted que una variedad de remolacha es usada para extraer el azúcar? • La parte que se usa es la raíz, cuyo color puede ser entre blanco, rojo y morado, dependiendo de la variedad. • Se ha calculado que 100 gramos de una remolacha de ensalada tienen 43 calorías (kilocalorías), mientras que una remolacha azucarera tiene 339 calorías. • A la remolacha azucarera se le extrae la sacarosa para la fabricación del azúcar, y también otros sub-productos como la levadura, que sirve en la industria panadera, y algunas sustancias que sirven en la industria farmacéutica. • Por ejemplo, en Europa se han utilizado 120 millones de toneladas de remolacha azucarera por año para producir 16 millones de toneladas de azúcar blanca.

¡A trabajar! 1. Recuerde lo aprendido la semana pasada, y escriba con sus palabras qué es calor:

2. Escriba cuál fue el principal aporte de Nicolas Clément:

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IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. Medición de calor La semana pasada estudiamos que el calor es una forma de transferencia de energía. Ahora estudiaremos cómo se mide. Según el Sistema Internacional de Medidas el calor se mide en Joule (J). Existen otras unidades que también son aceptadas para medir el calor, estas son: La caloría (cal)= que es la cantidad de calor que 1 gramo de agua necesita para elevarse un grado Celsius (14.5 ˚C a 15.5 ˚C). Equivale a 4.18 Joule. Los nutricionistas1 usan la medida conocida como Caloría (con inicial mayúscula y cuyo símbolo es Cal) para calcular el aporte de energía que da cada alimento que se consume. 1 Caloría equivale a 1,000 calorías. Para que el término Caloría (Cal) no se confunda con calorías (cal), muchas veces se utiliza el término de Kilocaloría (Kcal). 1 Caloría= 1,000 cal= 1 Kilocaloría (Kcal) Una persona debe consumir todos los días una cantidad mínima de calorías para que su cuerpo tenga la energía suficiente para funcionar adecuadamente y tener una vida saludable. Sin embargo, una dieta con exceso de calorías y poca actividad física puede ocasionar obesidad o enfermedades como diabetes.

1.

Ejercicio 1 Busque la etiqueta nutricional de tres productos alimenticios empacados. Lea la cantidad de Calorías o kilocalorías que contiene y escriba el dato en el siguiente cuadro. Producto

1

Calorías



¿Cuál de los tres productos aporta más energía al cuerpo?

2.

Si 1 caloría (cal) equivale a 4.18 Joule. ¿Cuántos Joule equivalen a 100 calorías?

Nutricionista: es el profesional que se dedica a estudiar las propiedades y características de los alimentos para la salud de las personas.

Ciencias Naturales − Semana 29

189

2. Transferencia de calor El calor se transfiere de un área con mayor temperatura a una con menor temperatura. Existen tres mecanismos para que ocurra esta transferencia:

2.1 Conducción Este mecanismo se da entre cuerpos sólidos, cuyas partículas2 están en contacto físico. Veamos algunos ejemplos de la vida cotidiana: Cuando conectamos una plancha, el calor se transfiere por la electricidad hacia la plancha, la plancha se calienta y luego transfiere el calor a la prenda que queremos planchar. • Cuando cocinamos, el fuego o la electricidad calientan las partículas que hay en la sartén, la cual, al calentarse, traspasa su calor al alimento hasta cocinarlo. • En la naturaleza también ocurren ejemplos de conducción. Por ejemplo, la arena de la costa sur de Guatemala es rica en hierro que, al calentarse con el Sol, puede quemar nuestros pies si estamos descalzos. En física existen cuerpos que se consideran buenos o malos conductores de calor (también llamados aislantes3). Los metales como el oro o el cobre son buenos conductores, mientras que el vidrio es un mal conductor.

Mal conductor de calor



Buenos conductores del calor

Ejercicio 2

Escriba tres ejemplos cotidianos en donde usted observe la conducción del calor: 1. 2. 3. 2 3

Partícula: moléculas y átomos de masa de un cuerpo que no se observan a simple vista. Aislante: son materiales que no conducen el calor fácilmente.

190

IGER − Zaculeu

2.2 Convección Esta forma de transferencia necesita del movimiento de un fluido (líquido o gas) que esté en contacto con un cuerpo de temperatura diferente. Algunos ejemplos: • En la técnica de cocina conocida como “baño de María”, se transmite calor de forma lenta e indirecta a través del vapor producido por el calentamiento de agua de una olla, dentro de la cual se coloca el alimento que se quiere cocinar. • En la naturaleza también ocurre transferencia de calor, por ejemplo: El fenómeno de "El Niño” se da por la interacción entre los vientos y las corrientes marinas cálidas del norte del Ecuador, que suben sobre una corriente muy fría (conocidas como Humbolt), alterando el ciclo de lluvias.

La formación de nubes y otros fenómenos naturales, como los huracanes, se dan por el movimiento entre corrientes de aire caliente y frío.

2.3 Radiación Los cuerpos que intercambian calor no tienen que estar en contacto. La transferencia de calor se da a través de ondas electromagnéticas.

¿Sabía qué? La radiación solar directa en la piel de forma prolongada puede producir quemaduras y envejecimiento prematuro? Incluso, la exposición prolongada durante años puede producir cáncer en la piel. La mejor forma de prevenir estos efectos, es evitar exponerse directamente al Sol, usar bloqueador solar, gorra o sombrero.

Por ejemplo: • El calentamiento de la Tierra y del resto de planetas que forman el Sistema Solar, por los rayos del Sol.

• El hondo de microondas calienta los alimentos a través de radiación. 4 5

Ondas electromagnéticas: ondas que no necesitan un medio físico (sólido) para propagarse. Microondas: aparato que se usa para calentar alimentos en forma más rápida, usando para ello ondas electromagnéticas. Ciencias Naturales − Semana 29

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3. Termorregulación en el ser humano En la naturaleza, algunos animales, como los reptiles, dependen de su entorno para regular su temperatura, es decir son exotermos. Es por eso que las iguanas y las lagartijas, por ejemplo, pasan largos períodos asoleándose para subir su temperatura. A diferencia de los reptiles, el ser humano es endotermo. Eso significa que tiene la capacidad de regular su propia temperatura. ¿Cómo lo logra? Pues gracias a la glándula llamada hipotálamo. El hipotálamo se ubica en el centro del cerebro. Además de regular la temperatura (termorregulación), se encarga de regular la presión sanguínea y el ciclo del sueño. La termorregulación se realiza de diferentes formas:



•

Si el cuerpo sube su temperatura más de lo normal (37 ˚C), el hipotálamo manda un mensaje para que los poros de la piel se abran y el cuerpo empiece a sudar, de modo que el sudor se evapore y el cuerpo se enfríe.

•

En caso de que el cuerpo se enfríe, el hipotálamo manda la señal para que los poros se cierren y, si es necesario, manda temblores para que ese movimiento del cuerpo genere calor.

Ejercicio 3

Responda la siguiente pregunta. ¿Si las personas no tuvieran la capacidad de regular su temperatura, podrían vivir en todos los ambientes del mundo? Explique por qué.

192

IGER − Zaculeu

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Experimentemos la transmisión de calor en la cocina! Introducción Aunque no seamos conscientes de ello, utilizamos la transferencia de calor de muchas formas todos los días. Uno de los lugares en donde lo hacemos es en la cocina, así que prepárese para descubrir que la aplicación de la física también es divertida y deliciosa. ¡Preparemos un flan casero!

¿Qué materiales necesita? • 1 olla • 1 estufa con horno • 1 molde pequeño para pan • 1 molde grande para pan • 2 litros de agua • Ingredientes para el caramelo: 1 taza de azúcar. • Ingredientes para el flan: 1 lata de leche evaporada pequeña (400 gramos), 1 lata de leche condensada pequeña,1 cucharada de vainilla y 4 huevos. • 1 tenedor para batir o una batidora de mano

Procedimiento: Parte 1: Preparación del caramelo 1. Agregue la taza de azúcar a la olla, sin mover. 2. Caliente a una temperatura alta y deje que el azúcar se empiece a deshacer. 3. Cuando se ponga un poco líquida, baje el fuego a temperatura media y mueva la olla para evitar que se pegue. 4. Repita el proceso hasta que todo el azúcar esté completamente líquida, sin que se queme. 5. Agregue el caramelo a un molde para pan.

Ciencias Naturales − Semana 29

193

Parte 2: Preparación del flan 1. Mezcle los ingredientes (leche condensada, leche evaporada, vainilla y huevos). 2. Bata muy bien hasta que la mezcla esté uniforme. 3. Agregue la mezcla al molde de pan donde agregó el caramelo. 4. Coloque su molde con el flan dentro de uno más grande que esté cubierto con agua caliente hasta la mitad (técnica de "baño de María"). 5. Coloque en el horno a 180 ˚C durante una hora. 6. Saque con cuidado y deje enfriar a temperatura ambiente. 7. Cuando esté a temperatura ambiente, tape con un plástico y colóquelo en la refrigeradora por 8 horas. 8. Sáquelo de la refrigeradora, quite el molde y disfrute.

Responda las preguntas: 1. ¿Qué tipo de transferencia de calor utilizó para la preparación del caramelo?

2. ¿Qué tipo de transferencia de calor utilizó para la preparación del flan?

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IGER − Zaculeu

Resumen En el Sistema Internacional de Medidas el calor se mide en Joule (J). Otras unidades que pueden medir el calor son: La caloría (cal)= que es la cantidad de calor que 1 gramo de agua necesita para elevarse un grado Celsius (14.5 ˚C a 15.5 ˚C). Equivale a 4.18 Joule. En nutrición se usa la medida conocida como Caloría (con inicial mayúscula y cuyo símbolo es Cal) para calcular el aporte de energía que da cada alimento que se consume. 1 Caloría = 1,000 calorías= 1 kilocaloría (Kcal) El calor se transfiere de un área con mayor temperatura a una con menor temperatura. Los tres mecanismos a través de los cuales se hace esta transferencia de calor, son: Conducción: Se da entre cuerpos sólidos, cuyas partículas están en contacto físico.

Calentamiento o cocción de alimentos en olla

Convección: Se da a través del movimiento de un fluido (líquido o gas) que está en contacto con un cuerpo de temperatura diferente.

Cocinar en "baño de María"

Radiación: Los cuerpos que intercambian calor no tienen que estar en contacto. La transferencia de calor se da a través de ondas electromagnéticas.

Radiación del sol

La termorregulación es la regulación de la temperatura. Existen dos tipos de termorregulación en los animales: Los animales que no pueden regular su temperatura, por lo que dependen de su entorno, se denominan exotermos. Por ejemplo, los reptiles. Los animales que tienen la capacidad de regular su temperatura se llaman endotermos. Los seres humanos somos endotermos y regulamos nuestra temperatura gracias a la glándula hipotálamo que está en el cerebro.

Investigue en la red... Aprenda más sobre el efecto invernadero en el siguiente vínculo: https://www.youtube.com/watch?v=QD-18YqEPVM Calcule cuántas calorías debe consumir su cuerpo, de acuerdo con su nivel de actividad física: http://es.calcuworld.com/calculadora-nutricional/calculadora-de-calorias-harris-benedict/

Ciencias Naturales − Semana 29

195

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

Complete los espacios en blanco con la respuesta correcta. 1. A la regulación de la temperatura se le llama: _________________________ 2. El calor se transfiere de un área con ___________ temperatura a una con ____________ temperatura. 3. En nutrición se usa la medida conocida como ___________, que equivale a ______________ calorías, que a su vez equivalen a 1 _____________________. 4. La _________________ es la cantidad de calor que ______ gramo de agua necesita para elevarse _________ grado Celsius (14.5 ˚C a 15.5 ˚C). 5. Una caloría equivale a ______________ Joule.

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

Analice y responda: 1. Lea los siguientes ejemplos y escriba el tipo de conducción de calor correspondiente: a. Cuando se calienta una tortilla en la plancha del fogón, el calor se transmite del leño a la plancha y luego a la tortilla, por eso queda bien tostadita. _________________________ b. Ocurre todos los días, cuando el planeta Tierra recibe los rayos del Sol. _______________________ c. Cuando se pone un huevo a endurecer, se coloca con suficiente agua en la olla, y luego, después de unos 15 minutos ya está listo para comer. _________________________ d. Sucede cuando se produce el fenómeno de "El Niño" por las corrientes marinas a diferentes temperaturas y el efecto del viento. _________________________ 2. ¿Qué recomendaría a las personas que por su trabajo pasan largas horas expuestas al Sol? ¿La exposición prolongada al Sol puede ser perjudicial? ¿Por qué?

3. Las etiquetas nutricionales de los alimentos indican el aporte nutricional del producto en Kilocalorías. Observe las etiquetas y marque con una X las que brindan información útil para saber el aporte nutritivo del alimento. 1 plato de sopa de tomate equivale a 88 Kilocalorías.

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IGER − Zaculeu

Producto elaborado en marzo 2013. Vence marzo 2016.

2 porciones de carne roja equivalen a ½ libra.

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Comprensión lectora y habilidad de síntesis.

Lea los siguientes fragmentos, luego conteste las preguntas: Una dieta equilibrada es aquella que proporciona la cantidad adecuada de nutrientes necesarios para una buena salud, como por ejemplo: proteínas, carbohidratos (azúcares), vitaminas y minerales. Para mantener un equilibrio entre lo que comemos y la actividad física que realizamos, debe estar también en equilibrio la cantidad de Calorías que se consumen y las que se gastan. Sin embargo, en la actualidad, muchos alimentos no son nutritivos, pues contienen excesiva cantidad de ciertas sustancias, como azúcar, que aportan Calorías en exceso y pueden provocar obesidad, o enfermedades como la diabetes. Tomado de: http://www.incaparina.com/datosnutricionales.php; http://www.zonadiet.com/comida/platano. htm, http://www.coca-colamexico.com.mx/gda/index.html

Vea los siguientes alimentos y su contenido nutricional: Opción 1. La incaparina aporta nutrientes necesarios para una alimentación sana: proteínas, hidratos de carbono y grasas. Contiene fibra, vitaminas, minerales, calcio, ácido fólico y hierro. Un vaso de incaparina contiene 70 Kcal. Opción 2. Una lata de agua gaseosa de 350 ml puede llegar a contener hasta 10 cucharaditas de azúcar (4.2 gramos), que equivalen a 146 Kcal. Proporciona 0 proteínas, 0 grasas y 70 mg de sodio. Opción 3. Un vaso de licuado de banano equivale a 85 Kcal. Es rico en sales minerales como potasio, y en vitaminas A, B1, B2, B6 y C. Responda: 1. ¿Qué bebida aporta mayor y cuál menor cantidad de Kcal?

2. ¿Por qué cree que es importante leer las etiquetas de los alimentos que compramos?

3. Si usted recibiera un regalo con el que tuviera la oportunidad de comprarle a su hijo pequeño 30 litros de una de las bebidas que se indican arriba, ¿cuál escogería y por qué?

Ciencias Naturales − Semana 29

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Glosario aislantes: Materiales que no conducen el calor fácilmente. microondas: Aparato que se usa para calentar alimentos en forma más rápida, usando para ello ondas electromagnéticas. nutricionista: Es el profesional que se dedica a estudiar las propiedades y características de los alimentos para la salud de las personas. ondas electromagnéticas: Ondas que no necesitan un medio físico (sólido) para propagarse. partículas: Moléculas y átomos de masa de un cuerpo que no se observan a simple vista.

Revise su aprendizaje Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

Después de estudiar...

Identifico el aporte del científico Nicolas Clément.

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Proporciono ejemplos de la vida cotidiana en donde ocurra algún tipo de transferencia de calor. Explico los procesos de transferencia de calor entre el ser humano y el medio ambiente. Determino la relación entre Calorías y la salud del cuerpo. Aplico lo aprendido por medio de un experimento donde puedo observar los mecanismos de transmisión de calor (conducción y convección).

IGER − Zaculeu

logrado

en proceso

no logrado

30 Magnetismo y electromagnetismo ¿Qué encontrará esta semana? El espectro electromagnético El mundo de las ciencias naturales Hagamos flotar objetos.

Esta semana logrará: 

Describir qué es el magnetismo y el electromagnetismo.



Identificar situaciones u objetos del entorno en los que esté presente el magnetismo, un campo magnético y el electromagnetismo.



Explicar el funcionamiento de los imanes y las brújulas y su relación con el magnetismo.



Enumerar algunos efectos en la salud humana por la exposición excesiva a aparatos que emiten radiación electromagnética.



Ciencias Naturales − Semana 30

199

¡Para comenzar!

¿Sabía qué?

El espectro electromagnético

Las ondas electromagnéticas son aquellas que se propagan en el vacío a una velocidad alta y constante. Estas ondas transmiten energía y crean campos eléctricos y magnéticos al propagarse, produciendo vibraciones.

Tipo de radiación

Se llama espectro electromagnético al conjunto de ondas electromagnéticas que van desde las de mayor longitud como las de radio, hasta las de menor longitud como las de los rayos gama. Las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y las de menor longitud tienen mayor frecuencia. De mayor a menor longitud se clasifican en: Radio-microondas-infrarrojo-espectro visible-ultravioleta-rayos X y rayos gama.

Radio

Microondas

Infrarrojo

Visible

Ultravioleta

Rayos X

Rayos gamma

103

10-2

10-5

0.5 x10-6

10-8

10-10

10-12

Edificios

Humanos Insectos

Punta de aguja

Protozoos

Moléculas

Átomos Núcleo atómico

Longitud de onda (m)

Escala aproximada de la longitud de onda

Frecuencia (Hz) 104

200

IGER − Zaculeu

108

1012

1015

1016

1018

1020

Radio: las ondas de radio se utilizan para transmitir música. También se usan para comunicaciones en barcos, aviones y con fines militares.

l o n g

Microondas: son las ondas que emiten los hornos microondas y los radares.

El espectro electromagnético se divide en bandas:

Infrarrojo: estas ondas son usadas para el tratamiento de lesiones del sistema muscular y óseo a través del calor que emiten. En astronomía se utilizan para detectar estrellas.

i t u d d

Espectro visible: estas ondas son percibidas por el ojo humano como luz visible, en forma de colores.

e o

Ultravioleta: son las ondas producidas por la radiación emitida por el sol. Si exponemos nuestra piel por tiempo prolongado a estas ondas, nos pueden producir cáncer.

n d a

¡A trabajar! Indique en qué banda del espectro electromagnético se ubican las ondas relacionadas con las siguientes situaciones: a. Escuchar las clases radiales de IGER: ___________________________ b. Ver los colores del arcoíris: ____________________________________ c. Observar si tenemos una fractura (hueso roto): _______________

Ciencias Naturales − Semana 30

201

El mundo de las ciencias naturales 1. Magnetismo El magnetismo es un fenómeno físico a través del cual dos o más objetos se atraen o repelen entre sí. Algunos materiales tienen más magnetismo que otros, como por ejemplo los imanes, que veremos a continuación.

1.1 Imanes Un imán es un cuerpo con magnetismo que es capaz de atraer a otros imanes, o a cuerpos que tienen metales, principalmente hierro, níquel1 y cobalto2. En nuestra vida, se utilizan dentro de muchos aparatos que utilizamos, como teléfonos o la tira que hace que la puerta de una refrigeradora se cierre herméticamente3. Todos los imanes tienen dos polos con cargas eléctricas diferentes: una positiva y una negativa. De manera general, estos polos son llamados norte y sur. Si unimos dos imanes en sus lados con los polos iguales, se repelen4, mientras que si los unimos en sus lados que tienen polos diferentes, se atraen. Los imanes pueden encontrarse en la naturaleza, como la magnetita. También existen imanes artificiales, creados por el ser humano, algunos de los cuales son elaborados con acero o hierro. Por ejemplo, los electroimanes son imanes a los que se les agrega electricidad para hacerlos más poderosos. Se utilizan principalmente en máquinas industriales.



Ejercicio 1

Del siguiente listado, subraye qué objetos podrían ser atraídos por un imán: tela clavo papel aguja vidrio tachuela plástico

1

Níquel: metal blanco plateado que es muy maleable y tiene propiedades magnéticas. Está presente en las baterías recargables. Es un elemento químico, cuyo número atómico es 28. Su símbolo es Ni.

2

Cobalto: metal de color blanco que tiene propiedades magnéticas. Es un elemento químico, cuyo número atómico es 27. Su símbolo es Co.

3

Herméticamente: que está completamente cerrado.

4

Repeler: rechazar, alejarse.

202

IGER − Zaculeu

1.2 Campo magnético Si pudiéramos observar la estructura de un imán de cerca, nos sorprendería ver que está rodeado de una región que también tiene poder de atraer otro objeto. Esta región se llama campo magnético. El campo magnético es la región alrededor de un imán que percibe la fuerza magnética, es decir que tiene capacidad de atraer o repeler a otros cuerpos, dependiendo de su polaridad (positiva o negativa). ¿Sabía usted que el planeta Tierra se comporta como un gran imán? En el interior de la Tierra, el núcleo tiene metales que están a grandes temperaturas (como hierro, cobalto y hierro), por lo que se encuentran en estado líquido y transfieren el calor por convección. Este movimiento libera cargas eléctricas como un imán, por lo que también se genera un campo que se llama campo magnético terrestre. Este campo magnético se extiende desde el núcleo de la Tierra hacia el espacio, protegiendo al planeta de la radiación y de algunos eventos que ocurren en el Universo que son muy poderosos, como el viento solar5.



Ejercicio 2

Coloque una hoja de papel sobre un imán. Luego, raspe la mina de un lápiz (que está formada de hierro), y haga que el polvo caiga sobre la hoja. Si mueve las partículas de la mina puede observar que hay unas líneas que se mueven siguiendo la misma trayectoria del imán. Dibuje en su cuaderno lo observado.

5

Viento solar: explosiones de partículas cargadas que hace el Sol que alcanzan velocidades de hasta 800 km por segundo.

Ciencias Naturales − Semana 30

203

1.3 Brújula La brújula es un aparato que sirve para la orientación. Se cree que fue inventado en China en el siglo IX. ¿Cómo funciona una brújula? En el eje de rotación6 de la Tierra hay dos puntos: polo norte y polo sur geográfico. Las brújulas están formadas por una aguja magnetizada que señala hacia el norte, pero esta dirección no se refiere al norte geográfico, sino que al norte magnético. El polo sur del campo magnético terrestre se llama sur magnético y está cerca del polo norte geográfico; mientras que el polo norte del imán interno de la Tierra se llama norte magnético y está cerca del polo sur geográfico. La razón de esto es porque al tratarse de un imán, los polos diferentes se atraen y los polos iguales se repelen. La aguja de la brújula se desvía un poco hacia el este o al oeste del norte o sur geográfico. A esto se denomina declinación. Los polos magnéticos (norte y sur) han cambiado su inclinación durante los millones de años que tiene la Tierra. Si usáramos una brújula en unos 500,000 mil años, el que conocemos como polo norte magnético pudiera estar orientado hacia el polo sur magnético. En la siguiente ilustración puede observar como el polo norte magnético ha variado en el último siglo.



Ejercicio 3

Antes de usar la brújula los navegantes usaban las estrellas para orientarse durante sus viajes. ¿Cuál cree usted que fue la ventaja del cambio al uso de la brújula?

6

Rotación de la Tierra: giro completo de la Tierra en su propio eje con una duración de 24 horas.

204

IGER − Zaculeu

2. Electromagnetismo Hace mucho tiempo, los físicos empezaron a relacionar el magnetismo con la electricidad. Uno de ellos fue André Ampere, quien hizo las primeras pruebas para comprobar que los fenómenos magnéticos tenían su origen en el movimiento de las cargas eléctricas. James Maxwell descubrió que un campo eléctrico podía originar un campo magnético, como lo hacen los imanes. En el campo de la física, la relación entre electricidad y magnetismo se estudia a través del electromagnetismo. El electromagnetismo tiene muchas aplicaciones en la vida moderna. Por ejemplo: • Los trenes eléctricos en otros países usan magnetismo y electricidad para moverse a grandes velocidades. • Los depósitos de chatarra7 de carros usan grandes aparatos con electroimanes para mover metales sin mucho esfuerzo. • Cuando se presiona el interruptor de un timbre, se origina una corriente eléctrica que pasa por un electroimán que produce un campo magnético, el cual atrae a la pieza que golpea a una campana. De ahí se genera el sonido característico del timbre. • Los generadores eléctricos en las hidroeléctricas transforman la energía mecánica en eléctrica a partir de un campo magnético que se encuentra sobre conductores eléctricos. Efectos del electromagnetismo en la salud humana Algunas investigaciones científicas sugieren que el uso o exposición prolongada a aparatos domésticos, antenas de radio o celulares que emiten radiación electromagnética, puede ser perjudicial para la salud. Algunos síntomas que provocan son: insomnio, ansiedad, tensión, cambios de humor, trastornos de sueño, de memoria y de aprendizaje. Si la exposición es muy alta, se puede producir irritabilidad, vulnerabilidad a infecciones por virus y bacterias, envejecimiento prematuro y tumores cerebrales.



Ejercicio 4

¿Cree usted que es conveniente para nuestra salud pasar muchas horas hablando por teléfono celular?

7

Chatarra: pedazos de metal que ya no tienen utilidad, por ejemplo carros abandonados.

Ciencias Naturales − Semana 30

205

¡A la ciencia por la experiencia! ¡Hagamos flotar objetos! Introducción Esta semana estudiamos el magnetismo, que es un área fascinante de la física en donde se estudia la atracción entre cuerpos, como los imanes. En este experimento usaremos materiales fáciles de conseguir para observar cómo el campo magnético de los imanes puede producir algo que pareciera mágico.

¿Qué materiales necesita? •

Seis imanes en forma de aro

•

Lápiz

•

Hoja de papel

•

Regla

•

Goma

•

Plantilla de una sandalia de goma

•

Cuchilla

•

Marcador negro

•

Moneda

Procedimiento: 1. Con la ayuda de un marcador, dibujar un cuadro en la sandalia y dividirlo por la mitad, como se indica en la figura.

206

IGER − Zaculeu

2. Con cuidado, hacer tres cortes a profundidad media con la ayuda de la cuchilla, tal como se indica en la figura. No traspasar la sandalia.

3. Colocar la moneda y cuatro imanes en forma de aro como se muestra en la figura.

x x

x x

insertar la moneda colocar 4 imanes en las marcas x

4. Al lápiz colocarle los otros dos imanes.

5. Colocar el lápiz encima de la moneda y soltar para que empiece a flotar.

Responda: a. ¿Qué fue lo que produjo que el lápiz “flotara”?

b. ¿Cree usted que el experimento funcionaría igual si se quitan los imanes del lápiz? ¿Por qué?

Ciencias Naturales − Semana 30

207

Resumen El magnetismo es un fenómeno físico por medio del cual dos o más objetos se atraen o repelen entre sí. Un imán es un cuerpo con magnetismo que es capaz de atraer a otros imanes, o a cuerpos que tienen metales, principalmente hierro, níquel y cobalto. Todos los imanes tienen dos polos con cargas eléctricas diferentes, que se llaman polos norte y sur. Si unimos dos imanes por sus polos iguales, se repelen; pero si se unen por sus polos opuestos, se atraen. Un imán está rodeado de una región que también tiene poder de atraer otro objeto. Esta región se llama campo magnético. El campo magnético es la región alrededor de un imán que percibe la fuerza magnética, es decir que tiene capacidad de atraer o repeler dependiendo de la polaridad. El interior de la Tierra se comporta como un gran imán porque en el núcleo tiene metales que están en movimiento a grandes temperaturas y producen cargas eléctricas. Al comportarse como un imán se genera un campo magnético terrestre. La brújula es un aparato que sirve para la orientación y está formada por una aguja magnetizada que señala el norte magnético. En el campo de la física, la relación entre electricidad y el magnetismo se estudia a través del electromagnetismo. El electromagnetismo tiene muchas aplicaciones en la industria, por ejemplo los trenes eléctricos y los generadores eléctricos. Algunas investigaciones científicas sugieren que el uso prolongado de aparatos domésticos, antenas de radio o celulares que emiten radiaciones electromagnéticas, puede ser perjudicial para la salud humana produciendo síntomas como: insomnio, ansiedad, tensión, cambios de humor, irritabilidad, envejecimiento prematuro y tumores.

Investigue en la red... Para conocer más sobre magnetismo terrestre, visite el siguiente enlace: https://www.youtube.com/watch?v=DwshhZq6T8Q&index=2&list=PLLY71Bt1kVFuJVaXjEMTVx1F0 1hXtKHTZ

208

IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

Lea cada enunciado y seleccione la respuesta correcta

A.

1. Es un fenómeno físico a través del cual dos o más objetos se atraen o repelen entre sí: a. b. c.

Electromagnetismo Magnetismo Electrónica

2. La razón por la cual la Tierra tiene un campo magnético es: Porque la Tierra es atraída por el Sol. Porque hay una atmósfera terrestre. Por el movimiento de los metales fundidos que están a grandes temperaturas en el núcleo terrestre.

a. b. c.

3. El aparato inventado por los chinos, que señala el norte magnético y permite la orientación se denomina: a. b. c.

Brújula Mapa Canoa

4. Cuando la brújula apunta al norte, se refiere al: Norte geográfico Norte magnético Sur magnético

a. b. c. 5.

Es la región alrededor de un imán que percibe la fuerza magnética, es decir que tiene capacidad de atraer o repeler dependiendo de la polaridad: a. b. c.

B.

Polo magnético Campo magnético Carga eléctrica

Explique con sus palabras: a. ¿Qué es el electromagnetismo?

b. Escriba dos aplicaciones del electromagnetismo en su vida cotidiana: 1. 2. Ciencias Naturales − Semana 30

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Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

En el esquema, señale lo siguiente: 1) norte geográfico, 2) norte magnético, 3) sur geográfico y 4) sur magnético.

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Comprensión de lectura, habilidad de síntesis.

A. Analice y responda: Demasiada exposición a aparatos domésticos como los celulares, microondas, antenas de radio y otros que emiten radiaciones electromagnéticas puede ser perjudicial para la salud. De las opciones que se dan a continuación, subraye las que usted cree podrían contribuir a la disminución de esta exposición. a. Dejar el celular cerca de su cama cuando usted descansa. b. Desconectar los aparatos cuando estén cargados. c. Hablar por celular todo el tiempo que pueda. d. Visitar a un amigo para conversar personalmente. e. Ver televisión de cerca. f.

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Usar celular con audífonos.

IGER − Zaculeu

B. Lea el fragmento del artículo que se presenta, y al finalizar responda lo que se le solicita. ¡Curando con imanes! El biomagnetismo es un tipo de medicina alternativa inventada por el Doctor Isaac Goiz Durán, de México, la cual utiliza imanes de determinada fuerza y polaridad en puntos específicos del cuerpo, con lo cual se consigue exterminar en poco tiempo virus, bacterias, hongos y parásitos. Según esta técnica, el cuerpo humano tiene diferentes puntos que van en pares y tienen polaridades magnéticas contrarias (norte y sur) como en un imán común. El Dr. Goiz ubicó 250 pares en el cuerpo. Según el biomagnetismo, cuando los pares no están en equilibro, en el polo sur se concentran virus y el pH8 se vuelve más ácido, mientras que en el polo norte se ubican bacterias y el pH se vuelve más alcalino. Cuando se detectan “pares desequilibrados e infectados” se aplican imanes de la misma polaridad y se corrige el pH alterado, por lo que las personas recuperan su salud. Adaptado de: http://www.ohani.cl/biomagnetismo3.htm

Responda: a. ¿Qué utiliza el biomagnetismo para funcionar?

b. Según el artículo, ¿qué ocurre cuando los pares están desequilibrados?

8

pH: o potencial de hidrógeno, es el grado de ácidez o alcalinidad de una sustancia.

Ciencias Naturales − Semana 30

211

Glosario chatarra: Pedazos de metal que ya no tienen utilidad, por ejemplo carros abandonados. cobalto: Metal de color blanco que tiene propiedades magnéticas. Es un elemento químico, cuyo número atómico es 27. Su símbolo es Co. herméticamente: Que está completamente cerrado. níquel: Metal blanco plateado que es muy maleable y tiene propiedades magnéticas. Está presente en las baterías recargables. Es un elemento químico, cuyo número atómico es 28. Su símbolo es Ni. repeler: Rechazar, alejarse. rotación de la Tierra: Giro completo de la Tierra en su propio eje con una duración de 24 horas. viento solar: Explosiones de partículas cargadas que hace el Sol y alcanzan velocidades de hasta 800 km por segundo.

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

212

la casilla que mejor indique su rendimiento.

Describo qué es el magnetismo y el electromagnetismo. Identifico situaciones u objetos de mi entorno en los que esté presente el magnetismo, un campo magnético y el electromagnetismo. Explico el funcionamiento de los imanes y las brújulas y su relación con el magnetismo. Enumero algunos efectos en la salud humana por la exposición excesiva a aparatos que emiten radiación electromagnética.

IGER − Zaculeu

logrado

en proceso

no logrado

31 El Universo 1 ¿Qué encontrará esta semana? Franklin Chang Díaz El mundo de las ciencias naturales Construyamos un telescopio casero utilizando materiales sencillos.

Esta semana logrará:  Identificar el aporte de Franklin Chang Díaz como el primer astronauta centroamericano en viajar al espacio.  Explicar qué es el Universo, cómo está estructurado, cómo se estudia y la teoría de su formación.  Definir con sus palabras el objeto de estudio de la astronomía y cómo esta ciencia ha evolucionado a lo largo del tiempo, destacando el aporte de los mayas.  Aplicar lo aprendido a través de la elaboración de un telescopio casero, con materiales sencillos. 

Ciencias Naturales − Semana 31

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¡Para comenzar!

Franklin Chang Díaz

Franklin Chang Díaz

Franklin Chang Díaz es un astronauta nacido en Costa Rica en el año 1950. Siendo muy joven fue a vivir a Estados Unidos de América para cumplir con un gran sueño: aprender sobre el Universo. Estudió ingeniería mecánica y luego ingeniería nuclear. Con trabajo duro y mucha dedicación, ingresó y trabajó por 25 años en la Administración Nacional de Aeronáutica y Espacio (NASA) de los Estados Unidos. ¿Qué ha logrado en su carrera como astrónomo? Franklin Chang es uno de los pocos latinoamericanos que han trabajado como astronauta. Es el primer centroamericano en viajar al espacio, habiendo realizado siete viajes durante su carrera. Actualmente dirige una empresa que se dedica a la mejora de tecnología para cohetes espaciales y está investigando cómo hacer un motor de plasma para cohetes espaciales que ahorre combustible y sea más eficiente. ¿Qué recomienda Franklin Chang? Él cree en la educación y en perseguir los sueños. Aunque vive en Estados Unidos, siempre busca oportunidades para apoyar y promover la tecnología y el estudio de la ciencias en América Latina. Chang dice: ¡Todos los sueños se alcanzan si se trabaja duro para lograrlos!

¡A trabajar! 1. Busque en el diccionario qué significa la palabra “astronauta”, y escriba su significado aquí:

2. ¿Qué lección le queda de esta historia donde un joven centroamericano consiguió sus sueños?

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IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. El Universo Desde la antigüedad, el ser humano se ha interesado en observar los fenómenos que ocurren en el cielo, o ha estado intrigado por el movimiento y las fases de la luna, los eclipses, los cometas y fenómenos como equinoccios y solsticios. El Universo es tan inmenso que agrupa todo lo que hay en el espacio, toda la materia y la energía. Esto incluye las galaxias, las estrellas, los planetas, el polvo estelar1, etc. Se estima que tiene aproximadamente 14,000 millones de años de existencia. Para comprender cómo se formó el Universo, los científicos estudian el movimiento de las galaxias y cómo estas se expanden. Para ello, se han generado diversas teorías, pero la más aceptada actualmente es la teoría del big bang (o gran explosión). El big bang explica que el Universo estaba comprimido en un solo punto. La presión, temperatura y densidad eran extremas, por lo que ocurrió una gran explosión, que causó que el Universo se expandiera en todas direcciones y se enfriara muy rápido. Poco a poco la gravedad formó galaxias, y estas se agruparon en conglomerados2.

En las siguientes semanas estudiaremos en detalle los diferentes elementos que forman el Universo.



Ejercicio 1

Busque en el diccionario o en internet el significado de las siguientes palabras, y escríbalo a continuación: Eclipse: Equinoccio: Solsticio: 1

Polvo estelar: también se llama polvo cósmico o polvo del espacio. Se refiere a todas las partículas menores de 100 micrómetros que se encuentran en el Universo.

2

Conglomerado: conjunto o grupo de cosas.

Ciencias Naturales − Semana 31

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2. Astronomía

Recuerde: Los pasos del método científico son: 1. Observación. 2. Formulación de una hipótesis. 3. Experimentación. 4. Conclusión.

La ciencia que se dedica al estudio del Universo se denomina astronomía. Como puede imaginar es una ciencia muy amplia, ya que incluye el estudio de galaxias, estrellas, planetas, cometas, meteoros y todos los fenómenos que ocurren en el universo, como el movimiento de los planetas, los satélites3 y otros. Por ser la astronomía una ciencia, utiliza el método científico para documentar todos sus descubrimientos y avances. El Universo ha fascinado a muchas culturas a lo largo de la historia. Algunas civilizaciones iniciaron el estudio de la astronomía porque era útil para su vida diaria, por ejemplo, para conocer patrones de clima que influían en los ciclos de siembra. La astronomía puede dividirse en antigua y moderna. El descubrimiento del telescopio, el aparato óptico que permitió observar objetos lejanos y su perfeccionamiento, fue el punto de entrada para la astronomía moderna.



Ejercicio 2

Busque en el periódico o en internet alguna noticia sobre astronomía y escriba acá un resumen. Pegue la noticia en su cuaderno de trabajo.

3

Satélite: cuerpo opaco que gira alrededor de un planeta. Ejemplo: La Luna es el satélite de la Tierra.

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IGER − Zaculeu

2.1. Astronomía antigua A continuación se presenta un resumen de algunas civilizaciones antiguas y sus aportes a la astronomía: • 6,000 a.C. Los babilonios estudiaron las estrellas, agrupándolas en constelaciones. • 3,000 a.C. Los egipcios construyeron pirámides, cuya ubicación estaba asociada a la posición de las estrellas. • Los chinos elaboraron mapas de las constelaciones y uno de los calendarios solares más antiguos. • Los mayas (2000 AC-1519 d.C) son considerados grandes astrónomos, aunque no contaron con aparatos ópticos como el telescopio para hacer sus observaciones. El Códice Mendoza, elaborado por los mayas entre los años 1541 y 1542 d.C., muestra en una de sus páginas una escena en donde un observador ve hacia un conjunto de estrellas, posiblemente la representación de un cielo estrellado. En el Códice de Madrid un personaje está representando una observación al cielo. Los círculos que rodean la imagen son estrellas y se asemejan a la forma de un ojo, ya que los mayas consideraban a las estrellas como los “ojos del cielo”. El estudio del Universo era primordial para los mayas, por lo que incluso construyeron edificaciones en posiciones exactas para estudiar el Sol y fenómenos como los solsticios y los equinoccios. Uno de los ejemplos es el Grupo E de Uaxactún, ubicado en Petén, que cuenta con tres edificaciones y se considera como uno de los observatorios mayas más importantes. Línea de salida del Sol el 21 de septiembre y el 21 de marzo Línea de salida del Sol el 21 de junio

Línea de salida del Sol el 21 de diciembre

Entre los aportes astronómicos de los mayas están: el registro de la duración de los ciclos de planetas, la descripción de los eclipses, el estudio de las constelaciones y la creación de un calendario de 365 días que abarcaba el ciclo solar, el cual fue de gran utilidad para marcar sus temporadas de siembra. Ciencias Naturales − Semana 31

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2.2. Astronomía moderna Algunos descubrimientos astronómicos modernos son: • Nicolás Copérnico (1473-1543) planteó que el Sol era el centro del Sistema Solar, alrededor del cual se movían los planetas. • Johannes Kepler (1571-1630) indicó que los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas, no circulares. Formuló las leyes del movimiento planetario. • Galileo Galilei (1564-1642) fue el primero en utilizar telescopios para estudiar el Universo, lo cual fue el punto de partida para la astronomía. moderna. Con la ayuda del telescopio, descubrió que Júpiter tiene lunas. • Isaac Newton (1648-1727) explicó la gravedad, acortó el telescopio y le agregó espejos para que fuera más eficiente. • Edmund Halley (1656-1742) demostró que los cometas se mueven en órbitas, como en el caso del cometa Halley, que tiene una órbita de 76 años alrededor del Sol. • Edwin Hubble (1889-1953) demostró que el Universo se está expandiendo constantemente. • En 1969 el ser humano llegó a la Luna. • Algunos de los descubrimientos más recientes se ejemplifican a continuación: En 2011 se descubrió la galaxia más distante, llamada UDFj-39546284, que se estima se formó hace 480 millones de años después del big bang. En 2012 se descubrió un planeta casi del mismo tamaño que La Tierra en el sistema estelar más cercano a nuestro Sistema Solar (Alpha Centauri). También se observó el sistema planetario más pequeño hasta ahora visto, llamado KOI-961, que tiene tres planetas, cuyos años duran menos de dos días. En 2013 inició la misión espacial Gaia, cuyo objetivo es elaborar el mapa más preciso de la Vía Láctea. Para ello, realizará el censo de mil millones de estrellas.



Ejercicio 3

Según su opinión, ¿es importante el descubrimiento de nuevos planetas o galaxias? Explique su respuesta.

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IGER − Zaculeu

3. Aparatos para estudiar el Universo Los telescopios fueron, sin duda, el aporte más importante que impulsó el desarrollo de la astronomía moderna. Un telescopio es un instrumento óptico que ayuda a observar objetos lejanos. El telescopio ha evolucionado y en la actualidad existe una gran diversidad, de acuerdo con lo que se quiere estudiar: • Telescopio espacial: es un satélite artificial que se usa para observar planetas, estrellas, galaxias y otros cuerpos estelares, pero desde el espacio. Por ejemplo, el telescopio Hubble, que se sitúa al borde de la atmósfera terrestre y se encuentra a 593 km sobre el nivel del mar. Fue puesto en órbita por la NASA4 en 1990. El Hubble ha permitido estudiar profundamente al Universo. Gracias a su información, astrónomos han podido comprobar teorías como la del big bang, han encontrado nuevas galaxias y han estimado la edad del Sistema Solar. • Radiotelescopio: es un aparato que recibe ondas de radio que provienen del espacio. En el desierto de Atacama en Chile hay 66 radiotelescopios para el estudio del Universo. • Telescopio LBT: es un telescopio binocular que está en un observatorio en Estados Unidos de América. Fue inaugurado en 2006 y es el aparato óptico más avanzado por su resolución. Ha permitido estudiar la luz emitida por planetas que orbitan en otras estrellas distintas al Sol. Telescopios similares en potencia se encuentran en otros observatorios astronómicos en diferentes países del mundo.



Ejercicio 4

1. Relacione la definición de un radiotelescopio con el espectro electromagnético que estudiamos la semana anterior.

2. Relacione el concepto del telescopio LBT con el contenido de la semana 20 (óptica):

4

NASA: siglas en inglés de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos.. Ciencias Naturales − Semana 31

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¡A la ciencia por la experiencia! Construyamos un telescopio casero utilizando materiales sencillos Introducción Existen diferentes tipos de telescopios: desde los más simples, hasta los más complejos que se utilizan en grandes observatorios del mundo. En este experimento realizaremos un telescopio sencillo, pero suficientemente potente para permitirle apreciar una noche de luna o ver el cielo en una noche estrellada y buscar constelaciones, que son grupos de estrellas, a los que los seres humanos han dado nombres e imaginado que forman figuras.

¿Qué materiales necesita? • Tubo de cartón • Botella de plástico limpia • Lupa grande • Lupa pequeña (de relojero) • Cuchilla • Goma • Regla o metro • Cinta adhesiva (masking tape)

Procedimiento: 1. Cortar la botella por la mitad.

2. A la parte de la boquilla de la botella pegarle la lupa de relojero.

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IGER − Zaculeu

3. Marcar y cortar el tubo de cartón por la mitad con la ayuda de la cuchilla.

4. A un extremo del tubo introducirle la botella y asegurarla.

5. Cortar a lo largo el segundo tubo de cartón y colocar en su extremo la lupa grande.

6. Introducir el primer tubo en el segundo y asegurar la lupa grande con cinta adhesiva.

7. Ahora que el telescopio está completo, ¡vaya a probarlo!

8. Observe el cielo de noche y elija algo para dibujar (la luna o constelaciones).

Ciencias Naturales − Semana 31

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Resumen El Universo agrupa todo lo que hay en el espacio, toda la materia y la energía, incluyendo galaxias, estrellas, planetas, polvo estelar, etc. Los científicos calculan que tiene aproximadamente 14,000 millones de años de existencia. Se cree que el Universo se formó a través de una gran explosión (teoría del big bang). La ciencia que estudia el Universo se denomina astronomía, que puede dividirse en antigua y moderna. Astronomía antigua: Entre las civilizaciones antiguas que más aportaron para el estudio del Universo están los babilonios, los egipcios, los chinos y los mayas. Los principales aportes de los mayas fueron: el registro de la duración de los ciclos de planetas, la descripción de los eclipses, el estudio de las constelaciones y la creación de un calendario de 365 días que abarcaba el ciclo solar. Astronomía moderna: El descubrimiento del telescopio fue el punto de entrada para la astronomía moderna. Algunos descubrimientos y aportes de este periodo son: Nicolas Copérnico: el Sol es el centro del Sistema Solar, y a su alrededor se mueven los planetas. Johannes Kepler: los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas, no circulares. Formuló las leyes del movimiento planetario. Galileo Galilei: fue el primero en utilizar telescopios para estudiar el Universo. Isaac Newton: explicó la gravedad, acortó el telescopio y le agregó espejos para que fuera más eficiente. Edmund Halley: los cometas se mueven en órbitas. Descubrió el cometa Halley. Edwin Hubble: el Universo se expande constantemente. En 1969 el ser humano llegó a la luna. En la actualidad se han descubierto numerosos sistemas planetarios y galaxias. Un telescopio es un instrumento óptico que ayuda a observar objetos lejanos. Existen diferentes tipos, como: telescopio espacial, radiotelescopio y telescopio LBT.

Investigue en la red... Para conocer más sobre la historia de la astronomía, visite el siguiente vínculo: https://www.youtube.com/watch?v=V2uGq0BNZbI Para profundizar más sobre la llegada del ser humano a la Luna, visite el siguiente vínculo: http://www.icarito.cl/enciclopedia/articulo/primer-ciclo-basico/ciencias-naturales/tierra-yuniverso/2010/07/26-9198-9-la-llegada-del-hombre-a-la-luna.shtml

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Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

Elija la respuesta correcta 1. El logro más importante que marcó el inicio de la astronomía moderna fue: a. El descubrimiento de la gravedad b. El descubrimiento del telescopio c. El descubrimiento del método científico 2. Civilización que fue reconocida por tener grandes astrónomos y se le atribuye la creación del calendario de 365 días del ciclo solar. a. Incas b. Chinos c. Mayas 3. Por ser una ciencia, la astronomía basa sus descubrimientos en el método científico. a. Nunca b. Siempre c. A veces 4. La teoría más aceptada para explicar la formación del Universo se llama: a. Big bang o gran explosión b. Gran reducción c. Teoría de la Vía Láctea 5. Su aporte consiste en afirmar que los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor del Sol: a. Claudio Ptolomeo b. Nicolás Copérnico c. Johannes Kepler

Ciencias Naturales − Semana 31

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Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

Responda lo siguiente : 1. ¿Cuáles cree usted que son las ventajas y desventajas de que la astronomía se base en el método científico?

2. Explique con sus palabras qué es el Universo.

3. Escriba con sus palabras qué es la astronomía:

'

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Capacidad de investigación, habilidad de síntesis.

En Guatemala existen diversas organizaciones o entidades que realizan estudios astronómicos. A continuación, se presentan algunas de ellas. Escoja una y contáctela vía telefónica, por correo electrónico o visite su sitio web. También puede entrevistar a alguna persona que trabaje allí. Luego, haga un resumen sobre las actividades que allí realizan. • Asociación Guatemalteca de Astronomía (AGA)

Correo electrónico: [email protected]



Sitio web: http://www.cyberastronomo.org

Facebook: https://es-la.facebook.com/AGA.GUATE/posts/157963294229382 • Observatorio astronómico de la Universidad Rafael Landívar

Sitio web: http://www.url.edu.gt/PortalURL/Contenido.aspx?o=1140&s=45



Teléfono: 2426-2626

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IGER − Zaculeu

•

Instituto de Investigación de Ciencias de la Tierra y Astronomía de la Universidad Galileo.



Diplomado en astronomía y astrofísica básica



Sitio web: http://www.galileo.edu/iicta/carrera/daab/



Teléfonos:

2423-8000 ext. 4401

2362-2728

Correo electrónico: [email protected]

Resumen sobre las principales actividades que realiza la organización o entidad que escogió. Utilice una o más palabras que haya aprendido durante esta semana en su resumen. Subráyelas en el texto para distinguirlas.

Glosario conglomerado: Conjunto o grupo de cosas. polvo estelar: También se llama polvo cósmico o polvo del espacio. Se refiere a todas las partículas menores de 100 micrómetros que se encuentran en el Universo. satélite: Cuerpo opaco que gira alrededor de un planeta. Ejemplo: La Luna es el satélite de la Tierra. NASA: Siglas en inglés de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos.

Ciencias Naturales − Semana 31

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Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Identifico el aporte de Franklin Chang Díaz como el primer astronauta centroamericano en viajar al espacio. Explico qué es el Universo, cómo está estructurado, cómo se estudia y la teoría de su formación. Defino con mis palabras el objeto de estudio de la astronomía y cómo esta ciencia ha evolucionado a lo largo del tiempo, destacando el aporte de los mayas. Aplico lo aprendido por medio de la elaboración de un telescopio casero, con materiales sencillos.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

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32 El Universo 2 ¿Qué encontrará esta semana? Adriana Ocampo El mundo de las ciencias naturales Cómo construir su propio modelo de Sistema Solar

Esta semana logrará: 

Reconocer el aporte de la latinoamericana Adriana Ocampo en el estudio de la astronomía.



Explicar qué son las estrellas y cómo se forman las constelaciones y las galaxias.



Identificar un elemento del Universo a través de la observación directa de la naturaleza.



Describir la estructura del Sistema Solar, y cómo las características del planeta Tierra han permitido el surgimiento de la vida.

 Aplicar lo aprendido, construyendo un modelo del Sistema Solar en el que se usan materiales reciclados o reutilizados. 

Ciencias Naturales − Semana 32

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¡Para comenzar! Adriana Ocampo Adriana Ocampo nació en Colombia en el año 1955. Vivió en Argentina y luego se mudó a Estados Unidos de América cuando era adolescente. Estudió geología y se especializó en geología planetaria.

Adriana Ocampo

Ha trabajado en diferentes proyectos de la NASA, siendo la líder de investigaciones relacionadas con la geología de Plutón y el estudio de cráteres producidos por el impacto de meteoritos. Recibió el premio de la Mujer de Ciencias del año en 1992 en Los Ángeles, California, y el de Ciencia y Tecnología por la Federación Chicano en 1997. Aportes a la astronomía Adriana Ocampo estudió el impacto de los meteoritos al caer en la Tierra, específicamente uno que impactó hace 65 millones de años en lo que ahora es México, dejando un cráter llamado Chicxulub, de 180 kilómetros de diámetro y 15 km de profundidad. Se cree que el impacto fue tan grande que produjo una nube de polvo que tapó la entrada de los rayos del Sol, por lo que la Tierra se oscureció durante seis meses y la temperatura bajó hasta casi llegar a la congelación durante 10 años. Algunos científicos creen que, como resultado, se extinguieron los dinosaurios. Al preguntarle qué consejo le daría a la gente que está estudiando para superarse, Adriana recordó la importancia de tener sueños en la vida y trabajar para lograrlos.

¡A trabajar! Según esta lectura, ¿cómo puede aplicarse la astronomía al estudio de la vida en el planeta Tierra?

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IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales La semana pasada iniciamos el estudio del Universo, aprendimos cómo se formó y cómo se ha estudiado a través de la historia. Esta semana profundizaremos el estudio de los elementos que constituyen el Universo, incluyendo las galaxias, las estrellas, el Sistema Solar y otros cuerpos celestes como asteroides, meteoros, cometas y satélites. ¡Hay mucho que estudiar, así que empecemos!

1. Galaxias El Universo está formado por: Conglomerados de galaxias Las galaxias son agrupaciones de estrellas, nebulosas, planetas, gas y polvo estelar que se mantienen unidos por la fueza de gravedad. Las galaxias se pueden clasificar según su forma en: • Galaxias espirales: tienen un centro y “brazos” que forman una espiral. La Tierra está ubicada en una galaxia en espiral llamada Vía Láctea, formada por 200,000 millones de estrellas. • Galaxias irregulares: No tienen una forma definida, se cree que surgen debido al choque entre otras galaxias. Pueden tener entre 10 millones a miles de millones de estrellas. • Galaxias elípticas: Tienen forma ovalada o redonda. Son las más grandes del Universo y pueden ser el resultado de la suma de galaxias más pequeñas, por lo que pueden contener hasta 5 billones de estrellas.

Ciencias Naturales − Semana 32

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2. Estrellas y constelaciones Las estrellas son la “materia prima” de las galaxias. Una estrella se define como una gran esfera de gas que crea y emite su propia radiación. Se clasifican según su temperatura, masa, tamaño, color y brillo. Las estrellas pasan diferentes etapas en su desarrollo, que los científicos han clasificado como si se tratase de un ciclo de vida: ¿Sabía qué?

1. Protoestrellas: primera etapa, se forma una esfera de gas y polvo.

El Sol es la estrella que se encuentra en el centro del Sistema Solar. Su diámetro es cien veces mayor al de la Tierra y su temperatura es de 5,550 ˚C. En su núcleo se genera energía, llamada energía solar.

2. Secuencia principal: segunda etapa, es la más larga de su ciclo. Se genera energía en su núcleo. 3. Gigantes y super gigantes: tercera etapa, el helio se fusiona y el núcleo se encoge. La atmósfera de la estrella se agranda y se enfría. 4. Enana blanca: es la última etapa, se considera una estrella pequeña, menos caliente. Ya no genera energía, empieza a enfriarse y a encogerse, aunque puede brillar durante millones de años. Las constelaciones son grupos de estrellas a los que el ser humano ha dado una forma imaginaria y les ha puesto un nombre, muchos de los cuales han surgido por comparaciones con animales o cosas en las mitologías1.



Ejercicio 1

Durante una noche estrellada, observe el cielo y trate de localizar una constelación con la ayuda de un mapa de constelaciones (mapa estelar). Puede ayudarse con el mapa estelar del mes que se recomienda en la sección de navegue en la red. En este espacio dibuje la constelación que observó.

1

Mitología: historias o leyendas que tiene una civilización. La mitología griega dio origen a las figuras del zodiaco.

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3. El Sistema Solar El Sistema Solar se define como el conjunto de astros o cuerpos celestes que giran alrededor del Sol. Se encuentra en uno de los brazos de la Vía Láctea. Está conformado por el Sol y ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Los planetas son cuerpos celestes que tienen una órbita propia que se mueve alrededor del Sol y tienen forma esférica. Tienen dos tipos de movimientos:

• Rotación: Movimiento de un planeta al girar completamente sobre su eje.

• Traslación o revolución: Movimiento de un planeta alrededor del Sol.

3.1 Planetas internos o rocosos: • Mercurio: Su núcleo se compone de hierro y es el planeta más denso del Sistema Solar. Su superficie tiene cráteres formados por choque de cometas y asteroides. Su atmósfera es muy delgada y tiene poca gravedad. Sus temperaturas van de -183 ˚C a 427 ˚C. No tiene satélites. • Venus: Su superficie tiene montañas y volcanes. Su atmósfera es tóxica y muy densa (90 veces la presión de la Tierra). Sus temperaturas van desde -45.15 ˚C a 499.85 ˚C. No tiene satélites. • La Tierra: Treinta por ciento de su superficie es tierra y 70 % océano. La presencia de agua, así como su temperatura, atmósfera y clima característicos, lo hacen único, permitiendo la vida. El periodo de rotación es de 24 horas (1 día), y el de revolución es de 365 días (1 año). Sus temperaturas van desde -89.15 ˚C a 56.7 ˚C. Tiene un satélite: la Luna. • Marte: Se le conoce como planeta rojo por el color de su superficie y se considera frío. La temperatura y la presión son tan bajas que el agua no puede estar en estado líquido. Sus temperaturas van de -87 ˚C a -5 ˚C. Tiene dos satélites.

Ciencias Naturales − Semana 32

231

3.2 Planetas externos o gaseosos: • Júpiter: Es el planeta más grande del Sistema Solar (318 veces más grande que la Tierra). Tiene ráfagas de viento de hasta 540 km/hora. Su atmósfera tiene hidrógeno, helio y amoniaco, metano y agua. Sus temperaturas van de -163.15 ˚C a -75.75 ˚C. Tiene 67 satélites. • Saturno: Segundo planeta más grande del Sistema Solar (95 veces más grande que la Tierra) y es el menos denso, formado por hidrógeno y helio. Se diferencia de los demás porque tiene siete anillos con un diámetro de 250,000 km y menos de 1 km de ancho. Su temperatura media es de 143 K. Tiene 62 satélites. • Urano: Tercer planeta más grande del Sistema Solar. Está formado de roca y hielo, que le dan un color verde azulado. Una curiosidad es que al dar la vuelta alrededor del Sol parece estar ladeado o torcido. Su temperatura media es de -205.2 ˚C. Tiene 27 satélites. • Neptuno: Cuarto planeta más grande del Sistema Solar. Su color es azul brillante y tiene seis anillos. Su atmósfera tiene hidrógeno, helio y metano. Se caracteriza porque sus vientos son superiores a 1,000 km/ hora. Su temperatura media es de -220 ˚C. Tiene 14 satélites.

3.3 El caso de Plutón Plutón es un cuerpo celeste de reducido tamaño (2/3 del tamaño de la Luna). Anteriormente se consideraba como un planeta más del Sistema Solar. Sin embargo, a partir de 2006, la Asociación Astronómica Internacional lo clasificó dentro de la categoría de planeta enano, pues no cumple con tener una órbita propia como los planetas, ya que la comparte con algunos asteroides.

232

IGER − Zaculeu



Ejercicio 2

1. Escriba en orden de mayor a menor, el nombre de los tres planetas más grandes del Sistema Solar: a. b. c. 2. De todos los planetas del Sistema Solar, ¿cuál tiene más satélites? ________________ Existen otros cuerpos celestes en el Sistema Solar que son de menor tamaño que los planetas. Los más importantes son: Otros cuerpos celestes del Sistema Solar Cometa: es un cuerpo pequeño formado de hielo, rocas y polvo cósmico unidos en forma compacta. Se caracteriza por tener una cola de gas y polvo, que es la parte más sobresaliente. Satélite: cuerpo natural o artificial que gira alrededor de cuerpos más grandes, como los planetas. No tienen luz natural. Exceptuando Mercurio y Venus, todos los planetas tienen satélites naturales llamados lunas.



Meteoroide: es un cuerpo rocoso pequeño que viaja en el espacio. Un meteoro se produce cuando un meteoroide se quema al entrar en la atmósfera terrestre, dejando un rayo de luz. Cuando caen muchos meteoroides en un período corto de tiempo se produce una lluvia de meteoros. Asteroide: cuerpo pequeño y rocoso que gira alrededor del Sol. Puede medir desde pocos metros hasta 1,000 km de diámetro. Su color es gris porque están formados de carbono. Los planetas internos se separan de los externos por una gran cantidad de rocas llamada cinturón de asteroides.

Ejercicio 3

Escriba el nombre del cuerpo celeste correspondiente a la ilustración:

Ciencias Naturales − Semana 32

233

¡A la ciencia por la experiencia! Construya su propio modelo de Sistema Solar Introducción Usando como referencia los esquemas de la semana y la información proporcionada sobre cada planeta y el Sol, haga su propio modelo del Sistema Solar.

¿Qué materiales necesita? • Materiales reciclados o reutilizados que tenga a su disposición.

Procedimiento: 1. Con la ayuda de materiales reciclados o reutilizados, y utilizando su creatividad, construya un modelo de Sistema Solar. 2. Elabore cada elemento de un tamaño proporcional, según la siguiente información:

Nombre

Radio (km)

Distancia del Sol (km)

Sol

695,800

-

Mercurio

2,440

57,910,000

Venus

6,052

108,200,000

Tierra

6,371

149,600,000

Marte

3,390

227,900,000

Júpiter

69,911

61,418,738,571

Saturno

58,232

1,433,000,000

Urano

25,362

2,877,000,000

Neptuno

24,622

4,503,000,000 Fuente: http://es.wikipedia.org

234

IGER − Zaculeu

Puede agregar satélites, meteoroides, cometas o asteroides, que son de menor tamaño que los planetas. 3.

Señale el nombre de cada elemento del sistema.

4.

Llévelo a su centro de estudio, donde su orientador montará una exposición.

5.

Tómele una fotografía y compártala con sus compañeros enviándola al correo: [email protected]

6.

Haga un dibujo de su modelo en este espacio:

Ciencias Naturales − Semana 32

235

Resumen El Universo está formado por conglomerados de galaxias, las cuales son agrupaciones de estrellas, nebulosas, planetas, gas y polvo estelar que se mantienen unidas por la fuerza de gravedad. Según su forma, se clasifican en espirales, irregulares y elípticas. La galaxia donde habitamos se llama Vía Láctea. Una estrella es una gran esfera de gas que crea y emite su propia radiación. Se clasifica según su temperatura, masa, tamaño, color y brillo. Las diferentes etapas de la vida de una estrella son: 1. Protoestrella, 2. Secuencia principal, 3. Gigante y super gigante y 4. Enana blanca. Las constelaciones son grupos de estrellas, en las que, a veces, el ser humano ha creído ver una forma, imaginaria por supuesto, y les ha dado nombre. El Sistema Solar está formado por un conjunto de astros o cuerpos celestes que giran alrededor del Sol: • Planetas son cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol y tienen forma esférica. Tienen dos tipos de movimiento: rotación (giro completo sobre su eje) y traslación o revolución (vuelta alrededor del Sol).

Se clasifican en: Rocosos o internos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Gaseosos o externos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. • Satélites: son cuerpos naturales o artificiales que giran alrededor de cuerpos más grandes, como los planetas. • Cometas: son cuerpos pequeños formados de hielo, rocas y polvo cósmico unidos en forma compacta. Se caracterizan por tener una cola de gas y polvo que es la parte más sobresaliente. • Asteroides: son cuerpos pequeños y rocosos que giran alrededor del Sol. Pueden medir de pocos metros a 1,000 km de diámetro. • Meteoroides: son cuerpos rocosos pequeños que viajan en el espacio. Un meteoro se produce cuando un meteoroide se quema al entrar en la atmósfera terrestre, dejando un rayo de luz.

Investigue en la red... Si quiere profundizar en el estudio del Universo revise el siguiente vínculo: https://www.youtube.com/watch?v=mKddptj8Ib8 Vea el mapa estelar de cada mes: http://elcielodelmes.com/mapaestelar.php

236

IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

1. Complete el siguiente crucigrama: 3      

2 1

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

6

 

 

8

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Grupo de estrellas, al que el ser humano ha atribuido una forma imaginaria y le ha dado un nombre, los cuales generalmente surgieron en las mitologías. 2. Gran esfera de gas que crea y emite su propia radiación. 3. Cuerpo rocoso pequeño que viaja en el espacio. 4. Cuerpos pequeños formados de hielo, rocas y polvo cósmico unidos en forma compacta. Se caracterizan por tener una cola de gas y polvo. 5. Agrupación de estrellas, nebulosas, planetas, gas y polvo estelar que se mantiene unida por la fueza de gravedad. 6. Cuerpo natural o artificial que gira alrededor de cuerpos más grandes, como los planetas. 7. Se produce cuando un meteoroide se quema al entrar en la atmósfera de la Tierra, dejando un rayo de luz. 8. Planeta interno o rocoso, tercero en orden respecto a su cercanía con el Sol. Es el único donde hay vida.

Ciencias Naturales − Semana 32

237

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

Responda: 1. ¿Cuál es la diferencia entre el movimiento de rotación y traslación de los planetas?

2. ¿En base a qué criterio se clasifican los planetas del Sistema Solar?

3. ¿Por qué Plutón ya no se clasifica como planeta del Sistema Solar?

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Comprensión de lectura y habilidad de síntesis.

Lea el fragmento del artículo y luego responda las preguntas: Ética ante los riesgos que corre un astronauta Ser astrónomo es una profesión de alto riesgo. Los viajes espaciales largos y los de exploración (a un asteroide, satélite o a otros planetas, por ejemplo) pueden exponer a las tripulaciones3 a niveles de riesgo muy altos de padecer problemas de salud conocidos pero también inciertos, como náuseas, fatiga, visión nublada, pérdida de masa muscular, osteoporosis4 o mayor riesgo de padecer cáncer.

3

Tripulación: personas encargadas y responsables de un viaje, en este caso al espacio.

4

Osteoporosis: enfermedad que disminuye la densidad de los huesos, haciéndolos más frágiles.

238

IGER − Zaculeu

Los riesgos se corren desde el entrenamiento y los ensayos, hasta el lanzamiento, el desarrollo de la misión y el regreso a la Tierra. Por ello, “se debe buscar un equilibrio entre el riesgo para la salud de los astronautas y los potenciales beneficios sociales de su trabajo.” Ejercer esta profesión es una decisión voluntaria y propia. Durante su trabajo, los astronautas deben estar protegidos antes, durante y después de cumplir con una misión espacial para evitar daños en su salud. Tomado de: http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/04/07/ actualidad/1396897124_486543.html

1. ¿Por qué una persona que se dedica a la astronomía debe dar su consentimiento si tiene que hacer una misión prolongada al espacio?

2. ¿Por qué es importante que los astronautas tengan asistencia de salud antes, durante y después de su misión en el espacio?

3. Tomando en cuenta la importancia del estudio del Universo, y los riesgos que los humanos corremos al estudiarlo, escriba una conclusión sobre este artículo:

Glosario astro: Cuerpo celeste que está en el Universo y que tiene una forma determinada. mitología: Historias o leyendas que tiene una civilización. La mitología griega dio origen a las figuras del zodiaco. osteoporosis: Enfermedad que disminuye la densidad de los huesos, haciéndolos más frágiles. tripulación: Personas encargadas y responsables de un viaje, en este caso al espacio.

Ciencias Naturales − Semana 32

239

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Reconocer el aporte de la latinoamericana Adriana Ocampo en el estudio de la astronomía. Explicar qué son las estrellas y cómo se forman las constelaciones y las galaxias. Identificar un elemento del Universo a través de la observación directa de la naturaleza. Describir la estructura del Sistema Solar, y cómo las características del planeta Tierra han permitido el surgimiento de la vida. Aplicar lo aprendido, construyendo un modelo del Sistema Solar en el que se usan materiales reciclados o reutilizados.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

240

IGER − Zaculeu

33 El Universo 3 ¿Qué encontrará esta semana? Enrique Gaviola El mundo de las ciencias naturales Simulando un eclipse

Esta semana logrará:  Identificar el aporte del astrofísico latinoamericano Enrique Gaviola, en el estudio del Universo.  Aplicar algunos conceptos de física en el estudio de la astronomía.  Identificar fenómenos astronómicos de su entorno, en donde aplican los conceptos de física.  Poner en práctica lo aprendido sobre eclipses haciendo un experimento sencillo para simular el fenómeno. 

Ciencias Naturales − Semana 33

241

¡Para comenzar!

Enrique Gaviola Enrique Gaviola fue un astrónomo y físico argentino que vivió de 1900 a 1989. Se le considera un pionero en la ciencia de Argentina y de Latinoamérica, un gran científico y docente, con mucha ética y pasión por fomentar el campo de la astronomía. Enrique Gaviola

Estudió ingeniería en Argentina y posteriormente obtuvo una beca para estudiar física en Alemania. Fue alumno notable de algunos de los científicos más importantes del siglo XX, entre los cuales destaca Albert Einstein. Al terminar sus estudios en Alemania, fue al Instituto Rockefeller en los Estados Unidos de América, donde hizo grandes aportes para el estudio del magnetismo terrestre y la física nuclear. En 1930 regresó a Argentina, en donde realizó grandes esfuerzos para el desarrollo científico en el país y fomentó el estudio de la física en varias universidades. En el campo de la astronomía hizo innovaciones a los espejos de los telescopios usados en la época, que fueron adoptadas por observatorios astronómicos de renombre en Estados Unidos. Su trabajo como astrónomo fue reconocido en 1981 cuando la Unión Astronómica Internacional le dio su nombre al Asteroide 2504 descubierto en Córdoba, Argentina en 1967.

¡A trabajar! En su opinión, ¿cuáles son los dos aportes más importantes de Enrique Gaviola? ¿Por qué?

242

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales Para terminar nuestro estudio por el maravilloso mundo del Universo, esta semana vamos a relacionar las leyes físicas con la astronomía.

1. Movimiento de los cuerpos celestes La semana pasada estudiamos que los planetas tienen un movimiento de rotación (sobre su propio eje), y que además orbitan alrededor del Sol. A continuación describiremos algunos fenómenos relacionados con el movimiento de los cuerpos celestes.

1.1 Las fases de la Luna Todos hemos observado que la Luna no se encuentra en la misma fase durante todo el mes: unos días se Cuarto creciente percibe como un círculo brillante, otros, como una pequeña raya circular; Luna nueva visible que va aumentando o disminuyendo Luna gibada creciente su tamaño. Las diferentes formas en las que Luna llena Luna nueva podemos observar a la Luna se deben a su posición con relación a la de la Tierra y el Sol. A medida que la Luna Luna gibada Luna menguante gira alrededor de la Tierra, cambia menguante la cantidad de luz solar que vemos Cuarto menguante reflejada en su superficie. A esto se le llama fases lunares.



Ejercicio 1

1. Busque un calendario de este año. Escriba las fechas en las cuales habrá luna nueva y luna llena en los próximos tres meses. Mes

Fechas de luna nueva

Fechas de luna llena

Ciencias Naturales − Semana 33

243

Ya que estudiamos las leyes de movimiento que se aplican en la Tierra en las semanas 22 a la 24, es lógico que nos preguntemos qué ocurre en otros planetas. Lo asombroso del campo de la física es que muchas leyes y principios también se aplican en el Universo.

1.2 Leyes de Kepler (movimiento elíptico) Johannes Kepler fue un astrónomo y matemático alemán que vivió de 1571 a 1630. Su aporte más importante fue formular las leyes que explican el movimiento de los planetas alrededor del Sol. Recordemos que antes Nicolás Copérnico (1473-1543) había propuesto que los planetas giraban alrededor del Sol en órbitas1 circulares. Kepler propuso tres leyes:

a a a

Primera ley: Los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas y el Sol se encuentra en uno de los focos de la elipse2. Segunda ley: El movimiento de un planeta alrededor del Sol no tiene la misma velocidad, ya que al acercarse al Sol es más rápido y cuando se encuentra más alejado es más lento. Tercera ley: Esta ley relaciona la distancia que existe entre un planeta y el Sol con el tiempo que el planeta tarda en dar una vuelta en su órbita. Por tanto, los planetas que están más alejados del Sol tardan más en recorrer su órbita alrededor del Sol, mientras que los que se encuentran más cerca, tardan menos.

Ejercicio 2

Observe y conteste: P.1 Sol

A P.2

Sol

B

1. Indique si la velocidad del planeta en el punto 1 es mayor o menor por su cercanía al Sol, que en el punto 2.

2. ¿El planeta B se tardará más o menos en recorrer su órbita que el planeta A? Explique.

1

Órbita: movimiento que describe el desplazamiento de un cuerpo celeste alrededor de otro .

2

Foco de la elipse: uno de los extremos de una elipse.

244

IGER − Zaculeu

1.3 Eclipses Un eclipse es un fenómeno que ejemplifica el movimiento entre cuerpos celestes. Intrigó, y al mismo tiempo fascinó, a muchas culturas antiguas. Recuerde que la Tierra y la Luna están en constante movimiento. • La Tierra rota sobre su eje y realiza el movimiento de traslación alrededor del Sol. • La Luna se mantiene orbitando alrededor de la Tierra. Los eclipses ocurren cuando un astro alcanza un punto en el cual queda oculto a nuestra vista, de forma total o parcial, porque otro se interpone3. Para que un eclipse ocurra, los astros deben quedar perfectamente alineados. Un eclipse de Luna ocurre cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna. Entonces, la sombra de la Tierra “tapa” a la Luna.

Estos son los eclipses más frecuentes y ocurren cuando la Luna está en fase de luna llena. El eclipse puede ser total, cuando la Luna queda totalmente oscurecida, o parcial si sólo una parte de ella se oscurece. Un eclipse de Sol ocurre cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra. Entonces, la Luna interrumpe los rayos que el Sol le manda a la Tierra, ocultándolo.

Los eclipses de Sol son menos frecuentes que los de Luna, y solo se pueden ver en ciertas regiones de la Tierra. Un eclipse de Sol puede ser total, cuando el Sol se oscurece completamente, o parcial, cuando solo se oscurece una parte. Los eclipses son fenómenos completamente naturales, por lo que no tienen efectos sobre personas y animales. 3

Interponer: que se coloca en medio.

Ciencias Naturales − Semana 33

245

2. Ley de gravitación universal La ley de gravitación universal explica por qué hay atracción entre los cuerpos celestes y por qué esta fuerza disminuye cuando aumenta la distancia. La teoría de gravitación universal indica: “Toda partícula en el Universo atrae a otra con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.” Analicemos esta ley en dos partes para entenderla mejor: Parte 1: “Toda partícula en el Universo atrae a otra con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas.” Esto significa que mientras más grande sean las masas, mayor será la fuerza de atracción entre dos partículas, y mientras más pequeñas, será menor. Mayor fuerza Masa 1

Masa 2

Menor fuerza Masa 3

Masa 4

Parte 2: “Toda partícula en el Universo atrae a otra con una fuerza que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas”. En otras palabras, esto significa que si la distancia entre dos partículas aumenta el doble, la fuerza de atracción va a disminuir cuatro veces. Si la distancia aumenta el triple, la fuerza de atracción disminuye nueve veces.



2m La fuerza disminuye 2²= 4 veces

3m

246

IGER − Zaculeu

La fuerza disminuye 3²= 9 veces

La fuerza gravitacional del Sol mantiene a los planetas y satélites a su alrededor, siguiendo su trayectoria elíptica.

Del mismo modo, la fuerza gravitacional de los planetas mantiene en órbita a sus satélites (lunas).

La gravitación del planeta Tierra se conoce también como gravedad. La ley de la gravedad fue descrita por Isaac Newton, tal como lo estudiamos en la semana 24. Tanto las leyes de Kepler como las de Newton han contribuido a explicar por qué los cuerpos celestes se mantienen en sus órbitas y no perdidos en el Universo.



Ejercicio 3

Analice las siguientes figuras e indique en cuál de las dos aplica la Ley de Gravitación Universal. A.

Planeta

B. Planeta

Ciencias Naturales − Semana 33

247

¡A la ciencia por la experiencia! Simulando4 un eclipse Introducción Sabiendo que un eclipse es un fenómeno astrológico común, y que se basa en la alineación de tres astros, le invitamos a simular un eclipse lunar y uno solar, tal como ocurren en el Universo.

¿Qué materiales necesita? • Pelotas de dos tamaños, una de tamaño no mayor de su puño, que se usará para simular a la Tierra y una de tamaño menor para la Luna. • Una lámpara, que representará el Sol. • Lápiz • Regla

Procedimiento: Coloque la lámpara encendida, que representará el Sol.

4

Simular: imitar una situación o fenómeno.

248

IGER − Zaculeu

Para representar el eclipse lunar: 1. Observe de nuevo la figura del eclipse lunar. 2. Coloque la pelota que representa la Tierra alineada con el Sol (la lámpara), y luego coloque la pelota que representa la Luna, también alineada.

Tierra

Luna

3. Pruebe diferentes distancias en la alineación, de manera que la Tierra proyecte su sombra sobre la Luna. 4. Con la ayuda de la regla, mida la distancia a la que fue necesario colocar las pelotas para poder simular el eclipse. Para representar el eclipse solar: 1. Observe de nuevo la figura del eclipse solar. 2. Coloque la pelota que representa la Luna entre el Sol (lámpara) y la pelota que representa a la Tierra. Deben quedar perfectamente alineadas. Luna Tierra

3. Pruebe diferentes distancias en la alineación, de manera que la Luna proyecte su sombra sobre la Tierra. 4. Con la ayuda de la regla, mida la distancia a la que fue necesario colocar las pelotas para poder simular el eclipse. 5. Tome una fotografía de las dos simulaciones y compártala con sus compañeros/as enviándola al correo: [email protected]

Ciencias Naturales − Semana 33

249

Resumen Movimiento de los cuerpos celestes

Las fases de la luna se deben a su posición con relación a la de la Tierra y el Sol. A medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, cambia la cantidad de luz solar que vemos reflejada en su superficie.

Las leyes de Kepler explican el movimiento de los planetas alrededor del Sol. ·

La primera ley indica que las órbitas de los planetas que giran alrededor del Sol son elípticas.

·

La segunda ley dice que el movimiento de un planeta al acercarse al Sol es más rápido y cuando se encuentra más alejado es más lento.

·

La tercera Ley indica que los planetas que están más alejados del Sol, tardan más en recorrer su órbita; mientras que los que están más cerca, tardan menos.

Los eclipses ocurren cuando un astro queda oculto a nuestra vista, de forma total o parcial, porque otro se interpone. ·

Un eclipse de Luna ocurre cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna.

·

Un eclipse de Sol ocurre cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra.

Los eclipses pueden ser totales o parciales.

La Ley de gravitación universal indica que “toda partícula en el Universo atrae a otra con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.” Esto significa que mientras más grandes sean las masas, mayor será la fuerza de atracción entre dos partículas, y mientras más pequeñas, será menor. Y si la distancia entre dos partículas aumenta el doble, la fuerza de atracción va disminuir cuatro veces. La gravitación del planeta Tierra se conoce también como gravedad. Fue demostrada por Isaac Newton.

Investigue en la red... Si quiere saber más sobre eclipses vea el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=mDhRjsNoB7Y Para ampliar sobre el Universo, vea: https://www.youtube.com/watch?v=B9K5Y-eim9c

250

IGER − Zaculeu

Autocontrol Actividad 1.

Demuestre lo aprendido.

Lea los enunciados y subraye la respuesta correcta: 1. La gravitación se puede aplicar a: a) Todos los planetas del Sistema Solar. b) Algunos planetas. c) A los planetas más cercanos al Sol. 2. La ley de gravitación universal explica que: a) Mientras más grandes sean las masas de dos cuerpos, mayor será su atracción. b) Si la distancia entre dos partículas aumenta el doble, la fuerza que las atrae disminuye cuatro veces. c) a y b son correctas. 3. Johannes Kepler e Isaac Newton hacen que sus leyes: a) Se contradigan. b) Se apliquen algunas veces simultáneamente. c) Se complementen y expliquen mejor el movimiento de los cuerpos.

Actividad 2.

Aplique lo aprendido.

1. Observe los siguientes dibujos y marque una X sobre el que representa el movimiento de los planetas según Kepler.

Ciencias Naturales − Semana 33

251

2. Escriba el nombre de las siguientes fases lunares:

252

IGER − Zaculeu

Actividad 3.

Desarrolle nuevas habilidades. Comprensión de lectura, habilidad de síntesis.

Integre la información aprendida durante las tres últimas semanas en el siguiente cuadro. Los eclipses ¿Qué es un eclipse? Los cuerpos celestes involucrados en los eclipses que estudiamos son: Sol, Tierra y Luna.

¿En qué galaxia ocurren los eclipses de nuestro Universo?

Clasifique estos cuerpos celestes ¿son planetas, estrellas, galaxias, cometas, satélites o astereroides?

¿Por qué un eclipse involucra el movimiento?

Dibuje un eclipse de Luna

Dibuje un eclipse de Sol

¿Qué leyes físicas explican que los cuerpos celestes se atraigan y que los planetas se mantengan en sus órbitas?

¿Qué ciencia estudia los eclipses?

¿Qué aparato óptico podría utilizar para ver con más detalle un eclipse?

Glosario foco de la elipse: Uno de los extremos de una elipse. interponer: Que se coloca en medio. órbita: Movimiento que describe el desplazamiento de un cuerpo celeste alrededor de otro. simular: Imitar una situación o fenómeno. Ciencias Naturales − Semana 33

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Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Identifico el aporte del astrofísico latinoamericano Enrique Gaviola, en el estudio del Universo. Aplico algunos conceptos de física en el estudio de la astronomía. Identifico fenómenos astronómicos de mi entorno, en donde aplican los conceptos de física. Pongo en práctica lo aprendido sobre eclipses haciendo un experimento sencillo para simular el fenómeno.

Notas: Escriba aquí sus inquietudes, descubrimientos o dudas para compartir en el círculo de estudio.

254

IGER − Zaculeu

34 Repaso de la semana 26 a 33 Esta semana logrará: 

Repasar los contenidos de la semana 26 a 33.



Resolver los ejercicios de repaso para evaluarse en la prueba final.



Prepararse bien para la prueba de evaluación.



Ciencias Naturales − Semana 34

255

¿Cómo será la prueba de evaluación? La prueba parcial evalúa los mismos contenidos y de la misma manera que lo hemos realizado a lo largo de estas semanas de estudio. En la prueba encontrará: • Diferentes ejercicios que evalúan la compresión de los temas de la semana 26 a la 33. Estos ejercicios serán semejantes a los que usted ha resuelto cada semana y en cada autocontrol. Se le pedirá:  Responder preguntas.  Subrayar la respuesta correcta.  Rellenar el círculo con la opción adecuada.  Identificar partes señaladas.  Analizar noticias y casos. Muy importante: Las series de la prueba contienen instrucciones exactas de lo que debe realizar, así como la valoración asignada. Lea las instrucciones y asegúrese de haberlas comprendido bien. Tenga en cuenta que en la prueba se valoran otras habilidades, además de los contenidos. • La redacción clara y sin faltas de ortografía. • La limpieza y el orden para trabajar. • La profundidad de sus análisis. • Las ideas novedosas que proponga. Si usted se prepara con tiempo y dedicación, la prueba no le tomará por sorpresa. Compruebe que sus autocontroles estén bien hechos, realice los ejercicios de este repaso y revise los contenidos de las semanas de estudio.

256

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 1. Fuerzas en fluidos Presión es una fuerza que se aplica sobre una superficie. La presión puede aplicarse en los fluidos, que se caracterizan porque su estructura molecular no tiene rigidez, por lo que ceden a cualquier fuerza y alteran su forma, adaptando la forma del recipiente que los contiene. Los gases y los líquidos son fluidos. La presión atmosférica es la columna de aire (atmósfera) que está sobre todos los seres vivos y objetos que se encuentran en la superficie de la Tierra. Existe una relación inversa entre la altura y la presión atmosférica. Esto quiere decir que a mayor altura la presión atmosférica es menor. La presión hidrostática es la presión que ejercen los líquidos en reposo. Depende de tres factores: la profundidad, la densidad y la aceleración de la gravedad.

g A mayor profundidad, mayor presión hidrostática. g

A mayor densidad, mayor presión hidrostática.

La presión hidrostática se mide en pascales (Newtons/m²) y se calcula a través de la siguiente fórmula:

P= densidad x aceleración de gravedad x profundidad

El principio hidrostático indica que la presión hidrostática es igual en todos los puntos con la misma profundidad, sin importar la forma del recipiente. El principio de Arquímedes indica que: “Un cuerpo sumergido (total o parcialmente) en un fluido en reposo, experimentará una fuerza vertical hacia arriba que será igual al peso del volumen del fluido desplazado.”

Ciencias Naturales − Semana 34

257



Ejercicio 1

Complete el siguiente esquema: Un fluido se caracteriza porque su estructura molecular

La presión atmosférica ocurre cuando la presión se aplica a un fluido que es aire.

La presión atmosférica se describe como

Cuando la presión se aplica a un líquido en reposo se llama presión

Esta presión depende de la profundidad, la y la aceleración de la gravedad.

Existe una relación inversa entre la altura y la presión; en otras palabras eso significa que a mayor altura, la presión atmosférica será

258

IGER − Zaculeu

A mayor profundidad, la presión hidrostática será y a mayor densidad la presión hidrostática será

El principio de Arquímedes indica que



Ejercicio 2

Resuelva el siguiente problema. La densidad del agua de mar es de 1,030 kg/m3 y la de un lago de 1,000 kg/m3. Si se sumerge un submarino en ambos lugares, ¿dónde soportará menor presión hidrostática?



Ejercicio 3

Lea cada enunciado y escriba V si es verdadero o F si es falso. En caso sea falso, escriba la respuesta correcta. 1. Una persona que se sumerge para bucear es afectada por la presión atmosférica y la hidrostática. 2. A mayor altura, menor presión atmosférica y menor cantidad de aire con el oxígeno que necesitamos para respirar. 3. El principio de Arquímedes ocurre en cualquier tipo de fluido. 4. La presión hidrostática se ve afectada por la densidad. 5. En el principio hidrostático la forma del recipiente influye en la presión hidrostática más que la profundidad.

Ciencias Naturales − Semana 34

259



Ejercicio 4

Observe los puntos de referencia que se indican y luego responda las preguntas:

El cráter se encuentra a 3000 msnn

1

2

5

4

3 La profundidad del lago es de 25 metros.

1. La presión atmosférica en el punto 2 es mayor, menor o igual que en el punto 1.

2. ¿La presión hidrostática en el lago es mayor en el punto 3, 4 ó 5? ¿Por qué?

260

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 2. Trabajo y energía El campo de la física que estudia el movimiento y el reposo de los cuerpos se denomina mecánica. Energía mecánica= energía potencial+ energía cinética El trabajo ocurre cuando una fuerza produce movimiento. Trabajo=fuerza x distancia O bien, Trabajo = masa (Kg) x gravedad (9,8 m/s²) x distancia (en metros) Si la fuerza se mide en Newton (N) y la magnitud de desplazamiento en metros (m), el trabajo se mide en Joule. Joule= Newton x metro La potencia indica la rapidez con la cual se realiza una actividad. En el Sistema Internacional de Medidas se mide en Watt.

Potencia=

Trabajo (Joule) Tiempo (segundos)

Las máquinas simples son útiles en nuestra vida diaria. Dos ejemplos son las poleas y las palancas. Una polea es un disco con un canal que lo recorre, por donde pasa un lazo que conecta la carga que se pretende elevar, mientras que del otro lado se aplica una fuerza. Se utiliza para levantar objetos con una menor fuerza. Por ejemplo: para sacar agua de un pozo. Una palanca es una barra rígida que se apoya en un soporte y sirve para transmitir la fuerza de manera eficiente. Por ejemplo: un martillo.

Ciencias Naturales − Semana 34

261



Ejercicio 5

Responda las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es mecánica?

2. ¿En qué medida se mide la potencia?

3. ¿A qué equivale un Joule?



Ejercicio 6

Observe los dibujos y escriba si corresponden a una polea o una palanca.

1.

3.

5.

6.

a

2.

a 4.

262

IGER − Zaculeu



Ejercicio 7

Resuelva los siguientes problemas: 1. ¿Cuál es la potencia necesaria para realizar un trabajo que requiere 60,000 N en 2,800 segundos?

Respuesta: 2. ¿Cuál es el trabajo que se requiere para empujar 150 metros un bus que se quedó atascado en el lodo, si se aplica una única fuerza de 800 Newton?

Respuesta:



Ejercicio 8

1. ¿Cuál es la diferencia entre energía cinética y energía potencial? Proporcione un ejemplo de cada una.

Ciencias Naturales − Semana 34

263

El mundo de las ciencias naturales 3. Calor y temperatura 1 La temperatura es la medida que nos puede indicar qué tan caliente o frío está un cuerpo o un ambiente. El aparato que sirve para medir la temperatura se denomina termómetro. Fahrenheit (˚F): Inventada por Daniel Fahrenheit. Se usa en Estados Unidos de América. Tiene 180 divisiones. El punto de congelación del agua es 32 ˚F y el punto de ebullición es de 212 ˚ F.

Escalas de temperatura

Celsius (˚C): Inventada por Anders Celsius. Se emplea en casi todo el mundo, incluida Guatemala. La escala tiene 100 divisiones, desde 0 ˚C (punto de congelación del agua) a 100 ˚C (punto de ebullición del agua). Kelvin (K): Inventada por William Thomson Kelvin. Se usa en el Sistema Internacional de Medidas y utiliza una referencia llamada cero absoluto. La temperatura de congelación del agua equivale a 373.5 K.

Existen fórmulas que permiten transformar de una escala de temperatura a otra: Conversión de K a ˚C ˚C= K -273 Conversión de ˚C a K K= ˚C + 273

Conversión de ˚C a ˚F

Conversión de ˚F a ˚C

˚F =

˚C

(( 9

5

x

(˚C) + 32

=

(( 5

x (˚F – 32)

9

El calor es la energía que fluye de un cuerpo de mayor temperatura a otro con menor temperatura, hasta alcanzar un equilibrio térmico (llegar a la misma temperatura). La termodinámica es el campo de la física que estudia los procesos que involucran cambios en temperatura, transformación de energía y la relación entre el calor y el trabajo. El calor específico es la cantidad de calor que se necesita aplicar a una unidad de masa de alguna sustancia para elevar su temperatura en un grado.

264

IGER − Zaculeu



Ejercicio 9

Lea los enunciados y subraye la respuesta correcta: 1. Es la medida que nos puede indicar que tan caliente o frío está un cuerpo o un ambiente: a. Calor b. Temperatura c. Calor específico 2. Es la energía que fluye de un cuerpo de mayor temperatura a otro con menor temperatura, hasta alcanzar un equilibrio térmico: a. Calor específico b. Temperatura c. Calor 3. Escala de temperatura que se usa en el Sistema Internacional de Medidas. Se representa a través de una letra K: a. Celsius b. Fahrenheit c. Kelvin 4. Escala de temperatura que se utiliza en Guatemala y en casi todos los países del mundo, con excepción a Estados Unidos de América. a. Celsius b. Fahrenheit c. Kelvin 5. Es el campo de la física que estudia los procesos que involucran cambios en temperatura, transformación de energía y la relación entre el calor y el trabajo. a. Mecánica b. Termodinámica c. Cinemática 6. Es la cantidad de calor que se necesita aplicar a una unidad de masa de alguna sustancia para elevar su temperatura en un grado. a. Calor específico b. Punto de ebullición c. Punto de congelación

Ciencias Naturales − Semana 34

265



Ejercicio 10

Proporcione un ejemplo de su vida cotidiana o de su entorno en donde el resultado sea el equilibrio térmico:



Ejercicio 11

Realice las conversiones entre diferentes escalas de temperatura utilizando las siguientes fórmulas: Celsius a Fahrenheit ˚F= 9 x (˚C) + 32 5 Fahrenheit a Celsius

˚C=

5

x (˚F – 32)

9 De Kelvin a Celsius

˚C= K-273 De Celsius a Kelvin K= ˚C + 273 a) Convierta 180 K a ˚C.

Respuesta: b) Convierta 250 ˚C a K.

Respuesta:

266

IGER − Zaculeu

c) Convierta 100 ˚F a ˚C.

Respuesta: d) Convierta 300 ˚C a ˚F.

Respuesta: e) Convierta 480 ˚F a ˚C.

Respuesta: f) Convierta 499 ˚C a ˚F.

Respuesta: g) Convierta 100 ˚F a ˚C.

Respuesta: h) Convierta 300 ˚C a ˚F.

Respuesta: i) Convierta 480 ˚F a ˚C.

Respuesta: j) Convierta 499 ˚C a ˚F.

Respuesta:

Ciencias Naturales − Semana 34

267

El mundo de las ciencias naturales 4. Calor y temperatura 2 En el Sistema Internacional de Medidas el calor se mide en Joule (J). Otra unidade que puede medir el calor es la caloría (cal). Esta es la cantidad de calor que 1 gramo de agua necesita para elevarse un grado Celsius (14.5 ˚C a 15.5 ˚C). Equivale a 4.18 Joule. En nutrición se usa la medida conocida como Caloría (con inicial mayúscula y cuyo símbolo es Cal) para calcular el aporte de energía que da cada alimento que se consume.

1 Caloría = 1,000 calorías= 1 kilocaloría (Kcal) El calor se transfiere de un área con mayor temperatura a una con menor temperatura. Los tres mecanismos a través de los cuales se hace esta transferencia de calor, son: Conducción: Se da entre cuerpos sólidos, cuyas partículas están en contacto físico.

Ejemplo: Calentamiento o cocción de alimentos en una olla.

Convección: Se da a través del movimiento de un fluido (líquido o gas) que está en contacto con un cuerpo de temperatura diferente.

Ejemplo: Cocinar en "baño de María".

Radiación: Los cuerpos que intercambian calor no tienen que estar en contacto. La transferencia de calor se da a través de ondas electromagnéticas.

Ejemplo: Radiación del Sol.

La termorregulación es la regulación de la temperatura. Existen dos tipos de termorregulación en los animales: Los animales que no pueden regular su temperatura, por lo que dependen de su entorno, se denominan exotermos. Por ejemplo, los reptiles. Los animales que tienen la capacidad de regular su temperatura se llaman endotermos. Los seres humanos somos endotermos y regulamos nuestra temperatura gracias a la glándula hipotálamo, que está en el cerebro.

268

IGER − Zaculeu



Ejercicio 12

Observe los dibujos y escriba el tipo de transferencia de calor que se está dando: 1. “En esta sartén el huevo se fríe en un minuto.”

2. “El sol emite sus rayos y permite la vida en la Tierra.”

3. “Por ser el cumpleaños de mamá, le preparamos un pastel en el horno.”



Ejercicio 13

Responda las siguientes preguntas: 1. ¿Qué ventajas tiene el ser humano al ser endotermo?

2. ¿Qué es una caloría?

3. ¿Qué diferencia existe entre una caloría y una Caloría?

Ciencias Naturales − Semana 34

269

El mundo de las ciencias naturales 5. Magnetismo y electromagnetismo El magnetismo es un fenómeno físico a través del cual dos o más objetos se atraen o repelen entre sí. Un imán es un cuerpo con magnetismo que es capaz de atraer a otros imanes, o a cuerpos que tienen metales, principalmente hierro, níquel y cobalto. Todos los imanes tienen dos polos con cargas eléctricas diferentes, que se llaman polos norte y sur. Si unimos dos imanes por sus polos iguales, se repelen; pero si se unen por sus polos opuestos, se atraen. Un imán está rodeado de una región que también tiene poder de atraer otro objeto, la cual se llama campo magnético. El campo magnético es la región alrededor de un imán que percibe la fuerza magnética, es decir que tiene capacidad de atraer o repeler dependiendo de la polaridad. El interior de la Tierra se comporta como un gran imán porque en el núcleo tiene metales que están en movimiento a grandes temperaturas y producen cargas eléctricas. Al comportarse como un imán se genera un campo magnético terrestre. La brújula es un aparato que sirve para la orientación y está formada por una aguja magnetizada que señala el norte magnético. En el campo de la física, la relación entre electricidad y el magnetismo se estudia a través del electromagnetismo. El electromagnetismo tiene muchas aplicaciones en la industria, por ejemplo en los trenes eléctricos y los generadores eléctricos. Algunas investigaciones científicas sugieren que el uso prolongado de aparatos domésticos, antenas de radio o celulares que emiten radiaciones electromagnéticas, puede ser perjudicial para la salud humana produciendo síntomas y problemas de salud como: insomnio, ansiedad, tensión, cambios de humor, irritabilidad, envejecimiento prematuro y tumores.



Ejercicio 14

En el esquema, señale lo siguiente:

1. Norte geográfico 2. Norte magnético 3. Sur geográfico 4. Sur magnético.

270

IGER − Zaculeu



Ejercicio 15

De los siguientes dibujos de imanes, indique en qué caso se atraen y en cuál se repelen.

n



s

n

s

n

s

s

n

Ejercicio 16

Complete las siguientes oraciones: 1. La posiblemente fue inventada por los chinos, y durante mucho tiempo era utilizada para la navegación, es un aparato que sirve para la orientación y está formado por una aguja que señala el norte magnético. 2. El atraen o repelen entre sí.

es un fenómeno físico a través del cual dos o más objetos se

3. La parte de la física que estudia la relación entre la electricidad y el magnetismo se llama:

4. El interior de la Tierra genera un campo magnético llamado:



.

Ejercicio 17

Responda las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es la razón por la cual el interior de la Tierra se comporta como un gran imán?

2. Mencione dos ejemplos en los que se utiliza el electromagnetismo en su vida diaria.

3. ¿La radiación electromagnética puede llegar a ser dañina para la salud de las personas? Explique.

Ciencias Naturales − Semana 34

271

El mundo de las ciencias naturales 6. El Universo 1 El Universo agrupa todo lo que hay en el espacio, toda la materia y la energía, incluyendo galaxias, estrellas, planetas, polvo estelar, etc. Los científicos calculan que tiene aproximadamente 14,000 millones de años de existencia. Se cree que el Universo se formó a través de una gran explosión (teoría del big bang). La ciencia que estudia el Universo se denomina astronomía. Puede dividirse en antigua y moderna. Astronomía antigua: Entre las civilizaciones antiguas que más aportaron para el estudio del Universo están los babilonios, los egipcios, los chinos y los mayas. Los principales aportes de los mayas fueron el registro de la duración de los ciclos de planetas, la descripción de los eclipses, el estudio de las constelaciones y la creación de un calendario de 365 días que abarcaba el ciclo solar. Astronomía moderna: El descubrimiento del telescopio fue el punto de entrada para la astronomía moderna. Algunos descubrimientos y aportes de este periodo son: a Nicolas Copérnico: el Sol es el centro del Sistema Solar, y a su alrededor se mueven los planetas. a Johannes Kepler: los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas, no circulares. Formuló las leyes del movimiento planetario. a Galileo Galilei: fue el primero en utilizar telescopios para estudiar el Universo. a Isaac Newton: explicó la gravedad, acortó el telescopio y le agregó espejos para que fuera más eficiente. a Edmund Halley: los cometas se mueven en órbitas. Descubrió el cometa Halley. a Edwin Hubble: el Universo se expande constantemente. a En 1969 el ser humano llegó a la Luna. a En la actualidad se han descubierto numerosos sistemas planetarios y galaxias. Un telescopio es un instrumento óptico que ayuda a observar objetos lejanos. Existen diferentes tipos, como: telescopio espacial, radiotelescopio y telescopio LBT.

272

IGER − Zaculeu



Ejercicio 18

Explique con sus palabras qué es el Universo y cómo cree que se formó:



Ejercicio 19

Complete el siguiente cuadro sobre la historia de la astronomía. La astronomía se divide en:

Mencione tres civilizaciones que hicieron aportes en el estudio del Universo: 1. 2. 3.

Menciones tres científicos y sus aportes: 1. 2. 3.

Escriba dos aportes de la civilización maya a la astronomía: 1. 2.

Ciencias Naturales − Semana 34

273



Ejercicio 20

Dibuje un telescopio, escriba para qué sirve y enumere tres diferentes tipos de telescopio: 1. 2. 3.

El mundo de las ciencias naturales 7. El Universo 2 El Universo está formado por conglomerados de galaxias, que son agrupaciones de estrellas, nebulosas, planetas, gas y polvo estelar, los cuales se mantienen unidos por la fueza de gravedad. Según su forma, se clasifican en espirales, irregulares y elípticas. La galaxia donde habitamos se llama Vía Láctea. Una estrella es una gran esfera de gas que crea y emite su propia radiación. Se clasifica según su temperatura, masa, tamaño, color y brillo. Las diferentes etapas de la vida de una estrella son: 1. Protoestrella, 2. Secuencia principal, 3. Gigante y super gigante y 4. Enana blanca. Las constelaciones son grupos de estrellas, a los que el ser humano ha atribuido una forma imaginaria y dado un nombre. El Sistema Solar está formado por un conjunto de astros o cuerpos celestes que giran alrededor del Sol: •

Planetas son cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol y tienen forma esférica. Tienen dos tipos de movimiento: rotación (giro completo sobre su eje) y traslación o revolución (vuelta alrededor del Sol).



Se clasifican en: Gaseosos o externos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Rocosos o internos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte.

274

IGER − Zaculeu

• Satélites: son cuerpos naturales o artificiales que giran alrededor de cuerpos más grandes, como los planetas. • Cometas: son cuerpos pequeños formados de hielo, rocas y polvo cósmico unidos en forma compacta. Se caracteriza por tener una cola de gas y polvo, que es la parte más sobresaliente. • Asteroides: son cuerpos pequeños y rocosos que giran alrededor del Sol. Pueden medir de pocos metros a 1,000 km de diámetro. • Meteoroides: son cuerpos rocosos pequeños que viajan en el espacio. Un meteoro se produce cuando un meteoroide se quema al entrar en la atmósfera terrestre, dejando un rayo de luz.



Ejercicio 21

Complete el siguiente esquema:

Rocosos o internos, que son los siguientes:

Planetas Gaseosos o externos, que son los siguientes:

Satélites El Sistema Solar está formado por: Cometa

Son

Es

Es Astereroide

Meteoroide

Es

Si un meteoroide se quema en la superficie de la Tierra y produce luz se denomina

Ciencias Naturales − Semana 34

275



Ejercicio 22

Responda las siguientes preguntas: 1. ¿Cómo se relacionan las estrellas con las galaxias?

2. Explique qué son las constelaciones con sus palabras:



Ejercicio 23

Dibuje un Sistema Solar y señale sus componentes:

276

IGER − Zaculeu

El mundo de las ciencias naturales 8. El Universo 3 Movimiento de los cuerpos celestes

Las fases de la luna se deben a su posición con relación a la de la Tierra y el Sol. A medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, cambia la cantidad de luz solar que vemos reflejada en su superficie.

Las leyes de Kepler explican el movimiento de los planetas alrededor del Sol. ·

·

·

La primera ley indica que las órbitas de los planetas que giran alrededor del Sol son elípticas. La segunda ley dice que el movimiento de un planeta al acercarse al Sol es más rápido y cuando se encuentra más alejado es más lento. La tercera Ley indica que los planetas que están más alejados del Sol, tardan más en recorrer su órbita; mientras que los que están más cerca, tardan menos.

Los eclipses ocurren cuando un astro queda oculto a nuestra vista, de forma total o parcial, porque otro se interpone. ·

Un eclipse de Luna ocurre cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna.

·

Un eclipse de Sol ocurre cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra.

Los eclipses pueden ser totales o parciales.

La Ley de gravitación universal indica que “toda partícula en el Universo atrae a otra con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.” Esto significa que mientras más grandes sean las masas, mayor será la fuerza de atracción entre dos partículas, y mientras más pequeñas, será menor. Y si la distancia entre dos partículas aumenta el doble, la fuerza de atracción va disminuir cuatro veces. La gravitación del planeta Tierra se conoce también como gravedad. Fue demostrada por Isaac Newton.

Ciencias Naturales − Semana 34

277



Ejercicio 24

Escriba el nombre de las fases lunares en los siguientes esquemas:

2.

1.



3.

4.

Ejercicio 25

Observe los siguientes dibujos y escriba a cuál de las Leyes de Kepler se refieren:

Menor período

Mayor período



+

Planeta

2.

1.

Focos

L

Sol

L

La velocidad aumenta Sol

Eclipse

Tierra La velocidad disminuye

3.

Ejercicio 26

Responda las siguientes preguntas: 1. Observe los dibujos y escriba en la línea en blanco en cuál situación existe mayor fuerza.

a. Masa 1

Masa 2

b. Masa 3

278

IGER − Zaculeu

Masa 4

2. ¿En cuál de las dos situaciones la fuerza de gravitación es menor? ¿Por qué? Opción 1



2 veces

Opción 2



6 veces

3. ¿Podría ocurrir un eclipse si los cuerpos celestes no se movieran? ¿Por qué?



Ejercicio 27

Realice los siguientes dibujos y escriba el nombre de sus partes: 1. Un eclipse de Luna.

2. Un eclipse de Sol:

Ciencias Naturales − Semana 34

279

Revise su aprendizaje

Después de estudiar...

Marque con un cheque

la casilla que mejor indique su rendimiento.

logrado

en proceso

no logrado

Repaso los contenidos de la semana 26 a 33.

Resuelvo los ejercicios de repaso para evaluarme en la prueba parcial. Me siento bien preparado o preparada para la prueba de evaluación.

Orientaciones sobre la prueba parcial Ya está listo para su prueba de evaluación de Ciencias Naturales. Le presentamos las últimas recomendaciones que pueden ayudarle a la hora del examen.

• Al recibir la prueba, y antes de empezar a resolverla, escriba en la parte superior su nombre, número de carné, número de centro y fecha. • Lea atentamente las instrucciones antes de contestar. Si tiene dudas, consulte a su orientadora u orientador voluntario.

¡Ánimo! El resultado de su evaluación será el producto de su esfuerzo.

280

IGER − Zaculeu

Claves

Ciencias Naturales − Claves

281

Semana 18

Semana 19

¡Para comenzar!

¡Para comenzar!

¡A trabajar!

¡A trabajar!

Las respuestas pueden variar entre las siguientes: Hendrik Lorentz, Pieter Zeeman, Pierre Curie, Marie Curie, Hans Albrecht, Ernst Ruska o Charles K. Kao

1. Energía hidráulica.

El mundo de las ciencias naturales Ejercicio 1 1. Q

3. Sí.

El mundo de las ciencias naturales

2. F

Ejercicio 1

3. Q

1. Energía mecánica.

4. F

Ejercicio 2

5. F

1. Los recortes pueden variar.

6. Q

Ejercicio 2 1. Las respuestas pueden ser variadas.

Ejercicio 3 1. No 2. Si 3. Si 4. No

282

2. Contribuye al abastecimiento de agua de riego en sitios de cultivo ubicados cuesta arriba, permitiendo el uso de una bomba alternativa de bajo costo y bajo consumo de electricidad.

IGER − Zaculeu Utatlán

Semana 20

Semana 21

¡Para comenzar!

¡Para comenzar!

¡A trabajar!

¡A trabajar!

1. Las respuestas pueden variar.

El mundo de las ciencias naturales

Las respuestas pueden variar. Por ejemplo, se haría más difícil la comunicación con los demás, sería difícil identificar peligros.

Ejercicio 1

El mundo de las ciencias naturales

1 nm = 0.000000001 m Entonces: 380 nm x

0.000000001 m = 1 nm

R/0.00000038 metros

Ejercicio 1 Situación Una emergencia Una fiesta

Ejercicio 2 Un rayo es una descarga de electricidad que ocurre entre nubes, o se puede observar hacia la tierra. La luz que produce la descarga conoce como relámpago y el sonido, como trueno. El que está relacionado con la óptica es el relámpago.

Ejercicio 3 Las respuestas pueden variar.

Ejercicio 4 1. Las respuestas pueden variar. 2. Las respuestas pueden variar.

Un perro enojado

Sonido asociado Una ambulancia con sirena funcionando. Las respuestas pueden variar, por ejemplo: risas, música, personas hablando. Las respuestas pueden variar, por ejemplo: ladridos, gruñidos. El timbre del teléfono.

Una llamada telefónica Un bebé que tiene Llanto del bebé. hambre

Ejercicio 2 Las respuestas pueden variar. Por ejemplo: es la parte de la física que estudia el sonido, el infrasonido y el ultrasonido.

Ejercicio 3

¡A la ciencia por la experiencia! a. Refracción de la luz. b. El efecto es el mismo y no cambia aunque cambie la cantidad de agua.

Las respuestas pueden variar.

Ejercicio 4 Las respuestas pueden variar.

¡A la ciencia por la experiencia! A través del cordel se transmiten las ondas sonoras de una lata a la otra.

Ciencias Naturales − Claves

283

Semana 22 ¡Para comenzar!

Ejercicio 3

¡A trabajar!

1. Movimiento rectilíneo acelerado.

1. Las respuestas pueden variar, pero en términos generales, hubiera tomado mucho más tiempo hacer el descubrimiento, posiblemente no hubieran podido hacerse otros inventos durante la misma época, por lo que no se hubiera podido desarrollar la ciencia de la misma manera. 2. Las respuestas pueden variar. Una idea es: que la constancia y la disciplina es tan o más importante que el talento que una persona tenga. Otra opción: es que ser perseverante y trabajar duro es tan importante como ser inteligente.

Ejercicio 1 1. Las respuestas pueden variar, pero la idea es la siguiente: el movimiento ocurre cuando hay un cambio en la posición original de un cuerpo después de un tiempo definido. 2. Las respuestas pueden variar, pero en general, la vida sería muy diferentes, si es que existiera. La vida sería como la de las plantas que no se pueden desplazar de un lugar a otro, aunque internamente sus células sí están en movimiento.

Ejercicio 2 Primero, la ecuación que nos sirve es: Velocidad = distancia tiempo Velocidad =

80,000 metros = 3,600 segundos

R/22.22 metros/ segundo o bien 22.22 m/s

284

IGER − Zaculeu Utatlán

2. Movimiento rectilíneo uniforme. 3. Movimiento rectilíneo acelerado.

Ejercicio 4 1. Movimiento circular. 2. Movimiento rectilíneo uniforme. 3. Movimiento rectilíneo acelerado. 4. Movimiento elíptico.

Semana 23

Semana 24

¡Para comenzar!

¡Para comenzar!

¡A trabajar!

¡A trabajar!

1. F

Isaac Newton es famoso por explicar los principios universales del movimiento a través de sus leyes: la primera ley conocida también como ley de inercia, la segunda ley o ley de interacción y fuerza y la tercera ley o ley de acción y reacción. Newton hizo aportes en óptica y descubrió que la luz blanca se descompone en colores cuando pasa a través de un prisma.

2. V 3. F 4. V 5. V

El mundo de las ciencias naturales Ejercicio 1 Positivo Negativo

Ejercicio 2 Niña resbalándose sobre un costal en una bajada llena de grama mojada. La niña resbalándose sobre un costal en una bajada llena de grama mojada tiene mayor energía cinética porque dos razones: la fuerza que se opone al movimiento es menor en una bajada, por lo que la niña sobre el costal alcanza más velocidad y, por tanto, mayor energía cinética. En segundo lugar, el agua disminuye la fricción, por lo que la grama está resbaladiza, lo que ayuda a que la niña baje más fácil y rápidamente.

Ejercicio 3 1. Fricción estática. 2. Fricción cinética. 3. Fricción estática.

¡A la ciencia por la experiencia! a. Las respuestas pueden variar, pero deben mantener el siguiente principio: las superficies más lisas tendrán menor fricción cinética, las más rugosas tendrán mayor fricción cinética. b. Las respuestas pueden variar, pero deben mantener el siguiente concepto: Mientras más rugosa es una superficie, más difícil es bailar, por lo que hay mayor fricción cinética. Por el contrario, en las superficies lisas es más fácil y, por lo tanto, existe menor fricción.

Ejercicio 1 a.

Ejercicio 2 1. Planeta Marte

Gravedad 3.711 m/s2

Peso del astronauta 296.88 N

Júpiter Plutón

24.79 m/s2 1.658 s2

1,983.20 N 52.64 N

2. Porque la gravedad de la Luna es menor, por lo que el peso del astronauta es menor. Por ello, debe ejercer menos fuerza para saltar (oponiéndose a la fuerza de gravedad de la Luna), por lo que sus saltos pueden ser más grandes.

Ejercicio 3 1. Las respuestas pueden variar. 2. Las respuestas pueden variar.

Ejercicio 4 1. Las respuestas pueden variar. 2. Las respuestas pueden variar.

Ciencias Naturales − Claves

285

Semana 25 Ejercicio 5 1. El bus se desplaza unos metros más, no frena en seco. 2. Las personas se van hacia adelante, pues llevan la inercia del movimiento del bus hacia adelante. 3. Primera Ley de Newton o Ley de Inercia.

¡A la ciencia por la experiencia! a. Porque la fuerza de gravedad de la Tierra los jala para abajo. b. A más masa, mayor aceleración. c. No hubiera sido igual porque la gravedad es diferente en la Luna.

Ejercicio 1 Fenómeno físico La formación de un arcoíris en el cielo. El agua hirviendo o convirtiéndose en hielo.

Fenómeno químico Transformación de leche en queso fresco. La transformación de los alimentos que comemos en energía para el organismo.

El movimiento de la Luna alrededor de la Tierra.

Ejercicio 2 1. ( F ) Se utiliza en todos los países, sin importar su idioma. 2. ( F ) La medida de longitud en el Sistema Internacional de Medidas es el metro (m). 3. ( F ) La medida para la masa es el kilogramo (kg). 4. ( V )

Ejercicio 3 Día de la semana

286

IGER − Zaculeu Utatlán

Distancia recorrida

Tiempo invertido

Masa

Lunes

10,000 metros

3,600 segundos

59.09 kilogramos

Martes

25,000 metros

7,200 segundos

57.73 kilogramos

Miércoles

5,000 metros

1,800 segundos

56.82 kilogramos

Jueves

5,500 metros

3,000 segundos

55.91 kilogramos

Viernes

6,800 metros

2,700 segundos

54.54 kilogramos

Ejercicio 4

Ejercicio 8 1. Refracción Recursos naturales

2. Reflexión 3. Óptica

Recursos naturales renovables

Recursos naturales no renovables

4. Lupa 5. Relámpago

Se pueden producir o reponer en un tiempo relativamente corto. Sin embargo no se deben sobre explotar para no agotarlos.

Son los que no se pueden producir o recuperar en corto tiempo, ya que necesita millones de años para hacerlo.

Algunos ejemplos son: el agua, el suelo, los animales y los bosques.

Algunos ejemplos son: petróleo, gas natural, metales preciosos, etc.

Ejercicio 9 1. Energía geotérmica 2. Energía solar 3. Energía hidráulica 4. Energía eólica

Ejercicio 5

Ejercicio 10

1. c)

1. b)

2. c)

2. c)

3. a)

3. b)

4. b)

4. a)

Ejercicio 6

5. c)

1. Energía geotérmica

Ejercicio 11

2. Energía solar

La luz es una forma de radiación que puede ser detectada por el ojo humano, permitiendo ver las cosas que conocemos. Su estructura física es de una onda electromagnética que se propaga a 300,000 kilómetros por segundo (km/s).

3. Energía hidráulica 4. Energía eólica

Ejercicio 7 Las respuestas pueden ser variables. Por ejemplo: las fuentes de energía usan más inteligentemente los recursos, permiten que los recursos naturales se utilicen de mejor forma, sin agotarlos. No producen contaminación.

Ciencias Naturales − Claves

287

Ejercicio 12

Ejercicio 16 La amplitud es la máxima separación de una onda desde su punto inicial.

Propiedades del sonido

La longitud es la distancia entre dos puntos máximos sucesivos de una onda. Indica qué tan larga es una onda.

La frecuencia es el número de vibraciones por segundo.

Ejercicio 13 1. c)

1. Movimiento: el movimiento ocurre cuando hay

un cambio en la posición original de un cuerpo después de un tiempo definido.

2. Cinemática: es la rama de la física que describe el movimiento, sin tomar en cuenta las causas que le dan origen. 3. Punto de referencia: es un objeto quieto que sirve de comparación para observar a un cuerpo en movimiento. 4. Velocidad: es la relación entre la distancia total recorrida y el tiempo empleado.

2. b)

5. Aceleración: es la tasa a la que cambia la velocidad en el tiempo.

3. b)

Ejercicio 17

4. b)

Ejercicio 14

1. La distancia es el espacio que recorre un objeto cuando se mueve, la trayectoria es la línea imaginaria que representa todo el recorrido y el desplazamiento es la distancia entre el punto inicial y final del movimiento del objeto.

Las respuestas pueden variar.

2.

5. c)

Ejercicio 15 Las orejas captan las ondas sonoras que llegan del exterior. (1 ) Las ondas sonoras llegan hasta el tímpano, que es una membrana flexible que vibra. ( 2 ) La vibración llega a la cadena de huesecitos que amplifican el sonido y lo transmiten al oído interno. (3 ) Las vibraciones mueven los líquidos que existen en el caracol. ( 4 ) Las ondas sonoras se transforman en impulsos eléctricos que llegan al cerebro, que interpreta el sonido. ( 5 )

288

IGER − Zaculeu Utatlán

Velocidad =

Distancia total Tiempo total

3. Metros por segundo cuadrado (m/s2).

Ejercicio 18 Ver siguiente página

Trayectoria

Rectilíneo

Movimiento rectilíneo uniforme

Cuando la velocidad es constante, por lo que no hay aceleración.

Curvilínea

Movimiento rectilíneo acelerado

Hay aceleración y el movimiento no es constante.

Movimiento elíptico

Movimiento circular

Se mueve en circunferencia o círculo, como aspas de ventilador.

Se mueve siguiendo una elipse.

Movimiento parabólico

Se mueve como parábola, como un proyectil o canicas saltando.

Ciencias Naturales − Claves

289

Ejercicio 19

Ejercicio 22 1. Fricción estática.

1. Velocidad = Distancia Tiempo

2. Fricción cinética. 3. Fricción cinética.

Si despejamos: Distancia= velocidad x tiempo Distancia= 0.90 m s

4. Fricción estática.

x 8,000 s

= 7,200 m

5. Fricción cinética. 6. Fricción estática.

R/ La moto se desplaza 7,200 metros.

Ejercicio 23

2. Velocidad = Distancia Tiempo

Primera ley: Las respuestas pueden variar.

Velocidad= 50,000 m 3,600 s

Segunda ley: Las respuestas pueden variar. = 13.89 m

o 13.89 m/s

s

R/ El carro se desplaza a una velocidad de 13.89 m/s (metros por segundo)

4. V = 60,000 m

= 1,500 s

40 m s

R/ El tiempo que necesita el bus es de 1,500 segundos (s).

Ejercicio 20

1. V

3. V

Si despejamos: Velocidad

Ejercicio 24 2. F

3. Velocidad = Distancia Tiempo Tiempo = Distancia

Tercera ley: Las respuestas pueden variar.

5. F

Ejercicio 25 1.

b. • La bicicleta que se desplaza a 3m/ s², porque va más lento (menor aceleración).

1y3

• La bicicleta que se desplaza a 6 m/ s², porque va más rápido (mayor aceleración).

Ejercicio 21 1. b) 2. a)

2.

3. b)

a. 185.55 N. b. 490 N.

4. a) 5. c)

290

a. El limón, porque tiene menos masa.

IGER − Zaculeu Utatlán

Semana 26

Semana 27

¡Para comenzar!

¡Para comenzar!

¡A trabajar!

¡A trabajar!

Sí podría sufrir mal de montaña si subo rápidamente en los volcanes Tajumulco y Tacaná, pues están ubicados a más de 2,800 m.s.n.m. En cambio en el volcán de Ipala no, pues no sobrepasa esta altura, ya que llega hasta los 1,650 m.s.n.m.

Las respuestas pueden variar. Por ejemplo: refrigeradora, aire acondicionado, plancha, estufa eléctrica.

El mundo de las ciencias naturales

Energía mecánica=

Ejercicio 1

energía potencial (Ep) + Energía cinética (Ec)

1. El del volcán Tajumulco, porque es el más alto. 2. El volcán de Fuego, porque es el más bajo, por lo

que habrá más aire y más oxígeno.

Ejercicio 2 El pez A, pues vive en agua de mar, que es más densa que el agua dulce, y “a mayor densidad, mayor presión hidrostática”.

Ejercicio 3 Las respuestas pueden variar.

¡A la ciencia por la experiencia! a. Diferente. Fue más veloz y más fuerte en el agujero de hasta abajo. Por el contrario, fue más lenta y menos fuerte en el agujero superior. El agujero de en medio, tuvo un comportamiento intermedio. b. La presión hidrostática aumenta mientras más profundo está un fluido (en este caso el agua dentro de la botella), por lo tanto, a mayor profundidad, es mayor la fuerza y la velocidad.

El mundo de las ciencias naturales Ejercicio 1

Energía mecánica= 1,500 J + 3,000 J = 4,500 J R/La energía mecánica del tractor será de 4,500 Joule.

Ejercicio 2 Trabajo= fuerza x distancia Trabajo= 500 N x 50 m= 25,000 J R/El burro necesitará realizar un trabajo de 25,000 Joule.

Ejercicio 3 Potencia = trabajo tiempo Potencia = 50,000 Joule = 5,000 Watt 10 s R/La potencia que necesita la persona para subir la tinaja es de 5,000 Watt.

Ejercicio 4 Las respuestas pueden variar. Por ejemplo, pueden clasificar sus ilustraciones en palancas: martillo, llave para cambiar llantas, pinzas, carretilla, tijeras. Ruedas: llanta de bicicleta, llanta de carro, plano inclinado, etc.

¡A la ciencia por la experiencia! El que haya hecho el trabajo en menos tiempo tendrá mayor potencia. Ciencias Naturales − Claves

291

Semana 28

Semana 29

El mundo de las ciencias naturales ¡Para comenzar! Ejercicio 1 Las respuestas pueden variar.

Ejercicio 2 1. Celsius o grados centígrados. 2. ˚F = 9 x (21 ˚C) + 32 5 ˚F= 69.8 R/Equivale a 69.8 ˚F. K= 21˚C + 273 K= 300 R/Equivale a 300 K.

¡A trabajar! 1. En el campo de la física, el calor se define como la transferencia de energía calorífica de un cuerpo con mayor temperatura a uno de menor temperatura hasta alcanzar un equilibrio. 2. Usar el término caloría.

El mundo de las ciencias naturales Ejercicio 1 1. Las respuestas pueden variar. 2. Si 1 caloría (cal) equivale a 4.18 Joule.

Ejercicio 2

3. Las respuestas pueden variar.

Las respuestas pueden variar. Por ejemplo: plancha, comal, sartén, etc.

Ejercicio 3

Ejercicio 3

Porque la arena el mar estará mucho más caliente que sus pies, entonces se trasferirá calor de una temperatura alta (arena) a una más baja (sus pies)..

¡A la ciencia por la experiencia! La llama de la vela transfiere calor a ambos globos, pero la diferencia está en que el agua tiene un valor de calor específico más alto que el aire, por lo tanto, tardará más en calentarse. Por esta razón, el globo que tiene aire se revienta rápidamente, mientras que el globo lleno de agua tarda más, manteniendo frío el globo, por lo cual no revienta al instante.

292

IGER − Zaculeu Utatlán

No, sería muy difícil vivir en los climas extremos como los polos o los lugares muy cálidos, porque la temperatura del cuerpo dependería completamente del entorno, pasando frío o mucho calor que dificultaría realizar las actividades cotidianas o sobrevivir.

¡A la ciencia por la experiencia! 1. Conducción. 2. Convección.

Semana 30

Semana 31

¡Para comenzar!

¡Para comenzar!

¡A trabajar!

¡A trabajar!

a. Escuchar las clases radiales de IGER. Radio

1. Las respuestas puede variar. Por ejemplo: persona capacitada para viajar al espacio exterior.

b. Ver los colores del arcoíris. Espectro visible c. Observar si tenemos una fractura (hueso roto). Rayos X

El mundo de las ciencias naturales Ejercicio 1 Tela, clavo, papel, aguja, vidrio, tachuela, plástico.

Ejercicio 2 Los dibujos pueden variar.

Ejercicio 3 La redacción puede variar, pero la idea es que el cambio de la brújula en la navegación fue muy importante, porque dio mayor certeza del lugar exacto en donde se encontraban. Guiarse por el cielo y las constelaciones era inexacto y les traía problemas en los días que había mal tiempo o cuando estaba nublado. Asimismo, sólo podían guiarse de noche.

Ejercicio 4 Como es opinión personal, la redacción puede variar, pero la idea es que indiquen que no es conveniente porque hay estudios científicos que demuestran que el uso excesivo de aparatos que emiten radiaciones electromagnéticas, como los celulares, producen problemas de salud, como alteraciones del sueño, ansiedad, irritabilidad, etc.

2. Las respuestas pueden variar, pero la lección aprendida es que no importa el lugar donde uno nació, o las limitantes que tuvo en su vida, si uno estudia y trabaja duro, siempre se abrirán oportunidades para desarrollarse y triunfar en el campo que uno quiere.

El mundo de las ciencias naturales Ejercicio 1 Eclipse: Las respuestas pueden variar, por ejemplo: cuando un astro queda oculto a la vista en forma total o parcial porque otro se interpone. Equinoccio: Las respuestas pueden variar, por ejemplo: momento en que la Tierra pasa más cerca del Sol, el día tiene la misma duración que la noche. Solsticio: Las respuestas pueden variar, por ejemplo: momento en que la Tierra pasa más lejos del Sol.

Ejercicio 2 Las respuestas pueden variar.

Ejercicio 3 Las respuestas pueden variar. Por ejemplo: Sí considero que es importante, pues de este modo conocemos más sobre el Universo, su estructura y su formación. Es un aporte al conocimiento de la humanidad respecto al espacio que le rodea.

¡A la ciencia por la experiencia!

Ejercicio 4

a. La atracción magnética entre los imanes del lápiz y de la sandalia.

1. l radiotelescopio es un aparato que recibe ondas de radio provenientes del espacio. Según el espectro electromagnético, este tipo de ondas corresponde a la banda de radio.

b. No funcionaría pues sin los imanes, el lápiz de madera no atrae a los imanes de la sandalia.

2. El telescopio LBT es el aparato óptico más avanzado por su resolución. Los aparatos ópticos son una de las aplicaciones de la óptica, que es la ciencia que estudia la luz, sus características y los fenómenos naturales. Ciencias Naturales − Claves

293

Semana 32

Semana 33

¡Para comenzar!

¡Para comenzar!

¡A trabajar!

¡A trabajar!

Las respuestas pueden variar. Por ejemplo: El estudio de la astronomía nos puede ayudar, ya que puede explicar cómo un cuerpo celeste, como un meteorito, puede chocar con nuestro planeta y analizar las consecuencias que tiene este impacto no sólo en la Tierra (al dejar un cráter en el lugar donde cae), sino que también en los seres vivos (como en el caso del meteorito que cayó hace millones de años y oscureció el planeta, extinguiendo a los dinosaurios).

Las respuestas pueden variar. Por ejemplo, podría ser: hizo grandes aportes al estudio del magnetismo terrestre y la física nuclear, fomentó el estudio de la física y el desarrollo científico en las universidades de Argentina, impulsó la astronomía mejorando los espejos de los telescopios.

Ejercicio 1

El mundo de las ciencias naturales

Las respuestas pueden variar, dependiendo del año y meses en los cuales se trabaje el ejercicio.

Ejercicio 1

Ejercicio 2

Los dibujos pueden variar.

Ejercicio 2 1. a. Júpiter

b. Saturno c. Urano 2. Júpiter

Ejercicio 3 Meteoro Satélite Cometa Asteroide

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IGER − Zaculeu Utatlán

1. En el punto 1, el planeta alcanza mayor velocidad porque está más cerca del Sol. Mientras que en el punto 2 se moverá más lento porque está más alejado del Sol. 2. El planeta B se tardará más porque está más lejos del Sol.

Ejercicio 3 Figura A.

Semana 34 Ejercicio 1 Un fluido se caracteriza porque su estructura molecular no tiene rigidez, por lo que su forma puede alterarse tomando en forma del recipiente que lo contiene

La presión atmosférica ocurre cuando la presión se aplica a un fluido que es aire.

La presión atmosférica se describe como la columna de aire que está sobre todos los seres vivos y objetos que están en la superficie de la Tierra.

Existe una relación inversa entre la altura y la presión; en otras palabras eso significa que a mayor altura, la presión atmosférica será menor .

Cuando la presión se aplica a un líquido en reposo se llama presión hidrostática.

Esta presión depende de la profundidad, la densidad y la aceleración de la gravedad.

A mayor profundidad, la presión hidrostática será mayor y a mayor densidad la presión hidrostática será mayor .

El principio de Arquímedes indica que un cuerpo sumergido (total o parcialmente) en un fluido en reposo, experimentará una fuerza de empuje hacia arriba que será igual al peso del volumen del fluido desplazado.

Ciencias Naturales − Claves

295

Ejercicio 2

Ejercicio 7

En el lago, pues el agua dulce tiene menor densidad que el agua de mar, y a mayor densidad, mayor presión hidrostática”.

1. Potencia =

Ejercicio 3

Potencia

=

Trabajo Tiempo (segundo) 60,000 J = 21.428 Watt 2,800 s

1. (F) Es falso porque solo la afecta la presión hidrostática.

R/Se necesita una potencia de 21.428 Watt.

2. (V)

2. Trabajo = Fuerza x Distancia

3. (F) Solo aplica en líquidos, o sea, en presión hidrostática. 4. (V) 5. (F) En el principio hidrostático lo que influye es la profundidad, no importa la forma del recipiente.

Ejercicio 4 1. El punto 2 tendrá mayor presión atmosférica que el punto 1 2. La mayor presión hidrostática será el punto 3 porque está a mayor profundidad.

Ejercicio 5 1. Es el campo de la física que estudia el movimiento y el reposo de los cuerpos. 2. Watt. 3. Newton x metro.

Ejercicio 6

Trabajo = 800 N x 150 metros = 120,000 N R/Se requiere un trabajo de 120,000 N.

Ejercicio 8 La energía cinética ocurre cuando hay movimiento, mientras que en la potencial los cuerpos están en reposo. Ejemplos pueden variar, pero para energía cinética puede ser un carro en movimiento, una niña corriendo, una roca rodando y para energía potencial un bus parado, un cuaderno sobre una mesa, una pila, etc.

Ejercicio 9 1. b. 2. c. 3. c. 4. a. 5. b. 6. a.

1. palanca

Ejercicio 10

2. polea

Las respuestas pueden variar, pero por ejemplo sucede cuando se mezcla una cubeta de agua hirviendo con agua helada, el resultado es agua tibia, no tan caliente ni tan fría, eso es porque ya se alcanzó el equilibrio térmico. Otro ejemplo, es cuando se mezcla café caliente con leche fría, obteniendo una bebida tibia.

3. polea 4. polea 5. palanca 6. palanca

296

IGER − Zaculeu Utatlán

Ejercicio 11

Ejercicio 12

Las respuestas son aproximadas a números enteros. Con decimales se consideran correctas también.

1. Conducción 2. Radiación

a)

˚C= K -273

3. Convección



˚C= 180 - 273 = -93

Ejercicio 13



R/ -93 ˚C

b)

K= ˚C + 273



K= 250 + 273



R/ 523 K

1. El ser humano puede vivir en ambientes muy fríos o muy calientes del planeta sin depender del exterior para poder regularse. También puede estar activo todo el día y toda la noche, sin depender del sol para calentarse, y activarse.

c)

˚C = 5 x (˚F – 32) 9



˚C= 5 x (100-32) 9



˚C = 0.56 x 68 = 38 R/ 38 ˚C

d)

˚F= 9 x ˚C + 32 5



˚F= 1.8 x 300 + 32 ˚F = 540 + 32 = 572



R/ 572 ˚F

e)

˚C = 5 x (˚F – 32)

2. Es la cantidad de calor que 1 gramo de agua necesita para elevarse un grado Celsius (14.5 ˚C a 15.5 ˚C). 3. Una caloría es una medida de calor (cantidad de calor que 1 gramo de agua necesita para elevarse un grado Celsius), mientras que la Caloría es una medida nutricional que indica el aporte de energía que da cada alimento que se consume.

Ejercicio 14

S magnético

N geográfico

9

˚C= 0.56 x (480-32) ˚C= 0.56 x 448



5

˚F= 898.2 + 32 = 930.2 R/ 930 ˚F

N magnético

˚C + 32

˚F= 1.8 x 499 + 32



R/ 250 ˚C ˚F= 9 x

f)

S geográfico

Ejercicio 15 Se atraen Se repelen

Ciencias Naturales − Claves

297

Ejercicio 16 1. La brújula posiblemente fue inventada por los chinos, y durante mucho tiempo era utilizada para la navegación, es un aparato que sirve para la orientación y está formado por una aguja que señala el norte magnético. 2. El magnetismo es un fenómeno físico a través del cual dos o más objetos se atraen o repelen entre sí.

Ejercicio 19

La astronomía se divide en:

Antigua

Moderna

3. La parte de la física que estudia la relación entre la electricidad y el magnetismo se llama: electromagnetismo. 4. El interior de la Tierra genera un campo magnético llamado: campo magnético terrestre.

Ejercicio 17 1. Porque en el núcleo tiene metales que están en movimiento a grandes temperaturas y producen cargas eléctricas. 2. Las respuestas pueden variar. Por ejemplo: trenes eléctricos, las grandes maquinarias para jalar chatarra, uso industrial, electrodomésticos antenas de radio, celulares. 3. Si hay exposición prolongada por mucho tiempo puede producir síntomas y problemas de salud como: insomnio, ansiedad, tensión, cambios de humor, irritabilidad, envejecimiento prematuro y tumores.

Ejercicio 18 Las respuestas pueden variar. Por ejemplo: El Universo agrupa todo lo que hay en el espacio, toda la materia y la energía, incluyendo galaxias, estrellas, planetas, polvo estelar, etc. Se cree que el Universo se formó a través de una gran explosión (teoría del big bang).

Las respuestas pueden ser: babilonios, los egipcios, los chinos y los mayas.

Las respuestas pueden ser: el registro de la duración de los ciclos de planetas, la descripción de los eclipses, el estudio de las constelaciones y la creación de un calendario de 365 días que abarcaba el ciclo solar.

Las respuestas pueden ser: Nicolas Copérnico: el Sol es el centro del Sistema Solar, y a su alrededor se mueven los planetas. Johannes Kepler: los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas, no circulares. Formuló las leyes del movimiento planetario. Galileo Galilei: fue el primero en utilizar telescopios para estudiar el Universo. Isaac Newton: explicó la gravedad, acortó el telescopio y le agregó espejos para que fuera más eficiente. Edmund Halley: los cometas se mueven en órbitas. Descubrió el cometa Halley. Edwin Hubble: el Universo se expande constantemente.

298

IGER − Zaculeu Utatlán

Ejercicio 20 Los dibujos pueden variar. Un telescopio es un instrumento óptico que ayuda a observar objetos lejanos. Existen diferentes tipos, como: telescopio espacial, radiotelescopio y telescopio LBT.

Ejercicio 21 Rocosos o internos, que son los siguientes: Planetas

Mercurio, Venus, Tierra, Marte Gaseosos o externos, que son los siguientes: Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno. : Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno.

Satélites

Son cuerpos celestes que giran alrededor de cuerpos más grandes, como los planetas, pueden ser naturales o artificiales.

Cometa

Es un cuerpo pequeño de hielo, rocas y polvo cósmico, unidos en forma compacta. Se caracteriza por tener una cola de gas y polvo que es la parte más sobresaliente.

El Sistema Solar está formado por:

Astereroide

Es un cuerpo pequeño y rocoso que gira alrededor del sol. Puede medir de pocos metros a 1,000 km de diámetro.

Meteoroide

Es un cuerpo rocoso pequeño que viaja en el espacio.

Si un meteoroide se quema en la superficie de la Tierra y produce luz se denomina meteoro.

Ciencias Naturales − Claves

299

Ejercicio 22

Ejercicio 27

1. Las estrellas son la materia prima de la cual se forman las galaxias.

1.

2. Son grupos de estrellas, a los que el ser humano ha dado una forma imaginaria y un nombre.

Ejercicio 23 Los dibujos pueden variar. Por ejemplo:

Ejercicio 24 1. Luna llena. 2. Cuarto creciente. 3. Cuarto menguante. 4. Luna nueva.

Ejercicio 25 1. Tercera ley. 2. Primera ley. 3. Segunda ley.

Ejercicio 26 1. En la situación a) 2. En la opción 2, porque mientras más alejado más se disminuye la fuerza de atracción. 3. No puede ocurrir si no hay movimiento, porque si no se mueven no podrían nunca alinearse. El movimiento es parte del Universo.

300

IGER − Zaculeu Utatlán

2.

Bibliografía Arredondo, E. y Barrientos, T. (2012). 2012: Calendarios mayas y orígenes del fin del mundo: arqueología, arqueoastronomía, epigrafía e historia del fenómeno 2012. Guatemala. Borgford, C; Cuevas, M; Dumas, M. et al (2007). Ciencias físicas. Estados Unidos de América: Holt, Rinehart & Winston. Gutiérrez, C. (2010). Física I. Enfoque por competencias. Segunda edición. México: McGraw Hill. Gutiérrez, C. (2010). Física I. Enfoque por competencias. México: McGrawHill. Gutiérrez, C. (2010). Física II. Enfoque por competencias. México: McGrawHill. IARNA, 2011. Cambio climático y biodiversidad. Elementos para analizar sus interacciones en Guatemala con un enfoque ecosistémico. Guatemala: IARNA-URL. IARNA, 2009. Cuenta Integrada de energía y emisiones (CIEE), sistema de contabilidad ambiental y economía integrada de Guatemala. Serie divulgativa No.6. Universidad Rafael Landívar. Guatemala. IARNA, 2012. Perfil Ambiental de Guatemala 2010-2012. Vulnerabilidad local y creciente construcción de riesgo. Guatemala: IARNA-URL.  Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica. (2013). Ciencias Naturales 8. Grupo Utatlán. Guatemala: Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica. Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica. (2012). Física 1. Grupo Polochic. Guatemala: IGER. Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica. (2013). Física Fundamental. Grupo Zaculeu. Guatemala: IGER. Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica. (2013). Física Fundamental. Primer semestre. Grupo Zaculeu. Guatemala: IGER. Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica. (2013). Física Fundamental. Segundo semestre. Grupo Zaculeu. Guatemala: IGER.

Páginas Web consultadas: http://bvs.sld.cu/revistas http://definicion.de/medicion http://heasarc.gsfc.nasa.gov http://imagine.gsfc.nasa.gov http://rlandell.tripod.com http://es.wikipedia.org http://www.astro-digital.com

Ciencias Naturales − Bibliografía

301

http://www.astromia.com http://www.astronoo.com http://www.biografiasyvidas.com http://www.brightstorm.com http://www.cielosur.com http://www.cochlea.org http://www.ecured.cu http://www.educ.ar http://www.educarchile.cl http://www.electricalfacts.com http://www.esa.int http://www.eso.org http://www.espectrometria.com http://www.fisicanet.com http://www.franklinchangdiaz.com http://www.geocities.ws http://www.jaimevinals.com http://www.juntadeandalucia.es http://www.kidsastronomy.com http://www.nasa.gov http://www.nlm.nih.gov http://www.nutricion.pro http://www.panamatour.net http://www.physicsclassroom.com http://www.portalplanetasedna.com.ar http://www.prensalibre.com/noticias http://www.prensalibre.com/revista http://www.profesorenlinea.cl http://www.proyectoazul.com

302

IGER − Zaculeu

http://www.quimicaweb.net http://www.reverse-therapy.es http://www.safespaceprotection.com http://www.softschools.com http://www.surastronomico.com http://www.uclm.es http://www.youtube.com http://www.zonadiet.com www.fao.org www.mathematicsdictionary.com

Ciencias Naturales − Bibliografía

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