ACTIVIDADES DE FORTALECIMIENTO PARA EL APRENDIZAJE

1. 1

2. Secretario de Educación y Director de la Unidad de Integración Educativa de Nuevo León Ing. José Antonio González Treviño Subsecretaria de Educación Básica Profra. Ramona Idalia Reyes Cantú Directora de Educación Secundaria Profra. Myrna Bertha Triana Contreras Jefa del Departamento Técnico de Educación Secundaria Dra. Anastacia Rivas Olivo Academia de Ciencias II (Física) Profr. Jorge Alberto Hurtado Iturbe Profr. José Ángel Pérez Rodríguez Profr. Juan Antonio Salinas Salinas D. R. © Secretaría de Educación de Nuevo León Nueva Jersey 4038, Fraccionamiento Industrial Lincoln Monterrey, Nuevo León, México Agosto 2013 2

3. MENSAJE Compañero Profesor: El presente cuaderno de prácticas de laboratorio es el resultado de un trabajo de investigación. Es importante considerar que la ciencia no se enseña y únicamente con lecturas. Tampoco la realización de prácticas de laboratorio es suficiente. La enseñanza y el aprendizaje de las ciencias requieren de un proceso de reflexión teórica, de consulta de textos, de investigación, de discusión, de contrastación, de experimentación, de construcción de conceptos. El presente cuadernillo propone este enfoque. Para la realización de las actividades te sugerimos lo siguiente: Formar equipos de tres alumnos. Antes de cada actividad cada equipo deberá recopilar el material necesario o bien al inicio del ciclo escolar conseguir el material (no es costoso ni difícil de conseguir). Es importante que cada equipo forme una estación de trabajo y desarrolle su labor con entera libertad para lo cual el profesor deberá proporcionar el espacio y el tiempo necesario así como la asesoría durante el trabajo. Al final del trabajo, el profesor pedirá a un integrante de cada equipo para que exponga el resultado de su trabajo y poder tener espació para la socialización, la discusión fundamentada y la construcción de los conceptos. ATENTAMENTE Academia de Ciencias II (Física) 3

4. ÍNDICE MENSAJE PROPÓSITOS BLOQUE I LA DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Y LA FUERZA……………………………. Evaluación………………………………………………………………………… Rúbrica……………………………………………………………………………. BLOQUE II LEYES DEL MOVIMIENTO Evaluación………………………………………………………………………... Rúbrica……………………………………………………………………………. BLOQUE III UN MODELO PARA DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA……….. Evaluación………………………………………………………………………… Rúbrica……………………………………………………………………………. BLOQUE IV MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA…….. Evaluación……………………………………………………………………….... Rúbrica……………………………………………………………………………. BLOQUE V CONOCIMIENTO, SOCIEDAD Y TECNOLOGÍA……………………………………. Evaluación……………………………………………………………………….... Rúbrica……………………………………………………………………………. BIBLIOGRAFÍA 8 42 46 47 65 68 69 86 87 88 108 110 111 118 120 4

5. PROPÓSITOS PARA EL ESTUDIO DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA El estudio de las Ciencias en la educación secundaria busca que los adolescentes: • Valoren la ciencia como una manera de buscar explicaciones, en estrecha relación con el desarrollo tecnológico y como resultado de un proceso histórico, cultural y social en constante transformación. • Participen de manera activa, responsable e informada en la promoción de su salud, con base en el estudio del funcionamiento integral del cuerpo humano y de la cultura de la prevención. • Practiquen por iniciativa propia acciones individuales y colectivas que contribuyan a fortalecer estilos de vida favorables para el cuidado del ambiente y el desarrollo sustentable. • Avancen en el desarrollo de sus habilidades para representar, interpretar, predecir, explicar y comunicar fenómenos biológicos, físicos y químicos. • Amplíen su conocimiento de los seres vivos, en términos de su unidad, diversidad y evolución. • Expliquen los fenómenos físicos con base en la interacción de los objetos, las relaciones de causalidad y sus perspectivas macroscópica y microscópica. • Profundicen en la descripción y comprensión de las características, propiedades y transformaciones de los materiales, a partir de su estructura interna básica. • Integren y apliquen sus conocimientos, habilidades y actitudes para proponer soluciones a situaciones problemáticas de la vida cotidiana. ESTANDARES CURRICULARES DE CIENCIAS 1. Conocimiento científico Los Estándares Curriculares para esta categoría son: 1.1 Identifica la unidad y diversidad en los procesos de nutrición, respiración y reproducción, así como su relación con la adaptación y evolución de los seres vivos. 1.2. Explica la dinámica de los ecosistemas en el proceso de intercambio de materia en las cadenas alimentarias, y los ciclos del agua y del carbono. 1.3. Explica la relación entre los procesos de nutrición y respiración en la obtención de energía para el funcionamiento del cuerpo humano. 5

6. 1.4. Explica la importancia de la dieta correcta, el consumo de agua simple potable y de la actividad física para prevenir enfermedades y trastornos asociados con la nutrición. 1.5. Identifica las causas y medidas de prevención de las enfermedades respiratorias comunes; en particular, las asociadas con la contaminación atmosférica y el tabaquismo. 1.6. Explica cómo se expresa la sexualidad en términos afectivos, de género, eróticos y reproductivos a lo largo de la vida, y cómo favorecer la salud sexual y reproductiva. 2. Aplicaciones del conocimiento científico y de la tecnología Los Estándares Curriculares para esta categoría son: 2.1. Explica la interrelación de la ciencia y la tecnología en los avances sobre el conocimiento de los seres vivos, del Universo, la transformación de los materiales, la estructura de la materia, el tratamiento de las enfermedades y del cuidado del ambiente. 2.2. Relaciona el conocimiento científico con algunas aplicaciones tecnológicas de uso cotidiano y de importancia social. 2.3. Identifica los beneficios y riesgos de las aplicaciones de la ciencia y la tecnología en la calidad de vida, el cuidado del ambiente, la investigación científica, y el desarrollo de la sociedad. 2.4. Identifica las características de la ciencia y su relación con la tecnología. 3. Habilidades asociadas a la ciencia Los Estándares Curriculares para esta categoría son: 3.1. Diseña investigaciones científicas en las que considera el contexto social. 3.2. Aplica habilidades necesarias para la investigación científica: plantea preguntas, identifica temas o problemas, recolecta datos mediante la observación o experimentación, elabora, comprueba o refuta hipótesis, analiza y comunica los resultados y desarrolla explicaciones. 3.3. Planea y realiza experimentos que requieren de análisis, control y cuantificación de variables. 3.4. Utiliza instrumentos tecnológicos para ampliar la capacidad de los sentidos y obtener información de los fenómenos naturales con mayor detalle y precisión. 6

7. 3.5. Realiza interpretaciones, deducciones, conclusiones, predicciones y representaciones de fenómenos y procesos naturales, a partir del análisis de datos y evidencias de una investigación científica, y explica cómo llegó a ellas. 3.6. Desarrolla y aplica modelos para interpretar, describir, explicar o predecir fenómenos y procesos naturales como una parte esencial del conocimiento científico. 3.7. Aplica habilidades interpersonales necesarias para trabajar en equipo, al desarrollar investigaciones científicas. 3.8. Comunica los resultados de sus observaciones e investigaciones usando diversos recursos; entre ellos, diagramas, tablas de datos, presentaciones, gráficas y otras formas simbólicas, así como las tecnologías de la comunicación y la información (tic) y proporciona una justificación de su uso. 4. Actitudes asociadas a la ciencia Los Estándares Curriculares para esta categoría son: 4.1. Manifiesta un pensamiento científico para investigar y explicar conocimientos sobre el mundo natural en una variedad de contextos. 4.2. Aplica el pensamiento crítico y el escepticismo informado al identificar el conocimiento científico del que no lo es. 4.3. Manifiesta compromiso y toma decisiones en favor de la sustentabilidad del ambiente. 4.4. Manifiesta responsabilidad al tomar decisiones informadas para cuidar su salud. 4.5. Disfruta y aprecia los espacios naturales y disponibles para la recreación y la actividad física. 4.6. Manifiesta disposición para el trabajo colaborativo con respeto a las diferencias culturales o de género. 4.7. Valora la ciencia como proceso social en construcción permanente en el que contribuyen hombres y mujeres de distintas culturas. COMPETENCIAS PARA LA FORMACIÓN CIENTÍFICA BÁSICA • Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica. • Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención. • Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos. 7

8. BLOQUE I LA DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Y LA FUERZA CONTENIDOS: El movimiento de los objetos • Marco de referencia y trayectoria; diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida. • Velocidad: desplazamiento, dirección y tiempo. • Interpretación y representación de gráficas posición-tiempo. • Movimiento ondulatorio, modelo de ondas, y explicación de características del sonido. APRENDIZAJES ESPERADOS • Interpreta la velocidad como la relación entre desplazamiento y tiempo, y la diferencia de la rapidez, a partir de datos obtenidos de situaciones cotidianas. • Interpreta tablas de datos y gráficas de posición-tiempo, en las que describe y predice diferentes movimientos a partir de datos que obtiene en experimentos y/o de situaciones del entorno. • Describe características del movimiento ondulatorio con base en el modelo de ondas: cresta, valle, nodo, amplitud, longitud, frecuencia y periodo, y diferencia el movimiento ondulatorio transversal del longitudinal, en términos de la dirección de propagación. • Describe el comportamiento ondulatorio del sonido: tono, timbre, intensidad y rapidez, a partir del modelo de ondas. ACTIVIDAD 1 A continuación te vamos a dar 6 tipos de movimientos diferentes. Tu tarea será describirlos con tus propias palabras. Para esto, en cada una de las figuras siguientes, te mostramos las posiciones de un objeto esférico que se mueve sobre un eje de coordenadas. Los números sobre el objeto representan los tiempos en segundos. En cada uno de los seis casos describe si el objeto se mueve en un solo sentido o en ambos sentidos, si siempre se mueve a la misma rapidez, es decir que recorre distancias iguales en intervalos de tiempo iguales, o si su movimiento es variable, es decir que su velocidad cambia, también deberás escribir si en algún punto de la trayectoria se detuvo o cambió de sentido el movimiento. Movimiento # 1: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 tiempos Varios tipos de movimiento 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Describe el movimiento: _____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ 8

9. Movimiento # 2: 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 tiempos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Describe el movimiento: _____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Movimiento # 3: 0 1 2 3, 4 y 5 6 7 8 9 tiempos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Describe el movimiento: _____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Movimiento # 4: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 tiempos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Describe el movimiento: _____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Movimiento # 5: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Describe el movimiento: _____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Movimiento # 6: 0 y 18 1 y 17 2 y 16 3 y 15 4 y 14 5 y 13 6 y 12 . . . tiempos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Describe el movimiento: _____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ 9

10. Gráficas de movimiento ACTIVIDAD 2 En esta actividad vas a tomar datos de una gráfica para que puedas interpretarla. En la actividad anterior describiste el movimiento de una esfera pequeña por medio de palabras. Otra manera de registrar el movimiento es por medio de una gráfica de posición contra el tiempo como la siguiente: Describe el movimiento que tú crees está representado en la gráfica anterior: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Analizando la gráfica anterior podemos ver que inicialmente (tiempo = 0), la esfera se encontraba en la posición x = 0. En la gráfica marca el puntoque da esta información. También vemos que después de dos segundos (t = 2), la esfera se encontraba en la posición x = 8. En la gráfica marca el punto que da esta información. En el tiempo t = 4, el balín se encontraba en la posición x = ______ En el tiempo t = 14, el balín se encontraba en la posición x = ______ En el tiempo t = 9, el balín se encontraba en la posición x = ______ En la tabla siguiente da los valores de la posición del balín para cada uno de los tiempos (los que ya encontraste arriba, están incluidos en la tabla para que verifiques tus valores): Tiempo t: 0 (inicio) 2 4 6 8 9 10 12 14 16 18 x 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tiempo (s) Posición x: 0 8 14 20.2 (aprox.) 14 10

11. De acuerdo a los valores de la tabla anterior, describe nuevamente el movimiento del balín: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ La gráfica de la hoja anterior representa exactamente el Movimiento #6 dado en la actividad anterior (Movimiento 1era parte) en el que el balín se mueve hacia la derecha hasta el tiempo 9 y después se regresa a su posición original. Compara el movimiento real del balín dado en aquella actividad con la tabla anterior. ¿Representan el mismo movimiento? Explica: ____________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Compara el movimiento real del balín dado en aquella actividad con la gráfica de la hoja anterior. ¿Representan el mismo movimiento? Explica: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Compara el movimiento real del balín dado en aquella actividad con tus dos descripciones anteriores. ¿Describiste correctamente el movimiento del balín? Explica: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Discute con tu profesor y toda tu clase sobre el significado correcto de la gráfica de la hoja anterior. ACTIVIDAD 3 Rapidez constante (Primera parte) En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un objeto esférico que se mueve sobre un eje de coordenadas (los números sobre el objeto representan los tiempos en segundos): 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 tiempos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Para el movimiento anterior, toma los datos necesarios para llenar la tabla siguiente: Tiempo t: 0 (inicio) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Posición x: 4 20 11

12. Supongamos que la posición del objeto tiene las unidades de metros y el tiempo tiene unidades de segundos. ¿Cuántos metros se mueve el objeto hacia la derecha cada segundo? _____ metros. ¿Es este cambio de la posición constante o varía con el tiempo? ______________________ ¿Cuál es la rapidez del objeto en metros por segundo? ______ m/s. Nota que, por moverse hacia la derecha, la posición del objeto va aumentando con el tiempo y por lo cual su velocidad, al igual que su rapidez, es positiva. En el plano siguiente, traza la gráfica de la posición del objeto contra el tiempo (usa los valores de la tabla anterior): Esta recta es otra manera de registrar un movimiento con velocidad constante. Extiende la recta para que puedas obtener la posición del objeto a los 15 segundos: x = ______ m. ¿Cuál será la posición del objeto a los 60 segundos? _______ m. ¿Cuál de las dos ecuaciones siguientes representa el movimiento anterior?: x = 2 t o t = 2 x Explica por qué: _____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Piensa ahora en otro objeto que se mueve a 5 m/s. En el eje de coordenadas siguiente, dibuja la posición del balín para los tiempos: 1, 2, 3, 4 y 5 (escribe sobre el objeto los tiempos correspondientes): 0 tiempos x (m) 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 t (s) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122232425 12

13. Con la información de arriba, traza la gráfica de posición de este objeto contra el tiempo en el mismo plano de la hoja anterior (marca ambas rectas con su velocidad respectiva: 2 m/s y 5 m/s). ¿Cuál sería la ecuación del movimiento de este objeto?: ____________ En general, la ecuación del movimiento de un objeto que se mueve con velocidad constante v es: x = v t Explica por qué: _____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ En el mismo plano, traza la gráfica de un carrito que se mueve a una velocidad constante de 1 m/s (marca la recta con su velocidad: 1 m/s). Compara las tres gráficas para decidir qué efecto tiene el valor de la velocidad en la gráfica de posición. Escribe abajo tus conclusiones: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Discute tus conclusiones de arriba con tu profesor y toda tu clase. ACTIVIDAD 4 Rapidez constante (Segunda parte) En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un balín que se mueve sobre un eje de coordenadas (los números sobre el balín representan los tiempos en segundos): 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 tiempos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Para el movimiento anterior, toma los datos necesarios para llenar la tabla siguiente: Tiempo t: 0 (inicio) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Posición x: 22 2 13

14. Supongamos que la posición del balín tiene las unidades de metros y el tiempo tiene unidades de segundos. ¿Cuántos metros se mueve el balín hacia la izquierda cada segundo? _____ metros. ¿Es este cambio de la posición constante o varía con el tiempo? ______________________ ¿Cuál es la rapidez del balín en metros por segundo? ______ m/s. Nota que, por moverse hacia la izquierda, la posición del balín va decreciendo con el tiempo. Por esto, en este caso asignamos un valor negativo a la velocidad de –2 m/s. En el plano siguiente, traza la gráfica de la posición del balín contra el tiempo (usa los valores de la tabla anterior): ¿Cuál será la posición del balín a los 11 segundos? _______ m. ¿Cuál será la posición del balín a los 12 segundos? _______ m. Piensa ahora en otro balín que inicia su recorrido en x = 20 y se mueve a una velocidad negativa de –5 m/s. En el eje de coordenadas siguiente, dibuja la posición del balín para los tiempos: 1, 2, 3 y 4 (escribe sobre el balín los tiempos correspondientes): 0 tiempos Con la información anterior, traza la gráfica de posición de este balín contra el tiempo en el mismo plano de arriba (marca ambas rectas con su velocidad respectiva: –2 m/s y –5 m/s). En el mismo plano, traza la gráfica de otro balín que se mueve con la misma velocidad de –5 m/s, pero que inicia su recorrido en x = 15 (marca la recta con su velocidad: –5 m/s). x (m) 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 t (s) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122232425 14

15. Compara las tres gráficas para decidir qué efecto tiene el valor de la velocidad en la gráfica de posición. Escribe abajo tus conclusiones: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Discute tus conclusiones de arriba con tu profesor y toda tu clase. En el siguiente plano, traza las gráficas de las siguientes cuatro ecuaciones. De acuerdo a las gráficas que obtengas, describe el movimiento que representa cada una de ellas: a) x = 3 t c) x = 30 – 3 t b) x = 3 t + 4 d) x = 30 – 2 t x (m) 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 t (s) 0 7 0 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 ACTIVIDAD 5 En la figura siguiente, te mostramos las posiciones de un objeto esférico que se mueve sobre un eje de coordenadas. Los números sobre el objeto representan los tiempos en segundos. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 tiempos Aceleración constante 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ¿Es éste un movimiento con velocidad constante? ____ Explica: _____________________ __________________________________________________________________________ ¿Es éste un movimiento con aceleración? ____ Explica: ____________________________ __________________________________________________________________________ 15

16. La tabla siguiente da las posiciones precisas del objeto (supongamos que están dadas en metros): Tiempo t (s): Posición x (m): 0 (inicio) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Necesitaremos más adelante calcular la distancia recorrida por el objeto en varios intervalos de tiempo. Aquí mostraremos cómo. Por ejemplo, entre los tiempos 2 y 4 segundos, el objeto se mueve de la posición 1 metro a la posición 4 metros. ¿Qué distancia recorrió? _________ Esta distancia se puede calcular restando las dos posiciones: 4 – 1 = 3 metros. La distancia recorrida entre el segundo 5 y el 7 es igual a 12.25 – 6.25 = ____ metros La distancia recorrida entre el segundo 6 y el 10 es igual a ____ – ____ = ____ metros Usando los valores de la tabla anterior, calculemos la rapidez media (distancia recorrida/ tiempo transcurrido) del balín en cada segundo. Estudia los dos primeros ejemplos y continúa los cálculos: Distancia recorrida entre 0 y 1 segundos = 0.25 – 0 = 0.25 m Rapidez media entre 0 y 1 segundos = 0.25/1 = 0.25 m/s Distancia recorrida entre 1 y 2 segundos = 1 – 0.25 = 0.75 m Rapidez media entre 1 y 2 segundos = 0.75/1 = 0.75 m/s Distancia recorrida entre 2 y 3 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 2 y 3 segundos = _____/1 = _____ m/s Distancia recorrida entre 3 y 4 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 3 y 4 segundos = _____/1 = _____ m/s Distancia recorrida entre 4 y 5 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 4 y 5 segundos = _____/1 = _____ m/s Distancia recorrida entre 5 y 6 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 5 y 6 segundos = _____/1 = _____ m/s Distancia recorrida entre 6 y 7 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 6 y 7 segundos = _____/1 = _____ m/s 0 0.25 1 2.25 4 6.25 9 12.25 16 20.25 25 16

17. ¿Qué patrón observas en los resultados de la rapidez media? _________________________ __________________________________________________________________________ ¿En cuánto aumenta la rapidez media en cada segundo? ________ ¿Es este incremento constante a través del tiempo? ______ Lo que acabamos de demostrar es que el movimiento mostrado en la primera hoja tiene una aceleración constante. La aceleración representa el cambio en la velocidad por unidad de tiempo. Como la rapidez media aumenta 0.5 m/s cada segundo, la aceleración del balín es de 0.5 m/s en cada segundo. Encontremos de la misma manera, la aceleración del movimiento mostrado en la figura siguiente (los números sobre el objeto esférico representan los tiempos en segundos): 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9… 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ¿Es éste un movimiento con aceleración constante? ____ Explica: ____________________ __________________________________________________________________________ Primero, toma algunos datos de la figura anterior y completa la tabla siguiente: Tiempo t (s): 0 (inicio) 1 2 Posición x (m): Usando los valores de la tabla anterior, calcula la rapidez media (distancia recorrida/tiempo transcurrido) de la esfera en cada segundo: Distancia recorrida entre 0 y 1 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 0 y 1 segundos = _____/1 = _____ m/s Distancia recorrida entre 1 y 2 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 1 y 2 segundos = _____/1 = _____ m/s Distancia recorrida entre 2 y 3 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 2 y 3 segundos = _____/1 = _____ m/s Distancia recorrida entre 3 y 4 segundos = _____ – _____ = _____ m Rapidez media entre 3 y 4 segundos = _____/1 = _____ m/s ¿En cuánto disminuye la rapidez media en cada segundo? ________ ¿Es este incremento constante a través del tiempo? ______ Lo que acabas de demostrar es que el movimiento anterior tiene una aceleración constante, realmente una desaceleración constante. Como la rapidez media disminuye 0.5 m/s cada segundo la aceleración del balín es de –0.5 m/s en cada segundo. Esto se escribe como: Aceleración = –0.5 m/s2 3 4 5 6 7 8 9 10 17

18. En la figura siguiente encontrarás las gráficas de los dos movimientos estudiados en esta actividad. x (m) 25 20 15 10 5 t (s) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Decide cuál de ellas corresponde al movimiento acelerado y cuál al desacelerado. Ambas son curvas llamadas parábolas que son típicas de para movimientos con aceleración constante. Estudia las gráficas y explica en la parte de atrás, por qué una representa movimiento acelerado y la otra movimiento desacelerado: ACTIVIDAD 6 El movimiento ondulatorio Repasa tus conocimientos previos: ¿Qué significa la palabra onda? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Escribe en tu cuaderno algunos casos de la vida cotidiana en los que se usa la palabra onda. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ¿Qué es el sonido? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 18

19. Lee con atención el siguiente tema: Supón que varias bolas de billar están colocadas en línea recta y en reposo. Vamos a suponer que todas las bolas son iguales, excepto por sus colores. Ahora lanzamos desde el extremo izquierdo una bola, la negra, de manera que choque con la blanca. Después del choque veremos que la bola negra queda en reposo y la bola blanca empieza a moverse hacia la derecha y choca con la bola gris. Después del choque de las bolas blanca y gris, la bola blanca queda en reposo La bola gris empieza a moverse hacia la derecha y choca con la otra bola negra. De esta manera vemos que cada bola que estaba en reposo, es golpeada por otra bola desde la izquierda y empieza a moverse a la derecha, hasta que finalmente la última bola, se empieza a mover a la derecha. Cada una de las cinco bolas de la figura fue sacada del reposo por el efecto de la bola negra, que estaba moviéndose. Date cuenta de que cada una de las bolas empezó a moverse sucesivamente, no todas las bolas se movieron al mismo tiempo. Además, fíjate que cada bola se movió a la derecha. La bola negra perturba a la bola blanca. Esta perturbación que se propaga de izquierda a derecha se llama onda. Investiga en un diccionario el significado de la palabra “onda”. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ACTIVIDAD 7 Propagación de una onda Objetivo: Observar la propagación de una onda en un estanque de agua. Material: • Un trozo de corcho. • Una piedra. • Un estanque o un recipiente (palangana transparente) con de agua. 19

20. Procedimiento: 1. Conformen un grupo de trabajo de tres compañeros. 2. Vayan a algún estanque, por ejemplo, en un parque. También pueden utilizar un recipiente grande y extendido que contenga agua. 3. Antes de empezar, esperen a que la superficie del agua esté quieta. 4. Coloquen el corcho en algún punto intermedio de la superficie del estanque o del recipiente. 5. Desde un extremo del estanque o del recipiente suelten la piedra sobre la superficie de agua. 6. Describan lo que ocurre. Reflexionen y contesten: • Un instante después de soltar la piedra, ¿qué ocurre con la superficie del agua? • En ese instante inicial, ¿qué sucedió con el corcho? • ¿Llega un instante en el que el corcho se mueve? Si su respuesta a la última pregunta es afirmativa, contesten las siguientes cuestiones. • ¿Tocó acaso la piedra al corcho? • ¿Qué fue lo que tocó la piedra? • Explica lo que ocurrió a continuación hasta que el corcho empezó a moverse. • Una vez que el corcho se empieza a mover, ¿en qué dirección se mueve? • ¿Qué es lo que se transportó desde el punto en que cayó la piedra al estanque hasta el corcho? • ¿Se puede hablar de que se generó una onda? Expliquen con todo detalle su respuesta • Comenten entre ustedes el tipo de movimiento que dio lugar a la onda que observaron. • Escriban en sus cuadernos las conclusiones a las que hayan llegado. Las actividades anteriores ilustran los dos tipos de ondas que existen. Investiga y contesta: • _________________. Son aquellas en las que la dirección de propagación de la onda y la dirección en que se mueven las partículas del medio son las mismas. Un ejemplo de esta onda ______________ es la que se propagó en las bolas de billar. La onda es _____________porque las direcciones de su propagación y del movimiento de las bolas son las mismas. • __________________. Son aquellas en las que la dirección de propagación de la onda y la dirección en que se mueven las partículas del medio son perpendiculares entre sí. Un ejemplo de onda ________________es la que se propagó en el estanque cuando lanzamos la piedra. En este caso, el medio en que se propaga la onda es el _______del estanque. 20

21. Velocidad de una onda ACTIVIDAD 8 Determinar la velocidad de propagación de una onda en un estanque de agua. Material: • Un trozo de corcho. • Una piedra. • Un estanque o un recipiente con agua. • Una cinta métrica. • Un reloj con segundero o cronómetro digital. Procedimiento: 1. Conformen el mismo grupo. 2. Vayan al mismo estanque o utilicen la palangana. 3. Vuelvan a colocar el corcho en el mismo lugar, después de que la superficie del agua esté quieta. 4. Entre dos compañeros midan con la cinta métrica, la distancia entre el punto en que soltarán la piedra y la posición del corcho. Anoten el valor medido: distancia = m. 5. El compañero que está separado del corcho suelta la piedra. En ese instante, el otro compañero empieza a contar el tiempo con el segundero. 6. Otro compañero está pendiente del corcho. En el instante en que se empiece a mover da aviso. 7. Anoten el valor medido: tiempo = s. 8. Con los valores que obtuvieron, calculen la velocidad con la que se propagó la perturbación causada por la piedra (usen la ecuación. Velocidad = distancia/tiempo ¡No olviden la unidad! Reflexionen y contesten: En el caso del estanque o el recipiente vieron que la perturbación que se creó al caer la piedra en el agua tardó cierto tiempo en recorrer la distancia hasta el corcho. En consecuencia, se le puede asociar una velocidad a esta perturbación, que se llama velocidad de la onda. 1. ¿Se puede hablar de velocidad de la onda en el caso de las bolas de billar? 2. Expliquen las similitudes y diferencias de la velocidad de un cuerpo, como se estudió anteriormente, con la velocidad de una onda. 3. Obtengan conclusiones y preséntenlas al resto del grupo en plenaria. Para establecer vínculos entre los conceptos estudiados y los sucesos cotidianos analiza situaciones cercanas y de interés para ti. Por ejemplo, la formación de ondas al tirar una piedra en el agua, los sismos y su relación con las ondas, y la velocidad del sonido en diferentes medios. Bajo la guía y orientación de tu maestro interactúa con programas de simulación de las actividades “Movimiento ondulatorio” y “Propiedades de las ondas”, del proyecto ECAMM, analiza una representación de tren de ondas con su longitud y frecuencia en un determinado tiempo. Así como las propiedades de las ondas. 21

22. Comportamiento ondulatorio del sonido ACTIVIDAD 9 Esta actividad ilustra el hecho de que el sonido que percibes con tu oído está relacionado con la vibración de algún objeto. Procedimiento: • Formen un grupo de trabajo de dos compañeros; trabajen en una habitación. • Amarren un extremo de alambre a la manija de una cerradura. Debe quedar lo más fijo posible. • Uno de ustedes sostenga con el pie el otro extremo, lo más fijo posible. • Mantengan el alambre lo más tenso posible. • El otro compañero tira, con un dedo, de la parte media del alambre. • Fíjense bien qué ocurre con el alambre. Describan lo que ocurre. Toquen ligeramente el alambre con un dedo. • ¿Oyeron algún sonido? • Ahora, alguno de ustedes ponga la mano encima del alambre, de manera que esté en reposo. • ¿Oyen algún sonido? En esta actividad te diste cuenta de que al tirar con el dedo del alambre delgado, éste empieza a realizar un movimiento de vibración, es decir, el alambre “va y viene”. Al mismo tiempo oíste un sonido producido por el alambre. Cuando pusiste la mano encima del alambre y éste dejo de moverse, o sea, dejó de vibrar, ya no oíste sonido alguno. Reflexionen y contesten: 1. Cuando tiraron del alambre y lo tocaron con el dedo, ¿sintieron algo? En caso afirmativo, ¿qué sintieron?, ¿realiza el alambre algún movimiento?, ¿de qué tipo? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. ¿Oyeron algún sonido al mismo tiempo? ______________________________________ 3. ¿Hay alguna relación entre el movimiento que sintieron el que realiza el alambre y el sonido? ________________________________________________________________ 4. Una vez que el alambre está en reposo, ¿se seguía oyendo algún sonido? ___________ 5. Obtengan conclusiones, regístrenlas en sus libretas y discútanlas con el resto del grupo. Algunas características del sonido, en la forma en que el oído humano lo percibe, son: a. La frecuencia: Es el número de ciclos que se repiten en cada segundo. b. El tono: El oído humano es capaz de distinguir un sonido grave de otro agudo, es decir, el oído es sensible al tono del sonido. El tono de un sonido depende de su frecuencia. Un sonido de tono grave está formado de frecuencias bajas, y un sonido de tono agudo está formado de frecuencias altas. c. La intensidad: El oído humano también puede distinguir entre sonidos que tengan distintas intensidades. Podemos decir cuál de dos sonidos es de intensidad alta y cuál de intensidad baja. 22

23. CONTENIDOS: El trabajo de galileo • Explicaciones de Aristóteles y Galileo acerca de la caída libre. • Aportación de Galileo en la construcción del conocimiento científico. • La aceleración; diferencia con la velocidad. • Interpretación y representación de gráficas: velocidad-tiempo y aceleración-tiempo. APRENDIZAJES ESPERADOS: • Identifica las explicaciones de Aristóteles y las de Galileo respecto al movimiento de caída libre, así como el contexto y las formas de proceder que las sustentaron. • Argumenta la importancia de la aportación de Galileo en la ciencia, como una nueva forma de construir y validar el conocimiento científico basado en la experimentación y el análisis de los resultados. • Relaciona la aceleración con la variación de la velocidad en situaciones del entorno y/o actividades experimentales. • Elabora e interpreta tablas de datos y gráficas de velocidad-tiempo y aceleración tiempo para describir y predecir características de diferentes movimientos, a partir de datos que obtiene en experimentos y/o situaciones del entorno. ACTIVIDAD 10 Seguramente han visto cómo caen las hojas de los árboles o cómo cae una pelota cuando la sueltan. ¿A qué se debe que la pelota llegue primero al piso aun cuando ambos cuerpos se suelten desde la misma altura y al mismo tiempo? ¿Cuál llega primero? Aristóteles pensaba que la rapidez con que un cuerpo se mueve al caer, es proporcional a su peso, es decir, entre más pesado más rápido cae. Por otro lado, Galileo pensaba que todos los objetos al caer (en ausencia de aire) se mueven con una rapidez que aumenta en una proporción constante, sin importar su peso, forma o tamaño. 1. ¿De qué depende la rapidez con la que caen los objetos en la Tierra? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. ¿A qué se debe que una pluma de ave caiga lentamente? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. Cuando un objeto cae, ¿cómo se mueve? ¿Se mueve más rápido, más lento o igual mientras se va acercando al suelo? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 23

24. 4. ¿Qué le sucederá a un cuerpo que se suelta cerca de la superficie lunar, donde no existe aire? _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5. ¿Qué caerá más aprisa: un objeto grande o uno pequeño que caen de la misma altura hasta la superficie de nuestro planeta? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ACTIVIDAD 11 En esta actividad observarán la caída de varios objetos y medirán el tiempo que le toma a cada uno llegar al suelo. Para realizar el experimento, procederán como se les indica a continuación: Material • Lápiz • Cronómetro • Balanza • Cinta métrica • Hoja de papel • Pelota de hule • Pluma de ave • Un trozo de madera (de preferencia de forma cúbica) • Una canica • Pelota de unicel, de ser posible del mismo tamaño que la pelota de hule - Dibujen una marca sobre la pared de al menos 2 metros de altura. Ésta será la altura desde la que se van a dejar caer los cuerpos. - Las características de cada objeto se anotarán en la tabla que aparece más adelante junto con el tiempo que tarda cada uno en llegar al piso. Antes de medir el tiempo que le toma a los objetos llegar al piso, obsérvenlos cuidadosamente. Fíjense bien cómo son en su forma y peso. En seguida llenen la tabla. En cada columna anoten las características que se piden y en la columna llamada "Predicción" anoten el objeto que crean tardará menos en llegar al piso y la razón por qué piensan lo anterior. Recuerden que el compañero que mide el tiempo y el que suelta el objeto deben hacerlo simultáneamente, para lo cual les recomendamos que el tercer compañero del equipo, que será el encargado de anotar los resultados, dé la señal de salida contando "1, 2 y 3". El compañero que mide el tiempo debe fijarse atentamente cuando el objeto llegue al piso para que justo cuando ocurra, detenga el cronómetro. 24

25. Las predicciones se deben discutir por equipos y escribir antes de realizar el experimento. Predicción y justificación Tiempo de caída Objeto Peso Forma Hoja de papel Misma hoja de papel arrugada Pelota de hule Pelota de polietileno Trozo de madera Canica de vidrio Pluma de ave Una vez que la tabla esté completa y hayan averiguado qué objeto llega primero al piso, contesten las siguientes preguntas. 1. ¿Cuál objeto llega primero al piso? _______________________________________________________________________ 2. ¿Por qué consideran que algunos objetos llegan primero al piso y otros después? ¿Está esto relacionado con la forma y/o con su peso? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. ¿Qué creen que sucedería si los objetos no tuvieran peso? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Aristóteles pensaba que la velocidad que lleva un objeto al caer debe ser proporcional a su peso. Además que la velocidad aumenta conforme se acerca al suelo porque éste es el lugar "natural" de las cosas. Además pensaba que el movimiento en el vacío no era posible. 4. ¿Estarían de acuerdo con él? ¿Por qué? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Galileo descubrió que todos los cuerpos en caída libre tienen la misma aceleración en ausencia de la resistencia del aire. Éste resultado lo expresó en la siguiente forma: "Dos objetos sin importar su tamaño ni su masa caen con la misma aceleración en ausencia de aire". 5. Si se fijan bien hay una propiedad que les hace falta cumplir en sus mediciones experimentales para que sus condiciones sean exactamente iguales a las del postulado de Galileo, ¿cuál es esa propiedad? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 25

26. 6. ¿Quién describe mejor lo que observan en los datos: Aristóteles o Galileo? Recuerden tener en cuenta que hay una condición distinta al postulado de Galileo. Pista: Recuerden la hoja de papel que pesa siempre lo mismo. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ACTIVIDAD 12 Caída libre (Primera parte) En ésta y la siguiente actividad estudiaremos la caída libre de los cuerpos. La figura de la izquierda muestra una pelota que se ha lanzado hacia arriba con una velocidad de 60 m/s (216 km/hr). Los números a la derecha de la pelota dan el tiempo en segundos. Primero obtengamos el tiempo que le lleva a la pelota en llegar hasta arriba. Éste depende de la aceleración gravitatoria que para la superficie de la Tierra es aproximadamente igual a –10 m/s2. Este valor quiere decir que la velocidad de la pelota debe disminuir 10 m/s cada segundo. Con esta información y recordando que la velocidad inicial de la pelota era de 60 m/s, podemos formar la tabla siguiente: Tiempo t (s): Velocidad v (m/s): 2 6 5 4 3 De acuerdo a los valores de la tabla anterior, contesta las preguntas siguientes: ¿En qué tiempo la velocidad de la pelota se hace cero? ____ segundos. ¿En qué tiempo la pelota llegará a su máxima altura? ____ segundos. ¿Por qué la velocidad de la pelota se vuelve negativa a partir de t = 6? ________________ _________________________________________________________________________ Si queremos obtener la altura máxima de la pelota, razonaremos de la siguiente manera: En los 6 segundos del trayecto hacia arriba de la pelota, su velocidad promedio es de 30 m/s. Estudia los valores de la tabla anterior y de ellos explica este valor de la velocidad promedio: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Así, a una velocidad promedio de 30 m/s durante 6 segundos, la distancia recorrida (altura máxima) por la pelota será de ______ metros. El razonamiento anterior puede aplicarse a cada segundo del movimiento de la pelota: Por ejemplo, en el primer segundo, de t = 0 a t = 1, la velocidad de la pelota disminuyó de 60 a 50 m/s. Esto quiere decir que su velocidad promedio en este segundo era de 55 m/s. Así, la distancia recorrida en este segundo fue de 55  1 = 55 metros. En el segundo, de t = 1 a t = 2, la velocidad de la pelota disminuyó de ____ a ____ m/s. Así, su velocidad promedio en este segundo era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros. 26

27. En el tercer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros. En el cuarto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros. En el quinto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros. En el sexto segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ metros. Si sumas las seis distancias recorridas por la pelota en los primeros seis segundos, te debe dar un total de 180 metros. Esta es la altura máxima a la que subió la pelota. Repite el análisis que se hizo en esta actividad para una pelota que se ha lanzado hacia arriba con una velocidad de 30 m/s (108 km/hr). Para esto, completa la información que se te pide a continuación: • Primero obtén el tiempo que le lleva a la pelota en llegar hasta arriba, completando la tabla siguiente: Tiempo t (s): 0 1 Velocidad v (m/s): • ¿En qué tiempo la pelota llegará a su máxima altura? ____ segundos. • En el trayecto hacia arriba, la velocidad promedio de la pelota es de ____ m/s. Por lo tanto, la distancia recorrida (altura máxima) por la pelota será de ______ m. • En el primer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ m. • En el segundo segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ m. • En el tercer segundo, la velocidad promedio de la pelota era de ____ m/s y la distancia recorrida en este segundo fue de ____ m. Si sumas las tres distancias recorridas por la pelota en los primeros tres segundos, te debe dar igual a la altura máxima que subió la pelota. Compara los dos movimientos analizados en esta actividad. El primero comienza con 60 m/s y el segundo con 30 m/s (la mitad). Por ejemplo, ¿en cuánto se reduce el tiempo de subida?, ¿en cuánto se reduce la altura máxima? ACTIVIDAD 13 Caída libre (Segunda parte) En esta actividad continuaremos el estudio de la caída libre de los cuerpos. • Las fórmulas más importantes de caída libre son las dos siguientes: h = vo t – v = vo– g t 2 3 4 5 6 –30 1 2 g t2 27

28. Dónde:  vo representa la velocidad inicial del objeto (positiva hacia arriba y negativa hacia abajo).  g es la aceleración gravitacional (por simplicidad, aquí tomaremos el valor aproximado de 10 m/s2).  t es el tiempo  h es la altura del objeto en el instante t (relativa a su posición inicial)  v es la velocidad del objeto en el instante t Regresando a la situación de la actividad anterior en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 60 m/s, podemos escribir las fórmulas anteriores como sigue: h = 60 t – 5 t2 v = 60 – 10 t Así por ejemplo, para t = 2, h = 60 (2) – 5 (2)2 = 120 – 20 = 100 m v = 60 – 10 (2) = 60 – 20 = 40 m/s Esto nos dice que a los dos segundos, la altura de la pelota era de 100 metros y su velocidad de 40 m/s. Para t = 6, h = ________ Esto nos dice que a los seis segundos, __________________________________________ __________________________________________________________________________ Para t = 10, h = ________ Esto nos dice que a los diez segundos, la pelota está otra vez a una altura de 100 metros y su velocidad es de –40 m/s, es decir, va hacia abajo. Para t = 12, h = ________ Esto nos dice que a los doce segundos, __________________________________________ _________________________________________________________________________ Para t = 14, h = ________ Esto nos dice que a los catorce segundos, la pelota estará a una altura de –140 metros (140 metros por debajo de donde inició su movimiento) y su velocidad es de –80 m/s, es decir, continúa moviéndose hacia abajo. Como te darás cuenta, las dos fórmulas de arriba guardan toda la historia de la pelota…. Regresando ahora a la segunda situación de la actividad anterior en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 30 m/s, podemos escribir las fórmulas como sigue: h = ___ t – 5 t2 v = ___ – 10 t v = ________ v = ________ v = ________ v = ________ 28

29. Usando estas, completa la tabla siguiente: t (s): 0 1 2 3 4 5 6 7 h (m): v (m/s): De los valores obtenidos en la tabla anterior, describe abajo el movimiento completo de la pelota: ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ACTIVIDAD 14 Caída libre (Análisis gráfico) Regresemos nuevamente a la situación en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 60 m/s. Las gráficas correspondientes a este movimiento son: h (m) 200 GRÁFICA 1 150 100 50 t (s) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -50 -100 -150 v (m) GRÁFICA 2 70 60 50 40 30 20 10 t (s) 0 -10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -20 -30 -40 -50 -60 -70 29

30. Como observarás, las gráficas anteriores se obtuvieron. Con los datos de la tabla de posición y velocidad media de la pelota. De acuerdo a las gráficas anteriores, contesta lo siguiente: ¿Cuál es la altura de la pelota a los 4 segundos?____ ¿Cuál es la altura de la pelota a los 8 segundos? ______ ¿Por qué coinciden estos dos valores? _________________________________________________________________________ ¿Cuál es la velocidad de la pelota a los 4 segundos? _______ ¿Cuál es la velocidad de la pelota a los 8 segundos? ______ ¿Por qué estos dos valores tienen valores iguales pero con signo diferente? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ¿En qué tiempo llega la pelota a su máxima altura? _____ ¿Qué velocidad tiene la pelota en este punto? ______ ¿Por qué la velocidad antes de los 6 segundos es positiva y después es negativa? ________________________________________________________________________ ¿Cuál es el valor de la altura de la pelota a los 12 segundos? _____ ¿Qué quiere decir esto? ________________________________________________________________________ Después de los 12 segundos la altura de la pelota se hace negativa, ¿qué quiere decir esto? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Ahora, regresamos nuevamente a la segunda situación en la que una pelota se lanza hacia arriba con una velocidad de 30 m/s y analizamos las gráficas correspondientes a este movimiento (la gráfica de la altura h debe ser una parábola, la de la velocidad v debe ser una recta): Con base en el análisis, describe con detalles el movimiento que representan. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ v (m/s) 40 50 x (m) 30 40 30 20 20 10 t (s) 10 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 t (s) 0 1 2 3 4 5 6 7 -10 -10 -20 -20 -30 -30 -40 -40 30

31. Describe cómo realizarías una experiencia alrededor de la caída libre de objetos. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ En el cuadro que aparece enseguida describe y registra las ideas acerca del movimiento de caída libre según Aristóteles, la hipótesis de Galileo al respecto y, de acuerdo a tus vivencias y experiencias, tus propias ideas sobre el tema. Teoría de la caída libre de los cuerpos según: Galileo Aristóteles Tú Reflexiona: 31

32. CONTENIDOS: La descripción de las fuerzas en el entorno • La fuerza; resultado de las interacciones por contacto (mecánicas) y a distancia (magnéticas y electrostáticas), y representación con vectores. • Fuerza resultante, métodos gráficos de suma vectorial. • Equilibrio de fuerzas; uso de diagramas. APRENDIZAJES ESPERADOS: • Describe la fuerza como efecto de la interacción entre los objetos y la representa con vectores. • Aplica los métodos gráficos del polígono y paralelogramo para la obtención de la fuerza resultante que actúa sobre un objeto, y describe el movimiento producido en situaciones cotidianas. • Argumenta la relación del estado de reposo de un objeto con el equilibrio de fuerzas actuantes, con el uso de vectores, en situaciones cotidianas. Repasa tus conocimientos previos: 1. ¿Por qué se mueve un cuerpo? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. Si se está moviendo el cuerpo, ¿cómo lo detengo? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. En qué casos empleas fuerzas? (menciona 5) _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 4. ¿Por qué en ocasiones la reata que sujeta una piñata es sostenida por dos personas para que cuelgue? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 5. Cuando juegas con una pelota y ésta golpea la pared, ¿por qué regresa a ti? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 6. ¿Qué entiendes por energía? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 32

33. 7. ¿De dónde obtienes energía para moverte? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 8. ¿Cuáles son los planetas del Sistema Solar? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 9. ¿Cómo se mueven los planetas del Sistema Solar? _______________________________________________________________________ 10. Los imanes tienen gran utilidad, ¿para qué los ocupas en tu casa? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 11. ¿Atraen los imanes a todos los cuerpos? _______________________________________________________________________ 12. ¿Por qué hay relámpagos cuando llueve? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ACTIVIDAD 15 Piensa en una caja que está en el suelo en reposo. Ahora la empujas y observas que empieza a moverse. Se produjo un cambio: del reposo, la caja pasó a moverse. Date cuenta de que si tú empujaste la caja influiste en ella con el resultado de que se empezó a mover. Esta influencia que ejerciste sobre la caja se llama interacción. La situación que acaba de presentarse ilustra el hecho de que una interacción causa cambios. O dicho de otra manera: para que ocurra un cambio es necesario que haya una interacción, es decir, hay una relación entre: cambios e interacciones La siguiente experiencia se sugiere para que determines los cambios que producen algunas interacciones. PARTE 1 Material: Una pelota de futbol Procedimiento: 1. Forma un equipo con un compañero. 2. Tu compañero te lanza la pelota. 3. Patéala con el zapato 4. Observen lo que le ocurre a la pelota. Reflexionen y contesten: • Digan lo que le ocurrió a la pelota cuando tú la pateaste. _______________________________________________________________________ • ¿Se dio algún cambio con la pelota? ¿qué cambió? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 33

34. • ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué. _______________________________________________________________________ PARTE 2 Material: Dos imanes Procedimiento: 1. Tu compañero deja en reposo uno de los imanes sobre una mesa lisa. 2. Tú acerca el otro imán. 3. Observen lo que le ocurre al primer imán. Reflexionen y contesten • ¿Qué ocurrió con el imán que estaba en reposo sobre la mesa? _______________________________________________________________________ • ¿Hubo algún cambio con el imán? ¿Qué es lo que cambió? _______________________________________________________________________ • ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué. _______________________________________________________________________ PARTE 3 MATERIAL: • Dos libros del mismo ancho. • Una pieza de vidrio con sus bordes esmerilados. • Una hoja de papel. • Un peine de plástico. Procedimiento: 1. Coloquen los libros sobre una mesa como se indica en la figura. 2. Coloquen el vidrio encima. 3. Corten la hoja de papel en trozos pequeños que colocarán sobre la mesa, debajo del vidrio. 4. Uno de ustedes pase varias veces el peine a través de su cabello. 5. Acerca el peine encima del vidrio, sin tocarlo. Reflexionen y contesten • ¿Qué ocurrió con los trozos de papel? _______________________________________________________________________ • ¿Hubo algún cambio? ¿Qué es lo que cambió? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ • ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 34

35. PARTE 4 MATERIAL: • Una piedra pesada. • Una lata de refresco vacía. • El profesor estará presente en la realización de esta parte de la actividad, a fin de tener sumo cuidado con el manejo de la piedra para evitar accidentes, en particular, cuidar que no caiga en el pie de alguno de ustedes. Procedimiento: 1. Tu compañero deja la lata sobre el suelo, en reposo. 2. Tú suelta la piedra desde cierta altura, verticalmente arriba de la lata, de tal modo que la piedra caiga sobre la ella. Reflexionen y contesten • ¿Qué ocurrió con la lata? _______________________________________________________________________ • ¿Hubo algún cambio con la lata? ¿Qué es lo que cambió? _______________________________________________________________________ • ¿Hubo alguna interacción? Si su respuesta es afirmativa, indiquen cuál fue la interacción, entre qué y qué _______________________________________________________________________ • Escriban en su cuaderno las conclusiones a las que hayan llegado. _______________________________________________________________________ ACTIVIDAD 16 Las Fuerzas 35

36. Determinar la dirección del movimiento de varios cuerpos, cuando se les aplica una fuerza en una dirección distinta de la del movimiento. MATERIAL: • Un trozo de cuerda. • Una pelota pequeña. Procedimiento: 1. Amarra la cuerda alrededor de la pelota. 2. Toma con una mano el extremo libre de la cuerda. 3. Haz girar la pelota con la cuerda. Reflexiona y contesta • Al girar, ¿está experimentando la pelota alguna fuerza? _______________________________________________________________________ • Si tu respuesta es afirmativa, ¿quién ejerce la fuerza sobre la pelota? _______________________________________________________________________ • En este caso, ¿qué dirección tiene la fuerza? _______________________________________________________________________ • ¿Qué dirección tiene el movimiento de la pelota en su giro? _______________________________________________________________________ • Dibuja un diagrama en que muestres las direcciones de la fuerza y del movimiento. _______________________________________________________________________ ACTIVIDAD 17 Cuando hablamos de fuerza, hay que analizar interacciones entre objetos y asociarlas con las causas que producen cambios en ellos. De acuerdo a la siguiente guía explica en cada caso: 1. ¿Qué observas en las siguientes ilustraciones? 2. Identifica y señala qué interacciones se presentan. 3. Especifica la dirección de la fuerza y la dirección del movimiento. Según corresponda. 4. Elabora un diagrama de fuerzas según corresponda en cada caso. 5. ¿Están en movimiento? ¿Están en reposo? Explica según corresponda. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 36

37. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ ACTIVIDAD 18 Completa el texto escribiendo sobre las líneas las apalabras adecuadas. El _________________ es el instrumento que mide las fuerzas. Consiste este aparato en un resorte calibrado que se deforma de una manera proporcional a la _________ aplicada, poseyendo además un índice que indica la magnitud de la fuerza de que se trate. Esta fuerza se mide en una unidad llamada _____________, en honor al científico que enunció la 2da ley del movimiento. Los elementos de una fuerza vectorial. Por ser la fuerza una magnitud vectorial, podemos representarla mediante un vector que contenga los 4 elementos fundamentales de la misma; a saber: 1. Punto de aplicación, o lugar en el cual la fuerza actúa. (Está representado por el origen del vector). 2. Magnitud, o intensidad con que obra la fuerza. (Se representa por la longitud del vector). 3. Dirección, o línea sobre la cual actúa la fuerza. (Representada por la especie lineal del vector: recta, curva, circular, etc.). 4. Sentido, o lugar hacia el cual la fuerza actúa, dentro de la direcci6n considerada. (Se representa por la flecha del vector). Unidades de fuerza-. La unidad de fuerza se puede definir como la fuerza que, actuando sobre la unidad de masa, le imprime la unidad de aceleración. y su representación 37

38. 1. Si una unidad de fuerza del sistema cgs, que es la dina, actúa sobre un gramo masa le imprime una aceleración de un m/seg2 dina = g X cm/seg2 2. Si una unidad de fuerza del sistema mks, que es el Newton, actúa sobre un kilogramo masa le imprime una aceleración de un m/ seg. Newton = kg X m/seg2 ACTIVIDAD 19 Observa las imágenes, analiza y contesta: 1. ¿Cuáles son las ventajas de usar flechas para representar A las fuerzas? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. La dirección del movimiento y de la fuerza aplicada, ¿son siempre iguales? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. Representa los siguientes movimientos cotidianos, utilizando vectores, indicando: a) Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos. b) La dirección del movimiento al aplicar las fuerzas. 38

39. Suma y resta de vectores ACTIVIDAD 20 Calcula la resultante de un sistema de fuerzas. (Necesitarás hojas, regla y transportador). 1. Analiza la situación que se presenta: Dos pescadores jalan una red llena de peces, aplicando fuerzas de la misma magnitud pero con diferente dirección. Una de las personas jala la red con una fuerza de 5 Newton con una dirección de 45º hacia la lancha. Esta es la fuerza 1; el otro pescador, jala la red con la misma fuerza, pero con un ángulo de 90º. Esta es la fuerza 2. ¿Hacia dónde se moverá la red? 2. Resuelve el siguiente problema: “Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es tan pesada que necesitan dos grúas para levantarla hacia un pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2 N en una dirección de 30°, mientras que la otra ejerce una fuerza de 2.5 N a 135°. Cuando se ponen en acción las grúas, ¿hacia dónde se moverá la estatua? Considera las siguientes cuestiones: a) ¿Es adecuada la dirección en que las grúas aplican la fuerza sobre la estatua? b) Elabora un diagrama de las fuerzas ejercidas por las grúas sobre la estatua. c) Encuentra la fuerza resultante para verificar si la estatua llega al sitio marcado. 39

40. CONTENIDOS: Proyecto: imaginar, diseñar y experimentar para explicar o innovar • ¿Cómo es el movimiento de los terremotos o tsunamis, y de qué manera se aprovecha esta información para prevenir y reducir riesgos ante estos desastres naturales? • ¿Cómo se puede medir la rapidez de personas y objetos en algunos deportes; por ejemplo, beisbol, atletismo y natación? APRENDIZAJES ESPERADOS • Trabaja colaborativamente con responsabilidad, solidaridad y respeto en la organización y desarrollo del proyecto. • Selecciona y sistematiza la información que es relevante para la investigación planteada en su proyecto. • Describe algunos fenómenos y procesos naturales relacionados con el movimiento, las ondas o la fuerza, a partir de gráficas, experimentos y modelos físicos. • Comparte los resultados de su proyecto mediante diversos medios (textos, modelos, gráficos, interactivos, entre otros). Prevención de riesgos o desastres naturales Repasa tus ideas. 1. ¿Crees que sea posible prevenir los desastres naturales? _______________________________________________________________________ 2. ¿Y cómo podrías prevenir los riesgos que un desastre natural conlleva? (menciona uno) _______________________________________________________________________ 3. ¿Cómo se podría conocer el momento en que un volcán haga erupción, o que una presa se fracture y libere el agua? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ACTIVIDAD 21 Lee con atención el siguiente texto. Con el apoyo del maestro formen equipos de tres o cuatro personas para realizar esta actividad. Cada equipo seleccionará uno de los temas a investigar. Predicción de sismos Predecir cuándo va a ocurrir un terremoto destructivo es el objetivo prioritario de los geofísicos y sismólogos. Determinar con anticipación el lugar, la magnitud y la fecha en que puede ocurrir un sismo tiene como finalidad fundamental prevenir a la población, disponer la evacuación y tomar medidas con anticipación tendiente a reducir la pérdida de vidas y a limitar los daños a la propiedad. Cientos de científicos, especialmente de Estados Unidos, Rusia, Japón y China, trabajan en proyectos de investigación cuya meta es lograr la predicción confiable de los sismos. Algunos piensan que este propósito se puede alcanzar, aunque otros se muestran más pesimistas. 40

41. El proceso de predicción se inicia con la delimitación de las zonas de riesgo sísmico. La teoría de la tectónica de placas ha permitido comprender la distribución de los epicentros de los terremotos y la demarcación de las zonas sísmicamente activas del mundo. La predicción fiable se basa también en el conocimiento de los mecanismos focales y los procesos físicos que acompañan la fracturación de la roca bajo la acción de las fuerzas. Se ha comprobado que un sismo va precedido de anomalías en algunos parámetros geofísicos de la roca, siendo reconocidos hasta ahora como precursores de un terremoto los fenómenos siguientes: • Cambios en la relación de las velocidades de propagación de las ondas P y S • Disminución de la resistividad eléctrica de la roca. • Aumento del contenido de gases inertes, especialmente el radón, en el agua de pozos profundos. • Alteración del flujo y nivel del agua freática. • Fluctuaciones en el campo geomagnético de la región. Algunos científicos también consideran como válida la alteración en el comportamiento animal que, supuestamente, se ha observado con anterioridad al terremoto, como un signo premonitorio. Sin embargo, de todo lo anterior, se considera que el indicador más confiable es la aparición de sismos menores antes del terremoto. Se observa con frecuencia que la actividad sísmica pasa primero por un periodo de calma prolongada, para incrementarse significativamente antes del terremoto principal. ¿De qué manera la física ha participado con otros campos de la ciencia en la prevención de riesgos o posibles desastres naturales, tales como inundaciones, sismos, erupciones volcánicas y heladas, entre otros? 1. Investiguen en libros, revistas o Internet sobre la posible prevención de riesgos durante inundaciones, erupciones volcánicas, heladas o sismos y el papel de la física para apoyar estos procesos de prevención. Asegúrense de contestar las preguntas siguientes: a) ¿Quiénes participan en la detección de desastres naturales? b) ¿Desde qué época lo hacen? c) ¿Qué instrumentos o aparatos han inventado para hacer la detección más fiable? d) ¿Existen algunas circunstancias inusuales o interesantes en torno a esos inventos? e) ¿Cómo han ido evolucionando esos inventos? Se sugiere consultar las siguientes páginas electrónicas: http://smn.cna.gob.mx/SMN.html http://www.cenapred.unam.mx http://www.nl.gob.mx/?P=sgg_manualprevencion http://www.proteccioncivil.gob.mx/Portal/PtMain.php?nIdHeader=2&nIdPanel=91&nIdFooter=22 2. Escríbanlos en su libreta e ilústrenla. a) Cada equipo explicará oralmente lo que haya encontrado acerca de sus investigaciones. b) Con la ayuda del maestro, mediante una lluvia de ideas comenten los resultados de lo que han aprendido al realizar esta actividad. c) Entre todos elaboren una conclusión final sobre la importancia de la física para la prevención de riesgos durante desastres naturales y otros, que anotarán en el pizarrón y en su libreta. 3. Escribe un ensayo sobre el tema de cómo piensas que las personas deben ayudarse para evitar daños durante los desastres naturales. 41

42. EVALUACIÓN La siguiente gráfica de velocidad contra tiempo corresponde al movimiento de un carrito. Lee las preguntas 1, 2 y 3 y elige la respuesta correcta en cada caso. Para cada pregunta analiza bien los datos de la gráfica. 1. ¿En qué intervalo de tiempo el objeto aumentó su velocidad? a) De el inicio hasta los 2 segundos. b) De los 4 a los 7 segundos. c) De los 2 a los 4 segundos. d) De los 3 a los 5 segundos. 2. ¿En qué intervalo de tiempo el carrito se movió a velocidad constante? a) De el inicio hasta los 2 segundos. b) De los 4 a los 7 segundos. c) De los 2 a los 4 segundos. d) De los 3 a los 5 segundos. 3. ¿Qué aceleración tenía el objeto de los 7 a los 9 segundos? a) 2 m/s 2 b) 9 m/s 2 c) 3 m/s 2 d) 1 m/s 2 Observa las cuatro gráficas siguientes contesta la pregunta 4. Gráfica 1 Gráfica 3 Velocidad en metros por segundo (m/s) Gráfica 2 Gráfica 4 42

43. 4. Qué gráficas representen el movimiento de un objeto con aceleración constante a) Gráficas 1 y 2 b) Gráficas 2 y 3 c) Gráficas 1 y 4 d) Gráficas 3 y 4 5. Si un cuerpo lleva velocidad constante ¿Cómo es su gráfica de distancia contra tiempo? 1 3 a) Gráficas 1 b) Gráficas 2 c) Gráficas 3 d) Gráficas 4 6. Luis, Ricardo, Arturo y Jorge juegan con sus carritos de pilas, cada uno registra la gráfica del movimiento de su carrito. Observa las gráficas de posición contra tiempo y contesta la opción correcta. ¿Cuál es el carrito que se mueve a mayor velocidad? a) El carrito de Arturo b) El carrito de Ricardo c) El carrito de Luis d) El carrito de Rodolfo 2 4 43

44. 7. Luis, Arturo, Ricardo y Rodolfo siguen jugando con sus carritos pero ahora los carritos de dos de ellos se mueven a la misma velocidad. ¿Cuáles son? Encierra las gráficas correspondientes. 8. En un cuarto juego tres carritos se movieron a velocidad constante y uno de ellos se movió con aceleración. ¿Cuál es este último carrito? Encierra su gráfica 9. Se lanza una pelota hacia arriba. Ver dibujo en el que las flechas representan la aceleración de la gravedad. ¿Cuál de los siguientes casos es el que representa su movimiento? a) A) b) B) c) C) d) Ninguno 44

45. 10. Si dejas caer un martillo desde diversas alturas de un edificio: del piso 2, del piso 3, del piso 4 y del piso 5. ¿En cuál de los casos el martillo llega al piso con mayor velocidad? a) Cuando se suelta del piso 2 b) Cuando se suelta del piso 3 c) Cuando se suelta del piso 4 d) Cuando se suelta del piso 5 11. Si dejas caer un martillo y una bola de boliche y un destornillador desde el sexto piso de un edificio. ¿Cuál llegaría más rápido al suelo? a) El martillo. b) El destornillador c) la bola de boliche d) Todos llegan al mismo tiempo. 12. Si dejas caer un martillo desde diversas alturas de un edificio: del piso 2, del piso 3, del piso 4 y del piso 5. ¿En cuál de los casos el martillo llega al piso con mayor aceleración? a) Cuando se suelta del piso 2 b) Cuando se suelta del piso 3 c) Cuando se suelta del piso 4 d) Todos llegan con la misma aceleración Observa la gráfica de altura contra tiempo de un objeto que se lanza verticalmente hacia arriba. Contesta lo siguiente: 13. ¿Cuál es la altura máxima alcanzada por el objeto y en cuánto tiempo la alcanza? a) 180 m, en 6 segundos. b) 180 m 3n 12 segundos c) 0 m en 12 segundos d) 0 m en 0 segundos 14. Aristóteles decía que si se dejan caer de la misma altura, los objetos más pesados caen con mayor rapidez que los más livianos contrario a lo que estableció dos mil años después Galileo, quien demostró que caían con la misma rapidez. ¿Qué factor no consideró Aristóteles? a) La gravedad. b) La forma de los objetos. c) La resistencia del aire. d) El peso de los objetos h (m) 200 150 100 50 t (s) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -50 -100 -150 45

46. RÚBRICA APRENDIZAJES la diferencia Excelente Bueno Suficiente A mejorar Comprendo velocidad. Tengo habilidad para hacer conversiones de unidades. Comprendo con claridad la interpretación de una gráfica de movimiento. Comprendo con claridad la lógica de la caída libre para diferenciar a Aristóteles de Galileo. Me es claro que la aceleración es un cambio de velocidad. Comprendo que hay aceleración aun cuando la velocidad disminuye. Identifico en una gráfica de aceleración contra tiempo que aceleración lleva un móvil. Distingo la interacción de una fuerza mecánica, eléctrica y magnética. Puedo resolver un sistema de fuerzas por medio del método de paralelogramo. entre rapidez y 46

47. BLOQUE II LEYES DEL MOVIMIENTO CONTENIDOS: La explicación del movimiento en el entorno • Primera ley de Newton: el estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. La inercia y su relación con la masa. • Segunda ley de Newton: relación fuerza, masa y aceleración. El newton como unidad de fuerza. • Tercera ley de Newton: la acción y la reacción; magnitud y sentido de las fuerzas. APRENDIZAJES ESPERADOS • Interpreta y aplica las Leyes de Newton como un conjunto de reglas para describir y predecir los efectos de las fuerzas en experimentos y/o situaciones cotidianas. • Valora la importancia de las Leyes de Newton en la explicación de las causas del movimiento de los objetos. Repasa tus ideas: 1. ¿Cómo se puede cambiar el movimiento de un objeto? _______________________________________________________________________ 2. ¿Qué variable física se asocia al aumento o disminución de la velocidad con respecto del tiempo? _______________________________________________________________________ 3. ¿Qué se necesita para frenar un objeto en movimiento? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 4. En un choque frontal entre dos automóviles, ¿qué podría pasar si los pasajeros no tuvieran puesto el cinturón de seguridad? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ACTIVIDAD 22 Reunidos en equipos, identifiquen la propiedad de inercia de la materia. Para ello: 1. Contesten: ¿Qué pasará con los platos y vasos si tiran fuertemente del mantel que cubre la mesa del comedor? 2. Necesitan: a) Vaso de vidrio b) Varias monedas c) Naipe o carta de baraja; también pueden usar cualquier tarjeta recortada de una pasta de plástico para encuadernar o engargolar. 3. Realicen lo que se indica: a) Coloquen la moneda sobre la tarjeta y ésta sobre la boca del vaso. b) Tiren lenta y lateralmente de la tarjeta y observen lo que ocurre. c) Prueben con monedas de diferentes tamaños. d) Repitan la experiencia, sólo que ahora den los tirones rápidamente. 47

48. 4. Comenten: a) Las diferencias que hayan notado en cuanto al movimiento de las monedas. b) ¿Cómo se llama la propiedad por la que las monedas caen al vaso cuando se tira la tarjeta rápidamente? c) Otro ejemplo de la vida diaria en la que se presente este fenómeno. ACTIVIDAD 23 1. Completa el siguiente texto escribiendo sobre las líneas las palabras adecuadas. ¿Qué provocan las fuerzas? Las fuerzas operan como agentes de cambio del movimiento. Cuando se aplica una __________________ a un objeto, es posible cambiar la manera en la que éste se mueve. No obstante, a veces, las fuerzas aplicadas sobre un objeto están dispuestas de manera que entre ellas se contrarrestan o equilibran, lo que da lugar a una fuerza resultante de magnitud ______________ y en consecuencia, no cambiará la manera en la que el objeto se mueve. Si no hay fuerza neta, es posible que el objeto se quede _______________ o que tenga un movimiento rectilíneo uniforme. Esto se debe a la ________________ por la cual el objeto no cambiará su estado de reposo o de movimiento hasta que una fuerza neta la venza. Por ejemplo, si colocamos un objeto sobre la mesa y lo ponemos en movimiento, dentro de algunos instantes se detendrá; luego, si pulimos bien la mesa y repetimos la experiencia, el objeto llegará más lejos; es razonable suponer que si eliminamos por completo el rozamiento entre el objeto y la mesa, éste seguirá moviéndose indefinidamente, con la misma velocidad que nosotros le hayamos dado al inicio. Con base en experiencias similares, Isaac ________________ desarrolló su primera ley del movimiento: la ley de la inercia, que es ________________________ proporcional a la cantidad de materia del objeto. Por acuerdo, consideraremos que la inercia es equivalente a la cantidad de materia. Esto significa que la inercia es numéricamente ________________ a la masa y se le asignan las mismas unidades físicas. 2. Analiza cuidadosamente las siguientes cuestiones y contesta: a) En todos los casos en los que actúa una fuerza no equilibrada o fuerza neta sobre un objeto, ¿se mueve? Justifica tu respuesta. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ b) Si comparamos dos objetos de diferente masa, ¿cuál de ellos presenta una mayor inercia? Justifica tu respuesta. _____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ c) Si sólo actuasen dos fuerzas de igual magnitud y perfectamente horizontales sobre un objeto en movimiento, una de ellas operando hacia la derecha y la otra hacia la izquierda, ¿cuál sería la trayectoria del objeto? __________________________________________________________________ 48

49. ACTIVIDAD 24 Reflexiona: ¿Qué relación existe entre fuerza y aceleración? Reunido con tu equipo, realiza la siguiente actividad práctica: 1. Material: a) Camión de juguete estilo carguero. Puede ser de cualquier diseño y material. Lo importante es que sus ruedas no se traben, que giren adecuadamente para que el camión avance. Colóquenle encima un peso de 3 kg aprox. b) Cuerda o hilo grueso de seda de 5 m de largo. c) Polea. d) Juego de pesas de 100, 150, 200, 250 y 500 g. También pueden emplearse materiales como plastilina, piedras, etc. e) Cinta métrica. f) Cronómetro. 2. Procedimiento: Experiencia A: Misma masa del móvil; diferente fuerza de tracción. a) Coloquen en una mesa el camión y en el extremo de ésta fijen la polea. La polea debe estar fija y no girar; se utiliza para que se deslice la cuerda sobre ella. b) Midan la cuerda al tamaño de la mesa y dejen una longitud de 10 cm para que cuelgue la pesa por el extremo de la mesa. c) Pasen la cuerda por la polea y amarren un extremo al camión y otro a una pesa de 500 g. Procuren que haya una distancia aproximada de 2 m entre las llantas delanteras del camión y el extremo de la mesa. d) Hagan pruebas para elegir 5 pesos entre 150 y 400 g cuyo peso permita al camión recorrer 1m en diferentes tiempos (o a diferentes velocidades). Si el camión no se mueve por la fricción, pongan una pesa de mayor masa, por ejemplo de 200 g. Si el camión se mueve demasiado rápido agreguen masa sobre el camión, poniendo pesas encima o cualquier otra cosa, como piedras pequeñas o libretas. e) Suelten la pesa y midan el tiempo que tarda el camión en recorrer la distancia de 1m para cada una de las pesas 600, 650, 700 y 800 g; éstas ejercerán la fuerza de tracción. Experiencia B: Misma fuerza de tracción diferente masa del móvil a) Repitan el procedimiento anterior con la última pesa, pero ahora coloquen piedras, plastilina o cualquier otro objeto en el camión para aumentar su masa. Fuerza y aceleración 49

50. 3. Resultados: Registren sus datos en las siguientes tablas: 4. Análisis de los resultados: Experiencia A a) Cuando aumentan la masa de la pesa de tracción aumentan la magnitud de la fuerza que jala el camión, ¿qué ocurre con la rapidez media del camión? ____________________________________________________________________ b) ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ c) ¿Cuál es la relación de proporción; directa o inversa entre fuerza y aceleración? Justifica tu respuesta. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 50