Page 1

Manual Docente

PARA 4º BÁSICO

Con la colaboración de Cristián Cortés, PhD, Astrofísico, Departamento de Física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación


Nivel: Cuarto Básico

Manual Docente

Ignacia González - Maricel Contreras Estudiantes de pedagogía en Física.

Actividad 1 “Fases de los compuestos químicos presentes en los planetas del Sistema Solar y sus respectivos cambios de fase” Objetivo 1: Conocer e identificar las diferentes fases de la materia en objetos de uso cotidiano. Objetivo 2: Conocer e identificar las fases de la materia (sólida, líquida o gaseosa) de los compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar y sus cambios de fase.

Descripción actividad En esta oportunidad se realizarán actividades relacionadas con los compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar. A cada estudiante se le debe hacer entrega de una guía. También se deben realizar grupos de 4 personas. Todo el material necesario para el desarrollo adecuado de estas actividades será entregado a cada grupo. La primera actividad está relacionada con las fases de la materia en objetos de uso cotidiano (ejemplo: el agua). La segunda actividad aborda los cambios de fase en los compuestos del Sistema Solar, de acuerdo a las temperaturas medias de cada planeta. Al iniciar, se recomienda que el docente realice una introducción motivacional, con la finalidad de obtener la atención de los estudiantes y de que ellos conozcan la temática a desarrollar. Un ejemplo de esto se describe a continuación: “Te has preguntado alguna vez ¿Existe agua en otro planeta en el Sistema Solar? ¿Será el mismo tipo de agua que conocemos o estará en una fase distinta a la líquida? ¿Habrá solo agua? ¿Qué es el dióxido de carbono? ¿Dónde está presente en la Tierra y en qué planeta podemos encontrarlo? En esta ocasión se realizará esta actividad para conocer algunos de los compuestos presentes en el Sistema Solar, sus fases y el cambio de fase que experimentan según el planeta en el que se encuentran.”

2


Tabla P1 muestra los temas a tratar en las actividades, así como los objetivos de aprendizaje de ciencias para el nivel de cuarto básico y las habilidades a desarrollar por parte de los estudiantes. Astronomía en el aula

Tabla P1

Habilidades

Fases, cambios de fases y medición de temperatura en la Materia.

CN04 OA 10 CN04 OA 11

Clasificar Comparar Comunicar Explorar Medir Observar Registrar Usar instrumentos

Para mayor información sobre las actividades 1.1 y 1.2, el docente puede visitar las páginas de Internet mostradas en la Tabla P2.

Tabla P1 Temáticas, objetivos de aprendizaje y habilidades a desarrollar.

Contenido

Página

Características del planeta Mercurio

https://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(planeta)

Características del planeta Venus

https://es.wikipedia.org/wiki/Venus_(planeta)

Características del planeta Marte

https://es.wikipedia.org/wiki/Marte_(planeta)

Componentes de la atmósfera de Júpiter

https://es.wikipedia.org/wiki/ Atm%C3%B3sfera_de_J%C3%BApiter

Características del planeta Urano

https://es.wikipedia.org/wiki/Urano_(planeta)

Características del planeta Neptuno

https://es.wikipedia.org/wiki/Neptuno_(planeta) https://es.wikipedia.org/wiki/ Amon%C3%ADaco

Características del amoniaco Características del dióxido de carbono

https://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_ de_carbonohttp://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/DioxiCar.htm

Datos de los planetas del Sistema Solar

https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Datos_de_ los_planetas_del_Sistema_Solar

Composición de la atmosfera de los planetas del Sistema Solar

http://www.compoundchem.com/wp-content/ uploads/2014/07/The-Atmospheric-Compositions-of-the-Solar-System.png Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga. (1998). Unidad VI Calor. En Física General(574-577). México: OXFORD.

Fases de la materia y diferencia con estado de la materia

Tabla P2 Sitios web donde encontrar información de la actividad a tratar.

3


Durante toda la actividad nos referimos a fases y no a estado. A continuación se especifica la diferencia entre estado de la materia y fase de la materia: Dos sistemas termodinámicos tienen el mismo estado cuando los valores de sus propiedades termodinámicas como volumen, temperatura, presión, capacidad calorífica, índice de refracción, etc., están fijadas. Están en una fase, ya sea sólida, líquida o gaseosa. Así, se pueden dar muchos estados termodinámicos para dos o más sistemas, dentro de una misma fase. Nivel: Cuarto Básico

Manual Estudiante

Ignacia González Muñoz - Maricel Contreras Catalán Estudiantes de Pedagogía en Física.

Actividad 1.1 “Fases de la materia”

Objetivos de aprendizajes a trabajar son: CN04 OA 10 y CN04 OA 11 Situación Problemática: ¿Qué son las fases de la materia? Dependiendo de los valores de la presión y de la temperatura, una sustancia puede presentarse en cualquiera de las tres fases de la materia: sólida, líquida o gaseosa. ¿Cuántas fases de la materia existen? Cuatro: Sólido, Líquido, Gaseoso y Plasma. La última no está presente en nuestro planeta, pero es la más abundante en el Universo. ¿Cuál es la diferencia y similitud que existe entre el agua líquida y el hielo? La diferencia es que la primera fluye con facilidad y la otra no, el hielo está a menor temperatura, sin embargo ambas están compuestas por agua. ¿Qué es el dióxido de carbono? Es un gas, presente en la capa más cercana a la Tierra. Lo consumen las plantas y “actualmente” ha aumentado debido al uso de combustibles fósiles y las quemas con fines agrícolas.

4


Materiales: - 3 vasos. - 1 botella de agua. - 100 gr de hielo. - 1 termómetro de laboratorio. Precauciones: Se debe tener precaución con los vasos y el termómetro. En caso de que alguno de estos caiga o se deteriore, debe ser reemplazado inmediatamente. El docente debe procurar que los grupos manipulen de manera correcta los materiales entregados, especialmente el termómetro de laboratorio y los vasos. Procedimiento: a) Forma grupos de trabajo de 4 estudiantes. b) Revisa si tienes todos los materiales mencionados. c) Organiza los vasos precipitados, alineándolos sobre la mesa de trabajo. En el primero de ellos introduce el hielo, en el segundo vacía un poco de agua y en el tercero NO introduzcas nada.

Toca el interior de cada uno de los recipientes y completa la Tabla 1 que se muestra a continuación. Pregunta

Respuesta

¿De qué está hecho el hielo?

De agua.

¿Qué diferencia existe entre el vaso que El vaso que contiene hielo tiene una menor tempecontiene hielo y el que contiene agua? ratura que el vaso que contiene agua, además que el agua cubre el vaso, mientras que el hielo está en el mismo lugar y no cubre todo el espacio disponible. ¿Qué contiene el tercer vaso?

El tercer vaso contiene el gas que abunda en la superficie terrestre, que corresponde a nitrógeno (78 %) y oxígeno (21%), conocido como aire. Tabla 1: Cuestionario.

5


Procurar que los estudiantes vayan contestando de acuerdo a sus experiencias y vivencias. Si es necesario, podría apoyarse preguntando ¿Qué se hace con la cubeta del refrigerador en el verano? (llenarla de agua para hacer hielo) ¿Qué es lo que respiramos y no podemos observar? (aire) La habilidad a trabajar será la de observar, ya que, mediante los sentidos, tendrán que obtener información necesaria para contestar las preguntas que se piden en la Tabla 1. ¿Sabías qué…? Existen 4 fases de la materia, de las cuales hay solo 3 en el planeta Tierra. Estas son: líquida, sólida y gaseosa. La cuarta fase de la materia, que abunda en el resto del Universo, es el plasma. Definición y características de las fases de la materia: Sólido: Se caracteriza por oponer resistencia a cambios de forma y de volumen. Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas. Líquido: Un líquido es capaz de fluir y tomar la forma de un recipiente. Las partículas no están unidas entre sí tan estrechamente como las de un sólido. Una sustancia líquida no puede ser comprimida. Gaseoso: Adopta la forma y el volumen del recipiente que la contiene, tendiendo a expandirse si su contenedor no contiene una tapa. Las partículas poseen gran libertad de movimiento y no tienen una disposición ordenada. Plasma: Es similar a un gas, pero una determinada proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente. El plasma presenta características propias que no se dan en los sólidos, líquidos o gases. Como el gas, el plasma no tiene una forma definida o volumen definido. Si no está encerrado en un contenedor y bajo la influencia de un campo magnético, puede formar estructuras como rayos. Dadas las características de las fases de la materia, clasifica los contenidos de cada vaso precipitado según la fase de la materia en la que se encuentre. Procurar que los estudiantes comprendan las características de cada fase y así asegurar que respondan de manera adecuada lo que se les pide. Si es necesario leer en conjunto la definición y características de las fases de la materia y motivar a que ellos mismos den un ejemplo cotidiano. Hielo: Sólido.

Agua: Líquido.

Nitrógeno y oxígeno: Gaseoso.

6


Las habilidades a trabajar serán explorar y clasificar, ya que los estudiantes descubrirán, conocerán y agruparán, mediante la información entregada, los materiales introducidos en los vasos. ¿Sabías qué…? El termómetro es un instrumento utilizado para medir la temperatura de objetos, como los líquidos. Este mide en grados Celsius(°C). El cuerpo humano (en su mayoría formado por agua) tiene una temperatura que varía entre los 36°C y los 37,5°C. Mostrar a los estudiantes el termómetro de laboratorio, su graduación y rango y explicar que no solo nos permite medir la temperatura corporal, sino que también la temperatura ambiente, la cual debe estar registrándose en ese instante. El docente debe asegurarse de que los estudiantes sean capaces de hacer lectura de ésta. Mide la temperatura de cada uno de los vasos y completa los valores correspondientes. 1. Nitrógeno y oxígeno: Temperatura ambiente (20°C a 25°C) 2. Agua: 20°C 3. Hielo: 0°C En el caso de la medición de la temperatura del vaso que contiene hielo, si este tiene agua, debido a que el hielo se está derritiendo, instar a los estudiantes a que midan las dos temperaturas, del hielo y el agua que está alrededor de éste. La temperatura de estos dos debería ser la misma, a menos que haya un cambio grande de temperatura. Completa, ubicando los números de cada componente de menor a mayor temperatura según los valores entregados por el termómetro. Menor temperatura 0°C<20°C<25°C mayor temperatura. Las habilidades a trabajar son usar instrumentos, medir y registrar. Los estudiantes utilizarán un termómetro de laboratorio para medir la temperatura de los materiales de los tres recipientes, además de registrar cada valor medido donde corresponda. Contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Solo el agua está en fase líquida? ¿Por qué? R: Sí, porque solo el agua es capaz de fluir y se adhiere fácilmente al recipiente. Es decir, toma su forma.

7


Esta pregunta ayudará a los estudiantes a revisar nuevamente por qué el agua está en fase líquida. 2. Cuando haces hielo en tu casa, agregas agua a la cubeta y la introduces al congelador ¿Qué sucede dentro de éste con el agua? R: La temperatura del congelador es menor que la temperatura ambiente y que la del agua, por esto el agua se congela. Los estudiantes con esta pregunta podrán comprender que el cambio de temperatura que se aplique a un objeto o compuesto es fundamental para tener una fase, ya que a partir del agua en fase líquida, aplicando una menor temperatura, se obtuvo agua en fase sólida. 3. ¿Solo el hielo está en fase sólida? ¿Por qué? R: Sí, porque no cambia de forma y de volumen al momento de vaciarlo en el vaso. La Tabla 2, a continuación, contiene una serie de objetos que utilizas de forma cotidiana. Clasifícalos según su fase (sólida, líquida o gaseosa).

Objeto

Fase

Vapor de la tetera hirviendo

Gaseoso

Madera

Sólido

Aire

Gaseoso

Alcohol

Líquido

Vela

Sólido

Leche

Líquido

Metal

Sólido

Tabla 2: Objetos de uso común.

8


El docente debe revisar las respuestas de la Tabla 2 al final de la actividad para que los estudiantes no generen algún preconcepto erróneo. Si se registra alguna respuesta errónea, instar al estudiante a que vuelva a leer la definición que se dio para cada fase y, según ese criterio, que clasifiquen nuevamente el objeto. 1. ¿Qué factores definen que un cuerpo u objeto posea una determinada fase? R: Su forma, su capacidad de fluir y tomar la forma de un recipiente, además de su volumen. 2. ¿Un mismo objeto u elemento puede estar en las tres fases de la materia conocidas? ¿De qué dependerá este factor? Explica tu respuesta con el ejemplo del agua: hielo, agua y vapor. R: Sí. De acuerdo a la actividad, depende de la temperatura a la que esté sometido el compuesto u objeto. El agua en fase sólida está en los polos del planeta, glaciares, en la cima de montañas, etc., además del refrigerador. El agua líquida está en el mar, ríos o lagos. Se puede obtener vapor de agua cuando se hierve en la tetera y llegando a su punto máximo, haciendo que salga el vapor de la tetera. También sucede cuando está amaneciendo y la temperatura es muy baja, pero ésta cambia rápidamente a medida que amanece. La presión es directamente proporcional a la temperatura de una sustancia o compuesto. Si la presión varía de tal modo que ésta disminuye, la temperatura de ebullición también disminuye y si la presión aumenta, la temperatura de ebullición aumenta. Comenta estas respuestas con tu grupo de trabajo y, cuando termines, avisa al profesor. Este revisará si lo realizado está correcto. Estas respuestas serán comentadas a nivel de grupo curso. Las habilidades a trabajar son las de comunicar y registrar, ya que de forma escrita comunicarán lo visto durante toda la actividad, completando la tabla y respondiendo las preguntas. Se recomienda hacer una revisión de todos los registros realizados durante la actividad, resaltando aún más las preguntas que tuvieron un inconveniente mayor.

9


Actividad 1.2 “Cambio de fases en compuestos” Objetivo de aprendizaje a trabajar es: CN04 OA 10

Situación Problemática: ¿Qué son los cambios de fase? Son transiciones que sufre un compuesto entre las fases de la materia. ¿Cuántos cambios de fase existen? Existen seis, solidificación, fusión, condensación, vaporización, sublimación y sublimación. ¿Qué compuestos existen en la Tierra y en otros planetas del Sistema Solar? El más conocido es el agua “H2O”, pero no de la forma en que está en la Tierra. Abunda en distintas proporciones y diferentes fases. ¿En qué fase estarán los compuestos existentes en los planetas del Sistema Solar? Depende de la temperatura que tenga la superficie del planeta, pero en esta actividad se frecuenta la fase sólida y gaseosa.

Materiales: - 4 imágenes representativas de los compuestos (8 copias de cada imagen). - 8 imágenes representativas de cada componente del Sistema Solar. - 1 pegamento. - 2 tijeras.

Procedimiento:

10


¿Sabías qué…? cambio de fase es la transición que sufre un compuesto entre las fases de la materia.

En la Figura 1 se muestran los cambios de fase de la materia.

Figura 1: cambios de fase en la materia.

Créditos https://mayitoduche21.wordpress.com/2014/07/06/cambios-de-estado-fisico-dela-materia/

11


La Tabla 3, a continuación, muestra algunos de los compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar.

Planeta

Temperatura (Kelvin)

H2O

CO2

NH3

CH4

Neptuno

53

No

Urano

49

No

Saturno

134

No

Júpiter

152

No

Marte

286

No

Tierra

288

Venus

730

No

No

Mercurio

440

No

No

Tabla 3: Compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar y temperaturas correspondientes a cada planeta.

H2O: agua

CO2: dióxido de carbono.

NH3: amoniaco

CH4: metano Tabla 4: Simbología.

Ejemplo: Cuando derrites un cubo de hielo (sólido), cambia de fase, convirtiéndose en agua líquida (líquido). Esta transición se denomina fusión. La transición es el cambio de fase. Se requiere que el profesor explique este ejemplo, para asegurarse de que los estudiantes lo vean y comprendan, ya que será de importancia para proseguir con la actividad. Los porcentajes de abundancia del compuesto son distintos en todos los casos. Éstos son algunos de los compuestos, algunos presentes en la atmósfera, como otros en la superficie. Las temperaturas están en Kelvin, debido a que la temperatura de algunos de los planetas es inferior a 0°C. Explicar que es en un tipo de escala distinta, la cual mide temperatura. Comparar con la medición de una regla en centímetros y pulgadas. Estas son temperaturas medias de cada planeta, exceptuando la de Marte, que corresponde a la temperatura máxima que éste alcanza. La presión es constante para lo que se está pidiendo.

12


En la Tabla 3 puedes ver diversos compuestos presentes en el Sistema Solar. Identifica qué planetas poseen agua, dióxido de carbono, amoniaco o metano. A pesar de que es simbología para los estudiantes, estas son las nomenclaturas de cada compuesto. A continuación se presenta la Tabla 5, la cual muestra los compuestos presentados en la Tabla 3 y los intervalos de temperaturas a las cuales estos se mantienen en las tres fases de la materia.

Fase

H2O

CO2

NH3

CH4

Sólida

0 - 273

0 – 194

0 - 195

0 - 90

Líquida

274 – 372

195 – 216

195 – 239

90 – 111

Gaseosa

373 – en adelante

217– en adelante

239 – en adelante

111 – en adelante

Tabla 5: Intervalos de temperaturas en Kelvin en las cuales los compuestos mantienen su fase.

Determina, según lo visto anteriormente, la fase en que se encuentran los compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar, de acuerdo a sus temperaturas. Completa la Tabla 6 a continuación. La habilidad a trabajar es la de clasificar. Según los rangos de temperatura los estudiantes clasificarán si un compuesto está en una determinada fase. Recordar que en la actividad anterior ellos tenían agua en fase líquida y ésta se introducía al refrigerador, donde la temperatura es menor, obteniendo agua en fase sólida. Entonces, la fase de una sustancia o compuesto está relacionada con la temperatura. Ejemplo (Tabla 6): Júpiter posee H2O, que corresponde a agua. Esta se encuentra a una temperatura de 152 K según la Tabla 3. Revisamos en la Tabla 5 el elemento H2O y comparamos en qué rango está. Elemento

Sólido

H2O

0 - 273

Líquido

273 – 373

Gaseoso

273 – en adelante Tabla 6: Ejemplo.

13


Procure revisar si los estudiantes están clasificando bien la fase de acuerdo a los rangos presentados, ya que éstos se utilizarán posteriormente como referencia para ver el cambio de fase de cada compuesto. Las habilidades a trabajar son las de registrar y comunicar. Por medio de la clasificación ellos registrarán y comunicarán las fases en la Tabla 7, de acuerdo a lo visto en la Tabla 5. Explicar este ejemplo para todos los estudiantes ya que “si no se comprende”, la actividad no podrá seguir su curso. El valor de 152 K está en el rango de sólido. Colocamos la fase en la Tabla 7 según corresponda.

Planeta

Temperatura (Kelvin)

H2O

CO2

NH3

CH4

Neptuno Urano

53

Sólido

-

Sólido

Sólido

49

Sólido

-

Sólido

Gaseoso

Saturno Júpiter Marte Tierra Venus Mercurio

134 152 186 288 730 440

Sólido Sólido Sólido líquido Gaseoso Gaseoso

Sólido Líquido Gaseoso Gaseoso

Sólido Sólido Gaseoso -

Gaseoso Gaseoso Gaseoso Gaseoso -

Tabla 7: Fases de la materia en los compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar.

Prosigue completando las fases de la materia en las que se encuentran los compuestos de acuerdo a cada planeta. En base a lo realizado, contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Qué compuesto es más abundante en el Sistema Solar, luego del agua? ¿Se encuentra siempre en la misma fase? ¿De qué factor dependerá la fase en la que se encuentre el compuesto? R: Es el metano CH4, este está presente en distintas fases en el Sistema Solar. Depende de la temperatura del planeta. 2. ¿En qué planetas se puede encontrar CO2 en la misma fase en que se encuentra en la Tierra? R: En Venus y Mercurio. 3. ¿En qué fase está el compuesto H2O en Venus y la Tierra? R: En Venus está en fase gaseosa y en la Tierra, en fase líquida.

14


¿Qué compuesto está presente en todos los planetas, y en qué fase está en cada uno de ellos? R: El agua está presente en todos los planetas. En Mercurio y Venus está en fase gaseosa, en la Tierra está en fase líquida y en los planetas Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno está en fase sólida. Según la Figura 1, presentada al comienzo de la actividad 1.2, completa la Tabla 8 con los cambios de fase que se presentan en los diversos compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar, tomando como referencia la Tierra. Para mayor comodidad de los estudiantes, proyectar la Figura 1 en la pizarra del salón de clases. Ejemplo: Si el compuesto H2O en la Tierra está en fase líquida y en Mercurio y Venus está en fase gaseosa, significa que el compuesto pasa de fase líquida a gaseosa, lo que implica un cambio de fase. Si observamos en la Figura 1, vemos que el cambio de fase que realiza el compuesto H2O corresponde a vaporización. Solo es necesario realizar una vez el cambio de fase. Apoyarse de la proyección para explicar el ejemplo que se entrega a los estudiantes. Este mismo procedimiento se realizará para completar la Tabla 8.

H2O Ejemplo: Vaporización (Tierra a Mercurio y Venus)

CO2

NH3

Sublimación Vaporización (Tierra a Júpiter, (Tierra a Mercurio y Saturno, Urano y venus) Neptuno)

Solidificación (Tierra a Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno)

Solidificación (Tierra a Marte)

-

CH4 Sublimación (Tierra a Urano y Neptuno)

-

Tabla 8: Cambios de fase de la materia en los compuestos presentes en los planetas del Sistema Solar.

Las habilidades a trabajar son las de comparar, comunicar y registrar, ya que compararán dos fases distintas y, viendo que cambio de fase existe entre estas dos, esto será registrado y comunicado en la Tabla 8.

15


¿Sabes dónde se encuentran estos compuestos? Explica dónde se puede encontrar al menos uno. H2O: agua

CO2: dióxido de carbono

NH3: amoniaco

CH4: metano

R: El agua se encuentra en ríos, lagos y el mar. El dióxido de carbono es emitido por industrias, el metano se genera debido a la descomposición de la basura y el amoniaco es estiércol, utilizado como fertilizante para la agricultura. Además, se puede encontrar de forma artificial en las tinturas de pelo. A continuación, se muestran una serie de imágenes que representan los compuestos vistos durante la actividad de acuerdo a como los vemos en la Tierra. Tendrás que recortarlas y pegarlas sobre los planetas del Sistema Solar según si estos contienen o no dicho compuesto. (Ver Tabla 3).

Figura 2: Agua y hielo en la Antártica.

Figura 4: El estiércol contiene amoniaco, utilizado como fertilizante.

Figura 3: Basural que emite gas metano.

Figura 5: Dióxido de carbono que emiten las industrias.

Figura 2: Créditos http://www.blogviajeszeppelin.com/?p=59 Figura 3: Créditos http://www.987mas.com/colonia-caroya-hubo-tres-falsas-alarmas-de-incendio-en-el-basural/ Figura 4: Créditos https://es.wikipedia.org/wiki/Abono Figura 5: Créditos http://www.elheraldo.co/medio-ambiente/dramatico-record-se-superaron-las400-ppm-de-dioxido-de-carbono-nivel-global-195191

16


Contarás con imágenes impresas de los planetas del Sistema Solar, vistos durante la actividad, para que puedas pegar sobre estos las fotos representativas de los compuestos que en ellos encontrarás. a) c) e) g)

Mercurio. Tierra. Júpiter. Urano.

a)

e)

b)

f)

b) d) f) h)

Venus. Marte. Saturno. Neptuno.

c)

g)

d)

h) Figura 6: Planetas del Sistema Solar.

Comparte las respuestas de tu grupo con tu curso. Las habilidades a trabajar son las de clasificar, comunicar y registrar, ya que en esta oportunidad clasificarán, registrarán y comunicarán las imágenes que correspondan en cada planeta, el cual contiene este compuesto. Es necesario que las respuestas de cada actividad se comenten para que los estudiantes vayan recordando lo realizado y tengan una secuencia. Se pedirá que al menos un estudiante por grupo comente una pregunta.

Créditos http://www. astromia.com/

17


Nivel: Cuarto Básico

Manual Docente

Ignacia González - Maricel Contreras Estudiantes de Pedagogía en Física.

Actividad 2 “Asteroides y sus colisiones en el Sistema Solar” Objetivo 1 : Comprender cómo se formaron los cráteres en la Luna por la colisión de asteroides con su superficie.

Objetivo 2 : Comprender la importancia de nuestro satélite, la Luna, para la Tierra en relación a los impactos que recibe de los asteroides provenientes del cinturón de asteroides.

Descripción actividad En esta oportunidad se realizarán actividades relacionadas con las colisiones de asteroides en la superficie lunar y los antecedentes de colisiones en la Luna y la Tierra. Para llevarla a cabo se requiere utilizar el patio o cancha del establecimiento. A cada estudiante se le debe entregar una guía. También se deben realizar grupos de 4 personas. Todo el material necesario para el desarrollo adecuado de estas actividades será entregado a cada grupo. La primera actividad está relacionada con la simulación de los cráteres lunares debido a la colisión de asteroides en su superficie. La segunda actividad aborda de dónde provienen estos asteroides y a qué se debe que la Luna tenga más impactos visibles en comparación a la Tierra. Para iniciar, se recomienda que el docente realice una introducción motivacional con la finalidad de obtener la atención de los estudiantes y de que ellos conozcan la temática a desarrollar. Un ejemplo de esto se describe a continuación: “Cuando observas el cielo nocturno, estás observando estrellas que pertenecen a la Vía Láctea, nuestra galaxia, y en este mismo cielo están los planetas, algunos visibles dependiendo de la época, en este cielo nocturno ¿Alguna vez has visto un asteroide? ¿Por qué dices una estrella fugaz, sabiendo que la estrella más cercana está a 4,2 años luz? ¿Estos objetos colisionan con la superficie terrestre? ¿De dónde provienen? En esta ocasión se realizará esta actividad para simular los cráteres lunares y comprender por qué son poco frecuentes en la superficie terrestre”.

18


Se recomienda apoyar esta fase introductoria con la imagen de la abolladura que dejó un asteroide en el año 1992 en un automóvil y la cantidad de colisiones que se han registrado desde el 1994 hasta el 2013. Para finalizar, se recomienda proyectar un video, el cual nos hace la siguiente pregunta: ¿Qué hubiese sucedido si el asteroide que provocó la extinción de los dinosaurios no hubiese colisionado con la Tierra? Tabla P3, muestra los temas a tratar en las actividades, así como los objetivos de aprendizaje de ciencias para el nivel de cuarto básico y las habilidades a desarrollar por parte de los estudiantes. Astronomía en el aula

Objetivos de aprendizaje

Habilidades

Asteroides, simulación de los cráteres lunares y número de colisiones visibles en la superficie terrestre y lunar.

CN04 OA 12 CN04 OA 13

Comparar Comunicar Experimentar Medir Observar Predecir Registrar Usar Instrumentos Usar modelos Tabla P3 Temáticas, objetivos de aprendizaje y habilidades a desarrollar.

Para mayor información, con respecto a la actividad 1.2 y actividad 2.1, el docente puede visitar las siguientes páginas de Internet: Contenido

Página

Estructura de un cráter

http://www.geopaloma.com/Geoesfera/estructura%20 del%20crater.htm http://axxon.com.ar/zap/123/c-ZappingASCrateres.htm

Cráteres de impacto en la Tierra Cráteres de la Luna Atmósfera de la Tierra Cráteres de impacto en la Tierra Cinturón de Asteroides Noticia: colisión del asteroide “1950DA” para el año 2880 Evento de Bólido de Cheliábinsk, en Rusia Cuenca de Sudbury

https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Cr%C3%A1teres_ de_la_Luna http://www.salonhogar.net/Ciencias/La_Atmosfera.htm http://www.windows2universe.org/earth/Interior_Structure/crater.html&lang=sp https://es.wikipedia.org/wiki/Cintur%C3%B3n_de_asteroides http://www.24horas.cl/tendencias/cienciaysalud/cientificos-descubren-asteroide-en-ruta-de-colision-con-la-tierra-1377497 https://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3lido_de_ Cheli%C3%A1binsk https://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_de_Sudbury

Tabla P4 Sitios web donde encontrar información de la actividad a tratar.

19


Nivel: Cuarto Básico

Manual Estudiante

Ignacia González Muñoz - Maricel Contreras Catalán Estudiantes de Pedagogía en Física.

Actividad 2.1 “Cráteres lunares” Objetivo de aprendizaje a trabajar CN04 OA 12.

Situación Problemática: ¿Alguna vez has observado la Luna? ¿Qué son esas manchas sobre su superficie? Sí. La superficie de la Luna presenta cráteres de impacto, volcanes, depresiones rellenadas por el océano de magma, colinas y mares. ¿Cómo se formaron los cráteres lunares? Se formaron debido al impacto que generaron asteroides, cuando éstos colisionaron con la superficie. Los cráteres lunares ¿tienen una estructura común? Sí, estos tienen una cuenca, debido al impacto que genera el asteroide. Existen dos tipos de cráteres, simple y complejo.

Materiales: - 1 kilogramo de harina. - 1 bolsa de chocolate en polvo. - 1 bandeja de aluminio de 30 cm × 20 cm. - 1 bolita de vidrio. - 1 bolón de vidrio. - 1 pelota de plástico. - 1 roca. - 1 regla. - Trozo de tela de 50 cm x 50 cm o papel de diario. Precauciones: Trabajarás con materiales que pueden manchar tu uniforme, procura mantener tu espacio de trabajo despejado para evitarlo.

20


Es importante tener cuidado con la manipulación de la harina y las bolitas de vidrio. La habilidad que se desarrollará es la de usar instrumentos, ya que los alumnos tendrán que manejar materiales, los cuales ayudarán a desarrollar la actividad.

Procedimiento: a) Forma grupos de trabajo de 4 estudiantes. b) Revisa si tienes todos los materiales mencionados. c) Esta actividad debe ser llevada a cabo en una zona más amplia, como el patio o la cancha de tu escuela. Esta será indicada por el profesor.

Procurar que la zona sea amplia y despejada, para que los estudiantes no tengan inconvenientes con la manipulación de las bolitas de vidrio y la harina salpicada por el impacto. Tendrán que recrear el daño que sufre una superficie como la Luna debido a la colisión de un asteroide. La Figura 7 (a) muestra la superficie visible, desde la Tierra, de la Luna y (b) uno de sus cráteres.

(a)

(b) Figura 7 (a) Cara visible de la Luna. (b) Cráter de 80 km de diámetro, perteneciente al lado oculto de la Luna. Imagen tomada por Apollo 11 en el 1969.

Crédito imágenes: Bradley W. Carroll and Dale A. Ostlie. (2007). An Introduction to Modern Astrophysics. San Francisco: Addison Wesley.

21


Lee las instrucciones y síguelas paso a paso: a) En tu zona de trabajo, cubre el piso con la tela o el diario. b) Sobre el diario, ubica el molde rectangular de aluminio. c) Vacía en el recipiente todo el contenido de la bolsa de harina. d) Polvorea sobre el recipiente con harina el chocolate en polvo.

Figura 8 bandeja de aluminio con harina y chocolate en polvo.

La Figura es una representación de la superficie Lunar, ya que sobre ésta hay una gran cantidad de cráteres. Por lo tanto, a través del montaje tendrás que observar cómo se forman estos cráteres manejando distintas variables como la masa, el diámetro y la velocidad inicial de los objetos que impactarán sobre el molde de aluminio. Las habilidades a trabajar serán experimentar y observar, mediante la experimentación de lanzar objetos hacia la superficie, con distintos impulsos, los alumnos tendrán que observar lo que sucede en la superficie. Tabla 9 tendrá que ser completada de acuerdo con lo que vayan experimentando y lo que se pide en ella. La masa y el diámetro serán entregados con los objetos. Simbología Tabla 9: Vo=0: velocidad inicial igual a cero. Vo>0: velocidad inicial mayor a cero. P: Profundidad del agujero en la superficie. D: Diámetro en la superficie

Para completar la Tabla 9, tendrás que dejar caer los objetos con distintos impulsos y anotar cuál es la profundidad del impacto y su diámetro. ¡Ayuda! Ten en cuenta que si dejas caer un objeto, su velocidad inicial será cero (V0 = 0). Por otro lado, si lanzas un objeto, su velocidad inicial será distinta de cero y mayor (V0 > 0). La habilidad a trabajar es la de comparar. Mediante las condiciones y los diversos objetos, tendrán que comparar los valores que se pide en cada lanzamiento.

22


Los objetos representarán los asteroides que colisionan con la superficie lunar. Objeto

Masa (gr)

Diámetro (cm)

V0=0

V0 > 0

P (cm) D (cm) P (cm) D (cm)

Bolita de vidrio Pelota de plástico Bolón de vidrio Roca Tabla 9 mediciones a realizar.

Realiza el mismo procedimiento anterior, pero ahora hazlo lanzado los objetos de forma inclinada. En base a lo anterior, completa la Tabla 10.

Objeto

Lanzamiento Inclinado P (cm)

D (cm)

Bolita de vidrio Pelota de plástico Bolón de vidrio Roca

Tabla 10 mediciones a realizar.

Las habilidades a trabajar serán usar modelos, registrar, comunicar y medir. Mediante el lanzamiento de objetos hacia una superficie, están usando un modelo para explicar los cráteres lunares, además de medir para obtener los valores que serán registrados y comunicados en las tablas anteriores. ¿Sabías qué…? la velocidad a la que viaja un avión comercial con 242 pasajeros es de 1.049 km por hora, en cambio un asteroide que ingresó a la Tierra, lo hizo con una velocidad de 64.800 km por hora. Este asteroide colisionó principalmente en Rusia, por lo que se le llamó “Bólido Cheliábinsk”.

23


Esta actividad no puede simular las grandes explosiones que ocurren cuando un objeto que se mueve a gran velocidad choca con una superficie. La explosión derrite y vaporiza el material alrededor de ella, incluyendo el cuerpo de impacto. ¡Una vez terminada esta sección, procura limpiar la zona de trabajo! Una vez completada la Tabla 9 y Tabla 10, contesta las siguientes preguntas. 1. ¿Qué observas sobre la superficie de harina con chocolate en polvo cuando lanzas un objeto y lo remueves de dónde cayó? R: Se observa el orificio que se produce cuando el objeto impacta la superficie. 2. ¿Qué sucede sobre la superficie del recipiente con harina y chocolate si un mismo objeto es lanzado desde distintas posiciones y con distintas velocidades iniciales? Observa las mediciones que realizaste para un mismo objeto. R: La superficie se acomoda a la dimensión del objeto y, dependiendo la velocidad, se registran distintas profundidades. 3. ¿Existe alguna diferencia entre el lanzamiento registrado en la Tabla 9 y el lanzamiento de la Tabla 10 para la condición V0 > 0? R: Se registra una diferencia. Dependiendo de la inclinación de incidencia del objeto con respecto a la superficie, se genera un orificio de distinta dimensiones. Para mayor información revisar la Cuenca Sudbury, ubicada en Canadá. (https://es.wikipedia.org/ wiki/Cuenca_de_Sudbury). 4. ¿Hay alguna diferencia entre una bolita y un bolón de vidrio para la condición V0 > 0? ¿A qué se deberá esto? Explica tu respuesta. R: Con la bolita de menor radio se genera un menor impacto, en cambio con la de mayor diámetro se genera un mayor impacto. Como su composición es la misma y solo varían en el diámetro y su masa, dependiendo del valor de éstos se puede generar un cráter de menor o mayor impacto. 5. ¿Se puede decir que mientras mayor sea la masa del objeto, mayor será el diámetro y la profundidad del impacto en la superficie? Explica tu respuesta. R: Sí, eso se ve reflejado en las dimensiones que genera la pelota de mayor tamaño, de mayor profundidad y diámetro, comparado con las demás situaciones.

24


6. ¿Existe alguna relación entre el diámetro real del objeto y el diámetro del cráter que deja el mismo en la superficie? R: No sabemos con exactitud, pero sí se sabe que un diámetro conocido puede generar un cierto daño en la superficie terrestre. En la actualidad se sabe que, según el diámetro de un asteroide, al colisionar libera una gran cantidad de energía, comparándose con la liberada por las bombas nucleares. Piensa y predice… Si callera un objeto de 10 kilómetros en la superficie terrestre, ¿Cuál sería el diámetro del cráter provocado por la colisión de éste?. La habilidad a trabajar es la de predecir, ya que a los estudiantes se les pedirá que realicen una proyección sobre la dimensión de un cráter dejado por la colisión de un asteroide de 10 km, instando a pensar sobre las consecuencias de esta colisión.

¿Sabías qué…? en la Luna hay alrededor de 5.185 cráteres. Algunos tienen un diámetro de 20 kilómetros o más.

Figura 9 y Figura 10 muestran los tipos de cráteres existentes.

Figura 9

Figura 10 Figura 9 y 10: Tipos de cráteres.

Una vez realizado el procedimiento anterior alza tu mano y avisa al profesor a cargo que has terminado la actividad. Posteriormente, tus respuestas serán compartidas con tu curso

Créditos http://www.geopaloma.com/Geoesfera/estructura%20del%20crater.htm

25


Actividad 2.2 “La atmósfera, el escudo terrestre” Objetivo de aprendizaje a trabajar es: CN04 OA 13

Situación Problemática: ¿Existirán cráteres en la Tierra?, ¿Conoces alguno? ¿Qué dimensiones tendrán estos cráteres? Sí, existen cráteres en la Tierra. Por ejemplo, la Cuenca de Sudbury y el cráter Chicxulub. El primero tiene una dimensión de 60 km por 30 km. El segundo, de 180 km de diámetro. Si consideramos a la Tierra y a la Luna ¿Cuál de ellas tendrá más cráteres? ¿A qué se deberá esto? La Luna tiene más cráteres de impacto que la Tierra. Esto se debe a que no posee una atmósfera que destruya los objetos que se le acercan. Además, la falta de atmósfera influye directamente en la falta de erosión en cráteres. Por otro lado, la vida en la Tierra también erosiona la superficie terrestre. ¿De dónde provienen estos asteroides? ¿Por qué son atraídos hacia nuestro planeta? La mayoría de los asteroides provienen de la secuencia principal del cinturón de asteroides, ubicada entre la órbita de Marte y Júpiter. Son atraídos hacia el Sistema Solar interno debido a la atracción que genera el Sol sobre estos objetos. Procedimiento:

26


¿Sabías qué…? en la Tierra se han identificado 120 cráteres de alto impacto. ¿Alguna vez has visto esta panorámica y has dicho “¡una estrella fugaz!”?

Figura 11: Registro de lluvia de meteoros en Cascadas Mcloud, California.

¿Sabías qué…? Las lluvias de meteoros se producen cuando la Tierra cruza alguna región en dónde hay restos de cometas. Según un registro de colisiones, desde el año 1994 al año 2004 nuestro planeta atrae 100.000 kg de partículas rocosas al día, del tamaño de un grano de polvo al de uno de arena gruesa. Cada 13 días chocamos con rocas mayores a 1 metro, una vez al año con algo grande como el tamaño de un auto y una vez cada 10 años con cuerpos de 20 metros o más. Pregunta: ¿de dónde provienen los asteroides que colisionan con la Tierra? A continuación, se muestra la Figura 12, donde se observan los objetos pertenecientes al Sistema Solar.

Figura 12: Sistema Solar.

Créditos http://mexico.cnn.com/tecnologia/2013/08/09/una-lluvia-de-meteoros-llenara-el-cielo-de-estrellas-fugaces Créditos https://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=87977

27


Observando la Figura 12 ¿De dónde crees que provienen los objetos que colisionan con la Tierra? R: Del cinturón de asteroides. Relaciona la actividad 2.1 y la información entregada hasta ahora en la actividad 2.2 ¿Crees que un objeto del tamaño de un grano de arena pueda dejar un cráter en la superficie terrestre? ¿Cómo sabes que estos cuerpos diminutos están colisionando con la Tierra si no hay un cráter? R: No es posible que un grano de arena o una roca pequeña deje algún cráter, ya que al atravesar la atmósfera de la Tierra se desintegra. Se sabe que estos cuerpos están colisionando con la atmósfera porque constantemente se ven destellos en el cielo a los cuales se les dice “estrellas fugaces”. La habilidad a trabajar es la de comparar. Tendrán que comparar lo visto en la actividad 2.1 y la información entregada en la actividad 2.2. ¡Ayuda! Para responder a la pregunta anterior, observa la Figura 11. ¿Qué objeto atrae a los asteroides? Recuerda que un objeto de mayor masa atrae a los de menor masa. Puedes observar la Figura 12 para responder esta pregunta. R: El Sol atrae a los asteroides del cinturón de asteroides. ¿Por qué los asteroides atraídos por el Sol colisionan con la Luna y la Tierra? R: Ya que la Tierra y la Luna interfieren en el camino del asteroide, el cual es atraído por el Sol. En la Tabla 11 se darán a conocer las características de la Tierra y la Luna. A partir de los datos entregados, responde la siguiente pregunta: Las habilidades a trabajar son comunicar y registrar. Comunicarán y registrarán de manera escrita según lo pedido en las preguntas anteriores. Considerando la Tierra y la Luna ¿En cuál de estos cuerpos existen más colisiones? Discute esta pregunta con tus compañeros.

28


Tierra

Luna

Diámetro

12742 km

3474 km

Distancia hasta el cinturón de asteroides Temperatura media

299,19 millones de kilómetros aproximadamente. 14 °C

298,81 km millones de kilómetros aproximadamente. 107 °C(día)

Cantidad de cráteres conocidos

120*

1.517

Diámetro mayor de un cráter

300 km

135 km

Capas de la atmósfera

Tropósfera Estratósfera Mesósfera Ionósfera Termósfera Exósfera

No posee

*Conocidos hasta el año 2000.

Tabla 11 Datos de la Tierra y la Luna

Figura 13: Cráter Chicxulub, ubicado en la península de Yucatán en México.

Créditos http://ciencia272.rssing.com/chan-16600517/all_p8.html

29


Al cráter Chicxulub, mostrado en la Figura 13, se le atribuye, debido a sus dimensiones, la extinción de la vida existente durante los períodos del Cretácico y Terciario. Esta extinción se produjo hace 65 millones de años y acabó con la vida de los dinosaurios. El cráter se encuentra ubicado al noroeste de la península de Yucatán, en México, tiene un diámetro que mide más de 180 km y se estipula que el asteroide que impactó la superficie terrestre tenía un tamaño de 10 kilómetros. Responda: 1. ¿En qué objeto, ya sea Luna o Tierra, existen más registros de impactos? R: En la Luna hay una mayor cantidad de registros de cráteres de impacto. Esta pregunta guiará a los estudiantes a comprender que, a pesar de que en la Tierra existe una menor cantidad de registro de cráteres de impacto en comparación a la Luna, no es por que lleguen menos objetos a la Tierra, si no que hay otro factor. 2. ¿Qué factores de los que se presentaron anteriormente, pueden evitar un mayor impacto en la superficie Terrestre? R: La atmósfera terrestre. Gracias a ésta los objetos no producen algún impacto mayor, ya que esta los desintegra desde la entrada a la atmósfera y la superficie terrestre. Discute estas preguntas con tus compañeros de grupo. Una vez realizado el procedimiento anterior alza tu mano y avisa al profesor que has terminado la actividad, para luego comentar y compartir tus respuestas con el curso. Las habilidades a trabajar son comunicar y registrar. Los estudiantes tendrán que registrar sus respuestas en todas las preguntas y posteriormente comunicarlas de forma oral entre el grupo curso. Imágenes para fase introductoria

Figura P1 Vehículo de Nueva York impactado en el 1992 por un asteroide. Se visualizó como una bola de fuego a lo largo de la costa este.

Créditos http://maestroviejodespierta2.com/category/astronomia/meteoritos-y-cometas/com/chan-16600517/all_p8.html

30


Figura P2 Porta maleta del vehículo colisionado.

Figura P3 registro de asteroides impactados en la superficie terrestre desde el año 1994 al 2013.

Video para el cierre de la actividad: Link: https://www.youtube.com/watch?v=ZlP4XdtvZ8E Tráiler de la película “Un gran dinosaurio”. ¿Qué hubiese sucedido si el asteroide que extinguió a los dinosaurios no hubiese impactado la superficie terrestre? Créditos http://www.meteoritestudies.com/protected_PEEKSKIL.HTM Créditos http://neo.jpl.nasa.gov/news/news186.html

31


Nivel: Cuarto Básico

Manual Docente

Ignacia González - Maricel Contreras Estudiantes de Pedagogía en Física.

Actividad 3 “Un cometa en la sala de clases” Objetivo 1: Conocer y comprender la trayectoria realizada por un cometa, como el cometa Halley, a lo largo de su desplazamiento alrededor del Sol.

Objetivo 2: Conocer y comprender de qué está hecho un cometa y las causas del brillo y largo de su cola.

Descripción actividad En esta oportunidad se realizarán actividades relacionadas con la trayectoria y composición de los cometas. A cada estudiante se le debe entregar una guía. También se deben realizar grupos de 4 personas. Todo el material necesario para el desarrollo adecuado de estas actividades será entregado a cada grupo. La primera actividad está relacionada con la trayectoria que realiza un cometa, el cometa Halley. Los alumnos tendrán que recortar una secuencia temporal de su trayectoria y hacer un film. La segunda actividad aborda la composición y comportamiento de un cometa en las cercanías del Sol. Para iniciar, se recomienda que el docente realice una introducción motivacional con la finalidad de obtener la atención de los estudiantes y que conozcan la temática a desarrollar. Un ejemplo de esto se describe a continuación: “Cuando observas el cielo nocturno, estás observando estrellas que pertenecen a la Vía Láctea, nuestra galaxia, y en este mismo cielo están los planetas, algunos visibles dependiendo de la época, en este cielo nocturno ¿alguna vez has visto un cometa? ¿Qué tipo de trayectoria realizarán para que éstos sean visibles cada cierta época? ¿Cómo se reconocen en el cielo? La siguiente actividad nos permitirá conocer la trayectoria que realiza un cometa y comprender su composición y su comportamiento en las cercanías al Sol”.

32


Tabla P5, muestra los temas a tratar en las actividades, así como los objetivos de aprendizaje de ciencias para el nivel de tercero básico y las habilidades a desarrollar por parte de los estudiantes.

Astronomía en el aula

Objetivos de aprendizaje

Habilidades

Cometas, trayectoria y composición.

CN04 OA 10 CN04 OA 12

Comunicar Experimentar Explorar Observar Registrar Usar modelos

Tabla P5 Temáticas, objetivos de aprendizaje y habilidades a desarrollar.

Para mayor información sobre las actividades 1.2 y 3.2, el docente puede visitar las páginas de Internet mostradas en la Tabla P6. Contenido

Página

Trayectoria/composición

https://es.wikipedia.org/wiki/Cometa

Cometa McNaught

http://observatorio.info/2008/01/el-cometa-mcnaughtsobre-chile/ Tabla P6 Sitios web donde encontrar información de la actividad a tratar.

33


Nivel: Cuarto Básico

Manual Estudiante

Ignacia González Muñoz - Maricel Contreras Catalán Estudiantes de Pedagogía en Física.

Actividad 3.1 “Órbita del Cometa Halley” Objetivo de aprendizaje a trabajar es: CN04 OA 12

Situación Problemática: ¿Todos los cometas son atraídos hacia el Sol? Todos los cometas que son atraídos hacia el Sistema Solar interno, son atraídos por el Sol, ya que posee mayor masa. ¿Qué trayectoria describen los cometas alrededor del Sol? Los cometas realizan trayectorias elípticas, como es el caso del cometa Halley, parabólicas e hiperbólicas. Aquellos con trayectoria elíptica, realizan cada cierto tiempo (años) la misma trayectoria. ¿Los cometas solo se acercan una vez en su vida al Sol? ¿O vuelven cada cierto tiempo? Depende del tipo de órbita que realicen los cometas, en el caso del cometa Halley, este tiene un período. Materiales: - Secuencia impresa de la trayectoria de un cometa. - 2 tijeras - 1 corchetera. Precauciones: Se debe tener precaución con la manipulación de las tijeras y la corchetera, ya que podría provocarse una lesión en alguna parte del cuerpo. Tener precaución con la manipulación de las tijeras y corchetera. Procedimiento: a) Forma grupos de trabajo de 4 estudiantes. b) Revisa si tienes todos los materiales mencionados.

34


En esta actividad tendrás que elaborar un film a partir de las imágenes entregadas. Éstas, contienen la trayectoria que realiza un cometa a lo largo de su desplazamiento alrededor del Sol. Sigue las siguientes instrucciones para elaborar tu film. a) Recorta las imágenes de forma ordenada, de acuerdo a la enumeración que tienen. b) Apílalas unas sobre otras siguiendo el orden de la enumeración. c) Corchetéalas en el borde de una esquina, como si fuese un libro que abrirás. Para visualizar esta secuencia, pasa las hojas tan rápido como puedas. Las habilidades a trabajar son explorar y observar, ya que mediante el film los alumnos tendrán que observar y conocer la trayectoria y cambio de apariencia que realiza el cometa Halley alrededor del Sol. Contesta las siguientes preguntas con respecto a lo observado. Dibuja en el cuadro la órbita del cometa observado.

1. Según la secuencia del cometa ¿Éste es atraído por el Sol? Justifica tu respuesta. R: Sí, debido a la fuerza de gravedad que ejerce el Sol hacia el cometa, realizando una trayectoria elíptica. 2. El cometa en todo momento ¿Está cercano al Sol y a la Tierra? Explica tu respuesta. R: No, ya que pasa dos veces cerca de la Tierra, cuando viene acercándose al Sol y cuando se aleja de éste. Al alejarse del Sol, se acerca a la órbita de Saturno.

35


3. ¿El cometa colisiona con la Tierra? R: No, ya que la Tierra no interfiere en la órbita del cometa como para que éste se desvié y colisione con ella. 4. ¿Cuántas veces es visible en la Tierra y en qué instancias del recorrido? R: Es visible una vez en Tierra, cuando se acerca a su perihelio (cerca del Sol) y cuando se aleja de éste. 5. Cuando el cometa se acerca y se aleja del Sol, ¿Qué sucede con su forma? ¿Por qué le pasa esto al cometa? R: El cometa a medida que se acerca su forma se torna alargada. R: Esto se debe a que el cometa está próximo al Sol, cuya tempratura es mayor. Lo anterior, sumado a la llegada del viento solar a su superficie, hace que el cometa empiece a cambiar de fase y sublime. Las habilidades a trabajar son comunicar y registrar. Mediante la contestación de preguntas a partir del film, ellos tendrán que registrar y comunicar de manera escrita lo que visualizan. ¿Sabías qué…? el cometa Halley (1P/Halley) tiene un período de 76 años aproximadamente, esto quiere decir que vuelve a ser visto en la Tierra cada 76 años. Se espera que podamos verlo nuevamente el 28 de julio de 2061. Cuando termines de responder las preguntas anteriores, alza tu mano y avisa al profesor para que revise lo que has realizado. Recuerda que debes compartir tus respuestas con tus compañeros de curso.

36


Figura 14 : Secuencia de la รณrbita del Cometa Halley alrededor del Sol.

37


38


Actividad 3.2 “Modelo de un cometa” Objetivo de aprendizaje a trabajar es: CN04 OA 10

Situación Problemática: ¿Cuál es la composición de un cometa? Un cometa está compuesto por agua líquida y un núcleo de roca, principalmente. ¿Por qué cuando el cometa está muy lejos del Sol no muestra cola a diferencia de cuando está cerca? Eso es debido a que el viento solar y la temperatura aumentan a medida que se acerca el cometa. Debido a que su superficie está compuesta por agua sólida, éste sublima en las cercanías al Sol. Cuando sometes un compuesto en estado sólido a una alta temperatura éste pasa al estado gaseoso ¿A qué cambio de fase corresponde esta situación? El cambio de fase es sublimación. Materiales: - 2 tazas o 250 gramos de hielo seco (bióxido de carbono congelado). - 1 botella de agua. - 1 bolsa con arena o tierra. - 1 frasco de amoniaco. - 1 bolsa con una pisca de miel. - 1 recipiente plástico. - 1 bolsa de basura mediana. - 4 guantes plásticos. - 1 machacador. - 1 cuchara sopera. - 1 tijera. - Papel absorbente (toalla nova).

39


Precauciones: En esta ocasión trabajarás con hielo seco, el cual puede producir quemaduras cuando hay un prolongado contacto con éste con las manos descubiertas, por lo que necesitas utilizar guantes.

Ten cuidado con el amoniaco. Es un elemento peligroso cuando entra en contacto con los ojos. Precaución con la manipulación del hielo seco, ya que éste quema si no se manipula con guantes. El amoniaco es peligroso cuando entra en contacto con los ojos, debe ser manipulado sin ser salpicado y con guantes.

Procedimiento:

a) Forma grupos de trabajo de 4 estudiantes. b) Revisa si tienes todos los materiales mencionados. c) Esta actividad será llevada a cabo en el patio o cancha de tu colegio. d) El hielo seco será entregado cuando tengas todo listo para comenzar a ver tu cometa, ya que se evapora a temperatura ambiente (recordar Actividad de Compuestos del Sistema Solar). ¿Sabías qué…? los cometas provienen del cinturón de Kuiper, el cual se encuentra después de Neptuno. Ahí hay cuerpos pequeños hechos de hielo y otros compuestos. Algunos de éstos se acercan cada ciertos años al Sol, siendo visibles en la Tierra. A medida que un cuerpo se acerca al Sol, su temperatura aumenta debido a que la radiación emitida por el astro es mayor sobre su superficie. Por esto, a medida que el cuerpo se aleja, su temperatura disminuye. La Tierra se encuentra a una distancia tal que un cometa ya empieza a emitir luz debido a que se acerca al Sol, como se vio en la primera actividad. En el caso de esta actividad, el cometa estará en la Tierra, siendo su temperatura menor que la superficie terrestre. ¿Qué sucede con el cometa a medida que se acerca al Sol? Para responder a esa pregunta tendrás que simular un cometa y ver qué sucede con éste a medida que la temperatura ambiente aumenta.

40


Las habilidades a trabajar serán las de experimentar y usar modelos. Con los materiales entregados construirán un modelo de un cometa, con el cual probarán y examinarán el fenómeno que sucede cuando éstos están sometidos a temperaturas mayores. Sigue con tu grupo las siguientes instrucciones. 1. Protege tus manos con los guantes. 2. Vierte 1/3 de la botella de agua en el recipiente plástico. 3. Añade la arena y mezcla con la cuchara. 4. Añade el amoniaco y mezcla. 5. Vierte la miel y mezcla. 6. Revuelve hasta que esté todo bien mezclado. 7. Vierte el hielo seco dentro de la bolsa de basura. 8. Muele el hielo con el machacador. 9. Vierte la mezcla del recipiente en la bolsa que contiene el hielo seco. 10. Mezcla hasta que esté casi congelada la mezcla. 11. Envuelve la mezcla con bolsa de basura y dale una forma redonda, como la de una bola de nieve. 12. Saca la mezcla al exterior una vez que esté firme. Mediante el procedimiento anterior, simularás un cometa como el que se muestra en la Figura 15.

Figura 15: Cometa Halley.

Las habilidades a trabajar serán explorar y observar, ya que mediante la realización del cometa observarán y explorarán un modelo de cometa en la Tierra.

Créditos http://peru.com/estilo-de-vida/cultura/27-noviembre-que-paso-dia-como-hoy-mundo-fotos-noticia-211959

41


Según lo observado, responde las siguientes preguntas. 1. ¿Tu cometa se parece al que se observa en la Figura 15? Explica las diferencias y similitudes aparentes. R: No; Sí. R: Diferencias: El de la imagen brilla, se ve más grande y más alargado. Similitudes: Se nota que en la cola tiene gas, como el que emite el que está en Tierra, eso es debido a la temperatura que lo rodea. Para lograr que se vean similares, debe ser sometido a algo que asimile al viento solar, ya que eso produce la cola extendida, la segunda cola se produce por dirección de la luminosidad del Sol, y es más grande ya que posee mayor cantidad de materia, en comparación al cometa realizado en clases. El brillo aparente es mayor debido a que la luz solar no está presente. 2. ¿Qué sucede cuando expones el cometa a la temperatura ambiente, sabiendo que la temperatura del día es más alta que la del cometa? R: Como el cometa está compuesto principalmente por hielo y agua, su temperatura es inferior. Al someterlo a la temperatura ambiente, debido a su composición, empieza a sublimar (cambiar de fase), pasando de fase sólida a gaseosa. 3. ¿En qué fase de la materia estaba el cometa antes de exponerlo a la temperatura ambiente? ¿En qué fase de la materia quedó luego de que se expuso a la temperatura ambiente y se deshizo? ¿Qué cambio de fase es la que experimentó el cometa? (recordar actividad compuestos del Sistema Solar). R: Fase sólida. R: Fase gaseosa. R: Sublimación. 4. Luego de ser expuesto a la temperatura ambiente, ¿Quedan restos del cometa? ¿Cuáles? R: Sí. R: Queda la arena o tierra que se utilizó para este humedecida. 5. ¿Qué tendrías que hacer para que tu cometa se viera igual que el cometa Halley? Explica tu respuesta. R: Tendríamos que trasladarlo con una rapidez constante, lo que haría que se viera el fenómeno de la cola y más brillante. Las habilidades a trabajar son registrar y comunicar, tendrán que contestar las preguntas planteadas, registrando y comunicando lo que han visto durante la actividad. Cuando termines de responder las preguntas anteriores, alza tu mano y avisa al profesor para que revise lo que has realizado. Recuerda que debes compartir tus respuestas con tus compañeros de curso.

42


Nivel: Cuarto Básico

Manual Docente

Ignacia González - Maricel Contreras Estudiantes de Pedagogía en Física.

Actividad 4

“Los colores de las Estrellas” Objetivo: Asociar la temperatura de una estrella al color que ésta tiene. Descripción actividad Esta actividad está enfocada en conocer la relación que existe entre la temperatura que tienen las estrellas y su color. A cada estudiante se le debe entregar una carta de colores, la hoja con estrellas y una guía. Éstas se encuentran en la guía de trabajo. En esta actividad se debe introducir el tema de manera que sea interesante para los estudiantes. Con un soplete se debe calentar una barra de metal, con el fin de observar el cambio de color que experimenta la barra. “Cuando observamos el cielo nocturno sin nubes y sin contaminación lumínica, podemos ver algunos puntos brillantes, de diferentes colores, estos puntos brillantes son las estrellas. Las estrellas son grandes masas de gas, que emiten gran cantidad de luz, y gracias a esto podemos verlas pese a que se encuentran a grandes distancias de nosotros. Si prestamos atención veremos que existen estrellas de diferentes colores, blanco, rojo, azul, etc. En esta actividad, relacionaremos los colores de estas estrellas con la temperatura que poseen”. En la Tabla P7 se muestran los temas a tratar en las actividades, así como los objetivos de aprendizaje de ciencias para el nivel de cuarto básico y las habilidades a desarrollar por parte de los estudiantes. Astronomía en el aula

Objetivos de aprendizaje

Habilidades

Temperatura en las estrellas

CN04 OA 11

Clasificar Comparar Comunicar

Tabla P7 Objetivos de Aprendizaje y Habilidades

43


Contenido

Página

Ley de Wien

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_desplazamiento_de_Wien

Colores de las Estrellas

http://www.astronomiaenchile.cl/index.php/ astronomia/estrellas/por-que-brillan-de-distinto-color-e-intensidad-las-estrellas http://www.cienciaxplora.com/astronomia/ porque-color-estrellas_2014050600335.html

Colores de las Estrellas

Tabla P8 Sitios web de contenidos de las actividades

Nivel: Cuarto Básico

Manual Estudiante

Ignacia González Muñoz - Maricel Contreras Catalán Estudiantes de Pedagogía en Física.

Actividad 4

“Los colores de las estrellas” Objetivo: Asociar la temperatura de una estrella al color que ésta tiene. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA: - ¿Qué es una estrella? - ¿Por qué las estrellas tienen colores diferentes? - ¿De qué depende el color de una estrella? CN04 OA 11: Medir la masa, el volumen y la temperatura de la materia (en estados sólido, líquido y gaseoso), utilizando instrumentos y unidades de medida apropiados. ¿Conoces alguna estrella? ¿Sabías que las estrellas tienen colores? Aunque se observan del mismo color, las estrellas tienen diferentes colores, que van desde el rojo hasta el azul.

44


Figura 16: Hoja de Estrellas

Esta es la hoja de estrellas, en ella encontrarás la constelación de Orión y además el Sol. En esta hoja se puede ver que las estrellas pertenecientes a la constelación de Orión tienen diferentes colores y cada uno de éstos tiene temperatura distinta.

Figura 17: Carta de Colores y Temperaturas

Esta es la carta de colores y temperaturas, en ella se encuentran las temperaturas que tienen cada color, en relación a la temperatura solar. Ayuda: La temperatura del Sol es de 6.000 °C. Estas temperaturas se encuentran en relación con la temperatura solar, es decir, la mitad de la temperatura del Sol, el doble de la temperatura del Sol, cuatro veces la temperatura del Sol Esto, para que los estudiantes no se confundan con los números y con el concepto de temperatura. Nota: La temperatura del Sol es, aproximadamente, 6.000 °C

45


Actividad 4.1 El Color y la Temperatura Materiales: - Soplete - Barra Metálica - Pinzas de Madera Procedimiento: - Pon atención a la explicación que realizará el profesor. - Fíjate en el color de la barra de metal antes de calentarla y después de terminar de calentarla. Las estrellas presentan distintos colores, que dependen de la temperatura que posea la estrella. La relación es conocida como Ley de Wien. La ley de desplazamiento de Wien establece que hay una relación inversa entre la longitud de onda en la que se produce el máximo de emisión de un cuerpo negro y su temperatura. Las consecuencias de la ley de Wien es que cuanto mayor sea la temperatura de un cuerpo negro, menor es la longitud de onda en la cual emite. En esta actividad, se quiere mostrar la relación que tiene el color de la estrella con la temperatura, las estrellas de color azul tendrán mayor temperatura en comparación con una estrella amarilla y, a su vez, con una estrella roja.

46


Introducción: Con el soplete encendido, el profesor calienta la barra metálica. A medida que el tiempo transcurre ésta cambia de color. Responde las siguientes preguntas:

Responde: 1. ¿Qué color tiene la barra metálica al comenzar a calentarla?

2. ¿Qué color tiene la barra metálica cuando termina de agregarle calor?

La barra metálica debe ponerse de color más naranjo. Los estudiantes aún no conocen las frecuencias y longitudes de onda de los colores, pero sí se les puede mostrar una carta de colores (espectro visible) en orden creciente de frecuencias, es decir, que comience con el rojo y finalice con el violeta, para indicarles que a medida que aumenta la temperatura el color se corre hacia los azules-violetas.

1 Ver https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_desplazamiento_de_Wien

http://media4.obspm.fr/public/VAU/temperatura/radiacion/cuerpo-negro/ley-de-wien/APPRENDRE.html

47


Actividad 4.2 Las Estrellas Cuando observamos el cielo nocturno, podemos distinguir muchos “puntos” las estrellas. Las estrellas son enormes bolas de gas, que emiten grandes cantidades luz y podemos verlas a pesar de las grandes distancias a las que se encuentran.

1. ¿Conoces alguna estrella? ¿Cuál?

Éstas pueden ser clasificadas de acuerdo al color que tienen, y podemos relacionar este color a la temperatura que poseen las estrellas. A continuación, se realizará una actividad entenderlo. En esta sección el docente debe preocuparse de que todos los estudiantes cuenten con sus materiales de trabajo. Los estudiantes deben responder que la estrella que conocen es la de nuestro Sistema Solar el Sol u otra estrella.

Actividad 4.3 ¿De qué depende el color de una estrella? Si observamos con atención, en un cielo despejado y sin luces, podemos ver que las estrellas tienen diferentes colores. Los colores en las estrellas vienen asociados a su temperatura. Si vemos la carta de colores y temperaturas, notamos que los diferentes colores tienen temperaturas asociadas. Si miramos las estrellas que tenemos en la hoja de estrellas, podemos distinguir que las hay de variados colores.

Materiales: - Hoja de Estrellas - Carta de Colores

Procedimiento: - Deberás ver la carta de colores y fijarte en la temperatura de éstos. - Con la carta de estrellas deberás anotar la temperatura de alguna de éstas.

48


Responde: 1. ¿Qué colores puedes distinguir en la hoja de estrellas?

Ahora, utilizando la carta de colores y la hoja de estrellas, responde las siguientes preguntas: 2. ¿Qué temperatura debiera tener una estrella que se ve de color amarillo (Sol)?

3. ¿Recuerdas cuál es la temperatura de el Sol?

Dato: El Sol es la única estrella de nuestro Sistema Solar, es una estrella mediana, de color amarillo y que tiene una temperatura en la superficie de 6.000 °C. Hay estrellas que tienen menor temperatura y otras que tienen mayor temperatura. Los estudiantes deben responder que distinguen las estrellas de color violeta, azul, amarillo y rojo. Además, deben responder que el Sol posee una temperatura solar, ya que la carta de colores y temperaturas se encuentra en relación a él. Se les debe mencionar que su temperatura es de 6000 °C.

49


Actividad 4.4 Las Estrellas y sus colores Materiales: - Hoja de Estrellas - Carta de Colores

Procedimiento: - Deberás ubicar cada estrella y observar el color que tiene. Luego debes ir a la carta de colores y anotar la temperatura de cada una de las estrellas.

Ya sabemos que las estrellas tienen diferentes colores y temperaturas. A continuación, veremos las estrellas de la constelación de Orión, que posee estrellas rojas y azules, aunque también de otros colores. Ayuda: Una constelación en astronomía, es una agrupación convencional de estrellas, que no varían de posición unas respecto a las otras. Existen 88 constelaciones.

Los estudiantes deben responder que Betelgeuse tiene la mitad de la temperatura del Sol, aproximadamente 3.000 °C. 2. ¿Qué temperatura tiene la estrella azul (Alnilam en la constelación de Orión)? Los estudiantes deben responder que tiene el doble de temperatura que el Sol. Esta es de aproximadamente 12.000 °C.

50


3. Ordenen de mayor a menor las estrellas, junto con sus colores, de acuerdo a la temperatura que ellas poseen. Los estudiantes deben responder en el siguiente orden: Rigel, Sol, Betelgeuse 4. ¿Qué estrella tiene menor temperatura? Los estudiantes deben responder que la estrella de menor temperatura es Betelgeuse. 5. ¿Qué estrella tiene mayor temperatura? Los estudiantes deben responder que la estrella que tiene mayor temperatura es Rigel. 6. ¿Qué color tiene mayor temperatura? Los estudiantes deben responder que el color que tiene más temperatura es el azul. 7. ¿Qué color tiene menor temperatura? Los estudiantes deben responder que el color que tiene menor temperatura es el rojo. 8. ¿Qué relación pueden establecer entre el color de las estrellas y su temperatura? Los estudiantes deben responder que cuando una estrella tiene mayor temperatura se ve de color más azul y una estrella que tiene menor temperatura es de color rojo. Es decir, a mayor temperatura, los colores van siendo más azules, debido a que este color tiene una frecuencia mayor y, por lo tanto, mayor energía.

51


Para terminar la actividad, en grupos de 3 a 4 personas comenten sus resultados y, en base a esto, expliquen: 1. Si tenemos una vela encendida, ¿qué parte de la llama se encuentra a mayor temperatura? En una vela encendida se distinguen claramente dos partes, la de abajo de color azul o violeta y la superior de color naranjo o amarillo. Lo estudiantes deben establecer que la parte de la llama que se encuentra a mayor temperatura es la inferior, ya que es de color azul. 2. ¿Qué color posee la menor y la mayor temperatura, respectivamente? Para cerrar la actividad, el docente debe hacer énfasis en que el color que tiene mayor temperatura es el violeta. Las estrellas azules tienen mayor temperatura que las estrellas rojas, al contrario de la creencia de que los objetos de mayor temperatura son rojos como, por ejemplo, en la clasificación de las llaves de agua (en las que la llave que tiene el color rojo es la de agua caliente). Por lo tanto, mientras mayor temperatura posee un cuerpo, su color se irá haciendo más azul-violeta.

52


GLOSARIO Constelación: Grupo arbitrario de estrellas que sirve para reconocerlas en el cielo. Se ha dividido la bóveda celeste en 88 constelaciones. Ley de Wien: La Ley de Wien es una ley de la física. Específica que hay una relación inversa entre la longitud de onda en la que se produce el máximo de emisión de un cuerpo negro y su temperatura. Las consecuencias de la ley de Wien es que cuanto mayor sea la temperatura de un cuerpo negro menor es la longitud de onda en la cual emite. Cuerpo Negro: Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye un sistema físico idealizado para el estudio de la emisión de radiación electromagnética. Todo cuerpo emite energía en forma de ondas electromagnéticas, siendo esta radiación, que se emite incluso en el vacío, tanto más intensa cuando más elevada es la temperatura del emisor. La energía radiante emitida por un cuerpo a temperatura ambiente es escasa y corresponde a longitudes de onda superiores a las de la luz visible (es decir, de menor frecuencia). Al elevar la temperatura no sólo aumenta la energía emitida sino que lo hace a longitudes de onda más cortas; a esto se debe el cambio de color de un cuerpo cuando se calienta. - Longitud de onda: La longitud de onda es la distancia real que recorre una perturbación (una onda) en un determinado intervalo de tiempo. CRÉDITOS DE LAS IMÁGENES - Constelación Orión: http://www.royaltyfreespaceimages.com/ - Sol, Rigel y Betelgeuse: Agrupación Astronómica Perseo, blog de divulgación astronómica http://luvifran.blogspot.cl/2015/05/las-estrellas-y-sus-tamanos.html

53


Anexos Objetivos de aprendizaje CN04 OA 10: Comparar los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) en relación a criterios como la capacidad de fluir, cambiar de forma y volumen, entre otros. CN04 OA 11: Medir la masa, el volumen y la temperatura de la materia (en estados sólido, líquido y gaseoso), utilizando instrumentos y unidades de medida apropiados. CN04 OA 12: Demostrar, por medio de la investigación experimental, los efectos de la aplicación de fuerzas sobre objetos, considerando cambios en la forma, la rapidez y la dirección el movimiento, entre otros. CN04 OA 13: Identificar, por medio de la investigación experimental, diferentes tipos de fuerzas y sus efectos en situaciones concretas: fuerza de roce (arrastrando objetos), peso (fuerza de gravedad), fuerza magnética (en imanes). Habilidades Comunicar: Transmitir una información en forma verbal o escrita, mediante diversas herramientas como dibujos, ilustraciones científicas, tablas, gráficos, TIC, entre otras. Experimentar: Probar y examinar de manera práctica un objeto o un fenómeno. Explorar: Descubrir y conocer el medio a través de los sentidos y del contacto directo, tanto en la sala de clases como en terreno. Observar: Obtener información de un objeto o evento a través de los sentidos. Registrar: Anotar y reproducir la información obtenida de observaciones y mediciones de manera ordenada y clara en dibujos, ilustraciones científicas, tablas, entre otros. Usar modelos: Representar seres vivos, objetos o fenómenos para explicarlos o describirlos; pueden ser diagramas, dibujos, maquetas. Requiere del conocimiento, de la imaginación y la creatividad. Comparar: Examinar dos o más objetos, conceptos o procesos para identificar similitudes y diferencias entre ellos. Medir: Obtener información precisa con instrumentos pertinentes (regla, termómetro, etc.). Predecir: Plantear una respuesta sobre cómo las cosas resultarán, sobre la base de un conocimiento previo. Usar instrumentos: Manipular apropiadamente diversos instrumentos, conociendo sus funciones, limitaciones y peligros, así como las medidas de seguridad necesarias para operar con ellos. Clasificar: Agrupar objetos o eventos con características comunes según un criterio determinado.

54


Manual docente 4to Básico  

Manual docente para 4to básico desarrollado por el Instituto Milenio de Astrofísica en colaboración con la Facultad de Ciencias Básicas UMCE

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you