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Manual Estudiante 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 Estudiante 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.

Actividad 1.1

“Fases de la materia”

Situación Problemática:

¿Qué son las fases de la materia? ¿Cuántas fases de la materia existen? ¿Cuál es la diferencia y similitud que existe entre el agua líquida y el hielo? ¿Qué es el dióxido de carbono?

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.

Procedimiento:

a) Forma grupos de trabajo de 4 estudiantes. b) Revisa si tienes todos los materiales mencionados. c) Organiza los vasos, 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.

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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?

¿Qué diferencia existe entre el vaso que contiene hielo y el que contiene agua?

¿Qué contiene el tercer vaso?

¿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.

Tabla 1: Cuestionario.

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 una 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 esté encerrado en un contenedor y bajo la influencia de un campo magnético, puede formar estructuras como rayos.

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Dadas las características de las fases de la materia, clasifica los contenidos de cada vaso según la fase de la materia en la que se encuentre.

Hielo:

Agua:

Nitrógeno y oxígeno:

¿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.

Mide la temperatura de cada uno de los vasos y completa los valores correspondientes. 1. Nitrógeno y oxígeno:____ 2. Agua:____ 3. Hielo:____ Completa, ubicando los números de cada componente de menor a mayor temperatura según los valores entregados por el termómetro. Menor temperatura _____ < _____ < _____mayor temperatura. Contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Solo el agua está en fase líquida? ¿Por qué?

2. Cuando haces hielo en tu casa, agregas agua a la cubeta y esta la introduces al congelador ¿Qué sucede dentro de éste con el agua?

3. ¿Solo el hielo está en fase sólida? ¿Por qué?

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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 Madera Aire Alcohol Vela Leche Metal

Tabla 2: Objetos de uso común.

1. ¿Qué factores definen que un cuerpo u objeto posea una determinada fase?

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.

Comenta estas respuestas con tu grupo de trabajo, cuando termines, avisa al profesor. Este revisará si lo realizado está correcto. Estas respuestas serán comentadas a nivel de grupo curso.

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Actividad 1.2 “Cambios de fases en compuestos del Sistema Solar”

Situación Problemática: ¿Qué son los cambios de fase? ¿Cuántos cambios de fase existen? ¿Qué compuestos existen en la Tierra y en otros planetas del Sistema Solar? ¿En qué fase estarán los compuestos existentes en los planetas del Sistema Solar?

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

Procedimiento:

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

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

Figura 1: cambios de fase en la materia.

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.

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

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La Tabla 3, a continuación, presenta algunos de los compuestos muestra 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.

En la Tabla 3 puedes ver diversos compuestos presentes en el Sistema Solar. Identifica qué planetas poseen agua, dióxido de carbono, amoniaco o metano.

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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 7 a continuación. 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

Líquido

Gaseoso

H2O

0 - 273

273 – 373

273 – en adelante Tabla 6: Ejemplo.

El valor de 152 K está en el rango de sólido. Colocamos la fase en la Tabla 7 según corresponda. Prosigue completando las fases de la materia en las que se encuentran los compuestos de acuerdo a cada planeta.

Planeta

Temperatura (Kelvin)

H2O

Neptuno Urano Saturno Júpiter Marte Tierra Venus Mercurio

53

-

49 134 152 186 288 730 440

-

Sólido

CO2

NH3

CH4

-

-

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

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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?

2. ¿En qué planetas se puede encontrar CO2 en la misma fase en que se encuentra en la Tierra?

3. ¿En qué fase está el compuesto H2O en Venus y la Tierra?

4. ¿Qué compuesto está presente en todos los planetas, y en qué fase está en cada uno de ellos?

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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 a la Tierra. 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.

H2O

CO2

NH3

CH4

-

-

Ejemplo: Vaporización (Tierra a Mercurio y Venus )

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

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

CO2: dióxido de carbono

NH3: amoniaco

CH4: metano

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A continuación, se muestran una serie de imágenes que representan los compuestos vistos durante la actividad de acuerdo a cómo 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-las-400ppm-de-dioxido-de-carbono-nivel-global-195191

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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) Mercurio. c) Tierra. e) Júpiter. g) Urano.

a)

e)

b)

f)

b) Venus. d) Marte. f) Saturno. h) Neptuno.

c)

g)

d)

h)

Comparte las respuestas de tu grupo con tu curso. Figura 6: Planetas del Sistema Solar.

Créditos http://www. astromia.com/

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Nivel: Tercero Básico

Manual Estudiante 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.

Actividad 2.1 “Cráteres lunares”

Situación Problemática:

¿Alguna vez has observado la Luna? ¿Qué son esas manchas sobre su superficie? ¿Cómo se formaron los cráteres lunares? Los cráteres lunares ¿tienen una estructura común?

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.

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Precauciones: Trabajarás con materiales que pueden manchar tu uniforme, procura mantener tu espacio de trabajo despejado para evitarlo.

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 establecimiento. Esta será indicada por el profesor. d) 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.

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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 8 es una representación de la superficie Lunar, ya que sobre esta 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. La 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.

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¡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). 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 lanzando 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.

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¿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”.

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?

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.

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3. ¿Existe alguna diferencia entre el lanzamiento registrado en la Tabla 9 y el lanzamiento de la Tabla 10 para la condición V0 >0?

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.

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.

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6. ¿Existe alguna relación entre el diámetro real del objeto y el diámetro del cráter que deja el mismo en la superficie?

7. 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 este?

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

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Actividad 2.2 “La atmósfera, el escudo terrestre”

Situación Problemática: ¿Existirán cráteres en la Tierra?, ¿Conoces alguno? ¿Qué dimensiones tendrán estos cráteres? Si consideramos a la Tierra y a la Luna ¿Cuál de ellas tendrá más cráteres? ¿A qué se deberá esto? ¿De dónde provienen estos asteroides? ¿Por qué son atraídos hacia nuestro planeta?

Procedimiento:

¿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.

Créditos http://mexico.cnn.com/tecnologia/2013/08/09/una-lluvia-de-meteoros-llenara-el-cielo-de-estrellas-fugaces

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¿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.

¿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.

Observando la Figura 12 ¿De dónde crees que provienen los objetos que colisionan con la Tierra? 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?

Créditos https://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=87977

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¡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. ¿Por qué los asteroides atraídos por el Sol colisionan con la Luna y la Tierra? 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: Considerando la Tierra y la Luna ¿En cuál de estos cuerpos existen más colisiones? Discute esta pregunta con tus compañeros.

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 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

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

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?

2. ¿Qué factores de los que se presentaron anteriormente, pueden evitar un mayor impacto en 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. Créditos http://ciencia272.rssing.com/chan-16600517/all_p8.html

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Nivel: Cuarto Básico

Manual Estudiante 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.

Actividad 3.1

“Órbita del Cometa Halley”

Situación Problemática:

¿Todos los cometas son atraídos hacia el Sol? ¿Qué trayectoria describen los cometas alrededor del Sol? ¿Los cometas sólo se acercan una vez en su vida al Sol? ¿O vuelven cada cierto tiempo?

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.

Procedimiento:

a) Forma grupos de trabajo de 4 estudiantes. b) Revisa si tienes todos los materiales mencionados.

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En esta actividad tendrás que elaborar un film a partir de las imágenes entregadas e impresas. Las imágenes 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. 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.

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2. El cometa en todo momento ¿Está cercano al Sol y a la Tierra? Explica tu respuesta.

3. ¿El cometa colisiona con la Tierra?

4. ¿Cuántas veces es visible en la Tierra y en qué instancias del recorrido?

5. Cuando el cometa se acerca y se aleja del Sol, ¿Qué sucede con su forma? ¿Por qué le pasa esto al cometa?

¿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.

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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 compaĂąeros de curso.

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

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Actividad 3.2 “Modelo de un cometa”

Situación Problemática: ¿Cuál es la composición de un cometa? ¿Por qué cuando el cometa está muy lejos del Sol no muestra cola a diferencia de cuando está cerca? Cuando sometes un compuesto en estado sólido a una alta temperatura este pasa al estado gaseoso ¿A qué cambio de fase corresponde esta situación? 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).

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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. 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.

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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. 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.

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

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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.

2. ¿Qué sucede cuando expones el cometa a la temperatura ambiente, sabiendo que la temperatura del día es más alta que la del cometa?

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).

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4. Luego de ser expuesto a la temperatura ambiente, ¿Quedan restos del cometa? ¿Cuáles?

5. ¿Qué tendrías que hacer para que tu cometa se viera igual que el cometa Halley? Explica tu respuesta.

6. 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.

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Nivel: Cuarto Básico

Manual Estudiante Gabriela Ayala Estudiante 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?

¿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.

Figura 16: Hoja de Estrellas

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La anterior 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, aproximadamente, 6.000 °C.

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 calentarla. 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:

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

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

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?

Si observamos con atención, en un cielo despejado y sin luces, podemos ver que las estrellas tienen diferentes colores. 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.

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Actividad 4.3 ¿De qué depende el color de una estrella? 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.

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 del Sol?

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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.

Actividad 4.4 Las Estrellas y sus colores 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.

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.

1. ¿Qué temperatura tiene la estrella que se ve de color rojo (Betelgeuse en la constelación de Orión)?

2. ¿Qué temperatura tiene la estrella azul (Alnilam en la constelación de Orión)?

Ordenen de mayor a menor las estrellas, junto con sus colores, de acuerdo a la temperatura que ellas poseen. 3. ¿Qué estrella tiene menor temperatura?

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4. ¿Qué estrella tiene menor temperatura?

5. ¿Qué color tiene mayor temperatura?

6. ¿Qué color tiene menor temperatura?

7. ¿Qué relación pueden establecer entre el color de las estrellas y su temperatura?

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Para terminar la actividad, en grupos de 3 a 4 personas comenten sus resultados y, en base a esto, expliquen: 8. Si tenemos una vela encendida, ¿qué parte de la llama se encuentra a mayor temperatura?

9. ¿Qué color posee la menor y la mayor temperatura, respectivamente?

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Manual estudiante 4to Básico  

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

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