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Estudios de la Naturaleza 1er año

Estudios de la

Naturaleza 1

año

Desde su propio nombre, Conexos -el conjunto de bienes educativos que hemos elaborado para afrontar los nuevos retos de la Educación Media- está comprometido con un mundo de interrelaciones, en el que los saberes no son estáticos ni están encerrados en espacios restringidos, sino que andan en constante movimiento, dispersos en infinitas redes. Estos materiales didácticos apuntan a potenciar los vínculos, activar los contactos, descubrir los enlaces. El aprendizaje significativo, que cultivamos como una de las premisas conceptuales de todos nuestros materiales didácticos, tiene una importancia creciente en esta serie, pues atiende las necesidades de estudiantes que ya han avanzado a otra fase de su educación formal. La necesidad de que las competencias adquiridas sean útiles para la vida es en Conexos una estrategia vital.

Estudios de la

Naturaleza 1

año


El libro Estudios de la Naturaleza 1er año de Educación Media es una obra colectiva concebida, diseñada y elaborada por el Departamento Editorial de Editorial Santillana S.A., bajo la dirección pedagógica y editorial de la profesora Carmen Navarro. En la realización de esta obra intervino el siguiente equipo de especialistas:

Edición general adjunta Inés Silva de Legórburu Coordinación editorial Ciencias y Matemática José Manuel Rodríguez R. Edición general José Manuel Rodríguez R. Textos • Beatriz C. Ramírez M. Licenciada en Química, Universidad Central de Venezuela • Briccyle Cova Licenciada en Química, Universidad Simón Bolívar; Magister en Química, Universidad Simón Bolívar • Coromoto Fusil Licenciada en Educación mención Ciencias Biológicas, Universidad Católica Andrés Bello • José Luis Rada Licenciado en Biología, Universidad Simón Bolívar • José Manuel Rodríguez R. Profesor en Biología, Universidad Pedagógica Experimental Libertador • Luz Marina Vidal Profesora en Biología, Universidad Pedagógica Experimental Libertador Edición ejecutiva José Luis Rada Corrección de estilo Mariví Coello María Alejandra Arias Escalante Samuel González María José Galucci Juan Luis Valdéz Karina Hernández

Estudios de la Naturaleza 1er año © 2012 by Editorial Santillana, S.A. Editado por Editorial Santillana, S.A. Nº de ejemplares: 17950 Reimpresión: 2014 Av. Rómulo Gallegos, Edif. Zulia, piso 1. Sector Montecristo, Boleíta. Caracas (1070), Venezuela.Telfs.: 280 9400 / 280 9454 www.santillana.com.ve

Lectura especializada Fulgencio Proverbio Reinaldo Marín Coordinación de arte Mireya Silveira M. Diseño de unidad gráfica Mireya Silveira M. Coordinación de unidad gráfica María Elena Becerra M. Diseño de portada Mireya Silveira M. Ilustración de portada Walther Sorg Diseño y diagramación general María Alejandra González José Pérez Duin Documentación gráfica Amayra Velón Ilustraciones Evelyn Torres Walther Sorg Oliver González Fondo Documental Santillana Infografías Walther Sorg Mireya Silveira M. Oliver González Reinaldo Pacheco Franklin Durán Fotografías Fondo Documental Santillana Pilar Cabrera El Universal FAM (Venancio Alcázares) Retoque y montaje digital Evelyn Torres ISBN: 978-980-15-0614-0 Depósito legal: lf6332012372271 Impreso en Ecuador por: Imprenta Mariscal CIA. LTDA Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización previa de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público.


SOLO PÁGINAS SELECCIONADAS PARA MUESTRA

Estudios de la

Naturaleza 1

año


Estructura del libro Inicio de unidad Infografía. Recurso gráfico que permite despertar el interés con relación a los temas de la unidad. Contiene datos y preguntas que favorecen la interacción, participación y reflexión para introducir los nuevos contenidos. Logros esperados. Enunciados breves que describen los principales conocimientos, valores, habilidades y destrezas que se pretende consolidar con el desarrollo de los contenidos de la unidad.

Para reflexionar y debatir. Preguntas dirigidas a generar conclusiones a partir del análisis de la información y los datos planteados en la infografía.

Idea para la acción. Reseña de la actividad grupal para contribuir al desarrollo de proyectos, trabajos especiales o líneas de investigación, para ser llevada a cabo durante o al final de la unidad.

Desarrollo de los temas Infografías. Temas con una propuesta gráfica diferente y novedosa, que presentan la información a través de imágenes y textos asociados, para aprender de manera dinámica.

Contenido. Tema con información actualizada, presentada a través de textos e imágenes, organizadores y recursos gráficos novedosos.

Información complementaria. Datos adicionales que enriquecen los temas, relacionados con diversas áreas del conocimiento, así como con aspectos de la vida cotidiana, como el trabajo, la tecnología, el ambiente y la diversidad cultural del país.

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Actívate. Preguntas relacionadas con situaciones de la vida cotidiana, orientadas a evocar conocimientos previos vinculados con los temas o generar inquietudes acerca de los nuevos contenidos a desarrollar.


Experiaprendo. Actividades

Actividades. Preguntas,

experimentales sencillas que permiten validar y comprobar algunos de los contenidos desarrollados, así como potenciar habilidades procedimentales e inquietudes científicas.

ejercicios, casos y situaciones de análisis para validar, afianzar y reforzar los contenidos vistos. Estimulan la capacidad de razonamiento en el plano individual, y la interacción por medio del trabajo en equipo.

En síntesis. Mapa conceptual que permite resumir los aspectos principales de cada tema y relacionarlos entre sí de manera concreta.

Cierre de unidad Actividades de refuerzo. Ejercicios, preguntas y casos de análisis, vinculados con los temas abordados en la unidad. Persiguen el desarrollo de las distintas habilidades del pensamiento.

Conexos con… Tecnología e inventiva. Datos

Idea para la acción. Desarrollo de la actividad anunciada al inicio de cada unidad, con sugerencias para su planificación, puesta en práctica y evaluación, como estrategia para la generación de conocimientos.

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informativos sobre inventos, descubrimientos, libros, revistas, instituciones, páginas web, programas o personajes, relacionados con logros y avances tecnológicos, de vanguardia o históricos, afines con los temas de la unidad.

Profesiones y oficios científicos. Breve información sobre algunas profesiones y oficios vinculados con los temas vistos, para conocer las posibilidades que existen en el campo profesional, y orientar inquietudes y vocaciones laborales y científicas.

3


Índice U1

Las fuerzas y sus efectos........... 6

U3

Fisiología vegetal..................... 60

Tema 1 La fuerza ............................................................... 8

Tema 1 Las plantas ........................................................... 62

Tema 2 Las máquinas simples .......................................... 14

Tema 2 Transporte de agua y nutrientes en las plantas................................... 68

Tema 3 El movimiento....................................................... 20 Cierre Actividades de refuerzo........................................ 26

Enlace con tecnología e inventiva ....................... 28

Profesiones y oficios científicos ........................... 28

Idea para la acción. Construcción de un mini ascensor ............................................. 29

U2

Tema 3 La fotosíntesis y la respiración celular en las plantas ....................................................... 74 Cierre Actividades de refuerzo ....................................... 80

Enlace con tecnología e inventiva ....................... 82

Profesiones y oficios científicos ........................... 82

Idea para la acción. Elaboración de un vivero con plantas medicinales ...................................... 83

Los materiales y la energía....... 30

Tema 1 Materiales del ambiente...................................... 32 Tema 2 La energía y sus transformaciones....................... 38 Tema 3 Cambios de los materiales por acción de la energía térmica y eléctrica.......................... 44 Tema 4 El oxígeno y la combustión................................... 50

Enlace con tecnología e inventiva........................ 58

Profesiones y oficios científicos ........................... 58

Idea para la acción. Análisis del gasto de electricidad...................................................... 59

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Cierre Actividades de refuerzo........................................ 56


U4

Fisiología animal .....................

84

Tema 1

Los alimentos y su conservación ........................

86

Tema 2

La digestión .........................................................

92

Tema 3

La circulación ......................................................

98

Tema 4

La respiración ...................................................... 104

Tema 5

La excreción ........................................................ 110

Tema 6

Ciclos de la materia y rutas energéticas ............ 116

Idea para la acción. Construcción de un purificador de agua ................................... 191

Cierre

Actividades de refuerzo ...................................... 122

Fuentes consultadas ....................................................... 192

Tema 8

La atmósfera ....................................................... 170

Tema 9

El tiempo meteorológico .................................... 176

Tema 10 Las actividades humanas y el ambiente ........... 182 Cierre

Actividades de refuerzo ...................................... 188 Enlace con tecnología e inventiva ..................... 190 Profesiones y oficios científicos ........................ 190

Enlace con tecnología e inventiva ...................... 124 Profesiones y oficios científicos .......................... 124 Idea para la acción. Identificación de adaptaciones biológicas de especies de animales y plantas .... 125

A propósito del lenguaje de género Según la Real Academia de la Lengua Española y su correspondiente Academia Venezolana de la Lengua, la doble mención de sustantivos en femenino y masculino (por ejemplo: los ciudadanos y las ciudadanas) es un circunloquio innecesario en aquellos casos en los que el empleo del género no marcado sea suficientemente explícito para abarcar a los individuos de uno y otro sexo. Sin embargo, desde hace varios años, en Editorial Santillana hemos realizado un sostenido esfuerzo para incorporar la perspectiva de género y el lenguaje inclusivo, no sexista en nuestros bienes educativos, pues valoramos la importancia de este enfoque en la lucha por la conquista definitiva de la equidad de género. En tal sentido, en nuestros textos procuramos aplicar el lenguaje de género, al tiempo que mantenemos una permanente preocupación por el buen uso, la precisión y la elegancia del idioma, fines en los que estamos seguros de coincidir plenamente con las autoridades académicas.

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A propósito de las Tecnologías de la Información y la Comunicación

U5

El planeta Tierra ...................... 126

Tema 1

La Tierra en el sistema solar ............................... 128

Tema 2

Los componentes de la Tierra ............................. 134

Tema 3

Materiales de la corteza terrestre ...................... 140

Tema 4

Movimientos de la litósfera ................................ 146

Tema 5

Los suelos tropicales ........................................... 152

Tema 6

La hidrósfera ........................................................ 158

Tema 7

Movimientos del agua en la Tierra ..................... 164

Editorial Santillana incluye en sus materiales referencias y enlaces a sitios web con la intención de propiciar el desarrollo de las competencias digitales de docentes y estudiantes, así como para complementar la experiencia de aprendizaje propuesta. Garantizamos que el contenido de las fuentes en línea sugeridas ha sido debidamente validado durante el proceso de elaboración de nuestros textos. Sin embargo, dado el carácter extremadamente fluido, mutable y dinámico del ámbito de la Internet, es posible que después de la llegada del material a manos de estudiantes y docentes, ocurran en esos sitios web cambios como actualizaciones, adiciones, supresiones o incorporación de publicidad, que alteren el sentido original de la referencia. Esos cambios son responsabilidad exclusiva de las instituciones o particulares que tienen a su cargo los referidos sitios, y quedan completamente fuera del control de la editorial. Por ello, recomendamos que nuestros libros, guías y Libromedias sean previa y debidamente revisados por docentes, padres, madres y representantes, en una labor de acompañamiento en la validación de contenidos de calidad y aptos para el nivel de los y las estudiantes.

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U1 lOGROS eSPeRAdOS • Observar y analizar fenómenos físicos.

LA FUERZA Y SUS EFECTOS El skating: ¿un deporte de fuerzas? Las rampas de patinaje, como las de la Plaza Miranda del municipio Sucre, en Caracas, son estructuras construidas con una forma y unos materiales que permiten y favorecen el desplazamiento y las piruetas en la práctica de skating. Daniel está concentrado, en reposo, esperando para arrancar: a ¿Qué necesita para salir?

• Valorar los avances tecnológicos como aportes que mejoran la calidad de vida. • Aplicar conocimientos en la formulación y desarrollo de proyectos relacionados con fenómenos físicos. • Orientar inquietudes intelectuales hacia profesiones y oficios relacionados con la física y la mecánica.

b

Construcción de un miniascensor En esta unidad diseñarán y construirán un mini ascensor, aplicando los conceptos de fuerza y movimiento.

Si el patinetero recorrió los 100 m de desplazamiento en 8 seg, ¿qué velocidad habrá alcanzado?

100 m

20 m 27 m

110 m

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La fuerza y sus efectos

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ideA PARA lA AcciÓn


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c

¿Por qué la patineta no se separa de los zapatos cuando se ejecuta este salto?

d

¿Si la pista fuera de concreto o asfalto, el roce y la velocidad alcanzada serían los mismos?

Para reflexionar y debatir Según los datos analizados, ¿el skating es un deporte de fuerzas o de habilidades? ¿Lo practicarías? ¿Te asustaría? ¿Por qué? La fuerza y sus efectos

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Tema 1

La fuerza Actívate ¿Cómo se acciona un teclado normal en un teléfono o una computadora? ¿Y un teclado táctil? ¿En qué se diferencian?

La fuerza La fuerza es toda acción capaz de cambiar el estado de movimiento o de reposo de un objeto o de producir deformaciones físicas en él. Así, una fuerza que actúa sobre un cuerpo puede generar tres efectos: • Puede moverlo cuando está en reposo. Así, para que una moto que está quieta comience a moverse, hay que empujarla o encender su motor y acelerarla; es decir, hay que aplicarle una fuerza. • Puede detenerlo si se encuentra en movimiento. Por ejemplo, cuando un jugador o una jugadora de fútbol detiene con sus pies una pelota que avanza sobre la cancha, ejerce una fuerza sobre la pelota. • Puede cambiarle la forma. Al apretar una barra de plastilina con las manos, se ejerce sobre ella una fuerza que modifica la forma que tenía antes de apretarla.

Elementos de una fuerza La mayoría de las fuerzas tienen cuatro elementos característicos: Dirección. Indica hacia dónde se dirige la fuerza. Se puede expresar como vertical u horizontal o con los puntos cardinales.

Sentido. Orientación de la fuerza, si va hacia arriba, abajo, la derecha o la izquierda.

Punto de aplicación. Punto sobre el cual se ejerce la fuerza.

Magnitud, intensidad o módulo. Cantidad de fuerza que se aplica. Se representa con la longitud de la flecha.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la fuerza se mide en una unidad llamada newton (N). Un newton es la fuerza que da a una masa de 1 kg una aceleración de 1 m/s2. Equivale, aproximadamente, a la fuerza que hay que hacer para levantar un objeto de 100 gramos (como por ejemplo un mango), hasta una altura de 1 metro. Existen otras unidades con las cuales se puede expresar una fuerza, tales como el kilogramofuerza (kg-f) o la dina. Las relaciones de equivalencia entre las distintas unidades son: • 1 newton (N) = 0,102 kg-f = 100 000 dinas • 1 kg-f = 9,8 newtons = 980 000 dinas

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La fuerza y sus efectos

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Unidades de fuerzas


Clases de fuerzas Según el modo como se ejercen las fuerzas, se pueden definir dos tipos: • A distancia. El cuerpo que ejerce la fuerza no está en contacto directo con el cuerpo que la recibe. Por ejemplo, un imán que atrae a una tuerca ejerce una fuerza a distancia sobre ella, ya que la atrae sin tocarla. La fuerza de gravedad de la Tierra, también actúa a distancia. • De contacto. El cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo con el que la recibe. Por ejemplo, la presión que ejerce una persona sobre el teclado de una computadora o el de un teléfono celular. Al ejercer una fuerza de contacto sobre un cuerpo, se puede evidenciar, según el caso:

Salud y ambiente Las fajas lumbares Las fajas lumbares suelen ser utilizadas para realizar esfuerzos relacionados con levantar cargas, como en algunos trabajos de transporte de mercancías o en gimnasios. Sin embrago, estas fajas no previenen lesiones de manera efectiva, por lo que las empresas deben ofrecer condiciones de trabajo seguras para garantizar la salud en labores de transporte de cargas.

Fuerzas asociadas al contacto

Normal. La ejerce cualquier superficie sobre un cuerpo apoyado en ella. Siempre es perpendicular y en sentido contrario a la fuerza aplicada.

De tensión. Se transmite por medio de una cuerda, como resistencia a la fuerza aplicada. La dirección de la cuerda determina la dirección de la tensión. Esta fuerza hala o le ofrece resistencia al cuerpo, pero no lo empuja.

De rozamiento. Se opone al movimiento de deslizamiento entre dos superficies en contacto. Tiene dirección y sentido contrario al desplazamiento. Depende de la superficie: mientras más lisa y pulida esté, menor será la fricción.

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El trabajo que realiza una fuerza En física, cuando una fuerza mueve, detiene o deforma un objeto, se dice que realizó un trabajo. Si esa fuerza no produce cambios en el objeto, entonces no se habrá realizado ningún trabajo, por muy grande que sea la fuerza aplicada. Así, por ejemplo, si se intenta levantar un morral del suelo y éste se mueve, se está realizando un trabajo. Pero si el morral no se mueve ni se deforma, entonces no se ha realizado ningún trabajo.

La fuerza

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Fuerzas que actúan entre partículas Características de los materiales Las fuerzas de atracción y repulsión entre las partículas que forman la materia son inversamente proporcionales: las de atracción disminuyen y las de repulsión aumentan en el mismo material, mientras se pasa de sólidos a gases. Estado sólido

Estado líquido

Las partículas que forman los materiales están sometidas a fuerzas de naturaleza eléctrica, las cuales tienden a unirlas o a separarlas. Las fuerzas que unen las partículas se conocen como fuerzas de atracción, y las que las separan son fuerzas de repulsión. La interacción de estas fuerzas determina las características de los materiales en su estado natural o en sus cambios de fase: • En los sólidos. Las partículas se encuentran muy cerca unas de otras y en posiciones fijas, es decir, con un orden determinado. La fuerza de atracción es más fuerte que la de repulsión; las partículas vibran, pero no se mueven libremente. Por ello, los sólidos tienen forma fija y volumen determinado. • En los líquidos. Las partículas se encuentran cerca unas de otras, pero no están fuertemente unidas entre sí, por lo que no presentan una posición u orden. En ellos, la fuerza de atracción y la de repulsión están equilibradas, por lo que las partículas se mueven con mayor libertad que en los sólidos. Por esta razón, los líquidos son fluidos que tienen un volumen determinado, aunque no tienen forma fija. • En los gases. Las partículas se encuentran muy separadas unas de otras. En ellos, la fuerza de atracción es menor que la de repulsión, por lo que las partículas se mueven con gran libertad. Por esta razón, los gases no tienen ni forma ni volumen determinado.

Fuerza de cohesión

Estado gaseoso

Es la fuerza de atracción que existe entre las partículas del material que compone un objeto. La fuerza de cohesión se expresa fuertemente en los sólidos, con menor intensidad en los líquidos y es muy débil en los gases. Las fuerzas de cohesión pueden ser vencidas con la aplicación de otra fuerza, como cuando se aplica presión para rasgar un papel, fragmentar una roca o dividir un trozo de madera. Estas fuerzas no tienen que ser, necesariamente, presiones aplicadas por esfuerzo humano o de una máquina. Por ejemplo, en el caso de las rocas, pueden ser fragmentadas por presión de la corteza terrestre. Es la fuerza de atracción entre las partículas de materiales que componen objetos diferentes. La fuerza de adhesión se expresa con intensidad cuando la distancia que separa las partículas de los objetos en contacto es muy pequeña. De igual modo, mientras más puntos de contacto existan entre los objetos, mayor será la intensidad de la fuerza de adhesión entre ellos. Los objetos de superficie pulida –por ejemplo, dos láminas de vidrio– tienen muchos puntos de contacto, por esto, la fuerza de adhesión es más intensa entre ellos.

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La fuerza y sus efectos

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Fuerza de adhesión


Tensión superficial Es una fuerza de resistencia que se genera en la superficie de un líquido al contacto con el aire, por la fuerte unión entre las moléculas superficiales. Tensión superficial en el agua

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1 Cada molécula de agua en el interior de la sustancia es atraída en todos los sentidos por el resto de moléculas circundantes, por lo que las fuerzas de atracción se equilibran.

2 Las moléculas de agua de la superficie son solo atraídas por las moléculas del interior de la sustancia, hacia los lados y hacia abajo.

3 La fuerte atracción entre las moléculas de la superficie crea la resistencia o tensión superficial en la parte superior del líquido.

La tensión superficial tiene algunas propiedades asociadas, que se pueden explicar tomando como referencia el agua: • Resistencia al peso de los cuerpos y la presión. La tensión superficial de una sustancia resiste pesos y presiones ligeras, pero esta resistencia puede vencerse. Así, insectos pequeños como los zancudos pueden caminar sobre la superficie del agua, porque su peso no vence las fuerzas de cohesión entre las moléculas de agua. También, si una aguja pequeña y delgada es colocada con mucho cuidado (presión suave) sobre la superficie del agua, puede flotar; en cambio, si la superficie del agua se agita (presión fuerte), se rompe la tensión superficial y la aguja se hunde. • Disminución con la temperatura. Al aumentar la temperatura de un material, el movimiento de sus partículas es mayor y la cohesión entre ellas disminuye, lo que resulta en una reducción de la tensión. Por ello se suele recomendar que se lave la ropa con agua tibia, ya que el agua reduce su tensión superficial y penetra mejor las fibras. • Disminución al contacto con algunos compuestos químicos. Los jabones y detergentes tienen ingredientes muy afines al agua, que se integran a sus moléculas y rompen la tensión superficial. Así, el agua jabonosa entra con más facilidad en los poros de las superficies sucias, permitiendo una limpieza más efectiva. • Mojabilidad. Es la capacidad de una sustancia líquida de unirse a una superficie sólida y depende de la tensión superficial: a mayor tensión, menor mojabilidad. Por ello, unas gotas de agua en contacto con alguna tela suelen no penetrar el tejido (no mojarlo).

Atracción entre moléculas El mercurio no moja ninguna superficie, por su elevada tensión superficial, mientras que el aceite se adhiere con facilidad a las superficies, por su baja tensión. El agua tiene una mojabilidad relativa entre el aceite y el mercurio.

Aceite vegetal Tensión superficial = 33,06 x 10-3 N/m

Agua Tensión superficial = 72,75 x 10-3 N/m

Mercurio Tensión superficial = 436,5 x 10-3 N/m

La fuerza

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Actividades

Para realizar en el cuaderno

1

Propón ejemplos de situaciones cotidianas en la que se evidencien cada uno de los efectos de una fuerza sobre los cuerpos.

2

Dibuja una situación en la que se aplique una fuerza de contacto y representa con letras y símbolos sus cuatro elementos.

Explica qué tipos de fuerzas se aplican en los siguientes casos: a) Al impulsar una silla de ruedas b) Al lanzar un trompo c) Al lanzar una pelota al aire 3 4

Explica qué es más fácil, agitar un jugo completamente líquido o uno granizado. Toma en cuenta la relación de las fuerzas entre las partículas y los estados de la materia.

5

Explica por qué es más fácil partir una paleta de madera que el tronco de un árbol. Ten en cuenta las fuerzas de cohesión en cada caso.

6

Explica por qué los objetos de superficie lisa tienden a mantenerse unidos. Plantea un ejemplo cotidiano para describir el proceso.

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Analiza la situación planteada y responde las preguntas. Luego forma equipos con tus compañeros y compañeras y discutan los resultados. El señor Antonio montó una lavandería y está seleccionando el jabón más apropiado para lavar. Tiene un jabón azul en pasta, muy económico; otro en polvo, de baja espuma, y otro líquido biodegradable y libre de fosfatos, que no contamina el agua, es más eficiente que el de pasta y el de polvo, pero es más costoso. a) ¿Por qué resulta más eficiente el c) ¿Cuál de los tres detergentes será más detergente líquido que los sólidos? ventajoso utilizar, de acuerdo con su consistencia? ¿Por qué? b) ¿Qué ventajas tienen los detergentes biodegradables y sin fosfato? ¿Son recomendables, pese a su costo más elevado que los comunes?

d) ¿Si el detergente líquido es más costoso, pero más eficiente, a la larga resultará más o menos económico?

En síntesis Copia y completa el siguiente mapa conceptual: Fuerzas

Punto de aplicación

Sentido

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La fuerza y sus efectos

actúan entre

varían según el Cuerpos

Moléculas

de los

pueden ser

pueden ser

Cuerpos

A distancia

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tienen


Experiaprendo

Fuerzas entre partículas

Experiencia 1 Materiales • Dos láminas pequeñas de vidrio • Agua • Un gotero

Procedimiento 1 Lava y seca bien las dos láminas de vidrio. 2 Une ambas láminas, frótalas

una con la otra y luego trata de separarlas. 3 Una vez separadas coloca 4 o 5

gotas de agua en una de las láminas. 4 Coloca la lámina seca sobre la otra.

Intenta separarlas.

Análisis y conclusiones a) ¿Qué fuerza mantiene unidas a las láminas? b) ¿En cuál situación fue más fácil separar las láminas? ¿Por qué?

Experiencia 2 Materiales • Recipiente plástico llano o plato hondo • Talco o pimienta • Detergente o lavaplatos líquido • Agua

Procedimiento 1 Llena el recipiente con agua hasta 2 o 3 cm. 2 Esparce suavemente

la pimienta o el talco en la superficie del agua (debe quedar flotando, sin mezclarse con el agua). 3 Agrega una gota del detergente

en el centro del agua.

Análisis y conclusiones a) ¿Por qué el polvo incorporado se mantiene en la superficie del agua?

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b) ¿Qué ocurre al agregar el detergente? ¿Por qué?

Para contribuir con el cuidado del ambiente: • Trata de que los materiales a utilizar sean reutilizados, es decir, que provengan de otros objetos previamente usados.

• Al finalizar la actividad, dispón debidamente los materiales restantes y los productos del trabajo; reutiliza, recicla y desecha, de manera clasificada, lo que sea posible.

La fuerza

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temA 2

Las máquinas simples ActívAte ¿Cómo abrirías un frasco con tapa sin rosca? ¿Cómo subirías una lavadora al segundo piso de un edificio, si no pasa por las escaleras ni por el ascensor? Las máquinas simples

Las máquinas

En la vida moderna las personas interactúan con máquinas que las ayudan en actividades como trasladarse, preparar alimentos, Las máquinas simples constan de tres elementos: estudiar, o jugar. Las máquinas son aparatos que utilizan una fuerza para realizar un trabajo. Potencia o fuerza motriz (Fp). Fuerza que se aplica para hacer funcionar la Las máquinas reciben energía para funcionar máquina. Se corresponde con el impulso y la transforman en otro tipo de energía, o empuje que se aplica en la máquina. generalmente mecánica, a través de movimiento. Por ejemplo, una tijera utiliza la energía química El punto de los músculos de la mano para cortar tela de apoyo (A). o papel; una licuadora recibe energía eléctrica Punto, eje o superficie sobre y la transforma para mover las cuchillas el cual se apoya y licuar cualquier tipo de alimentos. la potencia o fuerza motriz.

Clases de máquinas

Según su complejidad, las máquinas se clasifican en dos grupos: Resistencia o fuerza de resistencia (Fr). • Máquinas simples. Tienen solamente un punto Fuerza que se vence con la máquina por la acción de apoyo, como la palanca, la polea y el torno. de la potencia. Equivale, por ejemplo, al peso de un objeto que se levanta con una palanca, • Máquinas compuestas. Formadas por dos o más o a la presión que ejerce un objeto que se corta máquinas simples, por lo que tienen varios puntos de apoyo, con una tijera o se agarra con una pinza. como la bicicleta o la grúa. La ventaja mecánica (VM) de una máquina simple indica la eficiencia de la máquina. Se define como la relación entre la resistencia (Fr) y la potencia (Fp), así: VM = Fr Fp Una máquina simple será más eficiente cuanto mayor sea su VM. Considérese el siguiente ejemplo: para vencer una resistencia de 8 newton (N) se utilizaron dos máquinas, una necesitó una potencia de 16 N y la otra de 3 N. La VM en cada caso fue: VM 5 8 N 5 0,5 ; VM 5 8 N 5 2,67 16 N 3N Como se ve en el primer caso, si VM <1 la máquina es poco eficiente porque hay que aplicar una fuerza mayor a la resistencia para poder vencerla. En el segundo caso VM >1 porque la potencia es menor a la resistencia, es decir, se aplicó una fuerza menor a la resistencia, por lo que la máquina es más eficiente.

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La fuerza y sus efectos

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Ventaja mecánica de las máquinas simples


La palanca como modelo de máquina simple La palanca es una máquina simple básica, formada por una barra fija que se apoya en un punto sobre el cual puede pivotar. En la palanca se distinguen dos componentes:

Las palancas se clasifican según la posición de Fp y Fr con respecto a A:

A

Brazo de resistencia (Br). Segmento de la barra entre A y el punto en el cual se aplica la Fr.

Bp

Fp Fp

Br

A

Fr

Clases de palancas

Brazo de potencia (Bp). Segmento de la barra entre A y el punto en el cual se aplica la Fp.

Punto de apoyo

Resistencia

Fr

De primer género. A se encuentra entre Fp y Fr. Por ejemplo, las tijeras, el alicate, las tenazas y la balanza. En estas palancas el esfuerzo a aplicar es menor a medida que Br es más corto que Bp.

Potencia A

Las palancas sirven para elevar, desplazar, impulsar o romper objetos. Muchos instrumentos, como tijeras, pinzas y hasta las extremidades de muchos animales, funcionan como palancas porque contienen sus tres elementos.

Fp Fr

Ley de equilibrio de la palanca Una palanca de cualquier clase está en equilibrio cuando la relación entre la potencia y su Bp es igual a la relación entre la resistencia Fr y su Br. Es decir: Fp 3 Bp 5 Fr 3 Br Así, por ejemplo, en el caso de una balanza sencilla (palanca de primer género) cuyos brazos son iguales, Fp y Fr también deben ser iguales para que la balanza esté en equilibrio. Es decir, que los cuerpos que sean pesados en la balanza deben tener igual masa. De esta ley se deduce también que, si se tiene una Fr y un Br constantes, entonces la Fp será cada vez menor a medida que la longitud del Bp aumenta. Br

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A

Fp

Fr

Bp

De tercer género. Fp se encuentra entre A y Fr. Las pinzas son un ejemplo de esta clase de palanca. Con estas se obtiene menor esfuerzo siempre que Bp sea mayor que Br.

A

Fr

De segundo género. Fr se encuentra entre A y Fp. Algunos ejemplos son los cascanueces, las carretillas y las guillotinas de papel. En este caso se logra un ahorro de esfuerzo porque siempre Bp es mayor que Br.

Fp

Bp 5 Br Fp 5 Fr Fp 3 Bp 5 Fr 3 Br Las MÁQuinas siMPLes

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Otros tipos de máquinas En las actividades cotidianas se utilizan muchos instrumentos y equipos que son modelos de máquinas simples y compuestas. Así, se pueden mencionar:

Plano inclinado. Superficie plana que forma un ángulo con respecto al plano horizontal. Es la máquina más simple y se utiliza habitualmente para levantar objetos deslizándolos o haciéndolos rodar sobre el plano. Por ejemplo, las rampas de las entradas de los estacionamientos o las que están hechas en las aceras para subir y bajar sillas de ruedas.

Tornillo. Objeto puntiagudo de superficie espiralada en forma de rosca o canal continuo, que se puede introducir con facilidad en madera, concreto o metales. La forma del espiral de un tornillo crea un plano inclinado con respecto a la superficie horizontal en la que es introducido. Eso es lo que facilita su penetración. Para que un tornillo penetre en una pared o en un trozo de madera debe hacérsele girar. La fuerza que se necesita para esto es menor que la que haría falta para clavar el tornillo sin girarlo.

Engranaje. Mecanismo compuesto de piezas dentadas, generalmente cilíndricas, que encajan entre sí y se transmiten movimiento una a otra. Cada engranaje se mueve en sentido contrario al que se mueven los demás que están en contacto con él. En un sistema de engranajes, el más pequeño se llama piñón, el más grande es la rueda, el plato o la corona. Los engranajes son parte del mecanismo de funcionamiento de máquinas como los relojes de aguja o las cajas de cambio de los vehículos automotores.

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La fuerza y sus efectos

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Cuña. Se compone de la combinación de dos planos inclinados. Sirve para cortar objetos. Algunos ejemplos de cuña son los cuchillos y las hachas. La acción de una cuña se debe a la transformación de la fuerza de impacto que se aplica contra el objeto a dividir, en fuerzas transversales que separan dicho objeto, que puede ser un pedazo de madera o un trozo de carne.


Polea fija. Equipo que permite elevar pesos aplicando un esfuerzo moderado. Consta de un disco con el borde acanalado, por el que se hace pasar una cuerda o cadena que lo hace girar alrededor de un eje central fijo. El eje es sostenido por un soporte llamado armadura, fijo a una superficie inmóvil. El punto de apoyo está en el eje, y la potencia se hace igual a la resistencia, por lo que la fuerza que se debe aplicar para hacer el trabajo no se reduce, sino que cambia el sentido en el que actúa la fuerza. Las poleas fijas son frecuentemente empleadas en construcción para subir materiales a las partes altas de las edificaciones.

Polea móvil. Consta de una polea fija que se conecta por una cuerda a otra polea invertida (pieza móvil). En esta polea uno de los extremos de la cuerda está sujeto a un soporte y en el otro extremo se ejerce la fuerza motriz. Este tipo de poleas permite reducir la fuerza motriz necesaria para levantar un objeto. Son de uso común en los pozos petroleros para extraer material por tracción mecánica.

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Polipasto. También llamado aparejo, es una máquina compuesta que combina varias poleas fijas o móviles en una sola máquina. Está formado básicamente por una polea sujeta a una estructura, y una o más poleas móviles acopladas a la polea fija mediante una cuerda. Los aparejos permiten aplicar fuerzas mucho menores al peso que se desea levantar, y suelen estar asociados a tracción mecánica. Son utilizados con frecuencia en grúas, como las de remolque de vehículos y de construcción.

El torno. Formado por un cilindro horizontal que gira sobre su eje gracias a una manivela o a un dispositivo mecánico. El cilindro se apoya en los extremos sobre dos soportes y puede llevar una cuerda enrollada a su alrededor. En el extremo libre de la cuerda se coloca el objeto (Fr) que se desea elevar. La manivela se gira (Fp) haciendo que la cuerda se enrolle en el cilindro y que el objeto ascienda. El torno permite levantar objetos pesados con potencias relativamente pequeñas. Algunos solo tienen el eje giratorio y son utilizados para hacer rotar piezas de madera para tallarlas, o tubos para ser cortados en ferreterías. Las MÁQuinas siMPLes

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Actividades 1

Para realizar en el cuaderno

Identifica el tipo de palanca que aparece en cada imagen y señala sus elementos. a)

b)

c)

2

Explica cómo es la potencia en comparación con la resistencia, si la VM de tres máquinas simples es: VM = 1, VM > 1 y VM < 1. Indica cuál de las tres máquinas es más eficiente.

3

Calcula la ventaja mecánica de una máquina que aplica una potencia igual a 1 de una resistencia 3 de 6 N. Luego, explica cuán eficiente es la máquina según el valor de su VM.

4

Consulta cómo se pesan objetos en una balanza de dos platos y explica su funcionamiento tomando como referencia la ley de equilibrio de la palanca.

5

Da un ejemplo de alguna máquina simple que utilices o veas frecuentemente y explica su funcionamiento ante tus compañeros y compañeras.

6

Analiza la situación y resuelve lo planteado. La pirámide egipcia conocida como la gran pirámide de Guiza, en El Cairo, se construyó en una época tan lejana como 2570 a.C. Fue construida con 2 300 000 bloques de piedra de aproximadamente dos toneladas y media de peso cada uno. Como no existen manuscritos sobre la manera en que se levantó esta, ni ninguna otra de las pirámides de Egipto, las teorías sobre su construcción siempre han quedado bajo la especulación de la ciencia y la tradición oral de ese país. a) Responde: ¿cómo crees que pudieron transportarse los bloques a las partes altas de la pirámide, si la civilización egipcia de esa época contaba con una tecnología sencilla basada en las máquinas simples? b) Diseña bocetos sobre cómo construirías una pirámide como la de Guiza y evalúa las mejores alternativas a utilizar entre las distintas máquinas simples que has estudiado en este tema. c) Forma equipos con tus compañeros y compañeras y discute tus resultados.

En síntesis Copia y completa el siguiente mapa conceptual:

tienen

se clasifican en Compuestas

Punto de apoyo como El tornillo

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La fuerza y sus efectos

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Las máquinas


Experiaprendo

Ley del equilibrio de la palanca

Experiencia Materiales • Dos lápices • Una regla de 30 cm • Cinta adhesiva

• Bola de plastilina • Varias monedas de 10 céntimos

Procedimiento 1 Une los lápices, uno al lado del otro, con la cinta adhesiva y coloca sobre ellos la regla en su punto central. 2 Coloca, en uno de los extremos

de la regla, el trozo pequeño de plastilina. En el otro extremo coloca, una a una, las monedas hasta levantar la plastilina. 3 Anota el número de monedas

que utilizaste para levantar el trozo de plastilina. 4 Quita las monedas

de la regla y acerca el punto de apoyo unos 3 cm hacia la plastilina. 5 Determina ahora cuántas monedas

son necesarias ahora para levantar la plastilina.

Análisis y conclusiones a) En esta palanca, ¿qué ejerce la potencia y qué la resistencia? b) ¿Necesitarías más o menos potencia para levantar la plastilina si disminuye el brazo de resistencia? ¿Por qué?

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c) ¿Cómo calcularías la potencia que tendrías que aplicar para vencer una resistencia de valor conocido, si conoces la longuitud de los brazos de potencia y de resistencia?

Para contribuir con el cuidado del ambiente: • Trata de que los materiales a utilizar sean reutilizados, es decir, que provengan de otros objetos previamente usados.

• Al finalizar la actividad, dispón debidamente los materiales restantes y los productos del trabajo; reutiliza, recicla y desecha, de manera clasificada, lo que sea posible.

Las MÁQuinas siMPLes

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temA 3

El movimiento ActívAte ¿Al viajar en avión, cómo sabes que el avión está en movimiento? ¿En qué consisten las competencias deportivas de rapidez como la natación o las carreras?

Movimiento y sistemas de referencia Al viajar en un vehículo, se sabe que el carro se mueve porque cambia su ubicación con respecto a otros cuerpos del lugar por donde transita. Estos cuerpos serían puntos de referencia, como otros carros o edificaciones. Sin embargo, si fuera un avión con las ventanillas cerradas, no hay forma visual de verificar que está en movimiento, pero de igual modo se desplaza. Así, el movimiento es el cambio de posición que experimenta un cuerpo con respecto a un punto de referencia, en un tiempo determinado. Un cuerpo u objeto en movimiento recibe el nombre de móvil.

La trayectoria y el desplazamiento

El movimiento es relativo, según el sistema de referencia elegido. Si para una persona que viaja en un autobús en movimiento se asigna la calle o una parada como sistema de referencia, entonces se dice que ella está en movimiento. Pero si se elige un punto de referencia dentro del propio autobús, entonces estará en reposo respecto a ese punto.

La trayectoria es la línea imaginaria que describe un móvil durante su movimiento. Por ejemplo, en el fútbol, los jugadores se mueven por el campo haciendo múltiples recorridos, en líneas rectas o curvas, para esquivar a los del equipo contrario o alcanzar el balón. Esos recorridos son las trayectorias y, para definirlas, es necesario conocer el punto inicial, el punto final y la ruta de un móvil. El desplazamiento es la longitud del segmento de recta imaginaria que une el punto inicial y el punto final de la trayectoria de un móvil. Por lo tanto, la trayectoria y el desplazamiento pueden ser iguales o diferentes. La trayectoria coincide con el desplazamiento de un móvil solamente cuando el movimiento se da en línea recta. Si la trayectoria no coincide con el desplazamiento, la longitud de la primera siempre es mayor.

El sistema de referencia

El movimiento de una pelota de fútbol o de los jugadores puede determinarse con puntos de referencia, como las líneas de la cancha. La trayectoria de estos cuerpos puede ser recta o curva, mientras que el desplazamiento siempre es recto. Posición inicial

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La fuerza y sus efectos

Posición final

Trayectoria Trayectoria

nto

Desplazamie

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Un sistema de referencia es un punto o un conjunto de puntos con respecto a los cuales se describe la posición y el movimiento de un cuerpo. Estos puntos suelen ser otros cuerpos o elementos que se consideran fijos. Si un cuerpo no cambia de posición con respecto a un punto de referencia, se dice que el cuerpo está en reposo respecto a ese punto. Trayectoria y desplazamiento en un partido de fútbol


Representación de la posición y el movimiento de un cuerpo La posición de un objeto da información sobre su ubicación en un momento determinado, bien sea porque está en reposo, es decir, el objeto no cambia su posición, o en movimiento, con una trayectoria determinada. La posición y el movimiento de un cuerpo pueden considerarse en una, dos o tres dimensiones: una dimensión se representa sobre una recta; dos dimensiones en un plano; y tres dimensiones en una gráfica tridimensional. Desplazamiento en una dimensión. Ocurre en línea recta, y la trayectoria coincide con el desplazamiento. Por ejemplo, una nadadora que nada una piscina, se mueve en una dimensión, con igual trayectoria y desplazamiento. Pero si nada dos piscinas llegando de un extremo a otro y volviendo al punto de salida, marca una trayectoria pero finalmente no se desplaza, porque termina en el punto de origen. y (cm) 6

B (5; 5) Posición final

5

ia

tor

ec ray

t

4

:5

3

d

A (1; 2) Posición inicial

1 0

cm

m

aza

l esp

2

to ien

0

1

2

3

4

5

6

Desplazamiento en dos dimensiones. Se realiza en un mismo plano. Puede ser representado entre dos líneas rectas, perpendiculares entre sí, por lo que requiere utilizar un sistema de coordenadas rectangulares o cartesianas. Para ubicar un punto en el sistema cartesiano se señalan los valores que identifican dicho punto en cada uno de los ejes de referencia. Por ejemplo, el caminar de una hormiga sobre una mesa ocurre en dos dimensiones. Si se traza un eje de coordenadas sobre la mesa y la hormiga recorre el camino señalado en azul, se mueve desde la posición inicial A (1; 2) a la posición final B (5; 5); la trayectoria que siguió es irregular aunque el desplazamiento es recto y puede medirse x (cm)con una regla.

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Y

Z

X

Desplazamiento en tres dimensiones. Ocurre entre las tres principales direcciones del espacio: vertical, horizontal (planas) y la tercera que se proyecta hacia el frente. Puede determinarse con un sistema de coordenadas cartesianas de tres ejes. Por ejemplo, si se representa el vuelo de un insecto en una habitación, el desplazamiento en el espacio está determinado por la distancia entre los puntos inicial y final de su trayectoria. eL MoViMiento

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La rapidez y la velocidad Rapidez media e instantánea Los gráficos de distancia en función del tiempo permiten determinar la rapidez media y las instantáneas del recorrido de un cuerpo. Por ejemplo, el móvil A se movió a rapidez constante de 80 m/min en todo su trayecto, hasta cubrir una distancia de 2 400 m en 30 min, por lo que su rapidez media coincidió con la rapidez instantánea en cualquier punto de su recorrido. d (m) A

2 400 2 000 1 600 1 200

El movimiento de un cuerpo se determina por su trayectoria y desplazamiento, pero también es importante conocer qué tan rápido se mueve, a través de los cálculos de rapidez y velocidad, que son magnitudes físicas relacionadas.

Rapidez La rapidez relaciona la distancia recorrida por un móvil con el tiempo que duró el movimiento. Se expresa como unidades de longitud por unidad de tiempo, que pueden ser m/s o km/h, entre otras. Como ejemplos están el de un insecto que vuela a 2 m/s, o la luz que avanza a 300 000 km/s. rapidez (r) 5 distancia(d) tiempo (t) A partir de la fórmula de rapidez se pueden obtener la distancia y el tiempo, conociendo los otros datos:

B

800 400 0

10

20

r 5 d ;t 5 d ;d 5 r . t r t

30 t (min)

El móvil B avanzó con rapidez constante de 40 m/min durante los primeros 10 minutos, luego se detuvo por 10 minutos, y posteriormente continuó con una rapidez constante de 80 m/min hasta los 1 200 m por 10 minutos más. Su rapidez media fue de 1 200 m / 30 min = 40 m/min, si bien, durante los primeros 10 minutos su rapidez instantánea fue de 40 m/min, entre los 10 y los 20 minutos fue de 0 m/min, y entre los 20 y los 30 minutos fue de 80 m/min.

La rapidez tiene dos formas o momentos de medición: • Rapidez media. Establece la relación básica de la rapidez (d/t) e indica el avance promedio de un móvil tomando en cuenta la distancia y el tiempo total recorrido. • Rapidez instantánea. Indica la rapidez que tiene un móvil en un momento determinado de su recorrido.

Velocidad La velocidad es una magnitud vectorial que indica cuán rápido y en qué dirección y sentido se mueve un móvil. Se determina de igual modo que la rapidez y con las mismas unidades, incorporando la información sobre la orientación del desplazamiento.

La rapidez y la velocidad

B

30 m 20 m

0m

22

La fuerza y sus efectos

Ciclista C d=20 m t=20 s r=1 m/s v=1 m/s, en dirección inclinada, sentido oeste C

50 m 40 m

10 m

Ciclista B d=20 m t=20 s r=1 m/s v=1 m/s, en dirección inclinada, sentido este

Igual rapidez; distinta velocidad

60 m 70 m

A 80 m

90 m Ciclista A d=100 m t=15 s r=6,67 m/s v=6,67 m/s, en dirección horizontal, sentido este

100 m

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Si el ciclista “A” recorrió una distancia de 100 m en 15 segundos, su rapidez media en la realización de este recorrido fue de 6,67 m/s. Sin embargo su rapidez instantánea seguramente no fue la misma en todo el trayecto: esta debió ser menor al comenzar a pedalear y al frenar para llegar a su destino.


Tipos de movimiento El movimiento se puede clasificar según la trayectoria del móvil, y puede ser rectilíneo o curvilíneo. El movimiento de los objetos pueden describir trayectorias entre las que se pueden encontrar movimientos que a veces van el linea recta y a veces describen una curva, como los circuitos en los que compiten los vehículos de la fórmula 1, en las distintas pistas de carreras del mundo.

Otros tipos de movimiento Existen algunos otros tipos de movimiento:

Movimiento rectilíneo En el movimiento rectilíneo el móvil describe una trayectoria en línea recta, como un ascensor al subir y bajar entre pisos. Este movimiento se caracteriza porque: • La trayectoria siempre coincide con el desplazamiento del móvil. • La dirección y el sentido están determinados por el vector que describe el desplazamiento.

Movimiento oscilatorio. Se caracteriza porque el móvil se mueve de un lado a otro periódicamente. Por ejemplo, el péndulo de un reloj.

Movimiento curvilíneo Se dice que un cuerpo se mueve de manera curvilínea cuando su trayectoria describe una línea curva. Por ejemplo, el movimiento de los planetas alrededor del Sol es curvilíneo. Las características del movimiento curvilíneo son: • La trayectoria y el desplazamiento del móvil nunca coinciden y el vector de desplazamiento cambia constantemente. • La dirección y el sentido del movimiento cambian en todo momento del desplazamiento. Según la forma de la línea que describa su trayectoria, los movimientos curvilíneos pueden ser:

Movimiento ondulatorio. Los cuerpos en su trayectoria describen ondas, como las que se producen en la superficie de un cuerpo de agua cuando cae una piedra.

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Tipos de movimiento curvilíneo

Circular. La trayectoria describe una circunferencia, como el giro de las sillas en la estrella del parque mecánico, las agujas de un reloj analógico o la rueda de los vehículos y las motocicletas.

Elíptico. La trayectoria describe una elipse, por ejemplo, el movimiento de traslación de los planetas alrededor del Sol en el sistema solar.

Parabólico. La trayectoria corresponde a una parábola, como la que describe una pelota de béisbol cuando es bateada, o la de una persona al patinar en las curvas de una pista de skating.

eL MoViMiento

23


Actividades

Para realizar en el cuaderno

1

Responde: a) ¿Por qué el movimiento de un cuerpo es relativo? b) ¿Cuál es la diferencia entre la trayectoria y el desplazamiento de un móvil? c) ¿Qué relación existe entre la rapidez y la velocidad de un móvil?

2

Identifica en el gráfico cuántas trayectorias y cuántos desplazamientos se describen. B

A 3

Observa la cuadrícula con la trayectoria y el desplazamiento de la hormiga de la página 21 y responde. a) Si otra hormiga se hubiera desplazado desde el punto 0 hasta la posición 5; 3, ¿cómo sería la trayectoria mínima posible y cuánto mediría? b) ¿Cuánto es el valor del desplazamiento si la hormiga regresa al punto de partida?

4

Analiza, calcula y responde. Un ciclista recorre con su bicicleta 20 km en 40 minutos. a) ¿Cuál es la rapidez media del ciclista? b) ¿Qué distancia recorrerá en 3,5 horas? c) ¿Cuánto tiempo le llevaría recorrer 50 km?

5

Identifica en el circuito de carreras de fórmula 1 “Yas Marina”, Abu Dhabi (Emiratos Árabes), en cuántos tramos los vehículos siguen un movimiento rectilíneo y en cuántos un movimiento curvilíneo. Luego responde. a) ¿En qué tramo el vehículo puede alcanzar la mayor velocidad? b) ¿Cuáles son las curvas más peligrosas? ¿Por qué? c) Si la longitud del circuito es de 5,55 Km, ¿cuánto será el desplazamiento final después de 55 vueltas?

En síntesis Copia y completa el siguiente mapa conceptual:

comprende

se clasifica en Trayectoria

Curvilíneo como

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La fuerza y sus efectos

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El movimiento


Experiaprendo Experiencia 1 Materiales • Un carro de juguete • Varios libros • Un transportador • Una tabla de madera de 100 3 20 cm • Un reloj con segundero o un cronómetro

Características y tipos de movimiento Procedimiento 1 Arma un plano inclinado con la tabla colocando un libro debajo de ella y calcula el ángulo de inclinación con el transportador. 2 Coloca el carro en

el extremo superior de la tabla, suéltalo y déjalo rodar. 3 Mide el tiempo que le toma al carro llegar al final de la tabla. 4 Calcula la rapidez media para ese ángulo de inclinación. 5 Prueba con otros ángulos de inclinación de la tabla y calcula

la rapidez media en cada caso.

Análisis y conclusiones a) ¿Cuál es la velocidad media del carro en cada situación? b) ¿Qué fuerza impulsa al carro y le da más o menos velocidad? ¿Cómo se relaciona esta fuerza con el ángulo de inclinación de la tabla?

Experiencia 2 Materiales • Una metra • Un plato desechable • Una tijera

Procedimiento 1 Recorta una parte del plato, guiándote por la imagen. 2 Coloca el plato sobre una mesa y

la metra en un extremo del plato. Golpéala para que gire por el borde hasta el otro extremo.

Análisis y conclusiones a) ¿En qué dirección y sentido continúa el movimiento de la metra cuando sale del plato?

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b) ¿Qué tipo de movimiento describe la metra desde que sale del plato?

Para contribuir con el cuidado del ambiente: • Trata de que los materiales a utilizar sean reutilizados, es decir, que provengan de otros objetos previamente usados.

• Al finalizar la actividad, dispón debidamente los materiales restantes y los productos del trabajo; reutiliza, recicla y desecha, de manera clasificada, lo que sea posible.

eL MoViMiento

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Actividades de refuerzo

Para realizar en el cuaderno

Análisis y aplicación Comprensión 1 Selecciona la opción correcta y justifica 8 Observa las siguientes imágenes y responde. tu selección. Sobre la trayectoria (T) y el desplazamiento (D) de un móvil se puede decir que: a) T y D siempre son iguales b) T siempre es más larga que D c) D siempre es más largo que T d) T y D pueden ser distintos

3

4

5

Describe cuál es el punto de aplicación de la fuerza que se ejerce cuando se batea una pelota. Responde: ¿qué le ocurrirá a un cuerpo cuando recibe dos fuerzas de empuje iguales en direcciones opuestas? Menciona el tipo de fuerza que se manifiesta en cada caso. a) El contacto entre las hojas de una resma de papel. b) Las moléculas de una mezcla de agua y alcohol. c) La caída libre de un cuerpo en el aire. d) Las moléculas de agua en un cubo de hielo. Indica cuál de estos compuestos tiene menor tensión superficial y explica por qué. a) Agua fría b) A  gua caliente c) Agua fría con jabón d) Agua caliente con jabón

6

Explica qué efecto tienen la gravedad y el rozamiento en la rapidez alcanzada en el recorrido representado en las páginas 6 y 7.

7

Identifica el enunciado que se corresponde con la principal característica de una palanca de primer género. a) La potencia y la resistencia son iguales. b) El punto de aplicación se ubica entre la potencia y la resistencia. c) No tienen punto de aplicación. d) La resistencia vence a la potencia.

26

La fuerza y sus efectos

A

B

a) ¿Cuál de las dos personas se mojará? ¿Por qué? b) ¿Cuál fuerza de atracción actúa entre el agua y los materiales protectores en cada caso? c) ¿La mojabilidad del agua será igual en cada caso? ¿Por qué?

Responde estas preguntas: a) S i ambos brazos de una balanza miden 12 cm y cada uno sostiene un objeto de 123 g, ¿la balanza estará en equilibrio? ¿Por qué? b) S i una persona empuja y desplaza una caja sobre el piso, ¿qué tipo de palanca representa esta acción, dado que sus pies son el punto de apoyo? c) ¿Sobre cuál superficie es más fácil patinar, sobre madera pulida o sobre asfalto? ¿Por qué? 9

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2


10 Resuelve

y responde. a) Para empujar un piano se requiere mucha fuerza. Al intentar deslizar un piano sobre el piso horizontal de madera, al principio no se logra moverlo, hasta que al final el piano comienza a desplazarse.

Opinión y síntesis 11 Analiza y opina. a) La entrada de un centro comercial es de escaleras. Un día llegó una persona en silla de ruedas y, al intentar entrar, vio que no existía dispositivo de acceso, tal como lo establece la Ley para Personas con Discapacidad. Por ello, la persona se vio en la necesidad de pedir ayuda para ser subida por las escaleras con su silla. • ¿Qué tipo de dispositivo debe tener el centro comercial para facilitar el acceso en casos como este? ¿Qué tipo de máquina sería ese dispositivo?

• ¿Qué fuerza era más fuerte al principio, la de empuje de la persona o la de resistencia por el piano? ¿Por qué? • ¿Qué fuerza se vence entre el piano y el piso?

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b) Una familia va de una ciudad a otra en un viaje de turismo por los estados llaneros de Venezuela, por una carretera asfaltada y con muchas curvas. Este trayecto se cubre normalmente en unos 30 min, a una velocidad promedio de 70 km/h. En el recorrido encuentran una vía recta, de tierra, en la que se está construyendo una autopista y que los puede conducir más directamente a su destino. • ¿ Qué distancia hay entre las dos ciudades yendo por la carretera, según el tiempo y la velocidad promedio del recorrido? • ¿ Cuál de los dos terrenos ofrecerá más fuerza de rozamiento al vehículo? ¿Por qué? Según el rozamiento, ¿por cuál de las dos vías llegarían más rápido? • S egún la fuerza de rozamiento en una de las vías y la forma del camino en la otra, ¿se invertiría el mismo tiempo en llegar, por cualquiera de ellas? ¿Por qué?

• ¿Estás de acuerdo con que en las edificaciones públicas y privadas (como centros comerciales o escuelas) exista ese tipo de dispositivo de acceso? ¿Por qué? • ¿Cómo te sentirías si fueras tú quien se encontrarse en la situación de la persona en silla de ruedas? ¿Por qué? • ¿Ayudarías a una persona en una situación como esa? ¿Cómo crees que se puede brindar ayuda en esos casos? b) Una persona maneja un carro por una autopista, construida con un asfalto que garantiza un menor rozamiento contra los cauchos. La persona conduce por la vía rápida a la velocidad máxima permitida (90 km/h) y trae detrás de sí otro carro a una velocidad mayor, y la persona que lo conduce le toca corneta para que le deje el paso libre. A un lado de la autopista está el canal de servicio, completamente libre. • ¿Crees que es recomendable aplicar estas tecnologías contra el rozamiento en vías publicas normales? ¿Por qué? ¿En qué vías sería recomendable utilizarla? • ¿Cuál de las dos personas está cometiendo una infracción? ¿Por qué? • ¿Qué crees que deben hacer los conductores de estos carros, en este caso? La fuerza y sus efectos

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Conexos con... Tecnología e inventiva Máquinas, construcciones y creatividad La revista Mecánica Popular es una publicación en español que, desde 1947, reseña interesantes artículos relacionados con máquinas, equipos, aparatos, reparaciones y todo lo relacionado con el mundo de la carpintería, la mecánica y la electrónica. • Consulta algún número de esta revista o revisa su página web. Elige algún diseño propuesto en la revista, constrúyelo con tus compañeros y compañeras y preséntalo en clase. Megaconstrucciones es un programa de Discovery Channel en el que explican, con detalle, el proceso de construcción de las obras de ingeniería más impresionantes del mundo. Montañas rusas, puentes, torres, túneles… lo más increíble de la ingeniería y la construcción. • Ve un episodio que te parezca interesante de este programa y escribe un resumen de cómo se construyó la edificación descrita. Luego consulta la página web del programa, www.tudiscovery.com/megaconstrucciones y responde la trivia interactiva. La Fundación Eureka es una organización venezolana orientada a promover, estimular y potenciar la innovatividad y la creatividad de niños, niñas y jóvenes en Venezuela. Para ello cuenta con seis premios anuales que buscan estimular la participación y el ingenio. • Propón y ejecuta un proyecto relacionado con máquinas o aparatos móviles y propicia su participación en el premio Cruz Diez de la Fundación Eureka. Consulta la página web de la fundación para que tengas más información.

Profesiones y oficios científicos La Ingeniería Mecánica y la Mecánica La Ingeniería Mecánica es una profesión encargada del diseño y la fabricación de automóviles. Asimismo, se ocupa de la innovación y aplicación de nuevos sistemas mecánicos automotores, para la creación de vehículos más eficientes y seguros.

La Mecánica y la Ingeniería aplicada a esta área están orientadas a proporcionar seguridad, eficiencia y comodidad a la población. Las técnicas que ofrece la Educación Técnica Media en Mecánica pueden continuarse en la Universidad como Ingeniería Mecánica. • Discute con tus compañeros y compañeras: ¿te parece importante el estudio de estas disciplinas? ¿Por qué? ¿Estudiarías alguna de ellas? ¿Por qué?

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La fuerza y sus efectos

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Por su parte, la Mecánica es un oficio dirigido al diagnóstico y la reparación de problemas de funcionamiento mecánico, eléctrico o electrónico de vehículos, que pueden presentarse de manera cotidiana.


Idea para la acción

Construcción de un miniascensor

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Propósito: diseñar y construir el prototipo de un ascensor, con base en los conceptos de fuerza y movimiento. 1

Documentación • Organícense en equipos de trabajo. • Busquen información sobre el equipo a construir y los principios que se puedan aplicar en el mismo. Apóyense en revistas, libros, páginas web sobre movimiento, fuerza, mecanismos de elevación o poleas, entre otros temas. • Analicen la información recabada. Obtengan datos para el proyecto y generen ideas para el diseño.

2

Planificación • Para el diseño, tomen en cuenta planteamientos como: ¿para qué se utilizará el ascensor? ¿Qué carga soportará? ¿Empleará funcionamiento manual o automático? • Realicen la propuesta del diseño. Pueden elaborar bocetos, bien sean manuales o digitales, si se disponen de programas apropiados (se puede diseñar en Autocad o en InDesign, entre otros programas).

3

Organización de materiales Hagan la lista de materiales según el diseño. Podrían utilizar tablas de madera, mecates, clavos, martillos, gaveras de refresco, cajas, cartón, pega fuerte, entre otros implementos. Es importante considerar la posibilidad de emplear materiales reutilizados o de bajo costo.

4

Puesta en acción • Construyan el miniascensor, de acuerdo con el diseño propuesto. • Pongan el aparato en funcionamiento y comprueben su mecanismo. • Propogan planes alternativos en caso de que algún material o el diseño no funcionen. • Consideren la ayuda de personas adultas en caso de trabajar con herramientas de uso delicado o peligroso, como martillos, sierras o seguetas, entre otras.

5

Evaluación • Analicen el funcionamiento del miniascensor. Pueden considerar las siguientes premisas: a) Comparen el prototipo y su funcionamiento con el de otros equipos. b) Respondan preguntas como: ¿cuánto peso soporta el miniascensor? ¿Qué materiales deben o pueden ser sustituidos? ¿Se puede mejorar el diseño? ¿Por qué? ¿Cumple las funciones para las cuales se diseñó? ¿Con qué otros fines se puede utilizar? • Escriban un informe sobre el análisis del proyecto. La fuerza y sus efectos

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U3 lOGrOs esPeraDOs • Conocer los sistemas y procesos involucrados en el crecimiento y desarrollo de las plantas. • Valorar, conservar y preservar el ambiente y, en especial, los recursos naturales de la localidad.

FISIOLOGÍA VEGETAL ¿Cuánto conocemos de las plantas? Al pasear por un jardín, un parque o incluso por la vía pública, se puede admirar una gran cantidad de plantas con formas, colores y tamaños variados. Las diferencias estructurales que tienen las plantas las hacen aptas para diferentes condiciones.

a

¿Por qué las hojas de la mayoría de las plantas son verdes? ¿Conoces plantas con hojas de otros colores?

• Orientar inquietudes intelectuales hacia profesiones y oficios relacionados con la biología, la agronomía, la botánica y la ingeniería forestal.

b

c

¿Cuánto tiempo puede tardar un árbol de mango en alcanzar su altura máxima?

¿Las plantas terrestres son iguales a las acuáticas? ¿En qué se asemejan y en qué se diferencian?

iDea Para la acciÓN

En esta unidad prepararán un vivero de plantas medicinales, las cuales son utilizadas, tradicionalmente, para aliviar algunas dolencias del cuerpo humano.

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fisioLogía vegetaL

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Elaboración de un vivero con plantas medicinales


Para reflexionar y debatir Analiza tu entorno y elabora un registro de la cantidad de plantas y parques que hay. ¿Consideras que son suficientes? ¿Qué beneficio nos aporta conocer las plantas y su funcionamiento? ¿Cuáles plantas te gustaría que hubiese en tu comunidad? ¿En dónde las sembrarías? d

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e

¿Qué beneficios ambientales nos proporcionan las plantas en zonas urbanas?

Si se eliminan todas las plantas de este parque, ¿se vería igual? ¿Podrían las personas disfrutar de las mismas condiciones de temperatura, sombra y humedad? ¿Cómo te gusta más el parque, con o sin plantas? ¿Por qué?

fisioLogía vegetaL

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teMa 1

Las plantas actÍvate ¿Qué objetos conoces que son elaborados a partir de las plantas? ¿Qué partes de la planta se utilizan para hacer papel, caucho o tela? ¿Qué tienen en común un árbol de roble, una planta de violeta y un helecho?

Estructura general de las plantas Las plantas son un grupo de seres vivos multicelulares que poseen una estructura corporal especializada en tejidos, órganos y sistemas, específicos para diversas funciones como nutrición, transporte, almacenamiento y reproducción.

Las briofitas o plantas no vasculares

Características generales de las plantas • Son organismos autótrofos porque elaboran sus propios alimentos. • Sus células están rodeadas de una pared rígida compuesta de celulosa. • Tienen estructuras vegetativas para fijar la planta al sustrato y para el sostén, y órganos para captar la luz solar que utilizan en la fotosíntesis. • Tienen estructuras reproductoras y pueden propagarse sexual y asexualmente. • La mayoría vive en ambientes terrestres, pero algunas viven en el agua.

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fisioLogía vegetaL

Estructura general de los musgos

Musgo Gametofito femenino

Arquegonio. Órgano sexual femenino. Se desarrolla sobre el gametofito femenino.

Gametofito masculino

Anteridio. Órgano sexual masculino. Se desarrolla sobre el gametofito masculino.

Gametofitos separados Fase generacional más vistosa, productora de gametos sexuales macho y hembra. Rizoides Estructuras filamentosas que permiten fijar la planta al sustrato. No tienen función de absorción de agua ni nutrientes. Esporofito Fase dependiente del gametofito. Se genera por reproducción sexual y crece a partir del gametofio femenino.

Gametofito filoide Estructuras filamentosas de los musgos con folios verdes a manera de hojas.

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ZOOM

Las briofitas son un grupo de plantas principalmente terrestres, en contacto estrecho con el agua, relativamente pequeñas y representadas por grupos como los musgos y las hepáticas. No tienen órganos vasculares para el transporte de agua y nutrientes, por lo que estos llegan a cada una de las células de la planta por difusión simple a través del contacto directo de la planta con el medio acuoso.


Las traqueofitas o plantas vasculares Las traqueofitas son plantas terrestres que tienen un sistema vascular conformado por vasos conductores para el transporte de agua, nutrientes y savia. La fase predominante es el esporofito. Los gametofitos masculino y femenino son estructuras que dependen del esporofito. Comprenden, principalmente, los helechos y las plantas con semillas, las cuales pueden ser gimnospermas y angiospermas.

Estructura y ciclo de vida de los helechos Esporofito Estructura principal de la planta. Se dispersa a partir de esporas que dan lugar al gametofito. Esta formado por los frondes y el rizoma.

Estructuras vegetativas de las plantas con semillas El tallo Órgano de sostén, generalmente aéreo, que puede presentar ramificaciones. Puede ser blando en las plantas herbáceas o duro y leñoso en arbustos y árboles. Funciones del tallo: • Sostener ramas, hojas, flores y frutos. • Transportar agua, minerales y savia desde las raíces a las hojas y desde las hojas al resto de la planta. • Almacenar sustancias alimenticias.

Estructura externa del tallo Yemas Zona meristemática que permite el crecimiento de la planta gracias a la producción de hormonas de crecimiento. Las hay de dos tipos:

Yema axilar En los nudos del tallo. Es responsable de la formación de ramas, hojas y flores.

Entrenudo Zona entre un nudo y el siguiente.

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La raíz Órgano casi siempre subterráneo, Estructura externa generalmente ramificado. de la raíz Funciones de la raíz: • Sostener y fijar la planta al sustrato. • Absorber agua y minerales disueltos. • Transportar el agua y minerales hacia el tallo a través del xilema. • Almacenar sustancias nutritivas elaboradas por la propia planta.

Zona impermeable Se extiende desde el cuello que une el tallo con la raíz, hasta la zona pilífera. En esta zona no hay absorción de agua ni de nutrientes. Cofia Cápsula de consistencia dura que protege la zona de crecimiento y secreta sustancias que disuelven algunos tipos de rocas.

Yema apical En el extremo superior del tallo. Responsable del crecimiento en longitud del tallo.

Fronde Corresponde a las hojas de los helechos. En este se realiza la fotosíntesis y se generan los receptáculos para la dispersión de esporas. Rizoma Estructura rastrera o subterránea que da soporte a la planta y la fija al sustrato.

Nudo Zona engrosada de la cual brotan las hojas o ramas.

Soro Zona pilífera Cubierta de raíces diminutas llamadas pelos radicales. Los pelos absorben agua y nutrientes.

Zona de crecimiento Zona en el extremo de las raíces cuyo tejido produce células nuevas para su crecimiento.

Esporas

Prótalo Corresponde a la fase gametofítica independiente de la planta. Contiene los órganos sexuales anteridio y arquegonio. La unión de un gameto femenino con uno masculino da lugar a un nuevo esporofito.

Las pLantas

63


Estructura y función de la hoja La hoja es un órgano aéreo, generalmente de forma laminar, cuyas células contienen clorofila para la síntesis de sus propias sustancias nutritivas. Tienen un tiempo de vida limitado, por lo que la planta está produciendo hojas nuevas toda su vida. Partes externas de la hoja Pecíolo Pedúnculo que une la hoja con el tallo o la rama. Presenta en su base un ensanchamiento o vaina. Algunas plantas, como las gramíneas, carecen de esta estructura y las hojas salen directamente del tallo.

Limbo Estructura laminar, generalmente de color verde. Puede ser simple o compuesto. Normalmente se distinguen dos caras: el haz o parte anterior y el envés o parte posterior. El extremo que se une al pecíolo se llama base, y opuesto o el distal, ápice.

Nervaduras Canales que sobresalen sobre todo en el envés de la hoja. Están constituidos por finos haces vasculares o tubos conductores, denominados xilema y floema. Estos pueden ser paralelos o reticulados.

Tejido fotosintético o mesófilo Constituido por células que contienen cloroplastos, que son organelos en los cuales se lleva a cabo la fotosíntesis.

ZOOM Función de la hoja • Sintetizar sustancias alimenticias por fotosíntesis; constituye el principal órgano de nutrición de la planta. • Transpirar parte del agua absorbida por las raíces, la cual pasa a la atmósfera en forma de vapor. • Permitir el intercambio gaseoso de oxígeno y dióxido de carbono en los procesos de fotosíntesis y respiración.

64

fisioLogía vegetaL

Tejido epidérmico Constituido por una capa de células gruesas y duras, que protege la hoja de daños mecánicos y de la pérdida de agua. Las células epidérmicas crean una cutícula externa transparente que permite el paso de los rayos solares al interior de la hoja. Otras estructuras del tejido epidérmico son:

Haces vasculares Conductos de xilema y floema que corren a través del mesófilo de manera extensa para que todas las células de la hoja reciban agua, minerales o nutrientes.

Tricomas

Estomas

Proyecciones a manera de pelos. Se especializan en la eliminación de sales, reflejan la luz para el enfriamiento de las hojas y disminuir la pérdida de agua.

Llamadas también células oclusivas. Están formadas por dos células redondeadas que, abriéndose o cerrándose, regulan el intercambio de gases y la transpiración. Se hallan dispersas, principalmente, en el envés de las hojas.

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Tejidos de la hoja


Importancia biológica y económica de las plantas Las plantas representan la base de la vida sobre la Tierra porque juegan un papel fundamental en la dinámica físico-química y biológica del planeta:

Constituyen la base de la cadena alimenticia que mantiene a los seres vivos del planeta ya que sus frutos, hojas y tallos son el alimento para miles de especies herbívoras que son, a su vez, la alimentación de especies carnívoras.

Diversidad cultural Trabajo Intervienen en el ciclo del agua, pues la transpiración del vapor de agua de los árboles de selvas y bosques ayuda a provocar las lluvias en esos ambientes.

P roporcionan beneficios económicos a los seres humanos gracias a la obtención de productos como alimentos, telas, papelería y medicina.

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Pueden contribuir con el control del calentamiento global, al absorber el CO2 de la atmósfera que retiene el calor de los rayos solares.

Mantienen la estabilidad de los suelos evitando que se erosionen por las lluvias y por la acción del viento; además, contribuyen con su enriquecimiento por el aporte de materia orgánica.

Algunas iniciativas del uso de las plantas en Venezuela son: • El Ministerio del Poder Popular para el Ambiente promueve, en liceos y escuelas, la recolección y germinación de semillas de árboles para su posterior siembra en espacios desforestados. • La Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad Central de Venezuela, desarrolla proyectos para elaborar paneles de concreto reforzados con fibras vegetales, para ser utilizados en la construcción de viviendas. • Comunidades de varios pueblos indígenas venezolanos fabrican cestas con fibras vegetales de plantas como el coco e mono, moriche, palmas y bejucos, para pescar y recolectar frutos. Las plantas

65


Actividades

Para realizar en el cuaderno

1

Consulta de cuál parte de la planta se obtienen los siguientes productos alimenticios: arroz, brócoli, remolacha, cebolla, tomate, alcachofa, palmito y jengibre.

2

Diseña una tabla para comparar las semejanzas y diferencias entre las plantas briofitas y traqueofitas.

3

Describe las características de hojas, tallos y raíces de 4 plantas comestibles que se consumen en tu casa. Registra los resultados en un cuadro como el siguiente: Tipo de planta

Características de la raíz

Características del tallo

Características de la hoja

4

Analiza la siguiente situación, haz los cálculos necesarios y responde. Se calcula que una hectárea (100 000 m2) de bosque tropical puede absorber hasta 10 toneladas de dióxido de carbono al año, y que en el Amazonas se tala un área de bosque correspondiente a 4 campos de fútbol por minuto. b) ¿Cuáles son las consecuencias a) Si un campo de fútbol mide para el planeta de la tala 90 x 45 m, ¿cuánto CO2 deja de ser reciclado anualmente por la pérdida indiscriminada de árboles? de bosque amazónico?

5

Reflexiona sobre el siguiente planteamiento: la selva nublada es una gran farmacia vegetal. Luego, responde lo siguiente: a) ¿Qué opinas acerca de b) ¿ Qué estrategia plantearías para la explotación de los recursos aprovechar los recursos vegetales vegetales de las selvas nubladas de las selvas, sin afectar para la obtención de materias primas significativamente los procesos para la industria de los fármacos? ecológicos de esos ecosistemas?

En síntesis Copia y completa el siguiente mapa conceptual: Las plantas se dividen en Briofitas por ejemplo Hepáticas con estructuras como

con estructuras como

Gametofito

Tallo Prótalo

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Fisiología vegetal

cuyas estructuras vegetativas son

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por ejemplo


Experiaprendo

Construcción de un laminario vegetal

Experiencia Materiales • 2 tablas de 20 x 30 cm • Correa o cinta elástica • Papel absorbente

• Hojas de cartulina blanca • Lápiz y cuaderno de notas

Procedimiento 1 Planifica una salida a una zona con vegetación: un parque, una montaña o un parque nacional. 2 Durante la salida, recolectar del suelo al menos

dos hojas de diferentes especies de plantas. 3 Identifica a qué plantas o árboles pertenecen las hojas

y anota las características de la planta de las que provienen, así como la zona de recolección. 4 En el campo, o al llegar a casa, coloca cada par de hojas de la misma

especie entre dos trozos de papel absorbente, unas encima de las otras y entre las dos tablas de madera. Amarra las tablas con la correa o cinta elástica como si fuera una prensa. 5 Deja la prensa, por una semana, en un lugar seco y sombreado.

Cuando haya pasado la semana, extrae las hojas y pégalas con cinta adhesiva sobre láminas de cartulina. Coloca una hoja por el haz y otra por el envés. 6 Consulta y coloca los datos de identificación de la planta en la esquina inferior

derecha de la cartulina: nombre común de la planta, nombre científico, lugar de recolección, fecha de recolección y características de la planta. 7 Construye, con tus compañeros y compañeras de clase, una cartelera

sobre la diversidad de hojas de la localidad, que contenga las muestras elaboradas por todo el grupo.

Análisis y conclusiones a) ¿Qué diferencias y semejanzas se observan entre las hojas recolectadas?

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b) ¿Qué tan representativa es la muestra de especies de plantas del laminario vegetal con respecto a la variedad vegetal de la zona visitada?

Para contribuir con el cuidado del ambiente: • Trata de que los materiales a utilizar sean reutilizados, es decir, que provengan de otros objetos previamente usados.

• Al finalizar la actividad, dispón debidamente los materiales restantes y los productos del trabajo; reutiliza, recicla y desecha, de manera clasificada, lo que sea posible.

Las pLantas

67


teMa 2

Transporte de agua y nutrientes en las plantas actÍvate ¿Por qué los cactus tienen hojas en forma de espinas y no tienen hojas? ¿Podría una planta de clima frío adaptarse a un clima cálido?

El transporte en las plantas vasculares

Hoja

Tallo

Vasos conductores de las plantas Raíz

2 1

Traqueidas Células alargadas y delgadas que presentan perforaciones.

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fisioLogía vegetaL

Internamente, la planta está formada por una serie de vasos conductores que transportan las sustancias necesarias para que la planta realice sus funciones vitales. Estos son el xilema y el floema. 1 Xilema • Tejido vegetal compuesto por los llamados vasos leñosos, constituidos por células llamadas traqueidas, y los vasos. • Se ubica en el interior del tallo, rodeado por el floema. • Transporta agua y minerales desde la raíz hasta las hojas. • Contiene también células de almacenamiento y fibras de sostén. Vasos Tubos más anchos y cortos que las traqueidas que se agrupan alrededor de las estas.

2 Floema • Tejido vegetal compuesto por los llamados vasos liberianos, constituidos por los segmentos de los tubos cribosos y células acompañantes. • Se ubica rodeando externamente al xilema. • Transporta sabia, que está compuesta por sustancias elaboradas por la planta, como azúcares y hormonas vegetales. • Tiene también células de almacenamiento y fibras de sostén. Segmentos de los tubos cribosos Tubos huecos y alargados con paredes o placas porosas en los extremos.

Células acompañantes Unidas a los segmentos de los tubos cribosos.

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La entrada y salida de agua y nutrientes en la planta se lleva a cabo principalmente a través de sus raíces y hojas.

Las plantas vasculares necesitan intercambiar materiales con el ambiente y movilizar sustancias a través de sus hojas, tallos, raíces, flores y frutos para crecer y desarrollarse. Por ejemplo, al realizar la fotosíntesis, es necesario que el agua y los minerales que están en el suelo entren por las raíces, asciendan por el tallo y lleguen a las hojas. También, para respirar y obtener energía, las plantas necesitan tomar oxígeno del ambiente y llevarlo a todas sus células. El movimiento de transporte, en el cual se incorporan y movilizan sustancias dentro de la planta, y en el que se liberan otras al ambiente, presenta las siguientes características: • Moviliza por toda la planta minerales, agua, sustancias orgánicas, como carbohidratos y hormonas vegetales, y gases como oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua. • El transporte es ascendente y descendente a través de toda la planta. • Las sustancias circulan por tubos o vasos conductores que se extienden por todas las estructuras de la planta.


Transporte a través del xilema

ZOOM

El transporte de sustancias a través del xilema presenta las siguientes características: • • • •

Moviliza agua mediante procesos de difusión como la ósmosis. Garantiza la fotosíntesis y la respiración. Permite la turgencia en la planta. Se realiza a través de fenómenos físicos denominados ósmosis, capilaridad y transpiración. • Sigue una dirección vertical desde el suelo hasta las hojas, en contra de la gravedad.

La ósmosis La ósmosis es un proceso físico en el que el agua pasa de un medio acuoso de menor concentración de solutos, a uno de mayor concentración de solutos, a través de una membrana semipermeable, para buscar el equilibrio. En las plantas terrestres la ósmosis ocurre por el paso de agua del medio externo (suelo) al medio interno (células de la raíz), a través de las membranas de dichas células. Este fenómeno físico se caracteriza porque: • No gasta energía. • Moviliza gran cantidad de agua hacia el interior de la planta. • Ocurre de manera continua, lo que contribuye al ascenso del agua por los vasos leñosos del tallo.

Absorción de minerales en las raíces Las sales disueltas en el agua del suelo forman iones minerales que pasan junto con el agua al xilema según varios procesos, como la difusión a través de los espacios intercelulares, o el transporte que llevan a cabo las propias células de la raíz.

Proceso osmótico en la raíz Dentro de las raíces suele haber mayor concentración de minerales en relación con el medio externo. Por lo tanto, el agua penetra por ósmosis del exterior hacia el interior, para equilibrar la concentración de solutos dentro y fuera de la planta.

Raíz Pelos absorbentes

Moléculas de minerales

Célula vegetal

Moléculas de aguas

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Membrana semipermeable

El movimiento del agua por ósmosis interviene en el estado de salud hídrica de las plantas: si las plantas pierden agua, se arrugan y se marchitan. En cambio, si están hidratadas, estas se mantienen turgentes, haciendo que el tallo de plantas no leñosas, como las hierbas, pueda permanecer firme para sostener las hojas.

transporte de agua y nutrientes en Las pLantas

69


La capilaridad La capilaridad es un fenómeno que ocurre gracias a la capacidad de los líquidos de ascender por tubos muy delgados venciendo la fuerza de gravedad. En las plantas la capilaridad permite que el agua y las sales disueltas asciendan por los vasos del xilema, desde las raíces hasta las hojas, debido a:

La fuerza de cohesión que mantiene unidas las moléculas de agua, que forman una columna en los vasos leñosos del xilema.

Beneficios de la transpiración vegetal para el ambiente Al regular la cantidad de agua que pierden por transpiración, las plantas, en particular las de los bosques tropicales, influyen en el clima y en la distribución de las lluvias, el agua presente en los suelos e incluso en el caudal de los ríos.

La estrechez de los vasos del xilema, que provoca que la columna de agua alcance gran altura sin gasto de energía.

Este proceso es importante porque permite que árboles de gran tamaño, como las secuoyas en Estados Unidos que alcanza 115 m de altura, o el árbol llamado “niño” de 60 m de altura, ubicado en el Parque Nacional Henry Pittier, estado Aragua, puedan transportar el agua y los minerales hasta sus hojas.

La transpiración La transpiración es la salida del agua, en forma de vapor, del interior de la hoja a través de los estomas. Este proceso es importante como medio de transporte, porque el agua que se pierde por las hojas genera una especie de vacío en los vasos leñosos, que es ocupado por el agua que sube por capilaridad. Además: • Mantiene el nivel adecuado de agua en la planta. • Mantiene el balance térmico y refresca la planta. Las plantas varían su nivel de transpiración según factores ambientales o anatómicos como:

Factor ambiental

Mecanismo de respuesta del estoma

Una alta intensidad de luz y calor aumenta la evaporación ambiental.

Las células del estoma se llenan de agua por ósmosis y se abren.

La oscuridad y las temperaturas muy bajas, o vientos persistentes con velocidades altas, resecan la superficie de la hoja.

Las células del estoma pierden agua por ósmosis y se cierran.

El tamaño de las hojas influye en el número de estomas de la planta.

A mayor tamaño de la hoja, mayor cantidad de estomas. A menor tamaño de la hoja, menor cantidad de estomas.

70

fisioLogía vegetaL

Nivel de transpiración Alta

Baja Alta Baja

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saluD Y aMBieNte

La fuerza de adhesión entre el agua y las paredes de los vasos leñosos del xilema, que mantiene la columna de agua.


Transporte a través del floema El transporte a través del floema presenta las siguientes características: Mecanismo de transporte del floema Moviliza, en forma de sabia, azúcares y otras sustancias vegetales Garantiza la nutrición de la planta

El transporte de sabia por los vasos del floema se realiza por la acción de la fuerza de gravedad y por diferencia de presiones hidrostáticas, según los siguientes pasos:

Se presenta en dirección vertical y horizontal, desde las hojas al resto de la planta

Los azúcares producidos en la hoja por fotosíntesis entran a los tubos cribosos del floema.

1 1

Agua Azúcares

1

2

Célula de la hoja

Tallo Raíces Pelos absorbentes

Movimiento de azúcares

Célula acompañante

Movimiento de agua

2

3

La sabia, en su descenso por los tubos cribosos del floema, ejerce una presión hidrostática que hace que parte del azúcar entre a los tejidos de almacenamiento de las raíces, tallos y frutos de la planta.

3

Agua Azúcares

Al incrementar la concentración de azúcares, los tubos cribosos se llenan de agua proveniente del xilema por ósmosis.

4 3

Cuando el azúcar disminuye su concentración en los tubos cribosos, el agua sale de los tubos, la presión disminuye y el descenso se detiene.

4

Célula de la raíz Floema

Xilema

Relaciones de las plantas con el ambiente

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Las plantas hacen frente a las condiciones del ambiente, gracias a adaptaciones en su morfología, funciones y procesos vitales. Entre estas adaptaciones tenemos, por ejemplo:

A bajas temperaturas. Los frailejones y las orquídeas del páramo andino son plantas de poco tamaño y con muchos tricomas en las hojas que retienen la humedad.

A altas temperaturas. Los cactus, cujíes y bromelias de los médanos de Coro, adaptados a ambientes muy calurosos y poca agua, tienen hojas duras y espinas que evitan la pérdida de agua por transpiración.

A condiciones de lluvias abundantes y poca luz. Las plantas de la selva nublada presentan hojas grandes que sirven para incrementar la transpiración y atrapar la luz en áreas donde hay árboles. que limitan su paso.

A sustratos con pocos nutrientes. Las bromelias que crecen en las ramas de los árboles tienen depósitos de agua entre sus hojas y trampas para insectos y sedimentos, de donde. absorben agua y minerales.

Transporte de agua y nutrientes en las plantas

71


Actividades

Para realizar en el cuaderno

1

Haz un cuadro comparativo para describir las semejanzas y diferencias entre el transporte del xilema y del floema.

2

Interpreta el gráfico que muestra el comportamiento de la transpiración de un árbol de naranja en relación con la temperatura. Discute con tus compañeros y compañeras de clase cómo influye la temperatura en la transpiración de esta especie. Nivel de transpiración 100 80 60 40 20 0

0

10

30

50

Temperatura (ºC)

3

Analiza las siguientes situaciones y justifica su relación con el proceso de transpiración que sufren las hojas de las plantas en condiciones de altas temperaturas o escasez de agua.

• Los cactus en el desierto transformaron sus hojas en espinas. • Las plantas de plátano presentan hojas de gran tamaño. • El araguaney y el apamate pierden las hojas durante el periodo de sequía. 4 5

Analiza y responde. ¿Qué importancia tiene la transpiración de las plantas en el ciclo del agua? Analiza la situación y responde. En una zona costera del estado Falcón se verificó la muerte masiva de una población de palmeras. Los resultados del estudio permitieron detectar la presencia de una especie de gusano nemátodo que infectaba a las plantas y se alojaba en los tubos del xilema. a) ¿Qué consecuencias traería para las palmeras la presencia del gusano? b) ¿Qué medidas ambientales podrían tomarse para solucionar este caso?

En síntesis Copia y completa el siguiente mapa conceptual: Transporte en las plantas transporta Agua y minerales se movilizan por Transpiración

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Fisiología vegetal

se movilizan por Diferencia de presión

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por tejidos como


Experiaprendo

La capilaridad de las plantas

Experiencia 1 Materiales • Solución de café • Tubos agitadores de café, de diferente diámetro • Plastilina • Plato de color blanco

Procedimiento 1 Coloca una base de plastilina sobre el plato y adhiere a su costado, de forma vertical, los agitadores de café; de manera que uno de sus extremos se encuentren cerca de la superficie del plato. 2 Vierte sobre la superficie del plato

la solución de café y cuida que los extremos de los tubos estén en contacto con la solución.

Análisis y conclusiones a) ¿Qué pasa con el líquido cuando se pone en contacto con el extremo inferior de los removedores de café? b) ¿Qué puedes esperar con respecto al líquido, si el diámetro del tubo se hace más delgado?

Experiencia 2 Materiales • Tallos de célery y una rosa blanca • Agua y colorante vegetal • Envase de vidrio o florero

Procedimiento 1 Corta el extremo inferior del tallo de célery y la rosa blanca. 2 Coloca los tallos en el envase

con agua coloreada. 3 Deja pasar unos días y observa.

Análisis y conclusiones a) ¿Qué fenómeno permite explicar la coloración del tallo de célery o de los pétalos de la rosa?

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b) Con base en esta experiencia, ¿qué ocurriría con las plantas expuestas a agentes contaminantes del suelo y las aguas? Para contribuir con el cuidado del ambiente: • Trata de que los materiales a utilizar sean reutilizados, es decir, que provengan de otros objetos previamente usados.

• Al finalizar la actividad, dispón debidamente los materiales restantes y los productos del trabajo; reutiliza, recicla y desecha, de manera clasificada, lo que sea posible.

transporte de agua y nutrientes en Las pLantas

73


teMa 3

La fotosíntesis y la respiración celular en las plantas actÍvate ¿De dónde viene el oxígeno que respiramos? ¿Las plantas necesitan oxígeno para vivir? ¿Cómo se alimentan las plantas?

La nutrición vegetal Las plantas, al igual que otros seres vivos, absorben y transportan agua y nutrientes para obtener la energía necesaria en su desarrollo. A través de la fotosíntesis, sintetizan azúcares en presencia de la luz solar, que utilizan como fuente de energía. Los procesos de absorción, transporte, fotosíntesis, respiración, metabolismo y excreción se relacionan de la siguiente manera:

1

Absorción de nutrientes de nutrientes 1 Absorción Estoma Estoma

CO2 CO2

2

Transporte de nutrientes de nutrientes 2 Transporte

El aguaElyagua los nutrientes y los nutrientes del suelo delson suelo son movilizados movilizados hacia las hacia hojas laspor hojas lospor tubos los tubos del xilema del xilema de la raíz de la y del raíztallo. y del tallo. Floema Floema

XilemaXilema

La planta La planta absorbe absorbe dióxidodióxido de carbono de carbono (CO2) por (COlos ) por estomas los estomas 2 de la hoja. de laElhoja. aguaEl(Hagua O) (H2O) 2 y las sales y lasminerales sales minerales se absorben se absorben a través a través de la raíz. de la raíz.

ZOOM La energía liberada durante la respiración es almacenada en forma de energía química en los enlaces de la molécula de adenosíntrifosfato o ATP. Esta energía contenida en el ATP de la célula de la planta es liberada cuando la célula necesita realizar algún proceso metabólico. Grupo de fosfatos

P

P

P

Energía almacenada en los enlaces de fosfato

74

fisioLogía vegetaL

Adenina 6 Excreción 6 Excreción Los desechos se eliminan por laspor hojas, Los desechos se eliminan las hojas, los tallos las flores forma gases, los ytallos y las en flores en de forma de gases, aceitesaceites y resinas. y resinas. Algunas Algunas sustancias sustancias de desecho de desecho se almacenan se almacenan en las en hojas las hojas que luego que se luego secan se ysecan caen yalcaen suelo. al suelo. Ribosa

A

5

Metabolismo 5 Metabolismo La energía obtenida de la respiración La energía obtenida de la respiración celularcelular es utilizada para reparar células,células, es utilizada para reparar tejidostejidos y órganos, y órganos, elaborar elaborar celulosa, celulosa, y para yelpara crecimiento, el crecimiento, la reproducción la reproducción y la eliminación y la eliminación de los de desechos. los desechos.

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Raíz Raíz

La energía


3 Fotosíntesis 3 Fotosíntesis

ProcesoProceso químicoquímico a través a través del cualdellascual plantas las plantas transforman transforman moléculas moléculas simplessimples tomadas tomadas del ambiente del ambiente (H2O y (H CO2O2) yenCO moléculas ) en moléculas complejas complejas ricas enricas energía en energía (glucosa (glucosa y otrosyazúcares), otros azúcares), por medio por medio de la energía de la energía solar. solar. 2 Ésta seÉsta llevasealleva caboaencabo unasenorganelas unas organelas dentro dentro de las de células, las células, que contienen que contienen clorofila, clorofila, llamadas llamadas cloroplastos. cloroplastos. a El agua a Elabsorbida agua absorbida por la raíz por la llega raízallega las hojas. a las hojas.

CO2

Corte Corte de la hoja de la hoja

CO2

Estoma Hoja Hoja Estoma

CélulaCélula de la hoja de la hoja

b El CO b 2 El esCO absorbido es absorbido por por 2 los estomas las hojas. los estomas de las de hojas.

Luz

Luz

Oxígeno Oxígeno Clorofila Clorofila activaactiva

Glucosa Glucosa

Dióxido Dióxido de carbono de carbono

c La clorofila c La clorofila en los en cloroplastos los cloroplastos de las de hojas lascapta hojas la capta luz solar la luz solar y se activa. y se activa.

d La energía d La energía de la clorofila de la clorofila rompe rompe la molécula la molécula de agua de agua y se libera y se oxígeno libera oxígeno al ambiente. al ambiente.

Cloroplasto Cloroplasto

Agua Agua CélulaCélula Glucosa Glucosa vegetal vegetal

seCO une se al une hidrógeno al hidrógeno liberado liberado por por e El CO e 2 El 2 la ruptura la ruptura de la mol��cula de la molécula de agua deyagua se forma y se la forma glucosa. la glucosa.

a1.

a1.

Dióxido Dióxido de carbono de carbono

celular celular 4 Respiración 4 Respiración

Agua Agua

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ProcesoProceso mediante mediante el cualellascual plantas las plantas transforman transforman las moléculas las moléculas complejas complejas de glucosa de glucosa en moléculas en moléculas energéticas energéticas (ATP) y(ATP) otrasymoléculas otras moléculas simplessimples (H2O y (H CO2O2).y CO2). Se lleva Sealleva caboaencabo unasenorganelas unas organelas celulares celulares llamadas llamadas mitocondrias. mitocondrias. es transportada es transportada por el floema por el floema a cadaacélula cada célula de la planta. de la planta. a La glucosa a La glucosa b Losbestomas Los estomas de las de hojas lascaptan hojas captan el oxígeno. el oxígeno. c En las c En mitocondrias las mitocondrias de las de células las células vegetales, vegetales, la glucosa la glucosa se unese al une oxígeno al oxígeno en un proceso en un proceso de oxidación de oxidación lenta, lenta, y se degrada y se degrada en moléculas en moléculas de CO2de y HCO O. y H2O. 2 2 d Al degradarse d Al degradarse la glucosa la glucosa se generan se generan moléculas moléculas de adenosíntrifosfato de adenosíntrifosfato (ATP), que (ATP), almacenan que almacenan energía. energía. de carbono, de carbono, así como asíelcomo vapor el agua vaporson agua transportados son transportados e El dióxido e El dióxido hacia los hacia estomas los estomas de las de hojas laspara hojasser para liberados ser liberados al ambiente. al ambiente.

b1.

c2.

b1.

c2.

e Agua Agua d

Mitocondria Mitocondria Dióxido e Dióxido de carbono de carbono

d

Energía Energía ATP ATP La fotosíntesis y La respiraciÓn ceLuLar en Las pLantas

75


Fases de la fotosíntesis La fotosíntesis se realiza en dos fases que se llevan a cabo en distintos sitios dentro del cloroplasto. El cloroplasto consta de dos membranas: una externa que lo rodea, y una interna que se pliega formando sacos aplanados llamados tilacoides. El espacio interno entre ambas membranas se llama estroma. Fases de la fotosíntesis

Fase lumínica o fotoquímica • Sitio del cloroplasto donde ocurre: los tilacoides • Condición para que ocurra: presencia de clorofila y luz solar • Sustancias iniciales necesarias: clorofila y agua • Productos finales: oxígeno y ATP

H2O

Luz solar

+Pi

6O2

ADP

NAD

P+

Tilacoides

1 La energía lumínica de la luz solar llega a la planta y se transfiere a la clorofila. 2 La clorofila activada utiliza la energía para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno, mediante un proceso de oxidación llamado fotólisis o rompimiento del agua. 3 El oxígeno producido en la fotólisis sale por los estomas al ambiente. hidrógeno se une a un compuesto 4 El hidr transportador de electrones llamado NADP y forma NADPH. 5 Por otro lado, la energía lumínica es utilizada para incorporar un átomo de fósforo (Pi) en una molécula llamada ADP para formar ATP.

Cloroplasto

Estroma

ATP

Fase oscura o no fotoquímica • Sitio del cloroplasto donde ocurre: el estroma • Condición para que ocurra: ocurre en presencia de luz solar pero no la utiliza • Sustancias iniciales: dióxido de carbono e hidrógeno

CO2 ADP + Pi

Ciclo de Calvin

NADPH

NADP+

ATP

C6H12O6 (Glucosa)

• Productos finales: glucosa 1 El hidrógeno es transportado en la etapa luminosa por el NADPH desde el tilacoide y liberado en el estroma. 2 El CO2 es transportado desde los estomas de la hoja hacia dentro del cloroplasto. 3 En presencia de ATP, el CO2 se une al hidrógeno que aporta el NADPH, y se reduce hasta formar moléculas de glucosa. Este proceso se denomina Ciclo de Calvin.

En resumen, la ecuación general de la fotosíntesis es:

Dióxido de carbono  Agua

76

fisioLogía vegetaL

energía lumínica

Glucosa  Oxígeno

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DPH

TP 18 A

12NA

Tilacoides


Etapas de la respiración celular En la respiración ocurren reacciones químicas en las cuales se degradan moléculas de glucosa para obtener ATP según un proceso de tres etapas. Estas reacciones requieren oxígeno y se producen sustancias de desecho como agua y dióxido de carbono. Estas etapas se diferencian por el tipo de reacción que tiene lugar, el sitio donde ocurren, las sustancias que intervienen y los productos que se forman. 1 Glucólisis o ruptura 2 Ciclo de Krebs 3 Cadena transportadora 1 Glucólisis 2 Ciclo 3 Cadena transportadora o ruptura Krebs de electrones o delde ácido cítrico de la glucosa deEnelectrones o En delelácido deEnlaelglucosa las crestas de las citoplasma, interiorcítrico de la mitoconEnmitocondrias, las crestas deloslasproductos Enlaelglucosa, citoplasma, Endria el interior la mitoconde seis carbonos, el ácidode pirúvico mitocondrias, los productos laesglucosa, de seis carbonos, dria el ácido pirúvico del ciclo de Krebs ceden convertida en dos se transforma en acetil del ciclo de Krebs esmoléculas convertidadeenácido dos pirúvico. secoenzima transforma en acetil electrones que seceden utilizan A, antes electrones que ATP. se utilizan moléculas de ácidosepirúvico. coenzima para generar FinalmenEn este proceso obtienen de entrarA,alantes ciclo de Krebs. para generar ATP. FinalmenEntambién este proceso se obtienen deEnentrar al ciclo de Krebs. te, el oxígeno es el último dos moléculas el ciclo, la acetil CoA te,aceptor el oxígeno es el último también Eneseltransformada ciclo, la acetilenCoA de electrones CO2 de ATP.dos moléculas aceptor de electrones esy transformada en CO2 de ATP. para generar H2O. en otros productos. para generar H2O. y en otros productos.

En resumen, la ecuación general de la respiración celular es: Glucosa  Oxígeno → Energía  Dióxido de carbono  Agua

Glucosa Glucosa

Piruvato Piruvato

Membrana interna Membrana interna CO6  H2O ATP CO6  H2O ATP

Matriz Matriz mitocondrial mitocondrial Membrana Membrana externa externa

Relaciones entre la fotosíntesis y la respiración celular

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Fotosíntesis

Piruvato Piruvato

Crestas Crestas mitocondriales mitocondriales

Respiración celular

Ocurre en los cloroplastos de las células de los organismos que contienen clorofila

Ocurre en las mitocondrias de las células de todos los órganos de seres vivos que utilizan oxígeno

Produce sustancias ricas en energía (glucosa)

Libera la energía de las sustancias ricas en energía

Necesita CO2 y H2O

Necesita glucosa y O2

Libera oxígeno al ambiente

Libera CO2 y H2O al ambiente

Necesita la luz solar y la realizan los organismos con clorofila

No necesita la luz solar y la realizan casi todos los organismos

La fotosíntesis y la respiración celular son procesos fundamentales para la vida porque: • La fotosíntesis aporta oxígeno y materia orgánica que sirve de alimento para los seres vivos. • La respiración celular aporta energía que permite a los seres vivos realizar sus funciones vitales. • Ambos procesos se complementan, pues la fotosíntesis produce glucosa y oxígeno utilizando la energía solar, que se necesita para liberar energía en la respiración, y a su vez la respiración produce dióxido de carbono, que utilizan las plantas para realizar la fotosíntesis. La fotosíntesis y La respiraciÓn ceLuLar en Las pLantas

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Actividades 1

Para realizar en el cuaderno

Responde:

a) ¿Todas las células de las plantas pueden realizar fotosíntesis? ¿Por qué?

b) ¿Es posible que la fotosíntesis pueda darse en la oscuridad? ¿Por qué?

c) ¿Las células vegetales respiran? ¿Por qué? 2

Analiza las siguientes situaciones y responde:

a) La desertificación es un problema ambiental global caracterizado por la conversión de ambientes como bosques o sabanas a desiertos, principalmente por déficit de agua. ¿Qué crees que pasaría con la fotosíntesis de las plantas de una región que sufre desertificación? b) La contaminación atmosférica en las grandes ciudades es causante del depósito de polvo, hollín y otros residuos sólidos sobre las hojas de los árboles. ¿Cómo crees que influye esta situación en los procesos de fotosíntesis y respiración de la planta?

3

Evalúa y responde:

4

Analiza el siguiente gráfico sobre la velocidad con que ocurre la fotosíntesis en el musgo Fontinalis antipyretica, a una alta intensidad de luz y con diferentes concentraciones de CO2. Luego, responde: ¿cómo influye la concentración de CO2 en la fotosíntesis?

Velocidad de fotosíntesis g de CO2/ h

Existe un incremento en la cantidad de CO2 en la atmosfera terrestre que influye directamente en el calentamiento global. Tomando en cuenta que las plantas absorben CO2 para hacer la fotosíntesis, ¿qué medidas propones para contribuir con 0,024 la reducción del calentamiento global?

0,016 0,008

2,3 4,6 6,9 7,2 Concentración de dióxido de carbono (M10-3)

En síntesis Copia y completa el siguiente mapa conceptual: Las plantas verdes realizan

en los

en las

utilizan

utilizan

producen

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Fisiología vegetal

producen

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Cloroplastos


Experiaprendo

Las reservas de azúcares en las plantas

Experiencia Experimento El almidón es un compuesto formado por glucosa, que se almacena en diferentes órganos de las plantas y se puede identificar por el color morado que produce cuando reacciona con el yodo. Materiales • Solución yodada • Alimentos vegetales comestibles como hojas de lechuga, acelgas, espinaca, etc.), tallos (célery, cebolla), raíces (papa, yuca, zanahoria), frutas (berenjena, auyama, cambur) y semillas (caraotas, maní, mango) Procedimiento 1 Corta un pedazo de las hojas, tallos y frutos, y de la parte interna de las raíces. 2 Agrégales unas gotas de solución yodada

y déjalos reposar unos minutos. 3 Registra en una tabla los materiales que tomaron

color morado y, por lo tanto, contienen almidón, y los que no presentaron color morado. Alimento

Reacción al yodo

Presencia de almidón

Análisis y conclusiones a) ¿Qué partes de la planta evidenciaron presencia de almidón?

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b) ¿Qué utilidad tiene para la planta almacenar glucosa en forma de almidón?

Para contribuir con el cuidado del ambiente: • Trata de que los materiales a utilizar sean reutilizados, es decir, que provengan de otros objetos previamente usados.

• Al finalizar la actividad, dispón debidamente los materiales restantes y los productos del trabajo; reutiliza, recicla y desecha, de manera clasificada, lo que sea posible.

La fotosíntesis y La respiraciÓn ceLuLar en Las pLantas

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Para realizar en el cuaderno

Comprensión 1 Clasifica como briofitas o traqueofitas las siguientes plantas: árbol de mango, musgo, palma de coco, orquídea y helecho. 2

Selecciona la respuesta correcta. La respiración de las plantas se lleva a cabo en: a) Los cloroplastos b) Las mitocondrias c) El xilema d) El floema

Análisis y aplicación 7 Analiza los enunciados y los gráficos asociados y responde las preguntas. Un investigador hace dos experimentos para conocer la influencia que tiene la temperatura y los niveles de CO2 en el aire sobre la actividad fotosintética. Los resultados los representó en estos dos gráficos: Fotosíntesis (µmol CO² /m²s)

Selecciona la respuesta correcta. El tejido vascular de una planta es: a) Un líquido que fluye hasta las hojas de las plantas. b) Una red de vasos como los vasos capilares del cuerpo humano. c) El xilema y el floema. 3

Ordena de mayor a menor, según el tamaño que deben tener sus estomas, las siguientes plantas: a) Cactus b) Samán c) Ocumo Responde. Al final del ciclo de Krebs se produce: a) Una molécula de ATP b) Una cadena de electrones c) Una molécula de agua

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Fisiología vegetal

50

40

40

30

30

20

20

10

10 0

B

10 20 30 40 50 Temperatura en °C

a) ¿A qué temperatura la actividad fotosintética es máxima? • 25°C • 30°C • 20°C

b) ¿De qué modo influye la cantidad de CO2 del aire en la actividad fotosintética? • En cierto intervalo de concentraciones, a mayor cantidad de CO2, mayor actividad fotosintética. • Si disminuye la cantidad de CO2, se detiene la actividad fotosintética. • A mayor cantidad de CO2, menor actividad fotosintética. c) ¿Qué sucede si una vez alcanzada la máxima actividad fotosintética seguimos aumentando la temperatura? • La actividad fotosintética se detiene • La actividad fotosintética aumenta • La actividad fotosintética disminuye

Analiza y responde. Supongamos que se tiene, en un lugar soleado, una pequeña planta de cambur a la que se ha cubierto con una bolsa transparente desde el amanecer. a) ¿Qué se podrá observar en la bolsa a la hora del mediodía? ¿Por qué? b) Si cambiamos la planta por un frailejón ubicado en el páramo andino, y aplicamos el mismo procedimiento, ¿se obtendrá el mismo resultado que en el caso de la planta de cambur? ¿Por qué? 6

Fotosíntesis (µmol CO² /m²s)

50

0 10 20 30 40 50 Cantidad de CO² en el aire

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A

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Actividades de refuerzo


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El gráfico representa la cantidad de individuos de tres poblaciones vegetales en función del tiempo, considerando períodos de tala de los árboles. Cantidades Relativas

Tala Áboles Arbustos Hierbas

Tiempo (en años)

a) Ordena en forma ascendente la cantidad de arbustos, árboles y hierbas antes de que fueran talados. • Arbustos, hierbas, árboles • Arbustos, árboles, hierbas • Hierbas, árboles, arbustos

b) ¿Cuáles relaciones se pueden establecer entre los tres tipos de población? • La población de arbustos es mayor que la de árboles y hierbas. • La población de árboles es mayor excepto después de la tala. • La población de hierbas es mayor que la de árboles y arbustos. • La población de arbustos es menor que la árboles y hierbas.

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c) ¿ Cuál es el principal factor de competencia entre los árboles y los arbustos? • El agua • El suelo • La luz d) En este ecosistema, ¿cómo afecta la tala de los árboles a las poblaciones de arbustos? • La tala permite que los arbustos aumenten. • La tala hace que los arbustos disminuyan. • La tala permite que los arbustos se mantengan.

Opinión y síntesis 9 Lee el texto sobre plantas medicinales y responde. El empleo de las plantas medicinales con fines curativos es una práctica que se ha utilizado desde tiempos remotos. Durante siglos, las plantas medicinales fueron el principal recurso que tenían los médicos para tratar muchas dolencias y enfermedades. Esto hizo que se profundizara sobre el conocimiento de las especies que tienen propiedades medicinales, y se ampliara la experiencia en el empleo de estos productos vegetales. La fitoterapia, nombre que aplica al uso medicinal de las plantas, nunca ha dejado de tener vigencia. A pesar de que el uso de las plantas medicinales se ha reducido, muchas personas las siguen usando y los científicos continúan investigando sus propiedades, en busca de principios activos con los cuales producir medicinas más eficientes. a) Investiga cuáles plantas medicinales utilizan en tu casa. Anota los nombres y para qué y cómo se utilizan. b) ¿Cuál era la importancia de estas plantas en la antigüedad? c) ¿Por qué crees que se redujo el uso de las plantas medicinales durante el último siglo? d) ¿Cuáles ventajas presenta la fitoterapia frente al uso de medicinas obtenidas de forma sintética? e) R  eflexiona sobre el siguiente hecho y responde. Las plantas contienen muchas sustancias que pueden ser utilizadas para tratar diferentes afecciones; sin embargo, también sintetizan sustancias de defensa, que pueden ser nocivas para nuestro organismo. ¿Es sano, entonces, utilizar plantas medicinales sin consultar a un especialista o conocer sus efectos? ¿Por qué? f) E  n los últimos años, han incrementado las tiendas que venden productos naturales. ¿Por qué crees que ocurre esto? Fisiología vegetal

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Conexos con... Tecnología e inventiva Plantas medicinales y biotecnología La Comisión Nacional para el Aprovechamiento de Plantas Medicinales, CONAPLAMED, es una agrupación que se formó en 1995 y que une los esfuerzos científicos de los miembros de diversos grupos comunitarios, en favor del uso de plantas medicinales orientado a la Salud Pública. Así, CONAPLAMED ha podido proveer información y estructurar proyectos que aprovechan la diversidad cultural y la riqueza botánica de Venezuela. • Visita la página web de CONAPLAMED, http://www.conaplamed.org.ve/, y lee la presentación. Responde: ¿es importante su contribución para el país? ¿Por qué? • Analiza los tipos de proyectos que lleva a cabo esta institución. ¿Es posible crear proyectos como éste sin propiciar la interdisciplinaridad y la colaboración de diversas áreas del conocimiento científico y de la sociedad? • En el sitio web haz clic en el botón “diplomado” y lee los diferentes cursos que ofrece esta institución. Responde: ¿cuál de todos te llama más la atención? ¿Por qué? En el Instituto de Estudios Avanzados, IDEA, se aborda un área de investigación muy importante para el país, la agricultura y la soberanía alimentaria. En este centro se llevan a cabo proyectos tales como la identificación de genes y proteínas para el mejoramiento genético de plantas, o el desarrollo y optimización de procesos biotecnológicos para aumentar la producción de plantas de cultivos prioritarios, como el maíz, el arroz o las caraotas. • Investiga: ¿qué es la biotecnología y qué beneficios reportan sus investigaciones en el país?

Profesiones y oficios científicos Ingeniería agronómica y jardinería La ingeniería agronómica se encarga de aplicar el conocimiento científico a la agricultura y la ganadería. Estos profesionales están formados para proporcionar un manejo sustentable a los recursos, la implementación de prácticas agrícolas y la supervisión de la producción de recursos de consumo humano.

La ingeniería agronómica se puede estudiar en la universidad. La jardinería puede ser aprendida a través de cursos en jardines botánicos y parques, o por tradición oral de personas dedicadas a este oficio. • Ubica jardineros o jardineras que trabajen en áreas verdes de tu localidad y entrevístalos para que te cuenten cómo aprendieron ese oficio.

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fisioLogía vegetaL

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De manera similar, la jardinería es un oficio orientado al mantenimiento, diseño y cuidado de áreas verdes. Los jardineros y las jardineras conocen las plantas que se dan según el clima o el suelo; también saben podarlas y predecir cuándo van a florecer y fructificar.


Idea para la acción

Elaboración de un vivero con plantas medicinales

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Propósito: sembrar y cultivar algunas de las plantas medicinales que se utilizan tradicionalmente en la localidad para tratar algunas dolencias menores, como la tos o el resfriado común. 1

Documentación • Busquen información sobre plantas medicinales que se utilicen en su localidad y para qué se usan. Pueden investigar en la Web y en libros especializados de plantas medicinales de Venezuela. • Organicen en el aula una lluvia de ideas para compartir los resultados de la investigación. • Sinteticen los resultados en un documento que sirva como base de datos para establecer con qué plantas van a trabajar.

2

Planificación • Una vez conocidas las plantas a cultivar, organicen equipos de trabajo para recolectar las semillas o los brotes. • Escojan un área para sembrar las plantas medicinales. Soliciten los permisos correspondientes para la realización del trabajo. • Escriban el plan de trabajo para el cultivo de las plantas. De ser posible, diseñen un plan de cómo sembrarán las plantas, por ejemplo, por especies, o por usos de cada tipo de planta.

3

Organización de materiales • Elaboren carteles informativos con el nombre de las plantas y su uso. • Recolecten, entre el equipo, los materiales de trabajo necesarios, o distribuyan los gastos asociados a su compra, como guantes, tierra, rastrillo, tijeras de jardinería u otros.

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Puesta en acción • Pongan en práctica el plan de trabajo descrito. • Pueden distribuirse responsabilidades, de acuerdo a las habilidades de cada integrante del equipo. • Tomen en cuenta la identificación y la señalización respectiva, tanto de la zona cultivada como de las especies sembradas.

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Evaluación • Efectúen una evaluación grupal considerando el cuidado y estado de las plantas, la permanencia del vivero en el tiempo y la integración de los y las estudiantes en la actividad. • Evalúen los posibles beneficios que se pueden obtener a partir de la cosecha de las plantas, como por ejemplo, su uso en la propia institución educativa para el tratamiento de alguna afección, bajo el cuidado de los y las docentes. fisioLogía vegetaL

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Estudios de la Naturaleza 1er año

Estudios de la

Naturaleza 1

año

Desde su propio nombre, Conexos -el conjunto de bienes educativos que hemos elaborado para afrontar los nuevos retos de la Educación Media- está comprometido con un mundo de interrelaciones, en el que los saberes no son estáticos ni están encerrados en espacios restringidos, sino que andan en constante movimiento, dispersos en infinitas redes. Estos materiales didácticos apuntan a potenciar los vínculos, activar los contactos, descubrir los enlaces. El aprendizaje significativo, que cultivamos como una de las premisas conceptuales de todos nuestros materiales didácticos, tiene una importancia creciente en esta serie, pues atiende las necesidades de estudiantes que ya han avanzado a otra fase de su educación formal. La necesidad de que las competencias adquiridas sean útiles para la vida es en Conexos una estrategia vital.

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Naturaleza 1

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Estudios de la Naturaleza 1er año - Conexos