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Énfasis en

Física

Libro para el maestro

CIENCIAS II Física

CIENCIAS II

Libro para el maestro

Libro para el maestro

2do Grado Volumen I

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2do Grado Volumen I

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2do Grado Volumen I

ciencias II Énfasis en

FĂ­sica

Libro para el maestro

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Ciencias II. Énfasis en Física. Libro para el maestro. Volumen I fue elaborado en la Coordinación de Informática Educativa del Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa (ILCE), de acuerdo con el convenio de colaboración entre la Subsecretaría de Educación Básica y el ILCE.

Autores Mirena de Olaizola León, Alejandra González Dávila, Hilda Victoria Infante Cosío, Oliverio Jitrik Mercado, Helena Lluis Arroyo, Abraham Pita Larrañaga, Juan José Sánchez Castro Asesoría académica María Teresa Rojano Ceballos (DME-Cinvestav) Judith Kalman Landman (DIE-Cinvestav) (Convenio ILCE-Cinvestav, 2005) Colaboración Leonor Díaz Mora, Margarita Petrich Moreno Coordinación editorial Sandra Hussein Domínguez Edición Paloma Zubieta López

Servicios editoriales Dirección de arte y diseño Rocío Mireles Gavito Diagramación Fernando Villafán, Víctor M. Vilchis Enríquez, José Antonio Montero Iconografía Cynthia Valdespino, Fernando Villafán Ilustración Imanimastudio, Curro Gómez, Carlos Lara, Juan Carlos Díaz, José Luis Díaz, Mayanin Ángeles Víctor Eduardo Sandoval Fotografía Art Explotion 2007, Kurth Hollander, Cynthia Valdespino, Fernando Villafán

Primera edición, 2007 Sexta reimpresión, 2012 (ciclo escolar 2013-2014) D.R. © Secretaría de Educación Pública, 2007 Argentina 28, Centro, 06020, México, D.F. ISBN 978-970-790-970-0 (obra completa) ISBN 978-970-790-974-8 (volumen I) Impreso en México D istribución gratuita -P rohibida su venta

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Índice 20

Introducción al modelo pedagógico renovado La enseñanza y el aprendizaje de las Ciencias en la Telesecundaria La tecnología en el modelo renovado de Telesecundaria

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C I N C O S U G E R E N C I A S PA R A E N S E Ñ A R E N L A T E L E S E C U N D A R I A

26

1 

28

2 

4 12

30 32 34 36

Crear un ambiente de confianza Incorporar estrategias de enseñanza de manera permanente   3  Fomentar la interacción en el aula   4  Utilizar recursos múltiples   5  Desplegar ideas en el aula para consultas rápidas Pistas didácticas

47

Mapa-índice Clave de logos secuencia i nicial ¿Qué estudia la Física?

58

Bloque 1

60

secuencia

1

¿Realmente se mueve?

72

secuencia

2

¿Cómo se mueven las cosas?

84

secuencia

3

¿Qué onda con la onda?

98

secuencia

4

¿Cómo caen los cuerpos?

114

secuencia

5

¿Dónde están los alpinistas?

128

proyecto

1

¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero?

140

Evaluación Bloque 1

148

Bloque 2

150

secuencia

6

¿Por qué cambia el movimiento?

166

secuencia

7

¿Por qué se mueven las cosas?

180

secuencia

8

¿Cuáles son las causas del movimiento?

194

secuencia

9

¿La materia atrae a la materia?

208

secuencia 10

¿Cómo se utiliza la energía?

220

secuencia 11

¿Quién inventó la montaña rusa?

234

secuencia 12

¿Qué rayos sucede aquí?

248

secuencia 13

¿Un planeta magnético?

260

proyecto

40 45

2

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El movimiento. La descripción de los cambios en la Naturaleza

Las fuerzas. La explicación de los cambios

Un modelo de puente para representar las fuerzas que actúan en él

270

Evaluación Bloque 2

278

Bibliografía

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Introducción al modelo pedagógico renovado Presentación La trayectoria de la Telesecundaria no ha sido ajena al avance de las tecnologías de la información y la comunicación y a las enormes posibilidades que dichas tecnologías han abierto para la educación. La renovación del modelo pedagógico ofrece, en esta tradición innovadora, la posibilidad de trabajar de manera flexible con la introducción del video, además de enriquecer la interacción en el aula al incluir los recursos informáticos, materiales en audio, así como materiales impresos diversos y renovados, de acuerdo con las necesidades de un sistema educativo que prepara a sus alumnos para producir y utilizar diferentes tipos de conocimientos y herramientas conceptuales, analíticas y culturales, para operar de modo competente en un medio complejo y dinámico. La renovación del modelo pedagógico de la Telesecundaria insiste en que el alumno encuentre múltiples oportunidades y maneras para expresar lo que sabe y acercarse a lo que no sabe; situaciones en las que pueda desplegar sus ideas y conocer las de los demás. Para lograr esto, las actividades propuestas requieren la colaboración entre los participantes, la consulta a diferentes fuentes y la participación en situaciones de aprendizaje variadas, así como usos diversos de la lectura y la escritura, el desarrollo de un pensamiento lógico-matemático, la comprensión del mundo natural y social, la formación en valores éticos y ciudadanos y la creatividad. Con base en lo anterior, se introducen nuevos materiales y actividades de aprendizaje que fomenten la consulta de varias fuentes, la discusión, la comparación de textos, la integración de diferentes formas de representación (imagen, sonido, gráficos, texto, mapas, entre otros), y el uso de herramientas digitales para la exploración y la verificación de conjeturas. La relevancia de los contenidos escolares para la vida de los alumnos de Telesecundaria y la necesidad de crear situaciones de aprendizaje en las que la experiencia y el conocimiento de los alumnos son relevantes y útiles para participar en la clase, constituyen desde luego el principal punto de partida de la renovación.



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La organización pedagógica en el aula En la nueva propuesta pedagógica para Telesecundaria, la actividad en el aula se organiza en secuencias de aprendizaje que duran entre una y dos semanas; las secuencias abarcan un cierto número de sesiones, dependiendo de la asignatura. Cada secuencia se articula en torno a la realización de un proyecto, la resolución de una o varias situaciones problemáticas o el análisis de un estudio de caso, que ponen en juego el tratamiento de varios contenidos de los Programas de estudio 2006 para la educación secundaria, y al menos uno de sus ámbitos o ejes transversales. El trabajo por proyectos, estudios de caso o la resolución de situaciones problemáticas permiten combinar el desarrollo de competencias con la atención a algunas necesidades de los adolescentes, tanto en el contexto personal como en el social/comunitario. El cambio de sesiones diarias a secuencias de una o dos semanas permite disponer del tiempo necesario para el trabajo alrededor de las situaciones problemáticas, proyectos temáticos, o estudios de caso, cuya realización exige la elaboración de productos y la discusión de los mismos ante el grupo. Otra de las razones de esta modificación tiene que ver con la necesidad de ampliar el tiempo para profundizar en la comprensión, la reflexión y la elaboración de conceptos y nociones, lo cual permite ofrecer mayores oportunidades para el aprendizaje. Se pretende que las secuencias de aprendizaje cumplan con los siguientes propósitos educativos: 1. Centrarse en el aprendizaje más que en la enseñanza, y en el alumno más que en la disciplina. • Proporcionar acceso a fuentes de información y recursos variados, impresos y tecnológicos, así como a diferentes formas de representación de ideas, situaciones y conceptos. • Presentar los contenidos de manera lógica y darle prioridad al tratamiento a profundidad sobre el extensivo. • Centrar el tratamiento temático en el desarrollo de nociones, habilidades y actitudes para la comprensión de conceptos centrales. • Utilizar, como referencia, los conocimientos e intereses de los alumnos.

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2. Promover la interacción en el aula y propiciar la participación reflexiva y colaborativa entre los alumnos. • Ampliar las prácticas lectoras y de escritura. • Contener actividades que permitan a los alumnos dar explicaciones ordenadas, formular argumentos lógicos, hacer interpretaciones fundamentadas y realizar análisis abstractos. 3. Presentar un proceso de evaluación que constituya una herramienta que oriente las decisiones del docente y de los alumnos. • Responder a una demanda social e interinstitucional de certificar los conocimientos curriculares previstos por asignación de calificaciones. • Reconocer los diferentes modos de representación en que se pueden expresar los procesos de producción de conocimiento y el lugar propicio para su evaluación. 4. Establecer estrategias claras de vinculación con la comunidad. • Incorporar el enfoque intercultural en los contenidos, discurso y diseño.

El papel del docente en el modelo renovado El modelo pedagógico renovado de Telesecundaria busca ampliar las prácticas de los docentes para que puedan: • Fomentar discusiones en el aula que impliquen razonamientos complejos. • Llevar a cabo actividades de aprendizaje que promuevan la discusión, el planteamiento de preguntas auténticas y la búsqueda de respuestas, el análisis y solución de problemas, la elaboración de productos culturales. • Integrar las participaciones de los alumnos para concluir, cuestionar y construir andamiajes, a fin de que éstos transiten hacia entendimientos más profundos. • Trabajar con una multiplicidad de materiales didácticos (impresos, digitales, de audio y video), utilizándolos de tal modo que tengan relevancia y sean significativos para el aprendizaje. • Reconocer los avances y aprendizajes de sus alumnos, así como los aspectos que requieren mayor reflexión. Es necesario concebir la transformación de la práctica docente en la Telesecundaria como un proceso paulatino, que permita a los docentes reconocer y recuperar logros alcanzados y aprender de los errores cometidos. Para apoyar al maestro, los nuevos materiales didácticos 

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aportan elementos que favorecen un proceso gradual de mejora continua, en el cual se articulen materiales educativos, actividades y formas de participación novedosas de los maestros y los alumnos.

La evaluación en el modelo renovado Desde el modelo pedagógico renovado se propone considerar que la evaluación es parte del proceso didáctico y que significa para los estudiantes una toma de conciencia de lo que han aprendido y, para los docentes, una interpretación de las implicaciones de la enseñanza de esos aprendizajes. A la hora de reflexionar sobre la evaluación, se aplican los mismos interrogantes que a la hora de pensar las actividades de aprendizaje y su valor en la construcción del conocimiento. Planteamos que la evaluación tiene que ver más con la producción de conocimientos que con la reproducción de ellos, y por lo tanto requiere actividades que promuevan la revisión crítica de lo aprendido y de las actividades realizadas. La evaluación, planteada desde esta perspectiva, favorece en los alumnos el mejoramiento de sus producciones y proporciona a los docentes la oportunidad de mejorar su práctica y crecimiento profesional. En el modelo renovado de Telesecundaria, en términos generales se propone: 1. La evaluación del aprendizaje a partir de los diferentes modos de representación y expresión del conocimiento (ensayos, elaboración de proyectos, análisis de fuentes, resolución de casos, entre otras). 2. La incorporación de opciones de evaluación inspirados en pruebas estandarizadas a las que los alumnos tienen necesariamente que enfrentarse a lo largo de su vida escolar. 3. La evaluación del desempeño de los alumnos en su participación en la solución de problemas, la elaboración de proyectos, la utilización del pensamiento de nivel superior, el despliegue de estrategias de razonamiento en situaciones reales, las prácticas sociales del lenguaje y los productos alcanzados. 4. La evaluación entre pares: esto permite a los estudiantes, ver, juzgar y aprender del trabajo de los demás, basándose en los criterios definidos. La definición de criterios puede centrar la discusión durante la clase y el análisis del trabajo realizado por el grupo. Cuando se logra que los estudiantes participen en el establecimiento de los criterios a partir de los aprendizajes esperados, les es más fácil comprender los aspectos importantes de un producto. Para el caso de la evaluación de desempeño se requiere cubrir ciertos criterios que la conviertan en una herramienta eficaz: tener un propósito L i b r o p a ra el maestro

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claro, identificar los aspectos observables, crear un ambiente propicio para realizar la evaluación, emitir un juicio o calificación que describa el desempeño. Se trata de formular criterios significativos, importantes y que los alumnos comprendan. Dadas las características anteriores, este tipo de evaluación consume mucho tiempo. Por ello, en una primera etapa los materiales renovados proponen los lugares específicos para evaluar, así como los criterios apegados a los aprendizajes esperados establecidos en los Programas de estudio 2006. Se espera que, con el tiempo, los maestros puedan conocer gradualmente las exigencias de este tipo de evaluaciones de tal manera que establezcan el momento para realizarla, los criterios para efectuarla y que éstos puedan establecerse conjuntamente con sus alumnos. Se pretende que el profesor se familiarice con la idea de conceder mayor valor a los tipos más importantes de desempeño (proyectos, portafolio, etcétera) que a los cuestionarios cortos, las pruebas objetivas o a las tareas escolares, pues los primeros ofrecen una visión más completa e integrada del aprendizaje. Las orientaciones específicas van dirigidas a que los métodos con que se valoren los diversos tipos de información evaluativa sean los más sencillos posible y su descripción concreta está expuesta en los documentos particulares de cada área académica.

Características de los nuevos materiales Un aspecto clave de la renovación pedagógica para la Telesecundaria es la disponibilidad de diversos materiales en el aula. Los nuevos materiales impresos incluyen llamados a diversos tipos de recursos: libros de consulta, libros temáticos de difusión científica y cultural, literatura, incluidos en las colecciones de las Bibliotecas Escolares y de Aula; material audiovisual en video o programas transmitidos por la Red satelital EDUSAT y actividades para realizar en la computadora con capacidad de despliegue y ejecución. Algunos de estos materiales se integrarán de manera gradual para llevar a cabo las actividades propuestas por el modelo renovado. En el material de base o libro para el alumno se hacen invitaciones específicas para el uso de varios recursos, y se crean tiempos curriculares para la lectura, la consulta y el trabajo con estos materiales.



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Materiales impresos Libro para el alumno Funciona como texto articulador de recursos múltiples, impresos, audiovisuales e informáticos. Integra, en dos volúmenes por asignatura, la información básica y las actividades de aprendizaje. El libro para el alumno cuenta con un mapa de contenidos, el cual se concibe como una herramienta que permite ver el panorama global del curso y de sus partes, las secuencias con los temas y el uso de otros recursos involucrados, audiovisuales e informáticos, así como los aspectos que cada asignatura considera relevantes. Además de las secuencias de aprendizaje vinculadas con los contenidos programáticos, se proponen sesiones al final de cada bimestre, destinadas a la integración de los conocimientos y a la evaluación de los aprendizajes. De la misma manera, se incluye una sesión introductoria que ayudará al docente y alumnos a conocer sus materiales y las formas de trabajo sugeridas para el curso. Con base en lo planteado en los Programas de estudio 2006, las asignaturas constan de cinco bloques o bimestres integrados por un número variado de temas y subtemas. La distribución de los contenidos en cinco bloques por curso tiene la intención de apoyar a los docentes en el reporte de los avances de los logros de aprendizaje de los alumnos. El modelo pedagógico renovado retoma esta organización como eje articulador de toda la programación. La estructura general de las secuencias es la misma para todas las asignaturas, si bien se introducen subtítulos de acuerdo con las necesidades específicas de cada una de ellas. Las etapas generales y las específicas, así como su descripción se incluyen en las introducciones de cada volumen. El trabajo en cada secuencia considera diferentes formas de organización entre los alumnos, así como actividades que pueden realizarse en versiones para lápiz y papel o mediante la tecnología, con el énfasis en su uso como herramienta para la enseñanza (despliegue en aula) o bien como herramienta para el aprendizaje (aula de medios). Las indicaciones sobre el tipo de actividades que pueden ser realizadas con el apoyo de recursos audiovisuales, informáticos u otros impresos, así como las formas de organización para el trabajo, están claramente indicadas a lo largo de las secuencias de aprendizaje mediante logotipos alusivos, cuya equivalencia puede ser consultada en la clave de logos de la página 45.

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Libro para el maestro El libro para el maestro reproduce, en formato reducido, las secuencias del libro para el alumno, con orientaciones didácticas concretas ligadas a la secuencia, además de ofrecer recursos y formas alternativas de abordar los contenidos. Este material incorpora la familiarización del docente con el modelo pedagógico renovado, la propuesta de uso de la tecnología, la presentación general del curso y sus propósitos, junto con la descripción general de las secuencias. También proporciona criterios de uso para los materiales impresos y tecnológicos y propuestas de evaluación. El apartado titulado “Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria”, proporciona recomendaciones didácticas generales y pistas didácticas concretas que el docente puede desplegar para el trabajo en el aula. Cada secuencia da inicio con un texto breve, el cual incluye información general como un resumen, los propósitos de la secuencia, qué se espera lograr y el enfoque. Un recuadro proporciona información referente a las sesiones en que se divide la secuencia, los temas que se abordarán, las destrezas y las actitudes por desarrollar, los productos esperados, los recursos por utilizar, la relación con otras asignaturas o secuencias, en resumen, la información que cada asignatura considere relevante para que el profesor pueda planear su trabajo y tener un panorama general de la secuencia. Las sugerencias y orientaciones específicas por sesiones y actividades o grupos de actividades principian con un breve texto sobre la intención didáctica de las mismas y el tiempo estimado para realizarlas. Asimismo, se incorporan las respuestas a las actividades planteadas diferenciando, cuando sea aplicable, las respuestas esperadas y el tratamiento didáctico de los errores, de las respuestas modelo y de las libres; se incluyen ideas para el maestro sobre qué aspectos o criterios debe considerar, en qué debe hacer énfasis, cómo orientar a los alumnos, etcétera.

Otros recursos impresos En los materiales de base para cada una de las asignaturas se consideró el uso de otros libros. Los impresos aprovechan las colecciones de las Bibliotecas Escolares y de Aula.

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Materiales audiovisuales La utilización de las Tecnologías de la Información y de la Comunicación (TIC), en el modelo renovado para Telesecundaria, considera la actualización y el replanteamiento del uso de la televisión. Los nuevos materiales audiovisuales consideran diversos elementos como audiotextos, videos para un uso flexible y diverso, de corta duración, así como material para ser transmitido vía satélite. La inserción de estos recursos depende del diseño didáctico de cada asignatura y secuencia. En el texto “La tecnología en el modelo renovado de Telesecundaria” se describen las características generales y los usos del material audiovisual.

Materiales informáticos Son materiales para el despliegue en el aula de representaciones dinámicas, interactivas y ejecutables de situaciones, fenómenos y conceptos, que permitan retroalimentar el tratamiento de temas concretos, la realización de actividades y generar dinámicas diversas para las intervenciones de los alumnos. De igual manera se aprovechan las experiencias que dan cuenta de la inserción de las TIC en el aula, entre las que destacan el proyecto de Enseñanza de las Matemáticas y de la Física con Tecnología (EMAT-EFIT), el proyecto de Enseñanza de la Ciencia por medio de Modelos Matemáticos (ECAMM), el proyecto de Enseñanza de las Ciencias con Tecnología (ECIT), y Enciclomedia, como herramienta para la vinculación y el despliegue de recursos. La forma como se articula cada uno de estos recursos en las secuencias de aprendizaje se aborda en la propuesta concreta de cada asignatura y en el texto “La tecnología en el modelo renovado de Telesecundaria”.

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La enseñanza y el aprendizaje de Ciencias II (énfasis en Física) en la Telesecundaria El alumno de la escuela secundaria tuvo en la primaria un acercamiento inicial al estudio de las Ciencias Naturales que le permitió estimular su capacidad de observar, preguntar y plantear explicaciones sencillas de lo que ocurre en su entorno. El nuevo plan de estudios conserva los principios pedagógicos del plan de estudios de 1993 para la secundaria: la construcción de aprendizajes significativos y duraderos, así como el análisis de los grandes temas integradores de la ciencia. Sin embargo, el nuevo programa incorpora cambios que pretenden: a) Redimensionar los conocimientos conceptuales para dar mayor importancia a las destrezas y a las actitudes propias del quehacer científico, necesarias para el desarrollo académico y personal de los y las adolescentes. Se enfatiza así el carácter formativo de los cursos de Ciencias resaltando, para cada subtema del curso, los contenidos conceptuales, las destrezas y las actitudes que se trabajan. b) Relacionar los conocimientos científicos con algunos problemas de la sociedad, para que el alumno valore el impacto social de la ciencia. Para ello, en cada subtema se aborda, al menos, una perspectiva que determina el tratamiento de los temas. Estas perspectivas constituyen elementos transversales a lo largo de los cursos de Ciencias y son: Salud. Se relaciona la ciencia con el cuidado de la salud y la prevención de accidentes. Ambiente. El medio ambiente es un tema que se trabaja desde primaria, por lo que su inclusión en secundaria pretende dar continuidad a la formación de los alumnos en este aspecto. Implicaciones sociales de la Ciencia y la Tecnología (Enfoque Ciencia, Tecnología y Sociedad-CTS). Se interrelacionan los conocimientos científicos con sus aplicaciones tecnológicas y se analiza el impacto de la ciencia y la tecnología en la sociedad. Ética. Se cuestiona el valor otorgado a hechos y situaciones de la vida en sociedad, vinculados con la ciencia y la tecnología. Interculturalidad. Se reconoce y valora la diversidad de formas de interpretar el mundo y cómo, en algunos casos, éstas han implicado 12

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desarrollos científicos o tecnológicos locales benéficos para las comunidades. Historia de las ciencias. Mediante el análisis de episodios históricos cruciales, se muestra cómo la ciencia es mutable y cambiante y, en consecuencia, el conocimiento científico actual es susceptible de ser transformado. Naturaleza de las ciencias. Se demuestra la forma en que se construye el conocimiento científico. Los recuadros de “Las ciencias y los científicos” enfatizan esta perspectiva.

¿Qué es lo relevante en el curso de Ciencias II? El propósito de la asignatura de Ciencias II con énfasis en Física es avanzar en el desarrollo y la comprensión de las destrezas, actitudes y conceptos básicos propios de la disciplina. Por lo tanto, se avanza en el desarrollo de destrezas científicas, a saber: conocimientos de hechos, donde se incluyen destrezas como describir y calcular; de comprensión de conceptos, como clasificar, relacionar causas y efectos, relacionar conceptos, comparar, contrastar; y de razonamiento y análisis, como elaborar hipótesis, obtener conclusiones, evaluar, realizar inferencias. Se desarrolla una visión de la Física como un proceso cultural de construcción del conocimiento científico, que permite valorar la contribución de la ciencia a la innovación tecnológica y al desarrollo de los pueblos, sin descuidar la conservación del equilibrio ecológico. En este curso de Ciencias II, se avanza en el estudio de la percepción del mundo físico por medio de los sentidos y de la idea de cambio a partir de la descripción del movimiento; en la descripción de las causas y los efectos de las fuerzas de diversos tipos: mecánica, gravitacional, eléctrica y magnética; en el análisis de la constitución y propiedades de la materia, a partir del modelo de partículas; en la explicación de fenómenos como el electromagnetismo y la luz, a partir de la estructura atómica de la materia. Por último, se relacionan los conocimientos básicos de la física con fenómenos naturales, la tecnología o situaciones de importancia social.

Organización didáctica El trabajo en el aula se organiza en secuencias de aprendizaje. Una secuencia consiste en diversas actividades articuladas alrededor de un reto o problema, que los alumnos resuelven al final con los elementos que aporta cada actividad. Las actividades de aprendizaje que se encuentran en una secuencia son: lectura de textos, análisis y recuperación de textos, desarrollo de contenidos y evaluación. L i b r o p a ra el maestro

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En cada secuencia los contenidos se organizan en diferentes secciones:

Para empezar Texto de introducción.

Consideremos lo siguiente… Problema alrededor del cual se trabaja durante la secuencia. Lo que piensa el alumno del problema.

Manos a la obra Los contenidos de la secuencia; texto de información inicial; actividad de análisis del texto; nuevas destrezas y actitudes empleadas; actividades de desarrollo (2-4).

Para terminar Texto de formalización; actividad de análisis del texto (puede haber actividades de desarrollo).

Lo que aprendimos Resolución del problema; transferencia de los contenidos; opinión informada acerca del tema de la secuencia que pueda implicar la toma de decisiones sobre aspectos relacionados con la salud, el ambiente y la tecnología. Las actividades de una secuencia de aprendizaje permiten a los estudiantes: • Movilizar conocimientos previos para resolver las diversas situaciones que se le presentan. • Comprender y aplicar contenidos formativos e informativos sobre la ciencia. • Aplicar destrezas científicas durante la realización de actividades. • Construir activamente su propio conocimiento a través del diálogo y la interacción con los demás miembros del grupo. • Desarrollar actitudes hacia la ciencia, el aprendizaje de la ciencia y las implicaciones sociales de la ciencia y la tecnología. • Proponer respuestas razonables al problema inicial planteado. • Reflexionar sobre su propio proceso de aprendizaje, sus dificultades y logros.

Al término de cada bloque y del curso, los estudiantes de Ciencias II trabajan con un proyecto de investigación que permite la integración y la aplicación de los contenidos abordados. Es el momento para que el estudiante demuestre el dominio alcanzado en conceptos, destrezas y actitudes, al mismo tiempo que se favorece la vinculación de la escuela con la comunidad. Así, la participación activa del alumno es fundamental para integrar y aplicar los contenidos abordados en las secuencias de un bloque. 14

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Organización de los contenidos Los contenidos de Ciencias II se organizan en cinco bloques. Cada uno incluye entre dos y cuatro temas, un proyecto de integración y aplicación de los contenidos del bloque y la evaluación. Cada tema contempla un número variable de subtemas. En la asignatura de Ciencias II para Telesecundaria, cada subtema se trabaja como una secuencia de aprendizaje. Ciencias II. Distribución de bloques y temas Bloque I

Bloque II

Bloque III

Bloque IV

Movimiento

Fuerza

Interacciones de la materia

Estructura interna de la materia Conocimiento, sociedad y tecnología

1. Percepción Movimiento 3 subtemas

1. Cambio como interacción 1 subtema

1. Características materia. Modelos 2 subtemas

1. Manifestación estructura interna materia 1 subtema

2. Galileo Caída libre 2 subtemas

2. Explicación cambio: Fuerza 3 subtemas

2. Modelo de materia

2. Teoría atómica

2 subtemas

2 subtemas

3. Energía: Idea de fuerza

3. Cambios de la materia. Calor y presión 3 subtemas

3. Electricidad, magnetismo y luz

2 subtemas

Bloque V Proyectos 5-8

3 subtemas

4. Interacciones eléctrica y magnética 2 subtemas Proyecto 1

Proyecto 2

Proyecto 3

Proyecto 4

Evaluación 1

Evaluación 2

Evaluación 3

Evaluación 4

Evaluación 5

Ciencias II. Distribución de secuencias, proyectos y evaluaciones de bloque Bloque 1 Número de sesiones

Semana 1

Semana 2

Semana 3

Semana 4

0

1

2

4

0

1

2 sesiones

Semana 9 Bloque 2 Número de sesiones

7

7

8

2 sesiones

Bloque 3

Número de sesiones

Bloque 5 Número de sesiones

3

3

2 sesiones

Semana 10

Semana 11

8

9

8

9

2 sesiones

Semana 18

4

4

3 sesiones

5

5

6

2 sesiones

Semana 12

Semana 6 6

6

3 sesiones

2 sesiones

Semana 13

Semana 26

Semana 8

P1 P1 P1 P1 P1

E

5 sesiones

1

Semana 14

Semana 15

Semana 16

10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 P2 P2 P2 P2 P2

E

2 sesiones

1

Semana 19

2 sesiones

Semana 7

3 sesiones

3 sesiones

3 sesiones

3 sesiones

Semana 20

Semana 21

Semana 22

14 14 14 15 15 16 16 17 17 17 18 18 18 19 19 19 Semana 25

Bloque 4

2 3 sesiones

3 sesiones

Semana 17 Número de sesiones

2

2 sesiones

Semana 5

3 sesiones

Semana 27

3 sesiones

Semana 28

5 sesiones

Semana 23

P3 P3 P3 P3 P3

E

5 sesiones

1

3 sesiones

Semana 29

Semana 24

Semana 30

Semana 31

Semana 32

20 20 20 21 21 21 22 22 22 23 23 23 24 24 24 25 25 25 P4 P4 P4 P4 P4 3 sesiones

3 sesiones

3 sesiones

3 sesiones

3 sesiones

3 sesiones

Semana 33

Semana 34

Semana 35

Semana 36

Semana 37

Semana 38

E

5 sesiones

Semana 39

1

Semana 40

P5 P5 P5 P5 P5 P6 P6 P6 P6 P6 P7 P7 P7 P7 P7 P8 P8 P8 P8 P8 5 sesiones

5 sesiones

5 sesiones

E

5 sesiones

1

La Secuencia 6 del Bloque 2 se puede trabajar antes del Proyecto 1 por razones de tiempo; la Secuencia 20 se sugiere trabajarla después del Proyecto y Evaluación 3, por la misma razón. En el Bloque 5 los alumnos trabajan un Proyecto obligatorio (P5) y uno o más opcionales. Secuencia Introducción Secuencias Bloque 1

Semana sesiones por semana

Número de semana

0 1-5

Secuencias Bloque 2

6-13

Secuencias Bloque 3

14-20

Secuencias Bloque 4

21-25

Número de secuencia

Proyecto

P

Cada sesión = 100 minutos

Sesión Evaluación

E

Sesiones de repaso

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El papel del docente en el modelo renovado En esta asignatura se concibe la enseñanza escolar como un proceso, donde las interacciones entre el docente y los alumnos promueven el desarrollo y la comprensión común de los contendidos científicos. El docente de Ciencias II guía a los estudiantes hacia la construcción de nuevos conocimientos, destrezas y actitudes científicas, mediante su participación activa y creativa. Ofrece apoyos provisionales, adecuados al nivel de competencia de sus alumnos, que les permiten logros cognitivos que van más allá de sus posibilidades individuales. Para auxiliar a los docentes en su labor, el libro para el maestro ofrece ejemplos y sugerencias para cada una de las actividades de las secuencias. En todas ellas se incluye un plan de trabajo con la siguiente información para cada actividad: los contenidos conceptuales, las destrezas, las actitudes, el trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, los recursos informáticos con los que se trabaja en cada actividad, los materiales que deben llevar de casa o el trabajo realizado previamente. También para cada actividad se describe: a) El propósito. b) Las sugerencias generales para organizar las actividades de enseñanza y aprendizaje, que remiten a la consulta del documento Cinco sugerencias para enseñar en la telesecundaria. c Las sugerencias específicas. d) Las respuestas esperadas.

Los nuevos materiales educativos Materiales impresos Libro para el alumno: Es el material impreso base, por medio del cual se desarrolla el curso. Presenta las secuencias de aprendizaje, los proyectos de investigación y las evaluaciones parciales para todo el ciclo escolar agrupadas en bloques. Libro para el maestro: En él encontrará una versión reducida del libro para el alumno, con las sugerencias didácticas y orientaciones para cada secuencia y proyecto de investigación. También se proporcionan las respuestas y las soluciones a las actividades, así como las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada actividad. Libros de las Bibliotecas Escolares y de Aula: Para complementar la información de un texto o de alguna actividad, en cada secuencia se remite a 16

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los alumnos a la lectura de algunos títulos de la Biblioteca de Aula y de la Biblioteca Escolar. Otros libros: Lo mismo sucede con algunos libros de consulta, otros textos y diccionarios.

Recursos tecnológicos Estos materiales se han diseñado para ser empleados como complemento o en sustitución de alguna actividad de la secuencia. Sin embargo, todas las actividades de una secuencia se pueden realizar con lo que se desarrolla en el libro para el alumno. Videos: Cada secuencia cuenta con uno o más videos. Los videos fortalecen, complementan o aportan información útil para cada momento de la secuencia en donde se encuentra ubicado el recurso. Aquellos videos que se presentan al inicio de la secuencia tienen como función didáctica contextualizar el problema o proporcionar información sobre un tema o aspecto específico que contribuya a su comprensión. Los videos que se utilizan en las actividades contienen información necesaria para desarrollarlas. Otras funciones de los videos son ejemplificar conceptos o fenómenos; demostrar procedimientos complejos; plantear situaciones interesantes y controversiales relacionadas con el tema; explicitar las implicaciones sociales, científicas, tecnológicas, éticas, de salud, ambientales e interculturales de los temas abordados, o bien facilitar la evaluación de conocimientos o destrezas construidas. Materiales informáticos: Estos materiales integran recursos como textos, imágenes (fijas o en movimiento), audios y videos. Entre sus funciones didácticas destacan la representación dinámica, interactiva y ejecutable de fenómenos naturales; el procesamiento de la información (lectura, registro, interpretación y manipulación de información); y el desarrollo de destrezas científicas (descripción, comparación, clasificación, formulación de hipótesis e inferencia). Su incorporación a las secuencias se clasifica según su tipo de uso: • Despliegue: El docente presenta el material y dirige el desarrollo de la actividad. Para ello se requiere un equipo multimedia y un sistema de proyección, con el fin de exponer al grupo completo la actividad y fomentar la participación. • Ejecución: Los alumnos interactúan con el material en el aula de medios, en la que se requieren necesariamente equipos de cómputo para trabajar de manera independiente o en equipos, formados por dos o tres alumnos. Audiotextos: Contienen fragmentos de programas de radio o canciones. Sitos de Internet: Al final de la secuencia, en la sección “Para saber más”, se listan direcciones de sitios de Internet, que complementan los contenidos abordados en la secuencia. L i b r o p a ra el maestro

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La evaluación El modelo pedagógico para Ciencias II concibe la evaluación como un proceso permanente, en el que se recopila y analiza información sobre el desarrollo y los resultados del proceso de aprendizaje. Con esta información el docente puede diseñar las ayudas pertinentes para sus alumnos. Al mismo tiempo, la retroalimentación sobre el proceso de aprendizaje le permite al estudiantado desarrollar su capacidad de aprender a aprender. Los instrumentos de evaluación permiten al alumno y al docente reflexionar sobre los conceptos, destrezas y actitudes trabajadas en el curso; emplean criterios cualitativos y cuantitativos y se aplican en las secuencias, en los proyectos y al final de los bloques de contenidos. Los diversos instrumentos y formas de evaluación que se proponen tienen la intención de ofrecer distintas maneras de evaluar el proceso de aprendizaje, en el entendido de que es el docente quien selecciona las propuestas y los respectivos formatos de evaluación que se adapten mejor a la dinámica de trabajo de cada escuela y cada grupo de alumnos. Por ejemplo: • En cada secuencia: • Al término de cada sesión, en el Libro del maestro se sugieren algunas actividades para evaluar el trabajo durante la sesión. • Al término de la última sesión, en la sección “Lo que aprendimos”, se presentan las siguientes actividades de evaluación:

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Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; para lo cual emplea los conceptos y las destrezas aprendidas. Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes de los estudiados. Ahora opino que… Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada. Lo que podría hacer hoy… Promueve la participación responsable e informada ante un problema o situación cotidiana.

• En la evaluación bimestral, al final de cada bloque: Se presenta una batería de reactivos para evaluar los conceptos trabajados. Se cuenta con una escala de estimación, para que el alumno evalúe su propio proceso de trabajo en equipo. Se sugiere que el alumno integre un portafolio, con algunos de los trabajos que elaboró a lo largo del bloque y que constituyen evidencias de su progreso. Se diseñaron listas de cotejo para que el docente evalúe las destrezas y las actitudes desarrolladas por los alumnos durante una secuencia.

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La tecnología en el modelo renovado de Telesecundaria El papel innovador de la Telesecundaria se reafirma en la propuesta del modelo renovado, que ofrece al maestro la posibilidad de trabajar con una gama de medios más amplia que incluye, además de los materiales impresos y de televisión, recursos informáticos. La inclusión del uso de la computadora, materiales en audio, programas de televisión transmitidos por la red satelital Edusat y videos de consulta, junto con la biblioteca de la escuela, tienen la finalidad de actualizar y diversificar los materiales educativos disponibles para crear en el aula situaciones de aprendizaje dinámicas, múltiples y variadas. Estos recursos se articulan a través del libro para el alumno: es decir, en éste aparecen llamadas para hacer uso de los diferentes recursos y, en puntos específicos de las secuencias de aprendizaje, indicaciones sobre cómo y cuándo utilizar, entre otros, el video, los materiales informáticos, la televisión y los audiotextos. Los recursos tecnológicos utilizados en el modelo renovado son de dos tipos: I nteractivo

1.Despliegue de material interactivo1 y multimedia en pantalla grande, que permite distintos tipos de actividades: S esi ones expo sitor ias y de discusión presentación de temas, contenidos, mapas conceptuales o procedimientos por parte del profesor, con apoyo visual y acceso a fuentes de información complementarias,

A ula de M edios

presentación de producciones de los alumnos (realizadas en aula de medios),y búsqueda de información en fuentes digitales previamente seleccionadas.

Actividades y discusio nes c olectivas realización de actividades grupales de los alumnos, con participaciones individuales o por equipos “pasando al pizarrón”, como por ejemplo: resolución de problemas, realización de experimentos virtuales, verificación de respuestas, validación de hipótesis y conjeturas, análisis de textos, videos, datos e información en general, realización de actividades de producción de los alumnos, individual o por equipos, como por ejemplo: búsqueda y presentación de información, registro de datos, elaboración de reportes, producción de textos y otros materiales, y búsqueda de información en fuentes digitales previamente seleccionadas. En la asignatura de Ciencias II (énfasis en Física) se puede mencionar el siguiente ejemplo de uso de un material interactivo:

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Actividades preparadas para realizarse en computadora.

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En el bloque I, secuencia 3, sesión 2, actividad TRES, se le solicita al alumno que revise el material interactivo Ondas transversales y longitudinales, ubicado en la página 48.

secuencia 3 4. Comenten:

dido bre lo apren Reflexión so conocer ve sir te é qu ¿De das pagan las on cómo se pro ra resolver el en el agua pa problema?

sesión 2

a) ¿Qué tipo de movimiento realizan los corchos? b) ¿Qué tipo de movimiento realiza el agua? c) ¿Por qué se mueven los corchos? d) ¿Cómo se propaga este movimiento? e) Algunos ejemplos de la vida cotidiana en los que se observen ondas.

Para terminar

secuencia 3 empleada nueva destreza una conclusión a suposición o dar inferir: Hacer una lees. oces, observas o partir de lo que con

Ondas transversales y longitudinales Lean el texto. Reconozcan los diferentes tipos de ondas. Texto de formalización

¿Cuáles son las características de las ondas?

Actividad TRES

cuando se perturba el extremo de una cuerda horizontal tensa, sacudiéndola hacia arriba o hacia abajo, se

infieran las características de una onda que se propaga en una cuerda tensa.

transmite este movimiento a todas las partículas que conforman la cuerda. El transporte de energía se da a lo largo de toda la cuerda en sentido horizontal. No obstante, el sentido del movimiento con el cual se perturba la cuerda es vertical. La onda generada de esta manera en una cuerda tensa, recibe el nombre de onda transversal, ya que hay un ángulo de 90° entre la dirección de propagación de la energía y la dirección en la cual se ha perturbado el medio.

• Comenten: ¿Cómo pueden generar ondas en una cuerda?: 1. Material a) Una cuerda de 3 m de longitud. b) Un cronómetro o reloj. 2. Procedimiento a) Aten uno de los extremos de la cuerda a la pata de la mesa. b) Sostengan el otro extremo con una mano para qu la cuerda se mantenga extendida y en reposo. c) Sacudan la cuerda firmemente una sola vez; moviendo hacia arriba y hacia abajo la mano que la sostiene.

Propagación de la energía

d) Midan el tiempo que tarda la perturbación en recorrer la longitud de la cuerda de ida y vuelta. e) Sacudan la cuerda durante 30 segundos. Cuenten sus movimientos de la mano.

y

f) Hagan un dibujo de la forma que adopta la cuerda y cuenten las crestas.

Ejemplo de una onda transversal.

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A diferencia del caso anterior, cuando el aire es empujado o perturbado, por ejemplo, cuando tocamos un tambor o una trompeta, generamos en el propio aire ondas que viajan en la misma dirección en la que lo perturbamos originalmente. A este tipo de ondas se les conoce como ondas longitudinales, pues la dirección de propagación es la misma que la de la perturbación.

3. Resultados • Escriban en sus cuadernos los resultados:

Tiempo de una sola onda 48

número de crestas durante 30 s de onda número de movimientos de la mano 4. Análisis de Resultados a) Calculen la rapidez de propagación de la onda: dividan la longitud que avanza la onda en ir de un extremo al otro de la cuerda, y regresar al punto de partida. En este caso la distancia recorrida es de 6 m. Dividiendo la distancia recorrida de ida y vuelta entre el tiempo invertido, se obtiene la rapidez de propagación. 50

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2. Programas de televisión por Edusat y videos con las siguientes características: Progr amas inte gr adores P rograma integrador E dusat

Estos programas que son transmitidos por la red satelital Edusat, con horarios que permiten un uso flexible para apoyar los contenidos revisados durante una semana, se encuentran marcados en el libro para el maestro y él tiene la posibilidad de elegir cuándo verlos. Se debe consultar la cartelera Edusat para conocer los horarios de transmisión y repeticiones a lo largo de cada semana. Estos programas permiten la: presentación de temas desde una perspectiva integradora de los contenidos estudiados en la semana, ejemplificación de contextos socioculturales cercanos a las experiencias de los alumnos, presentación de contextos socioculturales lejanos a las experiencias de los jóvenes para que puedan conocer diversas formas de vida, e integración de información proveniente de diversas fuentes.

Progr amas de e xtensi ón académica Estos programas apoyan algunos contenidos temáticos a través de películas y documentales, y se transmiten por la red satelital Edusat. Se debe consultar la cartelera para conocer los horarios de transmisión. Este tipo de programas: fomentan el sentido crítico, con la finalidad de desarrollar una visión más amplia del mundo, reúnen diversos contenidos de las áreas de conocimiento en algún programa, película o documental, y ofrecen un espacio de recreación entre los jóvenes para apoyar los contenidos. V ideo

Videos de c o nsulta Estos materiales permiten trabajar contenidos específicos marcados en los libros de los alumnos y en las guías didácticas para el maestro. Se puede elegir cuándo y cómo verlos en cada tema o sesión. Estos videos permiten la: interactividad en el aula a partir de un contenido específico, demostración de distintas maneras de colaborar en actividades dentro y fuera del aula, posibilidad de desplegar conocimientos y dudas, y capacidad de plantear y examinar hipótesis y conjeturas, a partir de diversos ejemplos o actividades problematizadoras.

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Además, los videos de consulta tienen una o más de las siguientes funciones: ejemplificar distintas aplicaciones de un concepto en diversos contextos y permiten observar estas aplicaciones en situaciones concretas de la vida diaria, plantear un problema o situación, en particular que permita abordar el contenido de un tema desde una perspectiva crítica que promueva la formulación de preguntas auténticas y la búsqueda de respuestas dentro y fuera del aula, abordar aspectos específicos de un tema, dando información puntual y formalizadora, que ayude al entendimiento profundo de un concepto o noción, promover la reflexión colectiva mediante el diálogo y la comunicación en el aula, a partir del análisis de diversas problemáticas, así como de diferentes opciones de solución, contextualizar diversos contenidos, que proporcionen elementos para entender el entorno que existe alrededor de un tema, demostrar procesos o procedimientos que permitan acceder a un conocimiento inductivodeductivo. En la asignatura de Ciencias II (énfasis en Física) se puede mencionar el siguiente ejemplo de uso de un video de consulta: En el bloque 1, secuencia 3, sesión 2, se le solicita al alumno que a partir de la revisión del video Ondas y desastres, realice las actividades señaladas como se muestra en la página XX. secuencia 3

¿Qué onda con la onda? Para empezar

sesión 1

Ondas y desastres Lee el texto. • ¿Qué entiendes por movimiento ondulatorio? Reflexiona sobre ello antes de leer el texto. Texto introductorio

consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como placa.

Para más información sobre los sismos, consulta el libro Los temblores en las Bibliotecas escolares y de aula.

el 26 de diciembre de 2004, se originó frente a la isla de Sumatra, en Indonesia, se originó un gran temblor o terremoto que generó olas de hasta 10 metros de altura las cuales afectaron todo el Océano Índico, principalmente las islas de Sumatra y Sri Lanka, pero también las costas de India, Tailandia, las islas Maldivas e incluso alcanzaron Kenia y Somalia, en el Continente Africano. Toda la superficie del planeta está dividida en placas, como un gran rompecabezas. Los continentes se ubican sobre estas placas. Los temblores o sismos se producen cuando dos placas que se encuentran juntas se mueven, lo que provoca vibraciones que se transmiten en todas direcciones. Cuando ocurre un sismo en el fondo del mar, se producen olas gigantes conocidas como tsunamis, lo que provoca que se desplace el agua que se encuentra arriba del sitio donde se produjo el movimiento del piso marino o epicentro.

conexión con Geografía Recuerda que las causas de los sismos y los daños que ocasionan los revisaste en la secuencia 9: La población en riesgo de tu libro de Geografía de México y del mundo.

Epicentro del terremoto que provocó el tsunami que afectó gran parte del Océano Índico en 2004.

Vínculo entre secuencias La manera de prevenir accidentes durante los sismos se revisa en el Proyecto 1: ¿Cómo podemos medir la magnitud de los terremotos mediante el sismógrafo? Formación de un terremoto y de tsunamis a partir del desplazamiento de dos placas de corteza terrestre.

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Cinco sugerencias para ense単ar en la Telesecundaria

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1 Crear un ambiente de confianza Aprender significa tomar riesgos: Lo nuevo siempre causa cierta inseguridad e intentar algo por primera vez implica estar dispuesto a equivocarse. Por eso es importante crear un ambiente de confianza en el cual los alumnos puedan decir lo que piensan, hacer preguntas o intentar procedimientos nuevos sin temor. Algunas ideas para lograr esto son:

• Antes de calificar una respuesta, reflexione sobre su origen, en muchas ocasiones las preguntas tienen más de una solución. Por ello, es importante valorar planteamientos diferentes y no obligar a todos a llegar a una solución única. Ayude a los alumnos a aprender a escuchar a sus compañeros y a encontrar diferencias y semejanzas en las propuestas, analizando sus partes y detectando hasta qué punto se acerca a una respuesta satisfactoria. En Matemáticas, por ejemplo, muchas veces los alumnos obtienen soluciones diferentes, que corresponden a interpretaciones distintas del problema. Es una tarea colectiva comprender las distintas interpretaciones que pueden aparecer en la clase sobre un mismo problema. • Los alumnos pueden aprender unos de otros: en el trabajo de equipo es conveniente que los alumnos tengan diferentes niveles de conocimientos y experiencias. Algunos serán lectores fluidos, otros sabrán argumentar con detalle sus ideas, otros dibujarán con mucha facilidad, otros harán cálculos y estimaciones con soltura. Formar equipos heterogéneos propicia que unos puedan compartir lo que saben con otros. Esto es particularmente útil para la realización de los proyectos de Ciencias, debido a que éstos integran contenidos conceptuales, habilidades y actitudes desarrolladas a lo largo de un bloque o al final del año escolar.

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• Los docentes pueden modelar las actividades para los alumnos usando su propio trabajo para ejemplificar alguna actividad o situación que desea introducir al grupo. Si los alumnos tienen que escribir, leer en silencio, o trabajar de manera individual en alguna tarea, el maestro puede hacer lo mismo. Esto lo ayudará a darse cuenta de cuánto tiempo toma, qué retos especiales presenta o qué aspectos hay que tomar en cuenta para realizarla. Al compartir su propio trabajo, también puede escuchar comentarios, responder preguntas, ampliar información y tomar sugerencias.

Cómo hacer una lluvia de ideas

Cómo coordinar la discusión de un dilema moral

• Mientras los alumnos trabajan en grupos, el maestro debe estar atento a qué ocurre en los equipos: aprovechar la oportunidad para hacer intervenciones más directas y cercanas con los alumnos, sin abordarlos de manera individual. Mientras ellos desarrollan una tarea, puede pasar a los equipos y escuchar brevemente, registrando frases o palabras de los alumnos para retomarlas en las discusiones generales; también puede participar en algunos grupos para conocer la dinámica del trabajo en equipo. Además, en algunos momentos, puede orientar el diálogo de los alumnos, si considera pertinente destacar algún contenido conceptual. • Considere tiempo para mejorar los productos y/o las actividades: en ocasiones los alumnos concluyen una actividad y después de discutirla con otros se dan cuenta de que les gustaría modificarla. Puede resultar de gran provecho dar oportunidad a los alumnos para revisar algún aspecto de su trabajo. Cuando lo considere pertinente, deles tiempo para reelaborar y sentirse más satisfechos con su trabajo.

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Incorporar estrategias de 2 enseñanza de manera permanente Es importante usar diferentes prácticas académicas de manera constante y reiterada. Se trata de guiar la lectura de distintos tipos de textos, gráficas, esquemas, mapas, fórmulas e imágenes; demostrar diversas formas de expresar y argumentar las ideas, utilizar términos técnicos; plantear preguntas, elaborar textos, registrar datos y realizar operaciones matemáticas. Las siguientes estrategias pueden servir como lineamientos generales para la enseñanza en el aula: • Invite a los alumnos a leer atentamente y dar sentido a lo que leen: las diferentes fórmulas, gráficas, mapas, tablas e imágenes que se les presentan en los libros para el alumno, libros de las Bibliotecas Escolares y de Aula, recursos digitales, videos, etcétera. Reflexione con ellos sobre por qué se incluyen estos recursos en la actividad, qué tipo de información aportan y en qué aspectos deben poner atención para comprenderlos mejor. • Las actividades relacionadas con los mapas, imágenes, gráficas, problemas y textos incluidos en las secuencias, tienen la finalidad de favorecer la construcción colectiva de significados: en lugar de utilizarlas para verificar la comprensión de lectura o la interpretación de la información representada, se busca construir con el grupo, con la participación de todos, qué dice el texto o las otras representaciones, qué conocemos acerca de lo que dice, qué podemos aprender de ellos y qué nos dicen para comprender mejor nuestro mundo. • Utilice diferentes modalidades de lectura: la lectura en voz alta constituye una situación privilegiada para escuchar un texto y comentarlo sobre la marcha, haciendo pausas para plantear preguntas o explicar su significado; la lectura en pequeños grupos crea oportunidades para que todos lean; la lectura en silencio favorece la reflexión personal y la relectura de fragmentos. Según la ocasión y el propósito, también puede preparar lecturas dramatizadas con todo el grupo o en equipos. • Ayude a los alumnos a construir el sentido de sus respuestas: en lugar de ver estas actividades como pautas para verificar la comprensión de los estudiantes, utilícelas para construir, junto con ellos, los significados de los textos incluidos en las secuencias. • Cuando los alumnos deben escribir respuestas o componer pequeños textos, puede modelarse cómo iniciar el escrito en el pizarrón: pida a dos o tres estudiantes que den ejemplos de frases iniciales para ayudar a todos a empezar a escribir. 28

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Cómo concluir un diálogo o actividad • Invite a los alumnos a leer en voz alta los diferentes textos que van escribiendo: proporcione pautas para revisar colectivamente los escritos, dando oportunidad a los alumnos para reconsiderar sus textos y escuchar otras maneras de redactar lo que quieren expresar. Esto los ayudará a escuchar cómo se oye (y cómo se entienden) sus escritos. Propicie la valoración y aceptación de las opiniones de los otros con el fin de mejorar la composición de textos. Modele y propicie el uso de oraciones completas, en lugar de respuestas breves y recortadas. • Plantee preguntas relacionadas con los temas que tienden a extender el conocimiento disciplinario y sociocultural de los estudiantes: algunas preguntas pueden promover el pensamiento crítico en los estudiantes (Lo que podría hacer hoy… y Ahora opino que…; El texto dice, Tú qué dices) porque no sólo se dirigen a los contenidos conceptuales, también se involucra el desarrollo de actitudes, porque se promueve la reflexión de aspectos éticos, de salud, ambiente e interculturales, entre otros. • Busque ejemplos de uso del lenguaje de acuerdo a la temática o contenido académico: para ejemplificar algún tipo de expresión, identifique fragmentos en los libros de las Bibliotecas Escolares y de Aula y léalos en clase. Incorpore la consulta puntual de materiales múltiples y la lectura de muchas fuentes como parte de la rutina en clase.

Cómo introducir otros recursos

Para hacer uso del diccionario

Cómo leer un mapa

Cómo apoyar la elaboración de resúmenes

• Busque ejemplos del contexto cotidiano y de la experiencia de los alumnos, de acuerdo a la temática o contenido académico. • Utilice la escritura como una herramienta de aprendizaje; no todo lo que se escribe en el aula tiene que ser un texto acabado: muchas veces, cuando intentamos poner una idea por escrito, nos damos cuenta de nuestras preguntas y dudas. También se puede usar la escritura para ensayar relaciones y procesos, hacer predicciones, formular hipótesis o registrar interrogantes que pueden retomarse en una ocasión posterior. En matemáticas, por ejemplo, el carácter de formal o acabado del procedimiento de solución de un problema depende del problema que trata de resolverse. Por ejemplo, para un problema de tipo multiplicativo, la suma es un procedimiento informal, pero esta misma operación es un procedimiento experto para un problema de tipo aditivo. El conocimiento matemático está en construcción permanente. L i b r o p a ra el maestro

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3 Fomentar la interacción en el aula El diálogo e interacción entre los pares es una parte central en el proceso de aprendizaje: la participación con otros nos ayuda a desplegar nuestros conocimientos, demostrar lo que sabemos hacer, anticipar procesos, reconocer nuestras dudas, oír las ideas de los demás y compararlas con las propias. Por ello, es deseable: • Fomentar la interacción en el aula con múltiples oportunidades para opinar, explicar, argumentar, fundamentar, referirse a los textos, hacer preguntas y contestar: las preguntas que se responden con “sí” o “no”, o las que buscan respuestas muy delimitadas tienden a restringir las oportunidades de los alumnos para elaborar sus ideas. Las preguntas abiertas, en cambio, pueden provocar una variedad de respuestas que permiten el análisis, la comparación y la profundización en las problemáticas a tratar; también permiten explorar razonamientos diferentes y plantear nuevas interrogantes. Además, dan pie a un uso más extenso de la expresión oral. • Crear espacios para que los alumnos expresen lo que saben sobre el tema nuevo o lo que están aprendiendo: en diferentes momentos de las secuencias (al inicio, desarrollo, al final) pueden abrirse diálogos, con el fin de que contrasten sus conocimientos con los de otros alumnos, y con ello enriquecer y promover la construcción compartida de conocimientos.

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• Incorporar en las actividades cotidianas los diálogos en pequeños grupos: algunos estudiantes que no participan en un grupo grande, es más probable que lo hagan en un grupo más pequeño o en parejas. • Utilizar ciertos formatos de interacción de manera reiterada, con materiales de apoyo escritos y/o gráficos para organizar actividades: algunos ejemplos de estos formatos son la presentación oral de reseñas de libros, la revisión de textos escritos por los alumnos, realización de debates, el trabajo en equipo en el que cada alumno tiene una tarea asignada (coordinador, relator, buscador de información, analista, etcétera). • Realizar cierres de las actividades: obtener conclusiones que pueden ser listas de preguntas, dudas o diversas opiniones; los acuerdos del grupo; un registro de diferentes formas de expresión o propuestas de cómo “decir” algo; un resumen de lo aprendido, un diagrama, una tabla, un procedimiento eficaz para resolver un problema, entre otros.

Cómo llevar a cabo un debate

Cómo conducir una revisión grupal de textos

Cómo conducir un diálogo grupal

Cómo coordinar la discusión de un dilema moral

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4 Utilizar recursos múltiples Una parte fundamental de la educación secundaria es aprender a utilizar recursos impresos y tecnológicos para conocer diversas expresiones culturales, buscar información y resolver problemas. Por ello es indispensable explorar y conocer diferentes materiales como parte de la preparación de las clases y • Llevar al aula materiales complementarios: para compartir con los alumnos y animarlos a buscar y compartir con el grupo diferentes recursos. • Promover el uso constante de otros recursos tecnológicos y bibliográficos disponibles en la escuela: si tienen acceso a

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Cómo anotar referencias de las fuentes utilizadas computadoras, puede fomentarse su uso para la realización de los trabajos escolares y, de contar con conectividad, para buscar información en Internet. Asimismo las colecciones de Bibliotecas Escolares y de Aula, la biblioteca de la escuela y la biblioteca pública son fuentes de información potenciales importantes. Por otro lado, el uso de recursos tecnológicos, como los videos, los simuladores de computadora y otras actividades ejecutables en pantalla facilitan la comprensión de fenómenos o procesos matemáticos, biológicos, físicos y químicos que muchas veces son difíciles de replicar en el laboratorio o a través de alguna actividad experimental.

Cómo introducir otros recursos

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5 Desplegar ideas en el aula para consultas rápidas Las paredes del aula constituyen un espacio importante para exponer diferentes recursos de consulta rápida y constante. Por ejemplo, se puede: • Crear un banco de palabras en orden alfabético de los términos importantes que se están aprendiendo en las distintas materias. Sirven de recordatorio para los estudiantes cuando tienen que resolver sus guías, escribir pequeños textos, participar en los diálogos, etcétera. • Dejar apuntadas diferentes ideas aportadas por todos para resolver algún tipo de problema. Por ejemplo, puede hacerse un cartel para orientar qué hacer cuando uno encuentra una palabra desconocida en un texto:

¿Qué hacer cuando no sabes qué significa una palabra? Tratar de inferir el significado del texto. Buscarlo en el diccionario. Preguntar al maestro o a un compañero. Saltarla y seguir leyendo.

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• Colgar mapas, tablas, gráficas, fórmulas, diagramas y listas para la consulta continua. • Puede involucrar a los alumnos en el registro de la historia del grupo y la evolución de las clases. Una forma de hacer esto es llevar una bitácora donde se escribe cada día lo que ocurrió en las diferentes clases. Los alumnos, por turnos, toman la responsabilidad de llevar el registro del trabajo y experiencias del día. La bitácora se pone a disposición de todos para consultar. Esta no es una actividad para calificar o corregir. Se trata de darle importancia y presencia a la memoria del grupo durante el año escolar. Cada alumno podrá seleccionar qué fue lo relevante durante el día y escribirá de acuerdo a su estilo y sus intereses.

Cómo organizar la bitácora del grupo

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Pistas didácticas Cómo conducir un diálogo grupal • Acepte dos o tres intervenciones de los alumnos. Anote algunas respuestas en el pizarrón, para recuperarlas en la discusión o conclusiones. • Acepte respuestas distintas; sugiera que se basen en lo que dice el texto (video, mapa o problema) o en situaciones parecidas. • Para avanzar en el diálogo, resalte las diferencias y semejanzas entre las participaciones de los alumnos. Por ejemplo: “Juan dijo tal cosa, pero María piensa esta otra, ¿qué otras observaciones se podrían hacer?” • Cierre cada punto y dé pie al siguiente inciso. Por ejemplo: “Ya vimos las características comunes a todos los seres vivos, ahora pasaremos a las diferencias entre un ser vivo y un objeto inanimado”. • En cada ocasión otorgue la palabra a distintos alumnos, incluyendo los que no levanten la mano. • Señale claramente el momento de las conclusiones y el cierre de los comentarios.

Cómo conducir una revisión grupal de textos individuales • Solicite un voluntario para leer su texto frente al grupo. Copie fragmentos breves de los textos en el pizarrón o usando el procesador de textos, para ejemplificar frases o expresiones que puedan ser mejoradas. • Acepte dos o tres intervenciones, para hacer comentarios sobre el contenido cotejando lo que plantea el libro para los alumnos. En el pizarrón haga las modificaciones sugeridas por los comentaristas y pregunte al autor si está de acuerdo, si su texto mejora con las aportaciones o se le ha ocurrido otra idea para mejorarlo. Permita que sea el propio autor el que concluya cuál es la manera que mejor se acerca a lo que quiere relatar, la corrija en el pizarrón y después en su cuaderno. • Solicite que todos relean y revisen sus textos, hagan las correcciones necesarias y lo reescriban con claridad para, posteriormente, poder leerlo con facilidad ante el grupo. • En cada ocasión invite a alumnos distintos a revisar sus textos con todo el grupo, incluyendo a los que no se autopropongan. • Siempre propicie actitudes positivas hacia la revisión para el mejoramiento de la expresión escrita.

Cómo anotar referencias de las fuentes utilizadas • Cuando se utilizan textos o imágenes que aparecen en distintos medios, se cita su procedencia, usando alguno de los siguientes códigos: • Libro: apellido del autor, nombre del autor, título, lugar de edición, editorial y año de publicación. Si se trata de un diccionario o enciclopedia, anotar también las palabras o páginas consultadas. • Revista o periódico: título, número, lugar y fecha de publicación, páginas consultadas. • Programa de TV: Nombre del programa, horario de transmisión y canal. 36

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Cómo organizar la bitácora del grupo • La bitácora es una actividad compartida por todos los miembros del grupo. Se busca escribir día a día la vida del grupo escolar. Es una actividad libre de escritura en el sentido de que cada alumno puede elegir qué aspecto del día comentar y cómo comentarlo. No se trata de corregirlo sino de compartir las diferentes perspectivas acerca de los eventos centrales de la convivencia en el aula. • Cada día un alumno diferente se hace responsable de escribir, dibujar, insertar fotografías, etcétera. • Es una actividad que los alumnos pueden realizar en un procesador de palabras. • Si cuenta con conectividad, se puede crear un blog (bitácora electrónica) del grupo que se despliegue en Internet. En la página www.blogspot.com se explica cómo hacerlo.

Cómo hacer una lluvia de ideas • Plantee una pregunta abierta relacionada con una actividad, texto, imagen o situación (¿Qué pasaría si…? ¿Cómo podríamos…? ¿Por qué creen que esto ocurre así…? ¿Qué les sugiere esto?). • Permita y promueva que los alumnos den su opinión, anote ideas y sugerencias y planteen dudas. • Conforme los alumnos van participando, apunte en el pizarrón, de manera abreviada, sus comentarios y aportaciones. También puede anotar sus ideas en un procesador de palabras y proyectarlas en la pantalla. • Cuando los alumnos han terminado de participar, revise con ellos la lista y busquen diferentes formas de organizar sus ideas (juntar todas las similares, ordenarlas cronológicamente, agruparlas por contenido, etcétera). • Resuma con el grupo las principales aportaciones. • Retome las participaciones cuando sea pertinente relacionarlas con otras intervenciones.

Cómo concluir un diálogo o una actividad • Hacia el final del diálogo o de una actividad, resuma los comentarios de todos los participantes. • Señale las principales semejanzas y diferencias en las aportaciones. Recuérdele al grupo cómo se plantearon y cómo se resolvieron. • Ayude a los alumnos a definir las conclusiones, inferencias y acuerdos principales de la actividad y de sus reflexiones. • Permita a los alumnos expresar sus dudas y contestarlas entre ellos. • Anote en el pizarrón las ideas y conclusiones más importantes.

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Cómo llevar a cabo un debate • Antes de empezar, solicite a dos alumnos que desempeñen las funciones de moderador y de secretario, explicándoles en qué consiste su labor. • Defina con claridad los aspectos del tema seleccionado que se van a debatir; debe plantearse con claridad cuál o cuáles son los puntos o aspectos que se están confrontando. • El moderador anota en una lista los nombres de quienes desean participar e inicia la primera ronda de participaciones para que cada uno exprese su punto de vista y sus argumentos acerca del tema. • El secretario toma notas de las participaciones poniendo énfasis en las ideas o conceptos que aportan. • Al agotar la lista de participaciones, el moderador hace un resumen de los comentarios. De ser necesario y contar con tiempo, puede abrirse una nueva lista de participaciones; o bien, al final resume las principales conclusiones o puntos de vista para que el secretario tome nota de ellas. • Cada vez que sea necesario, es importante que el moderador les recuerde a los participantes cuáles son los puntos centrales del debate, para evitar distracciones. • Al final, el secretario lee sus anotaciones y reporta al grupo las conclusiones o puntos de vista.

Cómo introducir otros recursos • Explore y lea con anticipación los materiales, seleccionando aquellos que desea compartir con el grupo. • Presente el material (libro, revista, artículo de periódico, mapa, imagen, etcétera) al grupo, comentando qué tipo de material es, el autor o artista, el año. • Lea o muéstrelo al grupo. • Converse con los alumnos acerca de la relación de este material con el trabajo que se está desarrollando. Propicie la reflexión sobre la relación del material presentado con la actividad que se realiza o el contenido que se trabaja. • Invítelos a revisar el material y conocerlo más a detalle, o que ellos sugieran, aporten, lleven o busquen material relevante para los temas que están abordando en el curso.

Cómo coordinar la discusión de un dilema moral • Pida a los alumnos que lean el dilema individualmente y respondan las preguntas. Indique que los comentarios se harán más adelante. • Aclare con el grupo el sentido del dilema, preguntándoles, ¿por qué es un dilema?, ¿cuál es el tema central?, ¿qué habrá pensado el personaje en cuestión? • Invite a los alumnos a intercambiar ideas en plenaria. • Explique previamente dos reglas básicas: a) Debatir argumentos y no agredir ni elogiar a personas, y b) turnarse el uso de la palabra, de modo que se ofrezcan equilibradamente argumentos a favor y en contra de cada postura. • A medida que el grupo identifique las posturas y argumentos posibles, anótelos en el pizarrón e invite al grupo a organizarlos, mediante preguntas como: ¿Cuál es el mejor argumento a favor de X postura y por qué? ¿Habría otros argumentos?, ¿cuáles? • Para cerrar, invite al grupo a redefinir o confirmar sus posturas iniciales, con base en los argumentos dados, y a buscar salidas diversas y más satisfactorias al dilema. 38

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Cómo apoyar la elaboración de resúmenes • Elija el texto que se va a resumir y léalo con el grupo. • Solicite participaciones a partir de las preguntas: ¿cuál consideran que es la idea principal de cada párrafo?, ¿cuáles serán las ideas secundarias o ejemplos? Acepte participaciones de los alumnos, escriba algunas en el pizarrón o con el procesador de textos y después proponga usted sus respuestas a las mismas preguntas. • A partir de las respuestas, ejemplifique en el pizarrón cómo retomar la idea principal de cada párrafo. Puede incluir definiciones textuales, vocabulario técnico y ejemplos del texto. • De ser posible, muestre a los alumnos ejemplos de resúmenes elaborados por usted o por otros estudiantes.

Cómo conducir una revisión grupal de textos colectivos • Solicite a un equipo voluntario para leer su texto frente al grupo y otro para comentarlo. Copie fragmentos breves del texto en el pizarrón para ejemplificar frases o expresiones que puedan ser mejoradas. • Acepte dos o tres observaciones de los comentaristas, basadas en las pautas de revisión. En el pizarrón haga las modificaciones sugeridas y pregunte a los autores si están de acuerdo, si su texto mejora con las aportaciones o se les ocurre otra idea para mejorarlo. Permita que los autores sean quienes decidan sobre la manera que mejor se acerca a lo que quieren decir, reelaboren su idea en el pizarrón y luego en su cuaderno. • Solicite que en cada equipo relean y revisen sus textos, hagan las correcciones necesarias y lo reescriban con claridad para, posteriormente, leerlo con facilidad ante el grupo. • En cada ocasión, invite a equipos distintos a que revisen y comenten sus textos con todo el grupo. Siempre propicie actitudes positivas hacia la revisión para el mejoramiento de la expresión escrita.

Para hacer uso del diccionario • Haga una lista, con sus alumnos, de las palabras que no conocen o no comprenden. • Búsquenlas en el diccionario en orden alfabético. • Lea el significado e intenten utilizarlo dentro de un contexto. También pueden hacer uso de sinónimos. • Relea las oraciones que contienen las palabras consultadas para comprenderlas ampliamente. • Si aún quedan dudas, busque la palabra en un libro especializado.

Cómo leer un mapa • Pida a los alumnos que identifiquen el título del mapa para saber qué tipo de información representa. Si se trata de un mapa histórico, solicite a los estudiantes que identifiquen de cuándo data y si representa hechos o procesos del pasado. • Revise con los alumnos las referencias o simbología. • Señale claramente cuál es la escala empleada en el mapa. • Revise con el grupo la simbología utilizada y su explicación. • Comente con el grupo la información que se puede obtener a partir del mapa o relacionándolo con otras informaciones previas. • Interprete la orientación a partir de leer la rosa de los vientos. L i b r o p a ra el maestro

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Percepción del movimiento. Punto de referencia y posición.

Descripción del movimiento Trayectoria y desplazamiento Velocidad y rapidez. Representación gráfica posicióntiempo.

Movimiento ondulatorio. Características del sonido.

Cambio de velocidad Caída libre. Las explicaciones de Aristóteles y Galileo.

Gráficas para representar el movimiento. Movimiento acelerado.

Diseño de un sismoscopio o sismógrafo. Ondas sísmicas, intensidad y tiempo de duración del movimiento de un terremoto.

2  ¿Cómo se mueven las cosas?

3  ¿Qué onda con la onda?

4  ¿Cómo caen los cuerpos?

5  ¿Dónde están los alpinistas?

Proyecto investigación 1 ¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero?

Temas

1  ¿Realmente se mueve?

Secuencias

Identificar las causas y los efectos de las ondas sísmicas. Obtener información directa sobre riesgos sísmicos y medidas de seguridad en la comunidad. Identificar por medio de un sismógrafo las fuerzas y otras magnitudes de un sismo.

Hacer gráficas de distancia contra tiempo. Hacer una gráfica de posición contra tiempo. Interpretar gráficas de diferentes movimientos acelerados.

Diseñar un experimento de caída libre. Aplicar los conceptos asociados a la caída libre. Inferir cómo varía la velocidad de los cuerpos que ruedan por un plano inclinado. Identificar las magnitudes involucradas en distintos tipos de movimientos rectilíneos.

Analizar la forma en la que se producen ondas en el agua. Inferir cómo se propaga el sonido.

Describir el movimiento de algunos cuerpos. Construir un modelo que describa la trayectoria, desplazamiento y rapidez de un móvil. Calcular la rapidez de un cuerpo en movimiento.

Describir el movimiento a partir de la percepción del sonido que emite un objeto sonoro.

Destrezas

Valorar el uso de dispositivos tecnológicos en la prevención de desastres.

Valorar la utilidad de las gráficas para representar cambios, tanto en la ciencia como en la vida cotidiana.

Valorar las aportaciones de Galileo en la construcción del conocimiento científico.

Valorar los órganos de los sentidos en la percepción del movimiento. Valorar la utilidad del conocimiento sobre las ondas para prevenir desastres.

Valorar la utilidad de los conceptos físicos en el mundo que nos rodea.

Valorar el papel que juegan los sentidos en la percepción del movimiento.

Actitudes

CTS

CTS

Historia de la ciencia Naturaleza de la ciencia

CTS

Naturaleza de la ciencia

CTS

Perspectivas

Video: Sismos Interactivo: ¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero?

Video: ¿Cómo graficar? Interactivo: Aceleración

Video: ¿Qué pasa cuando te aceleras? Interactivo: ¿Cuál cae primero?

Video: Ondas y desastres Interactivo: Ondas transversales y longitudinales

Video: El Universo en movimiento. Interactivo: De Cerritos a Villa Rica

Video: ¿Cómo saber si algo se mueve? Interactivo: Escuchando el movimiento.

Recursos tecnológicos

movimiento.   La descripción de los cambios en la Naturaleza

Bloque 1 El


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Estado de movimiento La idea de fuerza. Interacciones por contacto y a distancia.

Cambios en el estado de movimiento de un objeto Características vectoriales de la fuerza. Fuerza resultante. Suma de fuerzas por métodos gráficos

Las Leyes de Newton.

La gravitación universal. Movimiento circular. Masa y peso

Fuentes y tipos de energía, sus transformaciones y sus manifestaciones. Principio de conservación de la energía.

Transformaciones de energía potencial y cinética.

Formas de electrizar objetos. Electrostática El electroscopio. El pararrayos. Carga eléctrica. Ley de Coulomb.

Magnetismo. La fuerza de atracción y repulsión de polos magnéticos. Magnetismo terrestre. Formas de imantar. Orientación.

Fuerzas que actúan en puentes.

7  ¿Por qué se mueven las cosas?

8 ¿Cuáles son las causas del movimiento?

9 ¿La materia atrae a la materia?

10 ¿Cómo se utiliza la energía?

11 ¿Quién inventó la Montaña Rusa?

12 ¿Qué rayos sucede aquí?

13  ¿Un planeta magnético?

Proyecto de iinvesticación 2 Un modelo de puente para representar las fuerzas que actúan en él.

Temas

Sintetizar información sobre conceptos y factores en la construcción de puentes. Obtener información directa para elaborar un modelo de puente. Construir un modelo de puente que represente las fuerzas que actúan en él.

Identificar las interacciones magnéticas. Utilizar herramientas y procedimientos para imantar algunos objetos. Construir un dispositivo: brújula.

Describir cómo se cargan eléctricamente algunos objetos. Construir un dispositivo: rehilete electrostático. Aplicar la tecnología de un rehilete electrostático para identificar la carga eléctrica de algunos objetos.

Identificar los factores de los que depende la energía que tiene un cuerpo. La influencia de la masa y la altura en la cantidad de energía que tiene un objeto antes de dejarlo caer. Analizar las transformaciones de energía potencial y cinética que se llevan a cabo en una montaña rusa.

Identificar los distintos significados de la palabra energía. Describir las transformaciones de energía que se llevan a cabo en algunos fenómenos cotidianos.

Describir las características del movimiento circular. Inferir cómo depende la interacción gravitacional de la distancia entre objetos de la misma masa. Calcular el peso de una persona sobre diferentes cuerpos del Sistema Solar.

Inferir la proporción que existe entre fuerza y aceleración. Identificar las fuerzas de acción y reacción en un movimiento.

Analizar algunas situaciones cotidianas donde interactúan fuerzas. Inferir la dirección del movimiento de un cuerpo aplicando fuerza sobre él representar las fuerzas que actúan en movimientos cotidianos utilizando vectores. Calcular la resultante de un sistema de fuerzas.

Analizar las formas de modificar el movimiento de distintos objetos. Identificar las interacciones causantes del movimiento de un objeto. Elaborar hipótesis sobre la naturaleza de las fuerzas que intervienen en algunos movimientos.

Destrezas

Valorar la importancia de un puente para evitar daños a causa de desastres naturales.

Valorar el uso de instrumentos tecnológicos para identificar variables físicas. Valorar la importancia de prevenir accidentes por descargas eléctricas.

Valorar el uso de instrumentos tecnológicos para identificar variables físicas. Valorar la importancia de prevenir accidentes por descargas eléctricas.

Apreciar la utilidad del concepto de energía para explicar diversos movimientos. Valorar la importancia de la imaginación en el quehacer científico. Valorar la forma en que la idea de energía simplifica algunas descripciones sobre el movimiento.

Valorar el uso de fuentes de energía menos contaminantes que el petróleo

Valorar la importancia de la astronomía para alguno pueblos.

Apreciar la importancia de la 2da Ley de Newton en la descripción y predicción de cualquier tipo de movimiento.

Valorar las ventajas de utilizar vectores para predecir la dirección de un movimiento.

Valorar la utilidad del conocimiento sobre las fuerzas para explicar cambios.

Actitudes

CTS

CTS

CTS Historia de la ciencia

Naturaleza de la ciencia

Ambiental

CTS Historia de la ciencia

Historia de la ciencia CTS

Naturaleza de la ciencia

Historia de la ciencia

Perspectivas

Video: Puentes Interactivo: Prototipo de un puente colgante

Video: ¡Qué planeta tan atractivo! Interactivo: Imanes en acción

Video: ¡Rayos y centellas! Interactivo: Electroscopio virtual

Video: Energía mecánica Interactivo: Montaña Rusa

Video: Fuentes de energía Interactivo: ¿Cómo se transforma la energía?

Video: La gravitación universal Interactivo: El peso y la gravedad

Video: La inercia Interactivo: Fuerza y aceleración Interactivo: Tercera Ley de Newton

Video: Fuerzas ¡en acción! Interactivo: La resultante de una fuerza

Video: El movimiento cambia… ¿en la Tierra y en el espacio? Interactivo: El experimento de Galileo

Recursos tecnológicos

fuerzas. La explicación de los cambios

6 ¿Por qué cambia el movimiento?

Secuencias

Bloque 2 Las


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Noción de materia. Propiedades generales de la materia y su medición.

Modelos científicos.

Estructura de la materia. Las ideas de Aristóteles y Newton.

Modelo cinético de partículas.

Diferencias entre calor y temperatura. Medición de temperatura.

Presión en líquidos y gases. Principio de Pascal. Presión atmosférica.

Cambios de estado de agregación de la materia. Representación gráfica de los cambios de estado.

Máquinas térmicas.

15  ¿Para qué sirven los modelos?

16  ¿Un modelo para describir la materia?

17  ¿Por qué se mezclan los materiales?

18  ¿Qué es el calor?

19  ¿Turismo espacial?

20  ¿Por qué cambia de estado el agua?

Proyecto de investigación 3 Un modelo de máquina de vapor

Temas

Aplicar los conocimientos de presión y temperatura en un modelo de máquina de vapor.

Describir los cambios en el estado de agregación. Interpretar gráficas sobre los cambios de estado.

Identificar las diferencias entre fuerza y presión. Relacionar el modelo de partículas con el concepto de presión.

Relacionar la temperatura con el modelo de partículas. Diferenciar calor de temperatura.

Construir modelos de sólidos, líquidos y gases para explicar la velocidad de las partículas. Analizar las propiedades de la materia en distintos estados de agregación.

Construir un modelo para explicar la estructura de la materia. Contrastar los modelos de Aristóteles y Newton.

Identificar las características de los modelos Comparar diversos modelos.

Identificar propiedades de la materia. Construir una balanza y utilizarla para comparar masas y volúmenes.

Destrezas

Valorar la utilidad del vapor en la vida cotidiana.

Valorar el uso de gráficas para interpretar información.

Valorar las aplicaciones de la presión y el vacío en la prensa hidráulica y el envasado de alimentos.

Apreciar la transferencia de calor en la formación del Universo.

Apreciar la importancia de los estados de agregación en la disolución de sustancias de uso cotidiano.

Valorar el proceso de cambio en las explicaciones científicas.

Apreciar el papel de los modelos en la ciencia y en la vida cotidiana.

Valorar la importancia de las propiedades de la materia en la toma de decisiones sobre el consumo de productos de uso cotidiano.

Actitudes

CTS

Naturaleza de la ciencia

Naturaleza de la ciencia CTS

Naturaleza de la ciencia CTS

Historia de la ciencia Naturaleza de la ciencia

Historia de la ciencia Naturaleza de la ciencia

Naturaleza de la ciencia CTS

CTS Historia de la ciencia

Perspectivas

Video: ¿Qué ocurre cuando hierve el agua? Interactivo: Cambios de estado

Video: Sputnik Video: ¿Cómo funciona nuestro oído? Interactivo: El aire Interactivo: Globo en el espacio

Video: Termómetro. Video: Temperatura. Interactivo: Movimiento de las partículas

Video: Las mil formas de la materia Interactivo: Las moléculas se organizan

Video: La Grecia atómica Interactivo: Aristóteles y Newton

Video: Modelando el universo. Video: ¿Cómo se utilizan los modelos? Interactivo: Modelos

Video: ¿Cuáles son las propiedades generales y específicas de la materia? Interactivo: Masa, volumen y densidad

Recursos tecnológicos

Las interacciones de la materia.   Un modelo para describir lo que no percibimos

14  ¿Qué percibimos de las cosas?

Secuencias

Bloque 3


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Materiales conductores, semiconductores y aislantes. Descomposición de la Luz.

Modelos atómicos.

Descubrimiento del electrón. Resistencia eléctrica. Circuitos en serie y en paralelo.

Magnetismo. Inducción electromagnética.

Reflexión y refracción de la luz.

Proceso de generación y transmisión de la energía eléctrica.

22  ¿Qué hay en el átomo?

23  ¿Cómo conecto los focos?

24  ¿Cómo se genera el magnetismo?

25  ¿Existe la luz invisible?

Proyecto de investigación 4 Maqueta de una planta generadora de electricidad

Temas

Analizar el funcionamiento de la planta eléctrica que provee electricidad a la escuela. Construir la maqueta de una planta generadora de electricidad.

Observar el comportamiento de la luz al atravesar ciertos objetos. Identificar la reflexión y la refracción de la luz.

Analizar cómo se genera un campo eléctrico a partir de un campo magnético.

Construir un circuito eléctrico. Comparar la intensidad luminosa.

Identificar las características de los modelos de átomo. Construir un modelo atómico.

Clasificar materiales por su conductividad eléctrica. Relacionar la luz blanca con la combinación de colores.

Destrezas

Valorar la importancia de ahorrar en el consumo de energía eléctrica.

Valorar la utilidad de las energías alternativas.

Valorar la importancia del magnetismo en la vida cotidiana.

Valorar la importancia del ahorro en el consumo de energía eléctrica.

Apreciar el equilibrio de fuerzas.

Apreciar el uso de los conductores eléctricos en la vida cotidiana.

Actitudes

Ambiente CTS

Ética Ambiente CTS

CTS Historia de la ciencia

Historia de la ciencia CTS

Naturaleza de la ciencia

CTS Naturaleza de la ciencia

Perspectivas

Recursos tecnológicos

Video: ¿Cómo funciona una hidroeléctrica?

Video: Un poco de luz Interactivo: La luz y los cuerpos: Rebotes, desviaciones y travesías.

Video: La inducción de Faraday en nuestro siglo Interactivo: Generación de un campo magnético Interactivo: Inducción electromagnética

Video: Electricidad, resistencia y carga eléctrica

Video: Y se hizo la luz Interactivo: Construyendo un átomo

Video: Entrevista con un electricista. Video: Mezclando colores Interactivo: Frankestein

Manifestaciones de la estructura   interna de la materia

21  ¿Es la electricidad el padre de Frankestein?

Secuencias

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Origen y estructura del Universo.

Nuevos materiales y técnicas para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. El caso de los rayos X.

Proyecto de investigación 6 Un díptico sobre la importancia de la Física en la salud

Temas

Identificar algunas de las aportaciones de la ciencia al cuidado y conservación de la salud.  Elaborar un díptico para explicar la importancia de la física en la detección y tratamiento del cáncer.

Analizar las explicaciones sobre el origen y la estructura del Universo. Construir una maqueta o rotafolio que represente las características del Universo.

Destrezas

Valorar la importancia del uso de la tecnología en el cuidado de la salud.

Valorar la importancia de los modelos para representar objetos, procesos o fenómenos.

Actitudes

CTS

Historia de la ciencia

Perspectivas

Recursos tecnológicos

Conocimiento, sociedad y tecnología

Proyecto de investicación 5 Al infinito y más allá. Un modelo del Universo

Secuencias

Bloque 5


Clave de logos T rabajo

individual

S itios

de I nternet

En

parejas

B ibliotecas E scolares

En

equipos

V ideo

T odo

el grupo

C onexi贸n

con otras asignaturas

G losario

C onsulta

CD

y de

A ula

Programa integrador Edusat

I nteractivo

A udiotexto

otros materiales

de recursos

A ula

de

M edios

O tros T extos

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s e c u e n c i a inicial

¿Cómo trabajan los científicos? Propósito general de la secuencia y perspectiva En esta secuencia se identifica el objeto de estudio de la Física y se analizan los métodos empleados por las personas que se dedican al estudio de los fenómenos físicos, como: la observación, la formulación de hipótesis, el diseño de investigación y la realización de la investigación. Se valora la importancia y la utilidad que tienen estos conocimientos para la humanidad. Estos contenidos se enmarcan en las perspectivas de Naturaleza de la ciencia e Interculturalidad.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Mostrar la natural tendencia humana a observar y buscar explicación a lo que sucede en su entorno.

Actividad de desarrollo

UNO Identificar el método para realizar una actividad Lista de pasos para hacer una maqueta.

Texto de información inicial

Describir, mediante un ejemplo cotidiano, los métodos a seguir en una investigación.

Actividad de desarrollo

DOS Identificar los fenómenos que se relacionan con la física Tabla de identificación.

Texto de formalización

Describir el objeto de estudio de la Física y sus aplicaciones en la ciencia y la vida cotidiana.

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3 Actividad de desarrollo

TRES Identificar los eventos físicos implicados en actividades cotidianas. Reporte de práctica.

Actividades de evaluación

Resuelvo el problema

Materiales necesarios o trabajo en casa

Por grupo: Recortes de papel, bolsa de plástico.

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Lo que podría hacer hoy…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia inicial

¿Qué estudia la Física?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

sesión 1

Para empezar lee el texto. • Antes de la lectura, contesta: ¿qué observas en la imagen, además de la Monalisa? Texto introductorio

de las En cada una , se indica la actividades e tú y tus forma en qu rán se organiza s ro ñe pa m co a rla: en form iza al re ra pa , en equipo individual . o up o en gr

SESIÓN 1 Antes de iniciar la sesión, puede comentar con sus alumnos las destrezas científicas que recuerdan haber aplicado en su curso de Ciencias I. Le sugerimos emplear como técnica una lluvia de ideas; para ello, puede consultar las pistas didácticas al inicio del Libro del Maestro.

define con El glosario palabras y claridad las tíficos en ci os in rm té los textos. en s do za utili tural: Fenómeno na n de Manifestació ocurren procesos que leza. en la Natura

Para empezar Texto introductorio

El texto muestra cómo a lo largo del tiempo, el ser humano ha buscado naturalmente, una explicación de lo que sucede en su entorno. De esta manera, se introducen las nociones de hecho y fenómeno.

Los seres humanos hemos tratado

siempre de explicar los sucesos que ocurren en nuestro entorno y nos hemos peguntado: ¿cómo suceden?, ¿qué los provocan?, ¿cómo podemos aprovechar estos conocimientos para Cuando observamos con cuidado, podemos descubrir detalles que antes no habíamos visto. vivir mejor? Desde las primeras sociedades, por ejemplo, el ser humano se planteó la pregunta: ¿por qué llueve? A lo largo del tiempo, se sucedieron mitos y explicaciones para explicar la lluvia. En la mitología nórdica, por ejemplo, se creía que llovía porque Thor viajaba en un carro jalado por cabras y, al agitar su martillo, producía truenos y rayos ocasionando así la lluvia que favorecía la agricultura. Para los aztecas, en cambio, la lluvia se relacionaba con la adoración a Tláloc, por lo que erigieron un templo en su honor. Como de la cantidad de lluvia depende la abundancia de las cosechas obtenidas, la influencia de Tláloc en esa época era tal que los antiguos pobladores de Tenochtitlán creían que los seres que iban al paraíso terrenal eran aquellos que morían ahogados o fulminados por un rayo. Como éstos, existen mitos y creencias sobre lo que percibimos de nuestro entorno, como el movimiento del Sol y los planetas, sobre el corazón y la sangre que corre por las venas, sobre las propiedades curativas de las plantas, entre muchos otros fenómenos naturales. Explicar las causas de cuanto nos rodea ha sido una necesidad constante para todas las culturas a lo largo de su historia. En tu entorno ocurren múltiples hechos, a los cuáles buscamos dar explicación. Los aztecas, por ejemplo, atribuían el fenómeno de la lluvia a la acción del dios Tláloc.

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5 Pregunte a sus alumnos si conocen la diferencia entre hecho y fenómeno.

• Antes de la lectura, contesta: ¿qué observas en la imagen, además del hombre? 1 Este ejercicio permite a los estudiantes recurrir a su percepción y darse cuenta de que si se observa con cuidado se pueden descubrir cosas nuevas. RL. Por ejemplo: Un perro.

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CIENCIAS

II

Comenten: ¿Qué fenómenos mencionados en el texto son estudiados por la Física?

e

ev En el curso de Ciencias I. Énfasis en Biología estudiaste algunos fenómenos enta una br Aquí se pres e y procesos relacionados con los seres vivos, el cuerpo humano y el ambiente, los temas qu de n ió ac ic ad, y cómo estos fenómenos se relacionan con nuestra vida personal y social. En expl n anteriorid co te as aj esta secuencia, identificarás el objeto de estudio de la Física y reconocerás las trab ta nderás en es destrezas empleadas por las personas que se dedican al estudio de los lo que apre ilidad en la ut su y a ci fenómenos físicos. Valorarás la importancia y la utilidad de estos conocimientos secuen para la humanidad. vida diaria.

Consideremos lo siguiente…

3 Pregunte a sus alumnos qué aprendizajes del curso de Ciencias I recuerdan y cómo los han aprovechado en su vida cotidiana. Pida a los alumnos que propongan ejemplos de lo que estudia la Física.

Consideremos lo siguiente…

A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia. Para la feria de ciencias en tu escuela, has decidido participar en la sección de Física e investigar sobre las diferentes formas en las que se encuentra el agua a lo largo de su ciclo en la Naturaleza. Tu maestro te ha pedido presentar un mapa conceptual sobre el procedimiento que seguirás para investigar este tema, y explicar: ¿Por qué consideras que tu tema lo estudia la Física?

Solución al problema: RM Los procesos de evaporación y condensación del agua, los estados de sólido, líquido y gas, son aspectos que estudia la física.

Lo que pienso del problema Lo que pienso del problema

1 Recuerde valorar diferentes respuestas en esta sección, para que los alumnos se animen a reflexionar sobre el método científico. Permita que los alumnos expresen sus ideas iniciales.

Responde en tu cuaderno: 1. ¿Qué método emplearías para realizar tu investigación? 2. ¿Cuáles serían las etapas? 3. ¿En qué orden las realizarías? 4. Menciona tres fenómenos que estudia la Física.

Manos a la obra empleada Nueva destreza ticas cer las caracterís Identificar: Recono smos, hechos, ani org de es o propiedad os. materiales o proces

Responde en tu cuaderno: rarás adro encont En este recu y s za re dest las nuevas rás e desarrolla actitudes qu tividades ac s la ar aj al trab cia. de la secuen

1. Los científicos utilizan métodos o procedimientos que facilitan el estudio de fenómenos u objetos de su materia. Los alumnos pueden dar muchas respuestas, pero siempre atenderán a ciertos pasos o destrezas que hayan realizado. Es importante que oriente a sus alumnos para que la respuesta sea dada en términos de la investigación científica. RL Por ejemplo: Buscar información, elaborar preguntas, formular hipótesis, etcétera.

Actividad UNO Identifica el método para realizar una maqueta. 1. Antes de iniciar, comenta en tu cuaderno: ¿cómo explican las ciencias lo que sucede en el entorno? 2. Analiza la siguiente situación: Tu hermano pequeño está haciendo una maqueta del Sistema Solar para la escuela y te ha pedido que le escribas en un papel los pasos que debe seguir para realizarla de la mejor manera, en el menor tiempo posible. 11

Manos a la obra 5 Puede pedir a los alumnos que compartan sus ideas, pegando su lista de destrezas en un lugar visible del salón. 1 No espere una respuesta única o correcta. Los alumnos pueden hacer aproximaciones. Los científicos utilizan, como parte de un método o procedimiento general, diferentes destrezas como: plantear una pregunta, observar, medir, registrar datos, calcular, analizar resultados y elaborar conclusiones. RL Por ejemplo: Lo hacen a través de observaciones detalladas, reportes de investigación, artículos, modelos, etc.

Nueva destreza empleada Comente con sus alumnos las nuevas destrezas trabajadas en la secuencia. Puede proporcionar ejemplos de la vida cotidiana, cuándo alguien nos pregunta cómo identificar un objeto, la respuesta incluye reconocer su tamaño, color, forma, etcétera.

Actividad UNO Identifica el método o procedimiento para realizar una maqueta. El propósito de esta actividad es que los estudiantes construyan una primera aproximación de la noción de método o procedimiento, de una manera lúdica, sencilla y rápida.

2. Los alumnos pueden dar muchas respuestas que varíen en orden y número de pasos, lo importante es que sepan cuáles serían las destrezas que necesitan aplicar. RL Por ejemplo: Investigar o entrevistar a personas especialistas o relacionadas con el tema. Investigar en libros, revistas o internet. Aportar una solución. 3. RL Por ejemplo: Primero haría la investigación documental, luego las entrevistas, en tercer lugar el análisis de datos y por último la solución al problema o conclusiones. 4. RL Por ejemplo: La electricidad, el movimiento, la fuerza.

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2 Puede sugerir a sus alumnos que, antes de contestar, imaginen cómo harían una maqueta. Identifiquen los pasos y luego los escriban. RL

secuencia inicial 3. ¿Qué procedimiento o pasos le recomendarías seguir y en qué orden? Juanito, para hacer una maqueta podrías: a) ___________________________________________ b) ___________________________________________

Intercambien sus opiniones sobre los métodos que sugirieron.

c) ___________________________________________ d) ___________________________________________ e) ___________________________________________

3 Cree un ambiente de confianza en el grupo, motivando a sus alumnos a expresar y escuchar con respeto sus opiniones.

f) ___________________________________________ intercambien sus opiniones sobre los pasos que sugirieron. lean el texto. Durante la lectura, subrayen las destrezas que se llevan a cabo durante una investigación científica.

Texto de información inicial

El texto describe, a través de un ejemplo cotidiano, algunas destrezas de investigación científica, como: plantear una pregunta, observar, hacer una hipótesis, diseñar y llevar acabo la investigación. Recuerde que un método es un conjunto de procedimientos y procesos que se aplican en distintas situaciones. Aquí se habla de destrezas cuando se aplican a las habilidades de observación, hipótesis, etc.. que se utilizan en la ciencia. Comenten: 3 Invite a sus alumnos a encontrar situaciones cotidianas en las que podrían utilizar estas destrezas.

Texto de información inicial

¿Se perdió, se fugó o se lo llevaron los “robachicos”? ¿Qué pasó con Pepito? De haber salido a la calle y preguntado al primer desconocido dónde estaba su hijo,

la señora Godínez, estaría procediendo de una manera descabellada. Lo lógico es que ella y su familia, que son quienes mejor conocen a Pepito, opinen sobre su posible paradero. En otras palabras, ellos son los más indicados para plantar una hipótesis sobre el problema. (…) -¿Será posible que el niño se haya perdido?- pregunta la abuelita. -Tenemos que averiguar dónde está Pepito- dice la hermana-, y luego le preguntaremos qué pasó. -¿Cómo haremos para encontrarlo?- inquirió el padre, acostumbrado a que su esposa sacara las castañas del fuego. (…) -Por favor- dice la madre con gesto suplicante-, dejen de divagar, lo único necesario es que digan dónde suponen que puede estar Pepito. -Ay, Dios mío- exclama la abuela-. Ha de ser que lo atropelló un coche o se lo llevaron los robachicos. -No sean tan pesimistas –apunta el padre-; me inclino a pensar que no viene por temor al castigo que le prometí si traía malas calificaciones. -A lo mejor sacó puros “dieces” y se fue a festejar con sus amigotes- dice el hermano. -Vamos a ver –propone la señora Godínez-, la hipótesis de Alberto (el hermano de Pepito) es la más descabellada de las tres, pues todos sabemos lo burro que es el niño y lo mal que se porta en la escuela. Lo del accidente parece difícil (…) El secuestro queda descartado (…) -Es cierto -dice la hermana-; creo que mi papá tenía razón cuando dijo que Pepito tuvo miedo al castigo por sus malas calificaciones. (…) -Bueno –dice Alberto-, tenemos una hipótesis, ¿y ahora qué? -Voy a buscarlo –dice el padre, caminando hacia la puerta. -Espera –ordena Luchita cogiéndolo del brazo-, ¿no crees que es más conveniente pensar con calma dónde vamos a buscarlo? -Pues… en la escuela. -¿Pero no te das cuenta de que la escuela está cerrada a esta hora, viejo? Mira, consulta en tu diccionario el siéntate y vamos a planear cuidadosamente la búsqueda. Verás cómo ahorramos tiempo significado de y esfuerzo. palabras como -Mi jefa tiene razón –asienta Alberto-; yo creo que lo primero es hablar con Cirilo, el paradero. íntimo amigo de Pepito. (…) 12

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CIENCIAS

II

1. RL Por ejemplo: Formulación de hipótesis, diseñar y llevar acabo la investigación.

En ese momento suena el timbre de la puerta. Es el padre de Cirilo Lo único necesario es que digan dónde suponen que entra muy agitado y con preocupación reflejada en el rostro. que puede estar Pepito. -Perdonen la molestia –dice el visitante-, ¿no está Pepito? -Precisamente íbamos a hablarle por teléfono a usted para preguntar a Cirilo si sabía dónde está mi hijo –responde el señor Godínez. -En ese caso se confirman mis sospechas, el niño se fugó de la casa –dice el padre de Cirilo-. Hoy noté que habían desaparecido de la tienda varias latas de sardinas, un paquete de pan y unas tabletas de chocolate. (…) -Ahora recuerdo que Pepito hablaba de irse a Acapulco a ganar dinero moviendo la barriga para los turistas, cargando maletas y secuestrando pericos. -Falta la tortuga, la resortera, la alcancía, y mi cantimplora –grita Alberto-. ¡Me expropió la cantimplora! -No hay duda: se fugaron –exclama la señora Godínez-. Mire usted, don Cirilo, creo que lo mejor es que mi hijo Alberto vaya a la Terminal de los Autobuses Acapulqueños. Mientras mi mamá se queda aquí, nosotros vamos a la carretera, por si se les ocurrió viajar de “aventón”. Mi hija se irá a la tienda y todos nos comunicaremos con ella cada media hora para estar al tanto de lo que ocurra. Antes de irnos, sin embargo, conviene hablar por teléfono a la Patrulla de Caminos y a Locatel. ¿Les parece? Está visto que la madre de Pepito es la única buena diseñadora de la familia Godínez. Ella ha conseguido hacer una descripción detallada y racional del proceso que habrá de seguirse para localizar a los niños fugados. (…) El siguiente paso (…) consiste en llevar a cabo el plan de la señora Godínez.

2. a) RL Por ejemplo: Realizar inferencias, predecir, recabar información, analizar los datos, comunicar los resultados.

3. RL Por ejemplo: La observación es un proceso que se lleva acabo a través de los sentidos, para obtener información sobre lo que nos rodea; la formulación de hipótesis es el proceso mediante el cual se hace una suposición sobre lo que se obtendrá como resultado.

Fuente: Arana, Federico. (2007). Método experimental para principiantes. México: FCE, pp. 21 - 25.

Comenten: 1. ¿Qué destrezas utilizó la familia Godínez para investigar el paradero de Pepito? 2. Si quisieran continuar resolviendo el caso de la desaparición de Pepito: a) ¿Qué otras destrezas emplearían? b) ¿En qué orden?

b) Cuando se sigue un método es importante tener un orden determinado que ayude a llevar la investigación de manera que se pueda cumplir el objetivo. 1 No espere una respuesta única por parte de los alumnos. Oriéntelos para fortalecer sus respuestas. RL

Conexión con Ciencias I Revisen las destrezas de investigación que aplicaron en el curso de Ciencias I, Énfasis en Biología.

3. Describan cinco diferentes destrezas que se emplean en las ciencias.

Las ciencias y la comunidad científica En el año 240 a. de C., cuando la idea predominante en el mundo era que la Tierra tenía la forma de un disco plano, en Alejandría, Egipto, vivía el maestro Eratóstenes, quien había aceptado la idea de los griegos de que la Tierra era redonda, se formuló preguntas de investigación como: “¿Qué tan grande es?”, y decidió calcular cuánto medía su circunferencia. Había observado que la longitud de la sombra que proyecta un objeto varía según la hora del día y la época del año. También había recibido información que en Siena (hoy Assuan), el día del solsticio de verano a las 12 del día, los obeliscos no proyectaban ninguna sombra y se lograba ver el fondo de un profundo pozo; mientras que en Alejandría, el mismo día y a la misma hora, los obeliscos formaban una pequeña sombra, y no se lograba ver el fondo de los pozos. Así recabó diferentes datos, y fue tan sólo el principio de una investigación que realizó Eratóstenes, mediante el empleo de destrezas científicas. La medida obtenida por Eratóstenes hace más de dos mil años fue de un poco menos de 40 mil kilómetros. Menos de 1,000 km de diferencia con la verdadera circunferencia de nuestro planeta. Desde la antigüedad hasta nuestros días, las destrezas científicas se han aplicado en las investigaciones. 13

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Reflexión sobre lo aprendido

secuencia inicial

RL Por ejemplo: Si se pierde un objeto en mi casa antes de llegar a una conclusión sobre qué pasó, podría suponer dónde dejé el objeto, pensar quiénes podrían darme información sobre el problema, preguntarles a estas personas y buscar en los lugares en los que podría encontrarlo, etc. En una investigación, las destrezas son importantes, puesto que guían nuestro estudio de una manera ordenada y metodológica.

ndido. bre lo apre Reflexión so bre la so r na xio fle Te invita a re y entre el ha relación que actividad y la la resultado de l problema. solución de

Actividad DOS identifica los fenómenos que se relacionan con la física 1. Antes de iniciar la actividad contesta: ¿Cómo identificas un fenómeno físico? 2. Analiza la situación: En tu escuela van a realizar un ciclo de cine con temas científicos. Te encargan elaborar el programa, para lo cual tendrás que decidir qué películas se relacionan con fenómenos físicos.

Actividad DOS

3. Revisa los títulos de las películas del ciclo “El cine y la ciencia”: a) “Trucos en la cocina: de la transparente clara al blanco sólido”

Identifica los fenómenos que se relacionan con la Física.

b) “Pilotos de aviones de papel” c) “¡Fuego! ¿Por qué enciende un cerillo?” d) “¿Por qué se regenera la cola de las lagartijas y nuestros dedos no?”

El propósito de esta actividad es que los estudiantes relacionen los títulos de las películas con los fenómenos que estudia la física.

e) “Explosión de colores en los fuegos artificiales” f) “Fábricas naturales de colores en la selva” g) “¡Qué golazo! ¿A qué velocidad entró el balón?” h) “Canto de ballenas: concierto submarino” i) “Casas del futuro: luz solar que enciende focos en la oscuridad ”

2 Puede sugerir a los alumnos que analicen con detenimiento los títulos que se les presentan, después podrán formular hipótesis sobre lo que trata la película, y de esta manera, podrán inferir las películas que tienen un tema físico. Aproveche la ocasión para preguntarles si han visto o conocen alguna película que se relacione con un fenómeno físico.

1. En el texto de formalización se menciona que la Física estudia los cambios en la materia sin que ésta cambie su composición. Por ello, los fenómenos que estudia la Física pueden ser, por ejemplo, el peso de una persona en la Tierra, la gravedad, la condensación del agua que cae en forma lluvia. 1 No espere una respuesta única por parte de los alumnos. Motívelos a reflexionar sobre las actividades que realizan cotidianamente en las que intervienen fenómenos físicos. RL 4. RM b, g, i, l.

j) “Cuando el destino nos alcance: La extinción de la vida en el planeta” k) “De la super milpa al super elote” l) “Cuerpos que flotan en el agua: ¿magia o ciencia?” m) “¡Arañas gigantes!: Hilos superresistentes del futuro” n) “Jabones quita-manchas, ¿cómo funcionan?” 4. Elabora y completa en tu cuaderno una tabla de las películas que crees que se relacionan con la física siguiendo el ejemplo:

Título Ejemplo: ¿Cómo se transmite el sonido de la música?

Fenómeno que trata Ondas sonoras

5. Completa la tabla siguiendo el ejemplo. 14

Título

Fenómeno que trata

b) Ejemplo: ¿Cómo se transmite el sonido de la música?

Ondas sonoras.

g) “Pilotos de aviones de papel”

RM La resistencia que ofrece el aire a la caída del cuerpo.

i) “¡Qué golazo! ¿A qué RM Velocidad de un objeto en movimiento. velocidad entró el balón?” i) “Casas del futuro: luz solar que enciende focos en la oscuridad ” l) “Cuerpos que flotan en el agua: ¿magia o ciencia?”

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o Reflexión sobre lo aprendid der cada una de las pren com el e tien dad ¿Qué utili la vida diaria y en izan real se que s destreza n? Recuerda que tu durante una investigació resolver el problema. respuesta te servirá para

RM Percepción de la luz, la electricidad. RM Densidad.

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CIENCIAS

II

Realicen lo que se pide:

Realicen lo que se pide:

2. Comenten:

1. Intercambien sus respuestas. 2. Comenten: a) ¿Qué estudia la Física? b) ¿Qué tipo de fenómenos estudia?

Para terminar Lean el texto. • Antes de la lectura, contesta: ¿qué observas en la imagen, además del hombre? Texto de formalización

¿Qué estudia la Física? La Física, como un caso particular de la actividad científica,

responde preguntas como: ¿Cómo es el movimiento de los cuerpos cuando caen? ¿Cuáles son las fuerzas que permiten el movimiento del Sol y los planetas? ¿Cuáles son los efectos de las cargas eléctricas? ¿Cuáles son las fuerzas que mantienen estable a un puente? ¿De dónde proviene la energía que empleamos para movernos? ¿Por qué flota sobre el agua una tabla de madera? La Física estudia los cambios en la materia sin que esta cambie su composición. Para describir y estudiar los fenómenos naturales con Herramientas que se emplean en el estudio de los fenóprecisión, la Física utiliza las Matemáticas, las gráficas y menos físicos. diferentes tipos de modelos. De esta manera, se ha logrado conocer a qué velocidad viajan la luz y el sonido, las fuerzas que mantienen cada planeta del Sistema Solar en su órbita, el movimiento del agua en el océano, el tipo y la cantidad de energía que aportan los alimentos a los seres vivos, la fragilidad o dureza de diversos materiales y muchos otros conocimientos que revisarás durante este curso. Los conocimientos de la Física se reflejan, frecuentemente, en avances tecnológicos que se incorporan con facilidad a nuestra vida diaria en un sinnúmero de artefactos, productos y servicios. Por ejemplo, la energía eléctrica nos facilita muchas labores en nuestras casas, radios y teléfonos nos permiten comunicarnos rápidamente, los juegos mecánicos como la rueda de la fortuna y la montaña rusa nos brindan esparcimiento. Otros conocimientos físicos tienen aplicaciones directas en la medicina; por ejemplo, algunas personas viven mejor gracias a un minúsculo aparato insertado en su corazón, que lo hace contraerse. Otras aplicaciones hacen más eficientes algunas tareas; así, se han desarrollado tractores que permiten preparar grandes extensiones de terreno para la siembra en poco tiempo.

Sabías que... Para contar el tiempo, los mayas tuvieron tres tipos de ciclos simultáneos. El ciclo Tzolkin, considerado el calendario sagrado, constaba de 260 días; el Haab de 365 y la Cuenta Larga de 1 millón 872 mil días. Con estos calendarios organizaban sus actividades cotidianas y religiosas, a la vez que registraban acontecimientos naturales y políticos. El tiempo es un concepto físico que ha fascinado al ser humano desde las antiguas civilizaciones. 15

a) Se pretende que los alumnos tengan una aproximación sobre el estudio de Física, por que lo pueden responder ideas como que la Física estudia la Física nuclear, las bombas atómicas. Oriente a sus alumnos y comente que la Física es la ciencia que estudia las interacciones de la materia que no afectan su composición y que estudia los fenómenos físicos. Esta idea se fortalecerá después del texto de formalización. RL

SESIÓN 2 Para terminar Texto de formalización

El texto menciona algunos fenómenos que se estudian en la física y su aplicación en el desarrollo de la tecnología. Se integra lo revisado hasta ahora durante la secuencia. 3 Al finalizar la lectura, pida a sus alumnos que comenten si conocen o han escuchado acerca de los avances tecnológicos que se mencionan en el texto. Pueden realizar la siguiente experiencia: Si llegara en estos momentos al salón una persona que vivió en el siglo XIX, claro que es una suposición, ¿qué diferencias encontrarían en el mundo actual, con relación a lo que había en el siglo XIX? ¿Con qué tecnologías se contaba en el siglo XIX? ¿Cómo ha cambiado la forma de vida en función de ellas? Permita que expresen sus ideas al respecto.

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secuencia inicial

Actividad TRES

Actividad TRES

Identifiquen los fenómenos físicos implicados en actividades cotidianas.

identifiquen los fenómenos físicos implicados en actividades cotidianas. 1. Van a necesitar:

El propósito de la actividad es que los alumnos relacionen los conocimientos construidos sobre fenómenos naturales y fenómenos que estudia la física con las actividades cotidianas. 2

a) Trozos de papel (recorten seis rectángulos de una hoja de papel). b) Bolsa de papel o plástico. 2. Realicen lo siguiente: a) Formen dos equipos. b) Escriban en los papeles tres actividades cotidianas en las que consideren que interviene la Física. Por ejemplo: caminar, hervir agua, lanzar una pelota, subirse a un camión, prender la luz, escuchar el radio. c) Doblen los papeles de tal manera que no se pueda leer lo que escribieron y deposítenlos en una bolsa. Revuelvan los papeles, agitando la bolsa. d) Escojan a un integrante de cada equipo, quien deberá sacar un papelito de la bolsa y representar la actividad escrita. e) Decidan qué equipo será el primero en identificar lo que se representa. f) Cuentan con 30 segundos para identificar cada actividad. El equipo contrario deberá tomar el tiempo. g) Si logran mencionar la actividad antes de que pasen 30 segundos, obtendrán un punto y la oportunidad de sacar otro papelito. De lo contrario, el otro equipo tomará el turno. h) El juego acabará cuando ya no haya papelitos. El equipo ganador es el que obtenga más puntos al final del juego. 3. Comenten: a) ¿Qué fue lo más interesante del juego? b) De las actividades que identificaron, qué fenómenos físicos intervienen. Realicen un cuadro en el pizarrón. c) Si tuvieran que investigar sobre alguno de estos fenómenos, ¿qué método seguirían?

3. Comenten: a) RL 16

b) 2 Fomente la participación de los alumnos en un ambiente de respeto a la diversidad de respuestas. RL Por ejemplo:

Actividad

Fenómeno que interviene

Caminar

RL Movimiento, desplazamiento

c) RL Por ejemplo: Para investigar sobre el desplazamiento: i. Investigaría en fuentes bibliográficas lo que es el desplazamiento y el movimiento. ii. Observaría un objeto en movimiento. iii. Plantearía una hipótesis sobre cuánto se desplaza el objeto en un minuto, por ejemplo. iv. Etcétera. 54

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CIENCIAS

Lo que aprendimos Resuelvo el problema

II

Lo que aprendimos

expresas tu el problema En Resuelvo emplear los al a, lem ob pr iste. solución al s que aprend las destreza conceptos y

Resuelvo el problema Para resolver el problema: 1. RL

“Para la feria de ciencias en tu escuela, has decidido participar en la sección de Física e investigar sobre las diferentes formas en las que se encuentra el agua a lo largo de su ciclo en la Naturaleza. Tu maestro te ha pedido presentar un mapa conceptual sobre el método que seguirás para investigar este tema y explicar: ¿por qué consideras que tu tema lo estudia la Física?”

2. Se presenta un ejemplo de mapa conceptual que pueden los alumnos elaborar. Por ejemplo:

Para resolver el problema: 1. Identifica los pasos a seguir para investigar las formas en las que se presenta el agua a lo largo de su ciclo en la Naturaleza.

3. RL Por ejemplo: Los procesos de evaporación y condensación del agua, los estados de sólido, líquido y gas, son aspectos que estudia la Física.

2. Elabora un mapa conceptual con los pasos identificados.

Un mapa conceptual representa los diferentes conceptos y sus relaciones en un orden. Por ejemplo: conceptos principales y secundarios. Para elaborar un mapa conceptual: Identifiquen la idea, noción o concepto principal. Escriban la idea principal en un recuadro que ubiquen en el centro de la hoja. Debajo del cuadro principal, anoten las ideas, nociones o conceptos secundarios. Tracen líneas que unan las ideas secundarias con la principal.

AGUA

es necesaria para

Seres vivos

es un

cambia

Compuesto

Estados

3. Contesta: ¿Por qué consideras que tu tema lo estudia la Física?

lo aprendido métodos Reflexión sobre encia sobre los cio de la secu diferencias ini las al n as so ab les ns uá pe es. ¿C Revisa lo que ncias Natural Cie las en an que se emple nsas ahora? con lo que pie 17

Reflexión sobre lo aprendido Al contrastar los alumnos sus ideas y conocimientos iniciales que construyeron durante la secuencia, podrán valorar los métodos y las actitudes con los que desarrollaron su aprendizaje. Por lo anterior, contribuye a que identifiquen qué hicieron para aprender. RL Por ejemplo: Aprendí que para realizar una investigación científica se emplean destrezas, que permiten la construcción de conocimientos.

Investigación: Ciclo del agua

Observación : Cómo se encuentra el agua en la Tierra

Hipótesis: El agua presenta distintos estados físicos a lo largo de su ciclo.

Diseño de investigación: Investigación Ubicar los lugares en donde encuentro el agua. Cómo es el agua: líquida , sólida, etc. Investigar: cómo cambia el estado del agua A qué se debe Cómo es el ciclo del agua

Realizar la investigación

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¿Para qué me sirve lo que aprendí? El propósito de la actividad es que los alumnos apliquen los métodos de investigación en un contexto relacionado con un fenómeno natural. Se evalúa la capacidad de los estudiantes para aplicar los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. Puede aprovechar esta actividad para incorporarla al portafolio de trabajo de los alumnos.

secuencia inicial ndí? lo que apre é me sirve so En ¿Para qu tos, destreza ien cim no aplicas los co rendiste. ap e actitudes qu

¿Para qué me sirve lo que aprendí? se avecina la época de lluvia: 1. ¿Qué método utilizarías para captar el agua de lluvia? 2. ¿Dónde la almacenarías? comenten: 1. ¿Qué pasos de investigación emplearías para diseñar tu colector y almacén de agua? 2. ¿En qué orden los llevarías a cabo? ¿Por qué?

Se avecina la época de lluvia: 1. Los alumnos pueden tener varias respuestas, se espera que respondan con la aplicación de algunas destrezas de investigación. 2 RL 2.

5 Utilice el diccionario para consultar palabras como: abrevadero y aljibe. RL Por ejemplo, en cubetas, palanganas, abrevaderos, aljibes, contenedores, etcétera.

Comenten: 1. RL Por ejemplo: Para investigar sobre colectores de agua:

a se plantea un ino que… En ahora op ra que tomes s pa , na ia tid situación co e aspectos relacionado br decisiones so secuencia. eptos de la con los conc

Ahora opino que…

i. Investigaría en fuentes bibliográficas sobre sistemas de colección y almacenaje de agua de lluvia.

si estuvieran en una situación similar a la de la familia Godínez, ¿qué retomarían de lo que aprendieron para resolver la situación? • Escriban en su cuaderno: 1. Lo que retomarían. 2. Una reflexión sobre las ventajas y desventajas de utilizar destrezas de investigación para resolver problemas.

ii. Investigaría la cantidad de lluvia que cae al año en mi región. iii. Calcularía la cantidad de agua que esperaría colectar y almacenar.

18

iv. Etcétera. 2. Oriente a sus alumnos para que el orden que den a su método sea operativo. Comenten que, en la ciencia como en la vida cotidiana, no hay una sola manera de hacer las cosas o de investigar. Lo importante es que los pasos seguidos y el orden en que se siguen permita lograr los objetivos. RL Por ejemplo: i. Investigar en fuentes bibliográficas. ii. Investigar la cantidad de lluvia que cae al año en la región. iii. Calcular la cantidad de agua que esperaría colectar y almacenar.

Ahora opino que… Si estuvieran en una situación similar a la de la familia Godinez, ¿qué retomarían para resolver la situación? • Escriban en su cuaderno: Los alumnos podrán retomar algunos diálogos de la lectura para argumentar su respuesta. 3 Aproveche la segunda pregunta para generar un debate entre los alumnos. Utilice el pizarrón para anotar las ventajas y desventajas de las destrezas de investigación.

iv. Diseñar el colector.

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CIENCIAS

II

Para saber más… La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección, contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia.

s lecturas gieren alguna s r más… se su cimientos. Incluye libro En Para sabe no co colar ementar los Biblioteca Es la de para compl y la incluyen teca de Au de la Biblio ros libros. Se í como de Ot de la SEP, as iones electrónicas. cc también Dire

Para saber más… 1. Arana, Federico. (2007). Método experimental para principiantes: México: FCE.

1. El libro muestra de manera sencilla y lúdica el método de investigación científica.

1. Fraioli, Luca. (2004). La historia de la tecnología. México: SEP, Libros del Rincón. 2. Talanquer, Vicente. (2003). ¿Ciencia o ciencia – ficción? México: SEP, Libros del Rincón. 3. Navarrete, Néstor. (2003). Atlas básico de tecnología. México: SEP, Libros del Rincón.

1. Muestra la historia del hombre a partir del invento de herramientas primitivas, hasta los avances de la tecnología moderna. Se recomienda reflexionar acerca del impacto social de la tecnología, desde un punto de vista histórico.

1. Mural. Historia de la Física. 1997-2003. Universitat de Valencia. 23 de abril de 2007. http://mural.uv.es/sansipun/ 2. La Física hoy. Una aventura del saber. Universidad Autónoma de Madrid. 23 de abril de 2007. http://www.fisicahoy.com/fisicaHoy/aventura/aventura.html

2. Mediante algunos ejemplos se reflexiona acerca de las características del conocimiento científico y se analizan relatos de ciencia ficción, como es el caso de los superhéroes. Es frecuente que lo que se ve en la televisión o en el cine se considere como real. Los ejemplos que se exponen propician el análisis desde el punto de vista científico, de situaciones de ficción.

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3. Describe el funcionamiento y las bases científicas de algunos instrumentos y herramientas que forman parte de la vida cotidiana de las sociedades humanas. Propicia la reflexionar acerca de la aplicación de conocimientos científicos en instrumentos y herramientas de la vida cotidiana.

1. Este vínculo aclara por qué es importante entender los razonamientos que llevaron a la comprensión de diferentes fenómenos físicos. 2. Este vínculo proporciona elementos para comprender diversas áreas de estudio de la Física moderna y sus aplicaciones.

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BLOQUE   1

El movimiento.

La descripción de los cambios en la Naturaleza

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s e c u encia 1

¿Realmente se mueve? Propósito y perspectiva En esta secuencia se muestra el papel que juegan los sentidos, cómo la audición y la visión, para saber que algo se mueve. Desde una perspectiva CTS, se abordan las aplicaciones prácticas de la percepción del movimiento.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Describir la importancia de los sentidos en la percepción del movimiento.

Actividad de desarrollo

UNO Describir el movimiento de un borrador. Intercambio de comentarios.

Texto de formalización

Presentar las nociones de punto de referencia y de posición, para la percepción del movimiento.

Actividad de desarrollo

DOS Describir el movimiento de un objeto con base en el sonido y la luz que emite. Valorar el papel que juegan los sentidos en la percepción del movimiento. Reporte de práctica.

2

Materiales necesarios o trabajo en casa ¿Cómo saber si algo se mueve?

Por grupo: Borrador y cuadernos de notas.

Escuchando el movimiento Por equipo: objeto que emita un sonido constante, como reloj despertador o timbre; objeto que emita luz, como una linterna; cuaderno de notas.

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que… Lo que podría hacer hoy... L i b r o p a ra el maestro

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 1

¿Realmente se mueve?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

S esión 1 Para empezar 1 Antes de iniciar la sesión, pida a un par de alumnos pasar al frente para hacer un ejercicio con el que captará la atención del grupo sobre el tema de la percepción del movimiento. Uno de estos alumnos cerrará los ojos y tendrá que adivinar de qué parte del salón proviene el sonido que emite su compañero mientras se mueve. Con este antecedente, mencione a sus alumnos que aprenderán a describir movimientos a partir de la información que perciben con los sentidos. De esta manera también podrán valorar las limitaciones de los sentidos para la percepción de movimientos muy rápidos o muy lentos.

El recurso tecnológico fortalece el contenido del texto. El video ejemplifica la percepción del movimiento en una situación cercana a los alumnos. 4 Puede aprovechar el recurso para reflexionar sobre la percepción a través de los sentidos.

sesión 1

Para empezar ¿Cómo saber si algo se mueve? Lee el texto. • Antes de la lectura contesta: ¿Cómo te das cuenta que algo se mueve?

Texto introductorio

Desde los primeros días de vida percibimos las cosas que se encuentran a nuestro alrededor y sus cambios. Nuestros sentidos nos permiten identificar estímulos que pueden ser placenteros, desagradables e incluso peligrosos; nos permiten, por ejemplo, percibir el calor de un incendio por medio del sentido del tacto y el olor característico que producen algunas sustancias al quemarse. A muy corta edad, somos capaces de ubicar el lugar dónde se encuentran los objetos y donde ocurren diferentes fenómenos. Cuando se le pregunta a un niño de dos años dónde está el Sol o la Luna, es probable que señale hacia el cielo. Tanto los animales como los seres humanos usamos, instintivamente, referencias para localizar objetos ; una de ellas es la posición donde nos ubicamos, así, cuando alguien nos habla, Empleamos el lugar donde nos ubicamos para localizar objetos y constatar su movimiento. sabemos que se encuentra atrás, a un lado o enfrente de nosotros. Si un objeto aparece en nuestro campo visual y luego desaparece, podemos asegurar que se movió. De la misma manera, un árbol, una casa o un edificio nos sirven para saber que se ha movido un camión frente a ellos. En primaria aprendiste que los seres vivos poseemos órganos especializados para percibir diferentes estímulos del ambiente. En esta secuencia de aprendizaje analizarás algunas de las funciones de los sentidos al advertir y describir algo que se mueve. Valorarás el alcance y las limitaciones de tus sentidos para ubicar la posición de un objeto.

22

Texto introductorio

1 La pregunta permite que los estudiantes expresen sus ideas y experiencias previas en cuanto a su percepción del movimiento. Si lo considera conveniente, anote sus respuestas en un lugar visible para que las contrasten al final de la secuencia. RL

Propicie que los alumnos comenten acerca de los alcances y las limitaciones de los sentidos. Por ejemplo, el ojo humano no es capaz de ver cosas cuya longitud sea menor a un décimo de milímetro sin la ayuda de lentes adecuados o de un microscopio. Contribuya a que comparen los sentidos humanos con los de otros organismos, como los perros, que escuchan sonidos y detectan olores imperceptibles para los seres humanos.

El recurso tecnológico fortalece el contenido del texto.

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CIENCIAS

II

Consideremos lo siguiente…

Consideremos lo siguiente…

No espere que sus alumnos resuelvan el problema; deje que imaginen posibles soluciones. La respuesta que le damos a usted le permitirá guiar a los alumnos adecuadamente durante las actividades.

A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Te encuentras a bordo de un autobús en una terminal. Hay varios autobuses alineados al tuyo y el de junto retrocede muy despacio. Tu compañero de asiento dice: “Hemos comenzado a movernos”. Sin embargo, para ti, tu autobús sigue en reposo ¿Quién tiene razón? ¿Cómo lo justificarías?

Solución al problema: RM En Física, toda descripción de movimiento requiere relacionarlo a un punto de referencia determinado previamente. En la situación planteada, la percepción de ambos chicos es correcta, y la discrepancia surge de que cada uno de ellos eligió un punto de referencia distinto: el chico que afirma que el autobús en el que está es el que se mueve hacia delante, situó su punto de referencia en el autobús contiguo, mientras que el chico que dice que es el autobús contiguo el que se mueve, consideró su punto de referencia en el autobús que abordó.

Lo que pienso del problema Contesta en tu cuaderno: 1. ¿Cómo reconoces si algo se mueve o no? 2. ¿Qué sentidos empleamos para percibir el movimiento de un autobús? Describe cómo sería la experiencia para cada sentido. 3. ¿Todas las personas perciben el movimiento de la misma manera que tú? ¿Por qué?

Manos a la obra Actividad UNO Describan el movimiento de un borrador. • Realicen la experiencia: 1. Contesten: ¿Cómo sabemos que algo se mueve?

Contesta en tu cuaderno:

leada Nueva destreza emp y definir cer ono Rec Describir: ades, con claridad las propied el las características o anismos, funcionamiento de org s. materiales o proceso

2. Van a necesitar: a) Cuaderno b) Borrador 3. Elijan a un compañero para que realice lo siguiente: a) Colocar un borrador encima de un cuaderno. b) Sujetar el cuaderno con las manos sin que se mueva el borrador. c) Caminar despacio en línea recta. d) Que el alumno que caminó en la actividad responda: ¿Se movió el borrador? 23

El propósito de esta actividad es que los alumnos describan el movimiento de un objeto, en este caso, un borrador, mediante el sentido de la vista. 1.

1 Permita respuestas plausibles a esta pregunta previa a la actividad. Al final de la misma, contrástela con las conclusiones. RL Por ejemplo: Si miramos que un objeto cambia de lugar, es que se ha movido.

3.

1 En este punto, previo a la discusión grupal de la actividad, permita que los estudiantes den su respuesta propia; pídales tan sólo que proporcionen un argumento a favor de la misma. Si le dicen que el borrador sí se movió porque cambió de posición en el salón de clases, pregúnteles si consideran que el borrador cambió de posición respecto al cuaderno. RL Por ejemplo: El borrador sí se movió porque cambió de posición en el salón de clases.

Manos a la obra Nueva destreza empleada Comente con sus alumnos la nueva destreza trabajada en la secuencia. En caso de que se les dificulte, proporcióneles ejemplos de la vida cotidiana que les permitan entender su significado; por ejemplo, cuándo alguien nos pregunta cómo se puede ir hacia cierto lugar, la respuesta es una descripción de la dirección que debería tomar; asimismo, podemos describir qué tanto se desplaza un coche o a que velocidad viaja.

Actividad UNO

1. Oriente a sus estudiantes a considerar todos aquellos sentidos que estén involucrados en la percepción del movimiento; no únicamente la vista. Sin embargo, coménteles que generalmente se determina el movimiento de un objeto viéndolo, es decir que lo siguen con la vista inconscientemente, sin darse cuenta de que giran su cabeza, mueven los ojos o cambian de lugar. RL Por ejemplo: Si observo que un objeto cambia de posición diré que se movió. También puedo escuchar un ruido y concluir que se movió, o en ciertas ocasiones, darme cuenta por medio de tacto. 3. RL Por ejemplo: Especialmente oído y la vista. 4. Puede comentar a los alumnos que, en principio, todas las personas percibimos el movimiento de la misma manera; la cuestión clave es determinar si hubo un cambio de posición apreciable. Las diferencias pueden surgir cuando se toma en cuenta el punto de referencia respecto al cual se determina dicho cambio de posición. Si dicho punto es diferente para cada quien, la percepción del movimiento lo será en consecuencia. Desde luego, las capacidades sensoriales de cada persona influyen también en su percepción. RL Por ejemplo: Todos percibimos el movimiento como el cambio de posición del objeto, pero pueden haber diferencias en personas situadas en lugares diferentes. L i b r o p a ra el maestro

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4. Comenten:

secuencia 1 4. Comenten:

a) 1 Oriente a los alumnos a fundamentar su apreciación en cuanto a si hubo o no movimiento del borrador. Hágales ver que de entrada, los que afirman que sí se movió pueden tener tanta razón como los que afirman lo contrario, siempre y cuando indiquen el punto al cual están refiriendo el movimiento. RL Por ejemplo: El borrador sí se movió porque cambió de posición respecto al pizarrón, pero no se movió respecto al cuaderno, pues se mantuvo en la misma posición.

a) ¿Se movió el borrador? ¿Por qué? b) ¿Qué referencia usaron para dar su repuesta?

b) RM Utilizamos primordialmente nuestro sentido de la vista.

Lean el texto. Pongan atención en cómo percibimos el movimiento usando los sentidos. Texto de información inicial

Texto de información inicial

El texto presenta los conceptos de punto de referencia y posición, indicando cómo los sentidos juegan un papel importante para determinar el movimiento una vez que el observador fija un punto de referencia. 2 Al final de la lectura propicie que los alumnos expresen ejemplos de diferencias en la percepción de las cosas u objetos al encontrarse en distintas posiciones respecto a determinados puntos de referencia.

¿Cómo sabemos que algo se mueve? Imaginen que nos encontramos el mapa de un tesoro enterrado con las siguientes instrucciones:

“Colocarse en el mástil de la Plaza Mayor, caminar 500 metros hacia el este y 57 metros hacia el norte”. En este ejemplo, las instrucciones definen la posición del tesoro, y el mástil es el punto de referencia. Las instrucciones cambiarían si cambiamos el punto de referencia escogido. El punto de referencia lo empleamos también para determinar si algo se mueve. Por ejemplo, para determinar si un automóvil se mueve, podemos mirar hacia el pavimento de la avenida, si el auto se aleja o se acerca a este punto, esto significa para nosotros que el auto se mueve. Este punto fijado por nosotros es un punto de referencia. Podemos elegir, como punto de referencia, un punto cualquiera del espacio: una esquina del salón de clases, el centro del patio o la base del árbol más próximo. Empleamos principalmente la vista para percibir que algo se mueve, no obstante, como otros seres vivos, tenemos otras posibilidades sensoriales para localizar un objeto y percibir su movimiento. Por ejemplo, los perros, gracias a su desarrollado sentido del olfato, perciben si su amo se está acercando o alejando. También podemos percibir el movimiento a través del sonido, la luz y el calor que emite un objeto que se mueve con respecto a nosotros y saber si se está acercando o alejando. Hay sonidos característicos que nos indican si algo está en movimiento. Por ejemplo, sin verlo, podemos percibir si un mosquito se acerca o se aleja de nosotros, por el sonido que emite cuando se acerca rasante a nuestra cara. Existen movimientos muy rápidos o muy lentos que los sentidos no pueden detectar fácilmente. Por ejemplo, no podemos ver el movimiento de las alas de un colibrí. No podemos apreciar, tampoco, cómo el caudal de un río erosiona las rocas. Para detectar algunos de estos fenómenos recurrimos a instrumentos como el cine o el video, que pueden mostrar, según nos convenga, más lento o más rápido un movimiento, y así, poderlo analizar. 24

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CIENCIAS

II

En sus cuadernos: Mencionen dos ejemplos de movimientos que perciban mediante los sentidos de la vista y el oído.

En sus cuadernos mencionen dos ejemplos de movimientos que perciban mediante los sentidos de la vista y el oído. • Indiquen en cada caso el punto de referencia.

RL Por ejemplo: 1. Un vehículo que pasa afuera se mueve respecto a nosotros, ya que escuchamos el ruido de su motor y el de sus llantas rozando el camino. Este ruido va cambiando conforme el vehículo se acerca y luego se aleja. El punto de referencia es el lugar en que nos encontramos. 2. Un insecto que vuela cerca de la ventana se mueve respecto a un punto de la misma ventana en el que nos fijemos. Sabemos que se mueve gracias a nuestra vista y nuestro sentido del oído, puesto que escuchamos el zumbido.

1 Para cerrar la sesión, se recomienda que los alumnos incluyan el reporte de la práctica de la Actividad UNO en su portafolio. Puede emplear la respuesta a la Reflexión sobre lo aprendido para evaluar el trabajo de la sesión.

Nosotros percibimos los cambios y el movimiento por medio de nuestros sentidos. 25

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SESIÓN 2

secuencia 1

3 Antes de iniciar la sesión, promueva la participación del grupo para retomar lo aprendido durante la sesión anterior. Puede pedir que respondan algunas preguntas como: 1. ¿Cuál es el problema que se quiere resolver? 2. ¿Cómo podemos emplear la distorsión del sonido o la luz para saber si un objeto se aleja o acerca? Se valorará la importancia del punto de referencia para determinar el movimiento.

sesión 2

Actividad DOS Escuchando el movimiento Describan el movimiento de un objeto a partir de la percepción del sonido que emite.

1. Comenten: a) ¿Pueden detectar el movimiento de un objeto oyendo el sonido que emite? ¿Por qué? b) Mencionen tres ejemplos de lo anterior. 2. Van a necesitar un reloj despertador o un silbato. 3. Realicen lo que se indica: a) Colóquense en un extremo del patio de la escuela. b) Elijan a un compañero que, con el reloj o silbato sonando, realice lo siguiente: i. Se aleje corriendo hacia el otro extremo del patio. ii. Se acerque corriendo hacia ustedes. iii. Permanezca inmóvil cerca del resto del grupo.

El interactivo permite la simulación de la percepción de un observador en un móvil a una velocidad constante, percibe el movimiento de otros móviles en torno a él. 4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad. 1. Comenten: a) Se sugiere puntualizar a los estudiantes que el sonido tiene dos cualidades esenciales, ambas perceptibles al sentido de la audición: su intensidad, es decir, qué tan fuerte o débil es, y su tono, es decir, qué tan agudo o grave es. Indíqueles que consideren estas cualidades en su respuesta. RL Por ejemplo: Sí, porque el sonido que emite un objeto en movimiento se escucha diferente en intensidad y tono cuando el objeto se acerca a nosotros respecto a lo que se escucha cuando se aleja. Lo más notorio es que cuando se acerca, su intensidad aumenta, y disminuye conforme se aleja.

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b) RL Por ejemplo: El sonido de la sirena de un vehículo, como ambulancia, patrulla o carro de bomberos, aumenta su intensidad cuando se acerca y la disminuye cuando se aleja. Además, es más agudo al acercarse y más grave al alejarse. 66

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CIENCIAS

II

4. Comenten:

c) Pregunten al compañero que corrió: ¿Percibiste cambios en el sonido del silbato o del reloj?

a) RM El sonido aumenta en intensidad y tono cuando el objeto se acerca y disminuye ambas características cuando se aleja.

d) Escuchen atentamente cómo son los sonidos que perciben cuando: i. Se aleja o acerca el compañero con la fuente de sonido. ii. Se encuentra fija la fuente sonora. 4. Comenten:

b) RM No cambia ni en intensidad ni en tono; es constante.

a) ¿En qué se diferencia el sonido del objeto cuando se aleja de cuando se acerca al observador? b) ¿Cómo es el sonido cuando la fuente sonora está inmóvil?

c) RM El compañero que corre no nota ninguna diferencia en el sonido, ya que él se está moviendo junto con la fuente emisora del mismo.

c) ¿Hay diferencias entre lo que percibe el grupo y lo que percibió el compañero que corría? Expliquen su respuesta. d) ¿Cómo se puede saber si algo se está moviendo a partir de la percepción de un sonido? Justifiquen su respuesta. e) ¿Qué puntos de referencia se usaron en cada caso? 5. Elaboren en el pizarrón un breve texto donde expliquen cómo participa el punto de referencia para la percepción del movimiento.

Para terminar

ido bre lo aprend Reflexión so rcibes el era en que pe ncia, ¿este an m la e re s qu fe be re sa de a o or nt Ah l pu a? ¿Por qué? depende de r el problem movimiento para resolve il út es to conocimien

d) RM Cuando una fuente emisora se mueve respecto a mí, se percibirán cambios en la intensidad y el tono del sonido. De no haber movimiento, el sonido se percibe igual.

Lean el texto. Pongan especial atención en la representación del movimiento. Texto de formalización

¿Cómo representar nuestra percepción de la Naturaleza? Para un observador inmóvil un objeto puede estar moviéndose y, al mismo tiempo, parecer que está en reposo para otro observador que está en movimiento. No es difícil pensar por qué la Tierra fue considerada durante mucho tiempo un punto de referencia fijo: la posición de la Luna y de las estrellas aparenta cambiar con respecto a un punto fijo de la Tierra. Existen distintas representaciones matemáticas del espacio y puntos de referencia dentro de éste. René Descartes ideó la primera de ellas para ubicar la posición de un objeto. René Descartes Utilizó una recta numérica, en la que el cero se encuentra en su centro. Los números (1596-1650). positivos se ubican a la derecha del cero y los negativos, a la izquierda, en intervalos iguales. La posición de un objeto se representa por un punto determinado en la recta, al que se simboliza con la letra x. Por ejemplo, si un objeto se mueve, podemos denominar su posición inicial i y representarla con xi, de igual manera su posición final f, se representa con xf. Supongamos que un móvil se desplazó dos unidades desde su posición inicial. Para obtener este desplazamiento se resta del valor de la última posición el valor de la primera, esto es, se calcula la diferencia de 2 – 0 que es igual a 2. Para conocer cuánto se desplazó el objeto en términos matemáticos, restamos el valor xi del valor de xf. Esta diferencia la simbolizamos con la letra griega delta $. Es decir, $x = xf - xi

e) RM En cada caso, todos los alumnos usamos nuestra posición actual como punto de referencia, ya sea que permaneciésemos inmóviles en el patio o nos correspondiera correr con el silbato. La diferencia sería que en el caso del grupo que no corrió, su punto de referencia estaba fijo, mientras que el punto de referencia del alumno que corrió se movió junto con él. 5. Recuerde a los estudiantes incluir las cualidades del sonido que varían cuando la fuente emisora se mueve respecto al oyente. RL

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Texto de formalización

El texto demuestra una forma de describir el movimiento, por lo que relaciona matemáticamente el concepto de punto de referencia en una recta numérica con la posición y la distancia de un móvil. 2 Se recomienda realizar una recuperación grupal del texto.

Reflexión sobre lo aprendido Las respuestas a esta actividad pueden desplegarse en las paredes del aula; al encontrarse a la vista del grupo, los alumnos pueden referirse a ellas cuando resuelvan el problema. RL Por ejemplo: Es útil porque ahora sé que es necesario poner atención en el tono del sonido del motor del autobus, para saber si se acerca o se aleja de mí sin necesidad de seguirlo con la vista.

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En su cuaderno:

secuencia 1 $x = 2 unidades

1. Encuentren: a) Puede ayudar a los estudiantes a entender este concepto de cambio de posición pidiéndoles que cuenten sobre la recta cuántas unidades hay desde 3 hasta -3. RM La posición inicial del auto es x = 3 y la posición final del auto es x = –3. Por lo tanto, ∆x = –3 – 3 = -6; ∆x = –6. El cambio de posición es de 6 unidades hacia la izquierda.

–2

–1

0 xi

El observador localiza desde 0 al objeto en la posición x = 2.

1

2 xf

x

$x = xf - xi xi = 0 xf = 2 $x= 2 – 0 $x = 2 Dado que nuestros sentidos nos proporcionan información limitada, las descripciones del movimiento o de cualquier otro fenómeno físico necesitan ser tales que no dependan de quién las haga o cómo las haga, sino que describan el comportamiento de los fenómenos físicos de la manera más general consulta tu posible. Es así como la representación matemática de un movimiento constituye una diccionario para herramienta indispensable para obtener información más precisa acerca del movimiento encontrar el de los objetos. La Física nos ayuda a hacer descripciones de fenómenos que ocurren en significado de palabras como la Naturaleza desde cualquier punto de referencia, sin depender de la capacidad fenómeno. sensorial del observador.

conexión con Matemáticas

en su cuaderno

Recuerda que la suma y resta de números negativos lo revisaste en la secuencia 25: Números con signo, de tu libro de Matemáticas i.

1. Encuentren: a) Para las dos figuras siguientes, el valor de la diferencia o el cambio de posición del auto con respecto al observador que se encuentra ubicado en 0. Apliquen la ecuación $x = xf - xi.

a 1

2

3

B –3

–2

–1

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Este vínculo es una buena ocasión para la revisión práctica de operaciones con números negativos. Se recomienda su consulta en caso de que este tipo de operaciones se les dificulte a los alumnos.

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CIENCIAS

II

b) RM El cambio de posición es de 4 unidades hacia la derecha y se calcula ∆x = 7 – 3 = 4; ∆x = 4.

b) El valor del cambio de posición de un autobús que se encuentra inicialmente en el punto x = 3 y se mueve hasta el punto x = 7. c) El valor de la posición inicial, si saben que el valor $x es 10 y la posición final es 12.

c) RM La fórmula para calcular el cambio de posición es ∆x = xf - xi, así que al sustituir los valores tenemos que 10 = 12 – xi. Por lo tanto, al despejar: 10 + xi = 12; xi = 12 -10; xi = 2.

d) La relación que existe entre el valor positivo o negativo (signo) de $x, con el sentido del movimiento respecto al observador. Intercambien sus opiniones sobre: • ¿Cambiarían los valores $x si se modifica el punto de referencia?

Lo que aprendimos

d) RM El signo negativo en ∆x implica que el cambio de posición se efectúa hacia la izquierda. El signo positivo en ∆x implica que el cambio de posición se efectúa hacia la derecha.

Resuelvo el problema “Te encuentras a bordo de un autobús en una terminal. Hay varios autobuses alineados al tuyo y el de junto retrocede muy despacio. Tu compañero de asiento dice: “Hemos comenzado a movernos”. Sin embargo, para ti, tu autobús sigue en reposo ¿Quién tiene razón? ¿Cómo lo demostrarían?”

Intercambien sus opiniones sobre:

Para resolver el problema responde en tu cuaderno: 1. ¿Cuál o cuáles de tus sentidos se utilizan para ubicar la posición y el movimiento del autobús? 2. ¿Cuál es tu punto de referencia y el punto de referencia de tu compañero? 3. ¿Cómo puedes saber si se acerca o se aleja el autobús por medio de los sentidos?

aprendido Reflexión sobre lo uencia sobre cómo as al inicio de la sec sab iste diferencia Revisa lo que pen o se aleja de ti. ¿Ex rca ace se vil mó ca tu tifi Jus detectar si un ra? aho es as y lo que sab entre lo que pensab . sta respue Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Cómo sabes que se mueve? en la programación de la red satelital Edusat.

Se sugiere ejemplificar lo siguiente a los estudiantes: En el caso a, si el punto de referencia (el 0 en la recta numérica) se moviera a la posición que tiene actualmente el número 2, el automóvil partiría ahora de la posición x = 1 y llegaría a la posición x = −5. Aún así, ∆x = xf − xi; en este caso, ∆x = −5 −1 = -6 Es decir, la diferencia entre las posiciones inicial y final seguiría siendo de -6, o lo que es lo mismo, el auto avanzó 6 posiciones a la izquierda. RM No cambiarían, ya que la diferencia entre las posiciones inicial y final sería siempre la misma.

Lo que aprendimos 29

Resuelvo el problema Para resolver el problema:

El video permite reconocer la capacidad de percibir el movimiento por medio de los sentidos, identificando los conceptos de punto de referencia y posición, mediante su representación matemática. 4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

c) RM Por medio de la vista, puedo saber que se acerca cuando la diferencia entre nuestras posiciones se hace menor respecto a un punto de referencia determinado. Además, observó que su tamaño aparente es gradualmente mayor. Lo opuesto sucede cuando el autobús se aleja. Por medio del sonido, si percibo que va aumentando su intensidad se acerca y si sucede lo opuesto, se aleja.

a) RM Utilizamos principalmente el sentido de la vista y el oído. Sin embargo, es posible que una persona de olfato sensible también pudiese inferir la posición y el movimiento por el olor que despiden los humos del escape, olor que se haría más intenso al acercarse y viceversa. b) RM El compañero situó su punto de referencia en el autobús contiguo, mientras que el yo lo situé en el autobús en el que estoy.

Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Cómo sabes que se mueve? en la programación de la red satelital Edusat.

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¿Para qué me sirve lo que aprendí?

secuencia 1

El propósito de la actividad es resaltar la importancia del marco de referencia para determinar si un objeto se mueve o no y cómo lo hace.

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

¿Dónde estaría ubicado tu punto de referencia para que veas las siguientes situaciones?

3. Mientras viajas en autobús lees un anuncio inmóvil que está pegado en el interior del autobús.

¿Dónde estaría ubicado tu punto de referencia para que veas las siguientes situaciones? 1. La Luna aparece en el horizonte. 2. Un barco que se oculta en el horizonte.

• Justifica las respuestas en tu cuaderno mediante dibujos o esquemas.

1. RL El horizonte, porque la vemos más separada de él. 2. RM En la playa, porque, si fuésemos en el barco, éste nunca se ocultaría a nuestros ojos. 3. RM En el interior del autobús, porque, si el observador estuviese fuera, vería al anuncio moverse junto con el autobús. • Argumenta las respuestas en tu cuaderno. RL Ahora opino que Si lo considera pertinente, comente a los alumnos que las personas han recurrido al uso de tecnología para diseñar una gran diversidad de instrumentos de medición y registro de eventos, como cintas de medición, relojes, cronómetros, balanzas y termómetros, por citar unos cuantos, así como dispositivos para registro de sonido como grabadoras y reproductores de audio; así como para registro de luz, como cámaras fotográficas, cámaras de video, y proyectores, entre muchos otros. Aún así, no es posible diseñar un instrumento perfecto, pues así como nuestros sentidos tienen limitaciones, estos artefactos también las tienen. Lo importante es que algunos de ellos nos permiten, en efecto, observar movimientos demasiado rápidos o demasiado lentos para ser percibidos correctamente por nuestra vista. RM Han utilizado cámaras de video que pueden grabar los movimientos con una velocidad modificada a la real, por ejemplo, los movimientos rápidos se registran a una velocidad menor, y viceversa. También es posible modificar la velocidad a la que observamos esos movimientos mediante proyectores que consigan los mismos efectos a los que nos referimos en el caso de las cámaras.

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Ahora opino que... sabemos de las limitaciones de los sentidos en la percepción de movimientos rápidos y lentos; ¿qué han hecho para superar estás limitaciones las personas que se dedican al estudio de los fenómenos naturales? • Argumenten su respuesta.

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CIENCIAS

II

Para saber más

Para saber más

La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección, contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia.

1. Braun, E. (2003). El saber y los sentidos. México: FCE, 151 pp.

1. Braun, Eliezer. El saber y los sentidos: la vista. ILCE. 26 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_6.htm. 2. Braun, Eliezer. ¿Para qué sirven los sentidos?: la vista. ILCE. 26 de febrero de 2007. http:// bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_4.htm 3. Braun, Eliezer. El oído. ILCE. 26 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_7.htm

1. texto puede clarificar cómo se percibe la realidad a través de nuestros sentidos.

1. Este vínculo describe el sentido de la vista. 2. Este vínculo describe como interactuamos con el Universo usando los sentidos. Se recomienda su consulta al inicio de la secuencia, si considera que los alumnos quieren ampliar sus conocimientos del Texto introductorio. 3. Este vínculo describe el sentido del oído.

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s e c u encia 2

¿Cómo se mueven las cosas? Propósito y perspectiva En esta secuencia se describen y representan algunas variables del movimiento uniforme, así como las relaciones que se establecen entre ellas. De esta manera, los alumnos aprenden a diferenciar trayectoria de desplazamiento y rapidez de velocidad. Desde una perspectiva de Naturaleza de la Ciencia, los estudiantes valoran la utilidad de los conceptos físicos como herramientas de conocimiento del mundo que les rodea.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia Texto introductorio

Describir las trayectorias y los desplazamientos de movimientos presentes en diversos fenómenos de la Naturaleza.

Actividad de desarrollo

UNO Describir el movimiento de dos compañeros del salón. Mapa con trayectoria.

Texto de información inicial

Comparar movimientos de personas y objetos mediante la representación de sus trayectorias y desplazamientos. Valorar la utilidad de los conceptos físicos en el mundo que nos rodea.

Actividad de desarrollo

DOS Construir un modelo que describa la trayectoria, el desplazamiento y la velocidad de un móvil. Reporte de práctica.

Texto de formalización

Diferenciar entre rapidez y velocidad. Mostrar la representación gráfica de la relación entre la posición y el tiempo.

Actividad de desarrollo

TRES Calcular la rapidez de un cuerpo en movimiento. Tabla de datos y gráficas de posición-tiempo.

2

3

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Materiales necesarios o trabajo en casa El Universo en movimiento

De Cerritos a Villa Rica

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que… L i b r o p a ra el maestro

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 2

¿Cómo se mueven las cosas?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

S esión 1 1 Antes de iniciar la sesión, comente con sus alumnos lo aprendido en la Secuencia 1. Oriente la conversación en torno a la necesidad de contar con herramientas más poderosas para estudiar, comprender y predecir cómo se desplazan, por ejemplo, los huracanes o los animales migratorios. Este conocimiento permite, entre otras cosas, tomar acciones de prevención frente a los desastres y protección de las especies, respectivamente. El texto introductorio aborda precisamente la importancia del movimiento en el Universo. Posteriormente, los alumnos plantean sus aproximaciones iniciales al problema, que consiste en encontrar la longitud, medida en pasos, de una trayectoria y del desplazamiento neto en una situación hipotética. El texto de información inicial contiene una tabla cuyo propósito es comparar los conceptos de trayectoria y desplazamiento, así como valorar la utilidad de los conceptos físicos en el mundo que nos rodea

Para empezar El recurso tecnológico fortalece el contenido del texto.

4 El video presenta el movimiento de distintos cuerpos u objetos en la naturaleza, desde lo macroscópico hasta lo microscópico. Puede aprovechar el recurso para evidenciar el estado de movimiento constante de los cuerpos.

sesión 1

Para empezar El Universo en movimiento Lee el texto. • Antes de iniciar la lectura piensa en cinco movimientos que realizas en este momento.

Texto introductorio

el movimiento es parte de nuestra vida. Por ejemplo, la sangre circula por todo el

cuerpo llevando nutrimentos y oxígeno a todas las células, tejidos y órganos, a través de las arterias. Los músculos y huesos de nuestros brazos y piernas nos permiten caminar, correr y jugar. Existen algunos organismos que realizan migraciones y se desplazan de un lugar a otro, como la mariposa monarca. El movimiento también está presente en la materia inerte. Por ejemplo, un río corre llevando piedras, lodo y materia orgánica desde las montañas hasta el mar, y el viento mueve las nubes de un sitio a otro. Incluso los continentes se mueven, aunque su desplazamiento sea evidente sólo después de miles de años. La Tierra gira sobre su eje cada 24 horas aproximadamente y, al mismo tiempo, se desplaza alrededor del Sol siguiendo una trayectoria elíptica que se completa en 365 días. Y eso no es todo: El Sol y los planetas que lo circundan, se mueven en una órbita gigantesca alrededor del centro de la Vía Láctea. ¡Lo sorprendente es que estos movimientos ocurren sin que nos demos cuenta¡ Por lo visto, todo el tiempo algo se mueve dentro o fuera de nosotros.

Hace 650 millones de años

Hace 237 millones de años

Presente

Es difícil encontrar algo que no se mueva en el Universo.

consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como elíptico.

Ahora conoces los conceptos de posición, desplazamiento y distancia a lo largo de una recta. En esta secuencia, conocerás qué es la trayectoria y el desplazamiento de un cuerpo cuando se mueve en un plano, así como la diferencia entre su rapidez y su velocidad. Asimismo, representarás mediante gráficas de posición y tiempo el movimiento de un objeto a lo largo de una recta. De esta manera, apreciarás la importancia de describir con mayor precisión cómo se desplazan los cuerpos en la vida cotidiana.

32

Texto introductorio

El texto describe la presencia universal del movimiento; ejemplifica algunos movimientos que existen en el espacio exterior, en la Tierra y hasta los que tienen lugar en el interior del organismo.

2 Motive a los alumnos a la reflexión, preguntándoles, por ejemplo, ¿qué sucedería con los días y las noches si la Tierra no rotara? La respuesta es que en un lado de la Tierra siempre sería de día y en el otro siempre sería de noche. Los habitantes de cada lado NO podrían distinguir entre día y noche, a menos que viajaran al otro lado. Hágalos reflexionar sobre las trayectorias curvas y rectas que sigue la sangre por su cuerpo. Puede orientarlos a que observen las venas de sus manos, brazos y piernas. Hágales planteamientos provocadores como: ¿Se imaginan un mundo sin movimiento?, ¿cómo sería?

RL Por ejemplo: Al cruzar la pierna, el que realizan sus órganos internos en ese momento, el de sus manos al escribir o su brazo al cambiar la hoja; incluso, la especie de barrido en zigzag que hacen sus ojos al seguir la lectura. Sin este movimiento preciso, no podríamos leer de la forma en que lo hacemos. La lectura china y la del medio oriente, utilizan otras trayectorias para la lectura.

3 Comente con sus alumnos el tema de la secuencia: la descripción del movimiento uniforme. Para que ellos comprendan cuáles son las variables que lo definen, platique en torno a la necesidad de hacer mediciones de longitud y de tiempo, comparando distintas trayectorias. Utilice progresivamente en su vocabulario los conceptos que son fundamentales en esta secuencia: posición, trayectoria, desplazamiento, rapidez y velocidad.

• Antes de iniciar la lectura piensa en cinco movimientos que realizas en este momento.

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CIENCIAS

II

Consideremos lo siguiente…

Consideremos lo siguiente…

Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que imaginen posibles soluciones. La solución que damos a usted le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades.

A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante la secuencia.

Le has ofrecido a tu hermana que al salir de la escuela, puedes ayudarle a dejar tres invitaciones para su fiesta de quince años, aunque esto te desvíe un poco de tu camino habitual de la escuela a la casa. En las indicaciones, ella te escribe lo siguiente:

Solución al problema: RM 1) 1300 pasos. Una posibilidad de la representación de la trayectoria se encuentra a continuación. En verde se marca la trayectoria y cada rectángulo de la tabla representa 50 pasos. 2) El desplazamiento neto mide 400 pasos en dirección al Noreste. En la gráfica aparece en amarillo. 3) Para obtener este tiempo, se debe calcular primero la velocidad que corresponde “al paso” mantenido durante las entregas. Esto es, Suponiendo que un paso mide 20 cm, o sea, 0.2 m, la velocidad sería de 520 m por hora, es decir alrededor de medio km por hora. Entonces el tiempo que se llevaría llegar a casa por el camino habitual llevando el mismo paso es: Al caminar menos distancia, el tiempo sería menor. El tiempo equivale a 9 minutos.

“En ninguna casa te detengas, sólo mete el sobre en el buzón. Por la calle Juárez, camina 200 pasos en dirección al sur. Allí está la casa 1. Después, caminas 450 pasos en dirección este y llegarás a la casa 2. La tercera y última casa se encuentra a 600 pasos al norte de la casa 2. Cuando termines, regresa a nuestra casa, situada a 150 pasos al oeste de la casa 3. Puedes hacer todo el recorrido en media hora si mantienes el mismo paso. ¡Gracias!” 1. ¿Cuál es la distancia total recorrida para entregar las invitaciones desde la escuela hasta tu casa? Dibuja la trayectoria. 2. ¿Cuál es la cantidad y la dirección del desplazamiento neto? 3. Si mantienes el mismo paso, ¿en qué tiempo llegarías por el camino habitual de la escuela a tu casa, que es una línea recta?

Lo que pienso del problema Realiza en tu cuaderno lo que se pide: 1. Representa en un dibujo el camino seguido para repartir invitaciones. 2. ¿Cuál sería en este caso, medida en pasos, la distancia total recorrida y cuál la magnitud del desplazamiento neto?

NORTE

3. ¿Qué dirección tuvo el desplazamiento neto?

MI CASA

450 350

4. ¿Cuántas posiciones intermedias reconoces en el mapa?

C3

300

5. Caminando al mismo paso que para hacer las entregas, ¿en cuánto tiempo llegarías a tu casa por el camino habitual, que es una en línea recta?

250 200 150 100

Manos a la obra

OESTE

50 Escuela

Actividad UNO

50

100

150

200

250

300

350

400

450

ESTE

50 100

Describan el movimiento de dos compañeros del grupo.

150

• Para ello, realicen lo siguiente:

200 CI 250 300

33

4. Seguramente aventurarán respuestas de tiempo, pero tendrán la intuición de que el camino habitual a su casa es más corto. Con esta respuesta pueden empezar a darse cuenta de que este camino no es la trayectoria de las entregas, sino otra cosa. Quizás alguno infiera que el desplazamiento tenga que ver con el camino más corto, lo cual es un buen comienzo. RL Por ejemplo: En 10 minutos.

Manos a la obra

Actividad UNO El propósito de la actividad es aproximar al alumno a los conceptos de trayectoria y desplazamiento a partir de una demostración con dos compañeros del grupo. Los alumnos elaboran una descripción y analizan lo sucedido para intuir estos conceptos. 3

Realiza en tu cuaderno lo que se pide: 1. Sugiera a sus alumnos observar el croquis de la figura, ubicando el punto de referencia en donde está la secundaria. Luego pueden comenzar a trazar su propio croquis. Pídales colocar la rosa de los vientos para orientarse y dibujar los pasos en dirección a las casas a visitar. RL Por ejemplo: El esquema solución del problema. 2. Se espera que los alumnos comiencen a contar los pasos. Es muy probable que sumen los pasos para obtener la distancia total recorrida de manera correcta, pero no espere que comprendan el concepto de desplazamiento neto, que suele confundirse con una suma aritmética de la longitud. RL Por ejemplo: 1390 pasos es la distancia total recorrida, y 400 pasos es la longitud del desplazamiento neto.

350

Lo que pienso del problema 1 Permita que sus alumnos expongan sus predicciones iniciales. Lo primero que tienen que hacer es ubicar la secundaria y las casas en la ilustración que acompaña al texto del problema. Recuerde que al final de la secuencia los alumnos podrán darle respuesta en términos físicos, esto es, a partir de las nociones de trayectoria, desplazamiento y rapidez y de esta manera podrán evaluar lo que han aprendido. 5 Puede sugerir a los alumnos que anoten sus predicciones sobre el problema y las resalten con algún color.

3. RL Por ejemplo: 3, las de las tres casas.

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Comenten: Enfatice la posición del observador en cada caso, es deseable que los alumnos se den cuenta de que los compañeros que caminaron de gallo gallina ocuparon distintas posiciones y formaron trayectorias distintas. 1. RM Las trayectorias y el tiempo de llegada en cada caso.

secuencia 2 1. Comenten: ¿Qué se necesita para describir el movimiento? 2. Seleccionen a dos compañeros del grupo. 3. Ambos deben caminar de “gallo gallina” al poner la punta de un pie detrás del talón del otro pie, desde el mismo punto inicial hasta un mismo punto final dentro de salón, por trayectorias diferentes. 4. Cuenten el número de pasos de ambas trayectorias y anótenlo en su cuaderno. 5. Elaboren en el pizarrón un mapa del salón visto desde arriba y dibujen la trayectoria de cada uno de sus compañeros.

Dos alumnas de segundo de secundaria se mueven por trayectorias diferentes para llegar al mismo lugar del salón.

6. Comparen la diferencia en el número de pasos empleados para cada trayectoria. comenten: 1. Sobre el mapa, describan cuál es la diferencia en el movimiento de cada uno de sus compañeros.

3. RM La más corta, que es la rectilínea. 4. RM Posición, trayectoria, desplazamiento, tiempo.

Vínculo entre secuencias

2. ¿Cuál de las dos longitudes de las trayectorias, medidas en pasos, es la más parecida al desplazamiento? Expliquen.

Recuerda que el concepto punto de referencia lo revisaste en la secuencia 1: ¿Realmente se mueve?

3. ¿Qué nociones o conceptos utilizaron para describir el movimiento de un cuerpo? Escríbanlas en el pizarrón. Lean el texto.

Texto de información inicial

El texto describe y compara movimientos de personas y objetos mediante la representación de sus trayectorias y desplazamientos. Esto permite a los alumnos aproximarse a los conceptos físicos asociados al movimiento. Presenta una clasificación del movimiento de acuerdo con la forma de su trayectoria.

• Antes de la lectura respondan la pregunta del título del texto con un ejemplo. Texto de información inicial

¿Es lo mismo trayectoria que desplazamiento? Para describir el recorrido de la escuela a nuestra casa podemos dibujar el trayecto como una sucesión de segmentos. Si fuéramos avanzando por una carretera, ocuparíamos distintas posiciones, que podemos marcar con puntos. La sucesión de estos puntos es nuestra trayectoria. Por ejemplo, una mosca puede moverse en círculos, por lo que su trayectoria es circular; la Tierra, por su parte, sigue una trayectoria elíptica al girar alrededor del Sol. Cada trayectoria tiene una longitud de trayectoria determinada, que no es otra cosa que la distancia recorrida por el cuerpo en movimiento.

5 Enfatice los conceptos que se ilustran en las figuras, sugiera a sus alumnos que analicen las ilustraciones, diagramas y esquemas del texto, para identificar cada una de las variables o magnitudes indicadas en el pie de figura.

Pf

Po

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Trayectoría

Desplazamiento

La trayectoria seguida por el camión desde Po hasta Pf está marcada con puntos grises. Ésta se forma por el conjunto de las posiciones sucesivas ocupadas por el camión, desde el punto inicial hasta el punto final del recorrido. En este caso, la longitud de la trayectoria es mayor que la del desplazamiento. Todas las posiciones están referidas a un punto que es el origen del punto de referencia utilizado en el que podría estar un observador.

34

Este vínculo permite consolidar el concepto de punto de referencia, revisado en la secuencia anterior.

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CIENCIAS

II

En su cuaderno:

Para distinguir cuando vamos de ida y cuando venimos de regreso por una carretera, hablamos de sentido de movimiento. Por otra parte, si trazamos un segmento que una los puntos inicial y final de la trayectoria estaremos representando el desplazamiento del objeto. Puedes darte cuenta que esta cantidad no depende de la forma de la trayectoria intermedia. Representa la distancia más corta entre las posiciones inicial y final, pero contiene otra información adicional: nos dice en qué dirección se movió el objeto al pasar de una posición a otra. Conviene dibujar el segmento como una flecha que apunta de la posición inicial hacia la posición final: nos dice de paso cuál es el sentido de movimiento.

1. Es conveniente que al terminar esta tabla se discutan las diferencias y semejanzas entre estos conceptos. Si lo considera necesario, pueden regresar a la lectura en cualquier momento. RM En la tabla. 2. RM El caso de una trayectoria recta, es equivalente al desplazamiento.

A

3.

F

5 Los alumnos pueden dibujar un croquis con dos trayectorias e intercambiarlos. RL

Supongamos que los atletas salen del punto “A”, situado a 100 metros de la llegada, en sentido inverso de las manecillas del reloj, y llegan a la meta, marcada con “F”. En este caso, la distancia recorrida es 300 metros, en tanto que la magnitud del desplazamiento es menor a 100 metros. En otras palabras, la longitud de la trayectoria es mayor a la del desplazamiento.

Te podrás dar cuenta de que la longitud de la trayectoria es siempre mayor o igual al desplazamiento. Conocer la trayectoria de un objeto nos dice exactamente qué posiciones puede ocupar a lo largo de su movimiento. Esto puede ser muy útil para estudiar, por ejemplo, los hábitos de algunas especies migratorias, la diseminación de un medicamento por el torrente sanguíneo, o bien, para determinar la responsabilidad del conductor de un vehículo en un accidente, al considerar la evidencia de las marcas de las llantas sobre el pavimento.

En su cuaderno: 1. Elaboren una tabla comparativa entre trayectoria y desplazamiento neto. Trayectoria y Desplazamiento Semejanzas Diferencias

RM El desplazamiento es la longitud recorrida por un cuerpo en línea recta desde el punto de inicio hasta el sitio de llegada. No toma en cuenta los puntos del recorrido, sino la longitud neta La trayectoria en cambio, es la suma de las longitudes debidas a la suma de los cambio de posición del un cuerpo Una se refiere a la distancia más corta entre dos puntos y el otro al trayecto que efectivamente sigue el cuerpo.

Para mayor información sobre trayectoria y desplazamiento, consulten el Diccionario Oxford de Física o alguna enciclopedia.

RM Ambas se expresan en unidades de longitud.

2. Hagan un dibujo en el que el tamaño del desplazamiento neto de un móvil sea igual a la longitud de su trayectoria.

Reflexión sobre lo aprendido

3. Dibujen dos trayectorias posibles de su casa a la escuela y tracen el desplazamiento neto.

RL Por ejemplo: Para ir de mi casa a la escuela puedo hacerlo por varias trayectorias y llego al mismo lugar. Pero una de ellas es la más parecida al desplazamiento.

para ido lazamiento bre lo aprend ctoria y desp Reflexión so tos de traye ep nc co s lo ven ¿De qué te sir lema? prob resolver el 35

Esta consulta puede ser muy útil para aclarar la confusión que pudiera seguir existiendo en torno a estos dos conceptos.

5 Para cerrar la sesión puede pedir a los alumnos que comparen los dibujos que elaboraron en la actividad anterior e intercambien ideas sobre la diferencia entre trayectoria y desplazamiento. Se sugiere evaluar los aprendizajes logrados en esta sesión con la tabla comparativa entre trayectoria y desplazamiento, y con las respuestas vertidas en la Reflexión sobre lo aprendido.

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SESIÓN 2

secuencia 2

5 Antes de iniciar la sesión, pueden leer nuevamente el problema y utilizar los esquemas del texto ¿Es lo mismo trayectoria que desplazamiento?, para ilustrar las diferentes trayectorias y posiciones que cada alumno tiene desde su casa a la escuela.

sesión 2

nueva destreza

Actividad DOS

empleada

lizar dibujar os, itiv pos dis o s objeto mas para esquemas o diagra enos naturales. representar fenóm

delo: Uti construir un mo

De Cerritos a Villa Rica

construyan un modelo que describa la trayectoria, el desplazamiento y la rapidez de un móvil.

i. Comenten: Describan dos trayectorias diferentes para ir a la escuela y digan cuál sería el desplazamiento neto. ii. En el patio de la escuela, realicen la siguiente práctica.

Mencione a los alumnos que esta sesión construirán un modelo de trayectorias entre dos ciudades e identificarán la diferencia cualitativa y cuantitativa entre rapidez y velocidad. Podrán analizar la representación gráfica de la relación entre la posición y el tiempo.

1. Material a) 4 cronómetros o relojes con segundero b) Cuaderno c) Lápiz d) 40 metros de estambre u otro hilo grueso e) Cinta métrica o metro f) Cinta adhesiva 2. Procedimiento • Imaginen que se van a trasladar de un poblado llamado Cerritos hasta otra ciudad de nombre Villa Rica. Ahora:

Nueva destreza empleada

a) Hagan una marca en el patio, ubicando a Cerritos como punto de referencia.

3 Comente con sus alumnos que cuando elaboramos un dibujo para explicarle a un carpintero cómo queremos que se construya una mesa, estamos construyendo un modelo de la mesa.

c) Marquen con cinta adhesiva cada uno de los segmentos: 10, 20, 30 y 40 m.

b) Dividan la longitud del estambre en cuatros segmentos o tramos de 10 m cada uno. d) Coloquen el estambre sobre el piso simulando la forma de la trayectoria a su elección e) Fijen con cinta adhesiva el estambre al suelo. f) Escojan a cuatro cronometristas. Cada uno se ubica en cada una de las cuatro marcas. g) Pida a un compañero hacer el recorrido sobre el estambre de la siguiente manera: i. Caminando lento ii. Corriendo h) Tomen el tiempo que tarda el compañero en recorrer la distancia desde el punto de partida hasta la posición del cronometrista. Para ello los cronometrístas deben arrancar simultáneamente sus cronómetros.

Actividad DOS

i) Midan el desplazamiento entre Cerritos y Villa Rica.

El interactivo permite manipular trayectorias que se presentan simultáneamente para establecer una relación entre la longitud de una trayectoria con el tiempo que tarda un objeto en completarla. Se presentan gráficas de posición y tiempo en donde se aprecia la relación directamente proporcional entre el desplazamiento y el tiempo. 4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad. Construyan un modelo que describa la trayectoria, el desplazamiento y la rapidez de un móvil.

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j) Tomen el tiempo en que el compañero recorre esta distancia caminando y corriendo. k) Anoten estos datos en la tabla. 3. Resultados Tabla de resultados

Segmento 1 2 3 4 Desplazamiento neto

Distancia Recorrida (m) 10 20 30 40

Tiempo caminando (s)

Tiempo Corriendo (s)

RL Por ejemplo: 3. RL Por ejemplo: 6. RL Por ejemplo: 9. RL Por ejemplo: 12.

RL Por ejemplo: 1. RL Por ejemplo: 3. RL Por ejemplo: 5. RL Por ejemplo: 7.

RM 40 m

36

El propósito de esta actividad es modelar el problema para encontrar su solución, así como favorecer el trabajo cooperativo para la medición y el registro de datos. 5

Comente con los alumnos la utilidad de hacer una “simulación” para resolver el problema, orientando la conversación hacia el hecho de que un modelo es una representación de algo que no se puede estudiar en la realidad por ser muy complejo. Más adelante, en el Bloque 3 abordarán con mayor detalle el concepto de modelo. Por ahora esto es suficiente. Para cerrar el diálogo con sus alumnos, puede consultar las pistas didácticas.

2. Procedimiento 3 Organice a los alumnos de la manera que usted considere conveniente, pero monitoree el trabajo durante el procedimiento para elaborar el modelo y durante la recopilación de datos.

3. Resultados 3

Monitoree el trabajo de medición y registro, sin sustituir el trabajo de los alumnos. Encontrarán dificultades al medir el tiempo, ya que se requiere sincronía entre el cronometrista y el encargado de dar la orden de salida. Pídales una aproximación para el uso de decimales cuando registren. Al terminar toda la actividad extiendan y midan con el metro las tres mangueras para que verifiquen la diferencia en sus longitudes.

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CIENCIAS

II

4. Análisis de resultados

4. Análisis de resultados

3 La retroalimentación de resultados se vuelve una actividad muy enriquecedora para reflexionar sobre cómo se mide, registra y calcula un conjunto de datos. Utilice el pizarrón y haga esta tabla con todo el grupo.

a) ¿Cuál es la distancia en línea recta entre Cerritos a Villa Rica? b) ¿Cómo se llama esta magnitud? c) ¿En cuanto tiempo fue recorrida caminando y corriendo? d) ¿En cuántos metros difieren la longitud de la trayectoria y el desplazamiento neto? e) ¿Cómo podemos conocer la rapidez del compañero en esta experiencia? f) ¿En cuál de los segmentos el voluntario se movió con mayor rapidez?

a) RM 40 m.

5. Comunicación • Elaboren un reporte de práctica en sus cuadernos.

b) RM Desplazamiento.

Comenten los resultados obtenidos Para ello:

c) RL Por ejemplo: 12 y 7 segundos.

• Intercambien sus opiniones sobre: a) La diferencia entre la longitud de la trayectoria y el desplazamiento.

d) RL Por ejemplo: Dos metros.

b) ¿Cómo definirían la rapidez de un objeto? c) ¿Cuál creen que sería la fórmula de la rapidez?

e) RL Por ejemplo: Tomando el tiempo en cada caso.

d) Menciona dos ejemplos de la vida diaria en la que la descripción del movimiento sea de utilidad

f) RM En todos los segmentos recorridos por el voluntario que iba corriendo se tiene una rapidez mayor que con respecto al recorrido que se hizo caminando.

Para terminar Lean el texto. • Antes de la lectura comenten: ¿Cómo definirían la velocidad de un objeto? Texto de formalización

¿Qué más necesitamos para describir el movimiento?

5. Comunicación • Elaboren un reporte de práctica en sus cuadernos.

La rapidez y la velocidad son datos fundamentales

para describir el movimiento. Un objeto se mueve con mayor rapidez que otro cuando recorre la misma distancia en menos tiempo, no importando hacia dónde se dirija. Si medimos la longitud de la trayectoria de un compañero que cruza el patio de la escuela corriendo, y la dividimos entre el tiempo que tardó en llegar, obtendremos su rapidez. En las competencias olímpicas, por ejemplo, los atletas más rápidos son capaces de recorrer 100 metros planos en menos de 10 segundos. Si dividimos 100m entre 10s, obtenemos un valor de 10 m s , que es precisamente la rapidez. El valor de la rapidez promedio, que representaremos con la letra v, se calcula dividiendo la distancia total entre el tiempo empleado, lo que se puede expresar como v = d . t

El formato de presentación del reporte queda a criterio del maestro, quien seguramente encontrará el más adecuado a sus necesidades y las de sus alumnos. Sugiera a sus alumnos incluir este reporte en su portafolio, por lo que puede constituir un producto importante para la evaluación de la secuencia. En una carrera de 10 km, los atletas que llegan primero a la meta tienen una rapidez media de 4.3 km . h

37

3

Escriba sus respuestas en el pizarrón y luego vuelvan a ellas al finalizar el texto.

Para terminar Texto de formalización

El texto proporciona más elementos para la descripción del movimiento. Presenta la diferencia cualitativa y cuantitativa entre rapidez y velocidad, así como la representación gráfica de la relación entre la posición y el tiempo. Emplea ejemplos cotidianos que después se formalizan en lenguaje matemático sencillo.

Comenten los resultados obtenidos Para ello: • Intercambien sus opiniones sobre: a) RM En la trayectoria, la longitud siempre va a ser mayor, a menos que sea una línea recta. b) RL Por ejemplo: Por el tiempo que le lleva recorrer la misma distancia al comparar con otro cuerpo. c) RL d) RL Por ejemplo: En el transporte.

• Antes de la lectura comenten: ¿Cómo definirían la velocidad de un objeto? Con esta pregunta se problematiza por primera vez la diferencia entre rapidez y velocidad. Permita que sus alumnos den sus aproximaciones. Se espera que aún no encuentren diferencia entre estos conceptos. L i b r o p a ra el maestro

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Analicen lo que se indica:

secuencia 2 Así, por ejemplo, si un objeto recorre 300 kilómetros en dos horas, entonces, su rapidez es de:

• Escriban sus respuestas en el pizarrón.

v = 300km = 150km = 150 km h 2h h Esto significa que cada hora, el automóvil recorre 150 km. Conociendo la rapidez y el tiempo, podemos saber cuál es la distancia recorrida al despejar la fórmula. Por otra parte, la cantidad llamada velocidad nos proporciona más información sobre el movimiento de un objeto. Porque además de qué tan rápido se mueve, nos dice para dónde va. A manera de ejemplo, tomemos un movimiento rectilíneo donde un objeto se mueve desde la posición xi = 5 m hasta la posición xf = -7 m en 4 segundos. Según nuestras definiciones anteriores, podemos decir que la rapidez fue de: v = d = 12m = 3 m s 4s t

50

Posición (Km)

1. Pida a sus alumnos que comparen la respuesta que darán ahora con la que se anotó en el pizarrón antes de este texto. RM No. La rapidez mide la distancia total que corresponde a la longitud de la trayectoria. La distancia es la longitud de la trayectoria. La velocidad mide el desplazamiento producido en el tiempo. La magnitud del desplazamiento sólo coincide con la distancia, cuando se tiene una trayectoria rectilínea, sin cambiar de sentido. km 2. RM 14,065 Sustituyendo en la h d 52,195 14,065 km v fórmula: = = t 3h h En este caso, por tratarse de rapidez y no de velocidad, no se indica la dirección y el sentido.

40 30

En tanto que la velocidad, representada por la misma letra v, se calcula como:

20 10 0 0

1

2

3

4

5

v=

Tiempo (horas)

La posición y el tiempo de un objeto en movimiento también se pueden representar gráficamente. El eje vertical muestra distintas posiciones del objeto, expresadas en kilómetros. El eje horizontal expresa el tiempo para cada posición, desde la primera hasta la quinta hora. La línea punteada representa el valor de la velocidad, que en este caso, siempre es de 10 km . h

3. RM Incisos a y c.

(-7m-5m) -12m m = 4s = -3 s 4s

El signo menos nos da, en este caso, una información extra: el objeto se dirige hacia la izquierda. Entonces, la velocidad se define, en un movimiento rectilíneo, como: v = $x $t Donde: $x= xf - xi y $t es el tiempo invertido en completar el desplazamiento. Para determinar la velocidad de un cuerpo en un plano, es necesario dar la rapidez y especificar la dirección, con un ángulo respecto a la horizontal. Las unidades se pueden expresar en km y m s h

analicen lo que se indica: • Escriban sus respuestas en el pizarrón. 1. ¿Es lo mismo velocidad que rapidez? Explica 2. En una competencia de maratón, ¿qué rapidez promedio debe tener un corredor para completar los 42.195 km en 3 horas? 3. ¿Cuál de las siguientes mediciones es una velocidad?:

a) 70 m s de México a León km al Noroeste de Tuxpan c) 80 h

b) 40 latidos/minuto d) 100

km h

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II

CIENCIAS ido bre lo aprend Reflexión so tomóvil, la ro de un au et cím lo ve spuesta. re tu ica ¿Qué mide el pl Ex la rapidez? velocidad o estos tre rencia en nocer la dife oblema? ¿Te sirve co pr el r lve so ra re conceptos pa

Reflexión sobre lo aprendido 5 Puede pedir a los alumnos que dibujen un velocímetro, antes de contestar la pregunta, con el fin de que recuerden cómo es la escala del instrumento. RM La rapidez, porque este instrumento sólo proporciona un valor numérico en km/h.

Conexión con Matemáticas Para recordar cómo graficar variables en el plano cartesiano, revisa la Secuencia 32: Gráficas asociadas a situaciones de proporcionalidad de tu libro Matemáticas I..

Sabías que… Las personas dedicadas a las ciencias le llaman magnitudes físicas a las propiedades de los objetos que se pueden medir. Por ejemplo, la longitud y el tiempo.

Nueva

destreza empleada

Calcular: Realizar

tir de datos num

operaciones a par

Actividad TRES

2 Recuerde con los alumnos cómo se van marcando puntos en el sitio de intersección de las coordenadas en el plano y cómo se puede observar en una gráfica la relación que guardan las variables de los ejes coordenados.

éricos.

sesión 3

Calculen la rapidez de un cuerpo en movimiento. 1. Utilicen los datos de la tabla para: a. Calcular la rapidez de un alumno que camina por cada segmento de la trayectoria.

Para el cierre de sesión se le recomienda revisar las dificultades encontradas para calcular la velocidad. Puede preguntarles qué velocidad esperarían obtener, mayor o menor, si el tiempo aumenta para la misma longitud recorrida. Haga lo mismo con la variación de la longitud en el mismo tiempo.

b. Calcular la rapidez del alumno cuando corre por cada segmento de la misma trayectoria. 2. Escriban los valores calculados de la rapidez en la columna correspondiente. Caminando Distancia Recorrida (m) 10 20 30 40

Segmento 1 2 3 4

Corriendo

Rapidez ( m ) s

Tiempo (s)

Tiempo (s)

RM 3.33 RM 3.33 RM 3.33 RM 3.33

3 6 9 12

Rapidez ( m ) s

RM 5 RM 5 RM 5 RM 5

2 4 6 8

SESIÓN 3

3. Elaboren dos gráficas de distancia y tiempo. Tracen los datos del tiempo en el eje horizontal. Corriendo 50

40

40

Distancia (m)

Distancia (m)

Caminando 50

30 20 10 0

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Tiempo (segundos)

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Nueva destreza empleada En esta sesión los alumnos calcularán el valor de la rapidez a partir de una tabla de datos similar a la que ellos obtuvieron en la Actividad DOS. Los alumnos darán respuesta al problema.

Sabías que... 2 Puede preguntar a los alumnos qué otras propiedades se pueden medir. Regrese al ejemplo del velocímetro, que mide la magnitud rapidez.

5 Es muy importante que los alumnos aprecien en las gráficas tres cosas esenciales:

3.

Para el inicio de sesión es recomendable cuestionar a los alumnos en torno a la utilidad de conocer el significado de los conceptos velocidad y rapidez para resolver el problema. Plantee de nuevo el asunto del velocímetro, que en realidad debería llamarse “rapidímetro”, para hacerles ver que para conocer la velocidad de un móvil no basta con saber el valor numérico, sino la dirección de la trayectoria. 3 Puede preguntar a los alumnos si reconocen esta destreza en la recuperación del texto de la sesión anterior. De hecho, calcularon la velocidad de un corredor.

Actividad TRES

1 Que en ambas gráficas se observa que se recorren distancias iguales en tiempos iguales por segmento. La unión de los puntos da una recta.

El propósito de esta actividad es utilizar datos similares a los que ellos pudieron haber obtenido al hacer su modelo de trayectoria en la Actividad DOS.

a) Lo anterior indica que rapidez es constante en ambos casos, aunque tenga valores diferentes.

1 Comente con sus alumnos sus impresiones y anécdotas sobre aquella experiencia.

b) A mayor rapidez en el movimiento, la recta tiene mayor pendiente. RM En las gráficas.

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Analicen lo siguiente:

secuencia 2 analicen lo siguiente:

1. RM Al comparar otros datos en donde se recorra la misma distancia. Si los valores de tiempo son menores, entonces el cuerpo es más rápido.

1. ¿Cómo se puede saber si un objeto es más rápido que otro en una tabla de datos? aprendido Reflexión sobre lo vos nue ¿Qué elementos contestar tienes ahora para el problema?

2. RM Por la inclinación de la recta. Entre menos inclinado es menos rápido y viceversa.

“Le has ofrecido a tu hermana que al salir de la escuela, puedes ayudarle a dejar tres invitaciones para su fiesta de quince años, aunque esto te desvíe un poco de tu camino habitual de la escuela a la casa. En las indicaciones, ella te escribe lo siguiente: “Por la calle Juárez, camina 200 pasos en dirección al sur. Allí está la casa 1. En ninguna casa te detengas, sólo mete el sobre en el buzón. Después, caminas 450 pasos en dirección este y llegarás a la casa 2. La tercera y última casa se encuentra a 600 pasos al norte de la casa 2. Cuando termines, regresa a nuestra casa, situada a 140 pasos al oeste de la casa 3. Puedes hacer todo el recorrido en media hora si mantienes el mismo paso. ¡Gracias!”

Reflexión sobre lo aprendido 5 Es importante que los alumnos valoren la utilidad de las gráficas y las tablas para describir el movimiento. RL: Por ejemplo, ahora se puede calcular la rapidez en pasos por minuto al entregar las invitaciones a la fiesta y también puedo representar en un croquis el desplazamiento.

• Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas. • Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados. • Ahora opino que...: Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada. • Lo que podría hacer hoy: Se explora el componente conductual (tendencia a la acción) de las actitudes trabajadas durante la secuencia. Esta sección promueve la participación responsable e informada ante un problema o situación cotidiana. El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia, para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión. Al final de cada bloque se presenta: 82

4. Si se recorre la misma distancia en cada tramo, ¿por qué la rapidez es diferente?

Resuelvo el problema

4. RM Porque puede ocurrir que en algún tramo el cuerpo se llevó más tiempo en recorrer esa distancia. En este caso, eso no ocurrió.

En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia:

3. ¿Qué ventajas ofrece una gráfica para describir el movimiento?

Lo que aprendimos

3. RM Nos da información visual de cómo se comportó el objeto en movimiento.

Lo que aprendimos

2. ¿Cómo se puede saber si un objeto es más rápido que otro en una gráfica? Observa la inclinación de la recta al unir los puntos.

1. ¿Cuál sería la distancia total recorrida para entregar las invitaciones desde la escuela hasta tu casa? Dibuja la trayectoria. 2. ¿Cuál es la cantidad y la dirección del desplazamiento neto? 3. Si mantienes el mismo paso, ¿en qué tiempo llegarías a tu casa por el camino habitual, que es una línea recta? ” Resuelve el problema en tu cuaderno. • Incluye en tus respuestas aspectos que revisaste en la secuencia. Por ejemplo: 1. Si la cantidad y dirección del desplazamiento neto es igual a las de la trayectoria 2. Si mantuviste la misma rapidez en las posiciones intermedias del recorrido, o si lo que mantuviste constante fue la velocidad. Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Describiendo el movimiento en la programación de la red satelital edusat.

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• Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque.

Al caminar menos distancia, el tiempo sería menor.

• Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

1. RM No, el desplazamiento es menor. Mide 400 pasos al noreste.

El tiempo equivale a 9 minutos.

2. RM Mantuve constante la rapidez, porque la dirección fue cambiando.

Resuelvo el problema 1 RM 1300 pasos. 2. RM El desplazamiento neto mide 400 pasos en dirección al Noreste.

Reflexión sobre lo aprendido

3. RM Para obtener este tiempo, se debe calcular primero la velocidad que corresponde “al paso” mantenido durante las entregas. Entonces el tiempo que se llevaría llegar a casa por el camino habitual llevando el mismo paso es:

RL Mucha diferencia. Creí que eran lo mismo. Ahora sé que la trayectoria es una unión de puntos conformados por el cambio de posición y el desplazamiento es la distancia más corta entre dos puntos recorridos por un móvil, sin importar la trayectoria.

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CIENCIAS

II

Para qué me sirve lo que aprendí?

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

Si fueras un turista, ¿te convendría saber la rapidez o la velocidad del transporte que te llevará a tu destino? ¿Por qué?

Si fueras un turista, ¿te convendría saber la rapidez o la velocidad del transporte que te llevará a tu destino? ¿Por qué? 1. Emplea los conceptos de rapidez y velocidad trabajados en la secuencia en tu respuesta. 2. Escribe un breve texto en tu cuaderno.

1. RL Por ejemplo, la velocidad. Porque me interesaría saber hacia dónde se dirige el transporte y cuáles son los puntos del recorrido.

Ahora opino que... Supongamos que conducen una ambulancia por lo que su trabajo consiste en llegar al sitio adecuado en el menor tiempo posible para salvar vidas. • Escriban en su cuaderno una reflexión sobre:

2. Para ayudar a sus alumnos en la elaboración del texto puede consultar las pistas didácticas que se ubican al inicio del Libro del Maestro. Sugiera a sus alumnos incluir este texto en el portafolio.

1. Las ventajas de conocer la diferencia entre trayectoria y desplazamiento para recoger a una persona que sufre un accidente en el centro de la ciudad. 2. Las dificultades que tienen los conductores de las ambulancias para realizar su trabajo. 3. La utilidad de distinguir entre velocidad y rapidez.

Para saber más

Ahora opino que…

1. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense. 2. Walker, J. (1990). Física Recreativa: La feria ambulante de la Física. México: Noriega. 3. Wood, R.W. (2004). Ciencia creativa y recreativa. experimentos fáciles para niños y adolescentes. México: McGraw-Hill Interamericana.

Supongamos que conducen una ambulancia por lo que su trabajo consiste en llegar al sitio adecuado en el menor tiempo posible para salvar vidas.

1. Braun, Eliezer. Un movimiento en zigzag. ILCE. 26 de febrero de 2007 http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/13/htm/movzig.htm

• Escriban en su cuaderno una reflexión sobre: 1. RL Por ejemplo: La trayectoria más parecida al desplazamiento al ver un croquis permitirá llegar a tiempo a recoger una persona herida.

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2. RL Por ejemplo: El tráfico, la falta de conciencia de los automovilistas que no las dejan pasar, el que la población sea de difícil acceso para la vialidad. 3. RL Por ejemplo: Para saber a dónde ir y qué tan rápido llegaré.

3. La referencia al texto de Braun, de la Biblioteca Digital presenta una trayectoria en zigzag que amplía las posibilidades del mapa de conceptos que clasifica al movimiento de acuerdo con su trayectoria.

Para saber más… Estas referencias pueden ser utilizadas de la siguiente manera: 1. Cuando los alumnos busquen los significados de desplazamiento y trayectoria, pueden elaborar una definición propia como producto del contraste entre lo que dice el texto de información inicial con lo que dice el diccionario. 2. Si el tiempo se lo permite, las referencias 2 y 3 contienen experimentos diversos que pueden compararse con el diseño del modelo de Cerritos a Villa Rica, de la Actividad DOS

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s e c u encia 3

¿Qué onda con la onda? Propósito y perspectiva En esta secuencia se analizan las características principales del movimiento ondulatorio causado por ondas mecánicas. Desde una perspectiva CTS los alumnos reconocen que el movimiento ondulatorio se encuentra en muchos fenómenos naturales, por lo que el conocimiento científico de las ondas puede ayudar a tomar las medidas necesarias para prevenir desastres causados por sismos y tsunamis.

Plan de trabajo En el Plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

2

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Ejemplificar el movimiento ondulatorio mediante fenómenos naturales como temblores y tsunamis.

Actividad de desarrollo

UNO Describan cómo se propaga el sonido.

Texto de información inicial

Describir como se generan las ondas al perturbar un medio ambiente.

Actividad de desarrollo

DOS Analizar la forma en la que se producen ondas en el agua. Cuestionario.

Texto de formalización

Establecer las características principales de las ondas transversales y de las ondas longitudinales.

Ondas y desastres Por grupo: Lata de refresco vacía, globo grande y grueso. liga, vela y encendedor.

Por equipo: Palangana, cubeta o charola grande y semitransparente de 5 a 10 litros, corchos o trozos pequeños de madera, agua, regla, piedra pequeña y cuaderno de notpas

TRES Inferir cómo se propaga el sonido. Reporte de práctica.

Ondas transversales y longitudinales

CUATRO Describan lo que pasa con el sonido cuando se propaga a través de diferentes medios. Cuestionario.

Por equipo: Dos o más botellas de

Actividad de desarrollo 3

Materiales necesarios o trabajo en casa

Por equipo: Cuerda de 3 m de longitud, cronómetro o reloj.

vidrio, agua, varilla de metal, puede ser un tenedor o una cuchara.

Resuelvo el problema...

Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Lo que podría hacer hoy…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 3

¿Qué onda con la onda?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como  . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada.

Ondas y desastres Lee el texto. • ¿Qué entiendes por movimiento ondulatorio? Reflexiona sobre ello antes de leer el texto.

3. Las sugerencias específicas para la actividad.

Texto introductorio

consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como placa.

4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

SESIÓN 1 1 Antes de iniciar la sesión, pida a los alumnos que lean el texto introductorio y citen ejemplos de desastres, que hayan experimentado o de los que hayan tenido noticias. Mencióneles que aprenderán a diferenciar las características de algunos movimientos ondulatorios y aplicarán las formas de descripción y representación del movimiento que se emplearon anteriormente para describir el movimiento ondulatorio.

Para empezar El video describe la formación y características de la onda, a través de ejemplos asociados a desastres naturales. 3 Puede aprovechar el recurso identificar la relación que existe entre las ondas y el impacto de desastres, como terremotos y tsunamis, en las construcciones urbanas y rurales. Por ejemplo: puentes y edificios.

El recurso tecnológico complementa la información del texto.

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Para empezar

sesión 1

Para más información sobre los sismos, consulta el libro Los temblores en las Bibliotecas escolares y de aula.

el 26 de diciembre de 2004, se originó frente a la isla de Sumatra, en Indonesia, se originó un gran temblor o terremoto que generó olas de hasta 10 metros de altura las cuales afectaron todo el Océano Índico, principalmente las islas de Sumatra y Sri Lanka, pero también las costas de India, Tailandia, las islas Maldivas e incluso alcanzaron Kenia y Somalia, en el Continente Africano. Toda la superficie del planeta está dividida en placas, como un gran rompecabezas. Los continentes se ubican sobre estas placas. Los temblores o sismos se producen cuando dos placas que se encuentran juntas se mueven, lo que provoca vibraciones que se transmiten en todas direcciones. Cuando ocurre un sismo en el fondo del mar, se producen olas gigantes conocidas como tsunamis, lo que provoca que se desplace el agua que se encuentra arriba del sitio donde se produjo el movimiento del piso marino o epicentro.

conexión con Geografía Recuerda que las causas de los sismos y los daños que ocasionan los revisaste en la secuencia 9: La población en riesgo de tu libro de Geografía de México y del mundo.

Epicentro del terremoto que provocó el tsunami que afectó gran parte del Océano Índico en 2004.

Vínculo entre secuencias La manera de prevenir accidentes durante los sismos se revisa en el Proyecto 1: ¿Cómo podemos medir la magnitud de los terremotos mediante el sismógrafo?

Formación de un terremoto y de tsunamis a partir del desplazamiento de dos placas de corteza terrestre. 42

Texto introductorio

El texto analiza los temblores y los tsunamis como ejemplos de movimiento ondulatorio, así como las causas que los originan y las consecuencias que tienen para las comunidades humanas. 1 Esta pregunta explora lo que los alumnos entienden por movimiento ondulatorio. Permítales proporcionar ejemplos para expresar sus conceptos. RL Por ejemplo: Las olas del mar o el movimiento de una serpiente al desplazarse.

Es importante que los alumnos consideren los sismos como fenómenos naturales que ponen en riesgo a las poblaciones humanas y, aunque son inevitables, se pueden desarrollar actividades preventivas orientadas a mantener la seguridad de la comunidad, especialmente en zonas de alto riesgo. Un sismógrafo nos permite saber que ha ocurrido un sismo en un lugar cercano y su magnitud. Por lo que podemos saber si sus efectos pueden sentirse en nuestra comunidad; lo que permite alertar a la población.

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CIENCIAS

II

En esta secuencia diferenciarás algunos tipos de movimiento ondulatorio y sus características. Utilizarás el modelo de ondas para explicar algunas propiedades del sonido.

Consideremos lo siguiente… A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Tienes una colección de botellas iguales de vidrio iguales; llenas a diferente nivel de agua. Si golpeas las botellas ligeramente con una pequeña varilla de metal, más o menos de la misma manera, notarás que todas ellas emiten sonidos distintos ¿por qué? Justifica tu respuesta.

Contesta en tu cuaderno: 1. ¿Cómo se genera el sonido? 2. ¿Cómo es posible que llegue el sonido hasta nuestros oídos? 3. ¿Por qué botellas con diferente cantidad de agua emiten distintos sonidos al golpearlas? Compartan sus respuestas.

Solución al problema: RM La velocidad del sonido en el agua es constante. La longitud de onda de una onda sonora es proporcional a la altura que alcanza el agua en la botella. Como el producto de frecuencia por longitud de onda da la velocidad. A menor longitud de onda mayor frecuencia. Es decir, con menor cantidad de agua mayor frecuencia o mayor tono.

• Identifiquen las similitudes y las diferencias entre ellas.

Manos a la obra Actividad UNO Describan cómo se propaga el sonido. • Realicen la demostración: 1. Comenten: ¿Cómo se genera y propaga el sonido? 2. Van a necesitar: a) Lata de refresco vacía. Se debe quitar la base con un abrelatas. b) Globo grande y grueso. c) Liga

Lo que pienso del problema

d) Vela e) Encendedor

Contesta en tu cuaderno:

3. Realicen lo que se indica: a) Retiren la argolla de la tapa para dejar libre el orificio pequeño. b) Cubran con un pedazo de globo el hueco de la base de la lata. El globo simulará una membrana.

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1.

1 Anime a los alumnos a exponer sus ideas en torno a lo que origina el fenómeno del sonido. RL Por ejemplo: Se produce un sonido cuando se golpea algo, o se realiza cualquier acción que perturbe un medio material.

Consideremos lo siguiente… Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que ellos imaginen posibles soluciones. La solución que damos a usted le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades.

Lo que pienso del problema

• Realicen la demostración:

Comente con los alumnos las diferentes formas de describir el movimiento de un objeto. Por ejemplo, describiéndola verbalmente, con un diagrama o boceto, etcétera. También puede propiciar que los alumnos mencionen alguna experiencia con movimientos ondulatorios, como el mar, cuando se ondula una cuerda, etcétera.

distinta cantidad de agua en cada una. RL Por ejemplo: La cantidad de agua es importante para determinar cómo es el sonido.

Manos a la obra Actividad UNO Describan cómo se propaga el sonido. El propósito de esta actividad es que los alumnos produzcan ondas sonoras longitudinales, a partir de la perturbación periódica de una membrana. 1 Comente con sus alumnos que en esta actividad se muestra que el sonido es producido por una fuente vibratoria u oscilatoria.

1. Es posible que los alumnos digan que golpeando la botella con la varilla. Indíqueles que esto significa perturbar el sistema formado por la botella, el aire y el agua que contiene, es decir, han sacado este sistema de su estado de equilibrio de alguna manera. RL Por ejemplo: Perturbándola, es decir, golpeando la botella. 2. Comente a los alumnos, que el sonido es una perturbación producida en un medio material, en particular, se perturba el aire que nos rodea. La perturbación se propaga por el aire, u otro medio material como el agua, por eso alcanza a estimular nuestros oídos. RL Por ejemplo: Los sonidos se propagan por el aire y por eso los podemos escuchar. 3. No se pretende en este punto que los estudiantes tengan una explicación elaborada del fenómeno. Pídales que reparen en que las botellas son idénticas y el golpe dado a cada una también es igual, por lo que la diferencia en el sonido podrá deberse únicamente a la L i b r o p a ra el maestro

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k) RM En la tabla.

secuencia 3

4. Comenten:

c) Enciendan la vela garantizando que no haya corrientes de aire demasiado fuertes alrededor de ella.

a) RM La flama brinca o vibra.

d) Coloquen la llama a la altura del orificio pequeño de la tapa.

b) RM Aire.

e) Acerquen la lata aproximadamente a 2 cm de la flama de la vela.

c) Comente a sus alumnos que la energía se transfiere, en un primer momento, al golpear la membrana y, posteriormente, cuando la membrana vibra, se transfiere energía al aire circundante. La energía que mueve la flama se transfiere a través del aire. RM De la membrana al golpearla, ésta se transfiere al aire y llega a la flama.

f) Pídanle a un compañero que golpee la membrana. g) Observen atentamente lo que ocurre con ella. h) Incrementen la distancia entre la lata y la flama a 4, 6, 8 y 10 cm. i) Observen con atención lo que ocurre con la flama cuando el compañero golpea la membrana, en cada uno de los casos.

j) Escuchen el sonido que se produce al golpear la membrana. Pueden acercar el oído a la lata cuando se golpea la membrana. k) Elaboren una tabla como la que se muestra en el pizarrón, para registrar sus observaciones. Distancia entre la lata y la flama (cm)

Lo que ocurre con la flama

d) RM La vibración de la membrana se transmite en el aire hasta llegar a la flama.

2

RM Se mueve mucho

4

RM Se mueve menos que antes

6

RM Se mueve menos que antes

e) RM La flama vibra menos, porque el aire en torno a ella también vibra menos conforme se aleja la fuente que lo hace vibrar, en este caso, la membrana.

8

RM Se mueve menos que antes

10

RM Se mueve muy poco

4. Comenten: a) ¿Qué pasa con la flama cuando golpean la membrana? b) ¿Qué hay entre la membrana y la flama?

f) RM Tendríamos que golpearla con mucha fuerza o jalarla y soltarla para que produzca una vibración más intensa en la flama, hasta que se apague.

c) ¿De dónde proviene la fuerza necesaria para mover la flama? d) ¿Cómo se transmite la energía desde la membrana hasta la flama? e) ¿Qué ocurre cuando alejan la lata de la flama? ¿Por qué? f) ¿Cómo tendrían que mover la membrana para apagar la flama?

g) RM La misma perturbación que pone en movimiento a la flama, es sonido cuando llega a nuestro oído.

g) ¿Cómo se transmite el sonido? Para ello, relacionen el golpe sobre la membrana, el movimiento de la llama y el sonido que escuchan.

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CIENCIAS

II

Texto de información inicial

Lean el texto. Pongan atención en cómo se produce el movimiento ondulatorio a partir del movimiento oscilatorio.

En el texto se describe cómo se generan las ondas al perturbar un medio material. Se destaca el hecho de que, cuando un medio se mueve ondulatoriamente, hay transporte de energía a través del medio sin que se desplace materia.

Texto de información inicial

¿Las ondas están en todas partes? Cuando una piedra cae en un estanque, desplaza

cierta cantidad de agua. Esta agua comienza a moverse de abajo hacia arriba o en círculos pequeños. Este movimiento se transmite al agua contigua lo que provoca que se propague el movimiento en forma de una onda u ola. Si en vez de tirar una sola piedra, agitamos o perturbamos el agua con la mano de manera repetitiva, con un movimiento oscilatorio, vamos a formar muchas olas en el estanque. Cuando en una ola el agua sube se forma una cresta o “lomo” de la ola. Cuando el agua baja se forma un valle. La propagación del movimiento oscilatorio del Olas marinas. agua en forma de olas es un caso particular de movimiento ondulatorio, conocido como ondas. Las ondas avanzan con distinta velocidad en diferentes medios materiales como el agua, el aire y la tierra, entre muchos otros. La materia que conforma el medio por el cual se propaga una onda no se desplaza significativamente. Lo que transfiere a la distancia una onda es energía. Las ondas nos rodean por todas partes. Por ejemplo, el sonido se produce cuando se perturba el aire o el agua, y esta perturbación avanza por ellas hasta llegar a nuestro oído. Las ondas se propagan por diferentes medios a diferentes velocidades. Por ejemplo, las ondas sísmicas producidas por un movimiento del suelo se llegan a transmitir a una velocidad de 6 km s .

2 Pida a sus alumnos que lean las definiciones marcadas en el glosario y que anoten el contenido fundamental en su cuaderno. Trate de ampliar la información consultando con ellos el diccionario.

de obrar, la capacidad Energía: Es ovimiento. y poner en m ar rm fo ns tra ientos de tuar movim ces, a Oscilar: Efec n muchas ve te pi re se e un vaivén qu péndulo o de ovido un de a er la man rte o m o de un reso objeto colgad a figurada a cualquier aner m De él. r po muchas que se repite orio. movimiento cilat os a er id ns veces se le co den o la stornar el or Perturbar: Tra . go al de ud quiet

Formación de olas por el movimiento repetido de regiones del agua de agua.

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En su cuaderno: 1. RM Al perturbar un medio material se pone en movimiento a una pequeña región del medio, ésta, al hacer contacto con otras regiones vecinas, las pondrá en movimiento. De esta manera se propaga la perturbación a través del medio. 2. Oriente a sus estudiantes para que diferencien los movimientos oscilatorios y ondulatorios citando ejemplos. Para el movimiento oscilatorio puede poner de ejemplo el movimiento de un péndulo, cuya energía no se transfiere a otro lugar. Para hablar de un movimiento ondulatorio, es necesario que se tenga transferencia de energía a través de un medio. RM El movimiento oscilatorio es un movimiento que se repite cada determinado tiempo, como el de un columpio que va y viene. El movimiento ondulatorio, en cambio, se produce cuando una región de un medio material se pone en movimiento y este movimiento se transfiere a todas las demás partes del medio.

secuencia 3 Vínculo entre secuencias Recuerda que el concepto de desplazamiento lo estudiaste en las secuencias 1: ¿Realmente se mueve? y 2: ¿Cómo describimos el movimiento de los objetos?

en su cuaderno: 1. Expliquen cómo se transmite energía a través de un medio material. 2. Describan la similitud y la diferencia entre un movimiento oscilatorio y un movimiento ondulatorio u onda.

Cresta

Una onda propagándose en el agua del mar es lo que conocemos como una ola. En la figura se observan los lomos y los valles de las olas.

Sabías que… La energía que transporta el sonido cuando se propaga en un medio puede ser también absorbida por otro medio. Por ejemplo, algunos materiales como el corcho absorben parte de la energía del sonido. El sonido también puede rebotar con algún material sin llegar a transmitirse a través de él. A este rebote se le llama reflexión y es la causante de los efectos de eco. También el sonido puede cambiar su dirección de propagación al pasar de un medio a otro, a este efecto se le llama refracción. onda incidente

onda reflejada

normal aire

agua

Q

Q

A alfa onda refractada

Las ondas incidente y reflejada hacen el mismo ángulo con respecto a la normal. La onda refractada se separa de la normal.

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CIENCIAS Actividad DOS Analicen la forma en que se producen ondas en el agua. • Realicen la siguiente demostración: 1. Comenten: ¿Cómo pueden producir ondas en el agua?

II

Actividad DOS

empleada Nueva destreza inar las erm Det : Analizar elementos relaciones entre los situación, una en pon com que ma. fenómeno o proble

Analicen la forma en que se producen ondas en el agua. El propósito de esta actividad es que los alumnos produzcan ondas que se propaguen en el agua y las observen. Mediante esta actividad, los alumnos reconocerán que el golpe de la piedra provoca una perturbación. 3 Se espera que se percaten del movimiento oscilatorio de los corchos, los cuales básicamente suben y bajan sin desplazarse en dirección horizontal.

2. Van a necesitar: a) Palangana, cubeta o charola grande semitransparentes de cinco a diez litros. b) Tres corchos o tres trozos pequeños de madera. c) Agua d) Regla e) Piedra pequeña 3. Realicen lo siguiente: a) Viertan agua hasta la mitad de la cubeta. b) Esperen a que el agua de la cubeta esté en completo reposo. c) Coloquen con mucho cuidado los tres corchos o trozos de madera sobre la superficie del agua sin perturbarla. d) Esperen hasta que observen que los corchos junto con el agua no se mueven. e) Pidan a un compañero que deje caer la roca pequeña en el centro de la cubeta a una altura de 20 cm aproximadamente, medida desde la superficie del agua. f) Observen con atención, durante un par de minutos, el movimiento de los corchos y el movimiento del agua en su conjunto.

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4. Comenten:

secuencia 3 4. Comenten:

a) El movimiento de los corchos es prácticamente vertical, de arriba hacia abajo. Este movimiento se repite. RM Se mueven oscilatoriamente; es un movimiento que se repite cada determinado tiempo.

ido bre lo aprend Reflexión so nocer co ve sir te ¿De qué das agan las on cómo se prop resolver el ra pa ua ag en el problema?

b) RM Un movimiento ondulatorio. c) RM Porque llegó energía al agua, sobre la cual flota el corcho. El movimiento del agua permite que se mueva el corcho. d) RM A través de una onda en el agua. La energía que provoca el movimiento se transporta en el agua. e) RL Por ejemplo: En el aire cuando hablamos. La luz que vemos también corresponde a un efecto ondulatorio.

sesión 2

a) ¿Qué tipo de movimiento realizan los corchos? b) ¿Qué tipo de movimiento realiza el agua? c) ¿Por qué se mueven los corchos? d) ¿Cómo se propaga este movimiento? e) Algunos ejemplos de la vida cotidiana en los que se observen ondas.

Para terminar Ondas transversales y longitudinales Lean el texto. Reconozcan los diferentes tipos de ondas.

Texto de formalización

¿Cuáles son las características de las ondas? cuando se perturba el extremo de una cuerda horizontal tensa, sacudiéndola hacia arriba o hacia abajo, se

transmite este movimiento a todas las partículas que conforman la cuerda. El transporte de energía se da a lo largo de toda la cuerda en sentido horizontal. No obstante, el sentido del movimiento con el cual se perturba la cuerda es vertical. La onda generada de esta manera en una cuerda tensa, recibe el nombre de onda transversal, ya que hay un ángulo de 90° entre la dirección de propagación de la energía y la dirección en la cual se ha perturbado el medio.

Propagación de la energía

Reflexión sobre lo aprendido Propicie que los alumnos reflexionen sobre lo que ya conocen: las características del movimiento ondulatorio y oscilatorio. RL Por ejemplo: Las ondas generadas en el agua se trasmiten a través de ella.

y

Ejemplo de una onda transversal.

2 Para cerrar la sesión, se recomienda que alumnos de diferentes equipos lean en voz alta sus conclusiones de la práctica anterior. Se puede evaluar el trabajo de la sesión pidiéndole a cada equipo que en el reporte de la práctica se explique la diferencia entre un movimiento oscilatorio y uno ondulatorio.

SESIÓN 2 3 Antes de iniciar la lectura, pregunte a sus alumnos acerca de lo aprendido durante la sesión anterior. Puede pedir que hagan una lluvia de ideas y que anoten en el pizarrón las más pertinentes. Para ello, revise las Pistas didácticas. En esta sesión se definirán las características y propiedades comunes a todos los tipos de ondas; en particular, se prestará atención a las ondas transversales y a las longitudinales. Los alumnos inferirán cómo se propaga el sonido y valorarán la utilidad del conocimiento sobre las ondas en su vida diaria.

x

A diferencia del caso anterior, cuando el aire es empujado o perturbado, por ejemplo, cuando tocamos un tambor o una trompeta, generamos en el propio aire ondas que viajan en la misma dirección en la que lo perturbamos originalmente. A este tipo de ondas se les conoce como ondas longitudinales, pues la dirección de propagación es la misma que la de la perturbación.

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Para terminar El interactivo permite la manipulación de la amplitud y longitud de las ondas transversales y longitudinales. Las ondas transversales se simulan mediante la oscilación de una cuerda tensa, donde se manipulan la amplitud y la frecuencia. Con las ondas longitudinales, dependiendo de la intensidad de la perturbación, se producen alteraciones en un material que se propagan paralelamente a la dirección de la perturbación.

Texto de formalización

El texto establece las características principales de las ondas transversales y de las ondas longitudinales. Se definen algunas variables asociadas a todo tipo de onda. 2 Se recomienda hacer una recuperación grupal del texto y escribir en el pizarrón las ideas principales.

4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento. Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad.

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CIENCIAS Producimos este tipo de ondas cuando hablamos, ya que las cuerdas vocales golpean o perturban cierta cantidad de aire. La porción de aire perturbado, a su vez, golpea a otra porción que se encuentre cerca. De esta manera se propaga la perturbación a través del aire y se transmite con ello energía en la misma dirección en que ésta avanza.

Un ciclo: distancia entre cresta y cresta.

II

Comente a los estudiantes que en Física y Matemáticas, es frecuente utilizar letras del alfabeto griego, evitando asi usar la misma letra para denotar variables físicas distintas.

Longitud de onda

Respondan en su cuaderno: Perturbación

RM Principalmente, son ondas transversales.

Transporte de energíav

Cresta Línea de equilibrio

Amplitud

L = longitud de onda

Valle

Esquema de una onda transversal

Las ondas pueden representarse gráficamente mediante una curva llanada sinusoide, de ahí que a las ondas transversales se les conozca como ondas sinusoidales. La onda sinusoidal permite definir las características generales de todas las ondas. Consiste en una imagen congelada de la onda en determinado tiempo. Como una fotografía de la onda. La línea horizontal que divide a la onda en dos partes iguales se define como línea de equilibrio. A partir de esta línea, al punto más alto de la sinusoide se le llama cresta, y al punto más bajo se le denomina valle. La distancia de la línea de equilibrio, ya sea a una cresta o a un valle, se le conoce como amplitud. La energía que transporta la onda se relaciona con la amplitud de dicha onda. Por ejemplo, en el caso del sonido, el volumen –qué tan fuerte escuchamos el sonido- depende directamente de la amplitud de las ondas sonoras. La longitud que separa a dos crestas consecutivas o a dos valles consecutivos se le llama longitud de onda y se denota con la letra griega L, que se pronuncia “lambda”. El tiempo que se requiere para que una onda avance su propia longitud de onda, a través del medio en el cual se propaga, se llama periodo. Al número de longitudes de onda que avanza en exactamente un segundo se le llama frecuencia. Por ejemplo, la frecuencia en el caso de las ondas sonoras determina el tono. Un tono agudo, como el que emitimos al tocar una cuerda del violín corresponde a una frecuencia más alta que la de un tono grave, como el que emitimos al tocar un tambor. Podemos obtener una estimación de la rapidez con la cual se propaga la onda a través del medio, simplemente dividiendo la distancia que recorre entre el tiempo en que la recorre. Una onda puede recorrer una gran distancia, pero en particular, sabemos que recorre una longitud de onda en un periodo Por lo tanto, se puede obtener la rapidez de propagación dividiendo la longitud de onda entre el periodo.

Respondan en su cuaderno: • Las olas del mar, ¿son ondas longitudinales o transversales? Argumenten su respuesta.

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secuencia 3

Actividad TRES Infieran las características de una onda que se propaga en una cuerda tensa.

empleada nueva destreza una conclusión a suposición o dar una inferir: Hacer s, observas o lees. oce con que lo partir de

El propósito de esta actividad es que los alumnos produzcan ondas que se propaguen en una cuerda tensa y las observen. Mediante esta actividad, los alumnos reconocerán en el movimiento de la mano la perturbación. 3 Se espera que el alumno se familiarice con los conceptos de velocidad de propagación, longitud de onda y frecuencia, así como de la relación entre ellos.

Actividad TRES infieran las características de una onda que se propaga en una cuerda tensa. • Comenten: ¿Cómo pueden generar ondas en una cuerda?: 1. Material a) Una cuerda de 3 m de longitud. b) Un cronómetro o reloj. 2. Procedimiento a) Aten uno de los extremos de la cuerda a la pata de la mesa. b) Sostengan el otro extremo con una mano para qu la cuerda se mantenga extendida y en reposo. c) Sacudan la cuerda firmemente una sola vez; moviendo hacia arriba y hacia abajo la mano que la sostiene.

2. Procedimiento

d) Midan el tiempo que tarda la perturbación en recorrer la longitud de la cuerda de ida y vuelta.

La forma esperada es la de una sinusoidal como la que se muestra en la figura del texto anterior, para el caso de las ondas trasversales. RL

e) Sacudan la cuerda durante 30 segundos. Cuenten sus movimientos de la mano. f) Hagan un dibujo de la forma que adopta la cuerda y cuenten las crestas.

4. Análisis de Resultados a) RL Por ejemplo: Si el tiempo invertido por la onda en viajar de ida y vuelta es de 12 s, entonces la velocidad de propagación sería v = 6m = 0.5 ms

3. Resultados • Escriban en sus cuadernos los resultados:

12s

b) RL Por ejemplo: 3m = 0.2m 15

c) El Hertz es la unidad de frecuencia y es el inverso de un segundo, es decir, 1/s. RL Por ejemplo: Si el número de movimientos es de 60 cm en 30 s, la frecuencia es 2 Hz. 2 Para cerrar la sesión, se recomienda que alumnos definan con sus palabras lo que entienden como longitud de onda y frecuencia

Tiempo de una sola onda

RL Por ejemplo: 2 s

número de crestas durante 30 s de onda

RL Por ejemplo: 15 c restas

número de movimientos de la mano

RL Por ejemplo: 60

4. Análisis de Resultados a) Calculen la rapidez de propagación de la onda: dividan la longitud que avanza la onda en ir de un extremo al otro de la cuerda, y regresar al punto de partida. En este caso la distancia recorrida es de 6 m. Dividiendo la distancia recorrida de ida y vuelta entre el tiempo invertido, se obtiene la rapidez de propagación. 50

Actividad CUATRO SESIÓN 3 3 Antes de iniciar la sesión, pregunte a sus alumnos acerca de lo aprendido durante la sesión anterior. Puede pedir que hagan una lluvia de ideas y que anoten en el pizarrón las más pertinentes. Para ello, revise las Pistas didácticas. En esta sesión se revisará cómo la frecuencia de una onda sonora cambia al variar la altura de la columna de agua en las botellas. Los alumnos describirán lo que le sucede a la onda sonora al pasar a través de distintos medios materiales.

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Describan lo que pasa con el sonido cuando se propaga a través de diferentes medios. El propósito de esta actividad es que los alumnos produzcan sonidos que se propaguen en el agua contenida en las botellas y escuchen con atención cómo cambia el tono del mismo, el cual corresponde a la frecuencia. 3 Se espera que se den cuenta que el tono del sonido, es decir, su frecuencia es inversamente proporcional a la altura de la columna de agua. Esto es: a menor cantidad de agua la frecuencia del sonido es mayor y el tono es más agudo. A mayor cantidad de agua la frecuencia es menor y el tono es más grave.

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CIENCIAS

II

3. Comenten:

b) Dividan la longitud de la cuerda entre el número de crestas para obtener la longitud de onda.

a) RM Los sonidos se escuchan con diferente tono, algunos son más agudos y otros más graves.

c) Dividiendo el número de movimientos de la mano entre 30 s para obtener la frecuencia. 5. Comunicación

b) RM La frecuencia.

• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos. Intercambien sus opiniones acerca de cómo aumentar la amplitud y la frecuencia de una onda que se propaga en una cuerda tensa.

c) RM Aumentar la cantidad de agua en la botella. d) RM Disminuir la cantidad de agua en la botella.

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Actividad CUATRO

e) Recuerde a los alumnos que la mayor frecuencia de un sonido equivale a un tono más alto, es decir, más agudo, y que la frecuencia menor corresponde a un tono más bajo o más grave. RM El tono más agudo corresponde a la botella con mayor cantidad de agua.

sesión 3

Describan lo que pasa con el sonido cuando se propaga a través de diferentes medios.

• Realicen la siguiente demostración 1. Van a necesitar: a) Dos o más botellas de vidrio. b) Agua c) Varilla de metal, puede ser un tenedor o una cuchara. 2. Realicen lo que se indica: a) Llenen una botella con agua y la otra, hasta la mitad. b) Golpeen por separado ambas botellas con la varilla. 3. Comenten: a) ¿En qué se diferencian los sonidos? b) ¿Qué característica de las ondas define el tono de un sonido? c) ¿Qué se necesita hacer para aumentar el tono? d) ¿Qué se necesita para disminuir el tono? e) ¿Cómo varía la frecuencia con la cantidad de agua en la botella?

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Lo que aprendimos

secuencia 3

En tu cuaderno, escribe la solución al problema.

Lo que aprendimos

• Para ello considera las siguientes cuestiones:

“Tienes una colección de botellas iguales de vidrio; llenas parcialmente de agua a diferente nivel. Si golpeas las botellas ligeramente con una pequeña varilla de metal, más o menos de la misma manera, notarás que todas ellas emiten sonidos distintos ¿por qué? Justifica tu respuesta.”

Resuelvo el problema

1. RM A menor cantidad de agua, el sonido es más grave.

en tu cuaderno, escribe la solución al problema.

2. RM La frecuencia o tono.

• Para ello considera las siguientes cuestiones: 1. ¿Cómo cambia el tono del sonido en las botellas?

Reflexión sobre lo aprendido RL Por ejemplo: Ahora sé que diferente cantidad agua cambia la frecuencia del sonido y por lo tanto, su tono. Antes pensaba que el movimiento oscilatorio y el ondulatorio eran lo mismo. Ahora sé que el movimiento oscilatorio consiste en un móvil que oscila o vibra en torno a una posición de equilibrio, pero no propicia un transporte efectivo de energía. En cambio, el movimiento ondulatorio, siendo la perturbación que se propaga en un medio material, transporta energía de una parte a otra de dicho medio.

El video aborda las características de las ondas: amplitud, cresta, valle y velocidad de propagación de la onda, a partir de ejemplos relacionados con el sonido. 4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

¿Para qué me sirve lo que aprendí? El propósito de esta actividad es que los alumnos transfieran sus nuevos conocimientos sobre ondas transversales, a una situación de la vida diaria. RM Generar una onda transversal, ya que al perturbar una región de la sábana es posible propagar dicha perturbación hacia el resto de la sábana, extendiéndola.

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Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Qué onda con la onda? en la programación de la red satelital edusat.

2. ¿Qué características de las ondas sonoras cambian según la cantidad de agua en las botellas? ido bre lo aprend sobre si una Reflexión so la secuencia al inicio de to de papel. ui as rq ab ba ns pe un e ra Revisa lo qu hacer avanza e ed pu s ua sa lo que be onda en el ag pensabas y entre lo que . ia no nc er re ad fe di cu ¿Existe sta en el ica tu respue ahora? Expl

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Tu hermano menor quiere tender su cama rápido y sin realizar mucho esfuerzo. se le ocurren dos formas para hacerlo: colocar la sábana sobre la cama y extenderla en todas direcciones, o bien, generar una onda transversal que se propague en la sábana para extenderla. ¿Qué método le recomendarías? 1. Explica tu respuesta en el cuaderno. 2. Utiliza en tus argumentos las nociones de generación y propagación de ondas.

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Tu hermano menor quiere tender la cama rápido y sin realizar mucho esfuerzo. Se le ocurren dos formas para hacerlo: colocar la sábana sobre la cama y extenderla en todas direcciones, o bien, generar una onda transversal que se propague en la sábana para extenderla. ¿Qué método le recomendarías? 1. RM Es más fácil generar una onda transversal porque ésta transporta la energía a toda la sábana, mientras que si la extiendo, invierto más energía y me tardo más.

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CIENCIAS

II

Lo que podría hacer hoy…

Lo que podría hacer hoy…

El propósito de esta actividad es que los alumnos valoren los órganos de los sentidos para que tomen las medidas adecuadas para cuidarlos.

Tu vecino practica a diario sus clases de trompeta y no puedes concentrarte para preparar tus exámenes. ¿Qué puedes hacer en la habitación donde estudias para que te llegue la menor cantidad de ruido? 1. Escriban en sus cuadernos una síntesis de sus argumentos. 2. Utilicen en sus argumentos los términos de reflexión, absorción y refracción del sonido

Tu vecino practica a diario sus clases de trompeta y no puedes concentrarte para preparar tus exámenes. ¿Qué puedes hacer en la habitación donde estudias para que te llegue la menor cantidad de ruido? 1. Escriban en sus cuadernos una síntesis de sus argumentos. Evalúe con un mínimo de dos argumentos 2. RM Cerrar la puerta y la ventana de la habitación y si es posible poner una caja de cartón extendida sobre la ventana. El cartón refleja el sonido y lo absorbe bastante bien. Otro material con características similares y mejores es el corcho.

Para saber más 1. 2. 3. 4. 5. 6.

De la Herrán, José. (2004). Mosaico tecnológico. México: SEP/ADN editores. Lomnitz, Jorge. (2003). Los temblores. México: SEP/CONACULTA Educal. Mcgrath, S. (2002). La física es diversión. México: SEP/Planeta. Navarrete, Néstor. (2003). Atlas Básico de Tecnología. México: SEP/Parramón. Noreña, V. Francisco y Juan Tonda M. (2002). La energía. México: SEP/Santillana. Pogan, A. (2003). Fuerzas físicas. México: SEP/Ediciones Culturales Internacionales.

Para saber más La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia.

1. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense. 1. Revista digital universitaria. 10 Febrero 2007. La luz como fenómeno ondulatorio. DGSCA, UNAM. 22 Febrero 2007. http://www.revista.unam.mx/vol.3/num3/sabias1/ondular.html

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Estas lecturas refuerzan algunos conceptos relacionados con las ondas que se desarrollaron durante esta secuencia. Se citan ejemplos de movimientos ondulatorios que afectan el acontecer cotidiano de una comunidad humana y otros que, por el contrario, forman parte del acervo tecnológico de la humanidad. Este vínculo puede ampliar el conocimiento del alumno, identificando a la luz como un fenómeno ondulatorio.

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s e c u encia 4

¿Cómo caen los cuerpos? Propósito general de la secuencia y perspectiva En esta secuencia se contrastan las explicaciones de Galileo y Aristóteles sobre el movimiento de caída libre y se trabaja el concepto de aceleración en forma fenomenológica, simbólica y gráfica. De esta manera, los alumnos aprenden a representar e interpretar las evidencias experimentales con el fin de distinguir un movimiento acelerado de uno que no lo es. Bajo las perspectivas de Historia y Naturaleza de la ciencia, los alumnos valoran la aportación de Galileo en cuanto al empleo de la experimentación en la construcción del conocimiento científico.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Descripción de los movimientos de una persona que cae libremente.

Texto de información inicial

Contrastar las explicaciones del movimiento de caída libre propuestas por Aristóteles con las de Galileo. Valorar las aportaciones de Galileo en la construcción del conocimiento científico.

Materiales necesarios o trabajo en casa

UNO Diseñar un experimento para identificar si los cuerpos pesados caen más rápido que los ligeros. Propuesta experimental. Actividades de desarrollo

2

3

DOS Aplicar los conceptos asociados a la caída libre. Reporte de práctica.

Texto de información inicial

Contrastar las explicaciones del movimiento de caída libre propuestas por Aristóteles con las de Galileo. Valorar las aportaciones de Galileo en la construcción del conocimiento científico.

Actividad de desarrollo

TRES Inferir cómo varía la velocidad de los cuerpos que ruedan por un plano inclinado.

Texto de formalización

Describir las magnitudes de aceleración y velocidad en distintos movimientos rectilíneos, especialmente el de caída libre.

Actividad de desarrollo

CUATRO Identificar las magnitudes involucradas en distintos tipos de movimiento rectilíneo. Tabla descriptiva

¿Cuál cae primero?

¿Qué pasa cuando te aceleras?

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 4

¿Cómo caen los cuerpos?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

sesión 1

Lee el texto. • Antes de la lectura contesta: ¿Qué se siente en el estómago cuando caes varios metros o bajas una pendiente en forma rápida? Texto introductorio

Caer en el vacío como caía yo, ninguno de ustedes sabe lo que quiere decir. Para

ustedes caer es arrojarse quizás desde el piso veinte de un rascacielos o desde un avión que se avería durante el vuelo; precipitarse cabeza abajo, manotear un poco en el aire, y la tierra está ahí, de pronto, y uno se da un gran porrazo (...) Les hablo de cuando no había debajo tierra alguna ni nada sólido (...) Uno caía así, indefinidamente (...) no habiendo puntos de referencia, no tenía idea de si mi caída era lenta o rápida. Admitiendo pues que cayéramos, caíamos todos con la misma velocidad y aceleración (...) en mi caída, seguía una recta absolutamente paralela a la de ella…”. Fuente: Calvino, Italo. Las Cosmicómicas (1997). Barcelona: Minotauro, pp. 41-42.

Para empezar Texto introductorio

El texto presenta las magnitudes velocidad y aceleración involucradas en una experiencia de caída libre, mediante su descripción por un personaje literario. 5 Pregunte a los alumnos si alguna vez han experimentado la sensación de caer libremente, con cuestionamientos como: ¿qué han sentido al dejarse caer en un lago?, ¿se han subido a una rueda de la fortuna?, ¿qué se siente cuando baja?; ¿qué sienten cuando viajan en coche y pasan por un vado?

Puede preguntar a sus alumnos cuál creen que sea la función del acelerador y el freno de un vehículo. Oriéntelos hacia la idea de que toda magnitud física que cambie con el 100

Mientras no abran el paracaídas, estas personas caen libremente.

En esta secuencia estudiarás el concepto de aceleración, como cambio de velocidad. Analizarás el efecto que tiene el peso de los objetos en la aceleración que experimentan cuando caen libremente. Valorarás la importancia de utilizar procedimientos organizados para describir con mayor precisión algunos fenómenos físicos cotidianos.

Consideremos lo siguiente…

S esión 1 1 Antes de iniciar la sesión, para atraer la atención de los alumnos, usted puede dejar caer cualquier objeto ligero que tenga al alcance y preguntarles cómo podrían describir el movimiento de los objetos que caen. Esta breve actividad puede servirle para introducir los propósitos de esta primera sesión: Contrastar las ideas de Aristóteles y Galileo sobre la caída libre, diseñar un experimento y aplicar sus conocimientos para registrar y demostrar este fenómeno físico.

Para empezar

a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante la secuencia.

Tu salón de clases se encuentra en el segundo piso de la escuela. Un compañero en la planta baja te pide prestada una goma. Al dejarla caer desde el balcón desprendes accidentalmente un ladrillo que estaba flojo. Si los dos objetos están a la misma altura cuando empiezan a caer, ¿cuál de los dos caerá primero? ¿Cuál de los dos tendrá mayor velocidad al llegar al piso? ¿Cómo lo demostrarías?

Lo que pienso del problema escribe en tu cuaderno una explicación para cada pregunta: 1. ¿Qué es una caída libre? 2. ¿Cuál objeto caerá primero? Explica. 3. ¿Cuál de ellos tendrá una velocidad mayor al llegar al suelo? 54

tiempo, como la velocidad o la aceleración, se denominan variables porque pueden cambiar o variar.

Consideremos lo siguiente… Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que ellos imaginen posibles soluciones. La que le damos a usted le permitirá guiarlos adecuadamente durante las actividades. Solución al problema: RM Sí. El ladrillo y la goma caen con la misma aceleración.

Lo que pienso del problema 1 Recuerde que en esta sección, es importante que los alumnos expresen libremente lo que piensan, en este caso, sobre la caída libre y sus características. Ellos podrán contrastar sus respuestas iniciales con las que elaboren al final de la secuencia.

Escribe en tu cuaderno una explicación para cada pregunta: 1. RL Por ejemplo: Que los cuerpos se mueven hacia abajo. 2. Es probable que la respuesta que otorguen los alumnos aquí sea que el ladrillo caerá más rápido porque pesa más, dado que el sentido común asocia el peso con la velocidad de caída, sin embargo, algunos alumnos pueden contestar que es igual RL Por ejemplo: El ladrillo caería más rápido. 3. Los alumnos suelen tener una intuición de lo que es la energía potencial gravitacional, y asocian la velocidad de impacto con la masa. RL Por ejemplo, el ladrillo porque pesa más.

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CIENCIAS

II

Intercambien sus ideas sobre:

Intercambien sus ideas sobre:

1. RL Por ejemplo: El tiempo de caída de objetos, la observación directa.

1. ¿Qué tipo de evidencias necesitan para resolver este problema? 2. ¿Qué harán para demostrar cuál de los objetos caerá primero y cuál tendrá mayor velocidad al llegar al piso. 3. ¿Qué fue lo que más les interesó del Texto introductorio? ¿Qué más quisieran saber?

Manos a la obra Nueva destreza

empleada

diante el cual se

procedimiento me

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un esa . Para ello, es nec nto: Planeación de erminado fenómeno eñar un experime

Dis

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Actividad UNO Diseñen un experimento para identificar si los objetos pesados caen más rápido que los ligeros.

1. Elaboren en su cuaderno una propuesta de experimento de caída libre para conocer si todos los cuerpos caen al mismo tiempo. El experimento debe permitir medir las variables que necesitas conocer en la caída libre. 2. El experimento debe permitir medir las variables que describen la caída libre. 2. Consideren los siguientes aspectos para su propuesta:

Una pelota y una pluma de ave, ¿caen al mismo tiempo?

perimental: un diseño ex Para hacer ento: del experim ivo jet ba? el ob Propongan poner a prue os ento em er qu sis en el experim ¿Qué hipóte van a medir se e qu es riabl or qué? ¿P va ? s la rá de en ce Identifiqu : ¿Qué su que suceda les que esperan qué materia Anticipen lo ilizar: ¿Con ut a n va e uirlos? ial qu eg er ns at co m os el em Identifiquen bajar? ¿Pod adas: s vamos a tra riables dese o sustancia medir las va ra pa to ien edim hacer? oc a pr os el m va an Defin ómo lo a medir? ¿C señado? ¿Qué vamos realizar lo di : ¿Podemos ño se di l de Evaluación

Evalúen los diseños de todos los equipos. Para ello: 1. Expongan sus diseños frente al grupo. 2. Debatan sobre las ventajas y las desventajas de cada uno. 3. Elijan el que consideren que funcionaría mejor, de acuerdo con sus ventajas.

2. RL Por ejemplo: Un experimento tomando distintos objetos, dejándolos caer, medir el tiempo de caída de cada uno, registrar los datos observados y analizarlos para concluir sobre lo obtenido. 3 3. Propicie que los alumnos se imaginen posibles situaciones de caída libre, que les permitan formular preguntas interesantes sobre el fenómeno. Comente con ellos, si es el caso, que las causas de la caída libre las abordarán con el trabajo de las secuencias del Bloque II. Por ahora, lo que interesa es describir este movimiento para estudiarlo. RL Por ejemplo: ¿Por qué se siente “un hueco en el estómago” cuando caemos libremente? ¿Por qué caemos? ¿Por qué no flotamos en el aire?, ¿puede ocurrir en la realidad que los personajes no dejen de caer?

Manos a la obra Los alumnos aplicarán esta destreza en el diseño experimental de la Actividad UNO. Pregúnteles si alguna vez han diseñado un experimento.

ido bre lo aprend Reflexión so ora ah s ne tos tie ¿Qué elemen problema? r el lve so re ra pa

Actividad UNO 55

Reflexión sobre lo aprendido 3 Comente con sus alumnos si al hacer su diseño siguen pensando lo mismo que antes con respecto a la diferencia en la velocidad de caída de los cuerpos.

Pídales observar la foto y que intercambien ideas acerca de si es posible que una pluma de ave y una pelota caigan al mismo tiempo.

Evalúen los diseños de todos los equipos. Para ello:

3 Es importante que los alumnos aprendan a asumir una postura crítica hacia las opiniones de los compañeros que exponen su diseño, en este caso, sobre la viabilidad del proyecto experimental. Por lo anterior, toda crítica que se realice supone comprensión y respeto a las propuestas originales, como condición necesaria, pero también compromete al grupo a elaborar sugerencias de mejora para el equipo que expone. Recuerde que en caso contrario, no se aporta algo útil a los compañeros criticados, sino simplemente, se les descalifica.

Diseñen un experimento para identificar si los objetos pesados caen más rápido que los ligeros.

El propósito de esta actividad es desarrollar la creatividad al diseñar un experimento, en el que definan las condiciones experimentales para obtener evidencias que respondan el problema: Si dos objetos distintos, como una goma y un ladrillo, caen o no al mismo tiempo. Con esta actividad, los alumnos manifiestan y discuten sus propias nociones sobre la caída libre que, en general, suelen ser aristotélicas. 2. Es importante que cada alumno comente sus ideas en el interior del equipo para que entre todos, lleguen a una propuesta común. 3. Estos aspectos permiten a los alumnos visualizar la situación experimental, prever dificultades que podrían tener y proponer soluciones hipotéticas. 5 L i b r o p a ra el maestro

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Nueva destreza empleada

secuencia 4 Actividad DOS

Pregunte a los alumnos qué conceptos de las secuencias anteriores están aplicando en esta secuencia. Por ejemplo, velocidad.

¿Cuál cae primero? apliquen los conceptos asociados a la caída

empleada ficar

: Identi aplicar conceptos tos. y hacer uso de los

concep

libre de los objetos. 1. Material

Actividad DOS

a) Dos objetos del mismo tamaño pero de distinta masa: una canica y una bolita compacta de papel.

El interactivo permite la formalización del fenómeno de caída libre a través de la manipulación de variables de interés como la cantidad de aire, el material, el radio y la masa de las esferas.

b) Cinta métrica o un metro. c) Cronómetro o reloj con segundero. d) Sartén metálico de unos 20 cm de diámetro. e) Cinta adhesiva. 2. Procedimiento • Antes de iniciar las experiencias:

4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento. Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad de la caída libre de los objetos.

nueva destreza

i. Midan la altura que hay entre el piso y el más alto de sus compañeros subido en una silla con el brazo extendido hacia arriba. Pongan a esa altura una marca con un pedazo de cinta adhesiva en la pared. ii. Coloquen el sartén en el piso, debajo de la marca. experiencia a: Los objetos caen aTaDOs a) Aten los objetos con la cinta adhesiva. b) Escriban una hipótesis sobre cómo será la velocidad de caída de los objetos. c) Registren el tiempo de caída al escuchar el sonido cuando los objetos golpean el sartén.

Apliquen los conceptos asociados a la caída libre de los objetos.

El propósito de esta actividad es que los reconozcan experimentalmente cómo se produce la caída de los cuerpos, registrando el tiempo y haciendo inferencias sobre los datos obtenidos. De esta manera aplican conocimientos sobre el desplazamiento, la velocidad y el tiempo vistos en la Secuencia 2. 56

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CIENCIAS

II

3. Resultados 3 Monitoree el trabajo de los equipos de manera que se sigan las instrucciones adecuadamente. Encontrarán dificultades al medir el tiempo, ya que es sumamente pequeño, del orden de décimas de segundo. Sugiera a los alumnos que reconozcan las diferencias en los tiempos de caída. Puede Por ejemplo, si registran un tiempo de 0.78 s, pueden redondear a 1s.

Experiencia B: Los objetos caen UNO POR UNO a) Escriban una hipótesis sobre cuál de los objetos caerá más rápido. b) Dejen caer los tres cuerpos al mismo tiempo, desde la misma altura pero separados. c) Registren el tiempo de caída, para ello escuchen el sonido en el sartén. Estén atentos pues la caída sucede en un tiempo muy corto. 3. Resultados • Completen estas tablas de resultados en su cuaderno. Experiencia A: Los objetos caen ATADOS Altura:

metros

Hipótesis ¿Cuánto tardará en caer el paquete? Bola de papel

Resultado Tiempo medido RM Por ejemplo: Para 3 m de altura, el tiempo es 0.78 s.

RL Por ejemplo, un segundo.

• Completen estas tablas de resultados en su cuaderno RM En la tabla

Balín o canica Experiencia B: Los objetos caen SEPARADOS Altura: Hipótesis ¿Cuánto tardarán en caer los objetos? Bola de papel Balín o canica

4. Análisis de resultados

metros

• De acuerdo con sus mediciones, expliquen en sus cuadernos:

Resultado Tiempo medido RM Por ejemplo: Para 3 m de altura, el tiempo es 0.78 s. RM Por ejemplo: Para 3 m de altura, el tiempo es 0.78 s.

Experiencia A: Los objetos caen ATADOS a) RM El balín.

4. Análisis de resultados

b) RM No, cayeron como si fuera un solo objeto. La masa no fue determinante.

• De acuerdo con sus mediciones, expliquen en sus cuadernos: Experiencia A: Los objetos caen ATADOS a) ¿Cuál de los objetos tiene mayor masa?

c) Los alumnos podrían pensar que el balín dentro del paquete será el primero en tocar el suelo, manifestando aún el pensamiento aristotélico. RL Por ejemplo: No. Yo creí el papel caería después.

b) ¿El tiempo de caída del paquete fue determinado por la masa de alguno de los objetos? Explica. c) ¿Se cumplió su hipótesis? Expliquen. Experiencia B: Los objetos caen SEPARADOS a) ¿Hubo diferencias en los tiempos de caída? b) ¿Cuáles son las razones por las que se obtuvieron esos resultados? c) ¿Se cumplió su hipótesis? Expliquen. 5. Comunicación • Elaboren un reporte de la práctica en su cuaderno. Intercambien sus opiniones en torno a si la masa influye en el tiempo de caída de los objetos.

ido bre lo aprend Reflexión so e ve lo qu ¿De qué te sir ra resolver el pa sabes ahora problema?

Experiencia B: Los objetos caen SEPARADOS a) RM No, que se aprecie. 57

Reflexión sobre lo aprendido Los alumnos ya tienen elementos para responder que la goma y el ladrillo caen con la misma velocidad. RL Por ejemplo: Aunque el ladrillo pese más que la goma, ambos caen al mismo tiempo.

Intercambien sus opiniones en torno a si la masa influye en el tiempo de caída de los objetos.

3 Solicite a sus alumnos que intercambien sus reportes entre los equipos y elaboren una conclusión grupal.

b) RM porque los cuerpos caen con la misma velocidad, sin importar la masa. c) RL Por ejemplo: No, pues pensamos que la bola de papel caería más lentamente que el balín. 5. Comunicación El reporte por equipo puede contener los propósitos de la actividad, redactados por los propios alumnos, el procedimiento descrito en forma breve, las respuestas a las preguntas del problema. 2 Los alumnos pueden incluir un diagrama del procedimiento en su reporte. Pregunte a los alumnos si vale la pena incluir este reporte en su portafolio. Deje que ellos valoren si lo hacen.

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Texto de información inicial

El texto muestra la diferencia entre las ideas de Aristóteles y Galileo sobre la caída libre. Describe el experimento de Galileo con el plano inclinado para demostrar el concepto de aceleración. También describe la postura de Aristóteles sobre la caída de los cuerpos. 2 Para crear expectativas sobre la lectura, se sugiere que revise con sus alumnos el título y las figuras del texto, así como lo que saben sobre Aristóteles y Galileo. Puede preguntarles cómo creen que estos personajes estén relacionados con el problema. Es recomendable hacer una recuperación grupal utilizando las preguntas posteriores la lectura como pretexto para la discusión. Mediante una lluvia de ideas, pida a sus alumnos describir el movimiento de caída libre para que contrasten sus ideas con las de Aristóteles y de Galileo. Para ello consulte las Pistas didácticas al inicio del libro.

secuencia 4 Lean el texto. Durante la lectura, encierren en un círculo los argumentos que les sirvan para resolver el problema.

Texto de información inicial

¿Cómo caen los cuerpos? El filósofo griego Aristóteles pensaba que el movimiento era algo que

los objetos poseían internamente, de manera que cuando caían libremente “manifestaban” mayor velocidad.. Aristóteles creía, además, que los cuerpos pesados tenían mayor “afinidad con la Tierra”. Esta idea prevaleció por siglos, hasta que Galileo Galilei la puso en duda y, pese a las críticas de muchas personas de su época, se dio a la tarea de demostrar la veracidad o la falsedad de las afirmaciones de Aristóteles, creando gran polémica en su tiempo. Galileo se había dado cuenta de que si se juntaban objetos pesados y ligeros, su combinación no restaba o sumaba velocidad a la caída de uno de ellos por separado. Por ejemplo, un par de piedras de masa diferente atadas entre sí, no caen más rápido que la ligera sola, como Aristóteles suponía. Estudiar este fenómeno no es cosa fácil. Un cuerpo en caída libre se mueve muy rápido y se necesitan alturas muy grandes para poder obtener algún dato útil. En aquellos tiempos no había cronómetros, fotografías instantáneas, ni mucho menos videos en cámara lenta. Experimentador ingenioso y sistemático, Galileo diseñó la forma de registrar datos de velocidades más lentas. Utilizó un plano inclinado para dejar rodar al mismo tiempo, cuesta abajo dos esferas de hierro observó que las esferas llegaban abajo al mismo tiempo aunque tuvieran diferente masa. Además de eso, Galileo marcó segmentos de la misma longitud desde lo alto de la rampa hasta la base. El tiempo que tardaban las bolas en recorrer cada segmento era diferente, de hecho, éstas pasaban más rápidamente por el último segmento. Con estos experimentos, Galileo dedujo el concepto de aceleración y demostró con evidencias que la velocidad con la que caen los cuerpos, no depende de su masa.

Aristóteles (384-322). Utilizaba razonamientos lógicos para explicar los fenómenos de la naturaleza.

Galileo Galilei (1564- 1642). Utilizaba los datos de sus experimentos para explicar los fenómenos de la naturaleza consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como polémica.

Intercambien sus opiniones sobre: 1 Antes de contestar estas preguntas, recoja las impresiones de los alumnos sobre el texto con preguntas como, ¿qué les parece la lectura?, ¿es lógico lo que pensaba Aristóteles?

1. RM Al controlar la inclinación, se pueden observar las diferencias en la velocidad, registrando más fácilmente el tiempo. 2. RL Por ejemplo: Para demostrar que todas las esferas se aceleraban igual, que caían al mismo tiempo. 3. RM El control de la pendiente permitió a Galileo observar cómo las bolas recorrían los intervalos de distancia marcada sobre los planos en menor tiempo. Así, se podía tener un registro más preciso de cómo se recorre mayor distancia en menor tiempo, de manera paulatina. Esto permitió a Galileo tener una evidencia de la aceleración, es decir, del cambio progresivo de velocidad en cada intervalo. 4. RM Que si se juntan objetos pesados y ligeros, su combinación no resta o suma velocidad a la caída de uno de ellos por separado.

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ido bre lo aprend Reflexión so raste en bo ela e qu sis ¿Las hipóte caída DOS sobre la a la Actividad se parecen os jet ob s libre de lo eles o por ót ist Ar r po lo dicho Galileo? bes ahove lo que sa ¿De qué te sir el problema? r lve ra para reso

intercambien opiniones sobre: 1. ¿Qué ventajas tuvo Galileo al utilizar un plano inclinado, si dejar caer objetos es aparentemente más sencillo? 2. ¿Por qué Galileo empleó esferas de distinta masa para su experimento? 3. ¿Qué evidencia llevó a Galileo a concluir que los objetos se aceleran conforme caen? 4. ¿Qué se puede demostrar con el experimento de las piedras atadas? • Escriban los puntos principales en el pizarrón.

58

Reflexión sobre lo aprendido Las nociones del sentido común sobre la caída libre suelen ser aristotélicas, y muchas veces cuesta trabajo cambiarlas. Los alumnos han tenido oportunidad de observar casos específicos de cuerpos de diferente masa que caen libremente. Sin embargo, es posible que algunos alumnos todavía piensen que los objetos pesados caen con mayor velocidad que los ligeros. Para resolver las dudas que tengan sus alumnos, permita que se expliquen entre ellos. 3 El haber diseñado un experimento propio, evaluar los diseños de sus compañeros y luego haber seguido un procedimiento experimental diseñado por otros, favorece la construcción fenomenológica de los conceptos asociados con la caída libre. RM Con lo trabajado en la secuencia, ahora sé que ambos objetos caen al mismo tiempo.

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CIENCIAS

II

Las ciencias y la comunidad científica

Las ciencias y la comunidad científica

Comente con los alumnos cuál es su opinión sobre las formas de pensamiento de estos personajes y su importancia para el desarrollo de las ciencias.

Aristóteles afirmaba: “No hay nada en la mente que no pase primero por los sentidos”. Sin embargo, pensaba que las explicaciones de las cosas se encontraban en su esencia, que no es perceptible. Para explicar las cosas, se debería proceder mediante razonamientos para llegar a un conocimiento superior. De esta manera, Aristóteles analizaba los fenómenos pero no consideraba importante experimentar. Galileo, por otra parte, es considerado el padre de la física moderna. Se atrevió a poner en duda todo cuanto analizaba; propuso ingeniosos experimentos en los cuales planeaba cuidadosamente las variables a medir. Al efectuarlos, medía varias veces el mismo evento, registraba los datos, analizaba sus resultados y obtenía conclusiones para demostrar la validez de las afirmaciones científicas.

Actividad TRES

Para cerrar la sesión, pida a sus alumnos retomar lo que saben hasta ahora para resolver el problema. Por ejemplo: que los cuerpos en caída libre tienen la misma velocidad, sin importar su masa. Permita que opinen sobre el valor de la experimentación para comprender fenómenos físicos.

sesión 2

Infieran cómo varía la velocidad de los cuerpos que ruedan por un plano inclinado. 1. Material a) Canica. b) Cinta métrica o un metro. c) Dos cronómetros. d) Tabla lisa de 1 metro de largo y 20 cm de ancho e) Plumón

S esión 2

2. Procedimiento a) Para elaborar el plano inclinado:

3 Antes de iniciar la sesión, pida a sus alumnos que recuerden cuál es el problema y qué es lo que han hecho para resolverlo.

i. Dividan con la regla la longitud de la tabla en dos partes iguales. ii. Hagan con el plumón una marca de 50 cm. No es necesario hacer las marcas en 0 y 100 cm. iii. Eleven el extremo que contiene el origen de la tabla a una altura de 3 cm; pueden apoyarla sobre algunos libros apilados.

En esta sesión, los alumnos avanzarán en la solución del problema al inferir cómo varía la velocidad de los cuerpos sobre un plano inclinado. Comprenderán la relación entre aceleración, velocidad y tiempo mediante ecuaciones de movimiento y la representación gráfica de la posición y el tiempo. También valorarán la importancia de hacer un registro cuidadoso sobre las mediciones obtenidas.

b) Para realizar la experiencia: i. Escriban en su cuaderno una hipótesis sobre si cambiará o no la velocidad de la canica al rodar sobre el plano inclinado. ii. Elijan dos compañeros que serán los cronometristas. iii. Un cronometrista tomará el tiempo cuando la canica pase por la marca de 50 cm y el otro, cuando la canica llegue al final de la tabla.

59

Actividad TRES

Infieran cómo varía la velocidad de los cuerpos que ruedan por un plano inclinado.

El propósito de esta actividad es replicar el experimento de Galileo, de manera que los alumnos observen cómo a medida que el objeto desciende por el plano, éste recorre mayor distancia en el mismo intervalo de tiempo. Con esta idea se pretende que infieran el concepto de aceleración.

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secuencia 4

4. Análisis de resultados

iv. Coloquen la canica en la marca de 0 cm.

• De acuerdo con sus mediciones, expliquen en sus cuadernos:

v. Suelten la canica cuando los cronometristas estén listos para tomar el tiempo. Ensayen un par de veces esta operación para lograr la sincronización. vi. Midan el tiempo en el que la canica pasa por las marcas de 50 y 100 cm.

a) RM Ver tabla.

vii. Registren los datos del tiempo en la tabla de resultados.

b) RM Se divide la distancia entre el tiempo. Tramo inicial: V = 0.5 m/0.5 s = 1 m/s. Tramo final: V = 0.5 m/0.4 s = 1.25 m/s.

viii. Calculen la velocidad de la canica en cada tramo 3. Resultados • Completen la tabla de resultados en sus cuadernos.

c) RM En el segundo. d) RM Es variable, se va incrementando.

Distancia (cm)

Tiempo (s)

0-50

RL Por ejemplo: Poco menos de un segundo: 0.7 s.

50- 100

5. Comunicación

Velocidad hacia el suelo

RL Por ejemplo: 0.4 s.

4. Análisis de resultados • De acuerdo con sus mediciones, expliquen en sus cuadernos:

• Elaboren un reporte de la práctica en su cuaderno.

a) ¿Cuál fue el tiempo en que la canica recorrió cada tramo? b) ¿En cuál de los tramos la velocidad fue mayor? c) La velocidad es constante o variable durante el recorrido por la rampa?

Pídales que incluyan en su reporte cuáles son las evidencias que permiten inferir el concepto de aceleración.

d) ¿Se cumplió o no su hipótesis? Expliquen. 5. Comunicación • Elaboren un reporte de la práctica en su cuaderno.

Intercambien sus opiniones en torno a:

Intercambien sus opiniones en torno a: 1. La forma que tendría la gráfica v vs t. Elaboren la gráfica en el pizarrón.

1. RM En las gráficas.

2. ¿Con qué palabra describiría el cambio de velocidad?

2. RM Aceleración. v

t 60

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CIENCIAS

II

Para terminar Texto de formalización

Para terminar Lean el texto. Antes de iniciar la lectura, comenten qué es la aceleración.

El texto describe el fenómeno de caída libre, las magnitudes involucradas y cómo se relacionan entre sí. Se presentan ecuaciones de movimiento cuyo propósito es que los alumnos comprendan las relaciones de proporcionalidad entre las magnitudes de velocidad, aceleración y tiempo.

Texto de formalización

¿Qué es la aceleración? Sabemos por experiencia que cuando soltamos

un objeto, éste no se queda suspendido en el aire sino que cae verticalmente. Mientras lo hace, aumenta constantemente su velocidad antes de estrellarse contra el piso. Este cambio de velocidad es la variable conocida como aceleración. Si, por el contrario, un objeto se mueve sin experimentar un cambio de velocidad, se dice que se desplaza a velocidad constante. Por ejemplo, supongamos que en un momento dado, un autobús viaja hacia Acapulco con una velocidad de 100 km s . Después de dos horas, el velocímetro marca 120 km h , de manera que hay una diferencia de velocidades en 2 horas, es decir:

4 Es conveniente que tenga a la mano el libro de Matemáticas de primer año para recordar el concepto de proporcionalidad directa e inversa. Detenga la lectura donde lo considere conveniente para aclarar el contenido. Anote en el pizarrón los datos numéricos con los que se ejemplifican las ecuaciones. Le sugerimos que enfatice el hecho de que velocidad y aceleración son magnitudes distintas, pero íntimamente relacionadas. La aceleración es la razón de cambio de la velocidad en el tiempo.

Al caer, cada gota de lluvia se acelera verticalmente hacia abajo.

120km - 100km 20km h h h = = 10km h2 h 2h

Este valor indica que ha habido una aceleración promedio de 10 km h2 En el caso anterior, la aceleración se expresa en km 2 , pero según el Sistema Internacional de Unidades se h expresa en metros sobre segundo al cuadrado, m2 . Existe una aceleración cuando cambia la velocidad; y a s mayor incremento en la velocidad se incrementa la aceleración. En forma práctica podemos decir, que en intervalos de tiempo iguales, mientras más grande sea la diferencia de velocidades en el numerador, la aceleración es mayor. Esto significa que la aceleración es directamente proporcional al cambio de velocidad.

Gráfica de velocidad Velocidad ( km ) h 130 120 110 100 0

1

2

3

4

Tiempo (horas)

En esta gráfica se observa cómo en intervalos de una hora, la velocidad de un objeto aumenta desde 100 km hasta 130 km . Esto indica que la aceleración es de 10 km h h2 h

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Respondan en el pizarrón: 1. RL Por ejemplo: Que cada una de las gotas experimenta de la misma manera la caída libre o que cada gota va aumentando su velocidad conforme cae.

secuencia 4 Si un cambio de velocidad fijo se hubiera producido en el doble de tiempo, es decir en 4 horas, la aceleración sería más pequeña, porque la aceleración y el tiempo son inversamente proporcionales: 120

km km km km 20 h 120 h km h - 100 h = 10 h = = 4h 4h 4h

v v La fórmula que expresa la aceleración es: a = f - i t Donde: vf , v i son la velocidad final e inicial, respectivamente t es el tiempo en el que ocurre el cambio de velocidad Galileo Galilei encontró que cuando el rozamiento del aire es mínimo todos los objetos caen simultáneamente y en línea recta hacia el suelo, sin importar cuál sea su peso. Su heredero científico, Isaac Newton descubrió el agente que causa la aceleración en los cuerpos que caen: la fuerza de gravedad. La aceleración que imprime esta fuerza es constante y uniforme en la cercanía de la superficie terrestre y se denomina, en m consecuencia, aceleración de la gravedad. Se representa con la letra g y su valor es de 9.8 s2 .

El agua de la cascada cae libremente

Respondan en el pizarrón: 1. En el pie de figura del dibujo de la lluvia, ¿qué quiere decir “cada gota de lluvia se acelera verticalmente hacia abajo”? 62

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CIENCIAS

II

2. La respuesta es el inciso b porque en una caída libre los cuerpos comienzan a moverse desde el reposo. De modo que la velocidad inicial vale cero y sólo se tiene un valor de la velocidad por intervalo de tiempo seleccionado. Asimismo, la aceleración se representa con la letra g. RM El inciso b. 3. RM t = vf g

2. ¿Cuál de las siguientes fórmulas corresponde a la de aceleración en una caída libre? Justifiquen su elección (a) t =

a y

(b) g =

v f - vi t

(c) v =

d t

(d) g =

a t

3. Si quisieran obtener el tiempo de caída de un objeto, ¿cómo lo obtendrían de la fórmula seleccionada en la pregunta 2?

Sabías que… La aceleración se puede representar mediante una gráfica de posición y tiempo. Para cada segundo transcurrido se grafica un punto. Al unir los correspondientes puntos se traza una curva y no una recta. Esto ocurre porque al aumentar su velocidad, el cuerpo recorre cada vez más distancia en el mismo tiempo. El desplazamiento entre dos distancias sucesivas se realiza más rápido. Si la velocidad se mantuviera constante, como ocurre en la gráfica de la Secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas?, se graficaría el movimiento como una recta, en donde se representa de manera evidente que un objeto tarda lo mismo en recorrer cada posición. Es decir, la aceleración es cero.

Sabías que… Analice con sus alumnos la gráfica mostrada y compárela con la gráfica de posición y tiempo de la Secuencia 2. Enfatice el hecho de que si bien ambas gráficas representan la relación entre la posición y el tiempo, en la Secuencia 2 se obtuvo una recta y en la presente secuencia se obtuvo una curva. La razón es que la recta representa el hecho de que la posición y el tiempo son directamente proporcionales, es decir, se recorren distancias iguales en tiempos iguales. En consecuencia la velocidad es constante. En el caso de la gráfica de esta Secuencia 4, la curva representa el hecho de que las posiciones ocupadas por el móvil no siempre son las mismas. En consecuencia, la curva representa el cambio de velocidad, es decir, la aceleración.

• Identifica las diferencias y las semejanzas entre esta gráfica y la que se encuentra en el texto ¿Qué más necesitamos para describir el movimiento? de la Secuencia 2. Posición (km)

50 40 30 20 10 5 0

0

1

2

3

4

5

Tiempo (horas) En esta gráfica de posición y tiempo se representa un objeto con movimiento acelerado.

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Para cerrar la sesión, pida a sus alumnos retomar lo que saben hasta ahora para resolver el problema. Por ejemplo: que la aceleración y la velocidad son magnitudes distintas pero muy relacionadas. Mientras la velocidad es un cambio de posición en el tiempo, la aceleración es un cambio de velocidad en el tiempo. Enfatice cómo las gráficas son herramientas muy útiles para distinguir magnitudes físicas y conocer cómo varía una en función de la otra. Se sugiere evaluar esta sesión con el reporte de práctica y la Reflexión sobre lo aprendido.

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S esión 3 3 Antes de iniciar la sesión, comente a sus alumnos que van a identificar las magnitudes de velocidad y aceleración en una actividad para saber si ya pueden distinguir entre estos conceptos. En esta sesión resolverán el problema.

secuencia 4

sesión 3

Actividad CUATRO ¿Qué pasa cuando te aceleras?

empleadas nuevas destrezas ticas cer las caracterís ono Rec identificar: os, hechos, sm ani org de es o propiedad os. materiales o proces

identifiquen los distintos tipos de movimiento. Para ello: 1. Marquen con una 3 la magnitud que corresponda a cada descripción. 2. Expliquen su elección en la última columna. 3. Fíjense en el ejemplo.

Actividad CUATRO

Tipo de movimiento Descripción

El video facilita la identificación de los conceptos de velocidad y aceleración en el movimiento de los objetos. 4 El recurso tecnológico aporta información para la resolución de la actividad. Puede aprovechar el recurso para comentar con sus alumnos, apoyándose en el conocimiento de las magnitudes y variables, qué consideran que pasó en la situación que se muestra.

Identifiquen las magnitudes involucradas en distintos tipos de movimiento rectilíneo. Para ello:

El propósito de esta actividad es que los alumnos identifiquen mediante el análisis de casos sobre el movimiento de objetos, cuándo está presente una velocidad constante o una aceleración constante. Es importante que los alumnos intercambien sus respuestas con otros equipos y discutan los conceptos. Hágales notar que es incompatible una descripción en donde se diga que la aceleración es constante y la velocidad también lo es. Este es un error común. Se espera que los alumnos describan por ejemplo, que el coche que mantuvo una hora su velocidad, tiene velocidad constante.

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a) Un tornillo flojo se desprende de una lámpara del techo y choca con el suelo en menos de un segundo.

b) En una carretera con mucho tráfico, un conductor dice que viajó a 30 km s durante una hora.

aceleración constante 3

Velocidad constante

explicación

La velocidad del tornillo va aumentando conforme cae. Por lo tanto tiene aceleración constante.

RM Durante esa hora, el conductor no ha modificado su velocidad, de modo que ésta es constante y no hay aceleración.

RM El trapo cae libremente por lo que su aceleración es constante.

c) Un trapo mojado cae del tendedero al piso. RM El corredor va incrementando su velocidad, por lo tanto tiene aceleración.

d) Un corredor arranca y alcanza 10 m s en 5 segundos 64

Nueva destreza empleada La Actividad CUATRO propone que los alumnos identifiquen experimentalmente y a partir de análisis de casos, respectivamente, los conceptos de velocidad y aceleración. Si lo considera necesario, proporcione usted ejemplos de la vida cotidiana para aclarar el significado de esta destreza, como cuando oímos un grito, tratamos de identificar de dónde proviene el sonido.

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CIENCIAS

II

Analicen sus respuestas. Para ello:

Analicen sus respuestas. Para ello:

3 Se recomienda coevaluar las tablas por equipos, intercambiando resultados y argumentando sobre ellos.

1. Intercambien sus resultados. 2. Las descripciones que se refieran a caída libre, ¿a cuál magnitud corresponden? ¿Por qué? 3. Escriban en el pizarrón sus conclusiones sobre las características de movimientos con:

2. RM Las descripciones a y c. En ambas se tiene una aceleración constante.

a) Velocidad constante. b) Aceleración constante.

3. a) RL Por ejemplo: No tienen aceleración, la velocidad siempre es la misma, no cambia.

l problema? dido bre lo apren resolución de Reflexión so ración en la ele ac de to ep sirve el conc ¿Para qué te

Lo que aprendimos

Resuelvo el problema “Tu salón de clases se encuentra en el segundo piso de la escuela. Un compañero en la planta baja te pide prestada una goma. Al dejarla caer desde el balcón desprendes accidentalmente un ladrillo que estaba flojo. Si los dos objetos están a la misma altura cuando empiezan a caer, ¿cuál de los dos caerá primero? ¿Cuál de los dos tendrá mayor velocidad al llegar al piso? ¿Cómo lo demostrarías?”

b) RL Por ejemplo: La velocidad siempre cambia pero de manera uniforme.

Lo que aprendimos En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia: • Resuelvo el problema: El alumno da una solución al

problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas. • Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados. Resuelve el problema en tu cuaderno.

• Ahora opino que...: Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada.

Para ampliar sus respuestas al problema, escriban un diálogo imaginario entre Aristóteles y Galileo sobre la velocidad de dos objetos de diferente masa cuando caen. • Elaboren el diálogo en una cuartilla de su cuaderno, considerando lo siguiente: 1. Tomen como ejemplo los diálogos entre los campesinos de la obra: Cuando veas la cola de tu vecino arrancar…, del Proyecto de Investigación 3: ¿Cómo reducir la contaminación en mi comunidad?, en tu libro de Ciencias I, volumen II, p. 77. 2. Describan la postura de cada personaje. Para ello, lean el texto ¿Cómo caen los cuerpos? 65

de que los objetos poseían una velocidad interna. Galileo por su parte, pugna por la experimentación para resolver esta cuestión, teniendo la hipótesis de que el tiempo de caída no depende de la masa de los cuerpos. Sus afirmaciones estaban basadas en cuestionar, observar, experimentar y analizar hechos muy simples que no cumplían lo dicho por Aristóteles. Por ejemplo, cuál debía ser la velocidad de dos piedras atadas, ¿la de mayor masa o la de la menor. RL Los cuerpos caen con la misma velocidad y aceleración si son compactos, o bien, si se tienen condiciones de vacío.

Reflexión sobre lo aprendido RM Para saber que los cuerpos que caen presentan la misma aceleración constante.

el argumento del “movimiento interno” de los cuerpos a la que aludía Aristóteles con las evidencias experimentales de Galileo y valoren el papel de la experimentación en la construcción del conocimiento científico. Para ampliar sus respuestas al problema, escriban un diálogo imaginario entre Aristóteles y Galileo sobre la velocidad de dos objetos de diferente masa cuando caen.

1.

3 Sería recomendable que algunos alumnos leyeran en voz alta los diálogos de cada personaje. De esta manera se puede coevaluar el diálogo que mejor represente la polémica entre estos personajes.

2. Aristóteles sostiene que la caída de los cuerpos depende de su peso. Sus afirmaciones estaban basadas en la idea

• Lo que podría hacer hoy: Se explora el componente conductual (tendencia a la acción) de las actitudes trabajadas durante la secuencia. Esta sección promueve la participación responsable e informada ante un problema o situación cotidiana. El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia, para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión. Al final de cada bloque se presenta: • Un ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque. • Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

Resuelvo el problema Responde el problema en tu cuaderno. Para esta última sección, que integra los contenidos, se espera que los alumnos elaboren un diálogo en donde expresen las ideas fundamentales sobre la caída libre entre Aristóteles y Galileo para resolver el problema. Lo importante es que contrasten L i b r o p a ra el maestro

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secuencia 4 El video aborda las magnitudes de velocidad y aceleración con respecto al movimiento. Así como las características del movimiento de caída libre, a través de ejemplos de la vida cotidiana. 4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Cómo caen los cuerpos? en la programación de la red satelital edusat.

lo dido ma o el ladril bre lo apren sobre si la go Reflexión so la secuencia de cio ini al e pensabas ta. Revisa lo qu la escuela. ca tu respues ero al piso de ahora? Expli caerían prim lo que sabes n co as de ab el ns ída libre, con iado lo que pe a sobre la ca 1. ¿Ha camb incides ahor o de vista co stifica tu respuesta. nt pu ál cu 2. ¿Con lileo? Ju con el de Ga Aristóteles o

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Para hacer pruebas de la resistencia de muchos materiales de construcción, los fabricantes dejan caer objetos para que adquieran grandes velocidades y así probar cómo se deforman al impactarse con el suelo

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

• Utilicen los conceptos de aceleración y velocidad para responder:

Para hacer pruebas de la resistencia de muchos materiales de construcción, los fabricantes dejan caer objetos para que adquieran grandes velocidades y así probar cómo se deforman al impactarse con el suelo

1. ¿Qué tiempo se requiere dejar caer libremente un ladrillo para que alcance una velocidad de 200 m s? 2. ¿Qué forma tendría la gráfica de posición y tiempo de este movimiento? 3. Si una lámina y un ladrillo se dejaran caer al mismo tiempo, ¿cambiarían las características del movimiento? Expliquen. comenten sus respuestas. • Escriban las ideas principales en el pizarrón.

1. RM El despeje de la ecuación queda t=v/g. El resultado es 20.4 m/s2 2.

5 Pida a un par de alumnos que pasen al pizarrón y expliquen cómo se va modificando la distancia entre cada posición y el tiempo. RM Sería una curva.

3.

3 Pida a los alumnos que recuerden cómo la forma de los objetos puede ser influida por la fricción del aire.

Comenten sus respuestas • Escriban las ideas principales en el pizarrón. Deje que los alumnos elaboren sus conclusiones sobre las diferencias entre la lámina y el ladrillo.

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Reflexión sobre lo aprendido RL Los cuerpos caen simultáneamente. Ahora coincido con el punto de vista de Galileo.

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CIENCIAS

II

Ahora opino que…

Ahora opino que…

Poner el conocimiento existente a prueba utilizando diversas evidencias, fue el aporte de Galileo a las ciencias. • Contesten en su cuaderno: 1. ¿Qué recomendaciones harían a las personas que elaboran experimentos? 2. ¿Qué valor puede tener el proceder con rigor en un experimento?

Poner a prueba el conocimiento existente, utilizando diversas evidencias, fue el aporte de Galileo a las ciencias.

Se espera que las respuestas estén orientadas a la valoración del trabajo experimental para demostrar con evidencias las afirmaciones sobre el origen, las causas y los efectos de los fenómenos naturales.

3. ¿Qué se debe hacer cuando las cosas fallan? Escriban en sus cuadernos un párrafo al respecto.

Para saber más… 1. Diccionario Básico de Científicos. (1994). Madrid: Tecnos. 2. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense. 3. Calvino, Italo. (1997). Las Cosmicómicas. Barcelona: Minotauro. 4. Vancleave, Jean. (2000). Física para niños y jóvenes. México: Limusa.

• Contesten en su cuaderno 1. RL Por ejemplo: Que sean ingeniosas, que no siempre se requiere material sofisticado para demostrar fenómenos.

1. Aguilar, Guillermo et al. La Mecánica de Galileo y Newton. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/03/htm/sec_9. html 2. Pérez, Luis. 29 de noviembre de 2006. Galileo. Exposición Galileo-Newton. 22 de febrero de 2007. http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd97/Biografias/11-1-b-galileo.html#caida

2. RL Por ejemplo: Los resultados son más confiables. 3. RL Por ejemplo: Intentar de nuevo, detectar dónde estuvo el error, plantear un nuevo diseño, revisar las hipótesis iniciales.

Para saber más…

67

1. Si el tiempo lo permite, el capítulo al que se alude en la página 41 de Las Cosmicómicas de Calvino, es altamente recomendable para comentar sobre la posibilidad de que todos los cuerpos permanezcan cayendo sin llegar a superficie alguna. Esta situación de ficción puede ser de gran interés para los alumnos. Este texto podría retomarse también para la Secuencia 9, en donde se aborda la gravitación 2. El diccionario de científicos aporta datos históricos y algunos episodios de interés sobre la vida de Galileo que pueden comentarse en el grupo. 3. Las páginas electrónicas amplían la información sobre los experimentos de Galileo. 4. El diccionario de física puede ser consultado permanentemente no sólo para las unidades de aceleración del Sistema Internacional de Unidades, sino para nociones como velocidad y aceleración. 5. El experimento # 30 de Van Cleave, de la página 84 es una demostración de la caída libre que puede compararse con los diseños experimentales de los alumnos.

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secuencia 5

¿Dónde están los alpinistas? sesión 1

Para empezar Lee el texto. • ¿Has empleado alguna vez gráficas? ¿Para qué? Texto introductorio

Todos los días aparecen gráficas en

Masa corporal en kilogramos

Pedro 80

Juan

consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como gráfica.

1998

1997

1996

1995

1994

los periódicos y revistas de circulación 78 nacional e internacional sobre diversos 76 temas. A partir de la interpretación de 74 su contenido, es posible conocer de un 72 solo vistazo cuándo, cómo y cuánto 70 cambian las cosas y los hechos que se 68 vienen registrando a lo largo del tiempo. Por ejemplo, cómo creció la población Años mexicana durante el siglo XX, o qué La gráfica muestra el cambio de la masa corporal (en kilogramos) tanto ha variado el precio del gas de dos personas a lo largo de cinco observaciones anuales. doméstico en el último semestre. Las gráficas son una forma muy útil de presentar información tanto en contextos científicos como cotidianos. Un médico las revisa para conocer cómo crece un bebé durante su primer año de vida, o qué tanta masa corporal pierde un paciente que sigue una dieta. En una gráfica se puede apreciar el incremento de temperatura que ha sufrido la Tierra a través del tiempo, y esta información permite predecir lo que sucederá en el planeta si no se toman acciones frente al efecto invernadero, por ejemplo. 14.5 14.3 Grados

14.1 13.9 13.7 13.5 1600

1700

1800

1900

2000

Años Cambio de la temperatura promedio de la Tierra durante los últimos cinco años, debido al fenómeno invernadero.

Las gráficas nos ayudan a visualizar los cambios de una magnitud o variable en relación con la otra y, así, comprender mejor el hecho, o la situación que se describe.

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Libro p a ra e l m a e s t r o

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s e c u encia 5

¿Dónde están los alpinistas? Propósito general de la secuencia y perspectiva En esta secuencia se estudian algunos movimientos acelerados y la forma de describirlos mediante gráficas; de esta manera, los alumnos aprenden a construir e interpretar gráficas de posición contra tiempo y de rapidez contra tiempo. Desde una perspectiva CTS los estudiantes valoran la utilidad de las gráficas, tanto en la ciencia como en la vida cotidiana.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Valorar la utilidad de las gráficas para representar cambios.

Texto de información inicial

Introducir las gráficas como representación de datos numéricos en un plano cartesiano. UNO Hacer una gráfica de distancia contra tiempo a partir de los datos de un automóvil que frena. Gráfica.

2

Actividades de desarrollo

Texto de formalización

DOS Interpretar gráficas de diferentes movimientos acelerados. Cuestionario.

Materiales necesarios o trabajo en casa

¿Cómo graficar?

Por persona: Hoja de cuadrícula chica y regla.

Aceleración

Mencionar los elementos necesarios para identificar un movimiento acelerado a partir de las gráficas de rapidez contra tiempo.

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que…

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secuencia 5

¿Dónde están los alpinistas?

1. El propósito.

sesión 1

Para empezar Lee el texto. • ¿Has empleado alguna vez gráficas? ¿Para qué? Texto introductorio

Todos los días aparecen gráficas en

Juan

consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como gráfica.

S esión 1 Para empezar

1998

1997

1994

4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

Pedro 80

los periódicos y revistas de circulación 78 nacional e internacional sobre diversos 76 temas. A partir de la interpretación de 74 su contenido, es posible conocer de un 72 solo vistazo cuándo, cómo y cuánto 70 cambian las cosas y los hechos que se 68 vienen registrando a lo largo del tiempo. Por ejemplo, cómo creció la población Años mexicana durante el siglo XX, o qué La gráfica muestra el cambio de la masa corporal (en kilogramos) tanto ha variado el precio del gas de dos personas a lo largo de cinco observaciones anuales. doméstico en el último semestre. Las gráficas son una forma muy útil de presentar información tanto en contextos científicos como cotidianos. Un médico las revisa para conocer cómo crece un bebé durante su primer año de vida, o qué tanta masa corporal pierde un paciente que sigue una dieta. En una gráfica se puede apreciar el incremento de temperatura que ha sufrido la Tierra a través del tiempo, y esta información permite predecir lo que sucederá en el planeta si no se toman acciones frente al efecto invernadero, por ejemplo. 1996

3. Las sugerencias específicas para la actividad.

1995

2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada.

Masa corporal en kilogramos

Para cada actividad se presenta la siguiente información:

14.5 14.3

5 Antes de iniciar la sesión, mencione a sus alumnos que aprenderán cómo hacer e interpretar gráficas, así como a valorar la utilidad de representar en ellas cualquier tipo de movimiento.

Grados

14.1 13.9 13.7 13.5 1600

1700

1800

1900

2000

Años

Texto introductorio

En el texto se explica que las gráficas se utilizan para representar cómo y cuánto cambian diferentes cosas o eventos. 2 Invite a los alumnos a interpretar las gráficas del texto y a comentar su contenido.

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Cambio de la temperatura promedio de la Tierra durante los últimos cinco años, debido al fenómeno invernadero.

Las gráficas nos ayudan a visualizar los cambios de una magnitud o variable en relación con la otra y, así, comprender mejor el hecho, o la situación que se describe.

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CIENCIAS

II

Consideremos lo siguiente…

Consideremos lo siguiente

Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que imaginen posibles soluciones. La solución que damos a usted le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades.

A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Unos alpinistas quedaron atrapados a 15 km de distancia del refugio en donde te encuentras y sólo podrán sobrevivir 40 minutos más debido al frío. De inmediato cargas el trineo para ir en su busca sobre la nieve. Los perros que jalan el trineo de rescate pueden correr a la misma rapidez durante una hora; aunque también pueden ir lento al principio para calentarse y, poco a poco, ir aumentando su rapidez. Utilizando la información de las gráficas contesta:

Solución al problema: RM El primer par de gráficas corresponde al recorrido del trineo a rapidez constante. El segundo par corresponde al recorrido del trineo cuando los perros aumentan su rapidez. Como puede observarse en la gráfica de Distancia contra tiempo en las primeras dos gráficas, cuando el trineo se mueve a rapidez constante, después de 40 minutos sólo se han podido recorrido 8 km y no es posible rescatar a los alpinistas a tiempo. En cambio, en la gráfica de Distancia contra tiempo que aparece en el segundo par de gráficas se observa que, al hacer correr a los perros cada vez más rápido, el trineo llega con los alpinistas antes de que pasen los 40 minutos, lo que hace posible salvarlos.

1. ¿Cuál pareja de gráficas es la que corresponde a cada uno de los movimientos del trineo? Explica tu respuesta. 2. Para rescatar a los alpinistas, ¿harías que los perros corrieran a rapidez constante o cada vez más rápido aunque al principio fueran más lento? ¿Por qué? Pareja de gráficas 1 Rapidez contra tiempo

18 16 14 12 10 8 4 2 0

Rapidez(km/min)

Distancia (kilómetros)

Distancia recorrida contra tiempo

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

0

10

20 30 TiempoAños (minutos)

40

20

40

60

80

Tiempo (minutos)

50

Pareja de gráficas 2 Rapidez contra tiempo

Rapidez(km/min)

Distancia (kilómetros)

Distancia recorrida contra tiempo 18 16 14 12 10 8 4 2 0

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0

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Tiempo (minutos)

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Tiempo (minutos)

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Lo que pienso del problema En esta sección es importante que los alumnos expresen libremente lo que piensan, con base en sus conocimientos previos, por lo que las respuestas pueden ser muy variadas. Después de que los estudiantes tuvieron tiempo de responder las preguntas de manera individual, es recomendable que comenten sus respuestas con el resto del grupo. 1. RM Por ejemplo: La velocidad es el cambio de la posición dividido entre el tiempo, y puede representarse con vectores o flechas que indican su dirección; el cambio en la velocidad dividido entre el tiempo define a la aceleración; que podría representarse también con vectores. 2. RL Por ejemplo: La primera, porque los perros comienzan corriendo rápido; si empiezan a moverse lentamente, como en la segunda pareja de gráficas, no habrá tiempo de rescatar a los alpinistas. 3. Oriente a sus estudiantes a que recuerden que el movimiento acelerado ocurre cuando la velocidad cambia. RL Por ejemplo: Cuando los perros corren cada vez más rápido, porque la velocidad está cambiando en el tiempo. 4. Los estudiantes suelen relacionar el movimiento acelerado con el hecho de que el objeto va aumentando su rapidez. Sin embargo, un movimiento acelerado implica un cambio en la rapidez. Por ejemplo, el frenado de un coche es también un movimiento acelerado aunque la rapidez va disminuyendo. Permita que los estudiantes expresen libremente sus ideas previas; identifíquelas para contrastarlas después con los conocimientos adquiridos en la secuencia. RL Por ejemplo: Sí, cuando un objeto está acelerado es porque su velocidad aumenta.

Recuerde brevemente a los alumnos los ejercicios realizados anteriormente con el plano cartesiano.

118

secuencia 5 Lo que pienso del problema contesta en tu cuaderno: 1. ¿Cómo se representa la velocidad de un cuerpo y sus cambios? conexión con Matemáticas Para recordar las características del plano cartesiano, revisa la secuencia 32: Gráficas asociadas a situaciones de proporcionalidad de tu libro Matemáticas i.

2. ¿De las dos maneras en las que pueden correr los perros, ¿cuál sería la necesaria para rescatar a los alpinista a tiempo? 3. ¿Cuál de las dos maneras en las que pueden correr los perros es un movimiento acelerado? Explica. 4. ¿Decir que un objeto se mueve con aceleración, ¿significa que va cada vez más rápido? Explica.

Manos a la obra Ahora sabes que la velocidad de un objeto puede ir cambiando en el tiempo y que a este tipo de movimiento se le llama movimiento acelerado. En esta secuencia de aprendizaje elaborarás e interpretarás las gráficas de distancia y rapidez contra tiempo, que te serán de utilidad para identificar las características del movimiento acelerado. Valorarás la utilidad de las gráficas para representar cambios tanto en el movimiento de los cuerpos, como en situaciones de la vida diaria. ¿Cómo graficar? Lean el texto. Pongan atención al significado de variable independiente y variable dependiente. Texto de información inicial

¿Qué son las gráficas? Para probar si una nueva medicina es eficaz en el tratamiento del cáncer, se investigan dos grupos de personas; a uno se le administra la medicina y al otro no, pero durante la investigación, todos los pacientes comen lo mismo, duermen el mismo tiempo y hacen el mismo ejercicio. De esta manera, se mantienen constantes algunas variables que pudieran afectar el resultado final. En este ejemplo, si el cáncer disminuye o no, es lo que se conoce como variable dependiente, ya que va a depender de otro factor. En este caso de si se usó o no la medicina, que sería la variable independiente. Otro ejemplo: si se quiere medir la distancia En este caso, la administración de medicamento contra el cáncer a un recorrida por un niño que viaja en bicicleta, la grupo de pacientes es la variable independiente, mientras que la incidencia de cáncer es la variable dependiente. variable independiente es el tiempo. La relación entre dos variables se puede representar claramente en un plano cartesiano y marcar sobre el eje iste siano: Cons s Plano carte re horizontal o de las “x” la variable independiente con una escala apropiada. la dicu en rp pe s eje en dos Para el tiempo, la escala puede ser en horas, segundos, minutos, etcétera. La en un punto an uz cr se que distancia depende de cuánto tiempo ha pasado, por lo que se considera una en. ig or o ad m lla variable dependiente y se representa en el eje vertical o de las “y”. 70

Manos a la obra 1 Comente con sus alumnos algunos ejemplos de movimientos acelerados. Por ejemplo, cuando algún objeto cae libremente, pisamos el acelerador de un coche parado, bajamos sin frenar una colina en bicicleta, etcétera. Pregúnteles acerca de las gráficas sobre la aceleración que hayan visto en periódicos, noticieros u otros medios. Pida que expresen la importancia o utilidad sobre cómo construir o interpretar una gráfica.

El video demuestra la manera de graficar distancia contra tiempo en distintos ejemplos de objetos en movimiento. 4 El recurso tecnológico complementa la información del texto. Puede aprovechar el recurso para hacer notar a sus alumnos la utilidad de las gráficas en la vida cotidiana.

Texto de información inicial

En el texto se explica la forma gráfica de representar el movimiento mediante el plano cartesiano, así como el significado de las variables dependientes e independientes. 2 Invite a los alumnos a leer las diferentes tablas y a que identifiquen las unidades de cada una de las magnitudes. Para asegurarse que entendieron el procedimiento puede pedir a sus alumnos que, en la gráfica que aparece en el texto, marquen algún otro punto; por ejemplo: después de transcurridos 60 segundos el niño avanzó 6 metros.

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CIENCIAS

II

Responde en tu cuaderno: 1. RM Es una variable dependiente, porque está determinada por el tiempo; es decir, durante un tiempo se ha recorrido una distancia determinada.

Vamos a suponer que después de 10 segundos de andar en bicicleta el niño avanzó un metro. Para graficar este dato, se coloca el lápiz en el eje horizontal donde está la marca de los 10 segundos, y se traza una línea vertical hacia arriba. Luego, se coloca el lápiz en el eje vertical donde la distancia sea 1 metro y se traza una línea horizontal hacia la derecha. En el lugar donde crucen las dos líneas se marca el punto de la gráfica.

2. RM 1m 3. RM 6m

Si suponemos que cada 10 segundos el niño avanza un metro más, los demás datos numéricos se marcan de la misma forma; finalmente, se unen los puntos con una línea. La forma de la línea indica cómo se ha comportado una variable con respecto a la otra. A esta representación se le conoce como gráfica de distancia contra tiempo.

Las gráficas son representaciones de datos numéricos en un plano cartesiano. Estas representaciones se forman por la unión de puntos en el plano mediante una línea.

Distancia contra tiempo

y Distancia (metros)

También se puede graficar así la rapidez contra tiempo para saber si un movimiento es acelerado. Los datos podrías tomarlos, por ejemplo, del velocímetro de un automóvil en movimiento en intervalos de tiempo que tú mismo determines.

7 6 5 4 3 2 1 0

x 0

10

20

30

40

50

60

Tiempo (segundos)

Plano cartesiano donde se representa la distancia que recorre el niño en la bicicleta.

4. Esta pregunta está relacionada directamente con los aprendizajes esperados: Reconocer las características del movimiento acelerado a partir de gráficas. Recuerde que estas características se trabajaron en la secuencia anterior. RM No, porque cada 10 segundos se recorre la misma distancia, así que la velocidad es constante.

Responde en tu cuaderno: 1. De acuerdo con la gráfica de distancia contra tiempo que aparece en el texto anterior, ¿la distancia es una variable dependiente o independiente? Explica. 2. ¿Qué distancia recorre el niño cada 10 segundos? 3. ¿A qué distancia estaría el niño después de 60 segundos? 4. ¿Es acelerado el movimiento que se representa o no? Justifica tu respuesta.

Vínculo entre Secuencias Analiza la gráfica de posición contra tiempo de la Secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas? • Responde: 1. ¿El movimiento del objeto es acelerado o no? ¿Por qué? 2. ¿Cuál es la variable independiente en esta gráfica? Justifica tu respuesta,

71

Se recomienda analizar con atención las gráficas que aparecen en secuencias anteriores, ya que con el conocimiento construido a lo largo de esta secuencia los alumnos pueden dar nuevos significados a los ejemplos anteriores. Usted puede resaltar que, en muchas ocasiones, la información de un hecho o fenómeno se expresa más claramente utilizando gráficas. 1. RM No, porque recorre la misma distancia en el mismo tiempo, así que la velocidad es siempre la misma. 2. RM El tiempo, porque se está graficando en el eje de las x y porque la posición del objeto depende del tiempo en el que se observa el movimiento.

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secuencia 5

Actividad UNO El propósito de esta actividad es que los estudiantes aprendan a graficar a partir de una tabla de datos que, en este caso, corresponden al movimiento rectilíneo de un coche que frena, por lo que las variables que se grafican son distancia y tiempo.

empleada Representar datos Hacer gráficas: la denominación usando el formato, adas para y las escalas apropi manera clara. comunicarlos de

nueva destreza

Tiempo: t (s) 0

Distancia: d (m) 0

2

18

4

32

6

42

8

48

10

50

4. Elabora una gráfica en tu cuaderno usando los datos de la Tabla 1. Para ello: a) Dibuja un plano cartesiano como el que se muestra, en el que señales la variable que representa cada uno de sus ejes y las unidades en las que se mide.

b) Traza los puntos de la tabla sobre el plano cartesiano con un color. c) Une los puntos con una línea continua de distinto color. comenten lo siguiente con base en la gráfica que construyeron:

1. ¿Qué distancia recorrió el automóvil en los primeros dos segundos? 2. Observa cómo se calcula la distancia que recorre el coche en el intervalo de tiempo que transcurre desde los dos segundos hasta los cuatro segundos:

72

c) La gráfica construida por los estudiantes debe ser similar a la que se muestra. RM Distancia contra tiempo para un coche que frena 60

b) Para graficar el primer punto (2,18) se desplaza el lápiz hasta el número 2 en el eje de las “x”, después se traza una línea paralela al eje “y”. Después, se desplaza el lápiz por el eje “y” hasta llegar al número 18, y se traza un línea paralela al eje “x”. Donde se cruzan ambas líneas se pinta un punto o un tache. De esta misma manera se grafican todos los puntos de la tabla. El primer punto de la tabla, el (0,0), es donde se cruzan los ejes.

40

20

0 0

5

10 Tiempo (s)

15

Comenten lo siguiente con base en la gráfica que construyeron:

120

2. Observa, en la siguiente tabla, los datos de las diferentes distancias recorridas por un automóvil en distintos tiempos. La letra t representa el tiempo expresado en segundos; la letra d, la distancia recorrida por el automóvil en metros.

Tabla 1. Datos de un automóvil en movimiento

3. En la tabla es poco evidente el movimiento del automóvil. Los valores de la distancia aumentan en el tiempo esto significa que el coche está cada vez más lejos; sin embargo, la distancia recorrida en cada intervalo es menor, lo que significa que el coche frena. El propósito de esta pregunta es que los alumnos observen que en las gráficas es más fácil interpretar los números que aparecen en la tabla y tener información sobre las características del movimiento. Permita que los alumnos expongan en este momento sus ideas sin intervenir para guiarlos a la respuesta correcta.

Haz una gráfica de distancia contra tiempo. Para ello: 1. Necesitas una hoja de cuadrícula chica y una regla.

3. ¿Puedes saber si el coche se frena o se acelera a partir de los datos de la tabla de abajo? Explica tu respuesta.

1 Puede pedir a los estudiantes que se imaginen el movimiento del móvil, a partir de los datos de la tabla, y que identifiquen si la distancia aumenta o disminuye. Es importante que los estudiantes observen que en cada intervalo sucesivo de 2 segundos, la distancia recorrida es menor.

4. a) Ayude a los estudiantes a identificar que la variable independiente siempre es el tiempo y se coloca en el eje de las “x” o abscisas. La posición depende de cuánto tiempo haya transcurrido desde que se inició el movimiento y se colocan en el eje de las “y” u ordenadas. Asegúrese que todos los estudiantes hagan esto antes de continuar la actividad. RM La distancia se mide en metros y el tiempo en segundos.

Actividad UNO

RM El móvil recorrió 18 metros.

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CIENCIAS

II

3. Recuerde a los alumnos que el intervalo significa el tiempo transcurrido entre el tiempo t = 8 s a t = 10 s. RM 50 m – 48 m = 2 m

a) El intervalo significa el tiempo que pasa entre el segundo 2 y el 4. b) En el segundo 2 el coche está a una distancia de 18 m del lugar en el que arrancó. c) En t = 2 s la distancia es d = 18 m. En t = 4 s la distancia es d = 32 m. Para encontrar la distancia que recorrió en ese tiempo simplemente restamos: 32 m -18 m =14 m, ya que los primeros 18 m los recorrió en los primeros 2 segundos. Así que la distancia que recorrió del intervalo que va de t = 2 s a t = 4 s es 14 m. 3. ¿Qué distancia recorrió en el intervalo que va de t = 8 s a t = 10 s? 4. Observa los valores de la distancia. ¿La rapidez es constante o no? ¿Por qué? 5. ¿El movimiento del automóvil es acelerado? Expliquen. 6. ¿Es más fácil observar movimiento del coche en la tabla o en la gráfica? Justifica tu respuesta. d (m)

Sabías que… Existe otra forma más fácil de calcular la distancia que recorre un objeto: utilizando las gráficas. Si quieres encontrar la distancia recorrida en el intervalo de tiempo que va del punto de la gráfica correspondiente a t = 2 s, al que corresponde a t = 4 s, coloca tu lápiz en el primero y traza una línea horizontal que cruce el eje “y”. Haz lo mismo con el segundo punto, el de los 4 s. El espacio que separa estos dos puntos es la distancia recorrida.

36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

0

1

2

3

4

t (s)

Otra forma de calcular la distancia recorrida.

lo aprendido Reflexión sobre retar gráficas de construir e interp es sab que ora Ah de: pon res po, posición contra tiem cia que recorrió el a saber la distan undos? 1. ¿Qué harías par ad DOS a los 7 seg ivid Act la de l óvi autom er el problema? olv res a r erio ant lo 2. Cómo te ayuda

Nueva destreza

empleada

ar tendencias en

Vínculo entre Secuencias Compara la gráfica que acabas de elaborar con la gráfica de posición y tiempo de la Secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos? ¿Qué tipo de movimiento se está representando en cada gráfica? Explica tu respuesta.

los

as: Detect Interpretar gráfic ablecer relaciones entre los datos ; est datos graficados ómeno. de un hecho o fen

73

determinado tiempo. Por ejemplo, en la pareja de gráficas 1 el trineo sólo recorre 8 km a los 40 minutos de recorrido, mientras que en la pareja de gráficas 2, el trineo recorre 16 km. 2 Para cerrar la sesión, comente con el grupo la utilidad de identificar correctamente las variables que se representan en una gráfica, para poderla interpretar adecuadamente. Recalque la importancia de que, al construir las gráficas, se escriba en cada eje la variable que se representa y las unidades en las que se mide. Para ejemplificar la utilidad de las unidades, puede mencionar el caso de los mapas: si no se explicitan las unidades (metros, kilómetros, etcétera), se tendrían dificultades para leerlo. ¿Qué pasaría si alguien piensa que son metros o pies cuando en realidad son kilómetros?, ¿le alcanzaría la gasolina?, ¿llegaría a tiempo?, etcétera.

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tabla de datos. Comente con los alumnos la utilidad de este conocimiento para obtener información de cualquier tipo de gráfica.

Reflexión sobre lo aprendido Puede comentar con sus estudiantes que las gráficas y las expresiones matemáticas utilizan distintos lenguajes por lo que es necesario conocerlos para poder comprender su significado. Ahora, que ya saben graficar, pueden entender la información que contienen las gráficas del problema. 1. RM En la gráfica, trazaría una línea paralela al eje de las “y” que parta del punto x=7 y observaría el punto en el que cruza a la línea de la gráfica. 2. RM Al graficar e interpretar las gráficas de la secuencia puedo saber que las gráficas del problema expresan la distancia que recorre el trineo en

4. RM No, porque cada vez el coche recorre menos distancia en el mismo tiempo, así que la rapidez es cada vez menor. 5. El objetivo de esta pregunta es contrastar los conocimientos previos de los estudiantes respecto al movimiento acelerado visto únicamente como un aumento en la rapidez (véase la pregunta 4 de la sección Lo que pienso del problema). En la pregunta anterior se analizó que la rapidez del coche está disminuyendo en el tiempo, pero esto también es un cambio en la rapidez; por lo tanto, es un movimiento acelerado. Puede repasar la definición de aceleración que se estudió en la Secuencia 4. RM Sí, porque la rapidez está cambiando, aunque en este caso disminuya. 6. RL Por ejemplo: En este caso, cuando el automóvil frena es más fácil observarlo en la gráfica, porque se aprecia la relación entre los puntos, además de que la distancia que recorre cada intervalo de tiempo es menor. Es importante analizar las graficas de las secuencias anteriores a partir de los nuevos conocimientos; esto le permitirá recalcar que el cambio en la distancia respecto al tiempo es la rapidez; si este cambio es el mismo, la rapidez es constante y por lo tanto NO es un movimiento acelerado. Para este caso, puede preguntar a los alumnos cómo sería la línea de la gráfica de distancia contra tiempo; la respuesta es: una línea recta. En los dos casos analizados (en esta actividad y en la Secuencia 4) es una línea curva, así que el movimiento es acelerado, ya que el cambio en la distancia es diferente para cada intervalo de tiempo. RM En los dos se está representando un movimiento acelerado, pero en esta secuencia el automóvil frena, así que la rapidez es cada vez menor; en la caída libre ocurre lo contrario: la rapidez aumenta cada vez más.

Sabías que... Se recomienda analizar con cuidado está sección, ya que explica la manera de obtener información a partir de la gráfica de la Actividad UNO, en lugar de basarse en la L i b r o p a ra el maestro

121

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secuencia 5 SESIÓN 2

Aceleración interpreten gráficas de diferentes movimientos acelerados. 1. Observen las gráficas de rapidez contra tiempo que genera un trineo al desplazarse en diferentes terrenos. Rapidez del trineo en la bajada grande 20

Rapidez (km/hr)

16 12 8 4 0

0

1

2

3 Tiempo (hr)

4

5

6

Rapidez del trineo en la bajada pequeña 18 15 12 9 6 3 0 0

1

2

3 Tiempo (hr)

4

5

6

Rapidez del trineo en el camino plano 20 Rapidez (km/hr)

Actividad DOS

15 10 5 0 0

1

2

3 Tiempo (hr)

4

5

6

Rapidez del trineo en la subida 20 Rapidez (km/hr)

El interactivo permite la modelación de distintos movimientos acelerados y la manipulación de variables de interés como la aceleración, la velocidad y la distancia. 4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos contrasten sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con una sugerencia didáctica para un mejor aprovechamiento.

Actividad DOS

Rapidez (km/hr)

5 Antes de iniciar la sesión, recuerde a sus alumnos brevemente: 1. ¿Cuál es el problema que estamos resolviendo? 2. ¿Qué elementos hay que tomar en cuenta para interpretar una gráfica correctamente? Recuerde a los alumnos que en la sesión anterior se describieron las características de las gráficas y cómo trazarlas. Dígales que en esta sesión analizarán la información contenida en diferentes gráficas de movimiento para identificar en ellas la participación de las variables velocidad y el tiempo en el movimiento acelerado. Recuérdeles la destreza que trabajarán en esta sesión: interpretar gráficas. Los estudiantes valorarán la utilidad de representar gráficamente el movimiento y cualquier relación entre dos variables.

15 10 5 0 0

1

2

3 Tiempo (hr)

4

5

6

74

Interpreten gráficas de diferentes movimientos acelerados. El propósito de esta actividad es que los estudiantes observen las gráficas de velocidad contra tiempo, para describir el movimiento de un trineo moviéndose libre en terrenos inclinados. A partir de estas gráficas, los alumnos podrán identificar las características del movimiento acelerado. 3 Es importante que los estudiantes vean con atención las gráficas, las unidades de las variables representadas y las diferencias entre ellas, principalmente en lo que se refiere a la línea de inclinación de la gráfica. Se sugiere cerrar el intercambio de opiniones con alguna conclusión grupal, con la elaboración de una lista de nuevas preguntas y dudas, o con un resumen de lo aprendido.

122

Nuevas destrezas empleadas En la segunda sesión se interpretarán varias gráficas de rapidez contra tiempo para que lo alumnos identifiquen en ellas las características del movimiento acelerado. Si no les queda clara la destreza, dígales que interpretar gráficas es poder entender la información que contienen. Por ejemplo, las señales en los baños públicos, nosotros las interpretamos como que uno de los baños es para hombre y otro para mujeres; algo similar ocurre con las señales de tránsito: una luz roja la interpretamos como que debemos detenernos, etcétera.

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CIENCIAS

II

Respondan en su cuaderno:

2. Respondan en su cuaderno:

a) Aquí nuevamente aparece un caso en el que la rapidez va disminuyendo, y se espera que los estudiantes sean capaces de identificar este movimiento como acelerado. Si no es así, fomente la discusión y retome la definición de aceleración que aparece en la Secuencia 4. RM En todos, menos cuando el trineo se desplaza por el camino plano.

a) ¿En qué casos existe una aceleración? b) ¿Qué pasa con la rapidez cuando la aceleración es negativa? Intercambien sus respuestas. • Escriban sus conclusiones en el cuaderno. 1. ¿Cómo esperan que sea una gráfica de rapidez contra tiempo, en el caso en que la aceleración sea muy pequeña? 2. ¿Qué pasa con la inclinación de la línea en las gráficas de rapidez contra tiempo cuando va disminuyendo la aceleración?

aprendido Reflexión sobre lo erísticas del ntificar las caract ide es sab ficas, observa Ahora que por medio de grá do lera ace to ien problema. ¿Qué movim el en ran est mu se nuevamente las que ponde a cada uno s es la que corres pareja de gráfica eo? trin del tos de los movimien

Vínculo entre Secuencias Para explicar las características del movimiento acelerado, consulten la secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos?

Para terminar Lean el texto. Identifiquen las ideas principales durante la lectura. Texto de formalización

¿Para qué sirven las gráficas?

Intercambien sus respuestas:

50

• Escriban sus conclusiones en el cuaderno.

40 Número de personas

Explicar el movimiento de un cohete, de una mariposa o de una piedra al caer puede ser un poco complicado utilizando las palabras. A veces un dibujo puede ser más esclarecedor; sin embargo, las herramientas más poderosas para describir cualquier movimiento son las gráficas. En una gráfica se puede mostrar con precisión la rapidez, la distancia o la aceleración que tiene un objeto en movimiento durante cualquier tiempo de su recorrido.

30

20

10

0 Canción preferida

Existen otros tipos de gráficas, llamadas histogramas o gráficas de barras. En ellas se representan variables que sólo se pueden expresar en números enteros, como el número de hombres o de mujeres, la cantidad de hijos, etcétera. Estas variables se denominan discretas o discontinuas.

75

Para terminar Lean el texto. Identifiquen las ideas principales durante la lectura. Los propósitos del texto son: 1. Mencionar la utilidad de las gráficas para una descripción precisa del movimiento en situaciones de la vida cotidiana. 2. Formalizar las características del movimiento acelerado a partir de las gráficas de rapidez contra tiempo. Se debe prestar atención y valorar la importancia o la utilidad de las gráficas en la vida cotidiana. 3 Pida a sus alumnos que busquen en revistas o periódicos distintos tipos de gráficas.

b) Comente con sus estudiantes que una aceleración negativa significa que la rapidez es cada vez menor. A continuación, respecto a la última gráfica, puede preguntar: ¿En qué tiempo la rapidez sería igual a cero? Al continuar la recta que une los puntos de la gráfica hasta que corte al eje del tiempo se puede encontrar este punto. RM Disminuye con el tiempo.

Reflexión sobre lo aprendido El objetivo principal de la secuencia es que los estudiantes puedan identificar por medio de gráficas las características del movimiento acelerado, lo cuál se verá reflejado en lo que contesten en esta sección. RM La primera pareja de gráficas corresponden al caso en el que los perros van a rapidez constante, porque la gráfica de rapidez contra tiempo corresponde a una línea horizontal; la rapidez en este caso es la misma en cualquier tiempo. Cuando los perros van cada vez más rápido la línea es similar a la que aparece en las gráficas del trineo cuando se mueve por las bajadas, se trata de un movimiento acelerado, que corresponde al segundo par de gráficas.

a) RM Que la línea de la gráfica sea muy poco inclinada. b) RM Mientras aumenta la aceleración, la línea de la gráfica es más inclinada, esto es, aumenta su pendiente. Cuando la aceleración es muy pequeña la gráfica tiende a la horizontal, como en el caso extremo en el que no hay aceleración. c) RM Que la línea de la gráfica tiene alguna inclinación. Los contenidos revisados en la Secuencia 4 se retoman en esta secuencia, por lo que es conveniente que los alumnos los consideren como el antecedente inmediato para la comprensión de sus nuevos conocimientos.

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Tiempo

Tiempo

Rapidez

Tiempo

Tiempo

Cuando un cuerpo se mueve con aceleración cero, la gráfica de rapidez contra tiempo es una recta horizontal. Para representar movimientos con aceleración constante, se utilizan rectas en las que la inclinación depende de qué tan grande es la aceleración.

También puede ser que la aceleración sea negativa como cuando frenas la bicicleta antes de atravesar la calle. En este caso la gráfica de rapidez contra tiempo es muy parecida, sólo que la inclinación es invertida.

Rapidez

2. Con está pregunta puede detectar la actitud de los estudiantes ante la utilidad de las gráficas en la vida cotidiana RL Por ejemplo: La temperatura promedio de la Tierra en los últimos años; la cantidad de lluvia que ha caído en la comunidad en los últimos años; los goles anotados por los equipos de fútbol del país en las últimas quince temporadas. 3. RL Por ejemplo: para saber lo qué está pasando con el calentamiento global; decidir qué sembrar en la próxima cosecha; comparar el desempeño de los diferentes equipos de futbol a lo largo de varios años.

Rapidez

Reconocer un movimiento que tiene aceleración constante es muy fácil si conoces las gráficas de rapidez contra tiempo, porque en ellas puedes observar una línea inclinada. Cuando no existe aceleración, la gráfica de rapidez contra tiempo presenta una recta horizontal, ya que la velocidad no cambia en el tiempo.

Rapidez

1. En el texto se mencionó que en una gráfica de rapidez contra tiempo se puede observar, a primera vista, si el movimiento es acelerado pues se representa con una línea recta inclinada; cualquier forma que no sea una línea horizontal, representará un movimiento acelerado.

secuencia 5

Rapidez

Intercambien opiniones sobre la utilidad de las gráficas en la vida cotidiana. Para ello:

Tiempo

Podemos saber fácilmente si un cuerpo está frenando, al observar la gráfica de velocidad contra tiempo: la inclinación de la recta es contraria a la de las gráficas anteriores.

El empleo de las gráficas va más allá de la descripción del movimiento. Suelen ser muy útiles para representar cualquier situación en la que existan cambios; por ejemplo, el crecimiento de una planta o la temperatura de un lugar a lo largo del día o del año. intercambien opiniones sobre la utilidad de las gráficas en la vida cotidiana. Para ello:

4. RM Una gráfica de barras.

1. Dibujen en el pizarrón una gráfica que represente un movimiento acelerado y otra que no. 2. Mencionen algunos casos de la vida diaria en los que las gráficas sean de utilidad. 3. ¿Para qué serían de utilidad las gráficas anteriores? 4. ¿Qué gráfica utilizarían para representar cuáles son las películas que más les gustan en el grupo? 76

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CIENCIAS

II

Lo que aprendimos

Lo que aprendimos

Resuelvo el problema

Resuelvo el problema

Se espera que los alumnos puedan identificar las características del movimiento acelerado, a partir del uso y análisis de gráficas; ambos son contenidos de la secuencia y por lo tanto son aspectos por considerar en la evaluación. Pida a los alumnos que lean con atención la información que contienen las gráficas, para averiguar si se recorre la distancia necesaria en el tiempo previsto por el problema

“Unos alpinistas quedaron atrapados a 15 km de distancia del refugio en donde te encuentras y sólo podrán sobrevivir 40 minutos más debido al frío. De inmediato cargas el trineo para ir en su busca sobre la nieve. Los perros que jalan el trineo de rescate pueden correr a la misma rapidez durante una hora; aunque también pueden ir lento al principio para calentarse y, poco a poco, ir aumentando su rapidez. Utilizando la información de las gráficas contesta: 1. ¿Cuál pareja de gráficas es la que corresponde a cada uno de los movimientos del trineo? Explica tu respuesta. 2. Para rescatar a los alpinistas, ¿harías que los perros corrieran a rapidez constante o cada vez más rápido aunque al principio fueran más lento? ¿Por qué?”. Pareja de gráficas 1

Resuelve el problema en tu cuaderno. Rapidez contra tiempo

Rapidez(km/min)

Distancia (kilómetros)

Distancia recorrida contra tiempo 18 16 14 12 10 8 4 2 0

0 0

10

20 30 TiempoAños (minutos)

40

1. RM Como puede observarse en la gráfica de rapidez contra tiempo, en la primera pareja de graficas los perros se mueven con rapidez constante, lo cual corresponde a una recta horizontal. La segunda pareja de gráficas representa un movimiento acelerado, es decir cuando los perros avanzan lento al principio y poco a poco aumentan su rapidez.

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 20

40

60

80

Tiempo (minutos)

50

Pareja de gráficas 2 Rapidez contra tiempo

Rapidez(km/min)

Distancia (kilómetros)

Distancia recorrida contra tiempo 18 16 14 12 10 8 4 2 0

0

0

10

20

30

Tiempo (minutos)

40

50

2. RM La única forma en la que se podría rescatar a los alpinistas es que los perros corran cada vez más rápido. Esto puede observarse en las gráficas de distancia contra tiempo, ya que pasados 40 minutos se pueden recorrer 16 km, mientras que yendo a velocidad constante solo pueden recorrerse 10 km y los alpinistas se encuentran a 15 km.

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10

20

30

40

50

Tiempo (minutos)

Resuelve el problema en tu cuaderno.

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Reflexión sobre lo aprendido Recuerde que es importante que los estudiantes comparen los cambios en sus conocimientos, ya que esto permite un aprendizaje significativo del contenido. Pídales que analicen la pregunta 4 de la sección Lo que pienso del problema para continuar la reflexión sobre los cambios en sus conocimientos previos. RL

secuencia 5 Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿Qué son las gráficas? en la programación de la red satelital edusat.

aprendido Reflexión sobre lo uencia as al inicio de la sec sab pen que lo Revisa ficas. n que tienen las grá ció rma info la re sob

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Relaciona las siguientes acciones con las gráficas de movimiento que representan. • Escribe en tu cuaderno la letra y el número para cada caso. Por ejemplo: 2A. acciones:

Gráficas: (1)

El video permite reconocer lo que son las gráficas y su utilidad en distintos ámbitos científicos, sociales y de la vida cotidiana, a partir de ejemplos del movimiento de algunos objetos.

v

t

Muchacha sentada viendo televisión. ( )

(2)

4 El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia. Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia.

v

t

Coche frenando. ( )

(3)

v

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

• Escribe en tu cuaderno la letra y número para cada caso. Por ejemplo: 2A

t

Cohete acelerando para despegar. ( )

El propósito de la actividad es que los alumnos apliquen los nuevos aprendizajes en un contexto diferente y puedan relacionar movimientos que suceden en la vida cotidiana con las gráficas que generarían. Se pretende evaluar la capacidad de los estudiantes para interpretar la información que contienen las gráficas del movimiento de un cuerpo

(4)

Burro caminando a rapidez constante. ( )

v

t

78

RM En la tabla.

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CIENCIAS

II

Lo que podría hacer hoy…

Lo que podría hacer hoy…

En esta actividad se presenta una situación en la que los alumnos tendrán que tomar una decisión con base en las gráficas presentadas, para lo cual es importante que sepan interpretarlas. Con esta actividad se evalúa el análisis de gráficas y se presenta una situación hipotética en la que los estudiantes podrán valorar la importancia del análisis de gráficas para obtener información que les ayude a tomar una decisión. 3 Después de que los estudiantes respondan de manera individual se recomienda que comenten las respuestas entre todos.

Por fin llegaron las vacaciones!… Tu familia decide salir unos días y debes escoger el lugar al que irán. ¿Cuál de los siguientes sitios para vacacionar eliges y por qué? 1. Para tomar la decisión observa las siguientes gráficas en las que se muestra la temperatura promedio que hubo en los meses anteriores:

Temperatura ( oC)

Temperatura en Tulum 40 35 30 25 20 15 10 5 0

0

1

2

3

4

5

6

7

Tulum, Quintana Roo.

9 10 11 12

8

Tiempo (meses del año)

Temperatura ( oC)

Temperatura en la zona de acampado Bosque de Ocotepetl (Toluca) 35 30 25 20 15 10 5 0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Tiempo (meses del año)

Bosque de Ocotepetl, Toluca.

2. Contesta en tu cuaderno:

Temperatura ( oC)

Temperatura en las Barrancas del Cobre 35 30 25 20 15 10 5 0

0

5

10

Tiempo (meses del año)

a) RL Por ejemplo: Tulum porque quiero asolearme y durante todo el año es muy caluroso. b) RL Por ejemplo: A Tulum llevaría traje de baño porque todo el año la temperatura es alta. A las Barrancas del Cobre llevaría ropa abrigada porque aunque en algunos meses la temperatura es alta, en los últimos meses del año baja la temperatura; en la zona de acampado también llevaría ropa abrigada porque hace frío todo el año.

15

Barrancas del Cobre, Chihuahua.

2. Contesta en tu cuaderno: a) ¿Qué lugar eliges y por qué? b) ¿Qué tipo de ropa llevarías a cada uno de los lugares?

Para saber más… 1. Llansana, Jorge. (2004). Atlas básico de Física y Química. México: SEP/Parramón. 2. Noreña, Fernando. (2005). La manzana de Einstein. México: SP/ADN Editores. 1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense.

Para saber más

1. Melgarejo, Joaquín y Pilar Cuevas. 1994. Las fuerzas circulares y la gravedad. SEP, Unidad de Telesecundaria. 20 de febrero de 2007 http://omega.ilce.edu.mx/biblioteca/sites/telesec/curso2/htmlb/sec_126.html 79

En estos libros se encuentra más información acerca de las caracterísicas del movimiento acelerado, así como algunas gráficas de movimiento. 1. Llansana, Jorge. (2004). Atlas básico de Física y Química. México: SEP/Parramón. 2. Noreña, Fernando. (2005). La manzana de Einstein. México: SP/ADN Editores. 1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense. Se recomienda el uso del diccionario para revisar la definición de palabras como aceleración. Este vínculo describe matemáticamente el movimiento acelerado; incluye ecuaciones para calcular velocidad y distancia así como representaciones gráficas del movimiento.

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P r o y e c to d e i n v e s t ig a ción 1

¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero? Propósito y perspectiva Mediante la construcción de un sismoscopio, los alumnos integran sus conocimientos sobre las ondas mecánicas: longitudinales y transversales, así como su relación con los movimientos sísmicos. Desde una perspectiva CTS, los estudiantes valoran los conocimientos sobre las ondas y la utilidad de dispositivos apropiados para alertar a la población ante fenómenos naturales, previniendo o evitando sus consecuencias.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN

Momento de la secuencia

1

2

Materiales necesarios o trabajo en casa

Texto introductorio

Describir las formas de propagación de un sismo. Generalidades sobre las ondas sísmicas.

Fase I. Investiguemos conocimientos útiles

Identificar las causas y los efectos de las ondas sísmicas. Síntesis informativa.

Fase II. Exploremos para definir el problema

Obtener información directa sobre los riesgos sísmicos en su comunidad y las medidas de seguridad que se toman para enfrentar un terremoto. Entrevistas.

Por equipo: Bitácora o grabadora, cámara fotográfica (opcional).

Fase III. ¿Cómo contribuimos a la solución del problema?

Identificar por medio de un sismoscopio las fuerzas y las magnitudes de un sismo. Sismoscopio.

Por equipo: Materiales sencillos de fácil acceso para elaborar un sismoscopio.

3

4

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero? Sismos

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

Proyecto de investigación 1

¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

SESión 1

Para empezar ¿Cómo detectar un sismo con un dispositivo casero? Lean el texto. El Sol DoraDo Miércoles 27 de abril de 2005

¿Cómo se propaga un sismo? En la mañana del 19 de septiembre de 1985, los sismógrafos registraron un terremoto con movimientos horizontales y verticales, con intensidad de 8.1 grados en la escala de Richter. El origen del terremoto, se localizó en el suelo marino, cerca de las costas de Guerrero y Michoacán. El sismo se transmitió por la corteza terrestre, los devastadores efectos cobraron miles de víctimas en el Valle de México, las que se recuerdan en cada aniversario de la tragedia. La corteza terrestre está fraccionada como un gran rompecabezas y a cada una de estas partes se les llama “placa tectónica”. El calor del núcleo provoca que las rocas fundidas del manto (magma) asciendan en ciertos lugares de la corteza empujando lentamente las placas tectónicas que, de esta manera, se mueven unas con respecto a otras. Entre una placa y otra se acumula gran cantidad de energía, periódicamente se libera al moverse una placa con respecto a otra,

originando un sismo. Las ondas producidas por el sismo viajan a través de las capas terrestres y pueden llegar a recorrer miles de kilómetros. Por lo general, estas ondas viajan muy rápido. Por ejemplo, un terremoto originado en las costas de Acapulco tarda aproximadamente un minuto en sentirse en la Ciudad de México. La rapidez de las ondas depende de las características del medio; es diferente si la onda se transmite por agua o por algún tipo de roca. Las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, mucho más rápido que las ondas sísmicas. Cuando se detecta un sismo se puede alertar de su llegada a comunidades distantes, por medio de ondas electromagnéticas, lo que permite tomar las medidas necesarias para evitar catástrofes. Tabla 1. Velocidades de las ondas en distintos medios

S esión 1

Roca

En esta sesión se identificarán las ondas mecánicas longitudinales y transversales en la corteza terrestre como la causa de los sismos. Los alumnos valorarán la necesidad de contar con procedimientos y alarmas que prevengan a la población de peligros causados por fenómenos naturales.

3 Además, de favorecer la interacción social con instituciones de su comuidad valorarán la utilidad de la tecnología para la prevención de desastres. El recurso tecnológico fortalece el proyecto de investigación por lo que puede utilizarlo después de leer el texto introductorio, o al finalizar las actividades de desarrollo.

El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento. E l S o l D o r ado El texto describe la forma como se origina un terremoto, y se dan a conocer las generalidades sobre las ondas mecánicas. Como ejemplo de esto se menciona el terremoto del 19 de septiembre de 1985 en la Ciudad de México. Además, contiene información general sobre las capas tectó­ 130

Ondas secundarias

Velocidad en km/s

Granito

5.2

3

Basalto

6.4

3.2

Caliza

2.4

1.3

Agua

1.5

Tabla 2. Velocidad de las ondas sonoras y electromagnéticas Velocidades en km/s

Sonido

Aire

0.34

Agua

1.5

Madera

3.9

Acero Por causa de los movimientos de las placas tectónicas ocurren los terremotos. En las regiones cercanas a los bordes de las placas hay mayor probabilidad que ocurran fuertes sismos.

5.1

Luz

300,000

Ondas electromagnéticas

300,000

A lo largo de las secuencias del bloque, has aprendido los conceptos básicos del movimiento y sus relaciones, como efectos de la fuerza en su interacción con los cuerpos físicos. En este proyecto analizarás las variables que pueden medirse con un sismógrafo. Con la información que recopiles podrás elaborar tu propio sismoscopio o sismógrafo con materiales sencillos y, de esta manera, medir movimientos del terreno. Valorarás la utilidad de la tecnología para la prevención de desastres.

Para empezar El interactivo es un simulador que apoya a los alumnos en el diseño de un sismoscopio, la manipulación de variables de interés, el uso de herramientas tecnológicas, la comunicación de ideas y el trabajo en equipo.

Ondas primarias

Tipo de Medio

80

nicas terrestres y sus posibles movimientos como causantes de los temblores. Se hace especial referencia a las ondas y sus carac­ terísticas para que el alumno pueda aplicar esta información durante la elaboración de su sismógrafo o sismoscopio y para explicar su funcionamiento. 3 Intercambien opiniones sobre el efecto devastador que puede causar un terremoto. Puede retomar conocimientos previos preguntando a sus alumnos sobre lo que saben del terremoto de 1985 en la Ciudad de México para promover la participación en el aula. Utilice preguntas como ésta: ¿Por qué se origina un temblor? Se sugiere recordar la Secuencia 3: ¿Qué onda con la onda?, donde se identifica al tsunami como una conse­cuen­ cia del movimiento de las placas terrestres.

4 Comente con sus alumnos la utilidad de la tecnología aplicada a una alerta sísmica que pudo haber prevenido a los habitantes de la Ciudad de México durante el terremoto de 1985. Valore junto con ellos la importancia de la prevención de otro tipo de desastres, mediante alarmas adecuadas.

Si lo considera conveniente comente algunos aspectos físicos del terremoto de 1985. Al llegar a la Cuenca de México, donde hay un subsuelo fangoso, la amplitud de las ondas aumentó provocando que el terreno flojo se moviera en forma oscilatoria con gran fuerza. Los edificios de altura media entraron en resonancia con las ondas provocando su derrumbe a causa del movimiento trepidatorio o vertical. Los edificios bajos o los muy altos quedaron en pie porque no alcanzaron a entrar en resonancia con las ondas.

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CIENCIAS

II

Consideremos lo siguiente... No pida a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que ellos expresen lo que saben al respecto.

Consideremos lo siguiente… Lean con atención el problema que se plantea. Con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución.

Si fueras el responsable del comité de seguridad de tu escuela: 1. ¿Qué medidas de seguridad implementarías para proteger a la población ante un sismo? 2. ¿Considerarías la construcción de un sismógrafo como parte de una alerta sísmica? ¿Por qué? 3. ¿Cómo podrías elaborar un sismoscopio o sismógrafo casero? tividades: ro de sus ac Para el regist reta o lib , no er ad Utiliza un cu o bitácora. 1. ¿Alguna vez has sentido un temblor o has escuchado hablar de carpeta com nado temblores? registro orde a, Lleva ahí un s del problem s sa en pi e qu 2. ¿Por qué ocurre un temblor? de la de lo consultados, os xt te s lo lo de de s 3. El Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), ha que realices, s. entrevistas rado nt co organizado un Plan de emergencia y seguridad e instalado un en os datos y objet Sistema de Alerta Sísmica ¿Sabes en qué consisten y cómo n muy iones te será funcionan? rme Estas anotac borar el info ela ra pa s útile 4. ¿Qué variables físicas crees que se pueden medir durante un sismo? . to ec oy pr l de Compartan sus respuestas.

Lo que pienso del problema

Escribe en tu bitácora una respuesta para cada punto:

• Escriban en el pizarrón aquellas que son comunes.

bajo El plan de tra explica las que actividades realizar, tendrás que en fases. organizadas

Manos a la obra Plan de trabajo

SESIÓN 2

Fase I: Investigemos conocimientos útiles Por qué ocurre un temblor, cómo se mide su intensidad, qué son las ondas sísmicas y cómo se propagan, así como la manera de prevenir sus efectos. Fase II: Exploremos para definir el problema Organizados en equipos, recopilen información sobre el funcionamiento de una alerta sísmica, su existencia en instituciones de su comunidad, y el conocimiento de los habitantes de su localidad sobre qué hacer en caso de sismo. Para ello visiten instituciones públicas y platiquen con los encargados de esos comités de seguridad. Investiguen también si su comunidad se ubica en una zona sísmica. Fase III: ¿Cómo contribuimos a la solución del problema?

3 No hay una solución única ni particular al problema que se plantea. La respuesta debe incluir la situación de cada comunidad relacionada con la detección y prevención de desastres ocasionados por sismos. Oriente a sus alumnos para que identifiquen las medidas que se llevan a cabo en la localidad, para la protección de la población en caso de un terremoto. Motive a sus alumnos a utilizar en todo su trabajo los conceptos de fuerza, magnitud, velocidad y tiempo. 4 Comenten la forma en la que se llevará el registro de las actividades, que puede ser en un cuaderno u otro soporte. Resalte la importancia del orden en cualquier situación, procurando que llegue a ser un hábito cotidiano de los alumnos. Solución al problema: RM 1) Diseñar un plan de simulacros y los responsables de las distintas brigadas del Comité de Seguridad y Emergencia Escolar. Darlo a conocer y actualizarse continuamente. 2) El sismógrafo es indispensable para crear una alerta sísmica; percibe y registra las ondas sísmicas. Con estos datos en el centro sismológico valoran si emitir o no la señal de alarma sísmica por medio de señal de satélite para avisar a lugares alejados del epicentro, la futura llegada del temblor. Si cerca de su comunidad existe un Centro Sismológico puede programarse su visita. 3) Para construir un sismógrafo o un sismoscopio se necesitan materiales sencillos; hay que tener clara la diferencia entre ambos dispositivos: el sismógrafo permite registrar y medir la magnitud del mismo y el sismoscopio sólo detecta el movimiento.

Lo que pienso del problema

Apoyados en los resultados de su investigación, elaboren un sismoscopio o un sismógrafo con materiales de fácil acceso, y prueben su funcionamiento. Evaluen la utilidad de los sismoscopios para prevenir desastres.

1.

2 Para interesar a los alumnos y recordar cómo se propagan las ondas, hágales saber algunos datos que les ayuden a entender por qué el terremoto de 1985 provocó tantos daños en la Ciudad de México, y no en las zonas cercanas al epicentro, ocurrido en la costa occidental a 400 km de distancia. Estos datos pueden incluir aspectos como el tipo de subsuelo de la Ciudad de México, el tipo de construcciones que no resistieron, la falta de reglamentos o la infracción a los reglamentos y normas de construcción. La magnitud del sismo fue de 8.1° en la escala de Richter y, en su trayecto, las ondas no causaron desastres en las poblaciones porque viajaron por terrenos rocosos. Si es posible inviten a un adulto de la comunidad que haya vivido el temblor de 1985 para que cuente su experiencia. A los alumnos les será más significativo, ya que los acercará más al problema. RL Por ejemplo: Sí, mis familiares me han contado algo. Yo sentí un temblor hace algún tiempo

2.

1 En esta pregunta es probable que sus alumnos se refieran a mitos que hay entre la gente, como “porque hace demasiado calor”. Con cierto conocimiento también pueden contestar que por estar cerca del eje volcánico en el centro del país, o bien por el reacomodo de las placas terrestres. RM A causa del movimiento de las placas tectónicas o movimientos causados en el subsuelo o explosiones nucleares o de gas.

3.

1 En caso de que no exista o se desconozca el plan de protección en la comunidad, resalte la necesidad de conocerlo y llevarlo a la práctica ante cualquier emergencia. Aproveche para realizar un pequeño sondeo sobre medidas preventivas ante otras situaciones de emergencia:

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dura, lo “fuerte” del temblor, los daños que causó en las construcciones. Compartan sus respuestas. Aproveche este momento para verificar el avance de los alumnos. En una reunión plenaria del grupo puede pedir que cada equipo comunique sus avances y los problemas a los que se han enfrentado. Después de que los equipos compartan sus respuestas, confirme que tengan la información completa de lo expuesto. Propicie la participación de todos los alumnos. Para cerrar la sesión, pida a los alumnos que expliquen las diferencias entre las ondas sonoras, ondas electromagnéticas y ondas sísmicas. Procure el diálogo y participación de sus alumnos para que expongan algunas situaciones conflictivas que se originan en una población después un sismo.

S esión 2 Antes de iniciar la sesión, repase con sus alumnos los tipos de ondas y su rapidez de desplazamiento.

Manos a la obra

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inundaciones, huracanes, incendios. Insista en la necesidad e importancia de la prevención y preparación ante situaciones emergentes. RL Por ejemplo: Sí. Las estaciones de radio y televisión, así como las instituciones de auxilio a la sociedad, repiten la alarma que se activa en el centro sismológico más cercano al epicentro de un temblor para avisar a la población. De esta forma las personas que viven alejadas de ese lugar tienen unos segundos para prevenirse antes de que llegue la onda sísmica. Los lugares públicos tienen letreros que indican las salidas de emergencia y están marcados los lugares de reunión seguros para el personal. En los oficinas públicas el personal normalmente nombra un comité de seguridad que realiza simulacros y revisa que las salidas de emergencia se encuentren despejadas, entre otras tareas. 4. Tal vez los alumnos contesten con respuestas más cercanas a su experiencia y con lenguaje sencillo, por lo que puede ser útil tener en mente que además de sus respuestas también se les puede señalar algunas variables que no tomarán en cuenta como la frecuencia y la amplitud de las ondas, además de la magnitud del sismo o la energía liberada. RL Por ejemplo: El tiempo que

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Plan de trabajo Recuerde a sus alumnos la importancia de organizar un calendario de trabajo y el orden que deben seguir para llevarlo a cabo, por lo cual deberán analizarlo para distribuir adecuadamente las actividades entre los integrantes del equipo. Procure fomentar y valorar su creatividad e iniciativa para resolver el problema.

Fase I: Investiguemos conocimientos útiles

Proyecto de investigación 1 Calendario de actividades

rio En el calenda s escribirás la que actividades s realizarán lo en responsables las y cada fase fechas de entrega.

Fecha

Fase ii Fase iii

1. Respondan:

En esta fase recopilarás información l útil para documenta del el desarrollo damos proyecto. Te rencias algunas refe bes para de lo que sa ultes que las cons

b) La luz viaja a 300,000 km/s y el sonido dependiendo del medio por el cual se transmite varía entre 0.3 km/s y 5 km/s aproximadamente. RM La luz. c) RM Las ondas primarias, de allí su nombre.

responsables Fase i

describan las causas y los efectos de las ondas sísmicas. Para ello:

1. a) RM El texto introductorio de la Secuencia 1; Los Textos de información inicial de las Secuencias 2 y 3; los Textos de formalización de las Secuencias 1 y 3; la Actividad 2 de las Secuencias 3 y 4.

cronograma de actividades

Fase I. Investiguemos conocimientos útiles

Describan las causas y los efectos de las ondas sísmicas. Para ello:

5 Sugiera a sus alumnos que, para responder las preguntas, organicen y clasifiquen los textos por temas. Por ejemplo, los temas generales pueden ser: a) Movimientos sísmicos; b) Escalas de medición; c) Aparatos para medir la magnitud de los sismos.

En cada fase identifiquen las actividades por hacer y designen a los responsables de cada una de ellas. Consulten con su maestro la fecha final de entrega para que distribuyan mejor su tiempo. De resultarles útil cópien el formato siguiente en su bitácora. En caso contrario, diseñen su propio calendario.

a) ¿Qué lecturas y actividades del bloque pueden servir para identificar cómo se originan y transmiten las ondas sísmicas? b) ¿Qué viaja más rápido: La luz o el sonido? c) ¿Qué viaja más rápido: El sonido o una onda sísmica? d) ¿Qué beneficio tiene para nuestra seguridad el conocer la diferencia de velocidades de las ondas?

Las partículas del medio por el cual se desplaza la onda, vibran en el mismo sentido de la propagación de la perturbación.

Onda Secundaria o Transversal. Los movimientos de las partículas del medio que transportan la onda son perpendiculares a la dirección de propagación de la perturbación.

Las ondas primarias provocan contracciones en el terreno. Pueden propagarse en cualquier tipo de material, ya sea líquido o sólido.

Las ondas secundarias provocan ondulaciones en el terreno. Sólo pueden propagarse por medios sólidos.

82

d) Sugiera que vean las tablas de velocidades para que puedan comprender mejor la respuesta. Al comparar las diferentes velocidades, sus alumnos notarán con mayor claridad que la diferencia de rapidez entre ellas, permite un intervalo suficiente de tiempo para ponerse a salvo en una situación de emergencia. RM Al momento que se detecta el movimiento en el epicentro, se emite un aviso mediante ondas electromagnéticas, de la llegada inminente de las ondas sísmicas. Se generan también mensajes por radio y televisión. Una vez alertada la población, se pueden tomar medidas preventivas para minimizar desgracias personales.

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CIENCIAS

II

e) Puede utilizar un buscador de Internet y escribir, ‘movimiento ondulatorio’, ‘sismos’, ‘tsunami’ y le aparecerán varias opciones de consulta. Pueden consultar las enciclopedias electrónicas o las páginas institucionales que aparezcan. Si cuentan con biblioteca escolar puede utilizar los libros de Física II, para tercero de secundaria de la reforma de 1993. RL Por ejemplo: Internet, la biblioteca escolar o de la comunidad.

i. RM Las ondas transversales secundarias (S) producen movimientos sísmicos trepidatorios, en cambio las longitudinales producen movimientos sísmicos oscilatorios.

ii. RM Un sismógrafo es el instrumento para medir y registrar la intensidad y tiempo de duración de un terremoto. Un sismoscopio no puede medir ni registrar la intensidad y la duración de un sismo, sólo lo detecta.

iii. RM La escala de Richter mide la intensidad del sismo, relacionada con la amplitud de la onda. La escala de Mercalli mide la magnitud del daño ocasionado.

iv. RL Por ejemplo: Las que señala el Centro Nacional para la Prevención de Desastres o CENAPRED. Se dividen en medidas antes, durante y después de un terremoto. Antes de un terremoto: Conocer ubicación de llaves de gas, agua, fusibles de electricidad; realizar simulacros de evacuación. Durante un terremoto: Conservar la calma y ayudar a otros a conservarla; ubicarse en lugares seguros ya establecidos, si no se logra salir del edificio, refugiarse bajo mesas o pupitres. Después de un terremoto: Ofrecer ayuda, no tocar cables de electricidad que hayan caído, sintonizar la radio para escuchar las medidas emergentes adoptadas.

e) Amplien la información sobre los siguientes aspectos: i. ¿Qué tipos de onda producen los movimientos trepidatorios y qué tipos, los oscilatorios? ii: ¿Qué se puede medir con un sismógrafo y qué con un sismoscopio? iii. ¿Qué mide la escala de Richter y qué, la Mercalli? iv. ¿Cuáles son las medidas de protección contra terremotos? 2. Consulten las referencias que consideren necesarias para identificar: a) El origen y los efectos de los sismos. b) Las zonas sísmicas de nuestro país. c) Sismos en tierra y mar 3. Pueden consultar las referencias que se listan abajo. Para ello: a) Dividan las lecturas entre todos los equipos. b) Cada equipo buscará y sintetizará los textos revisados en su bitácora. c) Expondrán una síntesis de la información consultada al resto del grupo.

Algunas referencias de nterés Ciencias II. Énfasis en Física: 1. Secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas? 2. Secuencia 3: ¿Qué onda con la onda? Geografía: 1. Secuencia 9: La población en riesgo 1. Sismos 1. Alcántara, I. (2002). Los derrumbes. Colección Fenómenos naturales. México: Conaculta 2. Dalgleish, S.(2002). Los terremotos. México: Mcgraw-Hill 3. Medina, F. (2003). Sismicidad y volcanismo en México. Colección “La ciencia para todos”.México: FCE. 4. Nava, A. (2003). La inquieta superficie terrestre. Colección “La ciencia para todos”. México: FCE. 5. Nava, A. (2002). Terremotos. Colección “La ciencia para todos”.México: FCE. 6. Stradling, J. Fuerza de la naturaleza. McGraw-Hill Periódico Reforma “Crecen la alerta sísmica” fecha 19-07-2005. Ciudad y metrópoli Periódico Reforma “Inventan detector de tsunamis” fecha 19-01-2005. Cultura

83

El video describe el fenómeno de los sismos, su intensidad y algunas formas de prevención de los efectos que causa su impacto en las comunidades humanas. El recurso tecnológico aporta información de interés para el desarrollo del proyecto.

4 Puede aprovechar el recurso como fuente de información sobre el origen de los sismos y su relación con las ondas, así como para reflexionar sobre el impacto en ciertas zonas propensas y las medidas de seguridad que se pueden tomar. En estas lecturas de diario se nos dan a conocer dos adelantos tecnológicos sobre las alarmas, que servirán para evitar pérdidas humanas. Se puede entrar a la edición electrónica de este diario y solicitar ahí mismo por fecha estos artículos. Para acceder a la edición electrónica es necesario ser suscriptor o tener una contraseña de un suscriptor.

velocidad (casi a 1,000 kilómetros por hora) y que alcanzan gran altura al llegar a la costa, por lo que pueden causar gran destrucción y numerosas víctimas. 3. Se sugiere que organice a sus estudiantes de tal forma que cada equipo busque información diferente en las referencias de interés. Después de ello, los integrantes de los equipos se organizan para comunicar a los otros equipos lo que han investigado.

2. a) Si compara la corteza de la Tierra con el cascarón fracturado de un huevo, cada sección del cascarón sería como una placa. Los sismos son producidos por el movimiento de las placas tectónicas. Otro tipo de sismos se produce por explosiones nucleares que algunos países hacen en el subsuelo.

b) Puede pedir a sus alumnos que digan los nombres de los lugares donde han escuchado que se han producido los sismos en México. Localicen estos puntos en el mapa y compárenlo con el mapa de placas tectónicas, para identificar la cercanía del sismo a los bordes de las placas tectónicas.

c) Cuando el movimiento de las placas tectónicas se produce bajo el mar, se genera un terremoto submarino. Esta onda se transmite al agua, lo que puede formar un Tsunami, que consiste en olas que viaja a gran

Algunas referencas de interés En estas secuencias el alumno podrá retomar los conceptos sobre ondas que le permitan desarrollar adecuadamente el proyecto. Estas lecturas ayudan a tener un conocimiento más amplio sobre los aspectos físicos y geológicos que intervienen en un sismo.

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Proyecto de investigación 1

Estos vínculos ayudarán a comprender mejor el origen de los sismos, qué hacer ante ellos y la forma de construir un sismoscopio casero.

1. CENAPRED. Desastres, Guía de prevención. 26 de febrero de 2007. http://www. cenapred.unam.mx/es/DocumentosPublicos/PDF/guia.pdf 2. Espíndola, J. La Sismología y los Sismos de Michoacán de Septiembre de 1985. 23 de febrero de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/066/htm/sec_8.htm 3. Gómez, J. 3 de agosto de 2005.Cómo construir un sismoscopio casero. 23 de febrero de 2007. www.geociencias.unam.mx/bol-e/bole__sismoscopio020805.pdf 4. Nava, Alejandro. Terremotos. La ciencia para todos. 23 de febrero de 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/34/html/terrem.htm 5. Observatorio Astronómico de Agache. 25 de mayo de 1997. Construcción de un sismógrafo analógico casero. 26 de febrero de de 2007. http://www.cip.es/personales/oaa/informes/sismografo/sismografo.htm 6. Sarrazín, M. Cómo protegerse de los terremotos. 23 de febrero de 2007. http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=++%3E++54&tc=3&nc=5&art=32# 7. UNAM. Servicio Sismológico Nacional del Instituto de Geofísica. 23 de febrero de 2007. http://www.ssn.unam.mx/

Para cerrar la sesión, asegúrese que sus alumnos tengan claros los conceptos de onda longitudinal y transversal además de algunas de sus características. Puede preguntarles diferencia entre una y otra onda.

S esión 3 Antes de iniciar esta sesión, comente con los alumnos los conocimientos que tienen acerca de las ondas y sus efectos. Puede utilizar la técnica de lluvia de ideas, para obtener respuestas a preguntas como: ¿Qué tipos de onda conocen? ¿Cuáles son las velocidades de ondas sonoras y las ondas electromagnéticas? ¿Cómo se produce una onda sísmica? ¿Viaja a la misma velocidad en cualquier terreno la onda sísmica? A partir de estos conocimientos investigarán las formas de prevención, alerta sísmica y medidas ciudadanas existentes para orientar a la población en caso de emergencia.

intercambien la información que cada equipo sintetizó. Para ello: 1. Escuchen con atención las exposiciones de sus compañeros. 2. Completen su bitácora con la información que ellos aporten.

SESión 3

4. a) RL Por ejemplo: Hay mucho riesgo porque vivimos cerca de los bordes de la 134

oral o

a co

gráfica de un

Fase II: Exploremos para definir el problema obtengan información sobre los riesgos sísmicos en su comunidad y las medidas de seguridad que se toman para enfrentar un terremoto. Para ello:

1. Seleccionen cuatro o cinco edificios públicos (puede ser una escuela, hospital, oficina del gobierno o del municipio, biblioteca).

En esta fase recabarás información directamente idad de tu comun r para resolve el problema.

2. Formen cuatro o cinco equipos y repártanse los lugares. 3. En cada lugar, acudan con el encargado de la Brigada de Seguridad o Protección civil o con alguna otra persona que les pueda dar información. 4. Realicen una entrevista para indagar sobre: a) Los riesgos sísmicos en su comunidad. b) ¿Qué se debe hacer en caso de sismo y por qué? c) ¿Se cuenta con alarma sísmica? ¿Cómo funciona?

84

Placa de Cocos.

b) RM Tratar de conservar la calma. Si se hace la evacuación del lugar, seguir indicaciones del personal capacitado. Al movilizarse recordar siempre “no corro, no grito, no empujo”. Si se opta por repliegue, cubrirse con objetos como mesa o escritorio, pero no quedarse cerca de ventanas o lugares con riesgo de fracturas o desmoronamientos.

c) RL Por ejemplo: i. No se cuenta con alarma sísmica. ii. Sí se cuenta con alarma sísmica, pero no ha funcionado como se supone debería funcionar. iii. Sí se cuenta con alarma sísmica y funciona bien, pero no siempre la gente está atenta a ella.

Obtengan información sobre los riesgos sísmicos en su comunidad y las medidas de seguridad que se toman para enfrentar un terremoto. Para ello:

Es recomendable que antes de que los alumnos visiten alguno de estos lugares, un representante de la escuela haga contacto con la o las personas con quien acudirán los alumnos. Solicite la ayuda necesaria para que sus estudiantes puedan realizar su trabajo de la mejor manera.

ación textual,

ntificar inform eno. rmación: Ide obtener info sa, situación, hecho o fenóm

Fase II: Exploremos para definir el problema A partir de aquí los alumnos tendrán que hacer una serie de tareas extra clase. Revise los lugares que los alumnos visitarán para hacer sus entrevistas y las preguntas que van a formular. 4 Al finalizar esta etapa de trabajo es importante una puesta en común para la presentación de avances en el grupo. Procure guiar a sus alumnos para la organización de esta puesta en común.

a empleada

nueva destrez

Nueva destreza empleada Cuando quiero saber sobre algo que desconozco y quitarme dudas sobre este aspecto, puedo preguntar a alguien, leer un libro sobre el tema, ver o escuchar algún medio de comunicación. Todos estos ejemplos son formas de obtener información.

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CIENCIAS

II

6. Apoye a sus alumnos cuando vayan a realizar entrevistas en instituciones, como parte de su trabajo de campo. Pida a sus alumnos que no olviden presentar alguna identificación en el lugar que visiten. La Dirección de la escuela puede expedirles alguna carta o credencial para que se identifiquen sus alumnos.

5. Investiguen si existe alguna estación cercana en donde se estén monitoreando los sismos; pueden ser un tecnológico regional, universidad o dependencia gubernamental. 6. Pidan permiso de visitar la estación y entrevisten a personas que trabajan en ella. Pregunten, por ejemplo, cuáles son las medidas de protección antes, durante y después de un sismo. Mapa sísmico de México

Sísmica Semisísmica asísmica Falla de San andrés Falla del Paralelo 19

Para hacer sus entrevistas: Elaboren y lleven por escrito cuatro o cinco preguntas clave para guiar sus entrevistas: Por ejemplo: ¿Cada cuándo se registra un sismo en esta región? ¿Qué se hace para prevenir a la población? Seleccionen a los adultos que serán entrevistados y hagan una cita con ellos. Infórmenles sobre su proyecto y sean amables. Utilicen una grabadora, una libreta pequeña de notas o bien, su bitácora para registrar la información durante la entrevista. Si les prestan objetos o fotografías, sean cuidadosos en su manejo y regrésenlos.

Al terminar sus entrevistas: Reúnanse con todo el equipo y seleccionen la información útil para resolver el problema. Valoren las coincidencias en las respuestas de los entrevistados. Una tabla de datos puede ser de gran ayuda. 85

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Clasifiquen la información obtenida durante las entrevistas:

Proyecto de investigación 1 clasifiquen la información obtenida durante las entrevistas: 1. Reúnan las entrevistas de todos los equipos.

2. RL En la tabla. Para cerrar la sesión, pida a sus alumnos que expliquen algunas de las medidas preventivas que se deben tener para prepararse ante un sismo. De la misma forma propicie el diálogo entre sus estudiantes para compartir las vivencias que tuvieron en el trabajo de campo.

S esión 4 Antes de iniciar la sesión, compruebe que sus alumnos utilicen los conceptos de tiempo, e intensidad en todas sus explicaciones. Procure el diálogo y participación de sus alumnos para que expongan las consecuencias que puede tener un sismo.

2. En una tabla de datos integren la información de cada lugar visitado. Pueden utilizar una como la que se presenta a continuación:

escuela

RL

RL

riesgos sísmicos ¿Qué hacer en caso de sismo? ¿cuenta con alarma sísmica? ¿existen campañas para prevención de riesgos?

oficina de gobierno RL Por ejemplo: El edificio es antiguo y tiene partes endebles con grietas.

Biblioteca

estación de registro sísmico

RL Es riesgoso porque RL Por ejemplo: No no todos los estantes hay en la comunidad. de los libros están sujetos a la pared. RL Por ejemplo: RL Repliegue bajo las mesas.

RL Por ejemplo: Seguir RL Por ejemplo: De RL las indicaciones que se manera inmediata practican en los evacuar a los simulacros. enfermos. RL Por ejemplo: No. RL Por ejemplo: Sí. Hay RL Por ejemplo: Se RL Por ejemplo: Se Durante el horario de conexión por medio cuenta con sistema de tiene el radio prendido actividades se tiene el de radio con la Central intercomunicación con para estar alerta. radio prendido. de Bomberos. el CENAPRED. RL Por ejemplo: Si. Cada RL Por ejemplo: Sí RL Por ejemplo:Se realizan RL Por ejemplo: No año se forma nuevo existen campañas y se simulacros y se da existe, sólo se comité de seguridad información sobre sismos en encuentra hacen simulacros. escolar que las promueve el ayuntamiento. información.

RL

RL Por ejemplo: Continuamente invitan a la población a que esté preparada.

3. Elaboren en su cuaderno un resumen sobre: a) Medidas de protección en caso de sismo, clasificadas en: i. Antes ii. Durante iii. Después

Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema? 2 En esta sesión los alumnos construirán el sismoscopio que hayan elegido y valorarán el interés de los científicos por diseñar dispositivos que nos ayudan a tomar medidas para prevenir desastres y salvar vidas. Recuerde a sus alumnos que ahora tendrán que diseñar un sismoscopio con materiales sencillos, y probarán su funcionamiento para evaluar su utilidad. Asimismo, de entre los sismoscopios elaborados en el grupo, decidirán cuál puede construirse con materiales más durables para dejarlo en la escuela.

Hospital

b) ¿Cómo funciona una alarma sísmica? c) ¿Qué es un sismógrafo y qué un sismoscopio? d) ¿Qué mide la escala de Richter y qué la Mercalli? SESión 4

Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema?

a empleada nueva destrez

en elaborar un

nológico instrumento tec

e o. ositivo: Consist s implicadas en un fenómen truir un disp de

cons

para detectar

gnitu

o medir las ma

construyan un dispositivo como un sismoscopio o un sismógrafo con materiales de fácil acceso. Para ello:

1. Se presentan seis diseños o prototipos diferentes de sismógrafos y sismoscopios. 2. Formen seis equipos. Distribúyanse los diseños. 3. Cada equipo conseguirá los materiales para construir uno de los prototipos. 86

Construyan un dispositivo como un sismoscopio o un sismógrafo con materiales de fácil acceso. Para ello:

Colabore con sus alumnos en la organización de los criterios de evaluación de sus dispositivos.

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CIENCIAS 4. Una vez construido, cada equipo realizará pruebas con su prototipo con el fin de evaluar su funcionamiento. Tomen en cuenta criterios como:

se utiliza la En esta fase tenida hasta ob información r de desarrolla ahora a fin dé a e qu to uc un prod oblema y conocer el pr nes. cio lu so les posib

a) El dispositivo que construyeron, ¿registra movimientos oscilatorios? b) El dispositivo que construyeron, ¿registra movimientos trepidatorios? c) Identifiquen los inconvenientes de cada dispositivo.

Sismoscopio Material: Recipiente de crema, vasos de gelatina, base (madera o unicel), pegamento para plástico y agua. Elaboración: Hagan ocho perforaciones en el recipiente en dirección de los puntos cardinales. Peguen los vasos con silicón, como se muestra. Viertan agua al recipiente justo por debajo de los hoyos. Muevan la base oscilando y trepidando. Observen y registren los resultados.

II

Sismoscopio

Sismógrafo

Material: Base de unicel o madera, recipiente de crema, 8 vasitos, agua, silicón. Elaboración: Perforen el recipiente en dirección de los puntos cardinales y péguenlo sobre la base. Alrededor del recipiente peguen los vasos con silicón. Viertan agua al recipiente justo por debajo de los hoyos. Muevan la base oscilando y trepidando Observen y registren los resultados.

Material: Plato de unicel, 4 palitos de madera, plumón, cinta adhesiva, hilo, estambre. Elaboración: Coloquen los palitos verticalmente alrededor del plato boca abajo, formando un cuadro como postes. Amarren el plumón de los postes cuidando que quede exactamente al centro. Muevan la base oscilando y trepidando. Observen y registren los resultados.

Sismoscopio

Sismoscopio

Material: Plato hondo de unicel, 8 canicas, 8 vasitos, 8 rondanas, poste de cartón de papel sanitario. Elaboración: Peguen el plato volteado hacia abajo sobre el poste y éste sobre la base. Distribuyan los vasos sobre la base alrededor del borde plano del plato. Peguen las rondanas sobre éste y hagan que coincidan con los vasos; van a servir como soporte de las canicas. Coloquen las canicas sobre ellas. Muevan la base oscilando y trepidando. Observen y registren los resultados.

Material: Base (unicel o madera), plato hondo de unicel, pegamento, rondanas, canicas, vasitos, poste de cartón de papel sanitario. Elaboración: Peguen el plato volteado hacia abajo sobre el poste y éste sobre la base. Peguen las rondanas sobre la superficie plana del plato y coloquen las canicas sobre ellas. Distribuyan los vasos alrededor del plato sobre la base y péguenlos con silicón. Muevan la base oscilando y trepidando.

4. a) RL Por ejemplo: Sí. Al hacer movimientos circulares, el bolígrafo dejó el registro en el papel.

b) RL Por ejemplo: Sí. Las canicas cayeron. Pero no es fácil distinguir éstos movimientos de los oscilatorios.

c) RL Por ejemplo: Los modelos no pueden dar una lectura confiable de ambos movimientos. Todos los modelos pueden dejar registro de los movimientos oscilatorios, pero sólo los modelos 3 y 6 hacen una pequeña diferencia que ayuda a reconocer los registros de un movimiento trepidatorio. En el modelo 3 el tipo de rayado que hace el bolígrafo que no son líneas seguidas sino una sucesión de pequeñas líneas y en el modelo 6 son los pequeños montones de tierra juntos.

Sismógrafo Material: Arena, cono de papel, hilo, marco, tabla con papel. Elaboración: Hagan un péndulo con el cono lleno de arena, sujetándolo de un hilo desde el marco como en la figura. Agiten la base con movimientos similares a los de un sismo. Observen las marcas que deja cada tipo de movimiento. Registren lo sucedido.

Fuente: Gómez González, Juan Martín. Cómo construir un sismoscopio casero. Centro de Geociencias. UNAM.

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Para cerrar la sesión, pida a sus alumnos muestren ante sus compañeros cómo funciona su dispositivo para registrar los movimientos oscilatorios y trepidatorios. Esto les servirá para corregir cualquier detalle antes de la presentación de los proyectos en público. 2 Pida a los alumnos que muevan la base de su dispositivo con movimientos oscilatorios y trepidatorios durante un minuto, para comprobar su funcionamiento.

Proyecto de investigación 1 evalúen los diferentes prototipos para construir uno para su escuela. Para ello: 1. Comenten las ventajas y las desventajas de cada prototipo. 2. Elijan el prototipo que consideren mejor para registrar los movimientos del terreno. 3. Presenten a las autoridades de la escuela el prototipo elegido y sus ventajas. Solicítenles que se construya uno para la escuela, con materiales más durables. 4. Argumenten por qué el uso de un sismógrafo o sismoscopio puede ayudar a prevenir los riesgos de un sismo o terremoto. SESIÓN 5

Para terminar

la a empleada obtenidas de nueva destrez e información s y gráficas. mpartir ideas Co ágenes, tabla im s, comunicar: to tex empleando investigación

S esión 5 Antes de iniciar la sesión, compruebe que sus alumnos tengan lo necesario para poder realizar su bitácora y su presentación

Para terminar

Comuniquen los resultados que obtuvieron. Para ello:

En esta sesión los alumnos comunicarán sus conclusiones al presentar su sismoscopio y valorarán la utilidad de un dispositivo para la prevención de desastres naturales. Para esta actividad los alumnos deben revisar todo lo que han hecho hasta este momento. Es muy importante que tengan la información ordenada para que puedan consultarla con facilidad. Colabore con sus alumnos en la organización de la presentación pública de sus sismoscopios ya terminados.

Lo que aprendimos En esta etapa finaliza el trabajo con los contenidos del Bloque I. Verifique que sus alumnos hayan incorporado correctamente la información revisada en las secuencias. Guíe a los alumnos para que reflexionen acerca de los logros alcanzados, el grado de aprendizaje de los contenidos del proyecto, las dificultades con las que se enfrentaron y la manera en la que las resolvieron. Esta reflexión les permitirá mejorar su desempeño en futuros proyectos.

Evalúen lo aprendido durante el proyecto.

1 Pida a sus estudiantes para que utilicen correctamente términos como fuerza, velocidad, magnitud, aceleración, desplazamiento y otros más tanto en el momento de la explicación del proyecto como en la elaboración de su bitácora.

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comuniquen los resultados que obtuvieron. Para ello:

a En esta etap reporte elaborarás un y ión ac ig st ve in de la encontrarás manera más de a apropiad presentar tu rminado producto te ad. id un m co la a

1. De los productos desarrollados durante el proyecto, decidan cuál o cuáles quieren comunicar a la comunidad, por ejemplo: síntesis de información sobre causas de los sismos, terremotos y tsunamis, frecuencia en que se presentan sismos en su región; reportes de entrevistas; etcétera. 2. Pueden elaborar una presentación que contenga: a) Introducción: Expliquen el propósito del proyecto. b) Desarrollo: Describan el procedimiento que siguieron para elaborar un sismógrafo o sismoscopio y presenten el dispositivo construido. c) Conclusiones: Mencionen las medidas de prevención que existen en su comunidad, en relación con los efectos de los sismos y terremotos, así como las ventajas de contar con un dispositivo para registrar los movimientos del terreno. 3. Organicen con los asistentes un intercambio de opiniones acerca de la necesidad de prevenir daños a la comunidad ocasionados por sismos o terremotos.

Lo que aprendimos

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evalúen lo aprendido durante el proyecto. • Respondan en su bitácora: rás Aquí evalua y la aprendizajes n de tu contribució ra producto pa lema. ob resolver el pr

1. Sobre los sismos y la prevención de daños a la comunidad: a) ¿Cómo puede contribuir un sismógrafo en la prevención de daños provocados por un sismo?

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• Respondan en su bitácora: 1. a) RL Por ejemplo: Un sismógrafo registra la magnitud del terremoto y el comportamiento de las réplicas de los temblores; por lo tanto, con estos datos se pueden analizar el comportamiento de las construcciones ante diferentes magnitudes sísmicas, con lo que se pueden tomar las medidas necesarias para prevenir el daño en casas y edificios por movimientos sísmicos.

Nueva destreza empleada Si tengo conocimiento de uno o varios temas y no se los hago saber a los demás, entonces no estoy comunicando. Para ello es necesario que haya una persona emisora, que es la que dice algo y otra persona receptora que es quien lo escuche. Los alumnos en esta sesión podrán ser a la vez receptores y emisores.

Nueva destreza empleada Si deseo adquirir un objeto, debo saber su valor para comparar con lo que yo poseo y decidir si puedo o no puedo conseguirlo. No sólo se evalúa lo monetario sino también el valor utilitario o afectivo que se le dan a las cosas.

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CIENCIAS

II

b) RL Por ejemplo: Con el sismógrafo es posible medir el tiempo, la intensidad, la fuerza de la onda y el tipo de movimiento. Con el sismoscopio no se puede medir ninguna de estas variables; sólo se detecta el movimiento.

b) ¿Cuáles son las variables físicas que se pueden medir con un sismoscopio o un sismógrafo? c) ¿Cuál de los dispositivos del grupo les parece más adecuado? Expliquen. d) ¿Cuál fue el criterio para la elección del dispositivo? e) ¿Qué fue lo que más les gustó de los productos que elaboraron? f) ¿Existe alguna forma de prepararse para un terremoto, al menos unos segundos o minutos antes que llegue a un lugar específico? Explica tu respuesta.

c) RL Por ejemplo: El realizado con canicas y el que lleva arena, porque es más sensible y se puede ver con mayor claridad la dirección del movimiento del sismo.

g) ¿Qué se debe hacer en caso de sismo? 2. Calculen, en el mapa de México, el tiempo aproximado que tardaría un terremoto en llegar a la ciudad de Monterrey, si se genera en el estado donde viven. Para ello: a) Consideren que el terreno es de roca caliza y las ondas, primarias. b) Utilicen la escala del mapa para calcular el tiempo. Mapa de México

d) RL Por ejemplo: Elegimos el modelo número 6 de sismoscopio porque nos interesaba ver un registro de los movimientos y en este caso la arena lo dejaba marcado. El criterio por el que elegimos el número 1 fue por la sencillez de su elaboración y porque, además, brinda las mismas ventajas que los demás para la detección de un sismo. e) RL Por ejemplo: Investigar y conocer más sobre los sismos y la forma en la que podemos prevenir desastres. Nos pareció interesante conocer cómo un instrumento tan sencillo puede darnos información sobre los movimientos del terreno.

3. Sobre el trabajo realizado: a) Describan lo más valioso de su experiencia al realizar su investigación la información sobre sismos, las entrevistas, la construcción del dispositivo, etc. b) ¿Están satisfechos con el dispositivo que construyeron? c) ¿Qué cambios harían para mejorar su dispositivo?

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3. a) RL Por ejemplo: Escuchar las anécdotas de cada persona para conocer la forma como vivieron un sismo. b) RL Por ejemplo: Sí, porque funciona como estaba previsto. c) RL Por ejemplo: Modelo 1. Si el recipiente no se encuentra bien pegado se puede deshacer con un movimiento. Para un mejor funcionamiento, se puede hacer un canal desde el orificio de salida hasta la caída en los recipientes. Modelo 3. Para que funcione de manera adecuada, la punta del bolígrafo tiene que estar exactamente en el centro. Pintarlos para dejarlo más presentable y marcarle a cada recipiente el punto cardinal que le corresponde.

2. Recuerde a sus alumnos cómo despejar cualquiera de las variables de la ecuación v = dt para resolver este ejercicio. La velocidad de las ondas primarias en roca caliza es de 2.4 km/s. La distancia de su Estado a Monterrey deberá ser calculada de acuerdo a la escala que se pone en el mapa. Al final puede resolver esta d ecuación v = 2.4 km/s donde el cociente de la distancia entre la velocidad, dará como resultado el tiempo que tardaría en llegar el terremoto desde la capital de su estado hasta Monterrey.

f) RM Sí. Las alarmas sísmicas funcionan utilizando la diferencia de velocidad de propagación que existe entre una onda sísmica y una onda electromagnética. Al momento que se percibe la perturbación por un sismógrafo, éste manda una señal a un satélite de donde puede ser enviada la señal a un medio de comunicación masiva para avisar a las personas donde llegará el terremoto. g) RL Por ejemplo: Tratar de conservar la calma y, en caso de movilizarse, recordar siempre: “no corro, no grito, no empujo”. Si se opta por el repliegue, no quedarse cerca de las ventanas o lugares con riesgo de fracturas o desmoronamientos.

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evaluación bloque 1 Las actividades que se presentan al final de cada bloque le permitirán evaluar de manera integral los conocimientos generales trabajados. Esta evaluación posibilita medir los logros individuales de sus alumnos y, con ello, asignar una calificación parcial que, junto con las evaluaciones y observaciones que usted realizó a lo largo del bloque, le permitirán obtener una calificación bimestral.

EVALUACIÓN BLOQUE 1

El movimiento.

La descripción de los cambios en la Naturaleza Revisión de secuencias I. Lee atentamente los cinco casos. Subraya el argumento más adecuado para explicarlo. 1. Juan está sentado en una banqueta del poblado de Villa Rica y ve pasar un autobús donde viaja su amiga Itzel, quien está leyendo un libro junto a la ventanilla. Cuando se encuentran en la estación, Juan le comenta que observó a su libro moverse hacia Villa Rica. Itzel se sorprende y le contesta: “No es verdad; mi libro jamás se ha movido”. ¿Quién tiene la razón?

Revisión de secuencias Las actividades de esta sesión de evaluación (100 minutos) inician con la sección Revisión de secuencias, donde se presenta una propuesta de examen bimestral integrado por una cantidad variable de reactivos, que se pueden contestar en 50 o 60 minutos. Usted puede pedir a los alumnos que contesten la totalidad de los reactivos o seleccionar los que considere más relevantes. Se sugiere que la calificación obtenida en el examen constituya el 20% de la calificación del bimestre. Al final de esta secuencia se presenta un ejemplo de ponderación de los diferentes elementos de evaluación considerados. Durante el tiempo restante de la sesión se puede calificar el examen; para ello puede propiciar una autoevaluación. Una estrategia es la siguiente: organice que entre todo el grupo se resuelva el examen, argumentando cada respuesta con base en los textos y actividades de las secuencias revisadas. Solicite a los alumnos que tuvieron respuestas erróneas, que analicen el origen de su error. Para realizar el ejercicio de evaluación, cuenta usted con una sesión. También puede solicitar una coevaluación, es decir, que por parejas o equipos identifiquen las respuestas correctas así como las erróneas, las argumenten y se asignen una calificación. Para ello, usted cuenta con las respuestas de cada reactivo. Comente con sus alumnos las dudas que surjan durante la resolución del examen.

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a) Sólo Juan, porque desde su punto de referencia el libro es el que se mueve. b) Sólo Itzel, porque desde su punto de referencia el libro no se mueve. c) Los dos, porque están en diferentes puntos de referencia. d) Sólo Juan, porque su punto de referencia es fijo. 2. Un farol se encuentra en el origen de una recta numérica. En el sitio x = 2 se ubica tu mamá leyendo el periódico, en el lugar x = - 3, está tu hermano, leyendo un libro y en x = -1 está tu papá con una revista. ¿Quién recibe con mayor intensidad la luz del farol? a) Tu hermano b) Todos igual c) Tu mamá d) Tu papá

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Este es el momento adecuado para pedir que evalúen de manera individual o en pares el portafolio que cada alumno integró con los trabajos realizados en cada secuencia y que le parecieron más relevantes. Pida que se asignen una calificación entre 1 y 10 de acuerdo con la calidad de los trabajos realizados. Se sugiere que esta calificación represente un 5% de la calificación del bimestre. La sección Autoevaluación se presenta únicamente en los bloques I, III y V. No tiene una calificación numérica y su función es que los alumnos constaten el progreso experimentado en el trabajo en equipo a lo largo del año. Para ello, los alumnos comparan su desempeño en tareas que requieren de la colaboración con sus pares, al inicio, a la mitad y al final del año escolar.

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CIENCIA S II

CIENCIAS

II

3. Una mosca sobrevuela un pastel que está sobre la mesa. ¿Cuál de las líneas muestra la trayectoria de la mosca y cuál el desplazamiento? a) La roja muestra la trayectoria y la azul el desplazamiento. b) La azul muestra la trayectoria y la roja el desplazamiento. c) Ambas muestran la trayectoria. d) Ambas muestran el desplazamiento.

4. Un autobús sale de Comalá a una velocidad de 50 km h en dirección noreste. ¿A qué pueblo llega después de 2 horas? a) Temul b) San Bartolo c) Iztan d) Chautengo

San Bartolo Temul Comalá

0

50

Chautengo

Iztan

100 91

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evaluación bloque 1

EVALUACIÓN BLOQUE 1 5. ¿En cuál de los siguientes ejemplos se produce una onda longitudinal? a) Al dejar caer una piedra en un estanque. b) Al hacer ondas con una cuerda fija a un poste. c) Al cantar una melodía. d) Al sacudir una sábana para quitar las arrugas. II. Analiza el diagrama de la onda para calcular lo que se te pide.

4m

1m 6. ¿Cuál es la longitud de la onda? a) 0.5 m b) 2 m c) 1 m d) 4 m 7. Si la onda fuese de sonido, tendría una velocidad de propagación en el aire m de 343 s . ¿De cuánto sería su frecuencia? a) 243 Hz b) 343 Hz c) 150.5 Hz d) 171.5 Hz III. Aplica tus conocimientos para elegir la respuesta adecuada. 8. Una niña y su mamá se tiran un clavado a una alberca desde un trampolín. Si la pequeña pesa la tercera parte que su mamá, tendrá…. a) una velocidad mayor que su mamá b) una velocidad tres veces mayor que su mamá c) la misma velocidad que su mamá d) menor velocidad que su mamá 9. Un tractor hace surcos avanzando en línea recta con una velocidad de 6 ms hacia el norte de un terreno en donde se siembra maíz. Si después de 5 segundos su velocidad es de 11 ms , el valor de la aceleración es: a) 0 m s2

b) 1 m s2

c) 5 m s2

d) 20 m s2

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CIENCIA S II

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10. ¿Cuál de las afirmaciones describe mejor el movimiento de un tractor que avanza sin desviarse por un zurco? a) Rectilíneo y uniformemente acelerado b) Curvilíneo y uniformemente acelerado c) Rectilíneo y desacelerado d) Curvilíneo y desacelerado 11. ¿Cuál de las siguientes descripciones corresponde a un movimiento con aceleración negativa? a) Un piloto de carreras durante los primeros segundos al iniciar la carrera b) Un ciclista disminuye su velocidad hasta que se detiene por completo c) Un maquinista maneja en reversa para estacionar un tren d) Un automovilista mantiene estacionado su coche IV. Interpreta las gráficas 12. ¿Cuál de las siguientes gráficas de velocidad contra tiempo corresponde a un movimiento acelerado? Márcala con una cruz.

b) 12

10

10

8 Velocidad (m/s)

Velocidad (m/s)

a)

8 6 4

6 4 2

2 0

0 0

1

2

3 4 Tiempo (s)

5

6

1

2

3 4 Tiempo (s)

5

6

0

5

10 Distancia (m)

15

d) 10

6

8

5 Tiempo (s)

Distancia (m)

c)

0

6 4 2

4 3 2 1

0

0 0

1

2

3 4 Tiempo (s)

5

6

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evaluación bloque 1

EVALUACIÓN BLOQUE 1 13. ¿En cuál de las gráficas de velocidad contra tiempo se representa la mayor velocidad? Márcala con una cruz.

b) 12

12

10

10

8

8

Distancia (km)

Distancia (km)

a)

6 4 2

6 4 2

0

0

0

1

2 3 Tiempo (horas)

4

5

1

2 3 Tiempo (horas)

4

5

0

1

2 3 Tiempo (horas)

4

5

d) 12

12

10

10

8

8

Distancia (km)

Distancia (km)

c)

0

6 4 2

6 4 2

0

0

0

1

2 3 Tiempo (horas)

4

5

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CIENCIA S II

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II

Autoevaluación

Autoevaluación

Se propone un instrumento cualitativo que usted puede utilizar para que el alumno reflexione sobre su forma de trabajo en equipo al término de un bloque. Guíe a sus alumnos para que evalúen si presentan actitudes favorables o poco favorables hacia este tipo de trabajo.

• Sigue las instrucciones: 1. Escribe en la columna de la derecha el número que describa mejor tu actitud personal frente al trabajo en equipo. Emplea la siguiente escala: 1 = nunca, 2 = pocas veces, 3 = con frecuencia, 4 = siempre. ¿Cómo trabajo en equipo? Actitud

Valoración

a) Cuando trabajamos en equipo, espero a que uno de mis compañeros nos organice. b) Cuando dividimos las tareas y termino primero, ayudo a mis compañeros. c) Mis compañeros de equipo me toman en cuenta.

d) Si uno de mis compañeros hace un buen trabajo, se lo digo.

e) Si los demás no hacen lo que les toca, yo tampoco cumplo con mi tarea.

f) Durante una actividad, escucho y respeto la opinión de los demás.

g) Me gusta aportar ideas para realizar una actividad grupal.

h) Cuando algo me sale mal, reconozco mi error.

i) Considero que el trabajo en equipo contribuye a mi aprendizaje.

a) Actitudes favorables al trabajo en equipo Si la suma de las preguntas: b, c, d, f, g, h, i está entre 21 y 28 puntos

j) Cuando trabajamos en equipo, nos resulta muy difícil ponernos de acuerdo.

2. Responde: a) ¿Qué afirmaciones favorecen el trabajo en equipo? b) ¿Cuáles de estas actitudes manifiestas cuando trabajas con tus compañeros de equipo? 3. Es recomendable que guardes una copia de este cuestionario en el portafolio, para que lo compares con los que harás al final de otros bloques.

Integra tu portafolio

Reflexiona acerca de las actividades del Bloque 1 que te parecieron más importantes para tu aprendizaje, y guarda en tu portafolio algunas de esas actividades; por ejemplo, ejercicios, fotografías, dibujos, tablas o autoevaluaciones. Escribe en una tarjeta, por qué guardas cada una de ellas.

o el o, com na u rtafoli Un po uestra, es m que se hecha de s ta carpe teriale tela os ma , divers artón, yute e c o lo qu a com iz il t ar el. U o pap para fabric s quiera . o el tuy

Si la suma de las preguntas: a, e, j está entre 3 y 6 puntos

b) Actitudes poco favorables al trabajo en quipo Si la suma de las preguntas: a, e, j está entre 9 y 12 puntos Si la suma de las preguntas: b, c, d, f, g, h, i está entre 7 y 14 puntos

Orientaciones: La columna I presenta las calificaciones de los indicadores que evidencian actitudes favorables para el trabajo en equipo. La columna II presenta las calificaciones de los indicadores que evidencian actitudes desfavorables para el trabajo en equipo.

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Integra tu portafolio. Este instrumento cualitativo constituye una evidencia del progreso del alumno a lo largo del curso, que estimula positivamente el proceso de aprendizaje individual. Se le sugiere que solicite a los alumnos la construcción individual de sus portafolios al inicio del curso, de manera que éstos contengan los productos que cada alumno decida conservar en el transcurso de cada bloque. Recuerde a los alumnos que guarden en el portafolio productos elaborados en cada secuencia.

Es conveniente que el alumno guarde sus resultados en el portafolio para poder compararlos con las autoevaluaciones que haga en otros momentos del curso. De este modo resultará muy formativo que el alumno observe la evolución de sus actitudes en el transcurso del tiempo. En la página siguiente se incluye una propuesta de Lista de cotejo, para que usted evalúe en forma cualitativa las destrezas y actitudes desarrolladas por cada alumno en cada una de las secuencias del bloque. Este instrumento de evaluación se puede utilizar en forma cotidiana. Las destrezas y actitudes de cada secuencia se presentan en el cuadro, en el orden en que se trabajan.

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evaluación bloque 1 Nombre del alumno

Describe Sonido

SecUENCIA 1

Describe movimiento

SecUENCIA 2

Construye un modelo Calcula Describe Sonido

Infiere

SecUENCIA 3

Analiza

Describe propagación

Diseña un experimento

Infiere

SecUENCIA 4

Aplica los conceptos

Identifica

Interpreta gráficas

SecUENCIA 5

Hace una gráfica

Describe causas

Construye un dispositivo

ProYECTO 1

Obtiene información

Lista de cotejo de destrezas y actitudes del Bloque 1

Describe movimiento

Comunica Evalúa TOTAL

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CIENCIA S II

Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos Cada actividad de esta sección es un instrumento cualitativo de evaluación continua. A continuación le sugerimos una forma para evaluar las secciones Resuelvo el problema, ¿Para qué me sirve lo aprendí?, Ahora opino que… y Lo que podría hacer hoy…: EVALUACIÓN FORMATIVA: Secuencia No. ____

Logrado

No logrado

Resuelvo el problema

Da solución a la situación problemática Tiene un manejo superior de conceptos con respecto al diagnóstico Sus habilidades han evolucionado favorablemente hacia el propósito de la secuencia

1.____ 2.____ 3.____

1.____ 2.____ 3.____

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

Transfiere los contenidos de la secuencia a nuevas situaciones Identifica nuevas relaciones y escenarios posibles

4.____ 5.____

4.____ 5.____

Ahora opino que…

Emite opiniones fundamentadas Desarrolla su pensamiento crítico

6.____ 7.____

6.____ 7.____

Lo que podría hacer hoy…

Reconoce la necesidad planteada en la nueva situación Muestra disposición a la acción Sus actitudes han evolucionado favorablemente hacia el propósito de la secuencia

8. ____ 9.____ 10.____

8. ____ 9.____ 10.____

CALIFICACIÓN

Para obtener la calificación de una secuencia sume los logros de cada alumno.

Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque A continuación se proporciona un ejemplo de cómo evaluar los distintos aspectos de un bloque. Puede incluir la evaluación que realice al término de cada sesión de aprendizaje. Esta sugerencia no descarta otras posibilidades que usted considere más apropiadas de acuerdo con las características de sus alumnos. En todos los casos, se redondean los decimales. 1. Secuencias. Esta sección puede dividirse en dos partes: la obtenida a partir de la Lista de cotejo de destrezas y actitudes, y la obtenida a partir de las secciones de Lo que aprendimos de todo el bloque. a) Lista de cotejo de destrezas y actitudes: Supongamos que el alumno Carlos Álvarez ha logrado 30 de las 33 destrezas y actitudes esperadas en el conjunto de secuencias de un bloque. Al dividir estas cifras y multiplicar por 10 se obtiene una calificación de: ­ 30 33

X (10) = 9

b) Para que el alumno obtenga el promedio de las calificaciones, obtenidas en la sección Lo que aprendimos se le proporciona una sugerencia en la parte baja de la página. Supongamos que el mismo alumno obtuvo 8 en este rubro de la calificación. 25 X (10) = 8.0 31

c) Obtenga el promedio de a) y b), que en este ejemplo sería: 9+8 2

= 8.5

El resultado se multiplica por 0.5 ya que las secuencias constituyen 50% de la evaluación del bloque. En este ejemplo del alumno, sería (8.5 ) X (0.5) = 4.3 2. Examen bimestral. El examen bimestral de la sección Revisión de secuencias de la evaluación es un instrumento cuya ponderación es 20% de la evaluación de un bloque. Si el alumno en cuestión obtiene un 8 como producto de los aciertos de su examen, entonces la puntuación que tendría por este concepto sería: (8) x (0.2) = 1.6 puntos 3. Proyecto. Se sugiere una ponderación del 25%. El maestro tiene la libertad de evaluar el proyecto como considere conveniente. Puede evaluar, por ejemplo, el análisis de la información recopilada, la calidad del producto obtenido en la fase de comunicación, el reporte de investigación, el trabajo del equipo, etcétera. Si los criterios seleccionados dan como resultado una calificación de 9, entonces la puntuación obtenida por este concepto sería de (9) x (0.25) = 2.3. 4. Portafolio. Se sugiere una ponderación del 5% para esta sección de la evaluación. Los criterios se pueden establecer junto con los alumnos para que sean ellos los que decidan el porcentaje. Pueden evaluar, por ejemplo, si las evidencias seleccionadas representan lo aprendido, si el texto de la tarjeta que las identifica está bien escrito, si lo han hecho con orden, etcétera. Si los alumnos se otorgan un 10 en el portafolio, entonces éste se multiplica por .05, de manera que (10) x (.05) = 0.5 Finalmente, las puntuaciones obtenidas por cada uno de los rubros de la evaluación se suman: PUNTUACIÓN POR ASPECTO

SUMA

Nombre de alumno

a) Secuencias  (50%)

b) Examen  (20%)

c) Proyecto  (25%)

d) Portafolio  (5%)

Calificación bimestral

1. Alvarez Carlos

4.3

1.6

2.3

0.5

8.7

2. Beltrán Ana

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BLOQUE   2

Las fuerzas.

La explicación de los cambios

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s e c u encia 6

¿Cómo se mueven las cosas? Propósito y perspectiva En esta secuencia se analizan las características principales del movimiento ondulatorio causado por ondas mecánicas. Desde una perspectiva CTS los alumnos reconocen que el movimiento ondulatorio se encuentra en muchos fenómenos naturales, por lo que el conocimiento científico de las ondas puede ayudar a tomar las medidas necesarias para prevenir desastres causados por sismos y tsunamis.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

2

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Mostrar distintas posibilidades de movimiento de una pelota y algunas formas de alterarlo.

Actividad de desarrollo

UNO Analizar algunas formas de modificar el movimiento de distintos objetos. Cuestionario.

Texto de información inicial

Describir a las fuerzas como aquello que modifica el estado de movimiento y los puntos de vista de Galileo y Aristóteles al respecto.

Actividad de desarrollo

DOS Identificar los agentes causantes del movimiento de un objeto Cuestionario e intercambio de opiniones.

Texto de formalización

Clasificar las fuerzas en fuerzas de contacto y fuerzas a distancia. Valorar la utilidad del conocimiento sobre las fuerzas para explicar los cambios

Actividad de desarrollo

TRES Identificar los conceptos de velocidad constante, aceleración y aceleración constante en distintos movimientos, entre los que se incluye la caída libre. Tabla descriptiva.

3

Materiales necesarios o trabajo en casa

El movimiento cambia… ¿en la Tierra y en el espacio? Por grupo: Objeto ligero, como una pluma, un borrador, un sacapuntas o una corcholata.

El experimento de Galileo

Por grupo: Puerta y silla.

Por equipo: Riel de 100 cm, balín metálico, juego de escuadras o transportador, cinta métrica, recorte de franela o jerga de 60 cm de largo, imán potente en forma de barra.

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 6

¿Por qué cambia el movimiento?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

sesión 1

Para empezar El movimiento cambia… ¿en la Tierra y en el espacio? Lee el texto. • Antes de la lectura, menciona cómo se puede cambiar velocidad de tres objetos en movimiento.

Texto introductorio

Todos hemos participado en juegos de pelota. A muchos nos agrada el futbol, a otros el basquetbol, el

beisbol, el voleibol, el tenis, el frontón o el billar, entre muchos deportes más. Hemos jugado a los quemados o a las canicas. No importa qué tan grande o pequeña sea nuestra pelota, qué tan suave o dura pueda ser o si estamos al aire libre o bajo techo, siempre que jugamos a la pelota, para ganar, necesitamos controlar sus movimientos. Sabemos que una pelota permanece donde está y en reposo hasta que alguien la golpea con el pie, la mano o algún objeto. Por ejemplo, algo tiene que suceder para cambiar la rapidez y la dirección de una pelota que lanzamos al aire. La pelota conserva su forma esférica, hasta que algo sucede que la deforma.

S esión 1 1 Antes de iniciar la sesión mencione 1 a sus alumnos que aprenderán a identificar los agentes causantes de los cambios y conocerán el concepto de interacción.

Para empezar El video ejemplifica el movimiento de distintos objetos: de reposo a movimiento, trayectoria e inercia. 4 Puede aprovechar el recurso para ilustrar de manera más concreta estos cambios, a sus alumnos. El recurso tecnológico fortalece la información del texto. Texto introductorio

La Tierra y la Luna forman un sistema en continuo movimiento.

En la práctica de todos los deportes, hay muchos cuerpos que se ponen en movimiento o que cambian su manera de moverse.

Ahora sabes que Galileo demostró que la velocidad de los objetos en caída libre cambia de manera uniforme, pero no explicó las causas de este cambio. En esta secuencia identificarás qué es lo que provoca los cambios en el estado de movimiento de los objetos y cuáles son sus características. Valorarás la utilidad de este conocimiento en tu vida cotidiana, ya que tú te mueves en todo momento, o estás en contacto con cosas de tu entorno que modifican su manera de moverse o se deforman. 98

• Antes de la lectura, menciona cómo se puede cambiar la velocidad de tres objetos en movimiento. 1 Esta pregunta permite a los estudiantes recurrir a su percepción intuitiva del movimiento y sus cambios. RL

El texto muestra cómo se mueve una pelota en juego y cómo su movimiento se puede alterar al intervenir un factor externo. También describe que este factor influye en la forma como se mueven la Tierra y la Luna. De esta manera, se introduce la noción de fuerza. 1 Invite a los alumnos a relatar eventos deportivos en los que existan cambios en el movimiento de la pelota.

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CIENCIAS

II

Consideremos lo siguiente…

Consideremos lo siguiente…

1 Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que ellos imaginen posibles soluciones. La solución que adelantamos le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades.

A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

En un partido de futbol puedes poner la pelota en movimiento, elevándola, y ver que luego cae; otras veces la haces avanzar a ras de suelo para pasársela a un compañero. Sabes que, si nadie la recibe, después de un tiempo se detendrá en el campo de juego. ¿Qué se requiere para que la pelota se mueva de estas maneras?

Solución al problema: RM Para elevar la pelota, se requiere aplicar una fuerza de contacto. Para que caiga, actúa la fuerza de gravedad, que es a distancia. Para detenerse, actúa la fuerza de fricción, que también es a distancia. Lo que pienso del problema

1 Recuerde valorar diferentes respuestas en esta sección, para que los alumnos se animen a reflexionar sobre las causas del movimiento. Si bien para cada pregunta usted encontrará una explicación que le oriente sobre el sentido apropiado de la respuesta, permita que los alumnos expresen sus ideas iniciales. Las investigaciones sobre las ideas previas en los alumnos de secundaria, demuestran que estos jóvenes piensan que el movimiento se debe a una fuerza, pero sólo de contacto. Además consideran que cuando ésta se suspende, el objeto deja de moverse. Por ejemplo, piensan que si una persona se desliza por la falda de una colina en un trineo, tendría que seguir impulsándose, pues de otro modo perdería rapidez hasta detenerse. Otro ejemplo es que consideran que un cuerpo moviéndose a velocidad constante, requiere un impulso constante. Si no mantienen el movimiento de algo, no sigue avanzando. Para ampliar la información al respecto, consulte: http://ideasprevias.cinstrum. unam.mx:2048/ConsultsFrame.html.

Una pelota en distintos momentos de su movimiento durante un juego.

Lo que pienso del problema En tu cuaderno: 1. ¿Qué debes hacer para iniciar el movimiento de una pelota? 2. Cuando la pelota está avanzando en el aire, ¿por qué cae? 3. ¿Qué se necesita para detener el movimiento de la pelota? 4. ¿Qué otros cambios en su movimiento puede tener una pelota? 5. ¿Por qué una pelota puede cambiar de forma? 6. Lo que produce los cambios en el estado de movimiento de la pelota, ¿es lo mismo en todos los casos? Explica tu respuesta.

Manos a la obra

En tu cuaderno: 1. Para poner la pelota en juego, es decir para iniciar su movimiento, se requiere una fuerza. Es evidente entonces que su velocidad cambia. RL Por ejemplo: Lo que inicia el movimiento de una pelota puede ser un empujón que le doy, que el viento la empuje, que la jale con mi mano o que la suelte desde lo alto y caiga hasta el suelo.

Actividad UNO Analicen algunas formas de modificar el movimiento de distintos objetos. Para ello: • Realicen la siguiente demostración. 1. Comenten: ¿Qué se necesita hacer para cambiar el movimiento de un objeto? 2. Van a necesitar un objeto ligero, como una pluma, un borrador, un sacapuntas o una corcholata. 99

significado diferente al término fuerza en el contexto de la física. Si le contestan que no es la misma causa en todos los casos, invítelos a que nombren la causa y la tengan a la mano para el final de la secuencia. RL Por ejemplo: Sí, es lo mismo, es una fuerza, presión, compresión, acción, interacción o esfuerzo.

Actividad UNO El propósito de esta actividad es que los estudiantes logren un primer esbozo de la noción de fuerza o interacción, de una manera lúdica, sencilla y rápida.

2 Se sugiere pedir a los estudiantes que observen con mucha atención cómo se mueven los objetos en función de las acciones que realizan sobre ellos. 1.

1 En este primer acercamiento, es posible que los alumnos expresen conceptos como dar un empujón, jalón o tirón, oponer cierta resistencia, aplicar una fuerza o tracción, o realizar una acción utilizando los músculos. Permita respuestas como las citadas o semejantes. RL

En cualquier tipo de trayectoria curva, sí hay cambio en la dirección, y por lo tanto, en la velocidad. Esto indica que el estado de movimiento del objeto cambió. RL Por ejemplo: Iniciar un giro, desviarse, cambiar el sentido. 5. Se sugiere permitir cierta polémica entre los estudiantes en torno a este asunto. Es posible que, en primera instancia, los alumnos no consideren la deformación de un cuerpo como un movimiento, puesto que el objeto en sí no cambió de posición respecto a algún punto de referencia; sin embargo, se sugiere ayudarlos a visualizar que es correcto hablar de movimiento, pues algunas partes o puntos del objeto cambian de posición respecto a las demás partes o puntos del mismo. RL Por ejemplo: Si la pateo o la oprimo con las manos, o cuando se golpea con otro objeto, como una raqueta o un bat, la pelota se deforma. 6. Es recomendable estar atentos, si es el caso, al uso de palabras como “impulso” o “ímpetu”, pues tienen un

2. Si el estado de movimiento se modifica, quiere decir que la velocidad cambia, ya sea en rapidez, dirección o en ambas, por efecto de una fuerza. Si la pelota está avanzando en el aire, queda sujeta únicamente a la fricción con dicho elemento y a la fuerza gravitatoria. RL Por ejemplo: La pelota cae cuando nada la sostiene, lo que indica que hay algo que la jala hacia abajo, hacia el suelo, en todo momento. 3. Si el objeto se estaba moviendo en línea recta, su dirección no cambia, pero su rapidez disminuye hasta cero. Algo tiene que intervenir para detener a un objeto que se mueve en línea recta y con rapidez constante, y lo que interviene es una fuerza. RL Por ejemplo: Lo que detiene la pelota es una acción que realizo con mi cuerpo o con algún otro objeto; el rozamiento del suelo también la puede detener. 4. Recuerde que la velocidad de un móvil sólo queda especificada cuando se indica su rapidez, dirección y sentido. Por lo tanto, un cambio en la velocidad se puede deber a alguna (o a varias) de las siguientes razones: cambio en la rapidez, el sentido o la dirección de movimiento. En cualquier caso, cambia la velocidad. Haga notar a sus alumnos que el cambio en la rapidez ocurre siempre que el móvil acelera o frena. Si el objeto mantiene una trayectoria recta, no hay cambio en su dirección. L i b r o p a ra el maestro

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3. Realicen lo que se indica:

secuencia 6 3. Realicen lo que se indica:

ii. Se recomienda que se sitúen en las cabeceras de la mesa.

Experiencia A: a) Pidan a dos compañeros su participación y numérenlos.

Experiencia A

b) Soliciten que se coloquen frente a frente en los extremos de una mesa o escritorio.

Experiencia C

c) El alumno 1 impulsa el objeto de manera que se deslice sobre la mesa, en una trayectoria recta hacia el alumno 2.

ii. En este caso el alumno 1 permanece en la cabecera de la mesa, mientras que el alumno 2 se sitúa a la mitad para desviar el objeto, que se desplazaba en una dirección a lo largo de la mesa, para que cambie su dirección para desplazarse ahora a lo ancho de la misma.

d) El alumno 2 no detiene el objeto. Experiencia B: a) El alumno 1 impulsa el objeto de manera que se deslice sobre la mesa en una trayectoria recta hacia el alumno 2. b) El alumno 2 detiene, con sus manos, al objeto cuando llega al extremo de la mesa. Experiencia C: a) El alumno 1 impulsa el objeto de manera que se deslice sobre la mesa en una trayectoria recta hacia el alumno 2. b) El alumno 2, colocado a la mitad de la mesa, desvía el objeto en movimiento hacia un lado.

4. a) RM El objeto hubiese continuado su movimiento en línea recta.

4. Intercambien sus opiniones sobre: a) ¿Cómo sería el movimiento en las experiencias B y C de no haber intervenido el alumno 2?

b) RM En la Experiencia A lo empujamos para ponerlo en movimiento, en la Experiencia B lo detuvimos interponiendo nuestras manos, las cuales realizaron cierto esfuerzo, y en la Experiencia C lo empujamos en otra dirección. c) Es recomendable estar atentos, si es el caso, al uso de palabras como “impulso” o “ímpetu”, pues tienen un significado diferente al término fuerza en el contexto de la física. Si le contestan que no es el mismo agente en todos los casos, invítelos a que lo nombren y lo tengan a la mano para el final de la secuencia. RL Por ejemplo: Sí, es lo mismo, es una fuerza, empujón, presión, compresión, acción, interacción o esfuerzo.

b) ¿Qué acción realizaron para cambiar el movimiento del objeto? c) ¿Cómo le llamarían a la noción física que permite cambiar el movimiento de un objeto? d) ¿Cómo sería la magnitud de esta acción si quisieran mover un escritorio?

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d) RM Sería una acción de mayor magnitud, es decir, nos costaría un esfuerzo mayor, por ser un objeto más pesado.

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CIENCIAS

II

El experimento de Galileo Lean el texto. Pongan especial atención en el razonamiento de Galileo. Texto de información inicial

¿Dos explicaciones del movimiento? Si pasa frente a nosotros una

pelota rodando, sabemos que no comenzó a moverse de manera espontánea, es decir, sin una causa aparente. Probablemente nuestro sentido común y la experiencia cotidiana nos indiquen que alguien la golpeó o impulsó para que se moviera. A lo largo del tiempo, se han buscado causas al movimiento; por ejemplo, Aristóteles pensaba que todo movimiento ocurre porque las cosas no están en el lugar al que pertenecen, al que necesitan llegar. Una vez allí ahí, se detienen. En otro de sus ingeniosos experimentos, Galileo consideró dos planos inclinados y un objeto que se Sin embargo, en el siglo XVI, Galileo desliza por ellos. En los dos primeros casos, el móvil alcanza la misma altura al subir por el segundo Galilei realizó una observación que plano, sólo que recorre más distancia conforme decrece la inclinación del segundo plano. En el caso revolucionó la física. Estableció que extremo de que el segundo plano quede horizontal, el móvil se moverá indefinidamente en línea recta a velocidad constante. el estado de movimiento de un cuerpo, que se define como su velocidad respecto a un punto de referencia, sólo puede ser alterado si actúa algo sobre él y que, en consecuencia, no hay móviles que se detengan por sí solos, como decía Aristóteles. El estado natural de movimiento de todo objeto, afirmó, es el movimiento rectilíneo uniforme, por lo tanto no se requiere de nada más para mantenerlo. En cambio, sí se requiere de una causa externa o interacción para modificar su rapidez o su dirección. El reposo es un caso particular del movimiento rectilíneo uniforme, en el que la rapidez es cero. Podemos concluir entonces que para que exista un cambio en el estado de movimiento de un cuerpo, siempre hay una interacción que hace que los objetos en reposo se muevan, cambien su rapidez o alteren su forma, o bien que se detengan si ya están en movimiento. Los movimientos cambian debido a las interacciones entre los cuerpos.

Vínculo entre Secuencias Recuerda que las aportaciones de Galileo a la ciencia las revisaste en la Secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos?

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Recupere el ejemplo de Galileo, para mostrar cómo se combinan dos movimientos que parecen uno sólo. En la Secuencia 4, se resalta el movimiento de caída libre. Sin embargo, este movimiento es por lo general la combinación de dos: caída libre y desplazamiento horizontal. La trayectoria resultante es una curva llamada parábola.

El interactivo permite la modelación del experimento de Galileo que lo lleva a concluir que, en ausencia de fricción, un cuerpo no requiere una fuerza para mantener un estado de movimiento rectilíneo uniforme. Lo anterior, se cumple a través de la manipulación de variables de interés como la inclinación del segundo plano, que lleva al móvil a recorrer mayor distancia conforme dicha inclinación disminuye; cuando la inclinación se hace cero, la móvil continua indefinidamente en movimiento rectilíneo uniforme. 4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

Lean el texto. Pongan especial atención en el significado de las palabras del glosario.

El texto describe a la fuerza como aquello que modifica el estado de movimiento, a través de la discusión clásica entre la visión aristotélica y la galileana. 3 Analice junto con los estudiantes el experimento de Galileo de los dos planos inclinados; las ilustraciones les van a ser de gran utilidad. Se sugiere conducir un mini debate en el que una parte de los estudiantes apoye cada una de las posiciones, argumentando a favor y en contra.

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S esión 2

secuencia 6

Actividad DOS

sesión 2

Actividad DOS identifiquen las interacciones causantes del movimiento de un objeto.

El propósito de esta actividad es que los estudiantes identifiquen con un experimento sencillo dentro del salón, qué es lo que origina el movimiento y cómo éste puede variar en función de la intensidad o magnitud de la fuerza aplicada.

• Realicen la demostración: 1. Contesten: ¿Un objeto puede moverse sin interactuar con algo? Expliquen. 2. Realicen los siguientes movimientos: a) Abran la puerta del salón desde dentro. b) Cierren la puerta del salón desde dentro. 3. Describan:

• Realicen la demostración:

a) El movimiento efectuado para abrir y cerrar la puerta.

1. El objetivo de esta pregunta es que los estudiantes retomen lo expuesto en el texto anterior en relación a contemplar las interacciones como las responsables de los cambios en el estado de movimiento, y a la vez sirve como exploración de ideas previas a la actividad demostrativa. RL

b) El esfuerzo necesario para abrir y cerrar la puerta. 4. Coloquen una silla junto a la puerta. 5. Realicen nuevamente los pasos 1 y 2. 6. Contesten en sus cuadernos: a) ¿Cómo interactúan con la puerta para abrirla y para cerrarla? b) ¿Qué nombre le darían a las interacciones que ejercieron sobre la puerta?

5. a) Estrictamente, no se empuja o jala la puerta, sino que se la hace rotar alrededor de un eje. RM Se tiene que aplicar un esfuerzo para empujar o jalar la puerta y, con ello, abrirla o cerrarla.

c) ¿Cuándo se requiere mayor esfuerzo para abrir la puerta, con la silla o sin ella? ¿Por qué? d) Mencionen al menos dos causas que puedan hacer que la puerta se mueva sin tocarla. Justifiquen su respuesta. 7. Intercambien sus opiniones sobre:

b) En este punto de la secuencia, se espera que los alumnos hayan acotado los posibles nombres que podrían darle a las fuerzas. RL Por ejemplo: Estas interacciones se pueden llamar fuerzas o esfuerzos.

a) ¿Cuándo es más conveniente jalar y cuándo, empujar una puerta?

c) RM Se requiere un esfuerzo mayor cuando está la silla, pues debemos desplazar una masa mayor.

d) ¿Cómo le podrían llamar a la interacción que provoca el movimiento de un objeto?

d) Esta pregunta obliga a los alumnos a una mayor reflexión, en cuanto a que ciertas características del medio material tienen la posibilidad de interactuar con la puerta, aunque no seamos nosotros quienes la toquemos con nuestro cuerpo. RL Por ejemplo: El viento podría abrirla o cerrarla sin que la toquemos, al igual que un temblor de tierra. En estos casos, la acción que mueve a la puerta en realidad sí hace contacto con ella, aunque nosotros no la toquemos con las manos o alguna parte de nuestro cuerpo.

6. a) RL Por ejemplo: En principio se requiere la misma fuerza pues es la misma masa la que hay empujar o jalar. En el caso de las puertas, suele ser mucho más fácil empujarlas que jalarlas.

b) RL Por ejemplo: Por lo expuesto en el inciso anterior, las puertas de emergencia siempre deben abrir hacia fuera, no sólo porque es más fácil empujarlas, sino porque podemos hacerlo más rápidamente y usando cualquier parte de nuestro cuerpo, aún con las manos ocupadas.

c) 5 Los estudiantes pueden representar por medio de dibujos acciones ejercidas sobre la puerta, tales como empujar, jalar, tocar, chocar dos objetos; así como fuerzas que no requieren contacto directo para actuar. RL Por ejemplo: Cuando se jala, se empuja, se presiona o se

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b) ¿Hacia dónde debe abrirse la puerta de una salida de emergencia? c) Para producir un cambio en el estado de movimiento de la puerta, ¿requirieron hacer contacto con ella o es una interacción que puede hacerse a distancia?

ido un imiento de bre lo aprend tado de mov d. Considera Reflexión so bio en el es m ca magnitu todo e rta qu cie s de be n sa Ahora oblema. interacció resolver el pr ieres de una objeto requ cimiento al ías este cono ar lic ap o m có 102

oprime la puerta o cualquier objeto se están aplicando acciones haciendo contacto. Cuando se deja actuar la gravedad, o se usan imanes para atraer o repeler objetos que respondan al fenómeno magnético, o se modifica el movimiento de un objeto cargándolo eléctricamente, se trata de acciones a distancia.

d) En este punto de la secuencia, se espera que los alumnos hayan acotado los posibles nombres que podrían darle a las fuerzas. RM Lo más adecuado sería llamar fuerzas a estas interacciones.

Reflexión sobre lo aprendido 4 En esta sección se busca que los estudiantes identifiquen a la fuerza como aquella interacción que produce los cambios en el estado de movimiento o reposo de un objeto y que apliquen esta noción a las situaciones que se plantean en el problema. Además, identificarán dos tipos de fuerza (de contacto y a distancia), con base en lo cual podrán realizar una clasificación. RL Por ejemplo: Para cambiar el estado de movimiento de un cuerpo, siempre tengo que aplicar una fuerza.

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CIENCIAS

II

Para empezar Texto de formalización

Para terminar

El texto formaliza la noción de fuerza y presenta una clasificación de los tipos de fuerzas a partir de su percepción macroscópica. Los alumnos serán capaces de valorar la utilidad del conocimiento sobre las fuerzas para explicar los cambios en el estado de movimiento.

Lean el texto. Pongan atención en los tipos de fuerzas existentes. Texto de formalización

¿Qué produce los cambios? Cada vez que algún cuerpo cambia su estado de movimiento o su forma, es

necesariamente a causa de que sobre él actúa algo que llamaremos fuerza. No puede ocurrir un cambio sin su intervención, ya sea en un balón de futbol, una mesa, el océano, las estrellas o las naves espaciales. Puede decirse, entonces, que las fuerzas son el motor del Universo. Las fuerzas se clasifican, según la forma en que operan, en: fuerzas de contacto y fuerzas a distancia. Tabla de los efectos de las fuerzas de contacto Características Requieren que los objetos involucrados en la interacción se toquen, es decir, entren en contacto físico. Son percibidas directamente por nuestros sentidos, por lo que son del orden de lo macroscópico. Pueden operar jalando, o empujando, presionando, deformando e incluso mediante choques. Se les llama también fuerzas mecánicas.

Cambios en el movimiento de los cuerpos

Ilustraciones:

Aceleración: Paso de una rapidez pequeña a una rapidez grande. Un caso particular es cuando se pasa del reposo al movimiento, es decir, cuando un objeto empieza a moverse. Frenado o desaceleración: Paso de una rapidez grande a una rapidez pequeña. Un caso particular es cuando se pasa del movimiento al reposo, es decir, cuando un objeto se detiene. Desviación: Cambio en la dirección en la que se mueve un objeto.

Deformación: Cambio en la forma o el tamaño de un cuerpo.

Temporalmente: Cuando la fuerza deformante deja de actuar, el cuerpo recupera su forma y tamaño originales. Permanentemente: Un resorte que se ha estirado tanto que ya no regresa a su forma original.

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5 Después de que los alumnos consulten en el glosario los significados de los términos nuevos, se sugiere anotar las definiciones en el pizarrón para que puedan ser revisadas durante la sesión. Comente a los alumnos que en muchos casos no se puede determinar cuál es el tipo de fuerza actuante, porque puede ser una combinación de ambas; sin embargo, generalmente existe una preponderancia relativa de determinado tipo de fuerza sobre otra, en función de su alcance, dirección e intensidad.

secuencia 6 Tabla de fuerzas a distancia ilustraciones:

características

ejemplos de algunas fuerzas a distancia

Estas fuerzas no necesitan contacto físico entre los objetos involucrados, es decir, pueden actuar a través del vacío, que es donde no hay un medio material. Se les conoce como las interacciones fundamentales de la naturaleza. se muestran dos de ellas: la gravitatoria y la electromagnética.

Gravitatoria: Es la responsable de los movimientos y trayectorias de los cuerpos celestes. En nuestra Tierra, el efecto de esta fuerza sobre todos los objetos se llama peso y produce la caída de los cuerpos. Sólo es de atracción.

electromagnética: Es la responsable de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos que conocemos, como la interacción con los imanes. Su efecto se percibe como atracción o repulsión. Entre otros fenómenos, produce las fuerzas de fricción, que siempre se oponen al movimiento.

Es raro que sobre un objeto en particular, en un momento dado, actúe sólo una fuerza. Lo usual es que sobre cada objeto operen varias fuerzas a la vez. Cuando esto sucede, los efectos de todas ellas se acumulan y combinan; puede incluso suceder que las fuerzas que actúan simultáneamente sobre un objeto se compensen o se anulen mutuamente, dando como resultado un cuerpo en equilibrio de fuerzas, el cual tendrá un movimiento rectilíneo uniforme o estará en reposo, como si no estuviese sometido a la acción de fuerza alguna.

Un peine electrizado que atrae papelitos y un imán que atrae tachuelas.

ón o de interacci Atracción: Tip os ercar dos objet que tiende a ac ria de un ato vit gra a Peso: Fuerz un cuerpo. planeta sobre de interacción o Tip : Repulsión jar entre sí a ale a e nd que tie . os jet ob dos Cuerpo 1

Interacciones electromagnéticas

Cuerpo 2

Las deformaciones causadas por las fuerzas de contacto pueden ser temporales o permanentes.

Las fuerzas de contacto y la fuerza de fricción son en realidad manifestaciones de fuerzas eléctricas y magnéticas entre los objetos cuando éstos se aproximan mucho. En general, la fricción depende del grado de rugosidad o aspereza de las superficies que se acercan lo suficiente y la percibimos como rozamiento.

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CIENCIAS

II

2 Para cerrar la sesión, pida a los alumnos que den dos o tres ejemplos de la utilidad de conocer las causas del movimiento en la vida cotidiana, por ejemplo, cómo se afectará el movimiento de un columpio cuando nos empujamos con los pies para empezar a oscilar.

SESIÓN 3

pleada

em Nueva destreza

Es una respuesta

gunta o problema tentativa a una pre nte.

;

: me Elaborar hipótesis ción que debe ser probada posterior e en una explica consist

Actividad TRES Elaboren una hipótesis sobre las fuerzas que intervienen en los cambios del estado de movimientos. • Comenten: ¿Cuáles son las fuerzas que intervienen en el cambio de movimiento de un cuerpo?

S esión 3

1. Material a) Riel de 100 cm. Puede hacerse con una pieza plana de metal con bordes, o bien con tubos metálicos pegados en paralelo con cinta adhesiva. Hay que dejar entre ellos el espacio suficiente para el deslizamiento recto del balín, sin que pueda salirse a los lados ni hundirse. También pueden pegarse dos tiras o reglas de madera.

2 Antes de iniciar sesión, pida a los alumnos que retomen sus respuestas tentativas al problema en la sección Lo que pienso, especialmente la pregunta 6 sobre si es una o varias las causas de los cambios en el estado de movimiento de la pelota. Comente a los estudiantes que en esa sesión van a elaborar hipótesis sobre las fuerzas que actúan en el movimiento de un balín y tendrán los elementos para resolver el problema.

b) Balín metálico. c) Juego de escuadras o transportador d) Cinta métrica. e) Recorte de franela o jerga de 60 cm de largo. f) Imán potente en forma de barra. 2. Procedimiento Experiencia A: Con un ángulo de inclinación fijo y diferente superficie de rodamiento. a) Coloquen el riel con una inclinación de 30°. b) Suelten el balín desde la parte superior del riel.

Actividad TRES

c) Dejen que el balín continúe rodando sobre la mesa una vez que se deslizó por todo el riel (Caso 1). d) Pongan el recorte de tela y repitan los pasos b)y c) (Caso 2).

e) Midan en centímetros la distancia recorrida sobre la mesa después de cada descenso.

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Nueva destreza empleada Comente con sus alumnos la destreza trabajada en esta secuencia. Proporcióneles ejemplos de la vida cotidiana que les permitan entender su significado; como cuando alguien llega a su casa y descubre que el pan que estaba sobre la mesa ya no se encuentra ahí. A partir de eso, lo que hacemos es elaborar hipótesis sobre las posibles razones que expliquen el hecho, mismas que debemos corroborar después.

mismo para cada una de las experiencias, anotándolas también en el pizarrón. RL Por ejemplo: Las fuerzas que intervienen en el cambio del estado de movimiento pueden ser de contacto o a distancia. En la Experiencia A las fuerzas presentes son la fuerza gravitatoria y la fuerza de fricción, que es variable. En la Experiencia B las fuerzas involucradas son la fuerza gravitatoria y la fuerza mecánica que se le imprime al balín, también variable en este caso. En la Experiencia C las fuerzas son la fuerza gravitatoria y la fuerza magnética. 2. a) RM En esta experiencia los alumnos deben sólo soltar el balín o la canica; se trata de variar la vuerza de fricción.

Elaboren una hipótesis sobre las fuerzas que intervienen en los cambios del estado de movimiento.

El propósito de la actividad es que los estudiantes observen el comportamiento de un objeto deslizándose por un riel, variando sucesivamente parámetros en las interacciones como la fricción y el impulso inicial. 3 Es importante que los estudiantes pongan cuidado en llevar a cabo cada caso, cerciorándose de hacer el “lanzamiento” de la canica o balín conforme se solicita, y observen atentamente el resultado.

• Comenten: ¿Cuáles son las fuerzas que intervienen en el cambio de movimiento de un cuerpo? Al contestar esta pregunta, los alumnos plantearán las hipótesis que tratarán de corroborar a lo largo de la actividad. La respuesta no necesariamente debe ser la correcta, puesto que en esta fase están planteando hipótesis. 4 Se sugiere anotar dichas hipótesis en el pizarrón, para que las cotejen. Si se considera conveniente, luego de esta respuesta, que es genérica, se puede repreguntar lo L i b r o p a ra el maestro

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b) 1 Tal como lo sugerimos antes, pida a los alumnos que pronostiquen cómo será el movimiento del balín, recordando lo que hacían cuando jugaban a las canicas. En esta experiencia, los alumnos variarán el empuje sobre el balín o canica. Cuando se dice que el movimiento inicia con rapidez inicial pequeña. Significa que le darán un leve empujón; cuando sea rapidez inicial media le aplicarán un empujón más intenso y, en el Caso 9, el empujón más fuerte. Se sugiere que sea el mismo alumno quien realice esta acción, para que pueda graduar la intensidad del empujón.

ii. Cuando se indica que empujen, debe darse un impulso al balín o canica para que inicie el movimiento con una rapidez inicial relativamente grande. Cuando se pida únicamente soltarlo, sólo hay que soltar el objeto, cuidando de no conferirle ninguna velocidad inicial.

c) Esta experiencia recurre a la intuición que ya tienen los estudiantes acerca de cómo operan las fuerzas magnéticas. Es recomendable pedirles que realmente consigan detener el balín sin tocarlo en absoluto, para que se evidencie con claridad que estas fuerzas actúan a distancia.

3. Resultados.

secuencia 6 experiencia B: Con un ángulo de inclinación fijo y diferente impulso inicial. a) Coloquen el riel con una inclinación de 0°. b) Empujen con diferentes fuerzas el balín desde la parte superior del riel (Casos 3-5). c) Dejen que el balín continúe rodando sobre la mesa una vez que se deslizó por todo el riel. experiencia c: Colocando el riel a 45 grados, aplicando al móvil una fuerza externa. a) Sitúen el balín en la parte media del riel. b) Acerquen el imán al balín, sin tocarlo, de tal forma que logren mantenerlo quieto (Caso 6). c) Suban el balín por el riel atrayéndolo con el imán, pero sin tocarlo (Caso 7). d) Registren sus observaciones en sus cuadernos. 3. Resultados • Registren las distancias recorridas por el balín sobre la superficie de la mesa. Para ello utilicen los siguientes formatos: experiencia a: Con un ángulo de inclinación fijo y diferente superficie de rodamiento.

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CIENCIAS Inclinación Caso del riel

1

2

30°

30°

Manera en que inicia el movimiento y superficie empleada

II

Experiencia A RM En la tabla.

Distancia recorrida (cm)

Fuerzas responsables

Observaciones

Experiencia B

RL Por ejemplo: RL Por ejemplo:Se desplaza RM 1.-Fuerza de gravedad con cierta rapidez sobre la 2.- Fricción del aire Sólo soltar. Sin Avanza cierta distancia sobre la mesa,la cual va disminuyendo 3.- Fricción del riel tela. hasta que se detiene. mesa. RL Por ejemplo: RL Por ejemplo: Se RM 1.-Fuerza de gravedad 2.- Fricción del aire desplaza más Sólo soltar. Con Avanza una distancia menor 3.- Fricción de la tela lentamente y se detiene tela. que en el Caso 1. antes que en el Caso 1.

RM En la tabla. Experiencia C RM En la tabla.

b) Experiencia B: Con un ángulo de inclinación fijo y diferente impulso inicial. Caso

Inclinación del riel

Manera en que inicia el movimiento

Distancia recorrida (cm)

3

Horizontal (0°)

Con rapidez inicial pequeña.

RL Por ejemplo: Avanza cierta distancia.

4

Horizontal (0°)

Con rapidez inicial media.

RL Por ejemplo: RL Por ejemplo: RL 1.-Fuerza de gravedad Avanza una Más rápido que 2.- Empujón 3.- Fricción del aire mayor distancia. la anterior. 4.- Fricción del riel

5

Horizontal (0°)

Con rapidez inicial grande.

RL Por ejemplo: RL Por ejemplo: RL 1.-Fuerza de gravedad Avanza la mayor Se desplaza con 2.- Empujón distancia. la mayor rapidez. 3.- Fricción del aire 4.- Fricción del riel

Observaciones

Fuerzas responsables

RL Por ejemplo: RL 1.-Fuerza de gravedad Se desplaza 2.- Empujón 3.- Fricción del aire lentamente. 4.- Fricción del riel

c) Experiencia C: Colocando el riel a 45 grados. Caso

Inclinación del riel

6

45˚

7

45˚

Observaciones

Fuerzas responsables

RL Por ejemplo: El balín se queda quieto sobre el riel.

RL Por ejemplo: Fuerza gravitatoria y fuerza magnética.

RL Por ejemplo: El balín sube por el riel, “siguiendo” al imán.

RL Por ejemplo: Fuerza gravitatoria y fuerza magnética.

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4. Análisis de resultados

secuencia 6 4. análisis de resultados

a) i. RM El movimiento se verá frenado siempre por las fuerzas de fricción, puesto que éstas siempre se oponen al movimiento.

• Respondan en sus cuadernos, de acuerdo con sus observaciones y mediciones: experiencia a: a) ¿Por qué se frena el balín? b) ¿Qué tipo de fuerza frena al balín? experiencia B:

ii. La fuerza de fricción es ocasionada por la rugosidad de las superficies de los cuerpos que tienen algún tipo de rozamiento debido al movimiento de uno respecto al otro. En principio, estas fuerzas parecieran ser de contacto, pero en realidad son fuerzas a distancia, puesto que, a escala microscópica, la fricción es realmente una interacción electromagnética entre las partículas que constituyen los cuerpos que se acercan lo suficiente. RM La fuerza de fricción es una fuerza o interacción a distancia provocada por las interacciones electromagnéticas entre los cuerpos que se rozan.

a) ¿Cómo consigues iniciar el movimiento con mayor rapidez? b) ¿Qué sucede cuando esta fuerza mecánica de inicio es mayor? c) ¿Qué tipo de fuerza es la mecánica? d) ¿Por qué el balín recorre una distancia mayor cuando la rapidez inicial es mayor?

3

b) i. RM Empujando con ás fuerza.

ii. RM La fuerza mecánica será mayor conforme sea más intenso el empujón que le damos al balín, éste baja más rápido por el riel y avanza más sobre la mesa.

experiencia c: a) ¿Por qué se queda quieto el balín sobre el riel cuando le acercan un imán? b) ¿Qué tipo de fuerza ejerce el imán sobre el balín? 5. comunicación

iii. RM La fuerza mecánica es una fuerza de contacto. iv. RM Conforme la fuerza mecánica de inicio es mayor, se da un cambio mayor en el estado de movimiento del balín; en este caso, alcanza mayor rapidez de desplazamiento y recorre mayor distancia.

c) i. RM La fuerza magnética equilibra a la gravitatoria justo cuando el balín se queda detenido sobre el riel.

La fricción juega un importante papel en la dificultad o facilidad para desplazarse.

• Elaboren un reporte en su cuaderno. comparen sus resultados con los que obtuvieron otros equipos. Después: 1. Adviertan las semejanzas y las diferencias obtenidas. 108

equipos porque el empujón que le aplicaron al balín pudo ser de distinta intensidad a la del que le aplicamos nosotros.

ii. RM Es un fuerza magnética, que es una interacción a distancia. Comparen sus resultados con los que obtuvieron otros equipos. Después:

1. Se le sugiere elaborar una tabla comparativa en el pizarrón que incluya las diferentes fuerzas que intervinieron, como la mecánica, la gravitatoria, la fricción y en su caso, la magnética. RL Por ejemplo: En la Experiencia A pudieron obtenerse resultados diferentes en otros 162

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CIENCIAS

II

2. a) Se le sugiere utilizar las tablas que llenaron los alumnos guiar su participación en la elaboración de una tabla comparativa en el pizarrón que incluya las diferentes fuerzas que intervinieron, como la mecánica, la gravitatoria, la fricción y en su caso, la magnética. RL Por ejemplo: En la Experiencia B pudieron obtenerse resultados diferentes en otros equipos porque el empujón que le aplicaron al balín pudo ser de distinta intensidad a la del que le aplicamos nosotros.

2. Expresen sus opiniones sobre las siguientes cuestiones: a) ¿A qué se deben las diferencias, si es que las hay? b) ¿Qué fuerzas intervienen en los casos experimentados? c) ¿Estas fuerzas son de contacto o a distancia? Expliquen. d) ¿Cómo participa la fricción en estos casos?

Lo que aprendimos Resuelvo el problema “En un partido de futbol pones la pelota en movimiento para iniciar el juego, elevándola, y ves que luego cae; otras veces la haces avanzar a ras de suelo para pasársela a un compañero. Sabes también que, si nadie la recibe, después de un tiempo se detendrá en el campo de juego. ¿Qué se requiere para que la pelota se mueva de estas maneras?” Para resolver el problema: 1. Responde: ¿Qué se requiere para que la pelota se mueva de estas maneras?

b) RM Las fuerzas que intervienen en todos los casos son: la fuerza gravitatoria, la fricción del aire y, la fricción entre el balín y el riel. En los casos 3 al 5, interviene además la fuerza mecánica producida por el empujón que le damos; en los casos 6 y 7, está presente la fuerza magnética debida al imán.

c) RM Las fuerzas de fricción, así como la gravitatoria y la magnética, son a distancia. La fuerza mecánica es de contacto.

d) RM Oponiéndose al movimiento, es decir, frenando al balín.

2. Completa la tabla considerando lo siguiente: a) Asigna la fuerza y el tipo de fuerza causante del movimiento descrito. b) Fundamenta tu respuesta para cada caso.

Movimiento

Fuerza participante

Tipo de fuerza que actúa (de contacto o a distancia)

RM Fuerza mecánica.

RM Fuerza de contacto.

Elevar una pelota que está previamente en reposo. RM Fuerza gravitatoria.

RM Fuerza a distancia.

Hacer caer una pelota que avanza en el aire.

RM De entrada, siempre RM La fuerza de fricción es a actúa la fuerza de fricción, en distancia y la fuerza mecánica Detener una pelota en este caso del aire o del suelo; es de contacto. si una persona u objeto se movimiento. interpone hay además una fuerza mecánica.

Lo que aprendimos En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia:

3. Define con tus palabras el concepto de fuerza. 109

3. RL Por ejemplo: Fuerza es aquello que es capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo.

El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión. Al final de cada bloque se presenta: • Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque.

• Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello los conceptos y las destrezas aprendidas. • Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados. • Ahora opino que...: Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada.

• Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

Resuelvo el problema Para resolver el problema: 2. RM En la tabla.

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Reflexión sobre lo aprendido

secuencia 6

RL Por ejemplo: Sí hay diferencias; yo pensaba que para que un cuerpo mantuviera un movimiento rectilíneo uniforme había que aplicarle continuamente una fuerza. Ahora sé que este movimiento no requiere fuerzas para mantenerse, y si observo que el móvil se detiene es debido a que, en la realidad, actúa una fuerza, llamada fricción, la cual no puede suprimirse completamente. aprendido Reflexión sobre lo secuencia as al inicio de la sab pen que Revisa lo estado de los cambios en el de sas cau las sobre objetos. deformación de los la o to ien vim mo sabas y lo que as entre lo que pen ¿Existen diferenci sta. pue res tu lica ahora sabes? Exp

El video permite identificar la acción de las fuerzas como principio de movimiento, por medio de distintos ejemplos. 4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia.

El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

Para qué me sirve lo que aprendí? Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Las causas del movimiento en la programación de la red satelital edusat.

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

El conocimiento de las fuerzas que participan en todos los movimientos ha ayudado a la humanidad a realizar con mayor facilidad muchas tareas, mediante el diseño y la construcción de máquinas que aprovechan las fuerzas naturales.

1. Pregunten a los adultos de su localidad cuáles son las máquinas que más se emplean diariamente. 2. Clasifíquenlas en: a) Máquinas mecánicas que sólo aprovechan las fuerzas de contacto. b) Máquinas eléctricas que utilizan las fuerzas a distancia de tipo electromagnético. 3. Mencionen dos ejemplos de fuerzas de contacto que actúan en una locomotora de vapor.

La actividad está dirigida a que los alumnos apliquen los nuevos aprendizajes en un contexto diferente y puedan relacionar productos tecnológicos como las máquinas con la relación causa-efecto entre el tipo e intensidad de las interacciones y sus efectos.

el conocimiento de las fuerzas que participan en todos los movimientos ha ayudado a la humanidad a realizar con mayor facilidad muchas tareas, mediante el diseño y la construcción de máquinas que aprovechan las fuerzas naturales.

Ejemplos de máquinas mecánica y eléctrica.

110

1. RL Por ejemplo: Un tractor, una licuadora, un reloj de cuerda, una bomba de agua, un molino manual, etcétera. 2. a) RL Por ejemplo: Reloj de cuerda, molino manual, arado.

b) RL Por ejemplo: Vehículo eléctrico y licuadora.

3. RL Por ejemplo: La presión del vapor de agua y el movimiento de los pistones o ruedas.

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CIENCIAS

II

Ahora opino que…

Ahora opino que…

La actividad está dirigida a que los alumnos expresen una opinión en cuanto a la ventaja de utilizar fuerzas naturales, en este caso, fuerzas mecánicas, como la fuerza del viento o la de una corriente o caída de agua, para facilitar tareas como la molienda de granos o la propulsión en una embarcación.

Desde la antigüedad, se han utilizado animales en la molienda de granos, los cuales están atados a las pesadas piedras de las norias. 1. ¿De que otra manera se puede hacer esta labor aprovechando alguna de las fuerzas que existen en la naturaleza? 2. ¿Qué ventajas tiene emplear estas fuerzas? 3. ¿Qué otros ejemplos podrían mencionar donde se utilicen estas fuerzas? • Escriban sus respuestas en el cuaderno.

Desde la antigüedad, se han utilizado animales en la molienda de granos, los cuales están atados a las pesadas piedras de las norias.

1. RL Por ejemplo: Los molinos que son accionados por la fuerza del viento o la fuerza de una corriente o caída de agua. 2. RL Por ejemplo: Es ventajoso usar estas fuerzas porque evitan realizar esta tarea tan ardua mediante la fuerza de nuestros músculos o mantener animales como bueyes o caballos atados en una noria, lo cual es costoso. Además el empleo de estas fuerzas naturales no produce contaminación en el medio ambiente.

Para saber más… 1. Estrada, Alejandro Félix, et al. (2001). Lecciones de Física. México: CECSA. 2. Tagüeña, Carmen, et al. (1999). Física. México: Santillana. 1. Hacyan, Shahen. Las fuerzas de la naturaleza. ILCE. 22 de febrero 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/129/htm/sec_6.htm

3. RL Por ejemplo: La fuerza del viento o la de una corriente de agua también se puede usar para propulsar medios de de transporte marítimo como veleros o barcos.

Para saber más 111

La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección, contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia. 1. Este libro precisa y clasifica los tipos de fuerzas de manera muy clara para los alumnos. 2. En este texto se encuentra una descripción actualizada acerca de las fuerzas e interacciones fundamentales. 1. Este vínculo presenta las fuerzas fundamentales, en especial la gravitatoria y la electromagnética con un lenguaje relativamente sencillo y con un tratamiento matemático relativamente ligero.

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s e c u encia 7

¿Cómo se mueven las cosas? Propósito y perspectiva En esta secuencia se amplía el concepto de fuerza, incorporando sus características vectoriales mediante la suma de fuerzas por métodos gráficos GD: Desde una perspectiva de Naturaleza de la Ciencia se valoran las ventajas de utilizar vectores como herramienta gráfica para predecir la dirección de un movimiento.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN

Momento de la secuencia

1

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Mostrar cómo las fuerzas están presentes en situaciones de la vida cotidiana, tanto para mover objetos, como para mantenerlos en equilibrio.

Actividad de desarrollo

UNO Inferir la dirección del movimiento de un cuerpo, aplicando fuerzas sobre él. Cuestionario en el cuaderno.

Texto de información inicial

Describir las características vectoriales de la fuerza y su forma de representación.

Actividad de desarrollo

DOS Representar las fuerzas que actúan en movimientos cotidianos utilizando vectores. Diagrama de fuerzas.

Texto de formalización

Describe las las formas de obtener por métodos gráficos, el vector resultante de sistemas de fuerza colineales y concurrentes. Valorar las ventajas de utilizar vectores para predecir la dirección de un movimiento.

Actividad de desarrollo

TRES Calcular la resultante de un sistema de fuerzas. Trazo del vector resultante.

2

Materiales necesarios o trabajo en casa Fuerzas ¡en acción!

Por grupo: Una mochila y una cuerda.

La resultante de una fuerza Por equipo: Hojas, regla y transportador.

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 7

¿Por qué se mueven las cosas?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

SESIÓN 1 1 Antes de iniciar la sesión, mencione a sus alumnos que aprenderán a identificar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el efecto que pueden tener tanto en su equilibrio como en la dirección de su movimiento.

sesión 1

Fuerzas ¡en acción! Lee el texto. • Antes de la lectura contesta: ¿Cómo se suman las fuerzas? Texto introductorio

En nuestra vida diaria, las fuerzas están presentes en casi

todos los aspectos. Lo más frecuente es que sobre cada objeto actúen dos o más fuerzas simultáneamente. Por ejemplo, cuando un vendedor de camotes empuja su carrito cuesta arriba en una calle empinada, debe aplicarle una fuerza mecánica dirigida a lo largo del plano y apuntando hacia el punto más alto de la calle. Además de esta fuerza, sobre el carrito actúan por lo menos dos fuerzas más que dificultan su movimiento: la de gravedad, que siempre apunta hacia abajo, y la de fricción, entre las ruedas del carrito y el pavimento. Los efectos de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos no siempre son visibles pero están ahí. Si visitamos una ciudad grande, veremos edificios de varios pisos que, a diferencia del carrito, están en reposo. ¿Qué fuerzas actúan sobre un edificio? El peso es una de ellas. Pero, para que el edificio no se desplome debe existir al menos otra fuerza que contrarreste al peso. Estas fuerzas son producidas por los cimientos, las columnas o las trabes. ¿Qué otras fuerzas actúan a nuestro alrededor? Muchas, por ejemplo la acción del viento y de los movimientos del terreno producidos por las ondas sísmicas, son factores a considerar por quienes diseñan y construyen edificios. En el edificio actúan varias fuerzas simultáneamente y no hay desplazamiento o éste es mínimo… al menos, ¡eso es lo esperado! En cambio, en el carrito de paletas, el resultado de las fuerzas es un desplazamiento neto calle arriba.

consulta en tu diccionario el significado de palabras como trabe.

Para empezar El video describe las fuerzas que actúan simultáneamente sobre diversos objetos, en el entendido de que las fuerzas suelen actuar, al menos, en pares, no aisladas. El recurso tecnológico fortalece la información del texto. Texto introductorio

El texto muestra cómo las fuerzas están presentes en situaciones de la vida cotidiana, tanto para mover objetos, como para mantenerlos en equilibrio. Es importante resaltar que sobre un cuerpo pueden estar actuando muchas fuerzas, no obstante que no se aprecie algún efecto en cuanto al movimiento del objeto, como sucede algunas veces con la fuerza de gravedad. Por ejemplo, cuando un cargador levanta un ladrillo y luego lo transporta hacia otro lugar, resulta que la fuerza que ejerce el cargador hacia arriba equilibra el peso de la piedra. Es 168

Para empezar

El movimiento de este carrito de camotes es resultado de las fuerzas que actúan sobre él.

La estabilidad de esta torre, depende del equilibrio de las fuerzas que actúan sobre ELLA.

112

decir que la suma de fuerzas sobre la piedra es cero. 1 Solicite a sus alumnos que citen ejemplos cotidianos propios en los que haya varias fuerzas cuya suma sea cero y el objeto en cuestión permanezca en reposo.

5 Una vez que sus alumnos encuentren este significado, invítelos a echar una mirada a las posibles trabes que se encuentran en su salón.

•Antes de la lectura: ¿Cómo se suman las fuerzas? 1 Esta pregunta tiene la intención de rescatar la noción de suma de fuerzas a partir de experiencias previas de los estudiantes. RL Por ejemplo: Cuando le ayudamos varios amigos a mi vecino a empujar su camión.

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CIENCIAS

II

3 Pida a los alumnos que hagan predicciones sobre fuerzas que se aplican en objetos y el efecto que producirán.

Ahora sabes que la fuerza es aquello que provoca un cambio en el estado de movimiento de los objetos. En esta secuencia conocerás las características de una fuerza y la manera en la que puedes representarla gráficamente. Valorarás este conocimiento para encontar fuerzas resultantes y predecir el movimiento de objetos en tu vida cotidiana.

Consideremos lo siguiente…

Consideremos lo siguiente… A continuación se te presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es tan pesada que se necesitan dos grúas para levantarla hacia su pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2 unidades en una dirección de 30°, mientras que la otra ejerce una fuerza de 2.5 unidades a 135°. Cuando se ponen en acción las grúas, ¿hacia donde se moverá la estatua? Utiliza herramientas gráficas para encontrar la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas que aplican las grúas

135º

30º

1 Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que ellos imaginen posibles soluciones. La solución que adelantamos le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades.

Solución al problema: RM: Se moverá hacia la marca verde que es el lugar esperado. La suma de fuerzas por el método del polígono da aproximadamente una fuerza resultante de 4 unidades de magnitud y una dirección cercana a los 90°. El resultado es el mismo sin importar por cuál de los vectores se comience a trazar el sistema de fuerzas, como se aprecia a continuación:

Las grúas deben colocar la estatua en el pedestal. ¿Lo lograrán?

Lo que pienso del problema Contesta en tu cuaderno: 1. ¿Qué harías para que la estatua quede en el pedestal? 2. ¿Qué es lo que cambia el estado de movimiento de un objeto? 3. ¿Cómo puedes predecir hacia dónde se moverá un objeto?

Fr: 3.5 unidades a 90°

4. ¿Cómo representarías gráficamente la fuerza que cada grúa aplica sobre la estatua? 113

2. RL Por ejemplo: Una o varias fuerzas. 3. RL Por ejemplo: Viendo la fuerza resultante que se aplica. 3. RL Por ejemplo: Con líneas.

Lo que pienso del problema Recuerde que en esta sección, es importante que los alumnos expresen libremente lo que piensan, basados en sus conocimientos previos por lo que las respuestas pueden ser muy variadas. 1 Lo que ahora saben los alumnos, lo contrastarán con lo que hayan aprendido al final de la secuencia.

Contesta en tu cuaderno: 1. Hay muchas posibilidades de llegar al lugar esperado con absoluta precisión. Lo importante es que se den cuenta que para mover la estatua se utilizan dos fuerzas sobre el mismo punto de aplicación. RL Por ejemplo: Jalaría la estatua hacia arriba con las dos grúas al mismo tiempo.

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Compartan sus respuestas sobre:

secuencia 7 compartan sus respuestas sobre:

3 Al hacer la retroalimentación de las respuestas individuales en plenaria, enfatice el hecho de lo importante que resulta ubicar la posición a donde se quiere llevar la estatua, antes de ejercer las fuerzas.

1. ¿Qué dificultades tuvieron para representar gráficamente las fuerzas que mueven la estatua? 2. ¿Se pueden combinar dos fuerzas en una sola? Si es así, ¿a partir de ésta se puede predecir hacia dónde se moverá la estatua? ¿Cómo?

Manos a la obra Actividad UNO

1. RL Por ejemplo: Que no se sabe para dónde va la fuerza de cada grúa.

infiere la dirección del movimiento de un cuerpo. • Realicen la siguiente experiencia.

2. RL Por ejemplo: Cuando dos personas jalan con una cuerda un costal lleno de mazorcas hacia el mismo lado, el movimiento será también en esa dirección.

1. Comenten: ¿Cómo seleccionan las fuerzas más adecuadas para mover un objeto en una dirección particular? 2. Van a necesitar una mochila y una cuerda. 3. Elijan a tres compañeros para que hagan lo siguiente: a) Pasen al frente. b) Amarren entre dos compañeros la cuerda al asa de la mochila, dejando dos extremos libres.

Manos a la obra

c) El tercer voluntario dibujará un esquema en el pizarrón indicando cómo deben aplicarse dos fuerzas sobre la mochila para subirla al escritorio.

Actividad UNO

d) El resto del grupo hará una predicción sobre cómo se moverá la mochila aplicando las fuerzas representadas en el pizarrón.

Infiere la dirección del movimiento un cuerpo.

e) Al terminar la predicción, los dos voluntarios deben jalar las cuerdas en la dirección indicada en el esquema, sin modificarla.

f) Los compañeros que jalaron la mochila deben comentar al grupo si consideran que aplicaron las fuerzas adecuadas para subir la mochila, o no.

El propósito de esta actividad es que los alumnos elaboren predicciones sobre la dirección que tendrá el movimiento de una mochila como producto de las fuerzas que se aplican sobre ésta con un par de cuerdas. A partir de diagramas que se van ajustando por el resultado de cada intento, esta actividad permite inferir cómo deben ser las fuerzas, estableciendo así una aproximación a la situación descrita en el problema. 2 Enfatice la relación que hay entre el cambio de posición de un objeto y la fuerza que actúa sobre él. Si le es posible, utilicen un transportador para medir la dirección de las fuerzas con respecto a la línea horizontal sobre la cual se aplican las fuerzas.

g) Realicen los ajustes necesarios al esquema y hagan una nueva predicción. h) Repitan la experiencia hasta que el esquema y las fuerzas reales aplicadas coincidan.

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• Realicen la siguiente experiencia. 1. RL Por ejemplo: Convienen aquellas fuerzas que apuntan hacia la dirección deseada.

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CIENCIAS

II

Comenten la experiencia:

Comenten la experiencia:

1. RL Por ejemplo: Se cambió la dirección de cada fuerza y también nos dimos cuenta de que si aplicamos más o menos fuerza de la que necesitamos, la mochila no llega al lugar deseado.

1. ¿Qué ajustes hicieron al esquema original para lograr el movimiento deseado? 2. ¿Cómo representaron la cantidad de fuerza y cómo la dirección de la fuerza? 3. ¿ Se requiere aplicar siempre una fuerza para mover un objeto en reposo? Expliquen. 4. ¿Qué importancia tiene la dirección de aplicación de un conjunto de fuerzas en el resultado de un movimiento? 5. Escriban sus conclusiones en el pizarrón.

2. RL Por ejemplo: Con líneas. 3. RM Sí, siempre. Las fuerzas son las responsables de los cambios en el estado de movimiento de los objetos.

ido a? bre lo aprend r el problem perado. Reflexión so para resolve ovimiento es tividad UNO lograr un m Ac ra la pa ve za sir er te la fu a la del l de ua y ig lo a 1. ¿De qué se gu objeto, ia del án ada sobre un la importanc fuerza aplic • Considera ión de cada cc re di la e sario qu 2. ¿Es nece ? Explica. movimiento

4. RM Mucha. Es determinante para la orientación del movimiento.

Lean el texto.

5 Se recomienda colocar las conclusiones en un espacio del pizarrón al que se pueda regresar al final de la secuencia. De esta manera, los alumnos reflexionan sobre sus aprendizajes. RL

• Pongan atención en la representación de fuerzas mediante vectores. Texto de información inicial

¿Cómo se pueden representar las fuerzas? Ciertas cantidades en la física, llamadas escalares, quedan exclusivamente determinadas con un número y una unidad de medida, como sucede con el tiempo. Así afirmamos que un suceso ocurrió en 2 horas. Otras cantidades en cambio, llamadas vectoriales, requieren además ,una dirección y un sentido para que queden totalmente definidas. Hemos mencionado en secuencias previas al desplazamiento y la velocidad, que son, por supuesto, cantidades vectoriales. Es claro que no es lo mismo caminar 5 kilómetros hacia el norte que 5 kilómetros hacia el sur. De la misma manera, no obtenemos el mismo resultado si lanzamos una pelota de básquetbol hacia la canasta del equipo contrincante que hacia la propia, aunque necesitemos la misma magnitud de fuerza para arrojarla. ¿Qué tipo de cantidad será entonces la fuerza? Es, también, una cantidad vectorial. Como la fuerza es un vector, se puede representar mediante una flecha cuya longitud indique qué cantidad de fuerza se aplica y cuál es su dirección y sentido. Cuando se ejercen diversas fuerzas sobre un cuerpo, una representación de vectores permite analizar qué efecto se producirá como resultado de aplicar todas las fuerzas simultáneamente. El punto de aplicación de cada fuerza está Punto de aplicación representado por el punto inicial de la flecha; la dirección es el ángulo que forma la flecha con el eje horizontal, el sentido es hacia donde apunta la flecha y 1 2 3 4 5 la magnitud de la fuerza, es proporcional al tamaño Este vector representa una fuerza de 5 unidades en total de la flecha, medido desde el punto de aplicación dirección horizontal hacia la derecha. hasta la punta de la misma, trazada en una escala apropiada de longitud.

Reflexión sobre lo aprendido 1. RL Por ejemplo: La mochila podría ser la estatua del problema. 2. RM No. En la actividad anterior se demuestra que cada fuerza tenía una dirección diferente a la del movimiento resultante de la mochila. Texto de información inicial

115

El texto describe la manera como se pueden representar a las fuerzas por medio de vectores y las características de éstos. Es importante que enfatice el hecho de que la fuerza es una idea para explicar la interacción de los cuerpos, pero no es una propiedad de éstos. Cuando quiera referirse a una cantidad vectorial, puede hacerlo, llamándola simplemente vector.

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4 Si cuenta con un transportador de madera, dibuje vectores en el pizarrón para que identifiquen sus partes y vean cómo se marca la dirección de un vector. Puede utilizar las fotografías para este fin .

secuencia 7

Sobre esta pelota actúan dos fuerzas simultáneamente. Para analizarlas, podemos suponer que el punto de aplicación de ambas está en el centro del balón. Debe recordarse que dichas fuerzas no se encuentran en la pelota. Son consecuencia de la interacción, de la pelota con el jugador que trata de encestar, y la fuerza de gravedad, que es la interacción de la pelota con la Tierra.

La dirección del movimiento del objeto y de la fuerza aplicada por el sujeto, no siempre son iguales.

La dirección y el punto de aplicación sobre la bola de billar podría darnos una pista de hacia dónde se moverá después del tiro.

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CIENCIAS

II

Comenten algunas ideas del texto.

Comenten algunas ideas del texto. • Respondan en sus cuadernos: 1. Cuáles son las ventajas de usar flechas para representar a las fuerzas 2. Observen las imágenes que acompañan al texto. ¿La dirección del movimiento y de la fuerza aplicada siempre son iguales? Expliquen.

empleada gramas o modelos lizar o dibujar dia estructuRepresentar: Uti nden conceptos, pre com se que y ciclos para demostrar ntíficos, sistemas cie os ces pro , ras, relaciones . biológicos o físicos

• Respondan en sus cuadernos:

Vínculo entre Secuencias Las características de magnitudes vectoriales como el desplazamiento y la velocidad se revisaron en la Secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas?

1. RL Por ejemplo: Se puede predecir hacia dónde se moverá algo trazando las fuerzas que se le aplican. 2. RL Por ejemplo: No, porque a veces actúan otras fuerzas como la de la gravedad.

Nueva destreza

Vínculo entre Secuencias Recuerda que los efectos que producen las fuerzas de contacto y a distancia sobre los objetos se describen en la Secuencia 6: ¿Por qué cambia el movimiento?

Actividad DOS Representen movimientos cotidianos utilizando vectores. 1. Observen las imágenes:

Recuerde a los alumnos que los objetos no se mueven o se detienen solos, sino como producto de las interacciones con otros cuerpos que se manifiestan como fuerzas pero no se encuentran en los cuerpos esperando a ser utilizadas para algo. Esto es importante porque muchos alumnos pueden tener estas ideas alternativas. Es importante que los alumnos ubiquen el concepto de vector para magnitudes además de la fuerza, como las mencionadas. Nueva destreza empleada 3 Invite a sus alumnos que recuerden algunas cosas que han representado, como el ciclo del carbono o el ciclo del agua.

Actividad DOS Representen movimientos cotidianos utilizando vectores. 117

El propósito de esta actividad es que los alumnos representen con vectores la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas ilustradas en las imágenes. 2 Enfatice la relación que hay entre el cambio de posición de un objeto y las fuerzas que actúa sobre él.

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2. a) RL

secuencia 7 2. Representen en su cuaderno mediante vectores:

b) 3 Solicite a los alumnos que una vez que identifiquen las fuerzas en cada imagen, señalen cuál es el punto de aplicación y pídales que reflexionen sobre la longitud de los vectores trazados. Lo importante es que ellos argumenten sobre la relación entre la longitud del vector y la magnitud de la fuerza representada. Ellos pueden predecir hacia dónde se dirige el movimiento representado. RL

a) Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos. b) La dirección del movimiento al aplicar las fuerzas.

ido bre lo aprend opiedad de Reflexión so no es una pr za er fu la e cción entre s qu ra be te sa in a la or de Ah ida sino la med e pueden los objetos, vectores qu fuerzas son ellos. Si las : as e con flech representars erzas del entar las fu drías repres po o óm ¿C 1. problema? mayor? a magnitud erza tiene un 2. ¿Cuál fu bes? ¿Cómo lo sa

Reflexión sobre lo aprendido 1. RL Por ejemplo: En forma similar a las fuerzas de las cuerdas sobre la mochila representadas con la Actividad UNO.

Sabías que… La magnitud de una fuerza se puede medir con un instrumento llamado dinamómetro, que consiste en un resorte con un gancho, sujeto a un marco con una escala graduada. La fuerza estira el resorte, y la longitud de estiramiento da una medida de la cantidad de fuerza que soporta el resorte.

2. RL Por ejemplo: La que aplican los alumnos sobre el escritorio.

• Tu puedes aplicar el funcionamiento del dinamómetro en forma muy sencilla. Consigue un resorte y amárralo a tu mochila. Sostén la mochila colgando del resorte y observa que el estiramiento del resorte es mayor si el peso de la mochila se incrementa al cargar más objetos. Si mides la longitud del estiramiento, tendrás una idea de la cantidad de fuerza presente. En este caso, se trata del peso.

Sabías que… Si el tiempo se lo permite, vale la pena hacer esta actividad para observar la relación entre la fuerza empleada para contrarrestar el peso.

3 Para cerrar la sesión, invite a sus alumnos a elaborar una conclusión sobre lo aprendido hasta ahora con respecto a la representación de fuerzas con vectores.

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El dinamómetro es un instrumento para medir la fuerza.

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CIENCIAS

II

Para terminar

SESIÓN 2 SESIÓN 2

5 Antes de iniciar la sesión, recuerde a sus alumnos brevemente:

Lean el texto. • Antes de realizar la lectura comenten cómo pueden predecir el movimiento de un cuerpo al aplicarle dos fuerzas diferentes.

1. ¿Cuál es el problema que estamos resolviendo?

Texto de formalización

2. ¿Qué elementos hay que tomar en cuenta para trazar un vector?

¿Hacia dónde se moverá? Para saber la dirección del movimiento de un

objeto sobre el que se aplican varias fuerzas a la vez, hay que conocer primero las características de cada fuerza por separado. Conviene considerar al conjunto de interacciones como un sistema de fuerzas. Si dos fuerzas iguales en magnitud y dirección se aplican a un cuerpo en sentidos opuestos, éste no se moverá porque los efectos se contrarrestan. Un ejemplo de esto se tiene cuando dos personas jalan con la misma fuerza los dos extremos de una cuerda en sentido contrario. El análisis de las fuerzas que intervienen en un sistema es indispensable, por ejemplo, para los ingenieros que construyen puentes, edificios o plataformas petroleras, porque de sus predicciones y cálculos depende que las edificaciones se muevan controladamente o permanezcan estáticas.

Recuerde a los alumnos que en la sesión anterior se describieron las características de un vector. Coménteles que en esta sesión podrán identificar las características de varios sistemas de fuerzas y calcular la fuerza resultante por métodos gráficos. Con esto podrán valorar las ventajas de utilizar vectores para predecir la dirección de un movimiento. Cualquier desequilibrio entre estas fuerzas provocará que el puente se desplace.

Para terminar Texto de formalización

El texto describe las las formas de obtener por métodos gráficos, el vector resultante de sistemas de fuerza colineales y concurrentes. Con esta información y las conclusiones obtenidas a partitr de las actividades anteriores, los alumnos podrán valorar las ventajas de utilizar vectores para predecir la dirección de un movimiento.

Las fuerzas sobre esta roca tenen un efecto nulo sobre su movimiento.

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Es recomendable considerar los antecedentes de Matemáticas de primer grado en relación con el uso de números con signo para sumar vectores colineales. 2 Solicite a cinco alumnos leer el texto párrafo por párrafo. Es recomendable que detenga la lectura y verifique la comprensión de los sistemas de fuerzas concurrentes y colineales con el fin de facilitar la comprensión del método gráfico orrespondiente de cada uno para para obtener la resultante del sistema.

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Reflexión sobre lo aprendido Pida que los alumnos desarrollen una estrategia para resolver el problema con las herramientas adquiridas a lo largo de la secuencia. RL

Actividad TRES El interactivo simula el efecto de la aplicación de varias fuerzas sobre un mismo objeto y permite la elaboración de respuestas tentativas sobre la magnitud y dirección de su movimiento como producto de la aplicación de dichas fuerzas. Presenta el método del polígono para la suma de vectores concurrentes y la suma mediante números con signo para vectores colineales.

secuencia 7 Cuando dos o más fuerzas se aplican en la misma dirección, sin importar que tengan sentidos contrarios, se denominan fuerzas colineales. En este caso, si tienen el mismo sentido, sus magnitudes se suman; si tienen sentido contrario, las magnitudes se restan, en forma similar a como se procede con la recta numérica.

+ F1 = − 4

= Fi + F2 = − 4 + 5 = 1

R=1

Los vectores colineales se suman en forma algebraica.

Cuando las fuerzas aplicadas no son colineales, como ocurre con las fuerzas aplicadas sobre la estatua del problema, la fuerza resultante ya no es simplemente una suma aritmética. El procedimiento gráfico para sumar fuerzas en este caso es el método del polígono, que es el siguiente: 1. Cada fuerza se representa como una flecha. Puesto que las fuerzas se ejercen sobre el mismo punto de aplicación, éstas se trazan a partir de este punto, conservando las características de magnitud, sentido y dirección de las fuerzas que se quiere representar. 2. Después, se reacomodan las flechas de manera que se coloca la punta de una flecha con el extremo de otra, respetando la longitud, la dirección y el sentido originales. 3. La resultante se obtiene trazando una línea desde el origen de la primera flecha, hasta la punta la última flecha, es decir, del punto de aplicación al punto final de las fuerzas trazadas. a)

F1

b)

F2

4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

Método del polígono. La fuerza resultante es la misma, sin importar cuál de las dos fuerzas F1 y F2, se elija representar primero.

ido ltante bre lo aprend sobre la resu a? Reflexión so de aprender que acabas a del problem tu lo a ta es ud la ay ¿En qué te para mover a de fuerzas or qué? de un sistem estatua? ¿P la á er ov e se m ¿Hacia dónd

Actividad TRES La resultante de una fuerza

Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad.

calculen la resultante de un sistema de fuerzas. 1. Van necesitar hojas y transportador.

Calculen la resultante de un sistema de fuerzas. El propósito de esta actividad es que los alumnos calculen la resultante de un sistema de fuerzas utlizando el método del pológono.

= F2 = 5

2. Analicen la situación que se presenta: Dos pescadores jalan una red llena de peces, aplicando fuerzas de la misma magnitud, pero con diferente dirección. Una de las personas jala la red con una fuerza de 5 unidades en una dirección de 45° hacia la lancha. Esta es la fuerza F1. El otro pescador, jala la red con la misma fuerza, pero con un ángulo de 90°. Esta es la fuerza F2. ¿Hacia dónde se moverá la red si la fuerza aplicada es de 5 unidades? 120

4 Es recomendable que monitoree el trabajo de los equipos para auxiliar a los alumnos en el uso del transportador al trazar los ángulos. Asimismo pídales que intercambien sus resultados con los otros equipos para observar las diferencias y hacer los ajustes necesarios en la dirección y magnitud del vcetor resultante obtenido para que después se comparen las diferencias en la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas resultantes.

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CIENCIAS

II

3. a) Las cantidades pueden variar un poco, pero están en este orden de magnitud y dirección. RM La fuerza resultante es aproximadamente de 3.5 unidades a 90°. 4. a) RM No. La dirección resultante está entre 50° y 55°, que es diferente a los 90° y 45° de las fuerzas sobre la red. Comparen sus respuestas. 1. RL Por ejemplo: Los resultados no son exactamente iguales pero son cercanos.

Imagen de una red que es jalada por dos pescadores hacia el interior de su lancha.

2. RL Por ejemplo: Cuando trazábamos cada vector se movía un poco la regla. 3. RL Por ejemplo: Porque el medir el ángulo o la longitud del vector, pudimos haberlo hecho mal y eso influye en los resultados.

Dos fuerzas actuando sobre un objeto.

4. RL Por ejemplo: Al comparar varios resultados se puede saber cuál es el rango de los resultados. Si el resultado de algún equipo es muy diferente al de los demás, entonces seguramente está mal medido cada vector.

3. En sus cuadernos: a) Utilicen el método del polígono para obtener la resultante de las fuerzas aplicadas por los pescadores sobre la red. b) Indiquen la magnitud, dirección y sentido de la fuerza resultante que mueve la red. 4. Analicen lo obtenido: a) ¿El sentido del movimiento de la red es el mismo que el de las fuerzas aplicadas por los pescadores? Expliquen.

5. RL Si, la fuerza de gravedad, y la fricción que pudiera existir de la red con las manos de los pescadores, el peso del agua

b) Proporcionen un ejemplo en el que una fuerza suple la acción de dos fuerzas concurrentes simultáneas. Comparen sus respuestas. 1. Verifiquen con sus compañeros si obtuvieron el mismo vector resultante. 2. ¿Qué dificultades se presentaron al trazar cada una de las fuerzas? 3. ¿Por qué puede haber resultados diferentes en el vector resultante? 4. ¿Cómo se puede saber quién ha trazado correctamente sus vectores? 5. ¿Existe alguna otra interacción que no se haya considerado en este sistema de fuerzas?

Para conocer más sobre las fuerzas, puedes consultar el libro Fuerzas físicas, de las Bibliotecas Escolares y de Aula.

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1 En las páginas 44 y 46, los alumnos pueden observar cómo se representan las fuerzas sobre plano inclinado y en el cable de tensión de una grúa que levanta una varilla pesada. Algo similar tendrán que aplicar para resolver el problema.

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Lo que aprendimos

secuencia 7

Lo que aprendimos

En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia:

Resuelvo el problema “Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es tan pesada que se necesitan dos grúas para levantarla hacia un pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2 unidades en una dirección de 30°, mientras que la otra ejerce una fuerza de 2.5 unidades a 135°. Cuando se ponen en acción las grúas, ¿hacia donde se moverá la estatua?

• Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas.

Utiliza herramientas gráficas para encontrar la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas que aplican las grúas.”

• Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados.

135º

• Ahora opino que...: Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada. • Lo que podría hacer hoy: Se explora el componente conductual (tendencia a la acción) de las actitudes trabajadas durante la secuencia. Esta sección promueve la participación responsable e informada ante un problema o situación cotidiana. El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia, para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión.

30º

Las grúas deben colocar la estatua en el sitio marcado por la cruz verde. ¿Lo lograrán?

Resuelve el problema en tu cuaderno. • Para ello, considera las siguientes cuestiones: 1. ¿Es adecuada la dirección en que las grúas aplican la fuerza sobre la estatua? 2. Elabora un diagrama de las fuerzas ejercidas por las grúas sobre la estatua. 3. Encuentra la fuerza resultante para verificar si la estatua llega al sitio marcado. Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Las fuerzas y el movimiento en la programación de la red satelital edusat.

¿Para qué me sirve lo que aprendí? seguramente han escuchado una frase popular que dice “más vale maña que fuerza”. 1. Expliquen en su cuaderno como se aplica esta frase al: a) Levantar una caja muy pesada con los brazos o empujarla por un plano inclinado.

Al final de cada bloque se presenta: • Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque. • Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

Resuelvo el problema Resuelve el problema en tu cuaderno. • Para ello, considera las siguientes cuestiones:

ndido Reflexión sobre lo apre ia sobre la al inicio de la secuenc as sab pen que Revisa lo aplicarle dos fuerzas moverá un objeto, al se que la en n cció dire ? que pensabas? ¿Por qué diferentes. ¿Cambió lo

b) Evitar que un edificio se caiga o mueva de su lugar. 2. Utiliza en tu argumentación las nociones de magnitud, dirección y sentido de una fuerza. 122

Reflexión sobre lo aprendido Pida a los alumnos que comparen sus respuestas iniciales con las de esta sección. RL Por ejemplo: Sí, ahora sé que no solamente es necesaria la magnitud de una fuerza sino su dirección.

1. RM Sí es adecuada. 2. RM Ver diagrama de fuerzas en la solución del problema al inicio de la secuencia. 3. RM Fuerza resultante es 4 unidades a 90°, aproximadamente.

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II

El video permite reconocer las fuerzas que actúan en el movimiento utilizando vectores y valorar las ventajas de utilizar dichos vectores para predecir la dirección de un movimiento, por medio de ejemplos cotidianos.

Ahora opino que… Como parte de las fiestas de tu comunidad, se está llevando a cabo un rodeo y un toro se escapó. Ahora, para regresarlo de nuevo a la función, los vaqueros primero deben lazarlo de los cuernos, para después subirlo a la camioneta y regresarlo a la feria. ¿Cómo hacerlo? • Para resolver lo anterior: 1. Observen el dibujo. 2. Respondan:

4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia.

a) ¿Es recomendable utilizar una sola fuerza de gran magnitud para subir al toro a la camioneta? ¿Por qué? b) Por el contrario, ¿cuántas fuerzas serán necesarias para conducir al toro de manera que no se regrese ni pueda embestir a los vaqueros? ¿Por qué?

El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Seguramente han escuchado una frase popular que dice “más vale maña que fuerza”. 3 Probablemente, los alumnos tengan sus propios ejemplos sobre esta frase. Invítelos a participar y anote en el pizarrón una lista de tres o cuatro de sus interpretaciones sobre este refrán.

Para saber más…

1. a) Se espera que identifiquen que el punto de aplicación de una fuerza es importante para optimizarla. RM Cuesta más trabajo levantar en vilo que empujar.

1. Noreña, V. Francisco y Juan Tonda. (2002). El movimiento. México: SEP/Santillana. 2. Pogan, A. (2003). Fuerzas físicas. México: Ediciones Culturales Internacionales. 1. Diccionario de Física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense. 2. Noreña, V. Francisco. (2002). Física en Imágenes. México: Santillana.

2. a) Solicite a los alumnos regresar al texto introductorio para darse ideas sobre las fuerzas en equilibrio. RL

3. Porter, A. (2005). Cómo funcionan las cosas. México: McGraw-Hill Interamericana. 1. Aristizábal, D. (2004). Suma de vectores por el método del polígono. Universdad Nacional de Colombia. 23 de febrero 2007.

Ahora opino que…

http://www.unalmed.edu.co/~daristiz/virtual/generalidades/applets/applet_suma_ polig/SumaPolig.htm 123

Para saber más… La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección, contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia.

a) RM No. Es imposible producir esta fuerza por una persona. Tendría que ser un vehículo y podría perderse el control del ángulo. b) RM Más de dos fuerzas. Si son más vaqueros no sólo disminuye la fuerza que tendrá que aplicar cada uno, sino que se podrán tener mejor control y seguridad sobre el animal hasta conducirlo a la rampa que lo sube al camión.

Como parte de las fiestas de tu comunidad, se está llevando a cabo un rodeo y un toro se escapó. Ahora, para regresarlo de nuevo a la función, los vaqueros primero deben lazarlo de los cuernos, para después subirlo a la camioneta y regresarlo a la feria. ¿Cómo hacerlo? • Para resolver lo anterior: El propósito de esta actividad es que los alumnos infieran la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas actuantes requeridas para solucionar situaciones reales o ficticias para mover objetos de la manera más efectiva posible. 2. Se pretende que los alumnos consideren la necesidad de contrarrestar la fuerza del toro para evitar la embestida. Mencione a los alumnos que este tipo de actividad se realiza muy comúnmente para mover el ganado. L i b r o p a ra el maestro

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s e c u encia 8

¿Cómo se mueven las cosas? Propósito y perspectiva En esta secuencia se analizan las tres leyes del movimiento de Newton, por lo que los alumnos reconocen su utilidad para la descripción de cualquier movimiento; los alumnos trabajan con los conceptos de inercia, masa, fuerza y aceleración, entre otros. Desde una perspectiva de la Historia y la Naturaleza de la ciencia, se explica el movimiento a partir de leyes o principios físicos, los cuales pueden expresarse con ecuaciones matemáticas. Se espera que el alumno valore la importancia de estos modelos matemáticos para describir y predecir el movimiento de un objeto.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia Texto introductorio

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes) Describir la importancia del uso del cinturón de seguridad para evitar accidentes.

Materiales necesarios o trabajo en casa La inercia

UNO Identificar la propiedad de inercia de la materia. 2 Actividades de desarrollo

Texto de información inicial

DOS Inferir la proporción que existe entre fuerza y aceleración. Apreciar la importancia de la segunda ley de Newton, en la descripción y predicción de cualquier tipo de movimiento. Reporte de práctica.

Fuerza y aceleración Por equipo: Camión de juguete estilo carguero, cuerda o hilo grueso de seda de 5 m de largo, polea, juego de pesas, cinta métrica y cronómetro

El texto describe la noción de inercia y las dos primeras leyes de Newton..

TRES Identificar la fuerza de acción y la de reacción en un Actividades de desarrollo

movimiento.

Describir la tercera ley de Newton y ofrecer ejemplos relacionados con la vida cotidiana en los que se identifican acción y reacción.

Texto de formalización

Valorar la importancia de la tercera ley de Newton, que establece la interacción entre dos cuerpos mediante un par de fuerzas: acción y reacción. Texto descriptivo.

Actividades de evaluación

Resuelvo el problema

3

Tercera ley de Newton Por equipo: Un globo.

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Lo que podría hacer hoy… L i b r o p a ra el maestro

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 8

¿Cuáles son las causas del movimiento?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

sesión 1

Para empezar La inercia Lean el texto. • Antes de la lectura, comenten cómo es el movimiento que experimentan cuando un coche frena bruscamente.

Texto introductorio

Desde hace algunos años, las autoridades de tránsito han insistido en la importancia de usar el cinturón de seguridad para reducir el riesgo de daño o muerte en caso de accidente; para ello han realizado campañas informativas en diferentes medios como la televisión y los espectaculares. Con el mismo propósito, en algunas localidades, se han impuesto sanciones económicas a las personas que no lo usan. Acostumbrarse a emplear el cinturón de seguridad es importante porque permite que el conductor y los pasajeros se mantengan fijos en su asiento si el coche llega a chocar, frenar bruscamente o voltearse. Cuando un automóvil se detiene de improviso, los ocupantes tienden a continuar el movimiento que el auto tenía justo al momento del impacto, por lo que pueden golpearse con las partes internas del auto o salir por el parabrisas y sufrir lesiones graves o hasta la muerte. Es cierto que utilizando el cinturón, los riesgos de lesiones no se eliminan del todo, ya que los pasajeros pueden golpearse con otras partes del auto, como las ventanas laterales. Sin embargo, se ha comprobado que el cinturón permite salvar muchas vidas.

SESIÓN 1 Para el inicio de sesión se le sugiere preguntar: Si un objeto está en movimiento, ¿qué harían para aumentar su velocidad o detenerlo, es decir, acelerarlo? En esta sesión describirán el movimiento a partir de la primera y segunda leyes de Newton. Apreciarán la importancia que han tenido estas dos leyes en el transcurso de la historia no sólo para describir el movimiento sino que también para predecir cómo se va a mover un objeto dadas ciertas condiciones iniciales. También desde una perspectiva de la historia de la ciencia se podrá valorar el trabajo de Newton tanto en su época como en la actualidad.

Para empezar El recurso tecnológico fortalece la información del texto. 3 El video representa la acción de la inercia en distintas situaciones concretas. Puede aprovechar el recurso para discutir en el grupo situaciones en las que hayan notado el movimiento por inercia en diversos objetos.

El video representa la acción de la inercia en distintas situaciones, como pruebas de impacto con y la acción de una centrifugadora de ropa.

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consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como robot.

Es importante que todos los pasajeros de un auto usen el cinturón de seguridad, para minimizar el riesgo de daño en caso de accidente. Los niños deben ubicarse en el asiento trasero, de preferencia en sillas especiales para ellos.

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3 Puede aprovechar el recurso para discutir en el grupo otras situaciones en las que hayan notado el movimiento por inercia en diversos objetos. El recurso tecnológico fortalece la información del texto.

de la secuencia.La fuerza que detiene a la persona la ejercerá el cinturón de seguridad.

Texto de formalización

El texto describe la importancia de usar el cinturón de seguridad, ya que si un coche frena de golpe, sus ocupantes continúan moviéndose, como si fueran “disparados” hacia el frente.Siguen el estado de movimiento que tenían justo un instante antes de que el vehículo frenara. El movimiento de la persona hacia adelante continuará hasta que actúe una fuerza que modifique su estado de movimiento. Este hecho se explica a partir de la primera ley de Newton, que se estudiara como tal a lo largo

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II

3 Comente con sus alumnos la importancia que tiene poder predecir como se mueve un objeto bajo ciertas condiciones. Se requiere de este conocimiento para diseñar artefactos mecánicos; desde juguetes hasta un automóvil, una lavadora o una nave espacial. Para poder hacer predicciones confiables con una muy buena precisión, se requiere de ecuaciones matemáticas que sinteticen las leyes físicas. Las ecuaciones asociadas a las leyes de Newton sirven para este fin.

Ahora ya sabes que las fuerzas se asocian a interacciones. En esta secuencia identificarás a las fuerzas como agentes de cambio en el estado de movimiento de las cosas; estudiarás las leyes que explican el movimiento de todos los objetos a partir de las fuerzas que actúen en ellos. Valorarás la utilidad de conocer estas leyes, para describir y predecir el movimiento de los objetos que se encuentran a tu alrededor.

Consideremos lo siguiente… A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia. Vas a elaborar un cartel para promocionar el uso del cinturón de seguridad en los vehículos automotores en tu comunidad. Después de leer el cartel, tus vecinos tendrán información sobre: 1. Las fuerzas que actúan sobre el cinturón cuando un coche frena. 2. Para que se utilizan los cinturones de seguridad. • Elabora un cartel con la información adecuada y un dibujo que muestre las fuerzas que actúan cuando el coche frena sobre el cinturón de seguridad y la persona que lo usa.

Consideremos lo siguiente…

Lo que pienso del problema Contesta en tu cuaderno:

Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que ellos imaginen posibles soluciones. La solución que damos a usted le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades.

1. ¿Cómo se puede cambiar el movimiento de un objeto? 2. ¿Qué variable física se asocia al aumento o disminución de la velocidad con respecto del tiempo? 3. ¿Qué se necesita para frenar un objeto en movimiento? Comenten: • En un choque frontal entre dos automóviles, ¿qué podría pasar si los pasajeros no tuvieran puesto el cinturón de seguridad?

Actividad UNO Identifiquen la propiedad de inercia de la materia. Para ello: 1. Contesten: ¿Qué pasará con los platos y vasos si tiran fuertemente del mantel que cubre la mesa del comedor? 2. Necesitan: a) Vaso de vidrio b) Varias monedas c) Naipe o carta de baraja; también pueden usar cualquier tarjeta recortada de una pasta de plástico para encuadernar o engargolar. 3. Realicen lo que se indica: a) Coloquen la moneda sobre la tarjeta y ésta sobre la boca del vaso. 125

realidad, lo que cambia cuando se aplica una fuerza es la cantidad de movimiento. RL Por ejemplo: La aceleración. 3. RL Por ejemplo: Una fuerza como la de fricción, que generalmente causa que se detenga un objeto en movimiento.

Manos a la obra Actividad UNO El propósito de esta actividad es que los alumnos identifiquen la propiedad de la inercia: La inercia está en proporción directa con la masa y la fuerza que se le aplica al objeto. Comparando los movimientos de la tarjeta y las monedas de diferente masa se espera que el alumno infiera este resultado. 2

Cuando se patea un balón, una persona interactúa con él y, en consecuencia, hay una fuerza. Esta fuerza cambiará el estado de movimiento del balón, es decir le modificará su velocidad. Por esta razón, Newton identificó, en su segunda ley de movimiento, a la fuerza como un agente de cambio en el estado de movimiento de un objeto. RL Por ejemplo: Con una fuerza. cuando pateamos un balón lo ponemos en movimiento o le cambiamos la trayectoria y la velocidad. 2. Newton se percató de las variables que determinan el estado de movimiento de un objeto, esto es: la velocidad, que determina su cambio de posición con respecto al tiempo, y la inercia, que tiene que ver con el grado de oposición a cambiar su estado de movimiento. En

Solución al problema: RM La información que se espera que los alumnos incluyan en el cartel es por ejemplo, que por la primera ley de Newton: “un objeto tiene un movimiento rectilíneo uniforme o está inmóvil a menos que una fuerza no equilibrada actúe sobre éste”. Por la inercia, cuando el coche frena de golpe, sus ocupantes tienden a seguir con el movimiento que tenían justo un instante anterior. Este movimiento continúa hasta que opere alguna otra fuerza. Para que la persona que se encuentra en movimiento se detenga, tiene que cambiar su velocidad a cero. Cualquier cambio de velocidad en el tiempo es una aceleración. Para que una aceleración se produzca lo explica la segunda ley de Newton: “una fuerza que se aplica sobre un objeto, provoca una aceleración en la dirección y sentido de la fuerza”. Lamentablemente, esta fuerza que frena a la persona puede ser la que se dé por el golpe de ésta con alguna de las partes interiores del coche. La tercera ley de Newton explica que, cuando alguien golpea a un objeto, le aplica una fuerza; el objeto ejerce una fuerza sobre la persona de la misma magnitud. Por esta razón una persona puede salir herida.

Lo que pienso del problema Contesta en tu cuaderno: 1. En la Secuencia 6 se presentaron las fuerzas relacionadas con interacciones.

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• Identifiquen la propiedad de inercia de la materia. Para ello:

secuencia 8 b) Tiren lenta y lateralmente de la tarjeta. c) Observen lo que ocurre.

1. RL Por ejemplo: Se moverán muy poco o nada. O se caerían y se romperían todos.

d) Prueben con monedas de diferentes tamaños. e) Repitan la experiencia de observación, sólo que ahora den los tirones rápidamente.

Comenten:

4. Escriban en su cuaderno una descripción del movimiento de la tarjeta y la moneda cuando tiran de la tarjeta lentamente y cuando tiran de la tarjeta rápidamente.

a) RM inercia.

• Indiquen las diferencias que hayan notado en cuanto al movimiento de las monedas.

b) RL Cuando el autobús frena de repente y nos movemos hacia delante aunque ya se haya detenido.

comenten: a) ¿Cómo se llama la propiedad por la que las monedas caen al vaso cuando se tira la tarjeta rápidamente?

Sabías que…

b) Otro ejemplo de la vida diaria en la que se presente esté fenómeno.

Puede utilizar este recuadro para cerrar sesión ya que formaliza el concepto de masa e inercia. Además utiliza estos términos para explicar lo que los estudiantes observaron en la experiencia de la Actividad UNO.

Para el cierre de sesión. Se recomienda comentar con los alumnos algunas situaciones en las que intervenga la inercia como en el frenado del autobús o cuando el coche gira en una vuelta y sentimos que nos empuja hacia el lado contrario.

Sabías que… La inercia es la oposición de un objeto a cambiar su estado de movimiento. La inercia que presenta un cuerpo bajo la acción de una fuerza es directamente proporcional a la cantidad de materia del cuerpo. Por acuerdo, consideraremos que la inercia es equivalente a la cantidad de materia. Esto significa que la inercia es numéricamente igual a la masa y se le asignan las mismas unidades físicas. Por ejemplo, si jalamos horizontalmente con rapidez una tarjeta, con una moneda encima, la moneda no “responde” instantáneamente a la fuerza lateral; al quedar suspendida la moneda cae por su propio peso.

Para evaluar el trabajo de la sesión puede pedir que contesten esta pregunta y las preguntas de la Actividad UNO.

Otro ejemplo que ilustra la inercia es el experimento de Galileo: si soltamos dos objetos de diferente masa desde la misma altura con respecto al suelo, ambos lo tocarán al mismo instante. Al objeto de mayor masa, la Tierra lo atrae mediante una fuerza de mayor magnitud que con la que atrae al objeto de masa menor. Sin embargo, el objeto de menor masa se opone menos a cambiar su movimiento que el de mayor masa. Ambos efectos se equilibran perfectamente y, como consecuencia de ello, ambos objetos describen exactamente la misma trayectoria tocando el suelo al mismo instante.

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CIENCIAS

II

Actividad DOS

SESIÓN 2 Para iniciar la sesión y recordar lo aprendido. Recuerde con los estudiantes cuál es el problema que están intentando resolver, lo que observaron en la experiencia de la sesión anterior y cómo les ayudó esto a identificar la inercia como una propiedad de la materia.

SESIÓN 2

Fuerza y aceleración Infieran la proporción que existe entre fuerza y aceleración. • Realicen la práctica. 1. Material a) Camión de juguete estilo carguero. Puede ser de cualquier diseño y material. Lo importante es que sus ruedas no se traben, que giren adecuadamente para que el camión avance. Colóquenle encima la pesa de 1 kg y 4 cuadernos para que tenga una masa de 3 kg aproximadamente.

Comente que en esta sesión podrán inferir la proporción que existe entre fuerza y aceleración.

b) Cuerda o hilo grueso de seda de 5 m de largo. c) Polea. d) Juego de pesas de 100, 150, 200, 250 y 500 g. También pueden emplearse materiales como plastilina, piedras, etcétera. e) Cinta métrica o flexómetro. f) Cronómetro.

El interactivo permite la manipulación de la masa y de la fuerza del peso para visualizar el efecto que esto tiene en la aceleración de un objeto rodante. Se pueden observar tres situaciones: 1) Se modifica la masa del objeto rodante cuando es jalado por la misma fuerza. Se observa como la aceleración es inversamente proporcional a la masa. 2) La fuerza proviene del peso de un plato suspendido por una polea sobre el que se colocan masas. Al aumentar estas masas, se incrementa la aceleración del objeto rodante que permanece con la misma masa. 3) Se manipula la masa y el peso simultáneamente y se observa el efecto en la aceleración.

2. Procedimiento • Experiencia A: Misma masa del móvil diferente fuerza de tracción a) Coloquen en una mesa el camión y en el extremo de ésta fijen la polea. La polea debe estar fija y no girar; se utiliza para que se deslice la cuerda sobre ella. b) Midan la cuerda al tamaño de la mesa y dejen una longitud de 10 cm para que cuelgue la pesa por el extremo de la mesa. c) Pasen la cuerda por la polea y amarren un extremo de la cuerda al camión y el otro extremo a una pesa de 500 g. Procuren que haya una distancia de 3m entre las llantas delanteras del camión y el extremo de la mesa.

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Actividad DOS Infieran la proporción que existe entre fuerza y aceleración. El propósito de esta actividad es que los estudiantes comprendan la relación entre fuerza, masa y cambio de velocidad que se describe en la segunda ley de Newton.

Se sugiere que observe las gráficas en cada caso y se comparen las diferencias entre cada una de ellas. Asimismo, es deseable que los alumnos elaboren predicciones sobre si la aceleración aumenta o disminuye. 4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado.

El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento. Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad.

1 Los estudiantes pueden aprender unos de otros. Al escoger los equipos de trabajo es importante que los alumnos tengan diferentes niveles de destrezas y conocimientos.

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Experiencia A

secuencia 8 d) Hagan pruebas para elegir 5 pesas entre 150 y 400 g cuyo peso permita al camión recorrer 1 m en diferentes tiempos (o a diferentes velocidades). Si el camión no se mueve por la fricción, pongan una pesa de mayor masa, por ejemplo de 200 g. Si el camión se mueve demasiado rápido agreguen masa sobre el camión, poniendo pesas encima o cualquier otra cosa, como piedras pequeñas o cuadernos.

El camión debe tener una masa de más o menos 3 kg con una pesa de 1 kg y unos cinco cuadernos, más o menos se consigue esta masa. Las pesas que se agreguen del otro lado deben ser del orden de 475 a 700 gramos, con estas características el camión tardará entre 2 y 4 segundos en recorrer el metro de distancia. Es decir será un tiempo que permita a los estudiantes observar el movimiento. Se recomienda utilizar una mesa de 3 m de largo y por lo menos 1 m de altura, para que la pesa de tracción no toque el suelo antes de que el camión recorra medio metro por lo menos.

e) Suelten la pesa y midan el tiempo que tarda el camión en recorrer la distancia de 1 m para cada una de las pesas 600, 650, 700 y 800 g; éstas ejercerán la fuerza de tracción. • experiencia B: Misma fuerza de tracción diferente masa del móvil a) Repitan el procedimiento anterior con la última pesa, pero ahora coloquen piedras, plastilina, o cualquier otro objeto en el camión para aumentar su masa. 3. Resultados • Registren sus datos en tablas como las que se muestran: Tabla 1. experiencia a Misma masa del móvil diferente fuerza de tracción

Masa de la pesa de tracción ( kg)

• Registren los datos en tablas como las que se muestran.

Distancia

Tiempo t (s)

d (m)

Rapidez media d m V=( )( ) s t

1

Los datos de la tabla son los que corresponderían, aproximadamente, a un camión de 3 kg. Recuerde a sus estudiantes que la aceleración es un cambio en la rapidez de un objeto. RL En la tabla.

RL Por ejemplo: 470

1

RL Por ejemplo: 4.21 RL Por ejemplo: 0.24

RL Por ejemplo: 500

1

RL Por ejemplo: 2.68 RL Por ejemplo: 0.38

RL Por ejemplo: 600

1

RL Por ejemplo: 1.52 RL Por ejemplo: 0.81

RL Por ejemplo: 650

1

RL Por ejemplo: 1.22 RL Por ejemplo:0.81

Tabla 2. experiencia B

(Los datos de la tabla son los que corresponderían, aproximadamente, a un camión de 3 kg. de masa original y 1 kg de aumento, lo que da una masa total de 4 kg. Es importante que al variar la masa del camión se use la misma pesa. RL En la tabla.

Misma masa del móvil diferente fuerza de tracción

camión

Masa de la pesa de tracción ( kg)

Distancia

Masa original

RL Por ejemplo: 500

1

RL Por ejemplo: 4 RL Por ejemplo: 0.25

Con aumento de masa

RL Por ejemplo: 500

1

RL Por ejemplo: 5 RL Por ejemplo: 0.20

d (m)

Tiempo t (s)

Rapidez media d m V=( )( ) s t

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CIENCIAS

II

Experiencia A

4. Análisis de resultados

a) RM En todos los casos aumenta

Experiencia A

b) RM Cuando es mayor la masa de la pesa.

a) Cuando aumentan la masa de la pesa de tracción aumentan la magnitud de la fuerza que jala al camión, ¿qué ocurre con la rapidez media del camión?

d) RM Aumenta porque al aumentar la masa de la pesa aumenta el cambio en la rapidez.

b) ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué? c) ¿Cuál es la relación de proporción; directa o inversa entre fuerza y aceleración? Justifiquen su respuesta. Experiencia B

Experiencia B

a) Manteniendo la masa de la pesa de tracción constante mantienen constante la fuerza que jala al camión ¿Al aumentar la masa del camión, que ocurre con su rapidez media?

a) RM Disminuye

b) ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué?

b) RM Inversa porque al aumentar la masa disminuye la aceleración del camión.

c) ¿Cuál es la relación de proporción directa o inversa entre aceleración y masa?

5. Comunicación

5. Comunicación • Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.

• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.

Intercambien sus opiniones sobre: • La relación de proporcionalidad que encontraron entre la fuerza de tracción, la aceleración y la masa del camión.

Manos a la obra

El burro con carga de leña requiere mayor fuerza para acelerarse o para detenerse que el burro sin carga.

Intercambien sus opiniones sobre: • La relación de proporcionalidad que encontraron entre la fuerza de tracción, la aceleración y la masa del camión.

Lean el texto. Pongan especial atención en la causa de que un objeto se mueva. Texto de información inicial

¿Qué provocan las fuerzas? Las fuerzas operan como agentes de cambio del movimiento. Cuando se aplica una fuerza a un objeto, es

posible cambiar la manera en la que se mueve. No obstante, a veces, las fuerzas aplicadas sobre un objeto están dispuestas de manera que entre ellas se contrarrestan o equilibran; lo que da una fuerza resultante de magnitud cero y, en consecuencia, no cambiará la manera en la que el objeto se mueve. Para provocar el movimiento de un objeto, o alterar su movimiento actual, es necesario que la suma vectorial de las fuerzas aplicadas dé una fuerza resultante o neta con una magnitud diferente de cero. Por ejemplo, si juegas a tirar de una cuerda con un amigo, tú jalando de un lado y tu amigo del lado contrario, es posible que notes que en algún momento la cuerda no se mueve. Si no hay fuerza neta, es posible que el objeto se quede quieto o que tenga un movimiento rectilíneo uniforme. Esto se debe a la inercia; un objeto no cambiará su estado de movimiento hasta que una fuerza neta venza su inercia. Por ejemplo, si colocamos un objeto sobre una mesa y lo ponemos en movimiento, dentro de algunos instantes se detendrá. Sin embargo, si pulimos bien la mesa y repetimos la experiencia, notaremos que el objeto se desplaza llegando un poco más lejos. Es razonable suponer que si somos capaces de eliminar por completo la fuerza que proviene del rozamiento entre el objeto y la mesa, éste seguirá moviéndose indefinidamente, con la misma velocidad que nosotros le hayamos dado en el instante inicial. Con base en experiencias similares Isaac Newton desarrolló su primer principio o ley del movimiento:

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Texto de información inicial

El texto describe la noción de inercia y las dos primeras leyes de Newton. Se abordan estas nociones a partir de ejemplos cercanos a los alumnos. Primero se hace una descripción del fenómeno introduciendo las variables físicas adecuadas, para que el alumno infiera la posible relación que existe entre ellas. Enseguida se enuncia la ley y se presenta un ejemplo numérico para introducir unidades. Aquí es importante que guíe a sus alumnos para establecer una correspondencia entre sus inferencias y las leyes concretas. Lean por párrafos antes de llegar al establecimiento de la ley, y genere una lluvia de ideas. 5 Por ejemplo, en el caso del primer párrafo pida a un alumno que le explique porqué su lista o su libro se mantiene en reposo sobre la mesa ¿por qué no se cae? La respuesta puede ser…porque algo lo detiene. Anote esto en el pizarrón y posteriormente le dirá a los alumnos que ese “algo” es una fuerza. Si es necesario hagan una segunda lectura. No deseche ninguna inferencia, resúmalas en dos o tres ideas importantes y trate de darles contexto dentro de los enunciados formales de las leyes de Newton.

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Las ciencias y la comunidad científica

secuencia 8 Primera ley: Todo objeto permanece en estado de reposo o movimiento

En el recuadro se comenta un poco de la vida de Newton. Puede comentar con sus alumnos si se imaginaban que Newton fuera un mal estudiante.

rectilíneo uniforme, a menos que una fuerza externa no equilibrada actúe sobre él. Newton reconoció que una fuerza neta es capaz de provocar un cambio en la velocidad de un objeto, o bien una aceleración. Por ejemplo, si jalamos una silla para sentarnos, con el jalón aumentamos la velocidad de la silla desde el reposo, en la dirección y sentido en que la jalamos, para ponerla en el lugar que queramos. Poner en movimiento cualquier cosa requiere de la acción de una fuerza neta. Este hecho lo formalizó Newton en su segunda ley del movimiento.

Segunda ley: Cuando actúa una fuerza neta sobre un cuerpo, éste tendrá

Primera ley de Newton.

una aceleración en la misma dirección y sentido que la fuerza neta aplicada. La magnitud de la aceleración del cuerpo, que se produce por la acción de la fuerza neta, es inversamente proporcional a la masa del cuerpo. Por ejemplo, si jalamos un carro de juguete de masa m = 20 kg que inicialmente estaba en reposo vi = 0 y con esto le damos una velocidad final vf de 2 m en un s tiempo t = 1s. El carro tiene una aceleración de a = 2 m2 . s La fuerza neta F que le aplicamos al bloque al jalarlo es de:

kgm F = (20 kg) 2 m2 = 40 2 = 40 N s s

( )

La segunda ley de Newton puede expresarse matemáticamente con la ecuación:

F = ma

Con esta ecuación se define la unidad de fuerza; 1 kg m2 es igual a un newton, el cual s se denota con la letra N en honor a Isaac Newton.

( )

Las ciencias y la comunidad científica Newton no siempre fue un buen estudiante; al contrario, era un pésimo alumno, hasta que un día se peleó a puñetazos con el más bravo de su clase, quien además era un magnífico estudiante. Newton logró vencerlo y, para completar su triunfo, comenzó a destacar en la escuela. A partir de entonces su dedicación al trabajo nunca decayó hasta que llegó a la universidad. Durante dos años la universidad donde estudiaba Newton tuvo que cerrar por la expansión de una epidemia; fue en este lapso cuando desarrolló sus trabajos más importantes, sumergido en una profunda concentración. Mediante el análisis matemático de sus tres leyes, es posible conocer de antemano la trayectoria y la velocidad que tendrá, en cada instante, cualquier Isaac Newton nació en Inglaterra en 1642 y murió colmado de honores objeto que se mueva; conociendo su posición y velocidad iniciales. Newton en 1727. contribuyó al desarrollo de la ciencia de su época y de la nuestra legándonos, además de sus tres leyes del movimiento, la teoría de la gravitación universal y el cálculo diferencial e integral, entre sus contribuciones más importantes. Hoy en día se ponen en órbita satélites de comunicaciones con la ayuda de la teoría de la gravitación de Newton, y casi cualquier disciplina científica necesita de las herramientas del cálculo diferencial e integral para su funcionamiento. La dedicación y la constancia en su trabajo caracterizaron a Newton durante la mayor parte de su larga vida. 130

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CIENCIAS

II

Respondan en sus cuadernos: 1. En todos los casos en los que actúa una fuerza no equilibrada o fuerza neta sobre un objeto, ¿se mueve? Justifiquen su respuesta. 2. Si al mismo tiempo se les aplica a dos objetos de diferente masa una fuerza igual durante toda su actuación, ¿éstos se moverán de manera similar? ¿Cuál de los dos acelerará menos? 3. Si comparamos dos objetos de distinta masa, ¿cuál de ellos presenta una mayor inercia? Justifiquen su respuesta.

Conexión con Matemáticas Para recordar qué significa que dos variables sean proporcionales revisen la Secuencia 7: Razones y proporciones de su libro de Matemáticas II.

4. Si sólo actuasen dos fuerzas de igual magnitud y perfectamente horizontales sobre un objeto en movimiento, una de ellas operando hacia la derecha y la otra hacia la izquierda, ¿cuál sería la trayectoria del objeto? 5. Un bloque de 10 kg de masa se halla en reposo. Calculen la magnitud de la fuerza necesaria para mover el bloque y que alcance una velocidad de 1.5 m en 1s. Si esta fuerza se aplica en dirección horizontal hacia la s izquierda, ¿hacia dónde se mueve el bloque? 6. Revisa las preguntas anteriores e identifica en qué momento se aplican las dos leyes de Newton estudiadas.

Vínculo entre Secuencias Recuerda que estudiaste la caída libre y la aceleración en la Secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos?, y el concepto de velocidad en la Secuencia 2: ¿Cómo se mueven las cosas? La definición de fuerza la revisaste en la Secuencia 6: ¿Qué cambia el movimiento?

endido Reflexión sobre lo apr rza y la aceleración, relación entre la fue la s el problema. Ahora que conoce ayuda para resolver te o ient ocim con ¿Cómo este

Este vínculo permite entender la relación matemática que existe entre fuerza y aceleración, y la que existe entre la aceleración y la masa Estos vínculos permiten recordar y reafirmar cuáles son las variables que describen el movimiento e identificar que las causas del movimiento son las fuerzas, estudiadas antes como interacciones. Respondan en sus cuadernos: Recuerde a los alumnos que un sistema de fuerzas equilibrado equivale a una fuerza neta de 0. 1. RM Sí, porque una fuerza neta ajena al sistema altera el estado de reposo o movimiento del objeto. 2. RM No. Acelerará menos el que tenga mayor masa. Por ejemplo, si queremos mover un objeto grande de mucha masa, aplicaremos una fuerza mucho mayor que al mover un objeto ligero, produciendo la misma aceleración en ambos casos. 3. RM Presenta mayor inercia el que tiene mayor masa. Por ejemplo, cuesta más trabajo mover un objeto de gran masa, pues hay que aplicarle una gran fuerza. Cuanto más masa tiene un objeto, presenta una mayor resistencia para ponerse en movimiento.

Las fuerzas pueden modificar el movimiento.

4. RM Rectilíneo uniforme. 131

5. RM 15 N, hacia la izquierda.

Para el cierre de sesión comente con sus estudiantes cuáles son la leyes de Newton que han estudiado en las secciones anteriores. Haga énfasis en la relación de proporcionalidad que existe entre la fuerza y la aceleración.

Reflexión sobre lo aprendido Propicie que sus alumnos identifiquen y valoren sus aprendizajes, así como las actividades que realizaron para lograrlos. RM El estado de movimiento de un objeto se puede cambiar aplicando una fuerza, así que es esto lo que se necesita para que la persona no choque contra el parabrisas.

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SESIÓN 3

secuencia 8

Para iniciar la sesión Comente con sus estudiantes que en esta sesión Analizarán las fuerzas en la interacción entre dos sistemas, y conocerán la tercera ley de Newton.

SESIÓN 3

Actividad TRES Tercera ley de Newton analicen las fuerzas en la interacción entre dos sistemas.

1. Necesitan: a) Globo b) Patines, patineta o silla con ruedas.

Actividad TRES

2. Realicen lo que se indica:

El interactivo permite manipular la masa de un objeto que es empujado por una persona. Se observan las fuerzas de acción y reacción de este evento.

experiencia a a) Inflen el globo sin llenarlo. b) Tapen con los dedos el orificio. c) Suelten el globo. d) Observen lo que sucede.

3 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

experiencia B a) Siéntense en la silla con ruedas y con las piernas flexionadas impúlsense con la pared. b) Observen lo que ocurre. 3. Comenten: a) ¿Por qué se mueve el globo cuando se deja salir el aire? b) ¿Por qué si empujan a la pared con los pies se van hacia atrás? c) ¿Cuáles son los sistemas que interactúan para cada caso?

Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad.

d) ¿Cómo se manifiesta la interacción entre los sistemas?

Analicen las fuerzas en la interacción entre dos sistemas. El propósito de esta actividad es mostrar un fenómeno en el que se manifiestan dos fuerzas, cuya procedencia puede ser explicada a partir de la tercera ley de Newton. Comenten: a) RM Con su salida, el aire produce una fuerza hacia afuera del globo. El globo reacciona y se mueve en sentido contrario.

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b) RM Porque al empujar la pared esta nos empuja también en dirección contraria. c) RM En el caso del globo, el sistema es el aire y el globo. En el otro el sistema es la pared y la persona. d) RM Con un par de fuerzas aplicadas sobre objetos diferentes.

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CIENCIAS

II

Para terminar Texto de formalización

Para terminar

El texto proporciona elementos que describen la tercera ley de Newton y ofrece ejemplos relacionados con la vida cotidiana en los que se identifican la acción y la reacción. Cuando dos o más objetos interactúan, lo hacen mediante un par de fuerzas. Cada una de ellas opera en cada uno de los objetos.

Lean el texto. Pongan especial atención en la tercera ley de Newton. Texto de formalización

¿A toda acción corresponde una reacción? Cuando interactúan dos objetos entre sí para producir un movimiento, éste se produ-

ce por la participación de dos fuerzas. De hecho, en la Naturaleza todas las fuerzas se dan por pares, actuando sobre dos objetos distintos. Por ejemplo, los bomberos que apuntan al fuego con la tobera de una manguera gruesa deben sostenerla firmemente, ya que cuando el chorro de agua sale de ella, la manguera retrocede fuertemente. De la misma manera, cuando remamos en un bote impulsamos los remos hacia el frente golpeando con ellos una porción de agua; esto genera una fuerza que propicia que el bote se mueva hacia atrás. Cuando caminamos ejercemos una fuerza sobre el suelo y el suelo ejerce una fuerza sobre nosotros que nos impulsa hacia delante para poder avanzar. Comúnmente a una de las fuerzas del par se la identifica como fuerza de acción y a la otra como de reacción. Estos fenómenos, y muchos otros, se explican mediante la tercera ley de Newton:

3° ley: A toda fuerza de acción corresponde una fuerza de reacción de igual magnitud o intensidad, pero de sentido contrario.

La salida hacia abajo de gases generados en una combustión permite que el cohete tenga un impulso hacia arriba. El conocimiento de las leyes de Newton, en este caso la tercera, ha permitido un gran desarrollo tecnológico.

EL EL CABALLO CABALLO LISTO LISTO

Arre,caballo, jala el carro para que nos podamos ir

Jalar el carro sería un esfuerzo inútil

¿Cómo podré avanzar si el carro tira de mí hacia atrás?

Si yo jalo el carro, el tirará de mí a su vez por la 3˚ ley de Newton, las fuerzas son iguales y opuestas , asi que se cancelan, con una fuerza resultante de cero no nos moveremos

Física, Física, Física…

Física, Física, Física…

Sólo empuja el suelo hacia atrás, por la 3° ley de Newton el suelo te empujará hacia adelante con la misma fuerza

4 Puede pedir que algún equipo explique la primera ley de newton y otro la segunda.

Elaboren en el pizarrón una lista de tres actividades cotidianas que se pueden explicar mediante la tercera ley de Newton.

Para poder movernos tienes que ejercer una fuerza sobre el carro ¡tira de él y seguro lo lograremos!

Lo ves, ya avanzamos ¡esté suelo está haciendo un buen trabajo!

Elaboren en el pizarrón una lista de tres actividades cotidianas que se pueden explicar mediante la tercera ley de Newton. aprendido Reflexión sobre lo de las causas del la secuencia acerca sabas al inicio de iste diferencia ¿Ex sí. re ent s eto Revisa lo que pen obj o interactúan dos tu respuesta. lica Exp ra? movimiento y cóm aho as y lo que sabes entre lo que pensab 133

RL Por ejemplo: Al caminar, con nuestro peso apoyado en nuestros pies, aplicamos una fuerza hacia atrás sobre el suelo, la fuerza inversa de reacción del suelo sobre nosotros nos impulsa hacia adelante. Si jalamos un trineo, el trino jala de nosotros, pero al apoyarnos sobre el suelo, éste nos impulsa hacia delante y nos mueve con todo y trineo. Cuando remamos, con los remos movemos el agua hacia el frente, el agua nos impulsa hacia atrás y nos mueve con el bote.

Reflexión sobre lo aprendido 3 Puede generar un debate entre sus alumnos, ayudándoles en la recuperación de conocimientos. Es importante que sean concientes de su propio proceso de construcción de conocimiento.

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Lo que aprendimos

secuencia 8

Lo que aprendimos

Consulte el ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos en las sugerencias de evaluación al final de este bloque. En él encontrará los aspectos que usted puede tomar en cuenta para evaluar cada una de las actividades de esta sección.

Resuelvo el problema “Vas a elaborar un cartel para promocionar el uso del cinturón de seguridad en los vehículos automotores en tu comunidad. Después de leer el cartel, tus vecinos tendrán información sobre: 1. Las fuerzas que actúan sobre el cinturón cuando un coche frena. 2. Para que se utilizan los cinturones de seguridad.

En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia: • Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas. • Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados.

• Elabora un cartel con la información adecuada y un dibujo que muestre las fuerzas que actúan cuando el coche frena sobre el cinturón de seguridad y la persona que lo usa.” Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello, considera: Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Las leyes del movimiento en la programación de la red satelital edusat.

1. ¿Por qué se comenzaron a utilizar los cinturones de seguridad? 2. ¿Qué fuerzas actúan sobre las personas que viajan en un coche que frena? Elabora un dibujo al respecto. 3. ¿Cambia el efecto sobre el cinturón si una persona tiene una masa pequeña y otra una masa grande? Explica. 4. Emplea en tu argumentación los conceptos de fuerza, aceleración e inercia.

vimiento. ¿Qué aprendido cambios en el mo Reflexión sobre lo . uencia sobre los sec tifica tu respuesta la Jus de io ra? inic aho sabes sabas al entonces y lo que Revisa lo que pen iste rib esc que lo entre diferencias notas

• Ahora opino que...: Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada.

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia, para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión.

contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1. Si vas en tu bicicleta y ves a corta distancia un obstáculo en tu camino, ¿aplicarías los frenos inmediatamente o hasta que casi tocas el obstáculo? ¿Por qué? 2. ¿Qué ley de Newton explicaría por qué un mesero muy hábil no desacomoda los platos que están sobre la mesa si tira fuerte del mantel?

Al final de cada bloque se presenta: • Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque. • Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

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Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello, considera:

Reflexión sobre lo aprendido

1. RM Para mantener a las personas fijas a su asiento y evitar que éstas se lastimen si hay un choque. Primera ley de Newton: por inercia en un choque una persona tiende a continuar con su estado de movimiento

Pida a sus alumnos que contrasten sus ideas iniciales con las nuevas. De esta manera, lograrán identificar las diferencias, y así reconocer el avance en su comprensión de los temas de la secuencia. RL

2. RL Por ejemplo: La que ejerce una persona con su torso en el cinturón; la de respuesta del cinturón; la que ejerce la persona con su peso sobre el asiento. Tercera ley de Newton: Acción y reacción; interacción entre la persona y el cinturón. 3. RM Sí, a mayor masa mayor inercia.

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4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1. RL Por ejemplo: Aplicaría los frenos inmediatamente,, ya que por la inercia no podría frenar completamente en una distancia corta, especialmente si voy a gran velocidad. 2. RL Por ejemplo: La segunda ley. Aunque se aplique una fuerza, la aceleración está en proporción inversa con la masa y ésta, a su vez, está en proporción directa con la inercia. Por lo tanto, si la fuerza deja de actuar rápidamente, por inercia los platos no alcanzan a acelerar.

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CIENCIAS

II

Ahora opino que…

Ahora opino que…

En esta sección se recomienda evaluar que los estudiantes sean capaces de explicar situaciones cotidianas, en este caso un juego de coleadas, utilizado las ideas de fuerza e inercia.

Un juego muy común entre los niños es el de las “coleadas”. Este juego puede ser peligroso debido a las fuerzas que actúan en él. • Responde en tu cuaderno: 1. ¿Dónde resulta más seguro colocarse: adelante o atrás de la fila? ¿Por qué? 2. ¿Es más seguro: jugar coleadas con patines? ¿Por qué? 3. Argumenta tus respuestas empleando los términos: fuerza e inercia.

Un juego muy común entre los niños es el de las “coleadas”. Este juego puede ser peligroso debido a las fuerzas que actúan en él.

Para saber más… 1. Diccionario básico de científicos. (1994). Madrid: Tecnos. 2. Breun, E. et al. (1997) Física para segundo grado. El universo de la ciencia. México: Trillas. 3. Pérez Montiel, H. (1999). Física, segundo año. México: Patria 4. Viniegra, F. (1991). Una Mecánica sin Talachas. México: Fondo de Cultura Económica.

3 Se le sugiere realizar, al final de la actividad, un intercambio de opiniones grupal sobre el tema.

1. Aguilar, G., et al. La mecánica de Galileo y Newton. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/03/htm/sec_9. html 2. Alba, F. La mecánica. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/23/htm/sec_ 6.htm 3. Hacyan, S. La relatividad de Galileo. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/078/htm/sec_ 4.htm

• Responde en tu cuaderno: 1. RM Es más seguro colocarse adelante porque en esa posición las fuerzas son de menor magnitud, y puedo conservar más fácilmente el equilibrio. 2. RM No. Al contrario: con los patines es más difícil mantener el equilibrio, porque la fuerza de fricción con el suelo disminuye si uso patines, y, dado que la fricción se opone al movimiento, al disminuir ésta, me veo mucho más sujeto a la fuerza con la que me jalan.

Para saber más…

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La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia. Estos libros hacen un análisis de la mecánica de Newton con varios ejemplos en un lenguaje sencillo y ameno. Estos libros citan las tres leyes de Newton y las conectan con los ejemplos. El texto describe con cierta amplitud las tres leyes del movimiento de Newton. Análisis de la mecánica de Newton desde un contexto histórico. Marcos de referencia dónde son válidas las leyes de Newton; relatividad galileana.

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s e c u encia 9

¿La materia atrae a la materia? Propósito y perspectiva El propósito de esta secuencia es analizar la interacción gravitacional y la fuerza asociada a ésta. A partir de este análisis se enuncia el principio de la gravitación universal de Newton. Desde una perspectiva CTS se reconoce a la fuerza gravitacional como la causante del peso de los cuerpos y el movimiento circular de los planetas en torno al Sol.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Características del Sistema Solar.

Texto de información inicial

UNO Describir las características del movimiento circular. Resolución de cuestionario.

Texto de información inicial

Enunciar el principio de la gravitación universal.

Actividades de desarrollo

DOS Inferir cómo depende la fuerza de interacción gravitacional de la distancia que separa a dos objetos de la misma masa. Gráfica de fuerza contra distancia.

Texto de formalización

Relacionar el peso con una interacción gravitacional entre cualquier masa y la Tierra.

Materiales necesarios o trabajo en casa

Por equipo: Lata de aluminio de 355 ml, cuerda rígida de 60 cm de longitud, abrelatas, moneda y 100 ml de agua.

2

TRES Actividades de desarrollo

Calcular el peso de una persona en diferentes cuerpos del Sistema Solar. Tabla de pesos y cuestionario.

El peso y la gravedad

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que… L i b r o p a ra el maestro

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

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¿La materia atrae a la materia?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada.

sesión 1

Para empezar Lee el texto. • Antes de la lectura, recuerda lo que sabes del Sistema Solar.

Texto introductorio

3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

SESIÓN 1 Para empezar Antes de iniciar la sesión, mencione a sus alumnos que en esta sesión describirán las características del movimiento circular, que es aproximadamente el movimiento que siguen los planetas alrededor del Sol. Calcularán el peso de una persona en diferentes cuerpos del Sistema Solar, a partir de la aceleración de la gravedad en la superficie de cada cuerpo celeste. Valorarán la importancia de la astronomía para algunos pueblos. Texto introductorio

El texto describe el movimiento de los planetas en torno al Sol. Se hace énfasis en la trayectoria aproximadamente circular que tienen los planetas dentro del Sistema Solar, los satélites en torno a un planeta e incluso algunos cometas en torno al Sol. Para que un cuerpo celeste se mueva describiendo una trayectoria circular se requiere la aplicación de una fuerza centrípeta. La fuerza asociada a la interacción gravitacional entre un planeta y el Sol, por ejemplo, hace las veces de fuerza centrípeta. La interacción gravitacional es atractiva; el Sol tira de cualquier planeta, así como éste tira del Sol. El tirón gravitacional del Sol hacia cualquier planeta lo pone en 196

Se supone que nuestro Sistema Solar se formó hace

4,600 millones de años por la acumulación de una nube de gas y polvo que también dio origen al Sol. Ocho planetas giran alrededor del Sol siguiendo trayectorias elípticas, aunque prácticamente son circulares. Los planetas se dividen en dos grupos: interiores y exteriores. En orden creciente de su distancia al Sol, en el primer grupo se encuentran Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. En el segundo grupo Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Entre los dos grupos se encuentra un cinturón de asteroides que, al igual que los planetas, también giran en torno al Sol siguiendo trayectorias prácticamente circulares. De los planetas interiores La Tierra y Marte poseen satélites o lunas, que se mueven circularmente en torno a ellos. Los planetas exteriores son gaseosos y gigantescos, tienen anillos compuestos por millones de partículas de hielo y polvo. Desde luego, los anillos más espectaculares son los de Saturno. Además de los anillos, los planetas exteriores tienen satélites o lunas que giran a su alrededor. En las afueras del Sistema Solar se halla la nube de Oort, donde se concentra gran cantidad de cometas. En ocasiones viajan hacia el centro del Sistema, lo que permite que veamos su espectacular cauda. Algunos de ellos describen órbitas elípticas en torno al Sol, como los planetas. El cometa más conocido es el de Halley, que pasa cerca de la Tierra cada 76 años. consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como cometa.

Planetas del Sistema Solar.

Nuestro Sistema Solar es un sistema complejo y fascinante, con planetas, asteroides y cometas, entre otros cuerpos celestes.

136

trayectoria circular, pero el tirón del planeta hacia el Sol lo mantiene en orbita; así evita que se precipite y choque con el Sol. 1 La lectura en silencio y la relectura de fragmentos del texto da tiempo para la reflexión personal. Procure implementarla.

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CIENCIAS

II

Sabías que...

Sabías que…

En el texto introductorio no se hace mención de Plutón como planeta, ya que fue reclasificado como planeta enano. Además, los ocho planetas que se mencionan en el texto introductorio tienen sus orbitas en un mismo plano y son, para todo efecto práctico circulares. Plutón además de no tener su órbita en ese plano tiene una trayectoria elíptica muy excéntrica; es un óvalo muy alargado.

Hasta hace algunos años a Plutón se le consideraba un planeta del Sistema Solar, pero desde 2006 Plutón es considerado el planeta menor número 134,340, según el Minor Planet Center. Plutón no se encuentra en el mismo plano, en el que están las órbitas de los demás planetas. De hecho, por un tiempo Plutón se encontraba entre Urano y Neptuno. Estas son las razones principales por las cuales ya no se le considera un planeta del sistema solar. Ahora ya conoces distintos tipos de movimiento y su relación con las fuerzas. En esta secuencia podrás explicar, a partir de la Ley de la Gravitación Universal, el movimiento de cuerpos celestes y cómo se provoca nuestro peso. Este conocimiento te servirá para valorar la participación de la fuerza de gravedad en algunos fenómenos que ocurren en nuestro planeta, así como la importancia que ha tenido la astronomía para algunas culturas del mundo.

Consideremos lo siguiente… A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Propicie que los alumnos comenten algo acerca de fenómenos o movimientos ocasionados por la gravedad.

¿La fuerza que nos mantiene unidos a la superficie de la Tierra y la que mantiene a los planetas moviéndose en torno al Sol? ¿Corresponden al mismo tipo de interacción?

Consideremos lo siguiente…

Lo que pienso del problema Contesta en tu cuaderno:

No espere que sus alumnos den la solución al problema que presentamos abajo; deje que ellos imaginen posibles soluciones. La solución que damos le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades.

1. ¿Cómo se le llama a la fuerza que nos mantiene sobre el suelo? 2. ¿De qué depende esta fuerza? 3. ¿Es lo mismo masa que peso? Justifica tu respuesta.

Manos a la obra Actividad UNO Describan las características del movimiento circular. Para ello: 1. Necesitan: a) Lata de aluminio de 355 ml; cualquier lata de refresco cumple con esta condición. b) 1.5 m de cuerda rígida; puede ser un mecate delgado para tender ropa. c) Abrelatas. d) Argolla; puede ser la de un llavero. La argolla es para evitar que te lastimes o te quemes el dedo mientras tiras de la cuerda. e) Cronómetro 137

Manos a la obra Actividad UNO Describan las características del movimiento circular. Para ello: El propósito de esta actividad es que los alumnos noten que el movimiento circular, se produce por la aplicación de una fuerza centrípeta. Los planetas del Sistema Solar se mueven en trayectorias aproximadamente circulares, con el Sol en el centro. Si la fuerza gravitacional es la causante del movimiento de los planetas, ésta debe equivaler a una fuerza central o centrípeta.

3. Es probable que la respuesta sea sí. En Química se usan indistintamente los conceptos de masa y peso. Sin embargo, en Física la masa es cantidad de materia o inercia y el peso es una fuerza. Como ya hemos visto a lo largo de las secuencias previas, se trata de dos conceptos diferentes. RL No.

Solución al problema: RM Sí, es la misma. La interacción gravitacional entre cada planeta y el Sol, provoca que los planetas giren en torno a este astro. La interacción gravitacional entre nuestro cuerpo y la Tierra origina nuestro peso, que es la fuerza que nos atrae hacia el centro del planeta. Las fuerzas son del mismo tipo pero, desde luego, se diferencian en magnitud, ya que la fuerza asociada a la interacción gravitacional depende de las masas y la distancia que separa a los cuerpos que interactúan.

Lo que pienso del problema En esta sección es importante que los alumnos expresen libremente lo que piensan, basados en sus conocimientos previos, por lo que las respuestas pueden ser muy variadas. Recuerde que lo que ahora saben los alumnos, lo contrastarán con lo que hayan aprendido al final de la secuencia. Contesta en tu cuaderno: 1. RL Por ejemplo: Peso. 2. RM Por ejemplo: De nuestra masa y de la aceleración de la gravedad sobre la superficie de la Tierra.

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secuencia 9 2. Realicen lo que se indica: a) Quiten la tapa superior de la lata con el abrelatas. b) Hagan dos orificios en las paredes laterales de a la lata e introduzcan la cuerda por ellos. c) Jalen la cuerda un poco y hagan un nudo en forma triangular. d) Midan 30 cm desde el nudo y amarren ahí la argolla. e) Pidan la participación de un compañero y enrollen en la mano del compañero el resto de cuerda. f) El compañero introduce el dedo índice en la argolla. g) Ladeando el dedo horizontalmente, comenzará a darle vueltas a la lata. Debe darle exactamente 50 vueltas. Realicen esto con mucho cuidado para no golpear a un compañero. h) Midan el tiempo en que se completan las 50 vueltas. i) Repitan los pasos d a h para longitudes de 45, 50 y 60 cm desde el nudo y coloquen ahí la argolla.

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II

3. En su cuaderno.

3. En su cuaderno:

a) RM El movimiento circular se produce con la aplicación de una fuerza centrípeta. Jalando la cuerda hacia uno, se aplica una fuerza centrípeta a la lata y ésta gira.

a) Expliquen cómo se produce un movimiento circular. b) Elaboren un círculo donde representen cuántas fuerzas existen en el movimiento circular y hacia dónde se dirigen. c) ¿Qué pasaría si se suelta la cuerda, mientras la lata se encuentra en movimiento circular? d) Si suponemos que los planetas se mueven en torno al Sol en una trayectoria circular y no hay ninguna cuerda que conecte al Sol con un planeta, ¿qué es lo que provoca que un planeta gire en torno al Sol?

b) En realidad, sólo actúa la fuerza centrípeta, aunque es posible pensar en una fuerza centrífuga, la cual se puede dibujar hacia afuera del círculo. RM Un dibujo de un círculo con una o con dos fuerzas, la centrípeta apuntando hacia el centro del círculo y la centrífuga hacia fuera en cualquier punto del círculo.

e) ¿Hubo diferencia significativa entre los tiempos que midieron para cada una de las longitudes de la cuerda? ¿A qué se debe? f) Describan lo que sintieron en el dedo al girar la lata y cambiar las longitudes de la cuerda. Intercambien sus puntos de vista acerca de lo siguiente: 1. ¿Cuál sería la trayectoria de un planeta si no hubiese ninguna fuerza actuando sobre él? 2. No hay una cuerda que sujete a los planetas con el Sol, entonces: ¿Qué los mantiene en su órbita? 3. ¿Cuál de las leyes de Newton explica este fenómeno?

c) RM La lata saldría disparada describiendo una línea recta desde el lugar donde se suelta.

Comenten: • La trayectoria de un planeta en torno al Sol no es perfectamente circular; se desvía ligeramente describiendo una elipse ¿Cuándo se moverá más rápido un planeta, cuando esté más cerca o más lejos del Sol?

d) RM Debe existir alguna fuerza, que juegue el papel de la cuerda y ejerza una atracción sobre los planetas. e) RM Sí, al utilizar una cuerda más larga el tiempo era mayor. El círculo que describe la trayectoria de la lata es más grande, la lata recorre mayor distancia por lo que se tarda más tiempo. f) R Por ejemplo: Se siente una fuerza en el dedo pero va cambiando el punto donde se siente conforme gira la lata. Intercambien sus puntos de vista acerca de lo siguiente: 139

Comenten: RM Cuando está más cerca, porque con la lata pasaba algo similar, al ser la cuerda más corta las vueltas la daba más rápido.

Sabías que… 1 Pida a alguno de sus alumnos que lea este recuadro en voz alta ante la clase y permita que el resto del grupo cite ejemplos cotidianos de fuerzas ficticias que se parecen a la gravedad. Por ejemplo, en la Secuencia 8 se trató el caso del cinturón de seguridad. Es equivalente, salir disparado por inercia contra el parabrisas a 100 km/h que caer de un edificio de diez pisos y estrellarse contra el suelo.

1. RM Una línea recta. Lo mismo pasaría si se rompiera la cuerda que amarra a la lata. 2. Puede recordar con los estudiantes la caída libre que estudiaron con anterioridad. Cuando un objeto cae, no hay una cuerda que lo jale, pero si una fuerza que los atrae y que llamamos fuerza de gravedad. RM Una fuerza. 3. RM La Primera Ley, porque no existiría ninguna fuerza sobre los planetas y se moverían en línea recta.

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Texto de información inicial

En este texto se enuncia el principio de la gravitación universal. 2 Al final de la lectura propicie una lluvia de ideas para que los alumnos citen ejemplos de movimientos provocados por la interacción gravitacional. Por ejemplo: los satélites artificiales, cuando cae libremente una piedra hacia el suelo, el movimiento parabólico de una bala, entre otros se dan por la atracción gravitacional que ejerce la Tierra sobre los objetos que se encuentran cerca de su superficie.

Comente con sus estudiantes que la fuerza de atracción entre las masas de 1 kg que se mencionan en el texto sería igual con .0000000000667N, eso significa diez a la menos nueve.

secuencia 9 Lean el texto. Pongan atención en las características de la fuerza gravitacional. Texto de información inicial

¿Existe una fuerza de atracción en cualquier lugar del Universo? “La materia atrae a la materia en cualquier región del Universo”. Éste es el

principio de la gravitación universal de Newton. Toda la materia interactúa entre sí, y toda interacción se determina con una fuerza. Desde luego, la fuerza gravitacional depende de la cantidad de materia que poseen los objetos que interactúan, es decir, de sus masas. La interacción gravitacional se transmite a distancia. Por ejemplo, la fuerza de atracción gravitacional ‘Fg’, entre dos objetos de masas iguales m1 y m2 de 1 kg, que se encuentran separados a una distancia r de 1 m es de: Fg = 6.67x10-11 N . Podemos decir entonces que la interacción gravitacional depende de las masas y su distancia, aunque nunca deja de actuar sobre todos los cuerpos del Universo. or numérico que ción universal: Val se Constante de gravita ión gravitacional que acc atr la de dad expresa la intensi kilogramo cada uno un de s eto obj dos produce entre metro de distancia. separados por un

Actividad DOS

Actividad DOS

infieran cómo depende la fuerza de interacción gravitacional de la distancia que separa a dos objetos de la misma masa.

El propósito de esta actividad es que los estudiantes infieran la relación entre la fuerza de gravitación y la distancia para que observen que a mayor distancia la fuerza disminuye.

1. Se han medido las fuerzas de interacción gravitacional entre dos masas iguales en función de la distancia que las separa. Los datos se resumen en la siguiente tabla.

Distancia r (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4 Invite a sus estudiantes a leer con cuidado la tabla y la gráfica que realicen.

Infieran cómo depende la fuerza de interacción gravitacional de la distancia que separa a dos objetos de la misma masa.

Isaac Newton descubrió la ley de la gravitación universal apoyándose en los trabajos desarrollados por Kepler y Hooke, entre otros. Newton sintetizó las órbitas elípticas de Kepler con la fuerza “centrífuga” de Hooke. Es decir que reunió por lo menos dos siglos de creación y desarrollo científico en una teoría magistral, que sigue vigente hasta nuestros días.

Fuerza gravitacional F ( n) 100.00 25.00 11.11 6.25 4.00 2.78 2.01 1.56 1.23 1.00

140

1. Se han medido las fuerzas de interacción gravitacional entre dos masas iguales en función de la distancia que las separa. Los datos se resumen en la siguiente tabla.

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II

2. La forma de la curva que se debe obtener es como la que se muestra. La fuerza gravitacional decae con el cuadrado de la distancia; así que la curva debe de ir hacia cero conforme aumenta el valor de ‘r’. 4 Se le sugiere pedir esta gráfica en papel cuadriculado o milímetro. RM En la gráfica a continuación.

2. Elaboren una gráfica de fuerza contra distancia con estos datos.

F(N) 100

80

60

3. a) RM Inversa porque al aumentar las distancia la fuerza disminuye.

40

b) RM Nunca, aunque para muy grandes distancias la fuerza se aproxima mucho a cero. La curva no llega a tocar el eje x, en ningún momento. A este tipo de comportamientos se les llama asintóticos; esto se expresa con palabras diciendo que la fuerza tiende a cero cuando la distancia tiende a infinito.

20

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

r(m)

3. Contesten a partir de la curva que corresponde a esta gráfica: a) ¿Cuál es la relación de proporcionalidad, directa o inversa, entre la fuerza gravitacional y la distancia? b) ¿En qué momento llega a desaparecer la interacción gravitacional? Contesten en su cuaderno:

Contesten en su cuaderno:

1. ¿Existe interacción gravitacional entre dos diminutas partículas de polvo? ¿Por qué? 2. ¿Es perceptible la interacción gravitacional que existe entre dos camiones de 5 toneladas separados a 1 m de distancia? Expliquen.

1 RM Sí, porque el polvo es materia. Toda la materia interactúa gravitacionalmente entre sí.

3. ¿La fuerza de atracción gravitacional que ejercen sobre ti los objetos que te rodean impedirá que te separes de tu compañero o compañera de banca? ¿Por qué?

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2 RM No es perceptible. Aun con estas masas relativamente grandes, la magnitud de la fuerza gravitacional es demasiado pequeña para poder ser detectada con la ayuda de instrumentos convencionales, como los resortes.

Vínculo entre Secuencias Recuerda que el concepto de fuerza lo revisaste en la Secuencia 6: ¿Por qué cambia el movimiento? y en la Secuencia 8: ¿Cuáles son las causas del movimiento?

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Estos vínculos le permitirán recordar al alumno la definición de fuerza como medida de la interacción y también como un agente de cambio en el estado de movimiento de un objeto. Con esto se comprenderá mejor porqué la interacción gravitacional está caracterizada con una fuerza dada por la ley de la gravitación universal.

3 RM Desde luego que no. Si entre dos camiones la interacción gravitacional no se percibe, menos con masas que no llegan a los 100 kg. Sin embargo, el que no la detectemos con facilidad no implica que esta atracción entre los objetos o cuerpos no se dé.

Reflexión sobre lo aprendido RL Por ejemplo: La atracción gravitacional que ejerce el Sol sobre un planeta decae con el cuadrado de la distancia que los separa. También el peso de un cuerpo sobre la superficie de nuestro planeta se comporta de esta manera, sólo que para notar el efecto se requiere alejarse de la superficie de la Tierra muchos kilómetros. Por esta razón los satélites artificiales, que se encuentran a varios miles de kilómetros de la superficie de la Tierra orbitan alrededor de ésta.

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1 Para cerrar la sesión, se recomienda que organice una lluvia de ideas, preguntando a sus alumnos: ¿Qué trayectoria seguirían los planetas si desapareciera el Sol? La respuesta es que una línea recta porque no existiría fuerza de gravedad. ¿En dónde es menor la fuerza de atracción gravitacional con el Sol, en la Tierra o en Neptuno? La respuesta es que en Neptuno porque la distancia que lo separa del Sol es mucha mayor. Para evaluar el trabajo de la sesión puede pedir que contesten de manera individual estas preguntas.

SESIÓN 2 3 Antes de iniciar la sesión, pida la participación del grupo para retomar lo aprendido durante la sesión anterior. Puede pedir que respondan algunas preguntas como:

1. ¿Cuál es el problema que se quiere resolver?

secuencia 9 Sabías que… Newton dedujo que la fuerza de interacción gravitacional es proporcional al producto de las masas de los objetos que interactúan, e inversamente proporcional a la distancia que los separa elevada al cuadrado. Esto significa que si los cuerpos tienen masas grandes, como los planetas, se atraerán considerablemente entre sí, por el contrario, si la distancia que los separa es muy grande, entonces la fuerza entre ellos será muy débil. Newton introdujo una constante de la gravitación universal ‘G’, cuyo valor es pequeñísimo, precisamente: 2 G = 6.67×10-11 Nm2 kg Por lo anterior, la fuerza de atracción gravitacional está dada por la siguiente ecuación: F= Gm21m2 r

Para terminar

SESIÓN 2

Lean el texto • Antes de leer el texto, contesten la pregunta del título. Texto de formalización

¿Pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna? El peso es la fuerza que nos atrae hacia el centro de la Tierra y nos mantiene sobre el suelo. Podemos calcular matemáticamente nuestro peso con la segunda ley de Newton. Hay que multiplicar nuestra masa m por la aceleración que produce la gravedad sobre cualquier objeto que esté cerca de la superficie de la Tierra, y que tiene un valor de g = 9.8 m2 . s Por ejemplo, si una persona tiene una masa de 60 kg su peso sobre la superficie de la Tierra es de: Fg = mg = (60 kg) (9.8 m2 ) = 588 N s También en los demás planetas que conforman nuestro Sistema Solar experimentaríamos peso, sólo que sería distinto al

2. ¿Qué es para ustedes el peso de un objeto o cuerpo?

que experimentamos en la Tierra, ya que los otros planetas

Comente con los alumnos que hasta ahora han estudiado el movimiento que siguen los planetas alrededor del Sol, así como la diferencia entre la masa y el peso y cómo varía este último en los diferentes planetas del Sistema Solar. En esta sesión describirán las características de la fuerza gravitacional en función de la distancia que separa a dos masas gráficamente.

Tierra. La aceleración de la gravedad sobre la superficie de un

Para terminar Texto de formalización

El texto relaciona el peso con una interacción gravitacional. 2 Antes de iniciar la lectura comente con sus alumnos las respuestas dadas a la pregunta del título. Puede también preguntar ¿dónde pesaríamos más en nuestra Luna o en Júpiter? Comente con sus alumnos que con el trabajo en la secuencias podrán responder ellos a estas preguntas. Las respuestas son: Pesaríamos más en Júpiter, menos en la Tierra y menos en la Luna, porque Júpiter es el que tiene mayor masa

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tienen distinta masa y tamaño, por esta razón la aceleración de la gravedad cerca de sus superficies serían distintas a la de la planeta depende de su masa y de su radio, es decir de la distancia desde el centro del planeta hasta su superficie. El peso es una fuerza que nos atrae hacia el centro de nuestro planeta y nos mantiene sobre su superficie.

comenten si pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna. • Expliquen sus respuestas empleando los conceptos de masa y aceleración de la gravedad. 142

Puede comentar una cosa chistosa: Una opción para bajar de peso es ir a la Luna. Este ejemplo permite diferenciar entre masa y peso. En la luna perderíamos peso pero no masa. Puede pedir una reseña bibliográfica acerca de la misión Apolo XI que los alumnos expliquen por qué los astronautas llevaban plomo en sus botas y, por qué parecían por momentos elevarse. Se recomienda realizar una recuperación grupal del texto

RL No pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna, porque aunque nuestra masa no varía, la aceleración de la gravedad sobre la superficie de la Luna es menor de la que tenemos en la Tierra: apenas de una sexta parte. Como la magnitud de nuestro peso la calculamos multiplicando nuestra masa por la aceleración de la gravedad, pesamos más en la Tierra que en la Luna.

Comenten si pesamos lo mismo en la Tierra que en la Luna. • Expliquen sus respuestas empleando los conceptos de masa y aceleración de la gravedad.

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CIENCIAS

II

Actividad TRES

Actividad TRES

El interactivo permite la representación de la fuerza de atracción gravitacional y la distancia de un objeto con el propósito de que el alumno comprenda que a mayor distancia del objeto con respecto a un planeta, existe menor fuerza de atracción gravitacional de éste y por lo tanto menos peso del objeto. Lo anterior se cumple a través de la manipulación de la distancia a la que se encuentra una nave espacial con respecto a los planetas del Sistema Solar. Simultáneamente a la interacción se aprecia una gráfica de fuerza contra distancia que permite visualizar la relación entre estas magnitudes.

El peso y la gravedad Calculen el peso de una persona en diferentes cuerpos del Sistema Solar. • Realicen lo que se pide: 1. Completen la tabla calculando el peso de una persona de 60 kg de masa en cada uno de los cuerpos celestes. 2. Tomen en cuenta la aceleración de la gravedad que existe sobre la superficie de cada cuerpo celeste. Cuerpos celestes

Aceleración de la gravedad en la superficie del planeta gp ( m2 ) s

Peso de una masa de 60 kg en el planeta Fp (N )

9.81

588

Tierra

3.63

RM 217.8

Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

Mercurio

8.87

RM 532.2

3.71

RM 222.6

Venus

Marte

Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad. 1.62

RM 97.2

Calculen el peso de una persona en diferentes cuerpos del Sistema Solar.

Luna

419

El propósito de esta actividad es que los alumnos noten que el peso es diferente sobre la superficie de cada planeta.

RM 1,464

Júpiter 143

2 Comente que la aceleración de la gravedad sobre la superficie de un planeta depende de la masa del planeta y de su radio.

1. RM En la tabla.

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3. RM Pesamos más en Júpiter y menos en la Luna. 4. RM Júpiter tiene muchísima masa, del orden de mil veces la masa de nuestro planeta; la masa de la Luna es diez veces menor que la masa de la Tierra. 5. RM En Venus donde el valor de la aceleración de la gravedad en la superficie es cercano al de la Tierra. Las ciencias y la comunidad científica El propósito de esta sección sobre Historia de las ciencias es que los alumnos valoren la importancia de la astronomía para algunos pueblos, desde la antigüedad hasta nuestros días, e identifiquen el cambio en las ideas acerca del movimiento de los astros.

secuencia 9 3. Con los cálculos que han realizado, ¿en cuál de los cuerpos del Sistema Solar pesaríamos más y en cuál menos? 4. ¿Cuáles pueden ser las diferencias más significativas entre esos dos cuerpos celestes para provocar la enorme diferencia de pesos? 5. ¿En qué planeta nuestro peso sería más cercano al que experimentamos en la Tierra

Las ciencias y la comunidad científica Entre las culturas antiguas que tuvieron un gran desarrollo en astronomía destacan la maya, la inca y la griega. Existen códices mayas que indican que esta cultura tenía un calendario basado en el movimiento del Sol. El calendario de los incas, por su parte, constaba de un año solar de 365 días, repartidos en 12 meses de 30 días y con 5 días intercalados. Los aztecas, a su vez, propusieron un calendario solar conformado por un círculo exterior de 20 áreas que representaban los días de cada uno de los 18 meses que contenía su año. Los griegos fueron, quizá, la cultura europea que en la antigüedad desarrolló más la astronomía. Por ejemplo, Ptolomeo pensó que la Tierra era el centro del Universo y construyó un modelo matemático para explicar el movimiento de los astros que se conocían en su época. Este modelo fue aceptado por los estudiosos del cielo hasta la época del Renacimiento, en el siglo XV de nuestra era. Un sacerdote polaco de esa época, Nicolás Copérnico, cambiaría para siempre nuestra percepción del lugar que ocupa la Tierra en el Universo, al afirmar que el Sol es el centro del Sistema Solar.

2 Comente con sus alumnos que en todas las culturas las explicaciones sobre el universo forman parte de su acervo cultural. Invítelos a reflexionar sobre los alcances científicos y tecnológicos que han tenido las teorías científicas en los últimos siglos. Mencionar un ejemplo en la física.

La astronomía ha sido muy importante desde la antigüedad hasta nuestros días. Algunos pueblos tenían calendarios basados en el movimiento del Sol.

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CIENCIAS

II

Reflexión sobre lo aprendido

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Lo que aprendimos Resuelvo el problema “¿La fuerza que nos mantiene unidos a la superficie de la Tierra es la misma que mantiene a los planetas moviéndose en torno al Sol? ¿En qué son similares esas fuerzas y en qué se diferencian?”.

5 Las respuestas a esta actividad pueden desplegarse en las paredes del aula; de esta manera, se encuentran a la vista del grupo y pueden referirse a ellas cuando contesten el problema. RL Por ejemplo: Si no actuara una fuerza centrípeta sobre cada planeta, su trayectoria sería rectilínea uniforme, hasta encontrarse con algún obstáculo.

Lo que aprendimos En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia:

Resuelve el problema en tu cuaderno. • Para ello, considera las siguientes cuestiones: 1. ¿Qué dirección y sentido tiene el peso de una persona o, en general, de cualquier objeto?

• Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas.

2. ¿Cómo será el movimiento de un objeto, inicialmente en reposo, situado cerca de un planeta? 3. ¿La fuerza que nos mantiene unidos a la superficie de la Tierra y la que mantiene a los planetas moviéndose en torno al Sol corresponde a la misma interacción? Explica.

• Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados.

4. ¿La fuerza de gravedad actúa como una fuerza centrípeta?

• Ahora opino que...: Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada.

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3. RM Sí, ambas correponden a la misma interacción, de caracter gravitacional. 4. RM Sí, si mantiene un movimiento circular uniforme a un planeta.

Resuelvo el problema “¿La fuerza que nos mantiene unidos a la superficie de la Tierra es la misma que mantiene a los planetas moviéndose en torno al Sol? ¿En qué son similares esas fuerzas y en qué se diferencian?”

• Lo que podría hacer hoy: Se explora el componente conductual (tendencia a la acción) de las actitudes trabajadas durante la secuencia. Esta sección promueve la participación responsable e informada ante un problema o situación cotidiana. El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia, para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión. Al final de cada bloque se presenta:

1. RM Es una fuerza central; apunta hacia el centro de la Tierra o de un planeta en particular.

• Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque.

2. RM El objeto se acelerará en dirección al centro del planeta.

Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

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5. RM La tierra atrae a la Luna, pero ésta también atrae a la Tierra; se da un fenómeno de acción y reacción, como lo expresa la tercera ley de Newton. En realidad cuando dos masas como la de la Tierra y la Luna interactúan gravitacionalmente, ambas giran alrededor de un punto llamado centro de masa, que siempre está más cerca del objeto que tiene mayor masa. La masa de la tierra es más de 100 veces mayor a la de la Luna. Por esta razón el centro de masa prácticamente está en la Tierra y se le puede considerar fija y a la Luna girando en torno a ella. 6. RM Porque se mantienen en sus órbitas, por la misma razón que da respuesta a la pregunta anterior.

secuencia 9 5. ¿Por qué la Luna no cae encima de la Tierra? 6. ¿Por qué los planetas no chocan entre sí? Para ampliar sus respuestas al problema: 1. Observen el siguiente video.

La gravitación universal 2. Expliquen en su cuaderno: a) ¿En qué se parecen la caída libre, el peso de los objetos y las fuerzas de atracción entre los planetas? b) Las mareas se producen por la interacción gravitacional que existe entre la Luna y la Tierra. ¿Qué sucedería si la masa de la Luna fuera el doble de lo que es?

Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: ¿La materia atrae a la materia? en la programación de la red satelital edusat.

endido Reflexión sobre lo apr sa por la que los uencia sobre la cau re as al inicio de la sec ¿Existe diferencia ent ita. órb su Revisa lo que pensab de n o al Sol y no se sale ta. ues resp tu planetas giran en torn lica Exp que sabes ahora? lo que pensabas y lo

Para ampliar sus respuestas al problema:

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

1. Observen el siguiente video.

en los Juegos Olímpicos existe una prueba que consiste en lanzar un disco de 2 kg lo más lejos posible. Los lanzadores giran sobre sí mismos antes de extender su brazo y lanzar el disco.

El video trata sobre la estructura dinámica del sistema solar, relacionándolo con la fuerza principal que interviene en los movimientos de los cuerpos celestes que, finalmente, es la misma que actúa en la Tierra para generar nuestro peso: la gravitación universal.

• Elaboren un texto en su cuaderno que explique por qué el atleta gira para lanzar el disco.

Ahora opino que… ¿Habría sido posible realizar el viaje a la Luna, en la misión apolo Xi de 1969, sin un conocimiento mínimo de la gravitación universal?

4 Puede aprovechar la información del recurso tecnológico para resolver o ampliar las respuestas relacionadas con el problema.

2. RM Se trata del mismo tipo de fuerza. En todos los casos hablamos de interacción gravitacional.

• Intercambien sus opiniones al respecto.

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Reflexión sobre lo aprendido

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

Ahora opino que…

RL Por ejemplo: Sabíamos que el Sol atrae a los planetas, pero no sabíamos porqué sus trayectorias son prácticamente circulares.

RM Para poner el disco en rotación y aplicarle una gran velocidad de salida. Cuando el objeto gira, se contrarresta un poco de su peso y tarda más en caer; por lo tanto, puede lograr un mayor alcance horizontal.

El legado de Newton tiene alcances sin precedentes en la historia de la ciencia. Fue el primero que pudo representar en una ecuación matemática la fuerza “causante” del movimiento de los planetas en torno al Sol. Combinando la ecuación de la gravitación universal con la segunda ley de Newton, se puede predecir y describir con precisión la trayectoria de un objeto que interactúa gravitacionalmente con otro.

El video presenta la interacción de la fuerza gravitacional con la masa y la distancia, a partir de distintos ejemplos. 4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

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RL Por ejemplo: 1. La puesta en órbita de satélites; 2. Para descubrir otros planetas.

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CIENCIAS

II

Para saber más…

Para saber más… 1. Fierro, Julieta y Miguel A. Herrera. La familia del Sol. ILCE. 26 Febrero 2007. http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/062/htm/familia.htm 2. Instituto Superior de Ciencias Astronómicas. 2005. Espacio profundo. 26 Febrero 2007. http://www.observatoriomontedeva.com/mpc/mpc.html 3. León-Portilla, León. Astronomía y cultura en Mesoamérica. ILCE. 26 Febrero 2007 http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/04/html/sec_5. html

1. Ofrece información acerca de la astronomía en otras culturas. 2. Ofrece datos acerca de los planetas del Sistema Solar 3. Ofrece información acerca de la astronomía en otras culturas.

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s e c u e ncia 10

¿Cómo se utiliza la energía? Propósito y perspectiva En esta secuencia se realiza una primera aproximación al concepto de energía en un contexto científico, para posteriormente estudiar las transformaciones de la energía y las diferentes formas en las que ésta se manifiesta. Los contenidos se abordan desde una perspectiva Ambiental, al valorar la utilización de formas de energía que no contaminan.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Presentar diferentes fuentes de energía y valorar el uso de energías menos contaminantes que el petróleo.

Actividad de desarrollo

UNO Identificar los distintos significados de la palabra energía. Tabla.

Texto de información inicial

Mencionar diferentes formas de energía y sus transformaciones.

Actividad de desarrollo

DOS Describir las transformaciones de energía que se llevan acabo en algunos fenómenos cotidianos. Cuestionario.

Texto de formalización

Introducir el Principio de Conservación de la Energía.

2

Materiales necesarios o trabajo en casa

Fuentes de energía

¿Cómo se transforma la energía?

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Ahora opino que… Lo que podría hacer hoy… L i b r o p a ra el maestro

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 10

¿Cómo se utiliza la energía?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

S esión 1 Para empezar

sesión 1

Fuentes de energía Lee el texto. • Antes de leer el texto contesta: ¿Qué fuentes de energía conoces? Texto introductorio

Una de las fuentes de energía que más se utiliza en la actualidad

es el petróleo. Aunque su uso tiene dos inconvenientes: 1) cuando se quema produce gases que en grandes cantidades contaminan la atmósfera; 2) este combustible fósil, que se produjo hace millones de años en condiciones muy particulares, tarde o temprano, se acabará. Sin embargo, se puede utilizar la energía que proviene de otras fuentes, como el Sol. Hoy en día, es posible convertir la luz en electricidad mediante paneles solares instalados en las azoteas de casas y edificios, o bien en satélites y estaciones espaciales. Por otro lado, desde hace muchos años, se construyeron en Europa grandes molinos de viento para moler semillas; el diseño de estos molinos ha ido cambiando y también su uso. En la actualidad, se emplea la energía del viento para producir electricidad. Incluso la basura puede convertirse en una fuente de energía. Por ejemplo, el metro de la ciudad de Monterrey usa energía generada por el gas metano que se obtiene de la descomposición de la basura orgánica. Sin embargo, el uso excesivo de este gas afecta el ambiente, de manera que debe estar controlado. Lo importante es que estas fuentes de energía, a diferencia del petróleo, son ilimitadas y resultan más “amigables” con el ambiente.

5 Antes de iniciar la sesión, mencione a sus alumnos que identificarán los distintos significados de la palabra energía. Se valorará la actitud que muestren los estudiantes frente al uso de energías que no contaminan.

Texto introductorio

El texto muestra algunos inconvenientes de las fuentes de energía más utilizadas en el mundo, como el petróleo; además, se mencionan fuentes alternativas de energía que son menos contaminantes. 2 La lectura en silencio da tiempo para la reflexión personal y la relectura de fragmentos. En este texto comienza a trabajarse la parte actitudinal, al valorar el uso de energías alternativas al petróleo y menos contaminantes; sin embargo, esto se retoma en varios momentos de la secuencia. Comente con sus alumnos si en ocasiones han hecho un uso indebido de la energía y la

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Paneles solares.

Algunos barcos se impulsan con el viento.

consulta tu diccionario para encontrar el significado de palabras como panel.

El video explora distintas formas de generación de energía. 4 El recurso tecnológico fortalece la información del texto. Puede aprovechar el recurso para reflexionar sobre aquellas fuentes de energía que existan en su comunidad.

Para empezar

Se utiliza la energía radiada por el Sol para cocer los alimentos.

Los molinos de viento se han utilizado desde hace mucho tiempo, aunque su diseño ha cambiado.

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han desperdiciado dejando focos prendidos que no utilizan, dejando la puerta del refrigerador abierta, etcétera, y las consecuencias que esto puede tener sobre todo a gran escala, es decir si toda la gente del mundo se comportara de la misma forma. Puede conectar estas ideas con el calentamiento global, ya que la quema de combustibles fósiles, que normalmente se utilizan para generar energía producen gases que contribuyen al calentamiento del planeta.

Es importante fomentar que los estudiantes investiguen cualquier palabra que no comprendan, como podría ser el caso de panel.

• Antes de leer el texto contesta: ¿Qué fuentes de energía conoces? Comente con los estudiantes si conocen otras fuentes de energía alternativas al petróleo, si alguna vez las han utilizado. Por ejemplo, en algunas carreteras es posible observar postes de luz que funcionan con páneles solares. RL

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CIENCIAS

II

Comente con los estudiantes las ideas que tienen sobre la energía y cómo la utilizan en el lenguaje cotidiano. Suelen relacionarla con la fuerza y algunas frases comunes son: concentra tu energía en un pensamiento positivo para que te vaya bien, desecha la energía negativa. Recuerde que la energía se relaciona con las cosas que existen en la naturaleza y, para que se transfiera, se requiere de un proceso. Por ejemplo, para liberar la energía de un trozo de carbón se requiere de su combustión.

Ahora conoces la participación de las fuerzas en los cambios ocurridos en la materia. En esta secuencia, aprenderás diferentes usos dados al término energía, así como las formas en que ésta se manifiesta y se transforma. Valorarás las distintas fuentes de energía que utilizamos para satisfacer nuestras necesidades energéticas.

Consideremos lo siguiente… A continuación se presenta un problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Identifica cuáles son las formas de energía que se usan en tu escuela. ¿Qué fuentes de energía utilizarías para satisfacer las necesidades actuales y por qué?

Consideremos lo siguiente… Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que imaginen posibles soluciones. La solución que damos a usted le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades. La respuesta depende de la situación geográfica de la escuela. Es importante que el alumno identifique qué formas de energía son las que más se utilizan en su escuela; por ejemplo: la energía eléctrica. Esta puede generarse de varias maneras: en una presa hidroeléctrica (que transforma la energía cinética del agua), en molinos de viento (la energía cinética del viento es utilizada para mover turbinas y generar electricidad), en paneles solares, etcétera. Solución al problema: RM Una respuesta podría ser: Como en mi comunidad siempre está muy soleado, instalaría paneles solares que transformen la luz en energía eléctrica, que es la que más se utiliza en mi escuela. También podría usar la energía mecánica del río, para transformarla energía eléctrica y después usarla para prender focos (la energía eléctrica se trasforma en luz y calor) o para encender la televisión (pues además se transforma en sonido). Si una parte importante de la energía eléctrica que se consume en la escuela se utilizara para iluminar los salones, se podrían construir domos o ventanas más grandes para aprovechar la energía del Sol.

Lo que pienso del problema Contesta en tu cuaderno: 1. ¿Cuántas formas de energía conoces? ¿Cuáles son? 2. ¿Qué fuentes de energía hay en tu comunidad? 3. ¿Qué formas de energía son las que más se utilizan en tu escuela?

Manos a la obra Actividad UNO Identifiquen los distintos significados de la palabra energía. 1. Comenten: a) La palabra energía se utiliza no solamente en la física sino en la vida diaria; ¿es diferente el significado que se le da en ambos casos? Expliquen.

Lo que pienso del problema

b) ¿Ocurre lo mismo con otros términos físicos como la aceleración? Expliquen. 149

palabra energía en la vida cotidiana. Puede pedirles que encuentren las similitudes y las diferencias entre este significado y el que se ha estudiado a lo largo de la secuencia. RL Por ejemplo: Generalmente sí. A veces nos referimos a energía cuando en realidad queremos decir fuerza, ganas, voluntad, carácter.

b) Se pueden observar las diferencias y semejanzas en el uso que se le da a ideas o conceptos físicos en la ciencia y en otros contextos (otro ejemplo interesante a analizar es la fuerza). RL Por ejemplo: No, porque el término aceleración a veces lo usamos en la vida cotidiana para explicar que algo va cada vez más rápido y en realidad es lo mismo en un contexto científico; la aceleración es un cambio en la velocidad, como puede ser el aumento en la rapidez. Por ejemplo: Sí, porque a veces decimos “No te aceleres”, cuando queremos decir “No lo hagas tan rápido”.

2. El uso de la palabra energía en el lenguaje cotidiano tiende a confundir a los estudiantes. Cuando hablamos de “fuentes de energía”, por ejemplo, pareciera que nos referimos a un lugar; una mina de la que pudieran extraerse. La energía más que una cosa es una propiedad que caracteriza a cualquier sistema que se encuentre en la naturaleza. Un conocimiento previo es que el agua es una fuente de energía porque la necesitamos para vivir. Regresando al ejemplo del Sol, este sería una fuente de energía y la forma sería la luz RL Por ejemplo: Mucho Sol, viento, leña, petróleo. 3. RL Por ejemplo: Luz y electricidad. Manos a la obra Actividad UNO

Identifiquen los distintos significados de la palabra energía.

1. a) Se recomienda que sus alumnos mencionen diferentes ejemplos en los que se utilice la

Recuerde que estas preguntas sirven para identificar las ideas que tienen los alumnos y no para evaluarlos.

1 Después de que los estudiantes tuvieron tiempo de responder las preguntas de manera individual, es recomendable que comenten sus respuestas con el resto del grupo. Los alumnos conocen la palabra energía en el lenguaje cotidiano y, de la misma manera, tienen conocimientos previos sobre este concepto que no siempre coinciden con el uso que se le da en un contexto científico. Durante la secuencia, se estudia la diferencia en el significado de la palabra energía cuando se usa en un contexto científico y en uno cotidiano. El concepto de energía permite al alumno construir una visión integral de la física y es importante manejarlo no como una cosa, o algo material, sino como un proceso presente en las transformaciones. Contesta en tu cuaderno: 1. Es posible que recuerden la energía química ya que se estudió en Ciencias I al ver la forma en la que las plantas generan su alimento. Otra respuesta probable es la energía solar, que en realidad es energía en forma de luz y de calor. RL Por ejemplo: Dos: la energía eléctrica y la energía química. L i b r o p a ra el maestro

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RM En la tabla.

secuencia 10 2. Identifiquen en los siguientes enunciados:

Intercambien sus opiniones sobre:

a) El significado que se le da a la palabra energía en cada oración.

2 Oriente a sus alumnos para que en este intercambio se resalte la idea de que el significado de la palabra energía es muy variado e impreciso, y se utiliza frecuentemente en varias expresiones que no tienen relación con la física y las ciencias. Los estudiantes deben poder distinguir entre los distintos usos que puede tener el significado de esta palabra.

b) El contexto en que se usa la palabra energía: científico o no. c) Fíjense en el ejemplo.

Oraciones que emplean la palabra energía

significado dado a la palabra energía

Se refiere al estado de A. Hoy estoy lleno de energía, por mis ánimo que da el amor, venas corre la pasión por ti. el cariño. RL Por ejemplo: Se B. Un automóvil que aprovecha la refiere a la energía energía de desechos animales y vege- química almacenada en tales, es la sensación de la feria de los desechos orgánicos. agro-negocios del sur de Brasil. RL

contexto de uso: científico o no científico

No científico

RM Científico

RM No científico

C. El defensor le quitó el balón con mucha energía. RL Por ejemplo: Se D. Miles de personas acuden a sitios refiere a tener una arqueológicos en todo el país para actitud más positiva. cargarse de energía positiva con la llegada de la primavera.

RM No científico

RM Se refiere a la E. Un rayo cae sobre un árbol, la energía eléctrica que energía eléctrica se transforma en tiene el rayo y que se calor y luz cuando este se incendia. transforma al caer en el árbol.

RM Científico

ido bre lo aprend al Reflexión so ados dados ntes signific re fe di s ce e cotidiano aj gu len Ahora cono el gía, tanto en término ener científico. como en el icar si es to para expl te conocimien gía positiva para 1. Utiliza es er en la r za ili ut as de tu en o no posible es energétic s necesidad satisfacer la la escuela. ará a uesta te ayud que tu resp 2. Recuerda a. lem ob resolver el pr

intercambien sus opiniones sobre: 1. Las diferencias que encontraron en el significado de la palabra energía en los dos contextos. 2. Las ventajas y las desventajas de que una palabra tenga diversos significados.

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Reflexión sobre lo aprendido Los estudiantes deben entender las diferencias entre el uso científico y el no científico de la palabra energía, para así poder elegir adecuadamente las formas de energía que realmente les servirían para satisfacer las necesidades energéticas de la escuela. RM No sería posible, ya que la energía universal no es energía, al menos no como lo hemos estudiado en esta secuencia, así que no puede transformarse de una forma a otra.

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CIENCIAS

II

Texto de información inicial

Lean el texto. Durante la lectura, pongan atención en las distintas formas de energía que existen. Texto de información inicial

¿La energía se transforma? Vivimos en un mundo en el que todos sus elementos, se

interrelacionan de alguna manera. Prácticamente en cualquier fenómeno que ocurre a nuestro alrededor existen transformaciones de energía. Por ejemplo, las plantas obtienen del Sol la energía que necesitan para producir su alimento. También nuestras casas son un buen ejemplo, pues ahi se transforma la energía eléctrica en otras formas de energía: cuando encendemos el radio, la energía eléctrica se convierte en energía sonora; al usar la licuadora, la energía eléctrica se transforma en energía mecánica cinética, ya que las aspas se mueven para triturar los alimentos. En casi todas las transformaciones de energía existe cierta “pérdida” en forma de calor, es decir, no puede aprovecharse toda la energía disponible en lo que se requiere. Por ejemplo, no toda la energía eléctrica que se usa para prender un foco En un motor existe transformacion de energía se transforma en energía luminosa o luz, lo que sería la función principal este dispositivo. Una buena parte de esa energía se transforma en calor; en este caso se le llama pérdida porque no sirve para iluminar. El calor que desprendemos cuando corremos, el rayo durante una tormenta, el funcionamiento del motor de un tractor, la percepción de la luz por nuestros ojos, las reacciones nucleares que suceden en las estrellas como nuestro Sol, son fenómenos que tienen algo en común: son transformaciones de energía.

Tabla 1. Algunas fuentes y formas de energía Fuente de energía

Forma de energía

Sol

Luminosa

Viento

Mecánica, en forma de energía eólica

Carbón, petróleo, gas natural

Química

Ejemplo

En el texto se introducen algunas formas en las que se manifiesta la energía y sus transformaciones. También se presenta la noción de “pérdida” de energía, es decir, la energía que no puede ser utilizada para determinada actividad. Se recomienda reafirmar la idea de que la energía no es una cosa, aunque a veces nos lo parezca de acuerdo con el lenguaje. La energía no se extrae de una mina, sino se obtiene por el movimiento del viento o del agua; o a partir de la luz y el calor del Sol. Se recomienda que utilice la tabla para trabajar la parte actitudinal, al apreciar formas de energía menos contaminantes. 5 Las paredes del aula constituyen un espacio importante para exponer diferentes recursos de consulta rápida y constante. Se recomienda elaborar una cartulina para recuperar información sobre las diferentes formas de energía que los estudiantes conocen y las fuentes de energía correspondientes.

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Intercambien sus opiniones sobre:

secuencia 10 Tabla 1. algunas fuentes y formas de energía

1 Muchas veces las preguntas no tienen una sola respuesta. Es importante valorar respuestas diferentes y no obligar a todos a llegar a una solución única. Promueva que sus alumnos aprendan a escuchar a sus compañeros y ponderen las diferentes propuestas, analizando su contenido para identificar las respuestas que se acercan más a las RM

Fuente de energía

Forma de energía

ejemplo

Caídas de agua

Mecánica

Ilustración

Desechos orgánicos

Química

Átomos

Nuclear

Olas del mar

Mecánica

Emisor de sonido

Mecánica en forma de energía sonora

1. RM La sonora, que la detectamos con el oído; la luminosa, que se puede percibir con la vista; el calor, que se puede percibir con el tacto. 2. En esta secuencia sólo se relaciona la energía mecánica con movimientos mecánicos; este tipo de energía se estudiará a fondo en la Secuencia 11. Se recomienda comentar otros fenómenos en los que está presente la energía mecánica, como cuando las mandíbulas trituran el alimento, cuando bajamos por una resbaladilla, etc. RM La energía mecánica. 3. RL Por ejemplo: El motor de un tractor transforma la energía química de la gasolina o el diesel en energía mecánica. Una cocina de leña transforma la energía química de la madera en el calor para cocinar y en la luz que observamos en el fuego. Durante una explosión, la energía química se transforma en calor y sonido.

Ilustración

intercambien sus opiniones sobre: 1. ¿Cuáles son las formas de energía que se mencionan en el texto?, ¿Cuáles de ellas se pueden percibir a través de los sentidos? conexión con ciencias i Para recordar las transformaciones energéticas que ocurren durante la fotosíntesis, consulta la secuencia 15: ¿Cómo producen las plantas su alimento? de tu libro de ciencias i.

2. ¿Cuál es la energía que está relacionada con el movimiento de las aspas de una licuadora? 3. Mencionen dos fenómenos naturales o procesos artificiales en los que existan transformaciones de energía. a ido respuestas bre lo aprend rior con tus Reflexión so ta uno ante secuencia: un la eg de pr o la ici a in a oblema al tu respuest pienso del pr 1. Compara s de Lo que ¿Cuáles son? a conoces? las pregunta gí er en de rmas fo a. as nt uá ¿C tu respuest abas? Explica te ayudará lo que pens la secuencia e nt ra du 2. ¿Cambió as nd re ap e qu que todo lo a. 3. Recuerda r el problem para resolve

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Analizar el uso del concepto de energía en otras áreas de las ciencias naturales; en este caso, la biología. Esto permite que los alumnos construyan una visión integradora de la ciencia. Se recomienda recalcar que la energía que obtenemos de las plantas se transforma en forma de energía química; este tipo de energía se encuentra en los combustibles fósiles, como el petróleo.

Reflexión sobre lo aprendido Los estudiantes deben entender las diferencias entre el uso cotidiano y el científico de la palabra energía, para así poder elegir adecuadamente las formas de energía que realmente les servirían para satisfacer las necesidades energéticas de la escuela. Esta pregunta pretende retomar las ideas previas de los estudiantes y contrastarla con lo que han aprendido en la secuencia para que sean concientes de sus avances. RM Sí, cambió, ahora reconozco más formas de energía como la mecánica.

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CIENCIAS

II

Las ciencias y la comunidad científica

Las ciencias y la comunidad científica En 1938, el científico alemán Otto Hahn descubrió la fisión nuclear. Inmediatamente después, la comunidad científica internacional vislumbró la posibilidad de fabricar un reactor nuclear para aprovechar la energía atómica en la industria. En esa época, el proyecto de un reactor nuclear no tenía mucho apoyo del gobierno de Estados Unidos pero, ya iniciada la Segunda Guerra Mundial destinaron gran cantidad de recursos monetarios, técnicos y humanos para adelantarse a Alemania en el desarrollo de una bomba atómica. El proyecto culminó con la fabricación de dos bombas atómicas que fueron arrojadas sobre Japón al final de la guerra, lo que ocasionó la muerte de cerca de 190 mil personas.

En la fisión atómica se rompen los núcleos atómicos. Esto libera enormes cantidades de energía que puede aprovecharse en actividades de la vida diaria o para generar una enorme destrucción como el caso de la bomba atómica.

Sabías que… Si bien la energía nuclear es muy poderosa, genera desechos que son en extremo tóxicos. Hay que manejarla con mucho cuidado para evitar accidentes como el que ocurrió en Chernobyl, Ucrania, el 26 de abril de 1986, cuando explotó uno de los reactores de la planta. Una década y media mas tarde la evaluación de víctimas totales por contaminación ascendía a decenas de miles. La radiación afectó a más de 300,000 personas que enfermaron de distintos tipos de cáncer. Las centrales nucleares permiten reducir la utilización de combustibles como el petróleo y son una alternativa para generar energía eléctrica limpia, porque no se producen emisiones de dióxido de carbono, que son el principal causante del efecto invernadero.

En este recuadro se analizan dos usos de la energía nuclear: la producción industrial de bienes y la fabricación de armas de destrucción masiva. Comente con ellos que las aplicaciones tecnológicas de los descubrimientos científicos, muchas veces quedan fuera del alcance de las personas dedicadas a las ciencias, quienes, como en este caso, sólo pueden expresar sus opiniones en diferentes medios y foros.

Sabías que…

Central Nuclear Laguna Verde, Veracruz.

La única central nuclear que hay en nuestro país está en Veracruz, se llama Laguna Verde y cumple con las normas internacionales de seguridad.

Actividad DOS

SESIÓN 2

Es importante que los estudiantes se percaten de la enorme cantidad de energía que se puede generar en una planta nuclear. Comente con los alumnos sus ventajas y desventajas, la importancia de las medidas de seguridad en una instalación de esta naturaleza, así como la importancia que en la actualidad tiene el uso pacífico de la energía atómica. 3 Para cerrar la sesión, se sugiere preguntar sobre las diferentes formas en las que se manifiesta la energía y pedir ejemplos de transformaciones. Comente a los alumnos que todas las formas de energía pueden transformarse en otras.

¿Cómo se transforma la energía? Describan las transformaciones de energía que se llevan a cabo en algunos fenómenos cotidianos.

1. Comenten si nuestros sentidos nos sirven para detectar la energía. 2. Enciendan la televisión del salón:

S esión 2

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más que una cosa, es un proceso que interviene en los cambios. Si en sus estudiantes es común el conocimiento previo que relaciona la energía con la capacidad de hacer una fuerza, se recomienda que los cuestione a lo largo de la actividad si la energía está haciendo una fuerza. Para esto suele ser útil estudiar la energía en forma de calor, ¿el calor del Sol realmente está realizando una fuerza?

Describan las transformaciones de energía que se llevan a cabo en algunos fenómenos cotidianos.

El propósito de esta actividad es que el alumno identifique las formas en que se manifiesta la energía en distintos procesos y fenómenos físicos cotidianos y que describa las transformaciones de energía que se llevan a cabo en ellos. 1 Mientras los alumnos trabajan en grupos, usted puede atender las ideas que se comentan, para retomarlas en la recuperación grupal.

1. Es conveniente hacer notar a los estudiantes que la energía es un concepto abstracto; muchas veces no es posible ver, oler o sentir la mayoría de las formas de energía. Recuerde: la energía,

5 Antes de iniciar la sesión, comente con sus alumnos que hasta ahora, han estudiado algunas formas en las que se manifiesta la energía, además identificaron en qué casos se da un uso científico del término energía. En esta secuencia se analizará más a fondo el sentido científico del concepto de energía. Los estudiantes Describirán las transformaciones de energía que se llevan a cabo en algunos fenómenos cotidianos.

Actividad DOS El interactivo permite la simulación de un proceso donde ocurran transformaciones de energía. 4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento. Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad.

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2. a) RM La energía eléctrica.

secuencia 10

b) RM Luz y sonido.

a) ¿Qué forma de energía es la que permite que la televisión encienda?

c) RM Calor.

b) ¿Qué formas de energía pueden identificar una vez encendida la televisión? c) ¿Qué forma de energía reconocen al tocar la pantalla de la televisión después de estar un tiempo prendida?

3. Este ejemplo es importante porque relaciona la fricción con el calor. En prácticamente todos los fenómenos en los que ocurre un movimiento, se genera calor y se “pierde” parte de la energía. Esta relación entre el movimiento y el calor será importante en la Secuencia 18 para entender la explicación del calor a partir de la Teoría cinética. Frotar las manos es otro ejemplo que puede utilizar con los estudiantes, para observar la transformación de energía mecánica en calor.

a) RM La energía mecánica.

b) RL Por ejemplo: Calor.

c) RL Por ejemplo: De la energía química de los alimentos que comimos.

3. Froten su goma de borrar en la mesa con fuerza: a) Qué forma de energía está relacionada con el movimiento? b) Toquen el lugar donde frotaron la goma, ¿qué forma de energía identifican? c) ¿De dónde proviene la energía necesaria para mover la goma? intercambien opiniones sobre: 1. ¿Pudieron observar la energía eléctrica o más bien infirieron su transformación? Justifiquen su respuesta. 2. ¿Se puede observar la energía mecánica? ¿Por qué? 3. Imaginen un rayo en una tormenta. ¿Lo que ven es la energía eléctrica o alguna transformación de ella? Explica tu respuesta.

conexión con ciencias i Recuerda que la transformación de los alimentos durante la digestión se revisó en la secuencia 13: ¿Cómo puede mi cuerpo utilizar lo que como? de tu libro de ciencias i.

Intercambien opiniones sobre: 1. RL Por ejemplo: El calor, la luz y el sonido. 2. RL Por ejemplo: No pudimos observar como tal la energía eléctrica; sólo observamos su transformación en luz. 3. RL Por ejemplo: No se observa la energía mecánica como tal, pero sí se puede observar el movimiento de las aspas de la licuadora o el de la goma cuando la froto contra la mesa. Sin embargo, sí es posible sentir la energía mecánica, ya que si un balón me golpea, como tiene energía mecánica, es seguro que lo percibiré. La energía como tal no puede observarse porque no es un objeto o una sustancia. 4. RL Por ejemplo: En un rayo, parte de la energía eléctrica se transforma en luz. Por eso podemos verlo.

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Un rayo en una tormenta eléctrica.

ido ifiesta la bre lo aprend que se man Reflexión so cotidiana. rmas en las nuestra vida a que tificar las fo en en s id ne es io ed ac ergí form en ns de Ahora pu tra as s su rm ará gunas de tificar las fo energía y al uesta te ayud to para iden que tu resp conocimien Utiliza este ela. Recuerda cu es tu en zan más se utili problema. a resolver el 154

Esta conexión permite a los estudiantes recordar cómo funciona el sistema digestivo y la manera en la que el cuerpo humano utiliza la energía química de los alimentos.

Reflexión sobre lo aprendido Probablemente, la forma de energía que más se usa en la escuela es la eléctrica; no existe una fuente directa para satisfacer esta energía, por lo que hay que obtenerla a partir de transformaciones de otras formas de energía, como por ejemplo, de la energía mecánica debido al movimiento de una caída de agua, y que en una presa hidroeléctrica es utilizada para mover turbinas que generan electricidad. Resalte este hecho, para que los alumnos comprendan la utilidad de conocer las fuentes y las transformaciones de energía para resolver el problema. RM Sirve para entender las transformaciones de energía y saber que de un recurso como el Sol (energía luminosa) puede obtenerse la energía eléctrica que se utiliza en el salón.

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CIENCIAS

II

Para terminar

SESIÓN 3 Para terminar

SESIÓN 3

Texto de formalización

Lean el texto. Antes de iniciar la lectura, reflexionen sobre cómo usan la energía en su vida cotidiana. Texto de formalización

¿Se conserva la energía? Toda la materia y sus interacciones tienen asocia-

da energía. La energía puede entenderse como la capacidad de un sistema físico para cambiar o producir cambios en su alrededor. La materia es cercana a nuestra experiencia cotidiana, la podemos ver y tocar. No ocurre lo mismo con la energía; normalmente sólo podemos percibir con nuestros sentidos las transformaciones de la energía. Por ejemplo, la energía mecánica se puede transformar en calor que podemos sentir y la energía eléctrica se transforma en luz que podemos ver. La energía es un concepto muy importante para las ciencias. Se relaciona con diferentes fenómenos que ocurren a nuestro alrededor, como la luz, el calor, el movimiento, la electricidad y la energía química almacenada en los alimentos o en los combustibles. En la vida cotidiana también están presentes las transformaciones de energía. Por ejemplo, el tractor transforma la energía química del combustible en energía mecánica para levantar la cosecha. Cualquier forma de energía puede transformarse en otras, pero no puede crearse ni destruirse. A esto se le conoce como el Principio de Conservación de la Las olas y los ríos también tienen energía mecánica aunque no podaEnergía. mos verla, lo que sí podemos observar es su movimiento. Esta energía se aprovecha en algunos países para generar electricidad en centrales En un determinado sistema físico, por ejemplo el hidroeléctricas. péndulo de un reloj de pared, una galaxia o el Sistema Solar, pueden ocurrir cambios en cada uno de ellos: el péndulo se mueve de un lado a otro, los planetas completan sus órbitas; en el Sol ocurren explosiones al igual que en las estrellas que forman una galaxia. Sin embargo, para cada uno de estos sistemas existe una cantidad cuyo valor no cambia: la energía. Comenten: 1. Expliquen con sus palabras el Principio de Conservación de la Energía. 2. Cuándo frotas tus manos se calientan ¿estas creando energía en forma de calor? Explica. 3. ¿Cuáles de las formas de energía que aparecen en la Tabla 1. Algunas fuentes y formas de energía se pueden percibir con los sentidos?

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El texto introduce el principio de conservación de la energía, y la noción de energía como la capacidad de un sistema físico para cambiar o producir cambios en su alrededor. 2 Recuerde que, las actividades relacionadas con los textos incluidos en las secuencias tienen la finalidad de construir colectivamente sus significados; en lugar de utilizar éstas para verificar la comprensión de lectura, se busca construir colectivamente los significados. Usted puede iniciar un intercambio de ideas al respecto.

Comenten: 1. RL Por ejemplo: Que siempre hay la misma cantidad de energía, que se transforma de una forma a otra pero no puede crearse de la nada ni destruirse. 2. RM No, esa energía estaba presente en otra forma: energía mecánica, y no fue que se creara de repente. A su vez la energía mecánica provino de la transformación de la energía química de los alimentos. 3. Se recomienda preguntar si la energía positiva o universal pueden percibirse con los sentidos y cómo lo harían. RM. Por ejemplo: La luz la podemos ver, la energía mecánica del aire o del agua la podemos sentir igual que el calor.

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Lo que aprendimos

secuencia 10

Lo que aprendimos

Resuelvo el problema Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello menciona: Se recomienda evaluar la capacidad de los alumnos para identificar algunas formas de energía y sus transformaciones y que le den un uso adecuado en un contexto científico a la palabra energía. También puede observar la actitud de los alumnos ante la elección de energías menos contaminantes. Tome en cuenta que en cualquier región hay una fuente universal de energía, que es el Sol, así que los alumnos pueden sugerir el empleo de paneles solares para satisfacer las necesidades de la escuela. Si hubiera otras fuentes de energía, como un río, los alumnos podrían sugerir construir una presa hidroeléctrica. También se les puede ocurrir construir una planta nuclear. Pida a los alumnos que expliquen todas las transformaciones de energía que se llevarían a cabo, hasta el momento en el que la utilicen en la escuela. Recuerde que la respuesta al problema se encuentra al inicio de la secuencia. 3 Cuando los alumnos terminen de responder de manera individual, se recomienda que intercambien opiniones con el resto del grupo. Pida la participación de dos o tres alumnos, dando la palabra a los que levantan la mano y a otros que no. Pueden comentar qué tan “amigables” con el ambiente son las fuentes de energía que cada quien eligió.

Resuelvo el problema “Identifica cuáles son las formas de energía que se usan en tu escuela. ¿Qué fuentes de energía utilizarías para satisfacer las necesidades actuales y por qué?”. Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello menciona: 1. ¿Cuántas formas de energía conoces? ¿Cuáles son? 2. Enlista las formas de energía que más se utilizan en tu escuela. 3. Escribe tres fuentes de energía adecuadas para tu escuela; toma en cuenta las condiciones que la rodean. 4. ¿Cuáles serían las transformaciones que se llevarían a cabo para obtener y utilizar esa energía en tu escuela?

Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Aprovechemos la energía en la programación de la red satelital edusat.

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Describe las transformaciones de energía que ocurren en tu organismo. Para ello: 1. Cuenta el número de: a) Pulsaciones que percibes en la muñeca de tu mano cada 10 segundos. b) Respiraciones que tienes en 10 segundos. 2. Sal del salón y Corre tres vueltas alrededor de la cancha o del patio de la escuela y regresa a tu lugar. 3. Escribe en tu cuaderno: a) ¿Cuántas pulsaciones y respiraciones tienes ahora cada 10 segundos? b) ¿Por qué crees que el pulso aumenta? c) ¿De dónde obtuviste la energía necesaria para correr?

1. RM Conozco ocho formas de energía: química, eléctrica, cinética, potencial, nuclear, luz, calor y sonido. 2. RL Por ejemplo: La electricidad que se utiliza para iluminar los salones. El calor necesario para calentar y cocinar los alimentos en la cooperativa. 3. RL Por ejemplo: Como en la comunidad siempre está muy soleado, yo instalaría unos paneles solares para transformar la luz en energía eléctrica; aprovecharía la energía mecánica del viento y construiría unos molinos para transformar esa energía en eléctrica. 4. RL Por ejemplo: Una presa hidroeléctrica transforma la energía mecánica del agua en energía eléctrica, que en la escuela se transforma en luz y calor cuando prendemos el foco del salón; también se puede transformar en sonido si prendemos la televisión.

formas energía, las ido bre qué es la bre lo aprend ¿Existe secuencia so hay en tu comunidad. Reflexión so la de o ici e al in a. e pensabas de energía qu tu respuest ca ifi st Ju Revisa lo qu anifiesta y las fuentes a? e sabes ahor m en las que se lo que pensabas y lo qu tre diferencia en

d) ¿Tuviste alguna sensación de calor que no tenías antes de correr? e) ¿Qué transformaciones de energía se llevaron a cabo mientras corrías? f) Explica de qué manera se cumplió el Principio de Transformación de la Energía en tu cuerpo.

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Reflexión sobre lo aprendido Después de realizar la actividad de manera individual, puede organizar un diálogo grupal, en el que intercambien sus opiniones sobre si hubo cambios en sus conocimientos y las razones de ello. RL

El video permite reconocer las formas de energía y su transformación, así como fuentes alternativas de generación de energía.

4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia. ¿Para qué me sirve lo que aprendí? Esta actividad de evaluación puede resultar atractiva para los estudiantes. Lo importante es que, cuando corran, pongan atención a las transformaciones de energía; las más obvias son la transformación de la energía química en energía mecánica y la generación de calor. 218

3 Después que los alumnos hayan contestado de manera individual, puede pedirles que intercambien sus respuestas con el grupo. También puede preguntar a los estudiantes: a) ¿Qué reacción tiene el cuerpo ante el calor? La respuesta es que comienzan a sudar. b) ¿Por qué?, ¿para qué sirve sudar? Porque de está manera el cuerpo se enfría de nuevo. Describe las transformaciones de energía que ocurren en tu organismo. Para ello: 4. a) RL Por ejemplo: Diez pulsaciones y ocho respiraciones.

b) RM De la energía química de los alimentos que comí.

c) RL Por ejemplo: Sí, después de correr un momento comencé a sentir más calor.

d) RM La energía química de los alimentos se transformó en calor y en energía mecánica.

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CIENCIAS

II

Ahora opino que… Esta actividad tiene como propósito valorar la importancia de explotar energías alternativas al petróleo y menos contaminantes que este. Alrededor de la industria petrolera existen muchos intereses internacionales. Esto ha ocasionado indirectamente guerras como la del Golfo Pérsico. Países poderosos como los Estados Unidos buscan asegurar sus reservas de este material sin importar las consecuencias.

Ahora opino que… Guerras como la del Golfo Pérsico, que se desarrolló hace unos años, han estado relacionadas con el petróleo. Algunos países buscan aumentar sus reservas de este recurso ya que es una fuente muy importante de energía. Si tuvieran que elegir entre las siguientes dos opciones, ¿cuál escogerían? a) Buscar más lugares donde extraer petróleo. b) Desarrollar tecnologías para explotar otras fuentes de energía.

3 Se le sugiere realizar, al final de la actividad, un intercambio de opiniones grupal sobre el tema.

• Escriban sus argumentos en el cuaderno.

Lo que podría hacer hoy…

• Escriban sus argumentos en el cuaderno. Se espera que los estudiantes se inclinen por la segunda opción: Desarrollar tecnologías para explotar otras fuentes de energía. Las razones que ellos expongan podrían estar relacionadas con lo que se explicó a lo largo de la secuencia: la quema de petróleo en grandes cantidades contamina la atmósfera, se producen gases que contribuyen al calentamiento global. Por otro lado, hay que considerar que llegará un día en el que el petróleo se acabe, así que es importante desarrollar desde ahora tecnología que permita aprovechar al máximo otras energías. Un ejemplo que puede comentar con los estudiantes es el caso de Brasil, en donde los coches funcionan con etanol, un combustible que se extrae de la caña de azúcar. En otros paises como el nuestro se obtiene etanol de gramíneas como el trigo y el maíz. RL

Haz las siguientes actividades en tu casa: 1. Identifica todas las formas en que se consume energía en tu casa. 2. Cuantifica la cantidad de energía que se consume en un mes. Emplea para ello: a) El recibo de la luz. b) La cantidad de gas utilizado. c) La cantidad de otros combustibles usados, como la leña. 3. Contesta: ¿Qué medidas puedes poner en marcha en tu casa para ahorrar energía? 4. Realiza estas medidas en tu casa durante dos meses y observa los resultados, a partir del nuevo consumo registrado.

Para saber más… 1. Diccionario de física. (2004). Madrid: Oxford-Complutense.

1. Comisión Nacional para el Ahorro de Energía. 10 de enero de 2006. Desde el hogar. 22 de febrero de 2006. http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_9_desde_el_hogar 2. Greenpeace. Renovables 2005. 22 de febrero de 2007. http://energia.greenpeace.es/ 3. Tonda, Juan. El oro solar y otras fuentes de energía. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/119/htm/orosolar.htm

Lo que podría hacer hoy…

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Para saber más… 2. En esta página pueden consultarse diferentes medidas de ahorro de energía e información sobre energías renovables y calentamiento global. 3. Este vínculo proporciona información sobre las diferentes energías renovables y cómo utilizarlas. 4. Este vínculo permite conocer más sobre la energía solar.

6. Cuando empiece a hervir el agua, la leche o cualquier otro alimento líquido, hay que bajar la intensidad del fuego. No por hervir más el agua se cocerán más rápido los alimentos, sino que se consumirá el agua contenida en los mismos y habrá un desperdicio de combustible. 7. Siempre que sea posible, utilizar la olla de presión. Los alimentos se cuecen más rápido en ella y se ahorra gas. 8. Sacar con anticipación del congelador los alimentos que se van a preparar. Así evitará consumir más energía para descongelarlos. Haz las siguientes actividades en tu casa: 4. Comente con los estudiantes qué medidas están aplicando en sus casas, cuál es la actitud que toman los diferentes miembros de la familia, por qué les parece importante cuidar la energía. De esta manera, los alumnos estarán más involucrados además, escuchar las experiencias de los demás puede serles útil. RL

Esta actividad tiene como propósito observar el consumo de energía que realizan los estudiantes en sus casas y las maneras en las que puede reducirse. Para realizar esta actividad es necesario darle seguimiento por algunas semanas; sin embargo, resulta interesante e importante ya que los alumnos pueden compartir sus conocimientos son la comunidad. Usted puede dar algunas recomendaciones para ahorrar energía: 1. Apagar los aparatos eléctricos cuando no se utilicen. 2. No conectar varios aparatos en un mismo contacto, ya que esto produce sobrecarga en la instalación y peligro de sobrecalentamiento; también provoca una operación deficiente, posibles interrupciones, cortocircuitos y daños a largo plazo. 3. Pintar con colores claros las paredes de su hogar hace que la luz se refleje y estén más iluminadas. 4. Dejar bien cerrada la puerta del refrigerador, porque trabaja con más eficiencia cuando se abre lo menos posible. Hay que tomar las decisiones antes de abrirlo, y cerrarlo de inmediato para evitar que entre el aire caliente y salga el frío. 5. No introducir alimentos calientes en el refrigerador. L i b r o p a ra el maestro

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s e c u e ncia 11

¿Quién inventó la montaña rusa? Propósito y perspectiva En esta secuencia se estudia el Principio de conservación de la energía mecánica, así como las expresiones algebraicas de energía cinética y energía potencial; de esta manera los alumnos podrán apreciar la utilidad del concepto de energía para explicar diversos movimientos. Desde la perspectiva de la Naturaleza de la Ciencia se explica la forma en la que las personas dedicadas a las ciencias simplifican diversos hechos o fenómenos naturales para su estudio y se resalta la importancia de la imaginación en el trabajo científico.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN

Momento de la secuencia

1

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Presentar los orígenes del juego conocido como montaña rusa y mencionar su relación con la energía.

Actividad de desarrollo

UNO Identificar la influencia de la masa y la altura en la cantidad de energía que tiene un objeto antes de dejarlo caer. Tabla de resultados.

Texto de información inicial

Analizar las transformaciones de energía potencial en energía cinética cuando una piedra cae.

Actividad de desarrollo

DOS Analizar las transformaciones de energía potencial y cinética en una montaña rusa. Gráfica y cuestionario.

Texto de formalización

Presentar una formulación matemática de las energías potencial y cinética.

2

3

Materiales necesarios o trabajo en casa Energía mecánica Por equipo: Tres barras de plastilina, esfera de unicel que quepa en la palma de la mano, cinta métrica o metro, piedra de tamaño similar al de la esfera de unicel.

Montaña rusa

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para que me sirve lo que aprendí? Lo que podría hacer hoy…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 11

¿Quién inventó la montaña rusa?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

sesión 1

Para empezar Lee el texto.

Texto introductorio

• Antes de la lectura contesta: ¿Por qué crees que el juego mecánico de las ferias se llama “montaña rusa”?

La joven emperatriz de Rusia Catalina II la Grande, como todos los niños, jugaba a deslizarse colina abajo sobre la nieve, subida en un trineo. Así pasaba el invierno, arrojándose una y otra vez cuesta abajo en la montaña. Catalina era muy feliz hasta que la nieve se derretía y no podía deslizarse más desde las colinas. Un día se le ocurrió una gran idea: — ¡Póngale ruedas a una tabla! —, ordenó. Dicho y hecho, Catalina pudo desplazarse cuesta abajo en su flamante carrito durante todo el verano. Así se originó el juego que se ha llegado a conocer con el nombre de “montaña rusa” y que es además un excelente ejemplo de transformaciones de energía.

Catalina II La Grande (1729- 1796).

S esión 1 Para empezar 5 Antes de iniciar la sesión, mencione a sus alumnos que estudiarán más a fondo una de las formas en las que se manifiesta la energía: la energía mecánica. Identificarán las variables que determinan la energía que tiene un objeto que se deja caer.

Este juego funciona de forma muy parecida a las resbaladillas y los toboganes, con los que nos hemos divertido desde niños. En todos ellos ocurren las mismas transformaciones de energía.

La montaña rusa: un juego de la realeza que en pocos años se hizo popular alrededor del mundo.

Ahora conoces las formas en las que se manifiesta la energía y algunas de sus transformaciones. En esta secuencia estudiarás la energía mecánica y su relación con el movimiento. Valorarás la importancia de la imaginación en la actividad científica.

Texto introductorio

El texto muestra la historia de Catalina la Grande y su relación con este popular juego mecánico. El objetivo de este texto es contextualizar el problema y algunas de las actividades de la secuencia que giran en torno a las transformaciones de energía mecánica que se llevan a cabo en una montaña rusa. Se pretende crear un ambiente lúdico que motive e interese a los estudiantes, para esto la secuencia inicia comentado por qué estos juegos reciben el nombre de montaña rusa.

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Comente con sus estudiantes qué actividades recuerdan de la secuencia anterior en las que estuviera presente la energía mecánica; por ejemplo, el movimiento de las mandíbulas cuando masticamos, de las aspas de una licuadora, de las manos al frotarlas, etcétera. De esta manera podrán establecer una relación entre el movimiento y la energía mecánica.

1 Para involucrar a los alumnos, pídales que comenten acerca de los juegos mecánicos a los que se han subido alguna vez en las ferias y cómo creen que funcionan. Después de la lectura, puede preguntarles qué transformaciones de energía se llevan a cabo en una montaña rusa.

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CIENCIAS

II

Consideremos lo siguiente…

Consideremos lo siguiente… A continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Vas a construir una resbaladilla o tobogán y te presentan dos diseños diferentes. Para entusiasmar más a los usuarios, decide en cuál de ellos crees que las personas alcancen una mayor rapidez al deslizarse. Explica tu decisión.

Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que imaginen posibles soluciones. La solución que damos a usted le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades. Solución al problema: RM En una resbaladilla la energía potencial que tiene una persona en la cima, se transforma en energía cinética cuando comienza a descender. Mientras más energía potencial tenga inicialmente, mayor será su energía cinética al final; por lo tanto, mayor será la rapidez que alcance al bajar. En el segundo diseño la persona comienza a una altura mayor por lo que tiene más energía potencial y la rapidez final será mayor.

Diferentes diseños posibles de una resbaladilla.

Lo que pienso del problema Lo que pienso del problema

Es importante considerar que las preguntas no tienen siempre una respuesta única. Hasta ahora solamente se ha manejado con los estudiantes el concepto de energía mecánica sin dividirlo en energía cinética y potencial, así que se espera que las respuestas en esta sección sean en términos de la energía mecánica.

Contesta en tu cuaderno: 1. ¿Qué formas de energía están presentes cuando una persona se desliza por una resbaladilla? 2. ¿En cuál de los diseños de resbaladilla una persona alcanza mayor rapidez, cuando se desliza hacia abajo? ¿Por qué?

Manos a la obra Actividad UNO Identifiquen los factores de los que depende la energía potencial. • Realicen la práctica.

Contesta en tu cuaderno:

1. Antes de realizar la práctica, contesten en su cuaderno: a) ¿Se podrá abrir un coco al soltar, desde una altura de 30 cm, una piedra sobre él? Expliquen su respuesta. 159

Identifiquen los factores de los que depende la energía que tiene un objeto. • Realicen la práctica. 1. El propósito de esta pregunta es que los estudiantes comiencen a relacionar la altura con la energía potencial. RM No, porque la altura desde que se deja caer es muy pequeña, al menos que la piedra sea muy grande.

Manos a la obra Actividad UNO El propósito de esta actividad es que los estudiantes, mediante un experimento, relacionen la energía que tiene un objeto que se deja caer con la masa y con la altura del cuerpo. De esta manera, podrán entender más fácilmente la expresión matemática que describe a esta forma de energía. 1 Al escoger los equipos de trabajo es importante que los alumnos tengan diferentes niveles de destrezas y conocimientos.

3 Después de responder las preguntas de manera individual es recomendable que comenten sus respuestas con el resto del grupo.

1. Los alumnos podrían identificar que la superficie de la resbaladilla se calienta, lo mismo que las piernas de la persona, así que hay energía en forma de calor y también se produce sonido que es otra forma de energía sin embargo, la respuesta esperada es energía mecánica. RL Por ejemplo: Energía calorífica, energía mecánica. 2. RL Por ejemplo: En el segundo, porque la altura inicial es mayor. O en el primero, porque la bajada es más pronunciada.

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b) Es posible que los estudiantes relacionen algunos de estos factores con la energía potencial, aunque no sea correcto. El ejemplo más claro probablemente sea el tamaño, ya que intuitivamente se puede pensar que un objeto más grande que otro tiene más masa y esto no siempre es cierto. En esta pregunta deje que los estudiantes respondan lo que crean, ya que al final de la actividad sus respuestas se recuperarán y contrastarán con lo que hayan aprendido. RM La masa de la piedra y la altura desde la cuál se deja caer.

secuencia 11 b) De los siguientes factores, ¿cuáles están relacionados con la energía necesaria para partir el coco?: La forma de la piedra.

La altura desde la cuál se suelta la piedra.

La masa de la piedra.

El tamaño de la piedra. 1. Material a) Tres barras de plastilina. b) Esfera de unicel que quepa en la palma de la mano. c) Cinta métrica o metro. d) Piedra de tamaño similar al de la esfera de unicel. e) Bola de plastilina de tamaño similar a la piedra. 2. Procedimiento • Elaboren con la plastilina seis figuras iguales que tengan el mismo tamaño que la esfera de unicel. Pueden ser esferas o muñecos sencillos.

Experiencia A: Misma altura y diferente masa a) Coloquen tres de las figuras en el piso. b) Dejen caer un objeto diferente sobre cada una de las figuras, desde una altura de un metro: i. Esfera de unicel. ii. Bola de plastilina. iii. Piedra

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CIENCIAS

II

4. Análisis de resultados

Experiencia B: Misma masa y diferente altura

Experiencia A: Misma altura y diferente masa

a) Coloquen tres de las figuras en el piso.

a) RM Aumenta.

b) Dejen caer la piedra sobre cada una de las figuras desde una altura de:

b) RM Cuando la altura es mayor.

i. 10 cm ii. 50 cm

Experiencia B: Misma masa y diferente altura

iii. 100 cm 3. Resultados

a) RM Aumenta. Por eso, al soltar la piedra desde una altura mayor, se deforma más la figura de plastilina.

• Anoten sus resultados en una tabla como la que se muestra: Experiencia A: Misma altura y diferente masa Material

b) RM Cuando la altura es mayor.

Deformación de la figura

Unicel (masa menor) Bola de plastilina Piedra (masa mayor)

c) RM Cuando la altura es mayor.

RM Poca deformación RM Deformación media RM Mayor deformación

Experiencia B: Misma masa y diferente altura Altura 10 cm 50 cm 100 cm

Deformación de la figura

RM Poca deformación RM Deformación media RM Mayor deformación

4. Análisis de resultados • Respondan en sus cuadernos:

Experiencia A: Misma altura y diferente masa a) Si la masa aumenta, ¿qué pasa con la energía potencial del objeto que dejan caer? ¿Aumenta o disminuye? b) La energía potencial que tiene el objeto que dejan caer se transfiere a la figura de plastilina y la deforma. ¿En qué caso la figura quedó más destruida?

Experiencia B: Misma masa y diferente altura a) Si la altura aumenta, ¿qué pasa con la energía potencial del objeto que dejan caer? Expliquen. b) La energía potencial que tiene el objeto que dejan caer se transfiere a la figura de plastilina y la deforma. ¿En qué caso la figura quedó más destruida? c) ¿En qué caso es mayor la energía potencial que tiene el objeto que dejan caer? 161

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Intercambien sus opiniones sobre:

secuencia 11 5. Comunicación

1. RM Al aumentar la masa que tiene el objeto y la altura de la que se deja caer, aumenta su energía. Esto se puede observar porque la figura de plastilina a la que golpea queda más destruida.

• Elaboren un reporte de la práctica en su cuaderno. intercambien sus opiniones sobre: 1. ¿Cómo influyen la masa y la altura en la cantidad de energía potencial que tiene el objeto que dejan caer? 2. Canek pesa 50 kg y Rodrigo pesa 40 kg. Ambos están subidos en una roca. ¿Cuál de los dos posee mayor energía potencial? ¿Por qué?

2. RM Ambos están a la misma altura, pero Canek tiene más energía potencial porque su masa es mayor que la de Rodrigo.

endido ad: ¿cuáles están Reflexión sobre lo apr principio de la activid r ? ¿Por qué? se mencionaron al cae que s deja tore se fac que los eto obj 1. De energía que tiene un relacionados con la

Reflexión sobre lo aprendido

ra. a) La forma de la pied l se suelta la piedra. cua la de des ra altu b) La ra. c) La masa de la pied piedra. d) El tamaño de la actividad? pués de realizar la tus respuestas des s ron bia cam qué 2. ¿En sona podría tener má per una a dill ala ños posibles de la resb uerda que tu respuesta te servirá Rec 3. ¿En cuál de los dise o? inicio del recorrid energía potencial al blema. para resolver el pro

5 La figura puede utilizarse para reforzar los conocimientos adquiridos. Comente con sus estudiantes en cuál de las dos resbaladillas la persona que la use tendrá una mayor energía y deje un tiempo para que argumenten sus respuestas. Se espera que noten que la persona que es más pesada y está a una altura mayor, tiene mayor energía.

1. Se recomienda que los alumnos opinen y argumenten sus respuestas. El tamaño en principio parece estar muy relacionado con la masa; sin embargo, en el experimento la piedra y la esfera de unicel tienen tamaños similares, precisamente para hacer notar a los alumnos que la variable que realmente influye es la masa. Si el material es el mismo, a un tamaño mayor también corresponde una masa mayor, pero esto es un caso particular. Si los estudiantes tienen dudas al respecto de la influencia de alguna otra variable se puede hacer el experimento. RM La masa y la altura. 2. RL Por ejemplo: Al principio pensaba que el tamaño determinaba la cantidad de energía; ahora sé que más bien depende de la masa, porque en el experimento la esfera de unicel y la piedra tienen el mismo tamaño, pero la piedra tiene más energía. 3. RM El que está a mayor altura, porque la energía depende de la altura.

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20 m

10 m

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Para cerrar la sesión, se recomienda realizar la Reflexión sobre lo aprendido de manera grupal. Para evaluar la sesión se puede pedir que contesten de manera individual cualquiera de las preguntas de la sección de Análisis de resultados o del intercambio de opiniones grupal de la práctica anterior.

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CIENCIAS

II

Actividad DOS

SESIÓN 2 5 Antes de iniciar la sesión, mencione a sus alumnos que aprenderán cómo se llama la energía que estudiaron en la sesión anterior. Analizarán las transformaciones de energía potencial y cinética que se llevan acabo en una montaña rusa.

SESIÓN 2

Energía mecánica Lean el texto. Pongan atención a las transformaciones de energía que se describen. Texto de información inicial

¿Cómo partir un coco? Al estar a cierta altura del piso, o del punto de referencia, un objeto tiene un tipo de energía llamado

energía potencial. Como pudiste observar en el experimento, esta energía es directamente proporcional a la altura a la que se encuentra el objeto y a su masa. Debido a la acción de la fuerza de la gravedad de la Tierra, cuando soltamos un objeto, este comienza a caer. Al llegar al piso, alcanza la máxima rapidez y toda su energía potencial original se transformó en otro tipo de energía conocida como cinética, que está relacionada con la rapidez del objeto. Una de las transformaciones de energía más comunes que ocurren a nuestro alrededor es la que pasa de energía potencial gravitacional a energía cinética. Esto es lo que ocurre cuando te subes a una resbaladilla, cuando dejas caer un balón, o brincas desde la rama de un árbol al suelo, por mencionar algunos ejemplos. Esta transformación de energía potencial en energía cinética puede utilizarse por ejemplo, para partir un coco arrojando una piedra desde cierta altura.

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El video explora distintas formas de generación de energía. 4 Puede aprovechar el recurso para reflexionar sobre aquellas fuentes de energía que existan en su comunidad.

El recurso tecnológico fortalece la información del texto.

Ep

Texto de información inicial

Ec

El texto explica las transformaciones de energía potencial a cinética que ocurren cuando cae una piedra; Puede utilizar este momento de la secuencia para recordar el Principio de conservación de la energía, y que un caso particular del mismo es cuando se conserve la energía mecánica. Ep

Ec

2 Invite a los alumnos a leer con cuidado las diferentes gráficas, tablas e imágenes que se presentan en el texto, para que observen cómo cuando la energía cinética aumenta entonces la energía potencial disminuye.

Cuando un objeto cae, su energía potencial disminuye. Al mismo tiempo, la energía cinética o de movimiento aumenta. La suma de ambas es la energía mecánica que se conserva cuando no hay fricción.

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Realicen lo que se les pide:

secuencia 11 Realicen lo que se les pide:

El objetivo se esta sección es que los estudiantes recuperen la información del texto anterior observando cómo se conserva la energía mecánica, es decir, que la suma de energía potencial y cinética siempre es la misma para cada punto del recorrido de la piedra al coco. 5 Los estudiantes deben calcar, recortar y agrupar las gráficas de energía que se muestran en la imagen para observar que en cada punto del recorrido la altura de estas barras es la misma.

Comenten: 1. RM Sí, la suma de la energía potencial y energía cinética de un objeto siempre es la misma en cualquier punto de su recorrido. Al agrupar las barras de energía la altura siempre es la misma. 2. Las preguntas anteriores están orientadas a que los alumnos elaboren generalizaciones propias sobre el principio de conservación. Guíe a sus estudiantes para que puedan expresar esto de manera matemática. Algunas preguntas pueden ayudarle a iniciar el intercambio de ideas como: ¿qué operación matemática es equivalente a agrupar las barras? (sumar), ¿qué es lo que se está sumando? (la energía potencial y la energía cinética), ¿a qué es igual esta suma?, (aquí lo importante es que la suma es siempre la misma, es decir que es constante, por eso la energía potencial se suele representar con la letra “C”). RM Ec + Ep = C

Sabías que… En esta sección se introducen las unidades en las que se mide la energía, una de las cuales es la caloría con la que los estudiantes probablemente están más identificados. Puede preguntarles si reconocen esa unidad y en dónde la han visto. Se hace una comparación entre la energía potencial de un niño en un árbol y la de 5g de azúcar. Para enlazar con la secuencia anterior puede preguntar qué forma de energía está presente en los alimentos.

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1. Calquen, con un papel albanene o similar, las barras de energía potencial y cinética que aparecen en la figura anterior para cada uno de los puntos del recorrido de la piedra. 2. Iluminen todas las barras de la energía potencial de un color y las de la energía cinética de otro. 3. Marquen cada barra con el número de la figura a la que pertenecen, para no revolverlos. 4. Recorten las barras de la energía. 5. Agrupen las barras por número. comenten: 1. La suma de energía potencial y cinética ¿es la misma en cada punto del recorrido? • Para ello utilicen las barras de energía potencial y cinética que calcaron en papel. 2. La forma de expresar la conservación de la energía mecánica en una ecuación.

Sabías que… En física y en el Sistema Internacional de Unidades se emplea joule (J) para medir la energía. Esta unidad se obtiene al multiplicar las unidades de fuerza, llamadas Newton, por las de distancia, metros. La fórmula para definir el joule es la siguiente: J=Nxm Donde N representa a los Newton y m a los metros. Por lo tanto, las unidades que definen al joule son las siguientes: m2, kg, s-2 La energía potencial del niño en el árbol (980 J) equivale a 234.22 calorías, que más o menos son las calorías que proporcionan 5 g de azúcar. Las calorías son una unidad que puedes encontrar en los empaques de los alimentos, e indican la energía que te aportan al comerlos.

Actividad DOS Montaña rusa analicen las transformaciones de energía potencial y cinética en una montaña rusa. Para ello: 1. Observen el siguiente esquema: v= 0 m/s Ec= 0 J

20 m Ep= 39200 J

v= 14 m/s Ec= 19600 J v= 17.76 m/s Ec= 39200 J

10 m Ep= 19600 J 3m

Ep= 5880 J

Energía mecánica en una montaña rusa.

v= 19.79 m/s Ep= ? Ec= 39200 J

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Actividad DOS El interactivo permite la simulación de las transformaciones de energía potencial a cinética en una montaña rusa. Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento. Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad.

El propósito de esta actividad es que los estudiantes analicen las transformaciones de energía mecánica que ocurren en una montaña rusa, utilizando un ejemplo numérico e interpretando los esquemas e ilustraciones que se presentan. Es importante que observen que la energía mecánica total se conserva. Comente con sus alumnos que es un caso ideal en que se está suponiendo que no existe disipación de energía en forma de calor o sonido.

5 Se recomienda desplegar en las paredes del aula las expresiones matemáticas de la energía potencial, cinética y mecánica, ya que pueden ser de utilidad para los estudiantes.

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CIENCIAS

II

2. Marquen en el esquema: a) Guíe a los estudiantes a que observen que la masa del carro es siempre la misma, así que la energía potencial va a estar determinada por la altura. Pase al pizarrón a algunos alumnos para que dibujen los puntos, y que el grupo comente si está de acuerdo y por qué. Si no están de acuerdo, que otro compañero pase a dibujar su propuesta y que nuevamente comenten. RM Tres puntos cualesquiera que estén a la misma altura.

2. Marquen en el esquema: a) Tres puntos en los que la energía potencial sea la misma. b) La altura a la que llegaría el carro al final del recorrido. 3. Con base en el esquema completen la siguiente tabla:

Altura h (m)

Energía potencial Energía cinética Rapidez v ( m ) s Ep (J) Ec (J)

Energía total

E ( J ) = E p+ E c

Punto A

20

39,200

0

0

Punto B

RM 10

19,600

14

19,600

RM 39,200

Punto C

Punto D

5,880

RM

39,200

RM 5,880

RM 17.66

33,320

RM 39,200

RM 5,880

RM 19.79

39,200

RM 39,200

b) La idea central es que la energía mecánica se conserva, de potencial se transforma en cinética y, al final del recorrido, en la última subida, la energía cinética se transforma de nuevo en potencial. Pero es importante recordar que en cualquier punto del recorrido la energía mecánica es la misma, así que cuando el carro alcanza la altura máxima tiene únicamente energía potencial, igual que al inicio, así que la altura debe ser la misma. El carro no puede crear energía de la nada para llegar a un punto más alto, en el que la energía mecánica fuera mayor de la que tiene inicialmente. Puede aprovechar esta pregunta para el intercambio de ideas y los estudiantes pueden tener diferentes respuestas. Le sugerimos revisar las pistas que se dan al inicio del libro del maestro. RM La misma altura de la que parte inicialmente.

4. Contesten: a) ¿En qué punto la energía cinética es mayor? b) ¿En qué punto la rapidez es mayor? c) ¿Cuánto vale la energía potencial en ese punto? Elaboren en el pizarrón una gráfica de la energía mecánica. Para ello: 1. Utilicen un color para cada forma de energía. 2. Dibujen primero la barra de energía potencial para el punto A. 3. Representen la barra de energía cinética para el mismo punto encima de la barra anterior. 4. Repitan los pasos 2 y 3 para los puntos B, C y D. 5. Contesten: a) Cuando el carro va bajando: i. ¿La energía potencial aumenta o disminuye? ¿Por qué?

3. Con base en el esquema completen la siguiente tabla:

ii. ¿Cómo cambia la energía cinética? ¿Por qué? b) Describan la transformación de energía que ocurre cuando el carro sube nuevamente.

RM En la tabla

c) ¿Se conserva la energía mecánica total en la montaña rusa? Expliquen

4. Contesten: 165

a) i. RM Al disminuir la altura disminuye la energía potencial que se va transformando en cinética; por lo tanto la energía cinética y la velocidad aumentan. ii. RM La energía cinética aumenta porque el carro, al bajar, disminuye su energía potencial que se transforma en cinética. b) RM La energía cinética se transforma de nuevo en potencial. El carro va disminuyendo su rapidez y ganando altura. c) Esta última pregunta es muy importante. Si los estudiantes no llegaron por sí solos a la respuesta, se sugiere que los guíe en la discusión grupal preguntando qué pasa con la suma de las energías potencial y cinética, ¿cambia o es siempre igual? RM Sí, porque la energía total en cualquier punto es siempre la misma. Si la potencial disminuye, entonces la cinética aumenta, pero la suma de ambas es siempre la misma.

a) RM En el punto D. b) Se recomienda hacer énfasis en este aspecto con los estudiantes para hacer evidente la relación entre la energía cinética y la rapidez. RM En el punto D. c) Recuerde a los alumnos que la energía mecánica total se conserva, así que cuando la energía cinética aumenta la potencial disminuye, ya que se transformó en cinética. RM Es cero. Elaboren en el pizarrón una gráfica de la energía mecánica. Para ello:

3 Se recomienda recordar con los estudiantes las gráficas de barras que se mencionan en el texto de formalización de la Secuencia 5: ¿Dónde están los alpinistas? Fomente el análisis y guíe a los estudiantes con preguntas que los hagan pensar, de manera que ellos mismos construyan poco a poco el conocimiento. Es útil pedir la participación de dos o tres alumnos, dando la palabra a los que levantan la mano y a otros que no.

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Reflexión sobre lo aprendido Al llegar a este punto, los estudiantes ya han analizado bastante las transformaciones de energía potencial y cinética, por una parte, y la relación de la energía cinética con la rapidez, por otra. De tal manera, se espera que no tengan problemas para responder.(3) Puede generar un debate entre sus alumnos, ayudándoles en la recuperación de conocimientos. RM Mientras más energía potencial tenga la persona al inicio, más energía hay disponible para transformarse en cinética, por lo que puede alcanzar mayor rapidez.

secuencia 11 que ido ial y cinética bre lo aprend ergía potenc sponde: ¿Qué Reflexión so iones de en re ac a, rm ill fo ad ns al canza la por una resb noces las tra pidez que al Ahora que co una persona se desliza a. inicial y la ra do lver el problem a potencial gí so ocurren cuan er re en ra la pa e entre servirá relación exist da que tu respuesta te cuer persona? Re SESIÓN 3

Para terminar Lean el texto. Pongan atención en las ecuaciones matemáticas que definen a la energía cinética.

Texto de formalización

¿Cómo se expresa matemáticamente la energía mecánica? Para que podamos conocer la energía potencial (Ep) de un cuerpo debemos considerar: 1. La altura a la que se encuentra (que se expresa con la letra (h).

2. Su masa (m).

Para cerrar la sesión, se recomienda analizar con los estudiantes el movimiento de un balón lanzado hacia arriba. Pregunte a los alumnos en qué punto la energía potencial es máxima (cuando el balón llega a la altura máxima, justo antes de empezar a descender de nuevo), y en qué punto la energía cinética es máxima (cuando cae al piso), etcétera.

SESIÓN 3 5 Antes de iniciar la sesión, verifique con los alumnos que no haya confusión entre la fuerza del peso y la energía potencial. Pídales que analicen lo que sucedería si el mismo objeto se dejara caer desde dos alturas diferentes hacia un montón de arena o una lámina en el piso. El hundimiento en la arena y la intensidad del sonido serían proporcionales a la energía del impacto, aunque se trata del mismo objeto. La fuerza del peso no hizo la diferencia.

Hasta ahora se ha estudiado la forma en la que la energía potencial se relaciona con la masa de un cuerpo y con la altura a la que éste se encuentra. También las transformaciones de energía que se llevan acabo cuando cae un cuerpo. Comente con sus estudiantes que en esta sesión estudiarán las ecuaciones matemáticas que se utilizan para expresar la energía potencial y la energía cinética. Además, valorarán la importancia de la imaginación en el quehacer científico. Recuerde a sus alumnos brevemente los siguientes puntos: 1. ¿Cuál es el problema que están tratando de resolver?

3. La aceleración con la que el objeto es atraído a la Tierra, esto es, el factor de aceleración de la gravedad de la Tierra (g). Por ejemplo, para encontrar la energía potencial de un niño que tiene una masa de 50 kg y está en la rama de un árbol a 2 m del suelo, debemos multiplicar su masa por la aceleración de la gravedad de la Tierra y por la altura a la que se encuentra el niño: m Ep = (50 kg) × (9.8 2 ) × (2 m) = 980 J s Esta multiplicación se expresa en la fórmula matemática para calcular la energía potencial: Ep = mgh. Si el niño que está en la rama del árbol salta, a medida que cae, la energía potencial se va transformando en energía cinética (Ec ),. Esta energía depende de la masa (m) del niño y de la rapidez (v ) con que cae. Para calcular la energía cinética, tenemos que multiplicar la masa por la rapidez, por la rapidez otra vez, y dividir el resultado entre dos. En el ejemplo del niño, si cae con una velocidad de 6.26 m/s, la energía cinética es: uella que aq m m Es : ica 50 kg × 6.62 s × 6.26 s Energía cinét a su = 980 J Ec = erpo debido o m posee un cu 2 co a . Se expres movimiento 2 1 mv . Esta multiplicación se expresa en la fórmula matemática para Ec = 2 cional: Es calcular la energía cinética: ncial gravita Energía pote cuerpo por un e se po Ec = 1 mv2 aquella que so o del 2 altura del pi estar a cierta ncia. Se expresa fere Observa que la velocidad está al cuadrado, esto es lo mismo que marco de re gh multiplicar la velocidad por la velocidad otra vez: (v ) × (v )= v 2. como Ep = m suma de la La energía mecánica total es la suma de la energía cinética y la ánica: Es la la y po er Energía mec cu energía potencial. Esto lo podemos expresar como: ncial de un energía pote . Se expresa como E = Ec + Ep ica energía cinét Si no existen formas en las que se disipe la energía, como el E = Ec+ Ep calor y el sonido, entonces la energía mecánica se conserva. 166

Para terminar Texto de formalización

El propósito del texto es formalizar los conceptos de energía mecánica, potencial y cinética, que se utilizaron a lo largo de la sesión pasada, y expresarlos matemáticamente. 2 Se recomienda una lectura en voz alta, ya que constituye una situación privilegiada para escuchar un texto y comentarlo sobre la marcha, haciendo pausas para plantear preguntas o explicar su significado, en especial se recomienda analizar con cuidado las expresiones matemáticas y los ejemplos numéricos.

2. ¿Qué aprendieron en la actividad anterior? 230

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CIENCIAS

II

Calculen lo siguiente con la información del texto:

Calculen lo siguiente con la información del texto:

m a) La energía cinética que tiene un caballo que corre a 5 s y pesa 700 kg. b) La energía potencial de una manzana de 0.5 kg en un árbol a 3 m de altura.

a) RM Ec = (700 kg) × (5 m/s) × (5 m/s)/2 = 17500 J b) RM Ep = (0.5 kg) × (9.8 m/s2) × (3 m) = 14.25 J

¿Cómo podría saber la rapidez máxima que alcanza el carro?, lo único que se me ocurre es que como conozco la fuerza, que es la de gravedad, puedo encontrar la aceleración del carro y, si mido el tiempo del recorrido y la distancia podría encontrar la rapidez.

¿Y no sabes nada de la energía?

Sí ¿pero como me ayuda eso?

La energía es una idea alternativa a la de la fuerza y que algunas veces simplifica mucho los problemas. Por ejemplo, encontrar la rapidez máxima que alcanza el carro de la montaña rusa es muy fácil utilizando el concepto de energía. En el punto más alto la energía mecánica es puramente potencial y en el punto más bajo, dónde la rapidez es máxima, la energía es puramente cinética. Como la energía mecánica se conserva: Ep = Ec.

Si sustituimos las expresiones matemáticas de cada una de estas energías tenemos: mgh = 1 mv 2 2 Al despejar la rapidez:

v = 2gh .

Entonces, ¡Lo único que necesito conocer es la altura de la montaña!

Así es. Recuerda que en las ciencias siempre se busca encontrar explicaciones sencillas.

Calculando la rapidez del carro.

167

En la figura se muestra cómo se puede encontrar la velocidad del carro de la montaña rusa. Es importante que los estudiantes noten que la idea de energía simplifica mucho este problema. En este ejemplo se observa cómo la imaginación es útil en la actividad científica, ya que la idea de energía no es algo intuitivo, pero simplifica mucho los problemas. Para calcular la velocidad recuerden que la altura que debe tomarse en cuenta es la inicial: 20 m.

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Lo que aprendimos En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia: • Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas. • Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados.

secuencia 11 Las ciencias y la comunidad científica En una montaña rusa real no toda la energía potencial se transforma en cinética, puesto que hay fricción entre las ruedas y los rieles que, en consecuencia, se calientan. De la misma manera, cuando el carro se desliza sobre las vías escuchamos ruido, debido a que una parte de la energía potencial gravitacional que tienen al carro al iniciar el recorrido se transforma en sonido. Para estudiar algunos movimientos es más fácil imaginar o suponer que absolutamente toda la energía potencial se transforma en cinética. Esto es, no se consideran las “pérdidas” de energía en forma de calor y sonido, como las que se dan en una montaña rusa real. Este proceso de imaginación es frecuente en el trabajo que realiza la comunidad científica. Imaginar qué pasaría si la cosas fueran diferentes a como las observamos nos puede servir para resolver más fácilmente problemas, como el caso de la montaña rusa. Esto mismo hizo Galileo cuando imaginó cómo caerían los cuerpos en el vacío. Por su parte, Einstein imaginó lo que pasaría si la rapidez de la luz no fuera constante en cualquier sistema de referencia y, gracias a eso, desarrolló la teoría de la relatividad.

• Ahora opino que...: Se plantea una nueva situación problemática relacionada con los contenidos, ante la cual el alumno manifiesta una opinión informada.

Lo que aprendimos

El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia, para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión.

escribe la solución al problema en tu cuaderno.

Al final de cada bloque se presenta:

comenten sus respuestas.

• Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque. • Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

Resuelvo el problema Vas a construir una resbaladilla o tobogán y te presentan dos diseños diferentes. Para entusiasmar más a los usuarios, decide en cuál de ellos crees que las personas alcancen una mayor rapidez al deslizarse. Explica tu decisión. • Incluye en tu respuesta los siguientes aspectos: 1. Las transformaciones de energía que ocurren desde que el carro está en el punto más alto, a la mitad de la bajada, al final de la bajada. 2. ¿En cuál de las resbaladillas la persona tiene mayor energía potencial al inicio y por qué? 3. Si la energía potencial se transforma por completo en cinética, ¿en cuál de las dos resbaladillas alcanza mayor rapidez? 1. Identifiquen las diferencias entre ellas. 2. Si existen diferencias, argumenten sus respuestas Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Cuando la energía se transforma en la programación de la red satelital edusat.

ido la rapidez bre lo aprend encia sobre Reflexión so o de la secu al illa. ¿Existen abas inici ad ns al pe sb e re a? qu de Revisa lo s diseños e sabes ahor los distinto nces y lo qu nsabas ento alcanzada en pe e qu lo entre diferencias spuesta. Explica tu re

Resuelvo el problema • Incluye en tu respuesta los siguientes aspectos: 1. RM Al principio, la persona tiene sólo energía potencial que se transforma en cinética y, por lo tanto, va adquiriendo más velocidad. A la mitad de la primera bajada, la mitad de la energía potencial se transformó en cinética. Al final de la bajada la persona tiene solamente energía cinética y alcanza la máxima velocidad. 2. RM En la segunda porque la altura es mayor. 3. RM En la segunda porque hay más energía potencial al inicio, que se transforma en cinética, y la rapidez es mayor. Comenten sus respuestas.

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3 Guíe a los estudiantes para que expliquen sus ideas y las defiendan en un ambiente de respeto

Reflexión sobre lo aprendido Lo más seguro es que existan diferencias, incluso para los estudiantes que pensaron que en el diseño más alto la persona alcanzaría mayor rapidez. Estas diferencias serán muy evidentes en la explicación que daban inicialmente respecto a por qué en determinado recorrido el carro alcanzaba mayor velocidad. Es importante que los alumnos aprecien que los conceptos de energía cinética y potencial les han servido para explicar mejor sus ideas. RL Por ejemplo: Sí, porque ahora se que mientras más energía potencial tenga el carro al inicio del recorrido va a poder alcanzar mayor velocidad y completará el recorrido.

El video explora las distintas formas de energía y sus transformaciones, así como la aplicación de estos conocimientos en la ciencia y la vida cotidiana. 4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

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CIENCIAS

II

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

Las transformaciones de energía potencial y cinética son muy útiles al analizar cualquier caída libre o sobre planos inclinados. En esta sección los estudiantes utilizarán estos conocimientos para explicar cualitativamente la profundidad que puede alcanzar un bañista al saltar desde una roca.

Un clavadista, que se tira a una poza de agua desde una roca de 10 m de altura, llega casi hasta el fondo de la poza, ¿por qué si se tira de una roca de 3 m de altura no llega a la misma profundidad? • Explica el hecho por medio de las transformaciones de energía.

• Explica el hecho por medio de las transformaciones de energía. RM No llega a la misma profundidad, porque al encontrarse a una altura de 3 m tiene menos energía potencial, que cuando se encontraba a 10 m; como la altura es menor, al transformarse la energía potencial en cinética, ésta también resulta menor comparada con el primer caso. Lo mismo sucede con la velocidad: resulta menor que en el primer caso, por lo que no puede sumergirse a la misma profundidad.

La profundidad a la que se sumerge el clavadista.

Ahora opino que… En una montaña rusa real no toda la energía potencial gravitacional se transforma en cinética; una pequeña parte se “pierde”, ya que se transforma en calor por la fricción del carro con los rieles y con el aire. • Contesten en su cuaderno: 1. ¿Por qué se dice que la energía se “desperdicia” o que hay una “pérdida” de energía?

Lo que podría hacer hoy

2. ¿Qué harían para reducir dicha “pérdida”?

• Contesten en su cuaderno:

3. En los fenómenos naturales, ¿puede anularse totalmente esta “pérdida” de energía? ¿Por qué?

1. RM Porque una parte de la energía potencial se transforma en calor y en sonido, y no en energía cinética de movimiento. Hay que recordar que el atractivo del juego es, precisamente, el movimiento: alcanzar mayor velocidad del carro.

Para saber más… 1. Diccionario de Física (2004). Madrid: Oxford-Complutense. 2. Hewit, Paul. (1994). Física Conceptual. México: Trillas. 1. Hacyan, Shahen. 19 Mayo 2006. Relatividad para principiantes. ILCE. 23 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/078/htm/ relativ.htm

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Para saber más

2. RM Disminuir la fricción poniendo aceite en las vías. 3. RM No, porque siempre va a existir algún tipo de fricción, aunque menor, entre el carro y las vías y entre el carro y el aire.

La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia. 1. En el diccionario puede revisarse el significado de palabras como energía. Comenten si la definición científica abarca todos los significados de la palabra. 2. Este libro contiene información sobre las transformaciones de energía mecánica. 1. En la secuencia se menciona cómo el factor de la imaginación es importante en la actividad científica y uno de los mejores ejemplos es la teoría de la relatividad. Si algún estudiante está interesado en saber más al respecto, se recomienda este vínculo. L i b r o p a ra el maestro

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s e c u e ncia 12

¿Qué rayos sucede aquí? Propósito y perspectiva En esta secuencia se introduce el concepto de carga eléctrica. Se aprecia la importancia de prevenir accidentes por descargas eléctricas. Desde una perspectiva de Historia de la Ciencia se analiza el descubrimiento y la explicación de los fenómenos relacionados con la electrostática. Bajo la perspectiva de CTS, se analiza la utilidad del pararrayos.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN

Momento de la secuencia

1

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Reconocer las tormentas eléctricas y algunas de sus manifestaciones.

Actividad

UNO Describir cómo se cargan eléctricamente algunos objetos.

Texto de información inicial

Definir la carga eléctrica como una propiedad de los cuerpos sujeta a la Ley de Coulomb y que puede ser positiva o negativa y producir atracción o repulsión electrostática.

2

DOS Construir un dispositivo: rehilete electrostático. Rehilete electrostático. Actividades de desarrollo

3 Texto de formalización

TRES Aplicar la tecnología de su rehilete electrostático, para identificar la carga eléctrica o electrostática de algunos objetos. Reporte de práctica.

Materiales necesarios o trabajo en casa ¡Rayos y centellas!

Por grupo: Peine y trocitos de papel.

Por equipo: Bolígrafo de plástico, lápiz, tubo de ensayo, plastilina.

Electroscopio virtual Por equipo: Rehilete electrostático, diferentes recortes de tela y varios cuerpos cargados: globos, varilla de vidrio y bolígrafo de plástico sin tapa ni repuesto.

Explicar la manera en que se forman los rayos y cómo se descargan a tierra, además de valorar los dispositivos que nos protegen de ellos, como los pararrayos.

Resuelvo el problema… Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Lo que podría hacer hoy…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 12

¿Qué rayos sucede aquí?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

sesión 1

¡Rayos y centellas! Lee el texto. • Antes de la lectura contesta: ¿Qué son los rayos? Texto introductorio

Donde quiera que vivamos, hemos sin duda presenciado los

fenómenos atmosféricos relacionados con la lluvia, es decir, los aguaceros, las granizadas o incluso las nevadas. Seguramente, en más de una ocasión, nos han llamado la atención las tormentas de rayos o tormentas eléctricas. En las tormentas eléctricas aparecen siempre los relámpagos, cuya luz es tan brillante que nos puede cegar durante algunos momentos. Luego del destello, escuchamos el trueno. El lapso que transcurre entre la luz y el sonido, nos da idea de la distancia a la que se originó el fenómeno. Sabemos que entre más tardemos en escuchar el trueno, más lejos se produjo el rayo. Los rayos son realmente espectaculares; sin embargo, es interesante saber cómo y por qué se producen.

El video presenta el fenómeno de las tormentas eléctricas y su relación con la electricidad.

4 Puede aprovechar el recurso para reconocer el fenómeno de la electricidad en la naturaleza y la relación del rayo con la acumulación de carga eléctrica. El recurso tecnológico fortalece la información del texto. Texto introductorio

El texto muestra que las tormentas eléctricas ocurren en cualquier lugar y que son potencialmente riesgosas.

1 Se sugiere enfatizar que la electricidad ha existido siempre como parte del mundo físico, como es el caso de los relámpagos. Este fenómeno se produce por el frotamiento de ciertos materiales que hay en la Naturaleza. Invite a que los alumnos aventuren explicaciones sobre los eventos planteados. • Antes de la lectura contesta: ¿Qué son los rayos?

1 Esta pregunta previa a la lectura favorece que los estudiantes expresen sus conceptos respecto a este fenómeno natural. Permita respuestas plausibles y si lo 236

Los rayos nos sorprenden, asustan y maravillan por su fuerza y espectacularidad.

Ahora ya conoces la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos de cierta masa. En esta secuencia comprenderás la fuerza generada a partir de la interacción entre cargas eléctricas. Valorarás la necesidad de protegernos de las descargas eléctricas naturales.

S esión 1 Para empezar 1 Antes de iniciar la sesión, comente con los estudiantes que las manifestaciones relacionadas con la electricidad son parte integral del mundo que nos rodea y que su estudio ha sido pieza esencial en el desarrollo de la tecnología actual. Durante esta sesión revisarán la noción de fuerza electrostática, y comentarán experiencias alrededor de fenómenos electrostáticos, como el relámpago.

Para empezar

Consideremos lo siguiente… a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Las cargas eléctricas se encuentran a nuestro alrededor en todo momento. Tu tarea consiste en resolver las siguientes situaciones: 1. Si ocurriera una tormenta eléctrica ahora, ¿qué medidas tomarías para protegerte de un rayo? 2. ¿Cómo lograrías que un globo se adhiera a la pared sin pegamento alguno? 3. ¿Cómo evitarías que tu cabello se erice al peinarte? • Explica tus respuestas en términos físicos. 170

considera pertinente, anótelas en un lugar visible para que las contrasten al final de la secuencia. RL Consideremos lo siguiente…

1 Recuerde no pedir a los alumnos la respuesta al problema en este momento, deje que ellos imaginen posibles soluciones. La solución que damos a usted le permite guiar adecuadamente a los alumnos durante las actividades. 1.RM En primera instancia, guarecerme en una edificación que cuente con pararrayos. No debo nadar o bañarme, ni tocar agua; tendría que usar calzado con suela de goma o caucho, evitar usar aparatos eléctricos y, de ser posible, cerrar los interruptores de alimentación eléctrica. Si no puedo estar bajo techo, hay que refugiarse o permanecer dentro de un vehículo apagado de carrocería metálica, con las manos sobre el regazo. Debo evitar colocarme bajo un árbol alto, un poste o cualquier estructura alta. Si no hubiera otra opción, tendría que tenderme a ras de suelo o incluso, cavar una zanja. Lo esencial es desviar al rayo, ofreciéndole una ruta segura para mí, y a la vez,

alejarme de su camino. Los rayos de las tormentas eléctricas se producen por un desequilibrio de cargas. La descarga del relámpago ocurre siempre por la ruta más fácil, es decir, a través de un material conductor. Sabiendo esto puedo intentar desviar un rayo, evitando así un accidente. 2. RM Al frotar el globo con mi cabello o una tela como lana, seda o poliéster, éste adquiere una carga eléctrica neta, y al acercarlo a la pared, induce una carga en la región de la pared próxima a él y se queda adherido por atracción electrostática. 3. RM El cabello adquiere carga eléctrica debido a frotamiento con el peine. Como la carga de cada cabello es del mismo tipo, se da una repulsión electrostática entre ellos, y esto produce el efecto de erizamiento. Para evitar esto, se puede humedecer el cabello o aplicarse alguna laca o fijador, lo que funciona como aislamiento, evitando que se carguen.

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CIENCIAS

II

Lo que pienso del problema

Lo que pienso del problema

Contesta en tu cuaderno:

Contesta en tu cuaderno:

1. En este caso los estudiantes pueden proporcionar diversas respuestas; en particular es posible que expresen su concepto de electricidad a partir de la diversidad de máquinas que funcionan a base de corriente eléctrica. Le sugerimos que les haga ver que no sólo en estos artefactos está el fenómeno de la electricidad, ya que en la naturaleza se manifiesta como descargas de diferentes intensidades. RL Por ejemplo: La electricidad es un fenómeno que observamos en ciertas situaciones, como en la naturaleza cuando se producen rayos, o cuando sentimos pequeñas descargas al tocar un objeto. Hay diversos aparatos que funcionan con electricidad.

1. ¿Qué es la electricidad? 2. ¿Por qué se producen los rayos? 3. ¿Qué efectos crees que pueden tener los rayos sobre las personas, plantas y animales? 4. ¿Por qué a veces se te erizan los cabellos cuando te peinas? 5. ¿Qué debes hacer para pegar un globo a una pared sin usar pegamento? ¿Por qué? Intercambien sus puntos de vista sobre: 1. ¿Saben de alguna persona, comunidad o ambiente natural que hayan sido afectados en alguna forma por los rayos? ¿Cómo sucedió? 2. ¿Conocen algunas recomendaciones para evitar ser alcanzados por un rayo? Descríbanlos. 3. ¿Qué tienen que ver los fenómenos eléctricos con que se te erice el cabello al peinarte o que consigas pegar un globo en una pared sin pegamento?

Manos a la obra

2. Las respuestas pueden ser muy variadas, tanto por los conocimientos previos de los estudiantes, como por lo que han escuchado. RL Por ejemplo: Los rayos se relacionan con la electricidad; las nubes tienen que ver con su aparición, sobre todo las nubes muy densas.

Actividad UNO Describan cómo se cargan eléctricamente algunos objetos. • Realicen la demostración: 1. Comenten: ¿Cómo se carga eléctricamente un objeto? 2. Van a necesitar: a) Peine

3. Después de que los alumnos contesten la pregunta, puede comentar que los rayos producen también sobrecargas peligrosas en los tendidos de electrificación, inducen fallas en sistemas de comunicaciones, queman la instalación y los aparatos eléctricos en edificaciones, e incluso pueden alcanzar una aeronave o dañar seriamente una embarcación. RL Por ejemplo: Los peligros son diversos, desde provocar incendios forestales si los rayos alcanzan árboles secos, hasta golpear personas o animales.

b) Trocitos de papel 3. Realicen lo que se indica: a) Pidan a un compañero que frote el peine en su cabello seco. b) Acerquen el peine a los trocitos de papel. c) ¿Qué creen que sucederá? d) Observen qué sucede. 4. Contesten: a) ¿Qué sucede al acercar el peine frotado a los trozos de papel? b) ¿Creen que se transfirió algo la carga de un cuerpo a otro? c) ¿Cómo llamarían al fenómeno mediante el cual un cuerpo cargado, al acercarlo al otro, provoca que el segundo también se cargue?

171

1. En este momento previo a la actividad demostrativa, se posibilita que los estudiantes recurran a su intuición y experiencia. RL Por ejemplo: Frotar ciertos objetos con algunos materiales puede producir que queden cargados eléctricamente. 3. c] Permita que los alumnos adelanten lo que consideran que va a suceder al acercar el peine a los papelitos. RL 4. a) RM El peine atrae a los trocitos de papel; incluso, los papelitos en contacto con el peine atraen a otros papelitos.

b) Los alumnos pueden proporcionar una variedad de respuestas. Coménteles que en el transcurso de la Secuencia conocerán mejor la propiedad que se transfirió de un cuerpo a otro. RL Por ejemplo: Debe haber algo que se transfiere, como electricidad o carga eléctrica.

c) RL Por ejemplo: Inducción.

3. Esta pregunta sobre las ideas previas de los alumnos les posibilita relacionar en torno a la electricidad los tres fenómenos que se presentan el problema RL Por ejemplo: La electricidad se evidencia en determinadas situaciones, y es la responsable de ambos fenómenos.

Manos a la obra

Actividad UNO

Describan cómo se cargan eléctricamente algunos objetos.

El propósito de esta actividad es que los alumnos exploren a nivel intuitivo y fenomenológico las interacciones eléctricas en el contexto de una situación cotidiana. La actividad es demostrativa, muy sencilla y se realiza en un lapso de tiempo breve. 3 Comente a los estudiantes que este tipo de experiencias con cuerpos cargados han sido conocidas por la humanidad desde tiempos muy remotos, pero su explicación en términos científicos ha sido relativamente reciente.

4. En este momento no se requiere dar una explicación precisa a esta pregunta; pida a los estudiantes que describan en qué situaciones han experimentado este fenómeno. RL Por ejemplo, Cuando el clima es muy seco o cuando mi cabellera está totalmente seca. 5. Sugiera a los alumnos describir el procedimiento que realizarían para conseguir esto. RL Por ejemplo, Si inflo el globo y lo froto con algún material, es posible que se quede pegado a la pared.

Intercambien sus puntos de vista sobre:

1. Permita que los estudiantes compartan anécdotas al respecto. RL Por ejemplo: A un chico jugando fútbol, le cayó un rayo muy cerca y sufrió varias quemaduras debido a la descarga. 2. Aquí se sintetizan los aportes de cada alumno, con los que pueden elaborar una lista y exponerla en las paredes del salón; al final de la secuencia podrán comparar dichas respuestas con lo que respondan entonces. 5 RL Por ejemplo: Buscar algún tipo de refugio en una construcción o vehículo, no tocar aparatos eléctricos ni agua, etcétera.

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Este texto define a la carga eléctrica como una propiedad de la materia que se manifiesta cuando la carga neta de un objeto es diferente de cero, es decir, por tener una cantidad de cargas positivas menor o mayor que la de cargas negativas. Posteriormente se enuncia la Ley de Coulomb, fundamental para describir cualquier interacción entre cargas eléctricas, y se establecen las unidades con las que dichas cargas se miden. 2 Es conveniente enfatizar el principio de conservación de la carga que se cita al final del texto mediante un ejemplo cotidiano, como el frotamiento entre un peine y el cabello: el peine adquiere las cargas que le cede el cabello, pero si se considera el sistema peine-cabello como un sistema aislado, la carga total del mismo será siempre la misma, aunque uno gane cargas y el otro las pierda.

Intercambien sus opiniones sobre: 1. RM Por frotamiento o por inducción. 2. RM Es una propiedad de la materia que se manifiesta como interacción a distancia, atractiva o repulsiva, al frotar ciertos materiales susceptibles. 3. Puede utilizar esta pregunta para evaluación continua pues explica la diferencia entre frotamiento e inducción para cargar un objeto. RM El frotamiento consiste en producir un desequilibrio en el número de cargas frotando dos cuerpos eléctricamente neutros, mientras que la inducción sucede al acercar un objeto cargado a otro eléctricamente neutro. 4. RM El ámbar, la ebonita, el plástico, el caucho, el hule, la goma, el cabello, las telas sintéticas, la lana, la seda, el vidrio, etcétera.

secuencia 12 1 Lean el texto. Pongan especial atención en la forma en que se cargan eléctricamente los objetos. Texto de información inicial

¿Atracción o repulsión?

bola de papel de aluminio

Hay materiales que, al frotarse con otros, adquieren la propiedad de atraer o repeler otros materiales o sustancias. Por ejemplo, cuando frotamos con nuestro cabello un globo, éste atrae pedacitos de papel. Dicha propiedad fue descubierta hace más de 2,500 años por los griegos, quienes observaron que al frotar un trozo de ámbar con una piel de animal, adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos como paja, pelusa o polvo. En ese tiempo se creía que el frotamiento despertaba un espíritu atrapado dentro del ámbar. Gracias a las aportaciones de personas dedicadas a la ciencia, como el físico y médico inglés William Gilbert, el científico francés papel Charles Du Fay, el físico e ingeniero francés Charles A. Coulomb y el estadista, metálico filósofo y científico Benjamin Franklin, actualmente se pueden explicar de manera más precisa las razones por las que ocurre este fenómeno. Ahora sabemos que cuando dos cuerpos se frotan, se cargan eléctricamente, esto es, manifiestan cierta propiedad inherente a todos El electroscopio es un dispositivo que permite detectar la carga eléctrica de un objeto. ellos llamada carga eléctrica. Existen dos tipos de cargas eléctricas: Funciona cuando los objetos cargados inducen positivas y negativas con la peculiaridad de que si se aproximan dos carga en la bola de aluminio; esta carga se cuerpos con cargas del mismo tipo, éstos se rechazan o repelen, mientras transmite a las hojas de metal, las cuales, al tener carga del mismo signo, se separan por que si son de diferente tipo, se atraen. efecto de la repulsión electrostática. Los objetos cargados no necesitan tocarse para experimentar la interacción, ya que la fuerza que produce esta atracción o repulsión actúa a distancia. Dicha fuerza es llamada fuerza electrostática, y su intensidad depende de consulta tu qué tan cercanas o alejadas estén las cargas. A menor distancia, es mucho más intensa. diccionario para encontrar el La fuerza electrostática depende también de cuánta carga eléctrica posean los cuerpos significado de que interactúan; a mayor carga, más intensa es la fuerza. Esto lo describe la Ley de palabras como Coulomb, nombrada así en honor de la persona que estudió este fenómeno. La unidad ámbar. de carga eléctrica se llama coulomb y se representa con la letra C. En condiciones normales, los objetos son electrícamente neutros. Esto significa que tienen cantidades iguales de carga positiva y negativa. Además, no siempre es necesario que dos cuerpos se froten para adquirir una carga; si uno de ellos ya está cargado, basta con acercarlo a otro para que también se cargue. Este ocupa física que se : Parte de la fenómeno se conoce como inducción. La carga eléctrica poso. Electrostática cargas eléctricas en re puede pasar de un cuerpo a otro, pero no puede crearse ni las de estudiar o destruirse, o lo que es lo mismo, la carga total de un sistema rgar un objet objeto Forma de ca un n: ió cc du In aislado se conserva. acercándole ro ut ne te eléctricamen cargado. alambre grueso

corcho

frasco de vidrio

Texto de información inicial

Vínculo entre secuencias

Recuerda que las interacciones a distancia se revisaron en la secuencia 6: ¿Por qué cambia el movimiento?

intercambien sus opiniones sobre:

Las Leyes de newton del movimiento se estudiaron en la secuencia 8: ¿Cuáles son las causas del movimiento?

1. ¿De qué forma se cargan eléctricamente los objetos?

La ley de la gravitación universal la puedes encontrar en la secuencia 9: ¿La materia atrae a la materia?

3. ¿Cuál es la diferencia entre inducción y frotación?

2. ¿Cómo definen la carga eléctrica? 4. ¿Qué objetos o materiales de uso cotidiano se cargan fácilmente de electricidad?

172

3 Pregunte a los alumnos si han visto el ámbar, y si hay alguno que lo conozca pídale que lo describa para el grupo. Si lo considera adecuado, coménteles que este material se encuentra en el Estado de Chiapas, donde se utiliza en joyería semipreciosa.

En el texto de formalización de la Secuencia 6 se enumeran y caracterizan las fuerzas, en particular las que actúan a distancia. En el texto de información inicial de la Secuencia 8 se encuentran la Primera y Segunda Ley, mientras que la Tercera ley se explica en el texto de formalización. En el texto de información inicial de la Secuencia 9 se exponen los fundamentos de la ley de la gravitación universal de Newton.

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CIENCIAS

II

Sabías que…

Sabías que… La fuerza eléctrica y la fuerza gravitatoria tienen muchas semejanzas y algunas diferencias. Fíjate en esta tabla Eléctrica Actúa a distancia.

Gravitatoria Actúa a distancia.

Semejanza ✓

Es directamente proporcional al pro- Es directamente proporcional al producto de las cargas. ducto de las masas.

Es inversamente proporcional al cua- Es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas. drado de la distancia entre las masas.

Es atractiva o repulsiva.

Sólo es atractiva.

Se manifiesta tanto a escala macrosSe manifiesta tanto a escala macroscópica como microscópica, pero en cópica como microscópica. esta última es de muy baja intensidad.

Actividad DOS

Diferencia

SESIÓN 2

Para cerrar la sesión, pida a los alumnos que enuncien la ley de las cargas, es decir, qué sucede entre dos cargas de signo opuesto y entre dos cargas de signo igual. Puede emplear la pregunta 1 de análisis del texto para evaluar la sesión.

Construyan un dispositivo: rehilete electrostático. 1. ¿Cómo detectarían que un objeto está cargado eléctricamente? 2. Van a necesitar: a) Bolígrafo de plástico vacío, sin tapas ni repuesto. b) Lápiz con la punta bien afilada; debe ser un poco más largo que el tubo. c) Tubo de ensayo. d) Un poco de plastilina.

S esión 2

3. Realicen lo que se indica:

Antes de iniciar la sesión, recuerde a los alumnos cuál es el problema que están resolviendo y cuál piensan que es la relación entre los rayos y las cargas eléctricas. En esta sesión los estudiantes construirán un dispositivo llamado rehilete electrostático para detectar la carga eléctrica y aplicarán diversas formas de cargar eléctricamente un objeto. Valorarán el uso de instrumentos tecnológicos para medir variables físicas.

a) Dividan la plastilina en dos partes de distinto tamaño. b) Fijen el lápiz sobre la mesa con el trozo grande de plastilina; cuiden que quede en posición vertical y con la punta hacia arriba. c) Peguen el trozo pequeño de plastilina sobre la parte inferior del tubo de ensayo, como se observa en la figura. d) Inserten la parte media del bolígrafo en posición horizontal en la plastilina que pegaron al tubo. e) Coloquen invertido el tubo de ensayo, con el bolígrafo pegado, apoyado sobre la punta del lápiz, de forma que el tubo gire libremente. 4. Respondan en su cuaderno: a) ¿Cómo detecta el rehilete la carga eléctrica en un cuerpo? • Van a necesitar este rehilete en la Actividad TRES. 173

4. RM El objeto que se acerca al rehilete electroscópico, si está cargado, induce una carga del mismo signo en la parte superior de éste, la que hicimos a partir de un bolígrafo. Entonces se da una repulsión electrostática que obliga al rehilete a girar.

En esta sección se establecen las semejanzas y las diferencias entre la Ley de la Gravitación Universal de Newton y la Ley de la fuerza eléctrica de Coulomb; ambas son fuerzas fundamentales de la Naturaleza. El cuadro presenta los puntos de coincidencia entre la interacción gravitatoria y la eléctrica. Las interacciones de índole magnética se comportan de igual manera que las eléctricas, y están muy relacionadas con éstas, por ello se puede hablar también de fuerzas electromagnéticas

1. Para contestar esta pregunta, recuerde a los estudiantes lo que observaron en la Actividad UNO. RL Por ejemplo: Si el objeto tiene carga eléctrica, podrá atraer trocitos de papel, como vimos que sucedió en la Actividad UNO. 3. Si no cuentan con tubos de ensayo, pueden usar un foco al que le retiren cuidadosamente la rosca metálica y los filamentos, colocado en posición invertida sobre la punta bien afilada del lápiz. El objetivo es reducir al mínimo la fricción entre el objeto de vidrio y el punto de apoyo, para que pueda girar aunque la fuerza que se esté aplicando sea poco intensa.

Actividad DOS

Construyan un dispositivo: rehilete electrostático.

El propósito de esta actividad es que los estudiantes construyan, de manera sencilla y económica, un dispositivo de detección de la carga electrostática. 2 Recuerde a los alumnos que los instrumentos de medición y los dispositivos de detección de algún fenómeno físico mejoran lo que podríamos percibir usando únicamente nuestros sentidos. Se sugiere pedir a los estudiantes una explicación del funcionamiento de este dispositivo, el cual emplearán en la Actividad TRES.

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Nueva destreza empleada

secuencia 12

Comente a sus estudiantes que la aplicación de tecnología es una constante en la vida de todos los seres humanos, como emplear un arado, manejar un tractor, ver la televisión, utilizar la estufa, usar la licuadora o molino de mano. Un dispositivo podría ser, por ejemplo, el termómetro que es utilizado para medir temperatura. En este caso el dispositivo creado será utilizado para detectar si un objeto está cargado eléctricamente.

l empleada a herramienta úti nueva destreza dispositivo o un ía: Es el uso de un ficas, videos, etcétera. log no tec ar lic ap tos, grá umir y exhibir da para recoger, res

Actividad TRES Electroscopio virtual apliquen la tecnología de su rehilete electrostático. • Realicen la práctica. i. Antes de realizar la práctica contesten en su cuaderno: ¿Cómo cargarían eléctricamente un objeto? ii. En la práctica van a cargar eléctricamente, mediante frotamiento, varios cuerpos. iii. Observarán el efecto que estos cuerpos cargados tienen en el rehilete electrostático construido en la Actividad DOS.

Actividad TRES

iv. Por último, usarán estos cuerpos para inducir carga eléctrica en otros objetos pequeños.

El recurso tecnológico complementa la actividad.

1. Material a) Rehilete electrostático. Los globos, además de vistosos, son materiales que adquieren fácilmente cargas eléctricas.

4 El uso del interactivo permite la modelación del fenómeno y la manipulación de variables de interés. Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos contrasten sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado.

c) Cuerpos a elegir, previamente cargados: i. Globos pequeños de látex de diferentes colores, inflados; tantos globos como tipos de tela hayan conseguido. ii. Varilla de vidrio o tubo de ensayo delgado de 15 a 20 cm. iii. Bolígrafo de plástico sin tapas ni repuesto. d) Pared lisa y seca.

El recurso cuenta con una sugerencia didáctica para un mejor aprovechamiento.

e) Objetos en los que se inducirá carga: i. Objeto A: Cabellera de un o una estudiante, recientemente lavada y bien seca.

Apliquen la tecnología de su rehilete electrostático.

ii. Objeto B: Recortes de papel de 1 a 2 cm, aproximadamente. iii. Objeto C: Chorrito de agua contenida en botella plástica de refresco con agua (600 ml) y un recipiente para recuperar el agua.

El propósito de esta actividad es que los estudiantes corroboren la existencia de cargas eléctricas y algunos de sus efectos. 2 La carga eléctrica de los objetos que se acercan al rehilete se apreciará sólo a nivel cualitativo, con base en el giro que experimente el mismo. Procure que todo lo que se utilice en esta actividad esté totalmente seco.

• i.

b) Diferentes recortes de tela: lana, seda, poliéster, nylon, rayón.

iv. Objeto D: Cáscaras pequeñas de semillas de calabaza o girasol tostadas, o paja seca en pequeños trozos. 174

Realicen la práctica. 1 Permita que los alumnos hagan un pronóstico de cuántas maneras hay para cargar un objeto. RL

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CIENCIAS

II

Mientras los equipos llevan a cabo el procedimiento, acérquense a cada uno de ellos y verifique que estén frotando los objetos en una dirección y sentidos únicos, para evitar que la carga adquirida se pierda

2. Procedimiento • Soliciten un voluntario para que se frote el globo en su cabello. a) Formen tres equipos. Cada equipo elija un objeto para ser cargado eléctricamente. Pueden escoger entre los globos, la varilla de vidrio o el bolígrafo. b) El equipo que eligió trabajar con los globos deberá cargarlos frotando una zona de cada globo en la misma dirección usando un tipo de tela diferente. Anoten en la Tabla 1, el color de globo que corresponde a cada tela. c) Los otros dos equipos carguen el objeto elegido frotándolo en la misma dirección con uno de los recortes de tela. d) Acerquen uno por uno los cuerpos cargados a un extremo del bolígrafo del rehilete electroscópico que construyeron en la Actividad DOS. Anoten en sus respectivas tablas qué sucede en el rehilete. e) Los equipos que trabajaron con la varilla de vidrio o con el segundo bolígrafo repitan los dos puntos anteriores usando otro tipo de tela, y así sucesivamente hasta hacerlo con todos los recortes disponibles. Anoten los resultados para cada recorte en sus tablas. f) El equipo que eligió trabajar con los globos cárguelos de nuevo frotándolos con la misma tela. Intenten pegarlos en la pared. Registren cuáles se quedan pegados al menos cinco segundos y cuáles no. g) Cuando a cada equipo le corresponda observar el efecto de los cuerpos cargados en el agua de la botella, viertan un chorrito muy delgado al recipiente donde se recupera la misma, desde una altura de unos 50 cm. y, procurando no tocarlo, acerquen la varilla, el bolígrafo o los globos frotados a la parte media de este chorrito. Observen qué sucede. h) Al terminar, cada equipo acercará el o los cuerpos cargados con los que trabajó a cada uno de los objetos pedidos para inducir la carga. Anoten en sus tablas lo que suceda en cada caso.

Ámbar, en idioma griego, se dice elektron; de ahí proviene la palabra electricidad, tan conocida por todos hoy en día. 175

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3. El equipo que trabajará con varios globos debe usar la Tabla 1 para registrar sus observaciones. Los otros dos equipos usarán Tabla 2, marcando con una a en el cuerpo B si usaron la varilla de vidrio o a en el cuerpo C si optaron por el casquillo de plástico de un bolígrafo. RM En las tablas 1 y 2.

12 secuencia 1 3. Resultados • Anoten sus observaciones en la tabla de resultados propuesta.

TaBLa 1. cueRPO caRGaDO cOn eL Que TRaBaJÓ eL eQuiPO: a: Globos de colores

cOLOR DeL GLOBO

Rojo azul Verde amarillo Blanco

TeLa cOn La Que se FROTÓ

¿se PeGa a La PaReD?

¿QuÉ TanTO GiRa su ReHiLeTe eLecTROsTÁTicO? 0= no gira, 1= Gira poco, 2= Gira mucho

Lana

Si se pega

2

Seda

Si se pega

2

Poliéster

Si se pega

1

Nylon

Si se pega

2

Rayón

Si se pega

1

eFecTO en:

cabello

Se eriza mucho Se eriza mucho Se eriza mucho Se eriza mucho Se eriza poco

Trozos de chorrito papel de agua

cáscara de semillas

Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos

Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos

El agua se desvía El agua se desvía El agua se desvía El agua se desvía El agua se desvía

TaBLa 2. cueRPO caRGaDO cOn eL Que TRaBaJÓ eL eQuiPO: B: Varilla de vidrio_________ c: Bolígrafo _________ ¿QuÉ TanTO GiRa TeLa cOn su ReHiLeTe La Que eLecTROsTÁTicO? se FROTÓ 0= no gira, 1= Gira poco, 2= Gira mucho

Lana

Si se pega

Seda

Si se pega

Poliéster

Si se pega

Nylon

Si se pega

Rayón

Si se pega

eFecTO en: cabello

Se eriza mucho Se eriza mucho Se eriza mucho Se eriza mucho Se eriza poco

Trozos de papel

chorrito de agua

cáscara de semillas

Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos

El agua se desvía El agua se desvía El agua se desvía El agua se desvía El agua se desvía

Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos Son atraídos

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CIENCIAS

II

4. a) RM Con telas como lana y seda se observa el efecto más intenso. También las telas sintéticas, como el poliéster y el nylon, producen carga bastante apreciable. El rayón está hecho de fibras de algodón y produce la carga más débil.

4. Análisis de resultados • Todos tomen nota de los resultados obtenidos por los demás equipos, y luego contesten las siguientes preguntas: a) ¿Con qué tipo de tela se produce mayor carga al frotar los objetos? Expliquen. b) ¿En qué casos los cuerpos cargados atraen a los objetos? ¿Por qué? c) ¿En qué casos se repelen? ¿Por qué? d) ¿Qué sucede si acercamos dos globos frotados con la misma tela?

b) Se sugiere hacer notar a los estudiantes que todos los cuerpos cargados (como los bolígrafos o los globos) atraerán en mayor o menor grado a los objetos pequeños (como los papelitos), dado que al aproximarse a estos objetos, inducen una redistribución de las cargas en ellos, de tal forma que la zona que queda con carga de signo opuesto a la del cuerpo será atraída. Este fenómeno de redistribución de cargas en un cuerpo se llama polarización eléctrica. RM Los cuerpos cargados atraen a objetos ligeros como cascaritas, pedacitos de papel, chorritos delgados de agua, etcétera. Esto significa que los cuerpos cargados inducen una carga de signo contrario al acercarse a estos objetos, lo que se observa como atracción electrostática.

e) ¿Por qué se adhieren los globos a la pared?

5. Comunicación • Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos. Intercambien sus opiniones sobre: a) La naturaleza de las cargas eléctricas.

c) RM Los cabellos se repelen entre sí, lo que da el efecto de erizamiento, porque cada cabello intenta separarse lo más posible de los demás. Esto quiere decir que al ser frotados con el globo, adquirieron carga de un signo y el globo adquirió carga de signo contrario.

b) Expliquen con sus palabras el fenómeno de inducción electrostática.

ido bre lo aprend Reflexión so os se cargan jet ob s lo e s qu un Ahora sabe se acercan a do an cu te o te eléctricamen rgado. ¿Cóm ca te en m ia para objeto prev e aplicaste a. cnología qu tu respuest ayuda la te ica pl Ex a? oblem resolver el pr

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Reflexión sobre lo aprendido RL Por ejemplo: Sí hay diferencias. Antes yo pensaba que refugiarme bajo un árbol era seguro, y ahora sé que eso podría poner en peligro mi vida pues los árboles pueden atraer rayos, ya que sus troncos y algunas ramas se extienden hacia arriba y ofrecen una ruta adecuada para la descarga eléctrica. Sé también que la carga que se llega a acumular en las nubes es considerable, y si me alcanzara un rayo, corro peligro de sufrir quemaduras graves o incluso podría perder la vida. Esto no significa que todas las cargas eléctricas sean peligrosas, pues pude experimentar cargar algunos objetos por frotamiento o inducción y esto no me dañó.

repulsión con otros cuerpos cargados, y puede también inducir cargas eléctricas en otros cuerpos. b) Se sugiere pedir a los alumnos que acompañen su explicación con un dibujo. RM Consiste en acercar un objeto cargado a otro cuerpo neutro. Las cargas del mismo signo de un objeto se mueven hacia la zona contraria del cuerpo, de modo que serán atraídas hacia el objeto inicial. Este cuerpo deja de ser neutro en ese momento.

d) Recuerde a los estudiantes que la repulsión entre los globos no será tan evidente como la de los cabellos entre sí, porque los globos son algo más pesados. RM Los globos deben repelerse porque adquirieron carga del mismo signo. e) RM Porque como resultado del frotamiento, han adquirido cierta carga neta, y al acercarse a la pared, inducen una carga de signo contrario en ésta, lo que produce una atracción electrostática. Intercambien sus opiniones sobre: a) RM Las cargas eléctricas están presentes en todos los cuerpos, y pueden ser positivas o negativas, pero su presencia se hace evidente cuando no hay la misma cantidad de cargas de un signo que del otro, es decir, están desbalanceadas. Entonces, el cuerpo presenta un comportamiento electrostático, dando lugar a fenómenos de atracción o

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Para cerrar la sesión, pida a los alumnos que enuncien la ley de las cargas, es decir, qué sucede entre dos cargas de signo opuesto y entre dos cargas de signo igual. Puede evaluar esta sesión con la respuesta individual que den a este cuestionamiento, con la respuesta del equipo a cualquier pregunta del Análisis de resultados de la actividad anterior, o bien, con el intercambio de opiniones grupal al término de la Actividad DOS.

S esión 3 Antes de iniciar la sesión, narre a los estudiantes el célebre y audaz experimento que realizara Benjamín Franklin para comprobar las cargas eléctricas de las nubes, mediante la atracción de la carga eléctrica hacia una llave metálica sostenida en un papalote durante una tormenta. En esta sesión se muestra cómo el conocimiento del fenómeno de la electricidad estática propició la invención del pararrayos. Se valora la importancia de prevenir accidentes por descargas eléctricas durante las tormentas.

Para terminar Texto de formalización

Este texto explica la forma en que las nubes adquieren carga eléctrica a través de frotamiento e inducción electrostática. Expone también cómo un conductor eléctrico, especialmente si es puntiagudo y está conectado a tierra, se convierte en un dispositivo capaz de atraer los rayos y conducirlos al suelo, evitando a la vez que el rayo golpee a una persona, animal, árbol o destruya algo o provoque un incendio.

secuencia 12 SESIÓN 3

Para terminar Lean el texto. Pongan especial atención en cómo los rayos se relacionan con la acumulación de carga eléctrica.

Texto de formalización

Y… ¿qué rayos es un rayo? Cuando los objetos se frotan, se acercan o se

ponen en contacto con cuerpos cargados, suelen adquirir carga eléctrica. A veces, hay nubes que se acercan mucho a otras, ya que son empujadas por el viento. Las nubes bajas también pueden frotarse contra las montañas. Este frotamiento hace que se carguen eléctricamente. Cuando dos nubes cargadas se acercan lo suficiente al suelo o chocan entre ellas, las fuerzas eléctricas entre estos objetos es tan grande que vuelven al aire conductor y se produce, en consecuencia, una descarga eléctrica gigantesca que lo calienta de manera tan rápida y explosiva que lo hace brillar. En el fenómeno, que involucra una gran carga eléctrica, intervienen diversas formas de energía: luminosa, eléctrica, calorífica y sonora. Si un rayo llega a tocar un árbol, una persona o un animal, la carga recibida quema todo lo que atraviesa en su camino hacia el suelo. Las consecuencias suelen ser fatales. Para lograr que la enorme carga eléctrica de los rayos sea conducida a tierra lo antes posible, y evitar que en su camino golpee a un ser vivo, se usan los metales, ya que son materiales adecuados para conducir una descarga eléctrica. Además, Los pararrayos evitan que las construcciones cuando un objeto es puntiagudo, se favorece el sufran daños al momento de caer un rayo. transporte de las cargas eléctricas hacia esa zona. Con los conocimientos anteriores se diseñaron los pararrayos, los cuales son tubos de metal colocados en los techos de los edificios altos o en casas ubicadas en la cima de los cerros, que atraen a los rayos. Estos tubos se conectan a un cable que se introduce profundamente en la tierra. Si hay una tormenta eléctrica, es mucho más probable que el rayo se descargue por el pararrayos. No sólo los pararrayos utilizan la propiedad conductora de los metales. Los aviones, por ejemplo, al tener el fuselaje metálico, pueden estar a resguardo de los rayos, pues consulta tu diccionario para la descarga será conducida por el metal hacia fuera de la aeronave, evitando daños a encontrar el los tripulantes, pasajeros, causando una tragedia. significado de Lo esencial para ponernos a salvo es procurar que el rayo tenga una vía para palabras como descargarse que esté lejos de nosotros, y hacer lo posible por no atraerlo. fuselaje.

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3 Comente a los estudiantes, si lo considera oportuno, que el fuselaje de los aviones está hecho de materiales metálicos, los cuales conducen bien las cargas eléctricas.

RM En edifica calzad pue per carroce sobre tender za ofrecién a

RM Pa lac

RM F

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CIENCIAS

II

Las ciencias y la comunidad científica

Las ciencias y la comunidad científica Corría el año de 1752 cuando Benjamin Franklin, estando de viaje en Francia, llevó a cabo un temerario experimento en el que, mediante una cometa que tenía un alambre metálico y una llave atada al extremo del hilo de seda que él sostenía en sus manos, demostró que las nubes están cargadas de electricidad, pues al tocar la llave saltaron centellas. El descubrimiento de la electricidad en las nubes le permitió desarrollar el pararrayos, cuya eficacia dio lugar a que en 1782, en la ciudad de Philadelphia, se hubiesen instalado ya 400 de estos dispositivos. Franklin sintió siempre una enorme curiosidad por los fenómenos naturales. Estudió, por ejemplo, las tormentas que se forman en el continente americano, e identificó por vez primera la corriente marina cálida que surge del Golfo de México y se dirige al Atlántico Norte. Inventó también los anteojos bifocales.

Benjamín Franklin nació el 17 de enero de 1706 en Boston, Estados Unidos. Fue político, científico e inventor. Murió en Philadelphia el 17 de Abril de 1790.

Realicen lo siguiente en sus cuadernos:

Realicen lo siguiente en sus cuadernos:

1. Pregunte a sus alumnos si han escuchado lo que es “hacer tierra”: este es precisamente el efecto que persigue un pararrayos, o sea, atraer un rayo, debido a que se elabora con materiales conductores de la electricidad, y además, su parte superior termina en puntas; lo anterior permite que un pararrayos conduzca la descarga eléctrica a tierra. RM Se necesita un tubo metálico que penetre profundamente en el suelo alrededor de la construcción, preferiblemente soldado a una placa metálica enterrada en posición vertical. El tubo será más funcional si está rematado por puntas metálicas, dispuestas en forma de corona.

1. ¿Cómo instalarían un pararrayos en sus casas? 2. ¿De qué material lo harían? 3. Elaboren un dibujo que muestre la forma en que instalarían el pararrayos.

Lo que aprendimos Resuelvo el problema “Las cargas eléctricas se encuentran a nuestro alrededor en todo momento. Tu tarea consiste en resolver las siguientes situaciones: 1. Si ocurriera una tormenta eléctrica ahora, ¿qué medidas tomarías para protegerte de un rayo? 2. ¿Cómo lograrías que un globo se adhiera a la pared sin pegamento alguno?

2. RM Debe ser metálico porque los metales conducen bien las cargas eléctricas.

3. ¿Cómo evitarías que tu cabello se erice al peinarte? • Explica tus respuestas en términos físicos.” Resuelve el problema en tu cuaderno. Para ello:

3. RM Se sugiere un diagrama semejante al que se muestra en el texto de formalización, conteniendo los elementos citados en la pregunta anterior.

• Elabora una tabla como se muestra. 1. Evitar ser alcanzado por un rayo ¿Qué hacer?

¿Qué no hacer?

Lo que aprendimos

¿Por qué?

En estas actividades de evaluación los estudiantes aplicarán los conocimientos sobre carga eléctrica y cómo ésta se induce en las nubes durante las tormentas eléctricas para identificar sus riesgos y determinar acciones concretas de prevención.

2. El cabello erizado al peinarme ¿Cómo lo evitas?

¿Por qué?

3. El globo pegado a la pared sin pegamento ¿Cómo lo haces?

¿Por qué?

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Resuelvo el problema 1. Evitar ser alcanzado por un rayo ¿Qué hacer? RM En primera instancia, protegerme en una edificación que cuente con pararrayos. Usar calzado con suela de goma o caucho. Si no puedo estar bajo techo, refugiarme o permanecer dentro de un vehículo de carrocería metálica, apagado, con las manos sobre el regazo. Si no hubiera otra opción, tenderme a ras de suelo o incluso, cavar una zanja. Lo esencial es desviar al rayo, ofreciéndole una ruta segura para nosotros, y a la vez, alejarme de su camino.

Comente a los estudiantes que el contenido de este recuadro se vincula estrechamente con el problema en cuanto a cómo Franklin logró concebir el pararrayos una vez que relacionó el relámpago con la acumulación de carga eléctrica. Se recomienda hacer hincapié en que el experimento que realizó para ello fue un acto muy osado que entrañó un elevado riesgo potencial, pues pudo incluso costarle la vida, y que los jóvenes jamás deben intentar algo semejante

¿Qué no hacer? RM No debo nadar, bañarme ni tocar agua; debo evitar usar aparatos eléctricos y, de ser posible, cerrar todos los interruptores de alimentación eléctrica. Nunca colocarme bajo un árbol alto, un poste o cualquier estructura alta. No andar descalzo.

¿Por qué? RM Los rayos de las tormentas eléctricas se producen por la existencia de cargas eléctricas y su transferencia de un cuerpo a otro, en este caso, de la atmósfera al suelo. El flujo de cargas, que es la descarga del relámpago, ocurre siempre por la ruta más fácil, lo que significa que si interponemos un material conductor, el rayo se desviará de la zona donde no queremos que caiga.

2. El cabello erizado al peinarme

¿Cómo lo evitas? RM Para evitar que se me erice el cabello, puedo humedecerlo o aplicarme alguna laca o fijador, lo que funciona como aislamiento, evitando que se carguen.

¿Por qué? RM. Como la carga de cada cabello es del mismo tipo, se da una repulsión electrostática entre ellos, y esto produce el efecto de erizamiento. El agua, la laca o fijador que me aplico funcionan como aislantes, evitando que mi cabello adquiera carga eléctrica debido a frotamiento con el peine.

1. El globo pegado a la pared sin pegamento.

¿Cómo lo haces? RM Frotando el globo con mis cabellos o una tela como lana, seda o poliéster.

¿Por qué? RM El globo adquiere una carga eléctrica neta al ser frotado con algunos materiales, y al acercarlo a la pared, induce una carga en la región de la pared próxima a él y se queda adherido por atracción electrostática.

En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia: • Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas. • Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados. • Lo que podría hacer hoy: Se explora el componente conductual (tendencia a la acción) de las actitudes trabajadas durante la secuencia. Esta sección promueve la participación responsable e informada ante un problema o situación cotidiana. El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión. Al final de cada bloque se presenta: • Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque. • Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia. L i b r o p a ra el maestro

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secuencia 12

El video permite el reconocimiento de fenómenos relacionados con cargas eléctricas, así como la aplicación de estos conocimientos en la construcción y uso de pararrayos.

escriban, con la información anterior, un texto breve sobre la importancia de prevenir accidentes durante las tormentas eléctricas. • Utilicen los términos inducción y carga electrostática. ido bre lo aprend Reflexión so o de la abas al inici ante una ns pe e qu erte Revisa lo como proteg e br ias so cia secuen ten diferenc éctrica. ¿Exis s tormenta ele lo que sabe y as ab ns pe entre lo que uesta. ifica tu resp ahora? Just

4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia

Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Fenómenos electrostáticos en la programación de la red satelital edusat.

¿Para qué me sirve lo que aprendí? En esta sección se busca que los estudiantes profundicen en los principales conceptos aprendidos, y que a la vez los puedan llevar a situaciones diferentes a las planteadas en la secuencia. 4

¿Para qué me sirve lo que aprendí? analicen los siguientes eventos considerando las interacciones entre cargas eléctricas: i. encender un cerillo. ii. Observar una chispa, escuchar un crujido y sentir una descarga eléctrica al quitarte el suéter en la noche.

Analicen los siguientes eventos considerando las interacciones entre cargas eléctricas:

iii. caminar por la alfombra y sentir una descarga eléctrica en la perilla de la puerta. iv. saludar a una persona de mano y sentir una descarga eléctrica.

i. RM El frotamiento de la cabeza del cerillo con la banda áspera de la caja que lo contiene, así como el del pedernal del encendedor con el elemento dentado genera, en ambos casos, una chispa eléctrica que se aprovecha para encender el combustible que contiene el encendedor. Es de gran utilidad contar con ellos, pues son una manera confiable y segura de encender fuego para cocinar, para calentarse, etc. Como invento, el uso de la piedra o pedernal se remonta a la antigüedad. ii. RM Estos fenómenos se deben al frotamiento del suéter, usualmente de lana o tejidos sintéticos, con nuestro cabello y nuestro cuerpo. iii. RM La chispa se debe a una descarga eléctrica a causa de la carga eléctrica que hemos acumulado por frotamiento entre nuestros zapatos y el suelo al caminar, especialmente si el clima es seco o cuando el piso está alfombrado. iv. RM Al caminar tenemos roce con el suelo y también con nuestra ropa. Esto produce que acumulemos cierta carga eléctrica, la cual se descarga cuando tocamos a alguien, especialmente si las condiciones climáticas son propicias por haber poca humedad en el aire.

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Los vehículos con carrocería metálica pueden ser un buen refugio ante tormentas eléctricas. Es importante no tocar el volante ni encender la radio o manipular los controles, y conservar las manos sobre el regazo.

1. Respondan en su cuaderno: a) ¿Qué tienen en común estos eventos y un rayo? b) ¿Qué podemos hacer para prevenir una descarga eléctrica al saludar a una persona? 2. Para responder, utilicen el término inducción electrostática.

180

2. a) RM Los rayos se producen cuando hay una descarga eléctrica al aproximarse nubes cargadas por frotamiento entre ellas y con el suelo. De la misma manera, en los eventos anteriores hay objetos o cuerpos que se cargan por frotamiento.

b) RM Antes de saludar de mano a alguien, es recomendable descargarnos antes tocando por unos cuantos segundos algún objeto metálico que esté conectado a tierra, como el marco de una ventana o una puerta metálica.

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CIENCIAS

II

Lo que podría hacer hoy…

Lo que podría hacer hoy… Elaboren un plan comunitario de protección para tormentas eléctricas. Para ello:

1. Elaboren un mapa de la zona en la que viven. 2. Identifiquen en el mapa las zonas en las que:

Elaboren un plan comunitario de protección para tormentas eléctricas. Para ello:

2. a) Pregunte a los alumnos, a qué hora del día y en dónde suelen ver más gente en la calle. RL Por ejemplo: Alrededor de los centros de salud, zonas comerciales, escuelas, iglesias, cines, etcétera.

a) Se mueve la mayor parte de la población. b) Existen zonas de peligro potencial donde hayan varillas, árboles o agua que puedan atraer rayos. c) Existen zonas donde se pueda proteger la población durante una tormenta eléctrica como: i. Lugares protegidos con pararrayos. ii. Lugares bajos y alejados de estructuras riesgosas. 3. Averigüen cuál es la altura a partir de la cual los pararrayos son obligatorios, según el reglamento de construcción vigente y aplicable.

b) RL Por ejemplo: Lagos, árboles aislados, obras en construcción, torres de tendido eléctrico, etcétera.

c) i. Sugiera a los alumnos que pregunten en las oficinas de Protección Civil de su localidad.

ii. RL Por ejemplo: Explanadas, valles, etcétera.

4. Comuniquen su plan comunitario a las autoridades correspondientes.

Para saber más La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección, contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia.

Las medidas de prevención disminuyen sensiblemente los riesgos de tener un percance fatal a causa de un rayo.

Para saber más…

1. Este texto contiene ejemplos y explicaciones muy ilustrativas sobre la electrostática, en particular acerca de cómo se cargan los objetos por forzamiento e inducción.

1. Félix, Alejandro, et al. (2001). Lecciones de Física. México: CECSA

1. University Corporation for Atmospheric Research. 5 de noviembre de 2003. Tipos de relámpagos. University Corporation for Atmospheric Research. 22 de febrero de 2007. http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Atmosphere/tstorm/lightning_ types.sp.html

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1. Este vínculo amplía la información sobre como se forman los rayos. http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/ earth/Atmosphere/tstorm/lightning_types. sp.html

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s e c u e ncia 13

¿Cómo se utiliza la energía? Propósito y perspectiva En esta secuencia se realiza una primera aproximación al concepto de energía en un contexto científico, para posteriormente estudiar las transformaciones de la energía y las diferentes formas en las que ésta se manifiesta. Los contenidos se abordan desde una perspectiva Ambiental, al valorar la utilización de formas de energía que no contaminan.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN 1

Momento de la secuencia

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Texto introductorio

Identificar algunos momentos históricos en los que el magnetismo aparece como un fenómeno curioso, pero que actualmente se aplica en ciertos dispositivos que ayudan a la orientación.

Actividad de desarrollo

UNO Identificar las interacciones magnéticas. Cuestionario.

Texto de información inicial

Por equipo: Dos imanes de barra, caja de clips metálicos.

Describir el campo magnético y los polos magnéticos de un imán. Cuestionario.

Actividad de desarrollo

DOS Utilizar herramientas y procedimientos para imantar algunos objetos. Reporte de práctica.

Texto de formalización

Describir la diferencia entre polos magnéticos y geográficos y el funcionamiento de la brújula. Mostrar las implicaciones sociales de los desarrollos de la ciencia y la tecnología en este campo.

Actividad de desarrollo

TRES Construir un dispositivo: Brújula. Brújula

2

Materiales necesarios o trabajo en casa

Imanes en acción Por equipo: Imán de barra, imán de herradura, dos objetos metálicos y dos objetos de madera.

¡Qué planeta tan atractivo

Por equipo: Corcho de botella o pelotita de unicel, aguja gruesa, dedal, tina pequeña con agua a la mitad, imán potente de barra de acero, barniz de uñas color rojo y cartulina o cartoncillo.

Resuelvo el problema Actividades de evaluación

¿Para qué me sirve lo que aprendí? Lo que podría hacer hoy…

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

secuencia 13

¿Un planeta magnético?

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada. 3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

sesión 1

Lee el texto. • Antes de la lectura contesta: ¿Qué es un imán? Texto introductorio

El imán puede parecernos curioso y divertido: atrae ciertos objetos

metálicos, que se quedan pegados a él. Si bien algunos materiales son atraídos o repelidos por el imán, otros no se ven afectados. El fenómeno de la atracción fue conocido por los chinos hace más de 2,500 años. Los persas llamaron piedra imán a la roca que mostraba esta propiedad. Tiempo después, los griegos nombraron magnetita al mineral que obtenían de la región asiática de Magnesia, y que tenía la cualidad de atraer metales. El estudio del magnetismo nos ha permitido desarrollar aparatos e instrumentos que facilitan diversas tareas humanas. Por ejemplo, los barcos y los aviones cuentan con sistemas de consulta tu orientación basados en la ubicación de los puntos diccionario para cardinales de la Tierra: norte, sur, este y oeste. encontrar el Esto puede lograrse usando la brújula, dispositivo significado de que, afectado por el magnetismo terrestre señala palabras como cualidad. siempre hacia el norte de la Tierra.

Antes de iniciar la sesión, comente con los estudiantes que los fenómenos relacionados con el magnetismo, al igual que los relacionados con la electricidad, son parte integral del mundo que nos rodea y que su estudio ha sido pieza esencial en el desarrollo de la tecnología actual.

Consideremos lo siguiente… a continuación se presenta el problema que resolverás con lo que hayas aprendido durante esta secuencia.

Te has extraviado en un lugar cerca de la costa en el estado de Tamaulipas. ¿cómo construirías un dispositivo para determinar la dirección en que debes caminar para llegar al mar? ¿cómo utilizarías ese dispositivo?

1 En esta sesión se revisan los

Para empezar Texto introductorio

El texto describe algunos momentos de la historia en los que el magnetismo aparece como un fenómeno curioso para observar, pero que actualmente tiene múltiples aplicaciones. 3

Nuestro planeta tiene una evidente hermosura, además de múltiples características físicas visibles, pero también posee atributos no visibles.

Ahora sabes la diferencia entre interacciones de contacto y a distancia. En esta secuencia revisarás cómo ocurren las interacciones asociadas a las fuerzas magnéticas. También valorarás la importancia de la brújula como instrumento para la orientación.

SESIÓN 1

antecedentes históricos del conocimiento del magnetismo, así como el concepto de campo magnético y los fundamentos físicos del comportamiento de los imanes. Se espera que los estudiantes identifiquen los polos magnéticos de todo imán y la manera en que interaccionan mediante atracción o repulsión.

Para empezar

182

• Antes de la lectura contesta: ¿Qué es un imán? 1 Esta pregunta pretende que los

alumnos compartan sus experiencias previas en torno a los imanes. Permita respuestas plausibles y si lo considera pertinente, anótelas en un lugar visible para que las contrasten al final de la secuencia. RL 3 Pida a los alumnos que expliquen,

con sus propias palabras, el significado de esta palabra.

Solución al problema: RM La costa del estado de Tamaulipas se extiende de norte a sur, así que si camino hacia el este tarde o temprano debo encontrarme con el mar. El instrumento que me ayuda a determinar los puntos cardinales es la brújula, la cual señala hacia el norte geográfico, y si miro en esa dirección , y si extiendo mi brazo derecho, mi mano derecha apuntará hacia el este. Para construir una brújula requiero imantar una aguja y dejarla flotar libremente.

Consideremos lo siguiente… 1 Recuerde no pedir a los alumnos la

respuesta al problema en este momento; permita que ellos imaginen posibles soluciones. 250

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CIENCIAS

II

Lo que pienso del problema

Lo que pienso del problema

Contesta en tu cuaderno:

Contesta en tu cuaderno:

1. RL Por ejemplo: Determinar hacia dónde se encuentran los puntos cardinales.

1. ¿Qué significa orientarse? 2. ¿Qué dispositivo usarías para orientarte? 3. ¿Qué propiedad de los imanes emplearías para elaborar un dispositivo para orientarte? ¿Cómo emplearías esta propiedad en la elaboración del dispositivo? 4. Expliquen por qué los objetos imantados se atraen o se repelen. Intercambien sus puntos de vista: • ¿Por qué las brújulas tienen propiedades magnéticas?

Manos a la obra

2. RL Por ejemplo: Una brújula.

Vínculo entre Secuencias Para recordar la ubicación del estado de Tamaulipas con respecto al Golfo de México, consulta la Secuencia 1: Espacios compartidos de tu libro de Geografía de México y del mundo.

3. RL Por ejemplo: El magnetismo. La Tierra es en sí un imán gigante, así que su campo magnético interactúa con la aguja imantada de la brújula.

Actividad UNO

Intercambien sus puntos de vista:

Identifiquen las interacciones magnéticas.

• ¿Por qué las brújulas tienen propiedades magnéticas? RL Por ejemplo: Las brújulas cuentan con una aguja o placa metálica de hierro, la cual se ha imantado previamente con piedra imán.

• Realicen la demostración: 1. Comenten: ¿Qué tipos de interacción magnética se pueden observar entre dos imanes? 2. Van a necesitar: a) Dos imanes en forma de barra. b) Caja de clips. 3. Realicen lo que se indica: a) Pidan a un compañero que tome ambos imanes y los acerque por los extremos, que son de color diferente.

Manos a la obra

b) ¿Qué creen que sucederá? c) Observen qué sucede.

Actividad UNO

d) Repitan el paso anterior pero ahora aproximen los imanes por los extremos del mismo color.

Identifiquen las interacciones magnéticas.

e) ¿Qué creen que sucederá?

El propósito de esta actividad es que los alumnos exploren a nivel intuitivo y fenomenológico las interacciones eléctricas en el contexto de una situación cotidiana. La actividad es demostrativa, muy sencilla y se realiza en un lapso de tiempo breve.

f) Observen qué sucede. g) Tomen un clip y acérquenlo al extremo de uno de los imanes. h) Tomen un segundo clip y acérquenlo al extremo libre del primer clip y así sucesivamente, formando una cadena, hasta que llegue el momento en el que el último clip ya no se sostenga. i) ¿Cuántos clips creen que se sostengan en la cadena? j) Cuenten los clips que se sostuvieron. 183

e) De nuevo, permita a los estudiantes hacer una predicción. RL Por ejemplo: Los imanes se repelerán entre sí al acercar entre sí los extremos de igual color. i) El número de clips depende del tamaño y calidad del imán, así como del material específico del que estén confeccionados, así que puede ser un número muy variable. RL Por ejemplo: 30 clips. j) RL Por ejemplo:,20 clips.

3 Comente a los estudiantes que este tipo de experiencias con cuerpos cargados han sido conocidos por la humanidad desde tiempos muy remotos, pero su explicación en términos científicos ha sido relativamente reciente.

• Realicen la demostración: 1.

1 Esta pregunta, previa a la actividad demostrativa, permite sondear los conocimientos anteriores de los estudiantes respecto al magnetismo y cómo se observa en los imanes. RL Por ejemplo, atracción y repulsión.

3. b) Es importante que en cada caso los alumnos formulen un pronóstico antes de efectuar la experiencia, el cual verificarán enseguida. Recuerde a los alumnos que realizar predicciones es una destreza científica. RL Por ejemplo: Los imanes se atraerán al acercar entre sí los extremos de color diferente.

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4. Contesten:

secuencia 1 13 4. Contesten:

a) RM Los imanes se repelen.

a) ¿Qué sucede al acercar los extremos del mismo color de dos imanes?

b) RM Los imanes se atraen. d. El objetivo de esta pregunta es que los estudiantes observen que la magnitud de la interacción magnética es la misma, independientemente de que sea atractiva o repulsiva. RM Sí se sostendría la misma cantidad de clips, ya que el efecto de atracción se siente tan intenso como el de repulsión. Texto de información inicial

El texto introduce la idea de campo magnético, semejante al campo eléctrico. El magnetismo se encuentra de forma natural en ciertos materiales; sobre todo, pero no exclusivamente, en los que contienen hierro .

b) ¿Qué sucede al acercar los extremos del mismo color de dos imanes? c) Si realizamos de nuevo los pasos de los incisos g a i en el otro extremo del imán, ¿se sostendrá el mismo número de clips? ¿Por qué? Lean el texto. Pongan especial atención en cómo se llaman los polos de los imanes. Texto de información inicial

¿Cuantos polos tiene un imán? Hasta ahora se conocen dos tipos de imanes: naturales y

artificiales. La magnetita es un imán natural, disponible en muchas regiones de nuestro planeta, no sólo en la antigua Magnesia. Podemos producir imanes artificiales al frotar con un imán natural objetos hechos de metales como el hierro, el níquel o el cobre; o por inducción, acercando simplemente un imán natural a un objeto de los mismos materiales, el cual adquirirá, en consecuencia, las mismas propiedades

RL Por ejemplo: Se refiere a RM Científico la energía química almacenada en los desechos orgánicos.

Probablemente existan muchas respuestas distintas porque la energía universal no es una idea clara o bien definida. Por ejemplo: Encontrar un equilibrio entre los diferentes aspectos de una persona.

RM Cotidiano

RL

RM

RL

El levitrón es un dispositivo que los intensos campos Por ejemplo: Se refiere a aprovechaCotidiano magnéticos entre lamás base y el trompo para hacerlo levitar, es tener una actitud decir, mantenerlo suspendido sin soporte alguno y sin que caiga, positiva. desafiando, en apariencia, la fuerza gravitatoria.

RM Se refiere a la energía RM Científico eléctrica que tiene el rayo y que se transforma al caer en el árbol.

Muchas rejas están hechas de hierro, mientras que las tuberías de agua o gas suelen ser de cobre y las monedas contienen níquel. El acero es un metal formado básicamente por hierro y una pequeña cantidad de carbono.

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CIENCIAS

II

En su cuaderno: 3 Todos los imanes tienen dos polos; es importante hacer hincapié en que no existe imán que tenga un polo único.

magnéticas de un imán natural. Como sucede con las fuerzas eléctricas, la fuerza magnética es una interacción a distancia que produce un campo alrededor de los cuerpos. cio que ón del espa . Hay materiales fáciles de imantar, como el hierro o el Campo: Regi encia de alguna fuerza flu in la ra níquel; otros son más difíciles, como una tela o el cartón. st ar del mue bl ha os m pode y Aunque muchos imanes artificiales son metálicos, también Por ejemplo, a una carga rico que rode los hay de cerámica u otros componentes, pero no son tan campo eléct nético que rodea un ag comunes. del campo m Todo imán, natural o artificial, independientemente de imán. por el cual su forma o tamaño, tendrá siempre dos regiones o zonas ocedimiento es Imantar: Pr en propiedad ier qu ad identificables, que se llaman polos. En los polos de un imán, os algunos objet se observa la máxima intensidad del campo magnético. Por . magnéticas acuerdo, igual que se habla de carga eléctrica positiva o nde la un imán do negativa, en los imanes hablamos de polo norte y polo sur. Polo: Zona de tica es más intensa; né r ag m n ió Lo mismo que en las cargas eléctricas, los polos iguales se atracc en identifica imán se pued repelen y los polos opuestos se atraen. Si partimos un imán en cualquier s. polo en dos, las partes tendrán de nuevo dos polos, y así siempre dos sucesivamente. Es decir, no es posible obtener un imán con un único polo magnético, por diminuto que sea.

1. RL Por ejemplo: Se producen imantando algunos materiales mediante frotamiento con un imán natural. 2. RL Por ejemplo: La madera, el plástico, el aluminio, el barro, el agua. Las fuerzas electromagnéticas son interacciones a distancia, tal como se plantea en el cuadro del texto de formalización.

La Tierra posee un campo magnético propio, el cual propicia las fantásticas auroras boreales o australes, según se observen en la región polar ártica, al norte, o antártica, al sur.

En su cuaderno: 1. Describan las formas para producir imanes artificiales.

Vínculo entre Secuencias

2. Menciona un material que conozcas que no sea imantable.

Recuerda que las interacciones a distancia las revisaste en la Secuencia 6: ¿Por qué cambia el movimiento?

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Actividad DOS

secuencia 1 13

El interactivo permite la simulación del magnetismo en la que se manipulan los polos de los imanes con el fin de observar la ley de atracción o repulsión magnética.

a

nueva destreza emplead

utilizar herramientas

s, equipos, herramienta la utilización de aparato medida escalas o dispositivos de

4 Además, fomenta la participación y el debate en el aula con la oportunidad de que los alumnos integren sus conocimientos y expresen sus ideas sobre el fenómeno observado. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

Actividad DOS Imanes en acción utilicen herramientas y procedimientos para imantar algunos objetos. i. Contesten: ¿Cómo imantarían un objeto metálico? ii. Realicen la práctica: 1. Material a) Imán en forma de barra. b) Imán en forma de herradura. c) Imán pequeño y plano. d) Dos objetos metálicos, por ejemplo, un clavo y una moneda.

Puede utilizar el interactivo como complemento a la actividad.

e) Dos objetos pequeños de plástico o unicel, por ejemplo una tapa de refresco. f) Dos objetos de madera, por ejemplo, un lápiz pequeño y un taquete de fibra o madera.

Nueva destreza empleada Comente y ejemplifique con sus alumnos la nueva destreza. Por ejemplo, un herrero domina ciertas herramientas y procedimientos para realizar su trabajo, una horticultora emplea otras herramientas y procedimientos específicos para cultivar hortalizas. Los alumnos pueden comentar alguna actividad que puede preguntar wn la que utilicen sus propias herramientas y procedimientos para conseguir cierto objetivo. Usted puede preguntar a los estudiantes algo como ¿qué procedimiento utilizan al manejar una bicicleta o una computadora? Utilicen herramientas y procedimientos para imantar algunos objetos. El propósito de esta actividad es que los estudiantes exploren diversas formas de imantar objetos, para corroborar cuáles son imantables y cuáles no, así como las técnicas que puedan resultar más eficaces para conseguir efectos magnéticos apreciables. 2 1 Permita que los estudiantes expongan sus conocimientos previos sobre los procedimientos que emplearían para dotar a ciertos materiales de propiedades magnéticas.

254

ostrar conocimiento de s, procedimientos y

y procedimientos: Dem

2. Procedimiento experiencia a: imantación por frotamiento a) Imanten cada uno de los objetos frotándolos en la misma dirección con uno de los extremos del imán de barra. b) Observen lo que sucede al acercarlos entre sí. experiencia B: imantación por inducción a) Intenten imantar cada objeto al colocarlo entre los dos extremos de un imán de herradura sin que toque el imán y dándole unos pequeños golpecitos. b) Comprueben el grado de imantación de cada objeto acercándolo al imán pequeño y plano. c) Observen y registren el grado de imantación detectado. d) Alejen el imán de herradura de los objetos y repitan el paso b.

¿Es posible imantar cualquier objeto?

186

2. Procedimiento • Experiencia A: Imantación por frotamiento a) Recuerde a los alumnos la importancia de hacer el frotamiento en una sola dirección, pues si se hace en distintas direcciones, se corre el riesgo de no conseguir suficiente imantación. En el caso de la moneda, el frotamiento debe ser en dirección de uno de sus diámetros, y no de manera circular en torno al borde.

b) Puede sugerir a los estudiantes “iluminar” con gises de color rojo y azul cada una de las dos secciones o polos que logren identificar en los clavos. En la moneda, el área magnetizada será la del borde, que contiene el metal níquel. La parte central no se imanta de manera apreciable. Por ello, se sugiere que acerquen la moneda de canto a los clavos y a los otros materiales, para comprobar su grado de imantación. RM Los polos iguales se repelen y los opuestos se atraen.

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CIENCIAS

II

3. Resultados

3. Resultados • Registren sus observaciones en sus cuadernos en una tabla como la que se muestra:

Material del que está hecho el objeto

Nombre del objeto

Grado de imantación del objeto:

0 – Nada 1 – Poca 2 – Mucha

Experiencia A Por frotamiento

Experiencia B Por inducción

Metal

RM Clavo de hierro.

RM 2

RM 1 o 2, dependiendo del tamaño del imán.

Metal

RM Moneda de níquel.

RM 1

RM 1

Plástico

RM Tapa de refresco.

RM 0

RM 0

Plástico

RM Regla graduada.

RM 0

RM 0

Madera

RM Palo de paleta.

RM 0

RM 0

Madera

RM Lápiz.

RM 0

RM 0

a) Posiblemente el efecto de imantación sea más evidente en los clavos. RM Los clavos y la moneda.

• ¿Cuáles de los materiales empleados se imantaron por frotamiento? Experiencia B: Imantación por inducción a) ¿Cuáles de los materiales empleados se imantaron por inducción?

b) RM Las monedas no conservaron apreciablemente su imantación, en cambio los clavos sí.

b) Una vez imantados, ¿cuáles perdieron su imantación en cuanto se alejó el imán? 5. Comunicación

N

S

N

N N

Intercambien sus opiniones sobre:

Intercambien sus opiniones sobre:

a) El tipo de fuerza y las propiedades de los imanes. b) ¿Cómo elaborarían una clasificación de los materiales de acuerdo con sus propiedades magnéticas?

S

S

a) RM La fuerza magnética es del tipo de fuerzas a distancia al que también pertenece la eléctrica. Por ello, no es necesario juntar los imanes para que se presente la atracción o la repulsión.

S

Todo imán tiene dos polos, llamados norte y sur.

d) Utilizando alguna de las leyes de Newton, expliquen por qué se mueve un objeto libre al ser rechazado o atraído por un imán ido o bre lo aprend eriales. ¿Cóm a? Reflexión so imantar mat de as rm lver el problem ces fo so re no co ra a pa or to Ah ien este conocim emplearías

Vínculo entre Secuencias Recuerda que las Leyes de Newton las revisaste en la Secuencia 8: ¿Cuáles son las causas del movimiento?

187

Reflexión sobre lo aprendido Para cerrar la sesión, pida a los alumnos que localicen materiales magnetizables en el salón. 1 Utilice el intercambio de opiniones de la Actividad UNO para hacer la evaluación de manera individual en el cuaderno, o evaluar la participación de los alumnos en el intercambio de opiniones. En este caso, comente que la participación es importante para la evaluación.

• Experiencia A: Imantación por frotamiento

Experiencia B: Imantación por inducción

Experiencia A: Imantación por frotamiento

c) ¿Cuál método de imantación es más eficaz: frotamiento o inducción? Expliquen su respuesta.

4. Análisis de resultados

a) Posiblemente el efecto de imantación sea más evidente en los clavos. RM Los clavos y la moneda.

4. Análisis de resultados

• Elaboren un reporte de la práctica en sus cuadernos.

• Registren sus observaciones en sus cuadernos en una tabla como la que se muestra:

RL Por ejemplo; puedo aprovechar la capacidad de imantación de materiales de hierro o níquel para confeccionar un dispositivo que responda al campo magnético de la Tierra.

Se espera que al revisar la secuencia 8, los alumnos recuerden que, conforme a lo que establece la segunda ley de Newton, a mayor fuerza hay mayor aceleración. Por ejemplo, puede preguntar a los alumnos cómo sería la aceleración de un material magnético en los siguientes casos: a) Al acercarle un imán muy potente. b) Al acercarle un imán débil.

b) RM Materiales magnéticos o magnetizables y materiales no magnéticos o no magnetizables. c) RM En general, el frotamiento parece ser más efectivo si se realizó correctamente. La inducción funciona cuando el campo magnético del imán que está induciendo el efecto, es intenso. d) Recuerde a los alumnos que todos los cuerpos están sujetos a las leyes de Newton del movimiento, por lo que toda fuerza no equilibrada producirá cambios en su estado de movimiento. RM El magnetismo altera el estado de movimiento del cuerpo sobre el que actúa, produciéndole una aceleración conforme a la segunda ley de Newton del movimiento. Si la fuerza magnética es atractiva, el objeto se acelerará hacia al imán y, si es repulsiva, lo hará en el sentido opuesto.

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SESIÓN 2

secuencia 1 13

Antes de iniciar la sesión, recuerde a los alumnos cuál es el problema que están resolviendo y cuál sería su solución tentativa.

SESIÓN 2

5 Puede sugerir al grupo que elabore, en el pizarrón, una lista de las características que tiene un imán.

En esta sesión los alumnos estudian la diferencia entre los polos magnéticos y geográficos. También describen el magnetismo terrestre y la aplicación de este fenómeno en la construcción de una brújula y valoran las implicaciones sociales de los desarrollos de la ciencia y la tecnología.

Para terminar El video describe las manifestaciones del fenómeno del magnetismo, los avances tecnológicos relacionados con dicho fenómeno y sus aplicaciones actuales. 4 Puede aprovechar el video para motivar la discusión grupal sobre la utilidad del magnetismo en nuestros días. El recurso tecnológico fortalece la información del texto.

4 e sugiere desplegar un mapa y pedir a un par de alumnos que pasen al frente a dar las coordenadas geográficas de distintos lugares de la República Mexicana, entre ellos su propio estado.

Para terminar ¡Qué planeta tan atractivo! Lean el texto. Pongan atención en cómo funciona una brújula.

Texto de formalización

¿Polos magnéticos vs. polos geográficos? El magnetismo es un fenómeno natural del cual la

humanidad ha tomado ventaja mediante diversas aplicaciones. Una de ellas es el diseño de instrumentos para localizar puntos o direcciones específicos en la Tierra. Los antiguos marinos ya sabían que la piedra imán se orienta en una dirección definida, lo que permitía determinar los puntos cardinales. Esta característica se aplicó sistemáticamente y surgieron las primeras brújulas. Se trata de un dispositivo que consiste en un imán en forma de aguja, que puede girar libremente sobre un eje fijo. Si ponemos una brújula junto a un imán esta se va a orientar, naturalmente, en la dirección N-S del imán. Si retiramos el imán, la brújula se orientará en dirección norte-sur de la Tierra, ya que ésta es un gigantesco imán, que tiene, como cualquier imán, dos polos. Efectivamente, así como la Tierra tiene un Polo Norte y un Polo Sur geográficos, también tiene polos norte y sur magnéticos. El magnetismo terrestre se debe a que el núcleo de la Tierra está formado por gran cantidad de hierro y otros metales a muy alta temperatura, por lo que se encuentran en estado líquido. Debido a la rotación de la Tierra, el magma se encuentra en constante movimiento y esto origina el campo magnético terrestre, que se encuentra alineado, aproximadamente, en la dirección del eje terrestre. Con el tiempo, el campo magnético de la Tierra ha cambiado su polaridad: a veces, el polo norte magnético ha estado cerca del Polo Sur geográfico (tal como es ahora); otras, cerca del Polo Norte geográfico. Tal fenómeno recibe el nombre de reversión geomagnética. Se estima que la última reversión ocurrió hace unos 780,000 años. Las brújulas actuales suelen ofrecer la posibilidad de corregir la declinación magnética para poder indicar los polos geográficos en vez de los polos magnéticos.

Siempre encontramos brújulas en el puente de mando de un barco, el cuarto de control de un submarino, la cabina de pilotos de un avión o helicóptero, o el panel de instrumentos de algunos automóviles y camiones.

Sur Magnético

Norte Geográfico

Ecuador

Sur Geográfico

Norte Magnético

En la actualidad los polos magnéticos y geográficos terrestres no coinciden. Esta diferencia se conoce como declinación magnética.

El movimiento del magma produce el campo magnético de la Tierra, así como la erupción de algunos volcanes.

conexión con Geografía Para recordar cómo orientarse y las coordenadas geográficas revisa la secuencia 2: El mundo en que vivimos de tu libro de Geografía i de México y el mundo.

188

Texto de formalización

El texto muestra ciertas características del magnetismo terrestre y cómo se relaciona con la localización de puntos geográficos. 5 Dado que los polos magnéticos no coinciden con los geográficos, además de estar invertidos, se recomienda señalar con tachuelas o pequeñas etiquetas los polos geográficos y los magnéticos en un globo terráqueo. 2 Pregunte a los alumnos lo que sucedería si disminuyera la cantidad de hierro del magma. ¿Sería más fácil orientarse con una brújula? Evidentemente, se dificultaría la interacción magnética.

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CIENCIAS Comenten las siguientes cuestiones: 1. Si nos colocamos mirando hacia el Sol durante el amanecer y tenemos una brújula en las manos, ¿hacia dónde apunta su aguja, a la derecha o a la izquierda? ¿Por qué? 2. ¿Tienen los polos geográficos alguna relación con la localización de los polos magnéticos o es una simple coincidencia temporal?

II

Comenten las siguientes cuestiones: N

O

E S

Se dice que los chinos utilizaron algo muy parecido desde el año 2000 a. de C.

3. ¿Qué utilidad tienen las brújulas?

Actividad TRES Construyan un dispositivo: para orientarse:

1. Se sugiere trazar en el pizarrón una circunferencia dividida en cuatro sectores a 90° grados entre sí, rotulando norte arriba, este a la derecha, sur abajo y oeste a la izquierda. RM Hacia mi izquierda; porque si miro hacia el este, por donde se ve el Sol al amanecer, el norte me queda a mano izquierda. 2. RM No hay relación. En la actualidad, existe una coincidencia temporal en cuanto a que el norte geográfico es el sur magnético y viceversa. En un futuro esto podría cambiar, como ha sucedido a lo largo de la historia de la Tierra, debido a fenómenos como el movimiento de los continentes, los impactos de meteoritos masivos o a la ocurrencia de grandes terremotos.

Brújula. Para ello:

• Cómo construirían una brújula sencilla? 1. Necesitan: a) Corcho de botella o pelotita de unicel. b) Aguja gruesa. c) Dedal. d) Tina pequeña con agua a la mitad. e) Imán potente de barra de acero. f) Barniz de uñas o pintura color rojo. g) Cartulina o cartoncillo. 2. Realicen lo que se indica: a) Imanten la aguja.

3. RM Las brújulas, al tener una aguja imantada, responden al campo magnético terrestre, alineándose con los polos magnéticos. Por lo tanto son un instrumento útil para la orientación geográfica, dada la cercanía de los polos magnéticos con los geográficos.

b) Atraviesen con la aguja transversalmente el corcho por el centro. ¡Háganlo con cuidado y protegiéndose con el dedal! c) Coloquen el corcho en el agua para dejarlo flotar libremente. d) Observen cómo el corcho y la aguja toman una posición definida. e) Orienten su cuerpo de manera que la mano derecha apunte hacia donde observamos el Sol al amanecer, es decir, al oriente o este.

Actividad TRES

f) Coloquen la brújula frente a ustedes. Noten que la aguja de la brújula debe estar apuntando hacia el frente, que es el norte. g) Pinten con el barniz de color rojo el extremo del agua imantada que apunta hacia el frente para distinguirlo del sur. 189

El propósito de esta actividad es construir un dispositivo, en este caso una brújula muy sencilla, en la que se aprecie una respuesta al campo magnético de la Tierra, tal como se hiciera en la antigüedad. Construyan un dispositivo para orientarse: Brújula. Para ello: • ¿Cómo construirían una brújula sencilla? RM Requiero imantar una aguja y hacer lo necesario para que dicha aguja pueda moverse libremente, como colgarla de un hilo delgadito o hacerla flotar con un corcho en algo de agua.

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Comenten las siguientes preguntas: 1. RM La brújula es un dispositivo que consta básicamente de una aguja imantada que se alinea con el campo magnético terrestre en dirección norte-sur. 2. RM Los astros celestes no siempre están visibles en todo lugar u hora del día, o puede estar el cielo nublado. Una brújula, en cambio, siempre es útil para orientarnos.

secuencia 13 3. Usen su brújula sencilla para identificar la orientación del salón. Para ello: bre lo Reflexión so aprendido zarías el ¿Cómo utili que dispositivo nstruir acabas de co r el para resolve problema?

a) Elaboren un letrero con una hoja blanca para cada punto cardinal: norte, sur, este y oeste. b) Coloquen las brújulas separadas frente al pizarrón. ¡Recuerden que las agujas imantadas no deben estar muy cerca unas de otras! c) Observen que todas las brújulas apuntan más o menos en la misma dirección. d) Identifiquen la orientación del salón. e) Coloquen los letreros correspondientes a cada punto cardinal sobre las paredes, conforme se indica en las imágenes. comenten las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es la brújula y cómo funciona?

Reflexión sobre lo aprendido

2. ¿Qué ventajas tiene orientarse mediante una brújula respecto a otros métodos como la observación de astros celestes?

RM La brújula me señalará el norte y puedo entonces determinar los cuatro puntos cardinales. De esta manera puedo dirigirme al este para llegar al mar.

Lo que aprendimos En la sección Lo que aprendimos, se presentan las siguientes actividades de evaluación de los contenidos de la secuencia: • Resuelvo el problema: El alumno da una solución al problema; emplea para ello, los conceptos y las destrezas aprendidas. • Para qué me sirve lo que aprendí: El alumno transfiere los nuevos aprendizajes a situaciones y contextos diferentes a los estudiados. • Lo que podría hacer hoy: Se explora el componente conductual (tendencia a la acción) de las actitudes trabajadas durante la secuencia. Esta sección promueve la participación responsable e informada ante un problema o situación cotidiana. El maestro puede, si así lo desea, emplear algunas actividades de la secuencia para realizar la evaluación diaria del trabajo en clase (evaluación formativa), como las que se sugieren en los cierres de sesión. Al final de cada bloque se presenta: • Un Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos, así como un Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque. • Una Lista de cotejo de destrezas y actitudes, en la que se presentan las destrezas y las actitudes que se trabajan en cada secuencia.

Resuelvo el problema Para resolver el problema contesta en tu cuaderno: 1. RM Una brújula. 2. RM Primero, requiero imantar una aguja, frotándola varias veces con un imán en la misma dirección. Luego, para saber cual es el polo sur de la aguja imantada, acerco con cuidado a cada punta de la misma, el polo norte del imán que usé para imantarla. El polo norte de los imanes está coloreado 258

Si estás dentro del salón de clase, ¿sabes hacia dónde está el norte?

Lo que aprendimos Resuelvo el problema “Te has extraviado en un lugar cerca de la costa en el estado de Tamaulipas, ¿Cómo construirías un dispositivo para determinar la dirección en que debes caminar para llegar al mar? ¿Cómo utilizarías ese dispositivo?” Para resolver el problema. contesta en tu cuaderno: 1. Qué dispositivo usarías para orientarte? 2. ¿Cómo lo construirías? 3. ¿Cómo lo utilizarías para orientarte y llegar al mar? Para recapitular el contenido de la secuencia consulten el programa: Un planeta magnético en la programación de la red satelital edusat.

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en rojo. Aquél extremo de la aguja imantada que sea atraído por el polo norte del imán, será el polo sur de la aguja. Moarco o coloreo este polo sur de la aguja. Por último, atravieso con la aguja un corcho, pedazo de unicel o algún otro material ligero que flote, y la coloco donde pueda flotar libremente. 3. RM La aguja se alinea en dirección nortesur, y su extremo rojo apunta concretamente hacia el norte geográfico, con ello, puedo determinar los demás puntos cardinales; en particular, si miro hacia el norte, el este me queda en la dirección en que apunte mi brazo derecho extendido. Para llegar al mar en un punto de la costa de Tamaulipas, debo caminar hacia el este.

Reflexión sobre llo aprendido RL Por ejemplo: Antes pensaba que el magnetismo sólo existía en los imanes, pero no sabía que se pueden imantar otros materiales. Tampoco sabía que la tierra se puede considerar como un imán gigante.

El video explica el fenómeno del magnetismo, describiendo el campo magnético y los polos magnéticos de la Tierra, así como el origen y uso práctico de la brújula.

4 Puede aprovechar el recurso para sintetizar con sus alumnos los conocimientos construidos a lo largo de la secuencia. El recurso tecnológico integra el contenido de la secuencia.

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CIENCIAS

II

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

Te muestran una pluma apoyada sobre una base que se mantiene vertical, sin que aparentemente haya una fuerza que evite que se caiga.

Te muestran una pluma apoyada sobre una base que se mantiene vertical, sin que aparentemente haya una fuerza que evite que se caiga. • Contesta en tu cuaderno: a) ¿Por qué la pluma no se cae a los lados?

• Contesta en tu cuaderno:

b) ¿Qué fuerzas actúan sobre la pluma? c) Señala las fuerzas en un esquema con sus nombres.

a). RM Porque el imán proporciona una fuerza adicional a la gravitatoria.

Lo que podría hacer hoy… ¿De qué manera nos podemos orientar, tanto en el día como en la noche, si no contáramos con una brújula?

b) RM Además de la fuerza gravitatoria que actúa sobre ella, y que apunta hacia abajo, hay la fuerza magnética que ejerce el imán que está en la estructura directamente sobre la punta metálica de la pluma, la cual es atractiva y apunta hacia arriba, contrarrestando la fuerza gravitatoria.

• Escriban las ideas principales en el pizarrón.

c) RM La fuerza de gravedad apunta hacia abajo y la fuerza magnética hacia arriba.

Lo que podría hacer hoy… ¿De qué manera nos podemos orientar, tanto en el día como en la noche, si no contamos con una brújula?

La Estrella Polar

Para saber más… 1. Allier Cruz, Rosalía Angélica, et al. (2005). La Magia de la Física. Tercer Grado. México: McGraw-Hill 1. Otaola, Javier A., et al. El campo geomagnético: un elemento importante en las relaciones solar-terrestres. ILCE. 22 de febrero de 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/114/htm/ sec_7.htm 2. University Corporation for Atmospheric Research. 5 de noviembre de 2003. Descubrimiento de los Cinturones de Radiación. University Corporation for Atmospheric Research. 25 de febrero de 2007. http:// www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Magnetosphere/radiation_belts_discovery.sp.html

191

Para saber más… La consulta de los textos y páginas electrónicas recomendadas en esta sección contribuyen a que los alumnos puedan profundizar y ampliar sus conocimientos acerca del tema revisado en la secuencia. 1. Este texto tiene un tratamiento interesante de las interacciones magnéticas, así como del desarrollo histórico de las ideas en torno al magnetismo.

1. Este vínculo ilustra cómo las partículas cargadas eléctricamente que provienen del Sol, también llamado viento solar, interaccionan con el campo magnético terrestre, produciendo fenómenos como las auroras polares.

• Escriban las ideas principales en el pizarrón. RL Por ejemplo: Si es de día y sabemos la hora, podemos inferir la dirección en que sale el Sol, a partir de lo cual es sencillo localizar los otros tres puntos cardinales. Si es de noche, y se observan estrellas, hay algunas como la Estrella Polar, en la constelación de la Osa Menor, que apunta siempre hacia el norte. Si no contamos con ninguna referencia como las anteriores, podemos intentar imantar un objeto metálico delgado y ligero, como clavo, aguja, alambre delgado, etcétera, y suspenderlo de un hilo o colocarlo a flotar sobre una hoja de árbol, lejos de otros imanes.

2. Este vínculo muestra cómo se descubrieron los cinturones de Van Allen, que están relacionados con el campo magnético terrestre y su interacción con el viento solar.

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Pr oy ecto d e i n vest i g a c i ó n 2

Un modelo de puente para representar las fuerzas que actúan en él Propósito y perspectiva Mediante la elaboración de un modelo de puente se estudiarán las fuerzas que actúan en él. Desde una perspectiva CTS, se analizan las aplicaciones prácticas de las nociones de fuerza, gravitación y peso.

Plan de trabajo En el plan de trabajo se incluye la siguiente información para cada actividad: • Los contenidos conceptuales, en negritas. • Las destrezas en rojo. • Las actitudes en morado. • El trabajo que el alumno desarrolla en la actividad, en azul. El alumno decide cuál o cuáles trabajos incluye en su portafolio. Usted puede sugerir aquellos que considere representativos de la secuencia. • Los recursos multimedia con los que se trabaja en cada actividad. • Los materiales que deben llevarse de casa o el trabajo realizado previamente.

SESIÓN

Momento de la secuencia

1

2

Materiales necesarios o trabajo en casa

Texto introductorio

Valorar la importancia social de los puentes y de su diseño para evitar que sufran daños propiciados por desastres naturales.

Fase I. Investiguemos conocimientos útiles

Sintetizar información sobre conceptos y factores en la construcción de puentes. Cuestionario.

Fase II. Exploremos para definir el problema

Clasificar información sobre los tipos de puentes y de los materiales que se emplean en su construcción. Tabla de datos.

Por equipo: Bitácora o grabadora.

Fase III. ¿Cómo contribuimos a la solución del problema?

Construir un modelo de puente que represente las fuerzas que actúan en él. Modelo de puente.

Por equipo: Materiales de fácil adquisición para elaborar un modelo de puente como: maderitas, cartón, cordel.

3

4

Propósitos (conceptos, destrezas y actitudes)

Prototipo de un puente colgante Puentes

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Para cada actividad se presenta la siguiente información:

Proyecto de investigación 2

Un modelo de puente para representar las fuerzas que actúan en él

1. El propósito. 2. Las sugerencias generales para enseñar en Telesecundaria, que aparecen en un manchón como . Consulte el documento Cinco sugerencias para enseñar en la Telesecundaria para seleccionar la más adecuada.

SESión 1

Prototipo de un puente colgante Lean el texto.

3. Las sugerencias específicas para la actividad. 4. Las respuestas esperadas se marcan como RM: Respuesta modelo. Cuando la pregunta es abierta y acepta más de una respuesta se marca como RL: Respuesta libre. En este caso se ofrecen ejemplos de posibles respuestas o criterios que el alumno debe tomar en cuenta al dar su respuesta.

S esión 1 1 Antes de iniciar la sesión, cerciórese que sus alumnos pueden utilizar correctamente conceptos como: fuerza, energía potencial, energía mecánica, mismos que serán utilizados durante la elaboración de un puente. Puede preguntarles directamente lo que entienden por estos conceptos y corregir si es necesario. Durante todo el proyecto haga mención de la constante interacción de fuerzas que existe en un puente.

Para empezar El interactivo es un simulador que apoya a los alumnos en el diseño de un puente colgante, el conocimiento de técnicas y estilos en la construcción de los puentes, así como la comunicación de ideas y el trabajo en equipo. 3 Además, favorece la interacción social con la oportunidad de que los alumnos contrasten sus conocimientos a lo largo del bloque y valoren la utilidad de la tecnología en la construcción de puentes colgantes. El recurso tecnológico fortalece el proyecto de investigación por lo que puede utilizarlo después de leer el texto introductorio o al finalizar las actividades de desarrollo. El recurso cuenta con instrucciones y sugerencia didáctica que se sugiere revisar antes de utilizarlo para un mejor aprovechamiento.

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Para empezar • Antes de la lectura, comenten qué puentes conocen y cómo creen que están hechos. El Sol DoraDo Domingo 22 de abril de 2007

Demanda la sociedad reconstruir puente fronterizo Después de que el huracán Stan devastó el puente internacional ‘Rodolfo Robles’, que conecta a México con Guatemala, se permite por seguridad, solamente el paso a peatones, bicicletas y motocicletas. El puente únicamente funciona 12 horas, de siete de la mañana a siete de la tarde, por lo que el intercambio comercial ha quedado totalmente paralizado. Incluso algunas agencias aduanales que operaban aquí han tenido que cerrar sus puertas debido a la falta de empleos, ya que todos los trámites de importación y exportación los realizan ahora por el puente ‘Suchiate II’. Además, el poco turismo entre ambos países y los miles de migrantes que regresan de Estados Unidos hacia las naciones centroamericanas para pasar el fin de año o En octubre de 2005, el Huracán ‘Stan’, dañó 34 puentes En Chiapas, dejando aisladas vacacionar, ya no atraviesan por el puente ‘Rodolfo a más de 200 mil personas en poco más de 100 comunidades. Robles’ sino por el puente ‘Talismán’. Esta situación es grave, por lo que se ha solicitado que las autoridades estatales y federales reparen y pongan otra vez en funcionamiento del puente. Por otra parte, en Tecún Umán, Guatemala, la situación todavía es peor: el sector comercial ha empezado a protestar y ha solicitado la intervención del gobierno federal de su país, en demanda de la reapertura y reconstrucción del puente. Esta situación prácticamente los ha llevado a la ruina económica, porque ninguna actividad que se realice en los puentes “Suchiate II” y en el “Talismán-El Carmen” les beneficia. Las ciudades fronterizas tanto Ciudad Hidalgo, en el estado de Chiapas, y Tecún Umán, Guatemala, basan su economía en el intercambio comercial a través del puente “Rodolfo Robles”, razón por la cual les urge reactivar todos sus servicios. De no ser así, el cierre de negocios y la consecuente pérdida de empleos, seguirá en detrimento del bienestar social y la seguridad de los habitantes. En principio, se requiere hacer las evaluaciones técnicas de cada una de las partes del puente, ya que a simple vista se perciben serias irregularidades en el puente. Por estos motivos, la sociedad chiapaneca demanda que los gobiernos federal y estatal reconstruyan el puente y desazolven del río Coatán antes de que llegue la próxima temporada de lluvias y huracanes. 192

El Sol Dora do Domingo 22 de abril de 2007 El texto muestra la situación del puente “Rodolfo Robles”, en la frontera de México con Guatemala, afectado por el huracán Stan y sin reconstruir. El texto no menciona directamente, sólo supone, el factor fuerza como causante de los daños materiales y las consecuencias en la vida cotidiana de las comunidades. Por lo tanto, se sugiere que los alumnos lo deduzcan respondiendo a preguntas como: ¿Qué fuerzas naturales pueden destruir un puente? ¿Cómo lo logran? ¿Qué es un huracán? ¿Qué sucede durante un huracán?’

2 Haga una lluvia de ideas con sus alumnos, para responder a preguntas que motiven su curiosidad: ¿Cómo serían los primeros puentes que se hicieron? ¿Para qué se utilizaron? ¿Con qué materiales se hicieron? Puede orientar las respuestas a esta última pregunta a que los alumnos comprendan que los puentes siempre son para unir y facilitar el intercambio cultural, económico y social de los pueblos.

3 Invite a los alumnos a dar algunas explicaciones sobre la acción del viento y el agua durante un huracán y a nombrar los materiales que ellos creen que se construyen los puentes.

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CIENCIAS

II

Haga una lluvia de ideas con sus alumnos para responder preguntas que motiven su curiosidad, por ejemplo, ¿cómo eran los primeros puentes y de que materiales estaban hechos?

A lo largo de las secuencias del bloque, has trabajado en la descripción y representación de las diferentes magnitudes físicas. En este proyecto analizarás qué fuerzas participan en la estructura de un puente. Con la información obtenida elaborarás tu propio puente a escala con materiales sencillos y, de esta manera, observarás las fuerzas que actúan en él. Valorarás entonces la utilidad de la ciencia y la tecnología para la construcción de puentes.

Consideremos lo siguiente... No pida a los alumnos la respuesta al problema en este momento; deje que ellos expresen lo que saben al respecto. La solución que proponemos a usted le brinda información necesaria para el desarrollo del proyecto y para guiar a sus alumnos durante las actividades.

Consideremos lo siguiente… Lean con atención el problema que se plantea. Con el trabajo que realicen en este proyecto podrán diseñar una propuesta concreta de solución. La mayor parte de nuestro país tiene accidentes geográficos, donde los puentes resultan de vital importancia para la comunicación. ¿Qué aspectos se deben tomar en cuenta para el diseño de un puente? ¿Cómo se construye un puente?

Solución al problema: RM Es necesario tomar en cuenta el sistema de fuerzas, el material de fabricación, el peso máximo que puede soportar, la tensión de los cables si es que los tiene, la estabilidad del suelo, la sismicidad de la zona, la humedad del ambiente. Si se construye arriba de un río, es necesario efectuar un estudio hidrológico sobre el cauce, la altitud de las riberas y el comportamiento en época de lluvias. Para hacer un puente en las montañas, se debe considerar la firmeza del terreno donde será la cimentación. En todos los casos, se establecen relaciones de fuerza, y el objetivo es conseguir la estabilidad del puente.

Con los conocimientos que tienes sobre la interacción de fuerzas ¿Qué sugerencias podrías aportar para su construcción y beneficio de la comunidad?

Lo que pienso del problema Responde en tu bitácora: 1. ¿Cuál es la utilidad de un puente? 2. ¿Qué consecuencias económicas y sociales ha traído a las comunidades el mal funcionamiento del puente internacional “Rodolfo Robles”? 3. ¿Qué tipo de fuerzas intervienen en la construcción de un puente? 4. ¿Qué se debe tomar en cuenta para la reconstrucción del puente internacional “Rodolfo Robles”?

Recuerda que para el registro de tus actividades: Utiliza un cuaderno, libreta o carpeta como bitácora. Lleva ahí un registro ordenado de lo que piensas del problema, de los textos consultados, de las entrevistas que realices, de los datos y objetos encontrados. Estas anotaciones te serán muy útiles para elaborar el informe del proyecto.

Manos a la obra

Lo que pienso del problema

SESión 2

Plan de trabajo Recuerda que el Plan de Trabajo explica las actividades que tendrás que realizar, organizadas en fases. 193

Sesión 2 En esta sesión los alumnos sintetizarán la información para decidir el modelo de puente que construirán. Antes de iniciar esta sesión, invite a los alumnos que recuerden la importancia de los puentes, los materiales usados para su construcción a través del tiempo y algunos cambios en su construcción. Todo esto que se ha trabajado en la sesión anterior. Se sugiere realice preguntas como: 1. ¿Qué fenómenos naturales pueden causar la destrucción o deterioro de un puente? 2. ¿Cuáles son las ventajas que representa un puente entre comunidades, poblaciones o países? 3. ¿En cuáles actividades de la sociedad los puentes tienen gran importancia?

4. RL Por ejemplo: Entre otras cosas se debe estimar sobre número de personas y número y peso de los vehículos que lo transitan por día para calcular las fuerzas que va a resistir, la longitud que debe tener el puente, la calidad de materiales que se usarán, el tipo de suelo donde se asentarán las columnas para sostenerlo. Se debe tomar en cuenta también factores como: Elementos meteorológicos como cantidad de lluvia anual y en rapidez máxima de los vientos.. Para cerrar la sesión, pida a sus alumnos que comparen entre los puentes actuales y los antiguos aspectos como las formas de construcción y el tipo de los materiales: fibras vegetales, madera, rocas, lodo. Pida a sus estudiantes que recuerden imágenes de puentes en revistas, televisión o películas que les sirva para este ejercicio.

1 Para interesar a los alumnos pídales que comenten las implicaciones que traería tanto a la vida cotidiana de la comunidad como a cada uno de los habitantes, la desaparición de algún puente cercano a su comunidad. Si lo considera conveniente, mencione otras funciones de los puentes; como la de los puentes levadizos en los castillos medievales rodeados de fosas de agua, cuyas funciones eran la defensa y protección de los moradores del castillo. 1. Puede aprovechar la situación que se presenta en el texto introductorio para resaltar el aislamiento que sufrieron las comunidades al ser destruido el puente por lo cual había urgencia de reconstruirlo. RL Por ejemplo: El objetivo principal de un puente es unir dos puntos de difícil acceso, acortando la distancia de los recorridos. Al estar unidos dos puntos se puede dar entre las personas un intercambio de varios aspectos: turismo, comercio, etc. 2. RL Por ejemplo: Escasez de alimentos. Se han afectado el paso de migrantes, el intercambio comercial y el turismo y por consecuencia, se reducen las fuentes de empleo en la zona. 3. RL Por ejemplo: La estructura de un puente está sometida a la fuerza gravitacional y a fuerzas de tensión de los elementos de su estructura dispuestos para equilibrar a las primeras. L i b r o p a ra el maestro

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Calendario de actividades

Proyecto de investigación 2 Fase i: investiguemos conocimientos útiles

Ayude a sus alumnos a calcular los tiempos de entrega estimando la cantidad de trabajo que puede realizarse en cada sesión, de forma que puedan cumplir con los tiempos establecidos.

Para obtener información sobre las fuerzas que intervienen en la construcción de puentes, los elementos que se toman en cuenta para su construcción, los diferentes diseños existentes y los materiales empleados, revisarán algunas de las secuencias que trabajaron durante el Bloque 2, algunos textos y páginas electrónicas y el video Puentes. Fase ii: exploremos para definir el problema Para ampliar la información sobre los diferentes diseños y los materiales empleados para construir puentes recabarán información en compañías constructoras, con ingenieros, arquitectos o maestros de obra de su comunidad. Para conocer las ventajas que para las comunidades tiene un puente, identificar algunos puentes cercanos a su comunidad y entrevistar a los habitantes sobre esta cuestión.

5 Sugiera a los estudiantes que hagan una copia del plan de trabajo en una cartulina y la tengan a la vista; esto les ayudará a calcular sus tiempos para la realización de las actividades.

Fase iii: ¿cómo contribuimos a la solución del problema? A partir de la información obtenida elaborarán un puente en miniatura. Para ello, emplearán elementos de fácil acceso en su comunidad como palillos de dientes, palitos de paleta, listones de madera, cuerda, hilo o estambre.

Fase I: Investiguemos conocimientos útiles

Calendario de actividades Nueva destreza empleada 3 Comente con sus alumnos las nuevas destrezas empleada, con ejemplos de la vida cotidiana. Como ejemplo: Tus padres saben que viste el noticiero completo y ellos te piden que les comentes las noticias más importantes. Elegirás las que creas de mayor importancia y reunirás varias en una sola descripción debido a que tratan el mismo tema. Cuando te piden que cuentes una película también sintetizas información.

Recuerda que en el Calendario escribirás las actividades que realizarán los responsables de cada una de ellas y las fechas de entrega En cada fase identifiquen las actividades por hacer y designen a los responsables de cada una de ellas. Consulten con su maestro la fecha final de entrega para que distribuyan mejor su tiempo. De resultarles útil cópien el formato siguiente en su bitácora. En caso contrario, diseñen su propio calendario.

cronograMa de actividades resPonsaBLes Fase ii Fase iii

Fase I. Investiguemos conocimientos útiles a

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Sinteticen información acerca de los puentes y sus características. Para ello:

Sugiera a sus alumnos que dividan las lecturas por temas. Los temas generales podrían ser:

FecHa

Fase i

sinteticen información acerca de los puentes y sus características. Para ello: 194

a) Tipos de puentes. b) Materiales y estructuras de los puentes. c) Los componentes de un puente. d) Beneficios para la población en la construcción de un puente. 3 Para la elaboración de la síntesis, tomen en cuenta los aspectos relevantes sobre cada punto investigado.

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CIENCIAS

II

1. a) RL Por ejemplo: Textos introductorios de

las Secuencias 7, 8; Textos de información inicial de las Secuencias 2, 7, 8; Textos de formalización de las Secuencias 6, 7, 8, 9. Actividad 1 de las Secuencias 2, 7, 8; Actividad 2 de la Secuencias 7, 8.

Recuerda que en esta fase recopilarás información documental útil para el desarrollo del proyecto. Te damos algunas referencias de lo que sabes para las consultes. 1. Respondan: a) ¿Qué lecturas y actividades del bloque nos pueden servir para identificar las fuerzas que actúan en un puente?

b) RL Por ejemplo: Dependiendo de la longitud del puente, este podría romperse en el centro, de manera que habría que incluir tensión equilibrante en algunas secciones, o bien poner soportes en las secciones de mayor longitud. Se tiene que calcular, además del peso de los materiales, el peso máximo del tránsito que tendrá el puente.

c) RL Por ejemplo: Puente en arco, colgante, viga, losa, atirantado, reticulado, levadizo.

d) RL Por ejemplo: Para los puentes modernos los materiales más comunes son acero y concreto, así como hormigón armado, pretensado y postensado. Para otros puentes se usan materiales tradicionales ancestrales como piedra, madera o fibras vegetales. En algunos climas es recomendable usar materiales flexibles, que resistan la humedad y que no entren en resonancia si se encuentran en una zona sísmica. En otros ambientes es conveniente utilizar material resistente como el concreto. (Se le llama hormigón pretensado al concreto al que se le introducen cables o alambres tensados; y hormigón postensado, al cual se le introduce una armadura especial).

e) 1 Ayude a sus alumnos complementando algunos de los conocimientos que vayan adquiriendo. Por ejemplo: puede mencionar que a los postes que soportan el peso del puente generalmente se le agrega unas zapatas o bases para evitar el hundimiento. Algunos ejemplos de lo anterior son: a) Un clavo se hunde por la punta, que es la parte que ejerce más presión al tener menos superficie. b) Los tirantes de las mochilas, entre más gruesos estén, molestan menos. Al haber mayor superficie, hacen menos presión. RL Por ejemplo: Los postes tiene la función de soporte, el tablero funciona como superficie para el desplazamiento, los tirantes actúan como tensores entre el soporte y el tablero.

f) RL Por ejemplo: Depende de la intensidad del sismo, de la fortaleza y de la estructura del puente. En los puentes colgantes, el daño principal lo provocan las oscilaciones constantes que pueden ser desde movimientos leves hasta oscilaciones que, por durar mucho tiempo, se amplifican hasta provocar la rotura de los tirantes y del tablero. En puentes no colgantes, un sismo puede provocar desde fisuras hasta la caída de la construcción.

b) ¿Qué elementos se deben tomar en cuenta para diseñar un puente? c) ¿Qué diseños de puentes existen? d) ¿Qué materiales se emplean para construir los puentes? e) ¿Qué función tienen las diferentes secciones de un puente? f) ¿Cómo afecta un sismo a la estructura de un puente? 2. Consulten las referencias que consideren necesarias para identificar el tipo de puentes y sus características. Pueden consultar las referencias que se listan abajo. Para ello: a) Dividan las lecturas entre todos los equipos. b) Cada equipo buscará y sintetizará los textos revisados en su bitácora. c) Expondrán una síntesis de la información consultada al resto del grupo. 3. Elijan las estrategias para revisar y sintetizar la información documental investigada.

Algunas referencias de interés Ciencias II. Énfasis en Física: 1. Secuencia 4: ¿Cómo caen los cuerpos? 2. Secuencia 7: ¿Por qué se mueven las cosas? 2. Secuencia 8. ¿Cuáles son las causas del movimiento? Geografía de México y del mundo: 1. Secuencia 3: Un recorrido por México. 1. Puentes 1. Tagüeña, Carmen et al. (1999). Física. México: Santillana. 2. Allier Cruz, Rosalía Angélica et al. (2005). La Magia de la Física. Tercer Grado. México: McGraw-Hill. 1. Diario El País. Los puentes, clasificación. 23 Febrero 2007. http://thales.cica.es/rd/ Recursos/rd99/ed99-005302/contenido/9_clasificacion_puentes.htm 2. Genescá, Joan. Más allá de la herrumbre III. Corrosión y medio ambiental. ILCE. 23 Febrero 2007. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/121/htm/ masalla3.htm 195

Algunas referencias de interés Las secuencias le ayudarán al alumno a recordar y fortalecer los conceptos ya vistos y su aplicación directa en un dispositivo elaborado por ellos. En la Secuencia 4 se mostró que todos los cuerpos están sometidos a la fuerza gravitacional. En la Secuencia 7 y 8 se vio la interacción de la fuerza y el movimiento con base en las Leyes de Newton. Esta secuencia ayudará al alumno a localizar las zonas sísmicas y también brinda una idea aproximada de la distancia entre varios puntos de nuestro país. En esta secuencia los alumnos aprendieron la geografía y distribución política de nuestro país. Los ejercicios de localización realizados son para formular los cálculos que se piden de tiempo y distancia relacionados con la onda sísmica.

El video permite reconocer diseños, fuerzas, materiales y elementos que incluye la construcción de puentes atirantados, colgantes o de arco.

En el primer libro se puede encontrar información sobre varios temas que se han visto durante el proyecto como la fuerza gravitacional, leyes de Newton, sistemas de fuerzas. En el segundo libro se puede encontrar información sencilla sobre temas relacionados con cambios físicos como la dilatación de los cuerpos.

En primera referencia electrónica sobre la clasificación de puentes, encontrará un breve resumen sobre la historia y evolución de la construcción de los puentes y los diferentes tipos que existen. En la segunda página se presenta un peligro constante a los puentes: la corrosión que sufren las estructuras metálicas.

4 Puede aprovechar el recurso como fuente de información y reflexión sobre la importancia del conocimiento de las fuerzas para la construcción de un puente. El recurso tecnológico aporta información de interés para el desarrollo del proyecto. Los libros se sugieren para complementar los conceptos de las secuencias anteriores. Por último la información de la red, da un resumen sobre varios aspectos de los puentes en general y un peligro como es la corrosión de los materiales que tienen los puentes.

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Para el cierre de sesión se sugiere que revise de manera general el trabajo de los equipos. Puede pedir a un integrante de cada equipo que exponga ante todos sus compañeros el trabajo realizado. Asegúrese en este momento que ninguno de sus estudiantes se atrase en la marcha del proyecto.

S esión 3 En esta sesión los estudiantes realizarán entrevistas para obtener y clasificar la información necesaria para el diseño y construcción del modelo de puente.

Proyecto de investigación 2 intercambien la información que cada equipo sintetizó. Para ello: 1. Escuchen con atención las exposiciones de sus compañeros. 2. Completen su bitácora con la información que se aporte.

anclaje

tramo extremo

armadura de refuerzo

Un puente consta de varios segmentos. En este puente colgante todos los cables se encuentran suspendidos entre una torre y otra.

SESIÓN 3

Fase II: Exploremos para definir el problema Recuerda que en esta etapa recabarás información directamente de tu comunidad para resolver el problema.

obtengan información que les ayude a elaborar su puente. Para ello:

Fase II: Exploremos para definir el problema

1. Seleccionen uno o varios puentes en su comunidad o cercanos a ella. 2. Formen cuatro o cinco equipos y repártanse la investigación sobre los puentes.

Obtengan información que les ayude a elaborar su puente. Para ello:

3. Investiguen a cargo de qué instancia gubernamental se encuentra el puente. 4. Realicen una entrevista para indagar:

La información recopilada puede ser acompañada por fotografías, siempre y cuando no resulte oneroso y problemático para sus alumnos. También puede pedirles que hagan dibujos. Algunas instituciones tienen folletos que pueden servir para ilustrar la información.

Puente atirantado.

a) Los materiales empleados para construir puentes. b) El tipo de puente o puentes que se encuentran en su localidad. c) Los materiales con los que están hechos dichos puentes. d) Las ventajas que un puente tiene para sus comunidades.

Puente de arco.

Deje a los alumnos que decidan cómo obtener la información que se les pide. Con los proyectos que han hecho hasta ahora, tienen elementos para saber si una entrevista, una observación directa o una encuesta pueden serles de utilidad. Es recomendable que antes de que los alumnos visiten alguno de estos lugares, usted haya recorrido el lugar o recopilado alguna información del mismo, de tal manera que pueda orientar mejor el trabajo de campo de sus alumnos.

torre

cables principales tirantes

e) Determinen las ventajas que ofrecen los puentes rígidos y los puentes flexibles, así como en qué casos es mejor construir cada tipo de puente. 5. Investiguen si existe alguna obra cercana de un puente. 6. Pidan permiso de visitar la obra y entrevisten a personas que trabajan en ella.

Puente colgante.

7. Pueden emplear los siguientes instrumentos para recabar la información. Adáptenlos o complétenlos según sus necesidades.

196

Para reafirmar sus conocimientos, en todo momento estimule a sus alumnos utilizar correctamente los conceptos de masa, fuerza gravitacional, velocidad. Puede animarlo, a que siempre usen frases como ‘una masa de 100 kg’ en lugar de frases como ‘un peso de 100 kg’.

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CIENCIAS

II

Clasifiquen la información obtenida durante las entrevistas:

Para hacer sus entrevistas: Elaboren y lleven por escrito cuatro o cinco preguntas clave para guiar sus entrevistas. Por ejemplo, ¿cuándo se construyeron los puentes de esta región?, ¿qué necesidades han cubierto dichos puentes?, ¿qué fuerza pueden soportar?, ¿cómo se sostienen?

Pida a los alumnos que intercambien la información obtenida sobre los puentes. Es interesante saber cuál ha sido su fuente informativa y qué tan confiable es. Para que la información de cada equipo se enriquezca con los datos obtenidos por el resto de sus compañeros, pida que un representante de cada equipo pase al pizarrón a anotar la información obtenida. Con ella, todos completarán sus bitácoras.

Utilicen una grabadora, una libreta pequeña de notas o bien, su bitácora para registrar la información durante la entrevista.

Al terminar sus entrevistas: Reúnanse con todo el equipo y seleccionen la información útil para resolver el problema. Valoren las coincidencias en las respuestas de los entrevistados. Una tabla de datos puede ser de gran ayuda.

Clasifiquen la información obtenida durante las entrevistas: 1. Reúnan las entrevistas de todos los equipos. 2. En una tabla de datos integren la información de cada lugar visitado. Observen el ejemplo a continuación. Fuente de información

Puentes que hay en mi localidad

Fuerzas que soportan

Material de fabricación

Ventajas para la comunidad

Para el cierre de sesión se les puede plantear a los alumnos que hasta ahora se han dicho los beneficios que trae un puente para las personas que viven a ambos lados de él.

SESIÓN 4 3. Elaboren un resumen de la información.

Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema?

SESIÓN 4

Construyan un modelo de puente en miniatura. Para elaborar una maqueta o un modelo: Decidan el tipo de construcción que van a realizar. Identifiquen las principales características que se deben tomar en cuenta. Decidan los materiales que van a usar. Hagan un boceto o diagrama de la construcción en papel: • Utilicen los diagramas y los textos consultados. • Tomen en cuenta las partes que se construirán por separado. Utilicen pegamento para madera para unir los diferentes palillos, cartón, cuerdas o hilos. Ensamblen las partes que construyeron por separado. 197

Antes de iniciar la sesión, pida a sus alumnos que analicen los dibujos de puentes de la página anterior. A partir de eso y con la información que han recopilado hasta ahora, seguramente harán despliegue de su creatividad para construir un puente. Puede sugerirles que para iniciar la construcción del puente primero lo tienen que diseñar en papel. El dibujo del puente les podrá orientar y en equipo, podrán hacer cambios y modificaciones que crean necesarios al analizarlo entre ellos. Recuerde a sus alumnos que ahora tendrán que construir un modelo a escala de puente con materiales sencillos. Asimismo, de entre los modelos de puentes elaborados en el grupo, decidirán cuál pueden dejar en la escuela. Durante esta sesión, los alumnos diseñarán y construirán su modelo de puente.

Fase III. ¿Cómo contribuir a la solución del problema? Construyan un modelo de puente en miniatura. 1 Oriente a sus alumnos para que utilicen una base sólida y firme para construir su puente. De la misma manera utilice los dispositivos hechos por ellos para hacerles comprender las fuerzas que actúan en un puente, tales como sismos y vientos que pueden afectar su funcionamiento.

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Evalúen los diferentes puentes miniatura construidos. Para ello:

Proyecto de investigación 2

2 Propicie que sus alumnos expongan algunas ideas con base en sus observaciones y conocimientos adquiridos en afirmaciones como éstas: a) Puede haber movimientos de acomodo de la estructura del puente que produzcan daños menores. b) La estructura del puente está diseñada para soportar un peso máximo que no se debe rebasar. 3 Al terminar su puente, pida a los alumnos que hagan pruebas sobre su capacidad de carga, colocando objetos que tengan a la mano: como llaves, monedas, un monedero, un carrito, etcétera. Es deseable que los alumnos hagan los ajustes que consideren necesarios para que su puente soporte más peso.

Diferentes pasos para la construcción de un puente colgante

evalúen los diferentes puentes miniatura construidos. Para ello: Recuerda que en esta fase se utiliza la información obtenida hasta ahora a fin de desarrollar un producto que de a conocer el problema y posibles soluciones.

1. ¿Qué parte del puente fue la que les costó más trabajo armar? 2. Sabiendo que cada parte de la estructura del puente tiene una función específica: a) ¿cuál es la estructura del puente que no puede ser flexible? ¿Por qué?

1. RL Por ejemplo: El tablero, porque no es fácil ajustar los tirantes. 2. a) RM Las partes inflexibles del puente son los soportes, que pueden ser torres o postes. Si los soportes tienen movilidad, el puente completo está en peligro de caer con facilidad.

b) RM Dependiendo del tipo, la finalidad y los materiales de construcción del puente, el tablero puede tener también algún grado de flexibilidad; por ejemplo en los puentes colgantes tienen un poco de flexibilidad. Las otras estructuras que permiten flexibilidad, son los tirantes y los cables.

3. Sería bueno hacer notar a los alumnos que los puentes colgantes, al no tener ningún cuerpo de construcción en el centro, dejan el paso libre del agua de un río y evitan la acumulación de residuos al centro, que puedan formar diques y con ello inundaciones. Para cerrar la sesión, pida a los alumnos que respondan a preguntas como: a) ¿Qué tipos de puente permiten flexibilidad y cuáles son sus partes flexibles y cuáles sus partes rígidas? b) Según su forma de construcción, ¿qué tipos de puentes hay y cuáles son sus diferencias?

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b) ¿Qué estructura del puente permite flexibilidad? 3. Opinen acerca del tipo de puente que consideren más adecuado para su comunidad.

SESIÓN 5

Para terminar Recuerda que en esta etapa elaborarás un reporte de investigación y encontrarás la manera más apropiada de presentar tu producto terminado a la comunidad.

comuniquen los resultados que obtuvieron. Para ello: 1. Determinen de los productos desarrollados durante el proyecto cuáles quieren comunicar, por ejemplo: síntesis de información sobre la construcción de los puentes, tipos de puentes y sus características, sistemas de fuerzas que trabajan en un puente, materiales de construcción de puentes, reportes de entrevistas; etcétera.

198

SESIÓN 5 En esta sesión sus alumnos valorarán la importancia social de los puentes en la antigüedad y actualmente. Además comunicarán los resultados que obtuvieron. Verifique que sus alumnos tengan lo necesario para poder realizar su presentación del modelo.

Para terminar Con esta última etapa finaliza el trabajo del Bloque 2, por lo que es importante que verifique que los alumnos hayan comprendido la información revisada en las secuencias, respecto al concepto de fuerza y sus representaciones. Colabore con sus alumnos en la elaboración y la presentación de sus trabajos y resultados.

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CIENCIAS

II

Lo que aprendimos

2. Pueden elaborar un reporte que contenga:

Evalúen lo aprendido durante el proyecto.

a) Introducción: Expliquen el propósito del proyecto. b) Desarrollo: Describan el procedimiento que siguieron para elaborar el puente en miniatura, enfatizando las fuerzas que deben considerarse en su construcción.

Pida a sus alumnos que expresen la relación existente entre la gravedad y la tensión ejercida por los tirantes del puente; la relación entre la masa de los peatones y/o vehículos que pasan sobre el puente y los soportes del puente. También puede pedir que tracen un diagrama del puente en su cuaderno y hacer un sistema de fuerzas dibujando sus vectores correspondientes.

c) Conclusiones: Realicen un dibujo de su puente, donde indiquen las fuerzas que actúan en él. Para ello: i. En el dibujo señalen los componentes siguientes: cables, tirantes verticales, soportes, tablero, ii. Con flechas, indiquen las fuerzas que actúan en cada uno de los componentes nombrados. 3. Organicen en su escuela una presentación pública de las maquetas de los puentes construidas. 4. Presenten a las autoridades de la escuela el prototipo elegido y sus ventajas. 5. Organicen con los asistentes un intercambio de opiniones sobre la importancia de las vías de comunicación, su cuidado y mantenimiento.

5 Sugiera a sus alumnos que individualmente o por equipos, busquen fotografías o elaboren un dibujo de algún puente conocido, lo coloquen en el aula y escriban datos, como tipo, longitud y ubicación. Pueden utilizar como modelo la Tabla que se encuentra en la sección ‘ Lo que pienso del problema’.

Lo que aprendimos Evalúen lo aprendido durante el proyecto. Recuerda que aquí evaluarás aprendizajes y la contribución de tu producto para resolver el problema.

• Respondan en su bitácora: 1. Sobre los puentes y sus características: a) ¿Qué aspectos o factores se toman en cuenta para diseñar un puente? b) ¿Qué fuerzas deben considerarse en su construcción?

1. a) RL Por ejemplo: Longitud, ancho y resistencia del puente, materiales de fabricación, tipo de suelo donde se asentarán las columnas para sostenerlo, carga que soporta, fuerzas resultantes y equilibrantes. Elementos meteorológicos como la cantidad de lluvia anual y la velocidad de los vientos.

c) ¿Qué tipo de puentes han visto en poblaciones o carreteras cercanas a tu comunidad? d) ¿Qué beneficios se obtienen con la construcción de un puente? 2. Sobre el trabajo realizado: a) Escriban las dificultades que tuvieron para realizar su proyecto, las causas y cómo las resolvieron. b) ¿Qué fue lo que más les gustó durante el proyecto? c) ¿Se sienten satisfechos del trabajo realizado? ¿Por qué? d) ¿Cómo mejorarían su modelo de puente?

b) RL Por ejemplo: Fuerza producida por la masa de: a) los objetos que pasarán por el puente, b) materiales de construcción del puente. La interrelación de fuerzas entre los tirantes, soportes y tablero principal.

c) RL Por ejemplo: Puente atirantado en la carretera principal. Puente colgante sobre algunas calles y avenidas. Puente de arco sobre el río o sobre la cañada.

d) RL Por ejemplo: Permitir la comunicación y libre tránsito entre los pobladores de las comunidades vecinas, así como el intercambio de mercancías.

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c) Es probable que haya alumnos que mientras investigaban para cumplir la tarea asignada hayan encontrado información que no formó parte de la información requerida pero sí resultó para ellos de mucho interés. Invítelos a exponer la información que ellos deseen consideren importante. RL Por ejemplo: Sí. Trabajamos en conjunto y aprendimos unos de otros, logrando terminar el puente a tiempo.

d) RL Por ejemplo: Organizando mejor los tiempos de entrega para evitar atrasos.

2. a) RL Por ejemplo: Una de las dificultades fue la falta de información para calcular las medidas para que resistiera el puente. También, nos costó trabajo armar el tablero con los tirantes.

b) RL Por ejemplo: Conocer los puentes más largos del mundo.

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evaluación bloque 2 Las actividades que se presentan al final de cada bloque le permitirán evaluar de manera integral los conocimientos generales trabajados. Esta evaluación posibilita medir los logros individuales de sus alumnos y, con ello, asignar una calificación parcial que, junto con las evaluaciones y observaciones que usted realizó a lo largo del bloque, le permitirán obtener una calificación bimestral.

EVALUACIÓN BLOQUE 2

Las fuerzas.

La explicación de los cambios Revisión de secuencias I. Lee atentamente los siguientes casos. Subraya la expresión que contiene la respuesta correcta. 1. Un niño lanza una bola de lodo que cae al suelo a cinco metros de distancia. ¿Cuál de las afirmaciones es adecuada para describir el cambio en el estado de movimiento de la bola?

Revisión de secuencias

a) Cae debido a una fuerza que actúa a distancia. b) Cae porque, al estar hecha de tierra húmeda, regresa al lugar al que pertenece. c) Cae debido a una fuerza que actúa por contacto. d) Cae porque se acaba la fuerza que se le aplicó al ser lanzada.

Las actividades de esta sesión de evaluación (100 minutos) inician con la sección Revisión de secuencias, donde se presenta una propuesta de examen bimestral integrado por una cantidad variable de reactivos, que se pueden contestar en 50 o 60 minutos. Usted puede pedir a los alumnos que contesten la totalidad de los reactivos o seleccionar los que considere más relevantes. Se sugiere que la calificación obtenida en el examen constituya el 20% de la calificación del bimestre. Al final de esta secuencia se presenta un ejemplo de ponderación de los diferentes elementos de evaluación considerados. Durante el tiempo restante de la sesión se puede calificar el examen; para ello puede propiciar una autoevaluación. Una estrategia es la siguiente: organice que entre todo el grupo se resuelva el examen, argumentando cada respuesta con base en los textos y actividades de las secuencias revisadas. Solicite a los alumnos que tuvieron respuestas erróneas, que analicen el origen de su error. Para realizar el ejercicio de evaluación, cuenta usted con una sesión. También puede solicitar una coevaluación, es decir, que por parejas o equipos identifiquen las respuestas correctas así como las erróneas, las argumenten y se asignen una calificación. Para ello, usted cuenta con las respuestas de cada reactivo. Comente con sus alumnos las dudas que surjan durante la resolución del examen.

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2. ¿En cuál de las siguientes situaciones no actúa una fuerza? a) Un automóvil frena al acercarse a un alto. b) Una pelota se deforma por un momento al chocar con una raqueta de tenis. c) Una nave con el motor apagado viaja en el espacio con movimiento rectilíneo uniforme. d) Un imán atrae un clip de metal y lo mueve de su posición.

II. Aplica tus conocimientos para elegir la respuesta correcta. 3. Una caja se encuentra en reposo sobre la superficie de un plano inclinado. ¿Cuál es el diagrama de fuerzas que representa la situación descrita?

a)

b)

c)

d)

200

Este es el momento adecuado para pedir que evalúen de manera individual o en pares el portafolio que cada alumno integró con los trabajos realizados en cada secuencia y que le parecieron más relevantes. Pida que se asignen una calificación entre 1 y 10 de acuerdo con la calidad de los trabajos realizados. Se sugiere que esta calificación represente un 5% de la calificación del bimestre. La sección Autoevaluación se presenta únicamente en los bloques I, III y V. No tiene una calificación numérica y su función es que los alumnos constaten el progreso experimentado en el trabajo en equipo a lo largo del año. Para ello, los alumnos comparan su desempeño en tareas que requieren de la colaboración con sus pares, al inicio, a la mitad y al final del año escolar.

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CIENCIA S II

CIENCIAS

II

4. La fuerza que actúa sobre una bala cuando se dispara un rifle es de 27 N, mientras que la fuerza que actúa sobre el rifle es de -27 N. ¿Cuál es el valor de la fuerza resultante? a) 0 N

b) 1N

c) 54 N

d) 729 N

5. Sobre una caja actúan dos fuerzas concurrentes. ¿Cuál es la fuerza resultante de este sistema? • Toma en cuenta que la escala de los vectores es: 1 cm = 1 N

4N

2.5 N

a) 3 N

b) 6 N

c) 180 N

d) -3 N

6. Al jalar un costal lleno de frutas recibes la ayuda de varios amigos. Como resultado de esto, la fuerza ejercida sobre el costal se multiplica por tres. ¿Cómo varía la aceleración del costal? a) Se reduce a la mitad b) Se queda igual c) Se duplica d) Se triplica 7. De las siguientes situaciones, ¿cuál no corresponde a un par de fuerzas de acción y reacción? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) Ninguna

1

2

3

4

El pie empuja la Tierra. La Tierra empuja al niño.

El cohete empuja al gas. El gas empuja al cohete.

El martillo golpea la lata, la lata se deforma y empuja al martillo.

La Tierra atrae al hombre. El hombre atrae a la Tierra. 2 01

Maestro: Las medidas de los vectores se han reducido por razones de espacio. La escala marcada, 1 cm: 1 N. corresponde al L.A. L i b r o p a ra el maestro

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evaluación bloque 2

EVALUACIÓN BLOQUE 2 8. ¿Cuál de las siguientes gráficas describe la relación entre la distancia y la fuerza de atracción gravitacional? a) i b) ii c) iii d) iv ii 1.2

30

1

25

0.8

20 Fuerza

Fuerza

i

0.6

15

0.4

10

0.2

5 0

0

0

2

4 Distancia

6

iii

0

2

4 Distancia

6

0

1

2

3 4 Distancia

5

6

iv 6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

0

0

0

2

Fuerza

4

6

III. Subraya el argumento más adecuado para contestar las situaciones planteadas: 9. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la fuerza de atracción gravitacional es incorrecta? a) El Sol ejerce una fuerza de atracción sobre la Tierra. b) Una persona no ejerce fuerza de atracción sobre otra. c) La luna ejerce una fuerza de atracción sobre nosotros. d) La Tierra ejerce atracción sobre los cuerpos que caen libremente

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10. ¿Cuál de los siguientes enunciados emplea el término energía en un contexto no científico? a) La energía luminosa del Sol es necesaria para la vida en la Tierra. b) La energía del Sol puede transformarse en energía positiva. c) El calor es una forma de energía. d) Es necesario utilizar tipos de energía menos contaminantes. 11. Todos los enunciados, menos uno, describen manifestaciones posibles de energía. ¿Cuál es? a) En una explosión nuclear la energía se manifiesta en forma de calor y sonido. b) Cuando un imán atrae a un clavo, la energía se manifiesta en forma de movimiento. c) Cuando una piedra cae al suelo la energía se manifiesta en forma de electricidad. d) La energía química esta presente en los combustibles como la gasolina. 12. Menciona con cuál de las siguientes formas no es posible cargar eléctricamente un objeto hecho de plástico. a) Ponerlo en contacto con otro cuerpo cargado eléctricamente. b) Ponerlo en contacto con un objeto sin carga. c) Frotarlo con una franela. d) Frotarlo con el cabello. 13. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las características de la fuerza eléctrica y la fuerza gravitatoria es falsa? a) Ambas actúan a distancia. b) Las dos son proporcionales al producto de las masas de las cargas. c) Ambas son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre las masas. d) Las dos son únicamente atractivas. IV. Selecciona el valor que resuelva cada caso. 14. ¿Cuál piedra tiene mayor energía potencial? a) Una de 100 g a 2 m b) Una de 200 g a 2 m c) Una de 50 g a 2 m d) Una de 50 g a 1 m

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EVALUACIÓN BLOQUE 2 15. Si en la cima de una colina tienes 1600 J de energía potencial, ¿cuánta energía cinética tienes en el punto medio de la bajada cuando desciendes? Utiliza el Principio de conservación de la energía mecánica. a) 1600 J b) 200 J c) 400 J d) 800 J 16. Si dividimos un imán, ¿cuántos polos tendrá cada imán resultante? a) Uno b) Dos c) Tres d) Cuatro

Autoevaluación • Sigue las instrucciones: 1. Escribe en la columna de la derecha el número que describa mejor tu actitud personal frente al trabajo en equipo. Emplea la siguiente escala: 1 = nunca, 2 = pocas veces, 3 = con frecuencia, 4 = siempre. ¿Cómo trabajo en equipo? Actitud

Valoración

a) Cuando trabajamos en equipo, espero a que uno de mis compañeros nos organice. b) Cuando dividimos las tareas y termino primero, ayudo a mis compañeros. c) Mis compañeros de equipo me toman en cuenta.

d) Si uno de mis compañeros hace un buen trabajo, se lo digo.

e) Si los demás no hacen lo que les toca, yo tampoco cumplo con mi tarea.

f) Durante una actividad, escucho y respeto la opinión de los demás.

g) Me gusta aportar ideas para realizar una actividad grupal.

h) Cuando algo me sale mal, reconozco mi error.

i) Considero que el trabajo en equipo contribuye a mi aprendizaje.

j) Cuando trabajamos en equipo, nos resulta muy difícil ponernos de acuerdo.

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CIENCIA S II

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Autoevaluación

2. Responde: a) ¿Qué afirmaciones favorecen el trabajo en equipo? b) ¿Cuáles de estas actitudes manifiestas cuando trabajas con tus compañeros de equipo? 3. Es recomendable que guardes una copia de este cuestionario en el portafolio, para que lo compares con los que harás al final de otros bloques.

Integra tu portafolio

Reflexiona acerca de las actividades del Bloque 1 que te parecieron más importantes para tu aprendizaje, y guarda en tu portafolio algunas de esas actividades; por ejemplo, ejercicios, fotografías, dibujos, tablas o autoevaluaciones. Escribe en una tarjeta, por qué guardas cada una de ellas.

o el o, com rtafoli ra, es una o p n U muest que se hecha de s ta carpe teriale tela os ma , divers artón, yute e c qu como Utiliza lo r a el. o pap para fabric s quiera . o el tuy

Se propone un instrumento cualitativo que usted puede utilizar para que el alumno reflexione sobre su forma de trabajo en equipo al término de un bloque. Guíe a sus alumnos para que evalúen si presentan actitudes favorables o poco favorables hacia este tipo de trabajo. a) Actitudes favorables al trabajo en equipo Si la suma de las preguntas: b, c, d, f, g, h, i está entre 21 y 28 puntos Si la suma de las preguntas: a, e, j está entre 3 y 6 puntos

b) Actitudes poco favorables al trabajo en quipo Si la suma de las preguntas: a, e, j está entre 9 y 12 puntos Si la suma de las preguntas: b, c, d, f, g, h, i está entre 7 y 14 puntos

Orientaciones: La columna I presenta las calificaciones de los indicadores que evidencian actitudes favorables para el trabajo en equipo. La columna II presenta las calificaciones de los indicadores que evidencian actitudes desfavorables para el trabajo en equipo. 205

Integra tu portafolio. Este instrumento cualitativo constituye una evidencia del progreso del alumno a lo largo del curso, que estimula positivamente el proceso de aprendizaje individual. Se le sugiere que solicite a los alumnos la construcción individual de sus portafolios al inicio del curso, de manera que éstos contengan los productos que cada alumno decida conservar en el transcurso de cada bloque. Recuerde a los alumnos que guarden en el portafolio productos elaborados en cada secuencia.

Es conveniente que el alumno guarde sus resultados en el portafolio para poder compararlos con las autoevaluaciones que haga en otros momentos del curso. De este modo resultará muy formativo que el alumno observe la evolución de sus actitudes en el transcurso del tiempo. En la página siguiente se incluye una propuesta de Lista de cotejo, para que usted evalúe en forma cualitativa las destrezas y actitudes desarrolladas por cada alumno en cada una de las secuencias del bloque. Este instrumento de evaluación se puede utilizar en forma cotidiana. Las destrezas y actitudes de cada secuencia se presentan en el cuadro, en el orden en que se trabajan.

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evaluación bloque 2 Nombre del alumno

Identifica Elabora una hipótesis

Calcula

Infiere Analiza

Infiere Calcula

Describe

Analiza

Construye un dispositivo Aplica la tecnología

SecUENCIA 12

Describe

SecUENCIA 11

Identifica

SecUENCIA 10

Identifica

SecUENCIA 9

Describe

SecUENCIA 8

Identifica

Identifica

Construye un dispositivo

SecUENCIA 13

Utiliza herramientas procedimientos y

Sintetiza información

Construye un modelo

ProYECTO 2

Obtiene información

Lista de cotejo de destrezas y actitudes del Bloque 2

Representa

SecUENCIA 7

Infiere

SecUENCIA 6

Analiza

Comunica Evalúa TOTAL

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CIENCIA S II

Ejemplo de evaluación individual de Lo que aprendimos Cada actividad de esta sección es un instrumento cualitativo de evaluación continua. A continuación le sugerimos una forma para evaluar las secciones Resuelvo el problema, ¿Para qué me sirve lo aprendí?, Ahora opino que… y Lo que podría hacer hoy…: EVALUACIÓN FORMATIVA: Secuencia No. ____

Logrado

No logrado

Resuelvo el problema

Da solución a la situación problemática Tiene un manejo superior de conceptos con respecto al diagnóstico Sus habilidades han evolucionado favorablemente hacia el propósito de la secuencia

1.____ 2.____ 3.____

1.____ 2.____ 3.____

¿Para qué me sirve lo que aprendí?

Transfiere los contenidos de la secuencia a nuevas situaciones Identifica nuevas relaciones y escenarios posibles

4.____ 5.____

4.____ 5.____

Ahora opino que…

Emite opiniones fundamentadas Desarrolla su pensamiento crítico

6.____ 7.____

6.____ 7.____

Lo que podría hacer hoy…

Reconoce la necesidad planteada en la nueva situación Muestra disposición a la acción Sus actitudes han evolucionado favorablemente hacia el propósito de la secuencia

8. ____ 9.____ 10.____

8. ____ 9.____ 10.____

CALIFICACIÓN

Para obtener la calificación de una secuencia sume los logros de cada alumno.

Ejemplo de evaluación sumativa de un bloque A continuación se proporciona un ejemplo de cómo evaluar los distintos aspectos de un bloque. Puede incluir la evaluación que realice al término de cada sesión de aprendizaje. Esta sugerencia no descarta otras posibilidades que usted considere más apropiadas de acuerdo con las características de sus alumnos. En todos los casos, se redondean los decimales. 1. Secuencias. Esta sección puede dividirse en dos partes: la obtenida a partir de la Lista de cotejo de destrezas y actitudes, y la obtenida a partir de las secciones de Lo que aprendimos de todo el bloque. a) Lista de cotejo de destrezas y actitudes: Supongamos que el alumno Carlos Álvarez ha logrado 30 de las 33 destrezas y actitudes esperadas en el conjunto de secuencias de un bloque. Al dividir estas cifras y multiplicar por 10 se obtiene una calificación de: ­ 30 33

X (10) = 9

b) Para que el alumno obtenga el promedio de las calificaciones, obtenidas en la sección Lo que aprendimos se le proporciona una sugerencia en la parte baja de la página. Supongamos que el mismo alumno obtuvo 8 en este rubro de la calificación. 25 X (10) = 8.0 31

c) Obtenga el promedio de a) y b), que en este ejemplo sería: 9+8 2

= 8.5

El resultado se multiplica por 0.5 ya que las secuencias constituyen 50% de la evaluación del bloque. En este ejemplo del alumno, sería (8.5 ) X (0.5) = 4.3 2. Examen bimestral. El examen bimestral de la sección Revisión de secuencias de la evaluación es un instrumento cuya ponderación es 20% de la evaluación de un bloque. Si el alumno en cuestión obtiene un 8 como producto de los aciertos de su examen, entonces la puntuación que tendría por este concepto sería: (8) x (0.2) = 1.6 puntos 3. Proyecto. Se sugiere una ponderación del 25%. El maestro tiene la libertad de evaluar el proyecto como considere conveniente. Puede evaluar, por ejemplo, el análisis de la información recopilada, la calidad del producto obtenido en la fase de comunicación, el reporte de investigación, el trabajo del equipo, etcétera. Si los criterios seleccionados dan como resultado una calificación de 9, entonces la puntuación obtenida por este concepto sería de (9) x (0.25) = 2.3. 4. Portafolio. Se sugiere una ponderación del 5% para esta sección de la evaluación. Los criterios se pueden establecer junto con los alumnos para que sean ellos los que decidan el porcentaje. Pueden evaluar, por ejemplo, si las evidencias seleccionadas representan lo aprendido, si el texto de la tarjeta que las identifica está bien escrito, si lo han hecho con orden, etcétera. Si los alumnos se otorgan un 10 en el portafolio, entonces éste se multiplica por .05, de manera que (10) x (.05) = 0.5 Finalmente, las puntuaciones obtenidas por cada uno de los rubros de la evaluación se suman: PUNTUACIÓN POR ASPECTO

SUMA

Nombre de alumno

a) Secuencias  (50%)

b) Examen  (20%)

c) Proyecto  (25%)

d) Portafolio  (5%)

Calificación bimestral

1. Alvarez Carlos

4.3

1.6

2.3

0.5

8.7

2. Beltrán Ana

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Bibliografía Bloque 1

Bloque 2

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Revisión académica Carlos David Hernández Pérez, María Teresa Guerra Ramos, Julio H. Pimienta Prieto Revisión pedagógica Sidney Cano Melena, Patricia Vázquez del Mercado Herrera Fotografía en telesecundarias Telesecundaria ”Centro Histórico“. Distrito Federal. Telesecundaria ”Sor Juana Inés de la Cruz“. Estado de México.

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CIENCIAS II Énfasis en Física Se imprimió por encargo de la Comisión Nacional de Libros de Texto Gratuitos, en los talleres de , el mes de de 200 . El tiraje fue de ejemplares, más sobrantes de reposición. Libro p a ra e l m a e s t r o

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Maestro. Ciencias 2o. Grado Volumen I  

Libro de Texto RIEB 2013-2014

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