I.E. “NUESTRA SEÑORA DEL ROSARIO” Religiosas Dominicas de la Inmaculada Concepción Chiclayo-Perú
ÁREA: FÍSICA ELEMTAL GRADO: QUINTO PROFESORA: CÓRDOVA GARCÍA SHIRLEY SADIHT
Tema: Aprendiendo sobre Energía Mecánica APRENDIZAJE ESPERADO: Demostrar la conservación de la energía mecánica en
la
caída libre de un cuerpo. FOCALIZACIÓN: • • •
¿En qué consiste el principio de la conservación de la energía? _______________________________________________________ _____________________________________________________ ¿Qué entiendes por energía mecánica? _______________________________________________________ _____________________________________________________ ¿Qué es caída libre? _______________________________________________________ _____________________________________________________
HIPÓTESIS: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _________________________________________________________
Exploración: Experimento 1: Pelota saltarina PROCEDIMIENTO:
1. Introducir un tornillo por uno de los extremos del sorbete. 2. Atravesar con el taladro cada una de las tres pelotas, aproximadamente por su diámetro, de extremo a extremo. 3. Introducimos el sorbete en una de las pelotas grandes y, nos ayudamos con un destornillador para que el quede introducido en medio de la pelota. 4. Luego de introducimos en el sorbete la segunda pelota y después la pelota pequeña. 5. Cogemos el sorbete de une extremo y soltamos desde aproximadamente la mitad de nuestro cuerpo. 1 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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ÁREA: FÍSICA ELEMTAL GRADO: QUINTO PROFESORA: CÓRDOVA GARCÍA SHIRLEY SADIHT
REFLEXIÓN /COMPARACIÓN/ CONTRASTE: 1. ¿Ocurrirá lo mismo si utilizamos las tres pelotas del mismo tamaño? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________ 2. ¿La energía mecánica siempre va a permanecer constante? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________ 3. ¿Cómo se transforma la energía potencial gravitatoria a energía cinética? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________
APLICACIÓN: 1. Investiga acerca del péndulo de Newton.
2 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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ÁREA: FÍSICA ELEMTAL GRADO: QUINTO PROFESORA: CÓRDOVA GARCÍA SHIRLEY SADIHT
Tema: Aprendiendo sobre Energía Calorífica APRENDIZAJE ESPERADO: Comprobar que el calor es una fuente de energía debido al movimiento de moléculas. FOCALIZACIÓN:
•
¿El calor es fuente de energía? _______________________________________________________ ______________________________________________________
•
¿De qué manera la energía calorífica está presente en nuestro entorno? _______________________________________________________ _______________________________________________________
•
¿Qué es la glucosa? _______________________________________________________ ______________________________________________________
HIPÓTESIS: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _________________________________________________________
Exploración:
Experimento 1: Un fosforito de azúcar PROCEDIMIENTO:
3 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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1. Coge el terrón de azúcar con las tenazas y acércale la flama de un encendedor. Con este ensayo te darás cuenta de que el azúcar se tuesta (pues se oscurece) y luego se derrite, sin que arda. 2. Coge otro terrón de azúcar y espolvorea toda su superficie con un poco de ceniza de cigarrillo. 1. Ahora, siempre con las tenazas, acerca el terrón preparado hacia el encendedor.
Experimento 2: Sensación térmica PROCEDIMIENTO: 1. Colocar en un recipiente con agua fría una gota de colorante alimenticio ( en el centro) 2. En el otro recipiente previamente con agua hirviente , colocar también en el centro una gota de colorante 3. Observaras que el colorante se disuelve más rápido en el recipiente con agua caliente
Experimento 3: Termómetro Casero 1. Mide cantidades iguales de agua y alcohol, y ponlas en la botella hasta llenar un cuarto de su capacidad. 2. Agrega unas gotas de colorante (el color que más te guste) y mézclalo con el líquido. 3. Pon la pajita dentro de la botella, sin que llegue a tocar el fondo. 4. Sella la boca de la botella con la plastilina y deja fija la pajita. 5. Ahora sujeta la botella con tus manos y caliéntala con tu propio calor
Experimento 4: Formación del calor por medio de la energía 4 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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Procedimiento: 1.
Cortar una tira de papel aluminio de 15 cm x 2.5 cm , la que usaremos como alambre 2. Dobla el papel 2 veces a lo largo , para formar una tira delgada de 15 cm 3. Sujeta con una mano los extremos de alambre de aluminio contra cada polo de la pila 4. Pasados 10 segundos , toca el alambre de aluminio con la otra mano mientras le sujetas ambos extremos de la pila
REFLEXIÓN /COMPARACIÓN/ CONTRASTE: 1. En el experimento N°1 ¿Qué le ocurre al azúcar? ¿Por qué se ennegrece? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ 2. Como se transmite la energía de un cuerpo a otro _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ 3. En el experimento N°2 ¿Porque el colorante se disuelve más rápido en el agua caliente? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________
4. ¿Por qué se transmite el calor de la pila al aluminio? (En el experimento 4) _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ 5. Si el papel de aluminio se cambia por el papel bond, ¿Producirá el mismo efecto? ¿Por qué? (En el experimento 4) _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________
APLICACIÓN: 1. ¿Cómo funciona un termómetro? 5 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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2. ¿Porqué los flujos de electrones pueden generar calor? 3. ¿Qué tipo de electrones existe?
TEMA:Aprendiendo sobre energía Cinética APRENDIZAJE ESPERADO: Reconocer que los objetos poseen una energía, llamada energía cinética, que depende de la velocidad que llevan.
FOCALIZACIÓN: ¿Qué entiendes por energía Cinética? _____________________________________________________ _____________________________________________________
¿Crees que un cuerpo mantiene su energía cinética después de una aceleración? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________
HIPÓTESIS: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _________________________________________________________
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Exploración:
Experimento 1: “La Papa Y La Pajita” MATERIALES:
Una bandeja o plato Una papa de tamaño mediano Una pajita o cañita de beber
30 cm
PROCEDIMIENTO: 1. Coloca la papa en un plato o bandeja. 2. Acerca lentamente la pajita a la papa y haz presión sobre ella. La pajita debe doblarse. 3. Ahora coloca la pajita a unos 30 cm. de la papa y acércala rápidamente con la intensión de clavar la pajita en la papa.
Experimento 2: Energía Cinética MATERIALES • Dos listones de madera de 2,10 m de largo. • Una pelota de esponja de 5 cm de diámetro • Una balanza • Una caja de cartón • Una regla y una tiza PROCEDIMIENTO 1. Mide la masa de a pelota con la balanza 2. Deja abierto un costado y la parte superior de la caja de cartón. Por ahí debe entrar la pelota. 3. Con la madera forma un plano inclinado de 10 cm de altura, separando los listones 3 cm. Por ese canal deslizara la pelota. Con la tiza haz una marca, toma como referencia el fondo de la caja. 4. Deja caer la pelota desde la parte superior hacia el interior de la caja.
Reflexión/ Comparación/ Contraste: ¿Porque se doblo la cañita?...exp. 1 ¿Un cuerpo mantiene su energía mecánica sin importar su rapidez? ¿ La energía cinética depende de su masa y sus componentes de movimiento? ¿Porque? 7 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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¿De qué otras maneras se puede ejemplificar a la energía cinética presente en nuestro entorno?
Aplicación: ¿cuando tú golpeas la pared con un puñetazo, el dolor que te produce es debido a la reacción que genera la pared? ¿Cómo es que se produce la energía cinética en un auto? ¿Por qué la energía cinética de un motor se convierte en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética?
TEMA:Aprendiendo sobre Energía APRENDIZAJE ESPERADO: Demostrar que hay diversas formas para que realizar energía.
FOCALIZACION:
¿Qué entiendes por energía? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ ¿Crees que le energía se relaciona con el Trabajo? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ ¿Debido a que, se clasifica la energía? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________
HIPÓTESIS: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _________________________________________________________
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Exploración: Experimento 1: “Una Pila Eléctrica De Limón” MATERIALES:
Tres limones. Tres clavos de hierro. Tres pedazos de alambre de cobre grueso. Hilo conductor de cobre (como el del cable telefónico). Un foquito de 1.5 voltios.
PROCEDIMIENTO:
1. Inserta los clavos en cada uno de los limones. 2. Inserta también los pedazos de alambre de cobre grueso en cada uno de los limones. 3. Haz las conexiones del hilo conductor (el alambre de cobre) con los clavos 4. Tienes ya los tres limones conectados entre sí, ¿verdad? Uno al centro, dos a los lados derecho e izquierdo. Entonces debes amarrar un largo hilo conductor en el clavo del limón de la derecha. 5. De igual forma, amarra otro largo hilo conductor al clavo del limón de la izquierda. 6. Luego, uno de estos dos hilos conductores conéctalo con el “ánodo” del foco (que está en la arista interior del foco y es la punta de la parte enroscable) y con ellos ligamos a los tres limones, éstos funcionarán como “pilas caseras”. 7. Y si todo va bien, lograremos que el foco se encienda cuando menos un ratito.
Experimento 2: Conservación de la Energía MATERIALES: • Una cuerda fuerte • Una bobina de hilo • Un peso ligero. PROCEDIMIENTO Pasar la cuerda por el agujero de la bobina y atar a un extremo el peso. Aguantar con una mano el otro extremo y con la otra la bobina, haciendo girar el peso en un amplio círculo por encima de la cabeza. Hacer esto lejos de cualquier cosa que pueda romperse. Tirar de la cuerda, acercando el peso a la bobina, y este girara más deprisa.
Experimento 3: “Un Fuego Que Se Hace De Rogar” MATERIALES:
Una botella vacía de cualquier bebida gaseosa, con tapa enroscada (es preferible que sea de tres litro de capacidad). Una vela de unos 10 cm. de alto.
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Una cajita de fósforos.
PROCEDIMIENTO:
Enciende la mecha de la vela. Desenrosca la tapa y, en su interior; vierte un poco de cera caliente de la vela. Rápidamente, coloca la base de la vela sobre la cera derretida de la tapita. (Eso fijará la vela). Ahora, acerca la botella sosteniéndola boca abajo. Y enseguida, con mucho cuidado, introduce la vela encendida dentro del envase vacío y enrosca. (Es decir, cierra la botella con la tapita que tiene la vela pegada.)
REFLEXION/COMPARACION/CONTRASTE: ¿Estás de acuerdo con la frase: “la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.”?¿Porque? __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ _________________________________________________ ¿Por qué la llama se va aminorando? Exp 3 __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ _________________________________________________ Establece semejanzas entre el concepto de energía y de Trabajo _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________
APLICACIÓN: ¿Por qué las dimensiones actuales del concepto de energía no nos permiten definir una unidad de energía única u objetiva? ¿Por qué la energía es necesaria para mantener la aceleración de una masa a lo largo de un espacio depende de la situación inicial y orientación del movimiento? Investiga si la suma de las fuerzas a lo largo de los puntos de un desplazamiento será precisamente la energía 10 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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Tema: Aprendiendo sobre Trabajo Mecánico APRENDIZAJE ESPERADO: Dar a conocer el concepto de trabajo mecánico a través de experiencias
FOCALIZACIÓN: ¿Qué entiendes por trabajo mecanico? __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ ¿Todos los cuerpos realizan trabajo mecanico ? __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ HIPÓTESIS: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _________________________________________________________
Exploración: 11 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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Experimento 1:
Balanza de Agua PROCEDIMIENTO: 1. Se coge un recipiente alto y transparente y se llena de agua. 2. Se mete un vaso cilíndrico de plástico con un poco de lastre para que quede flotando en vertical. 3. Encima del vaso de plástico se pone una tapa a modo de platillo para poder poner lo que se desea pesar. 4. Dentro del vaso se coloca la tira de cartulina donde se escriben las marcas que indican pesos (ha de calibrarse previamente).
REFLEXIÓN /COMPARACIÓN/ CONTRASTE: ¿Una fuerza produce trabajo siempre y cuando produzca movimiento? ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ____________________________________________________ ¿el cuerpo en si no realiza trabajo, sino las fuerzas que actúan sobre este? ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ____________________________________________________ ¿debido a que el peso del cuerpo es mayor e empuje que ejerce el líquido sobre el agua? ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ____________________________________________________
APLICACIÓN: 1. ¿En qué actividades de la vida diaria realizas trabajo mecánico?
12 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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TEMA: Aprendiendo sobre Energía Potencial APRENDIZAJE ESPERADO: Conocer la energía almacenada con capacidad para realizar un trabajo, dependiendo de su posición y su nivel de referencia.
FOCALIZACIÓN:
¿Qué entiendes por energía potencial? ______________________________________________________ ______________________________________________________ ____________________________________________________
¿Crees que todos los cuerpos tienen potencia? ______________________________________________________ ______________________________________________________ ____________________________________________________
HIPÓTESIS: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _________________________________________________________
13 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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Exploración: Experimento 1: Lentejas en Movimiento MATERIALES • •
Una pelota de ping-pong y una bola grande de acero. Deben ser dos bolas, una de pequeña densidad (la de pingpong) y otra mucho más densa que la primera (la de acero) Varios kilogramos de lentejas
•
Un recipiente transparente que quede prácticamente lleno con las lentejas
PROCEDIMIENTO:
2. En primer lugar se coloca la pelota de ping-pong de forma que quede completamente cubierta por las lentejas, y la bola grande de acero se coloca encima de la superficie de las lentejas. 3. Se agita el recipiente que contiene el conjunto y se ve que se hunde la bola de acero y aparece la de ping-pong de entre las lentejas.
Experimento 2: ¿Cómo hago para que una lata venga cuando yo la llamo? MATERIALES: • • • • • • •
1 lata de café 2 tapas de plástico 1 goma de plástico 2 palitos pequeños Tijeras 1 trozo de cinta Algo de peso (en este caso utilizaremos unas pilas)
PROCEDIMIENTO • • • • • •
Usa el abre latas para abrir los dos lados de la lata de café En las dos tapas de plástico hacer un pequeño agujero en cada una de ellas. En la goma elástica, hacer un nudo en medio luego con la cinta adhesiva fijar “el peso” a la goma elástica (procurar que el peso quede en el medio) Meter la goma elástica en el agujero de una de las tapas, poner el palito como tope Luego poner la tapa en la lata y la goma elástica dentro de la tapa Sujetar la goma elástica con un palito como habías hecho antes
¿CÓMO FUNCIONA? Cuando alejo de mí la lata la goma se enrolla sobre sí misma, y al enrollarse almacena energía dentro de la goma elástica.
14 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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Cuando la goma está muy retorcida la lata se para. La energía que hay en la goma elástica tiene que gastarse de algún modo, y se gasta en desenrollarse y eso hace que la lata se mueva y vuelva hacia ti
Experimento 3: Energia de un Mani MATERIALES • • • • • • • • • • • • •
un puñado de maníes con cáscara un corcho una aguja para coser lana un tarro metálico grande, sin las partes superior e inferior un tarro metálico pequeño, sin etiqueta y sin la parte superior un martillo un clavo largo un fierro para anticuchos, o similar una taza de agua a temperatura ambiente un termómetro fósforos un adulto papel y lápiz
PROCEDIMIENTO 1. Pincha la aguja (por el lado del ojo) al centro del corcho. Luego, con cuidado, clava un maní en la punta de la aguja (si se rompe, intenta con otro). Comprueba que la estructura se mantenga estable sobre el corcho. 2. Pídele a tu adulto que, con el clavo y el martillo, haga algunos agujeros en línea, en la parte inferior del tarro grande. Estos agujeros servirán como sistema de ventilación. Luego dile que haga dos agujeros en la parte superior del tarro pequeño, uno a cada lado. Fíjate que los agujeros queden exactamente opuestos (si no, tu adulto tendrá que conseguir otro tarro y hacer nuevamente los agujeros). 3. Desliza el fierro de anticucho por los agujeros del tarro pequeño. Llena el tarro con el agua. Pon el termómetro en el agua y registra la temperatura. 4. Pon el corcho con el maní sobre una superficie no inflamable (por ejemplo, concreto). Luego, llama nuevamente a tu adulto. Pídele que, con mucho cuidado, encienda el maní pinchado en la aguja. A veces, el maní demora un tiempo en encenderse; tal vez tu adulto necesite varios fósforos, o un encendedor. 5. Apenas el maní se haya encendido, pon el tarro grande a su alrededor. Luego equilibra el fierro de anticucho sobre el borde del tarro, de modo que el recipiente pequeño quede exactamente sobre la llama del maní. 6. Una vez que el maní se haya consumido (o cuando lleve bastante tiempo encendido), introduce el termómetro en el agua y registra nuevamente la temperatura. ¿Qué sucedió?
EXPLICACION 15 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA
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Prácticamente todas las cosas en la Naturaleza tienen energía potencial. Recuerda: la energía potencial es aquella almacenada (que no está en movimiento). Cuando nos comemos un maní, nuestro cuerpo transforma su energía química almacenada en, por ejemplo, energía cinética para caminar. . En este experimento, lo que hiciste fue liberar la energía potencial del maní y transformarla en energía calórica, la cual elevó la temperatura del agua al interior del tarro. Intenta otras versiones del experimento:
REFLEXIÓN /COMPARACIÓN/ CONTRASTE: 1. En el primer experimento ¿Cómo te explicas que la pelota de ping pong se hunde mientras que la bola de acero sale a la superficie?
APLICACIÓN: 1. Investiga acerca del fenómeno las Nueces de Brasil. 2. En el experimento N°3”Energia de una maní”. Utiliza otros frutos secos (almendras, nueces) como combustible. ¿Cuál produce más energía
16 | EXPERIENCIAS con trabajo potencia y energía MECANICA