CONEXIONES
CIENCIAS FÍSICAS Materia, energía y sus transformaciones
Autor: RICARDO FRANCO Lectura crítica: CARLOS BARLOCCO DONALDO CONDE
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La realización artística y gráfica de este libro ha sido efectuada por el equipo de EDICIONES SANTILLANA S.A., integrado por: Coordinación de arte: Andrea Natero Felipe Diseño de tapa: Andrea Natero Felipe Diagramación: Gabriela López Introini Corrección: María Lila Ltaif Ilustración: Getty y Archivo Santillana Fotografía: Getty y Archivo Santillana
Este libro no puede ser reproducido total ni parcialmente en ningu na forma, ni por ningún medio o procedimiento, sea reprográfico, fotocopia, microfilmación, mimeógrafo, o cualquier otro sistema mecánico, fotoquímico, electrónico, informático, magnético, elec troóptico, etcétera. Cualquier reproducción sin el permiso de la editorial viola derechos reservados, es ilegal y constituye un delito.
© 2017, Ediciones Santillana S.A. Juan Manuel Blanes 1132. Montevideo, Uruguay. Correo electrónico:
[email protected] Sitio web: www.santillana.com.uy
ISBN: 978-9974-95-994-1 Queda hecho el depósito que dispone la ley.
© Santillana S.A. Prohibida su fotocopia. Ley 15.913
Agradecimiento: María Dibarboure
CIENCIAS FÍSICAS Materia, energía y sus transformaciones
Es una obra colectiva, creada y diseñada en el Departamento Editorial de Ediciones Santillana, bajo la dirección de Alejandra Campos. Autor: Ricardo Franco
© Santillana S.A. Prohibida su fotocopia. Ley 15.913
Lectura crítica: Carlos Barlocco - Donaldo Conde Edición: Susana Landeira
CONEXIONES
CÓMO SE ORGANIZA ESTE LIBRO La serie Conexiones Santillana es una propuesta pedagógica que corresponde a los lineamientos curriculares del CES. La idea es potenciar tus capacidades para que puedas aproximarte al conocimiento, manejar los procedimientos propios de las ciencias físicas y desarrollar compromisos personales y sociales. El libro está compuesto por una introducción y cinco capítulos organizados en tres unidades. Cada capítulo está dividido en temas y en total son dieciocho. Apertura de unidad Doble página cuyo objetivo es despertar tu interés y motivar tu aprendizaje. Menciona los capítulos con los distintos temas que verás en la unidad.
UNIDAD
Capítulo
02
Capítulos
Estado de agregación de los materiales
4 Sólidos, líquidos y gases
03 Manifestaciones de la energía, 58
Solo percibimos la existencia de la energía al observar sus efectos, es decir, cuando se producen transformaciones.
04 Transferencia de energía, 78
La energía es un concepto fundamental en la ciencia. A pesar de que su estudio como tal comenzó a perfilarse entre finales del siglo XVIII y comienzos del siglo XIX, las civilizaciones antiguas utilizaban muchas de las diversas formas de energía sin hacer estudios teóricos sobre ellas.
La unidad utilizada por el Sistema Internacional de Unidades para medir energía es el joule (J) —en inglés, julio en español—, aunque existen más unidades, como ergios, calorías, kilowatthora, entre otras.
6 Clasificación de los materiales 7 Sistemas materiales
La materia en nuestro planeta se presenta en tres estados de agregación fundamentales: sólido, líquido y gaseoso. Microscópicamente, cada estado se define según la intensidad de las fuerzas moleculares que mantiene unidas a sus moléculas o átomos, en cambio las características macroscópicas son aquellas que podemos observar con nuestros propios ojos. Así, por ejemplo, en la cocina podemos encontrar sal, aceite, harina, vinagre, arroz, hielo en las cubeteras, bebidas con gas, etcétera, es decir, materiales en distintos estados, cada uno con sus características propias. En este capítulo estudiarán los estados de agregación y cómo pueden producirse cambios, y la clasificación de los materiales según su origen y según sus propiedades.
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No es sencillo definir con precisión qué es la energía, por eso en los distintos temas veremos las múltiples aristas del concepto.
5 Cambios en los materiales
Con la revolución industrial (mediados del siglo XVIII), la humanidad fue ampliando con rapidez su dominio del área energética, a tal punto que la cantidad de energía utilizada en los últimos 200 años es varias veces superior a la consumida por el ser humano en toda la historia previa.
© Santillana S.A. Prohibida su fotocopia. Ley 15.913
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Con el inicio de los estudios sobre la energía, los científicos comprendieron que muchos de los fenómenos que venían investigando (el movimiento, el calor, la luz, la electricidad, la fuerza que mantiene unidos a los átomos, entre otros) tenían algo que ver con la energía. Esto produjo una ampliación de sus campos de estudio.
Hay energía en los seres vivos, en los alimentos, en el agua que fluye por los ríos, en las olas del mar, en los combustibles, en los vientos, en las radiaciones que llenan el espacio (como la luz o las ondas de radio) y hasta en el sonido.
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La energía
El plasma puede considerarse un cuarto estado de agregación de los materiales pues posee características que no se verifican en ninguno de los otros estados. Como los gases, es fluido y no tiene ni forma ni volumen definidos, pero, a diferencia de ellos, una buena proporción de las partículas que lo componen se cargan eléctricamente. Por eso es buen conductor de la electricidad. Otra de las características del plasma es que emite luz. Una de las aplicaciones tecnológicas más conocidas son las pantallas de televisores o monitores.
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¿Cuáles son los materiales que pueden estar en distintos estados de agregación?
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Apertura de capítulo En cada comienzo de capítulo encontrarás un texto introductorio, una imagen y un código QR que te llevará hacia una propuesta audiovisual.
Unidade A físicas Introducción a las ciencias
Las ciencias La palabra ciencia viene del latín scire, ‘saber’, que se opone a ignorar. La diferencia entre la creencia que podemos llamar conocimiento y la que no depende de los criterios de verdad y justificación. Para los científicos, una creencia es verdadera cuando se corresponde con la realidad, partiendo de que existe una realidad externa y de que es posible conocerla. El concepto de verdad de los científicos es fundamental. Primero, porque en las ciencias, que investigan el mundo material, no existen verdades absolutas, sino relativas y provisionales. Relativas no en el sentido de que dependan de la opinión del sujeto, sino porque el conocimiento
no deja de ser parcial y revisable. Y segundo, porque los científicos llaman conocimiento a una creencia justificada, cuando hay razones suficientes para considerar cierta (verdadera) la mejor explicación disponible, aun si su perfecta correspondencia con la realidad no está garantizada.
» Para fabricar pizza es necesario dejar leudar la masa hasta que duplique su volumen. ¿Qué sucede si no lo hacemos?
Pero en la ciencia no es suficiente la capacidad de la razón para conocer el mundo. La ciencia se distingue por buscar las pruebas, pruebas empíricas, en la realidad misma, a la que concede la autoridad última.
» Los médicos recomiendan vacunarse para prevenir ciertas enfermedades. Pero ¿cómo funcionan las vacunas? Desde siempre han existido personas interesadas en explicar los fenómenos naturales. En algunos casos, el aporte de conocimientos ha permitido, además de interpretarlos, generar nuevos interrogantes.
Astronomía
Geología
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4
Cuanto más se conoce de una disciplina, más necesario se hace, con el correr del tiempo, generar nuevas especializaciones o subdisciplinas.
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Biología
Física
La ciencia como la conocemos hoy surgió en el siglo XVI, cuando las respuestas que el ser humano emite sobre la curiosidad que le despiertan los fenómenos dejó de ser de carácter mítico, religioso o mágico. Es decir, en los inicios de un período histórico llamado Modernidad. A partir de ese momento, el desarrollo económico y social ha propuesto nuevas formas de conocer el mundo y las respuestas a los fenómenos se basan netamente en la razón y la experimentación.
» Seguro que más de una vez observaste la Luna. Pero ¿es posible verla de día?
En este sentido, la duda es consustancial a la actitud científica, que se distingue de otras empresas racionales de indagación, esencialmente de la metafísica.
Las ciencias naturales
Inicios de la ciencia
Podemos hacernos miles de preguntas acerca de los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor. Por ejemplo: » Los expertos en gastronomía dicen que cuando cocinas pastas, se pone sal al agua. Pero ¿será lo mismo si la agregamos al principio que agregarla cuando el agua hierve?
Para la ciencia la autoridad no es un criterio de verdad. Por el contrario, la ciencia cultiva métodos tales que la validez de sus resultados pueda ser reconocida por cualquiera que adopte una actitud racional.
Química
¿Qué es la ciencia?
La ciencia, entonces, puede entenderse como un proceso de producción y construcción de conocimientos a lo largo de la historia. Conocimientos que van cambiando hacia formas más válidas o útiles de ver y entender los fenómenos que ocurren en el mundo. Esto la hace provisional y perfectible, o sea que lo que hoy se considera válido quizás en el futuro no lo sea tanto.
Introducción a las ciencias físicas Comenzamos el libro con una introducción a la historia y el lenguaje de las ciencias.
El hecho de que en determinados momentos la forma de observar y explicar la naturaleza sea de una manera y luego cambie no significa que la ciencia no sea fiable. Los científicos se hacen preguntas sobre el mundo y estas se relacionan con los intereses, los saberes y las expectativas de una cultura. Se elaboran respuestas provisorias que se ajustan a lo que se sabe en ese momento histórico. Por ejemplo, Demócrito (siglo IV a. C.) imaginó que la materia era discontinua, que podían existir entidades llamadas átomos rodeadas por espacios vacíos. En su época, esa no era una explicación convincente y sí lo era la propuesta de Aristóteles, quien negaba la existencia de los átomos y afirmaba que la materia era continua. En la actualidad se acepta que la materia está formada por átomos, pero para llegar a esta idea tuvo que haber, a lo largo de la historia, muchos años de investigaciones científicas.
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EL PLASMA
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Tema 1
Taller
• Magnitud: nombre que reciben todas las propiedades de la materia que se pueden medir o cuantificar.
Páginas de contenido Se desarrollan las ideas fundamentales del tema, acompañadas de fotografías, ilustraciones, esquemas y cuadros.
Clasificar la enorme cantidad de materiales que se presentan en nuestro entorno no es tarea fácil. Podemos hacerlo de muchas maneras diferentes y seguramente no incluiremos a todos. En primer lugar tendremos que definir los criterios que se utilizarán para realizar la clasificación. Estos criterios generalmente tienen en cuenta las propiedades de los materiales. Las propiedades son las características que posee cada material y que permiten distinguir unos de otros. Estas propiedades se tienen en cuenta en la elección del más adecuado para un uso determinado. Conozcámoslas antes de realizar una clasificación de los materiales.
Propiedades extensivas Las propiedades extensivas de los materiales dependen de la cantidad de materia y son aditivas. Por ejemplo, si un litro de agua ocupa cierto volumen, dos litros de agua ocuparán el doble de espacio y tendrán el doble de materia. Algunas de estas propiedades son la masa y el volumen.
© Santillana S.A. Prohibida su fotocopia. Ley 15.913
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Masa. Es una magnitud fundamental. La unidad de masa en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el kilogramo (kg) F1. Si la cantidad de materia de un cuerpo no varía, su masa será la misma en cualquier punto del universo. A veces la masa se confunde con el peso, que es la fuerza con que la masa de un cuerpo es atraída por la fuerza de gravedad, que se expresa en newton (N = kg • m/s2). Aunque la masa no cambie, el peso puede variar levemente de un sitio a otro cuando varía la fuerza de gravedad: aumenta cerca de los polos y disminuye en las alturas y en el ecuador. Si nos alejamos de la Tierra, por ejemplo en la Luna, donde la gravedad es menor, el peso también será menor, mientras que la masa se mantendrá constante. Volumen. Mide el espacio que ocupa un cuerpo. Es una magnitud derivada de la longitud. La unidad de volumen en el SI es el metro cúbico (m3). En ocasiones, para expresar el volumen de un líquido, hablamos de la capacidad del recipiente en el que se encuentra. La unidad de capacidad es el litro (l o L), que equivale al volumen de un cubo de 1 dm de lado F2. Por ejemplo, de una botella que puede contener como máximo un litro de leche decimos que tiene una capacidad de 1 l y un volumen de 1 dm3.
Construcción de un dinamómetro
F1 La masa de los cuerpos se mide con la balanza.
Muchos de los aparatos que se usan para medir fuerzas se basan en el equilibrio entre ellas. Si colgamos un cuerpo pesado del extremo de un resorte, este se estira. Cuando el cuerpo colgado permanece quieto es porque llegó al equilibrio. Es decir que la fuerza elástica que ejerce el resorte hacia arriba es igual al peso (fuerza deformante) con que la Tierra lo tira hacia abajo. Si agregamos cuerpos de igual peso, de a uno por vez, podremos confeccionar una escala a partir del estiramiento que se produce en el resorte. De esta manera tendremos un dinamómetro, instrumento que permite medir otras fuerzas de intensidad desconocida. Veamos cómo se construye uno.
Materiales seis o siete pesas de 100 g cada una. Pueden fabricarlas uniendo monedas con cinta adhesiva. Midan su masa hasta obtener el valor indicado. un resorte de buena calidad, no muy duro, que se estire más o menos 1 cm cuando se cuelga de él una de las pesas una lata vacía de refresco hilo resistente una hoja de papel blanco un marcador rojo y uno negro
Procedimiento
Glosario En algunas páginas de contenido encontrarás un glosario que te ayudará a comprender mejor el texto central.
F2 Envases de distintas capacidades.
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1. Corten la lata de refresco por la mitad.
3. Cuelguen el resorte de una pared en la que hayan pegado la hoja de papel blanco. 4. Marquen en el papel una línea roja a la altura de la base de la canastita. 5. Agreguen con cuidado una pesa y hagan una nueva marca a la altura de la base de la canastita. 6. Repitan este procedimiento agregando las pesas de a una por vez, hasta la última. Tendrán una escala con tantas marcas como pesas colocaron. 7. Ahora coloquen un objeto cualquiera en la canastita y observen hasta qué parte de la escala se estira el resorte. a. ¿Por qué se estira el resorte? b. ¿La fuerza aplicada y la longitud del estiramiento del resorte son directamente proporcionales? c. ¿Entre qué valores se encontrará el peso del objeto que colocaron en la canastita, teniendo en cuenta que P = m • g?
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Taller En el libro te proponemos experiencias de taller, ya sea fabricando una lupa o una cámara oscura, entre otros objetos.
La conservación de la energía mecánica La energía mecánica de un sistema será constante, pero los valores de energía cinética y potencial variarán de acuerdo con las modificaciones que este sufra. Si se deja caer un cuerpo F14, su velocidad comenzará a incrementarse a partir de cero, y a medida que descienda su energía potencial gravitatoria se transformará en energía cinética. La máxima energía cinética corresponde al instante en que toca el piso. En ese momento, la energía potencial gravitatoria será cero. En cualquier punto del recorrido, la energía mecánica total del cuerpo es igual a la suma de la energía cinética y la energía potencial. Si durante la caída no hay rozamiento con el aire ni de ningún otro tipo, la energía mecánica total del cuerpo no cambia. Entonces, como en el punto más alto la energía cinética es cero, allí la energía mecánica será igual a la energía potencial. Y como en el punto más bajo la energía potencial es cero, allí la energía mecánica será igual a la energía cinética.
Conexión web Una dirección de internet para profundizar en un tema.
2. Fabriquen una canastita y asegúrenla con el hilo a uno de los extremos del resorte.
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La lista de materiales que conocemos es interminable: la madera de los muebles, los vidrios de las ventanas y el aluminio de sus marcos, las cerámicas de los pisos, el plástico de las bolsas, la lana y el algodón de la ropa, el cemento de las paredes, el cartón de las cajas, entre otros.
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Los materiales y sus propiedades
Conexión web Para analizar un problema concreto sobre la conservación de la energía mecánica, ingresa a: https://youtu.be/GU4vnFizl6g
Em = Ep
Em = Ec + Ep
Em = Ec
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Cuando el esquiador se encuentra en lo alto de la montaña posee energía potencial gravitatoria acumulada (Em = Ep). Es decir, la energía mecánica es igual a la energía potencial.
A medida que el esquiador desciende, la energía potencial gravitatoria se transforma en energía cinética (Em = Ep + Ec). Cuando llega a la base, la energía mecánica es igual a la energía cinética (Em = Ec).
EJEMPLO
Actividades En distintas páginas del libro se te propondrán actividades. Se construyeron para que verifiques cuánto has comprendido e identifiques cuáles son los temas que debes repasar.
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F14 En este ejemplo consideramos que la altura a nivel del agua es 0 m.
Calcula la energía potencial gravitatoria que adquiere un cuerpo cuya masa es de 500 kg al ser elevado una altura de 20 m, en una zona donde g = 9,8 m/s2. Si un atleta corre a 18 km/h y su masa es aproximadamente de 70 kg, ¿cuál es su energía cinética? En una montaña rusa, la altura máxima a la que asciende el carrito es de 40 m. Si el carrito pesa 8.000 N, ¿cuál es su energía potencial en el punto más alto?
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Laboratorio Estas prácticas te permitirán comprobar algunos fenómenos científicos y aplicar conceptos tratados en cada unidad, para aproximarte al conocimiento como científico natural.
Actividades finales Al final de cada capítulo, estas actividades complementan los contenidos y favorecen el desarrollo de diversas habilidades. Te permitirán hacer un análisis de los contenidos más importantes, así como también organizar tus ideas. ACTIVIDADES
LABORATORIO
c.
d.
5 2
La siguiente tabla presenta algunos ejemplos de procesos, fenómenos u objetos en los que ocurren transformaciones de una forma de energía en otra. 6 De/en
Eléctrica
Química Mecánica Térmica
Eléctrica Transformador Reacciones endotérmicas
Química
Mecánica Térmica
Dinamita
Péndulo
Indiquen, de las opciones que se presentan a continuación, en cuáles procesos mencionados en la tabla la energía se conserva. a. En todos los procesos. b. Solamente en los procesos que involucran transformaciones de energía sin disipación de calor. c. Solamente en los procesos que involucran transformaciones de energía mecánica. d. Solamente en los procesos que no involucran energía química. e. Solamente en los procesos que no involucran ni energía química ni energía térmica.
76
Una motocicleta de 120 kg y un automóvil de 1.000 kg se mueven a la misma velocidad: 40 km/h. Predigan cuál de los dos causará más destrozos en un choque y, luego, calculen la energía cinética de ambos.
8
Un niño se desliza por un tobogán. Si tiene una masa de 50 kg y parte de un punto situado a 5 m de altura, calculen: a. La energía mecánica del niño cuando se encuentra a 2 m del suelo. b. La velocidad con la que el niño llega al suelo.
Consideren g = 10 m/s2 y desprecien el rozamiento.
12
Analicen el gráfico y luego elijan la o las opciones correctas. La eficiencia de un horno puede ser analizada de acuerdo con el tipo de energía que utiliza. El gráfico muestra la eficiencia de diferentes tipos de hornos.
El trabajo y la energía mecánica En esta experiencia pondrán a prueba lo aprendido sobre la relación entre la variación de energía mecánica y la realización de trabajo.
Eficiencia del horno (%) 70
Materiales
50
una pelotita
40
una cinta métrica
30
una balanza
20 10 0
a. Cuando el cuerpo va hacia arriba, ¿qué energía aumenta y cuál disminuye? b. ¿Y cuando cae? c. ¿Qué tipo de energía posee la cama elástica?
¿Qué ocurre con la energía cinética y la potencial de una persona que se deja caer a una pileta desde una plataforma de 15 m de altura? Una pelota que cae desde una determinada altura, al chocar con el suelo rebota y vuelve a ascender hasta una altura menor. Si dejamos que siga su movimiento, comprobaremos que rebota varias veces sobre el suelo, alcanzando cada vez menos altura. Finalmente la pelota termina quieta en el suelo, sin la energía que poseía al principio. ¿Se cumple entonces el principio de conservación de la energía? ¿Se transfiere la energía? Justifica la respuesta.
Supón que una persona salta en una cama elástica como la de la figura.
60
Responde en la carpeta las siguientes preguntas referidas a la energía. a. ¿Qué tipo de energía posee una maceta colocada sobre el piso? ¿Y si está apoyada sobre una mesa? b. ¿Qué tipo de energía posee un cochecito de juguete que se desplaza sobre la vereda? ¿Y si lo hace sobre una mesa? c. Si dos cuerpos de distinta masa se mueven a velocidades iguales, ¿cuál posee menor energía cinética? d. ¿La luz tiene energía? ¿Y el sonido? Justifica tu respuesta. e. ¿Para qué empleamos la energía los seres vivos? f. Si la energía se conserva, ¿podemos decir que todos los cuerpos tienen siempre el mismo contenido de energía? g. Cuando un tren que circula a gran velocidad frena hasta detenerse, ¿a dónde va a parar toda la energía que llevaba?
7
Fusión
9
10
Enumera algunos ejemplos de cuerpos con energía potencial elástica.
11
Lean el siguiente texto y luego respondan. En muchos equipamientos deportivos se utilizan materiales elásticos para aprovechar la energía que puede asociarse a ellos. Los trampolines, por ejemplo, están hechos de materiales elásticos que recuperan fácilmente su forma y permiten a los atletas utilizar esa energía para lograr mejores saltos. Quienes diseñan los equipamientos toman en cuenta dos factores importantes: que el material tenga una buena capacidad de «almacenar» energía, y que se pueda recuperar de manera eficiente, es decir, rápidamente y con pocas pérdidas. Cuanta más masa tiene un material, más lentamente responde; cuanto más rígido es un material, la energía almacenada es menor pero se puede recuperar más rápido. Estos dos efectos entran en juego en las decisiones del diseñador. En la actualidad existen zapatillas de tenis con diferentes suelas según la superficie en la que se usan; también hay raquetas con características adecuadas para cada jugador, palos flexibles de golf y de hockey, que permiten dar mayor velocidad al disco o a la pelota, y pisos para gimnasia que facilitan las piruetas y dañan menos a los atletas. a. ¿Qué tipo de energía es la que almacenan los equipamientos deportivos descritos en el texto? b. ¿Qué factores deben considerar los diseñadores de materiales e indumentaria deportivos? c. Propongan ejemplos similares a los del texto en los que describan equipamientos deportivos que aprovechan la propiedad de la elasticidad para mejorar el rendimiento con su utilización. d. ¿Para qué público creen que está pensado este texto? ¿Les parece que podrían agregarse algunos detalles para hacerlo más comprensible para alguien que no tiene conocimientos de física? Sumen la información que consideren oportuna.
Procedimiento
Horno Horno de Horno de Horno Horno de leña carbón querosene de gas eléctrico
1. Tomen la pelota y pésenla con la balanza. Registren el dato obtenido.
Se puede verificar que la eficiencia de los hornos aumenta: a medida que disminuye el costo de los combustibles; a medida que pasan a emplear combustibles renovables; cerca de dos veces cuando se sustituye el horno de leña por el horno de gas; cerca de dos veces cuando se sustituye el horno de gas por el horno eléctrico; cuando se utilizan combustibles sólidos. 13
2. Uno de los compañeros sostendrá la pelotita frente a él con la mano estirada, a cierta altura. Los demás medirán esa altura y la anotarán (esta será la altura inicial). 3. El compañero que sostiene la pelotita la lanzará hacia arriba en forma vertical, mientras los demás miden la altura máxima a la que llega en su movimiento de ascenso.
Elige la opción correcta. Se utilizó una máquina para elevar una carga de 1.750 N a una altura de 2 m, a velocidad constante. Si el rendimiento de la máquina es de 70 %, la energía consumida por la máquina es de: 5.000 J 3.500 J 1.500 J 4.500 J 6.000 J
14
Un bloque de 20 kg se encuentra en reposo a 10 m del suelo. Si g = 10 m/s2, ¿cuál será el trabajo que tiene que realizar una máquina para ubicarlo a 25 m del suelo?
15
Un levantador de pesas consigue elevar 107 kg desde el suelo hasta una altura de 2 m y los sostiene 20 segundos arriba. Calcula el trabajo que realiza mientras: a. levanta las pesas; b. las mantiene levantadas.
16
¿Cuál es el contenido energético de una dieta diaria balanceada? Investiguen y hagan un listado con los alimentos que componen esa dieta. Consideren la energía que cada uno de ellos aporta.
4. Vayan rotando los roles y repitan la experiencia. Registren las alturas inicial y máxima en cada caso. a. ¿En qué puntos de su trayectoria la pelotita no tiene energía cinética? ¿Y energía potencial? Consideren como referencia la altura desde la que se lanzó la pelotita. b. ¿Qué sucede con la energía cinética y la energía potencial de la pelota en el movimiento de subida? ¿Y en el de bajada? ¿Cómo se puede explicar? c. ¿Se realizó trabajo al lanzar la pelotita hacia arriba? Justifiquen la respuesta. d. Si la respuesta anterior es afirmativa, ¿de qué tipo de trabajo se trata?
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4
Indica si estas afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Vuelve a escribir en tu carpeta las falsas de modo que resulten verdaderas. La energía es aquello que permite llevar a cabo una acción o producir alguna transformación. La energía cinética de un cuerpo depende de su movimiento. La energía potencial de un cuerpo depende de su movimiento.
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3
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Observen las siguientes imágenes e indiquen qué forma de energía se utiliza en cada caso para hacer funcionar el aparato. a. b.
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1
e. Calculen la energía cinética y la energía potencial de la pelota cuando sale de la mano del integrante del equipo, cuando llega a su altura máxima y cuando vuelve a la altura de la cual la lanzaron. Utilicen los datos registrados y expliquen el razonamiento empleado. f. ¿Los valores calculados en el punto e concuerdan con las respuestas dadas en los puntos a y b? Expliquen por qué. g. ¿Tuvieron alguna dificultad técnica para la realización de la experiencia? Expliquen cómo la resolvieron.
77
74
5
ÍNDICE Introducción a las ciencias físicas
Las ciencias ...................................................................8
La física...........................................................................10
La química en perspectiva ...................................12
Las estrategias de investigación ......................14
Características de la ciencia ..............................16
Unidad 1
La materia Capítulo 01 Los materiales Tema 1.
Los materiales y sus propiedades ...................21
Taller.
Construcción de un dinamómetro ................... 24
Laboratorio.
Determinación de la constante
de elasticidad de un resorte .............................. 25
Tema 2.
La dilatación térmica ..............................................27
Perspectivas.
Taller.
La dilatación térmica en la vida cotidiana ................................................. 28 Construcción y utilización
de un termómetro casero .................................... 32
Tema 3.
Propiedades eléctricas.......................................... 33
Taller.
Construcción de circuitos
eléctricos sencillos ................................................ 34
............................................................................................36
Actividades.
Capítulo 02 Estado de agregación de los materiales
6
Tema 4.
Sólidos, líquidos y gases .....................................39
Tema 5.
Cambios en los materiales ..................................40
Laboratorio.
Representación de datos
mediante gráficos ................................................... 45
Tema 6.
Clasificación de los materiales .........................46
Laboratorio.
Reconocimiento de termoplásticos ................47
Hiperpágina.
Los metales ................................................................48
Tema 7.
Sistemas materiales ...............................................51
Actividades.
............................................................................................ 54
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Unidad 2
La energía Capítulo 03 Manifestaciones de la energía
Tema 8.
La energía y sus características ................ 59
Tema 9.
Las manifestaciones de la energía ........... 64
Tema 10.
La energía mecánica ........................................ 66
Laboratorio.
La conservación
de la energía mecánica ...................................68
Tema 11.
El trabajo y la potencia ..................................... 71
Perspectivas.
El trabajo en la ruta ........................................... 73
Laboratorio.
El trabajo y la energía mecánica .................74
Actividades.
...................................................................................... 76
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Capítulo 04 Transferencia de energía
Tema 12.
El calor y la temperatura ................................ 79
Tema 13.
La cantidad de calor .........................................82
Laboratorio.
Determinación del calor
específico del aluminio ...................................86
Tema 14.
El calor y los cambios de estado ................88
Laboratorio.
Determinación de la cantidad de calor ...89
Tema 15.
Formas de propagación del calor................90
Laboratorio.
Comparación cualitativa de la
conductividad térmica de metales ............91
Los vientos en las zonas costeras
Perspectivas.
y la regulación del clima .................................93
Laboratorio.
Transferencia de calor por radiación .......95
Actividades.
......................................................................................96
Unidad 3
Utilización de la energía Capítulo 05 Recursos energéticos
y transformaciones de la energía
Tema 16.
El origen de la energía ................................... 101
Tema 17.
Los recursos energéticos ............................102
Tema 18.
Transformaciones de la energía ...............104
Taller.
Construcción de un
conversor de energía......................................105
Hiperpágina.
Las centrales hidroeléctricas
Taller.
en Uruguay .......................................................... 108 Modelo de turbina
y generador eléctrico...................................... 110
.................................................................................... 118
Actividades.
7
