Actividad 1

¿DÓNDE ESTAMOS UBICADOS EN EL TIEMPO Y EN EL ESPACIO?
¿Por qué se producen las olas en el mar?
Introducción
Lee con atención:
Vamos a comprender las características de los
fenómenos ondulatorios que permiten oír, ver y
hablar. En este proceso se transmite energía sin
que haya un transporte de materia.
El sonido nos permite comunicarnos, y disfrutar
de la música y el canto de las aves. La luz y las
radiaciones electromagnéticas muestran como
es nuestro planeta, y gracias a las radiaciones
electromagnéticas nos comunicamos de manera
instantánea.
Las propiedades de los fenómenos ondulatorios
nos han permitido grandes avances a nivel de
la medicina y de las comunicaciones; ejemplo
de ello son las ecografías para establecer un
diagnóstico temprano, o la determinación de
distancias utilizando el sonar de los barcos.
Figura 1. Ondas en la naturaleza
¿Qué otra aplicación conoces que utilice el fenómeno ondulatorio?
____________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
1
Objetivos de aprendizaje
Explicar las principales características de las ondas, a partir del estudio de fenómenos ondulatorios
que ocurren en la superficie del agua
Describe e ilustra el comportamiento observado en la superficie del agua, cuando es impactada
por una roca
Ilustra la variación del nivel del agua cuando es impactada por una roca
Identifica la amplitud, longitud de onda, período, frecuencia y rapidez de propagación de una onda
Establece relaciones entre longitud de onda, frecuencia y rapidez de propagación, a partir de
experiencias prácticas
Comprueba fenómenos de reflexión de ondas en una cubeta de agua
Verifica fenómenos de interferencia entre ondas generadas en una cubeta de agua. Explica el
comportamiento utilizando esquemas
Actividad 1
Comportamiento de una onda en la superficie del agua
Actividad experimental
Debes llevar para el desarrollo de esta actividad los siguientes elementos:
•Cubeta transparente
•Dos lápices
•Un pedazo de corcho
•Gotero
•Un trozo de lana
Procedimiento:
Ondas circulares en el agua
Se deposita agua hasta la mitad del recipiente transparente, y se ubica sobre una superficie blanca
(para generar contraste)
Con el gotero se deja caer una gota de agua.
El estudiante observa y registra lo que sucede en
la superficie del agua.
_____________________________________________________
_____________________________________________________
_____________________________________________________
_____________________________________________________
_____________________________________________________
Figura 2. Recipiente transparente
SM_S_G08_U01_L01_M
2
Un pequeño objeto que oscila en el agua
Posteriormente se ubica el pedazo de corcho en el recipiente con agua.
Figura 2. Recipiente transparente
Figura 4. Recipiente con líquido
Se deben producir ondas circulares, dejando caer gotas de agua (con un gotero)
Observa y registra:
¿Qué sucede con el corcho?
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
Ahora tomemos dos lápices y de manera simultánea con la ayuda de dos compañeros generemos
dos ondas circulares.
Superposición de ondas transversales
Figura 5. Superposición de onda
SM_S_G08_U01_L01_M
3
¿Por qué este fenómeno recibe el nombre de superposición de ondas transversales?
____________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
Observa con atención:
Después de observar el video presentado por el docente, describa lo que sucede en la superficie del
agua cuando es impactada por diferentes objetos. Realiza un dibujo que represente cada momento.
Guía De Observación De Videos
Objetivo:
Nombre del estudiante:
Nombre del docente
Nombre del video
El estudiante realiza una ilustración con cada fenómeno ondulatorio que observe
SM_S_G08_U01_L01_M
4
Actividad 2
Variación en el nivel del agua cuando es impactada por un objeto
Debes llevar para el desarrollo de esta actividad los siguientes elementos:
• Un vaso desechable transparente
• Canicas
• Regla
• Marcador
• Un trozo de hilo o lana
Figura 6. Vaso
desechable
Figura 7. Canicas
de colores
Figura 8. regla
Figura 9. Marcador
Figura 10. Lana
Procedimiento
Reúnete con dos compañeros y realicen el siguiente procedimiento:
Toma el vaso y llénalo de agua hasta la mitad
así:
Con el marcador y la regla traza la altura del agua
en el vaso. Registra el dato:______________________
Figura 11. Vaso con líquido
Figura 12. Marcador, regla y vaso con líquido
SM_S_G08_U01_L01_M
5
Ahora introduce en el vaso una canica.
Figura 13. Vaso con la canica
Figura 14. Medida de la altura del agua en el vaso
Ahora toma la medida de la altura del líquido después de echar la canica.
Los datos que se tienen hasta el momento son:
Altura inicial del agua en el vaso: ______________________
Altura final del agua con la canica: ___________________________
¿Qué consideras que hace falta para determinar el empuje y el peso aparente de la canica que se
sumergió en el agua?
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
Vamos a determinar el volumen de la canica
Si tomamos la canica y medimos la longitud de la circunferencia con la lana, así:
Figura 15. Procedimiento para medir la longitud de circunferencia de la canica
SM_S_G08_U01_L01_M
6
Ahora vamos a medir el trozo de lana.
Anota aquí la longitud (L):
______________________________________________________
Tomando la fórmula de longitud de la circunferencia.
L=2∙π∙r
¿Qué datos tenemos?:
__________________________________________________
Despejamos el radio (r) de la fórmula y quedaría:
_________________________________________________
Figura 16. Medida de la longitud de circunferencia de la canica
L
=r
2∙π
Ahora la fórmula para hallar el volumen de la esfera es
V=
4
∙π∙r3
3
Realiza los cálculos y anota el resultado: ____________________________________
Conociendo la densidad del vidrio es 2,5 kg ⁄ cm3 y el volumen de la canica. Determinemos la masa.
m=d∙V
Realiza el cálculo en la fórmula de masa y registra ________________________
Al tener el dato de la masa esta se multiplica por la gravedad 980
obtienen el peso:
cm
s2 expresada en centímetros y se
_______________________expresado en Newton
¿Cómo plantearías la fórmula del empuje a partir de lo que conoces del tema?
____________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
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Observa con atención la siguiente información, y realiza las adecuaciones correspondientes a la actividad
experimental.
Al lanzar un objeto a una fuente con agua, estanque o una cubeta, se pueden observar las siguientes
variaciones.
1
Cuando un objeto está sumergido, el fluido ejerce una presión en todos los
puntos del objeto y perpendicular a la superficie de ese objeto
Figura 17. Recipiente con líquido
2
Sobre un cuerpo sumergido actúa mayor presión sobre la superficie de abajo
que sobre la de arriba. El efecto neto es tener una fuerza que va hacia arriba
llamada empuje. Si el peso es mayor que el empuje entonces el objeto se
hunde; en caso contrario flotará
Fuerza de empuje
Se crea
un vacío
El agua desalojada
asciende por encima del
nivel que tenia en repso
Figura 18. Fuerza y empuje
SM_S_G08_U01_L01_M
8
Presion
Presion
Figura 19. Presión ejercida en el objeto sumergido
Empuje
Peso
Figura 20. Empuje y peso ejercido en un objeto sumergido
3
A este peso más pequeño se le llama peso aparente. Siempre es menor
que en la superficie, y es debido al empuje
Se cumple entonces que:
waparente= wsuperficie - FEmpuje
SM_S_G08_U01_L01_M
9
4
Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una
fuerza ascendente igual al peso del fluido desplazado. (Principio de Arquímedes)
3
0
0
1
1
2
2
3
Figura 21. Principio de Arquímedes
Ejemplo
Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje y el peso
aparente. Datos que proporcionan: densidad del acero 7,9 g/cm3, volumen de la esfera
5,236.10-4 m3 y densidad del agua (1000 kg/m3)
Hallar el empuje:
E = V ∙d ∙ g
V= volumen de un cuerpo
d= densidad del fluido
g = gravedad
Ahora se reemplazan los datos en la fórmula.
E = V ∙d ∙ g
E=5,236∙10-4 m3∙1000 kg/m3∙9,81
m =5,131N
s2
Se cancelan los m3 y queda en unidad de Newton (1 kg∙m/s² )
Respuesta: el empuje es 5,131N
Fuerza resultante:
encontrar el peso de la esfera, se sabe que la densidad del acero es 7900 kg/m3
La masa: se entiende como
m = d∙v
m=7900 kg/m3 ∙5,236∙10-4 m3
m=4,135 kg
SM_S_G08_U01_L01_M
10
Hallar el peso de la esfera.
p=4,135 kg∙9,81
p=40,52N
m
s2
Peso aparente está dado por:
waparente= wsuperficie -FEmpuje
waparente= 40,52N-5,131N
waparente= 35,389N
Partiendo de los ejemplos compartidos, resuelve la siguiente situación.
1. Un objeto (piedra) de 5 kg se introduce en el agua siendo su peso aparente en ella de 30 N, calcula
el empuje.
Resuelve aquí el ejercicio anterior:
Coloca aquí tu respuesta después de realizado el ejercicio:_____________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
11
Actividad 3
Identificando las características de onda: amplitud, longitud, período, frecuencia y velocidad de propagación
de una onda
Para el desarrollo de esta actividad se requieren los siguientes elementos:
• Cuerda
• Cronómetro
• Cinta métrica
Reunete con de otro compañero realiza la actividad.
Figura 22. Cuerda sujetada
Figura 23. Movimiento ondulatorio en la cuerda
Tomen la cuerda y sujétenla a alguna estructura.
Uno de los dos debe agitar la cuerda una sola
vez y observar.
Registra lo que sucede en la cuerda:
____________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
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Características de ondas:
Utilizando la cuerda y la información sobre cada una de las características de ondas, realiza
la representación (en un plano cartesiano) y la expresión matemática para: velocidad, longitud de
onda, periodo, amplitud, y frecuencia de onda.
Velocidad de onda:
Resulta de dividir la distancia que recorre la perturbación
transmitida por la onda, entre el tiempo que ha transcurrido
Expresión matemática:
__________________________________
__________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
13
Longitud de onda
se considera a la distancia existente entre dos crestas o valles
consecutivos
Expresión matemática:
__________________________________
Periodo
Tiempo en el que una partícula realiza una oscilación completa
Expresión matemática:
__________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
14
Amplitud
Distancia máxima de una partícula a su posición de equilibrio
o elongación máxima. Unidad en el sistema internacional S.I.:
metro (m)
Expresión matemática:
__________________________________
Frecuencia
Se define como el número de veces que se repite un fenómeno
en la unidad de tiempo (segundos)
Expresión matemática:
__________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
15
Después de socializar las gráficas y la expresión matemática, observa con atención y realiza los
ajustes correspondientes.
Velocidad de onda
Expresión matemática:
__________________________________
Longitud de onda
Expresión matemática:
__________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
16
Período
Expresión matemática:
__________________________________
Amplitud
Expresión matemática:
__________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
17
Frecuencia
Expresión matemática:
__________________________________
Actividad 4
Estableciendo relación entre: longitud de onda, frecuencia y Velocidad de propagación a partir de
experiencias prácticas
Para desarrollar esta actividad debes tener en cuenta los siguientes elementos.
• una cuerda
• Cinta métrica (metro)
• Cronómetro
Movimiento de la onda
Figura 24. Movimiento en una cuerda
SM_S_G08_U01_L01_M
18
Vamos a tomar la cuerda y agitarla cuatro veces cada segundo. Como se observa en la figura, teniendo
presente de marcar la amplitud con la cinta métrica, en la figura 27 se propone A= 6cm, tú puedes tomar
tus propias medidas y desarrollar el ejercicio.
Determine: la amplitud, frecuencia, período, longitud
de onda y velocidad de propagación.
y(cm)
6
3
Amplitud
0
30
60
90
A=6 Cm Varía según tus medidas.
x(cm)
Sabemos que la frecuencia es de
-3
f=4 Hz
Información inicial
-6
Figura 25. Ejercicio de onda
λ=60 Cm. La longitud de onda se define como
y(cm)
la distancia entre dos puntos sucesivos situados
en la misma fase de un movimiento ondulatorio.
6
3
6cm
0
30
60
90
Periodo, T=
x(cm)
-3
-6
1
1
=
=0,25 s
f
4
Velocidad v=λ∙f=60Cm.4Hz=240 cm ⁄ s
60 cm
Figura 26. Gráfica señalando amplitud y longitud de onda
La respuesta está dada en cm/s vamos a convertir a metros:
1cm = 0,01 m
240 cm= 2,40 m
La respuesta de la velocidad sería: 2,40 m ⁄ s Realiza el ejercicio propuesto basándose en el ejemplo expuesto por el docente.
Una onda se propaga con una velocidad de 77,22
m/s y con una frecuencia de 90,82 Hz.
¿Qué longitud de onda presenta dicha onda?
Figura 27. Ondas en la superficie del agua
SM_S_G08_U01_L01_M
19
Determina:
La longitud de onda es: _________________________________________________
Actividad 5
Observa con atención el video de formación de olas en el mar
Después de observar el video responde:
Esta imagen corresponde a una formación de
onda superficial u ola capilar, este fenómeno se
debe a:
______________________________________________
_______________________________________________
______________________________________________
________________________________________________
Figura 28. Ondas superficiales
SM_S_G08_U01_L01_M
________________________________________________
20
En la imagen se observa una ola generada en la
superficie y se denomina ola
______________________________________________
________________________________________________
______________________________________________
________________________________________________
______________________________________________
________________________________________________
Figura 29. Olas en el mar
Responde: ¿por qué se forman las olas en el mar?
_____________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________
Actividad 6
Estableciendo relación entre: longitud de onda, frecuencia y Velocidad de propagación a partir de
experiencias prácticas
Para realizar la actividad debes llevar los siguientes elementos:
1. Un puntero láser
2. Un vaso de vidrio transparente
3. Leche (unas gotas)
4. Un recipiente transparente
Procedimiento 1:
Realiza la actividad con dos compañeros. Tomen
el vaso con agua, depositen unas gotas de leche,
dirijan la luz del puntero láser desde una de las
paredes del vaso, por debajo del nivel del agua,
hacia arriba. Las gotas de leche en el vaso permiten
observar el camino del haz luminoso a través del
líquido, describan lo observado y dibújenlo.
Figura 30. Experimento de reflexión
___________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
SM_S_G08_U01_L01_M
21
Al fenómeno observado se le denomina reflexión ¿cómo lo definen?
_____________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________
Traza en el dibujo realizado los elementos que
conforman el fenómeno de reflexión de onda.
Al graficar tenemos: tres elementos fundamentales
Rayo incidente
Normal
Rayo reflejado
Rayo incidente
Normal
θ1
Rayo reflejado
θ2
Figura 31. Gráfica del fenómeno de reflexión
Procedimiento 2:
Tomen el recipiente transparente con agua y ubícalo sobre un fondo blanco (para generar contraste).
Interferencia constructiva
Produciendo dos ondas circulares simultáneamente,
(puede ser con tus dedos) observa puntos de
interferencia constructiva
Figura 32. Onda constructiva
SM_S_G08_U01_L01_M
22
Interferencia destructiva
Posteriormente realiza el mismo procedimiento del
paso anterior, pero ahora produce dos ondas de
anti- fase (no coinciden el valle y la cresta de cada
onda)
Figura 33. Onda destructiva
Observen y respondan:
¿Cómo podemos definir la interferencia constructiva?
_____________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________
¿Cómo podemos definir la interferencia destructiva?
_____________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________
Actividad 7
Comparte conocimientos
Reúnete con dos compañeros y señalen a qué fenómeno ondulatorio corresponde
Corresponde a:
Corresponde a:
Figura 34. Ondas
SM_S_G08_U01_L01_M
Figura 35. Fenómenos ondulatorios
23
Corresponde a:
Corresponde a:
Figura 36. Fenómenos ondulatorios
Corresponde a:
Figura 37. Ondas en la superficie del agua
Corresponde a:
Figura 38. Ondas
SM_S_G08_U01_L01_M
Figura 39. Fenómeno ondulatorio de la luz
24