ciencias naturales 4° básico

CIENCIAS NATURALES 4° BÁSICO
MATERIAL DE APOYO PARA EL DOCENTE
ESTRUCTURA DINÁMICA DE LA TIERRA
Material elaborado por: Lorena Barrientos
ESTRUCTURA DINÁMICA DE LA TIERRA
Ciencias Naturales 4º Básico
1. DESCRIPCIÓN DE LA UNIDAD
Esta unidad tiene como propósito que los alumnos aprendan cuáles son las principales capas
de la Tierra (corteza, manto y núcleo) y sus principales características, los cambios
superficiales del planeta y los movimientos de las placas tectónicas. Es deseable que los
estudiantes comprendan las características básicas de fenómenos naturales de gran escala
que afectan a nuestro planeta (sismos, tsunamis y erupciones volcánicas), y sus
consecuencias sobre la vida, adoptando y adquiriendo una cultura preventiva.
Por lo tanto, y relacionado con lo descrito previamente, se pretende aplicar destrezas y
procedimientos de indagación que permitan formular y verificar una hipótesis respecto de
los contenidos del nivel. Las guías que se describen a continuación apoyan el quehacer
docente desde una mirada científica e indagativa que permita desarrollar habilidades tales
como: relacionar, observar, comprender, identificar, formular hipótesis del problema
planteado y describir los fenómenos con los conceptos relacionados de la superficie de la
Tierra y su composición.
2. DURACIÓN APROXIMADA
6 semanas.
3. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Describir, por medio de modelos, que la Tierra tiene una estructura de capas (corteza,
manto y núcleo) con características distintivas en cuanto a su composición, rigidez y
temperatura.
Explicar los cambios de la superficie de la Tierra a partir de la interacción de sus capas y
los movimientos de las placas tectónicas (sismos, tsunamis y erupciones volcánicas).
Proponer medidas de prevención y seguridad ante riesgos naturales en la escuela, la calle
y el hogar, para desarrollar una cultura preventiva.
4. RECOMENDACIONES METODOLÓGICAS
Al trabajar los contenidos de la unidad es importante considerar conceptos previos de los
estudiantes. Invítelos a responder las preguntas propuestas al inicio de cada guía, para luego
hacer una puesta en común de sus ideas. Esto le permitirá detectar conocimientos previos de
sus estudiantes y aclararlos de ser necesario, manteniendo un ambiente fraterno y de
respeto. Posterior a ello, puede introducir los contenidos de la unidad mediante las
preguntas formuladas y actividades en el material didáctico entregado a los estudiantes.
Es importante mencionar que este material y las guías proporcionadas, son de apoyo al
docente y que pretenden lograr de una manera efectiva y eficaz los aprendizajes esperados
en esta unidad junto con un activo rol del docente.
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5. MATERIAL DE AULA
Para promover el logro de los aprendizajes y el desarrollo de las habilidades de pensamiento
científico propuestos, se propone utilizar el método de indagación, por medio de preguntas
que introduzcan los diferentes conceptos, que deberá ir explicando el profesor. Junto con
ello se proponen actividades experimentales, con materiales económicos o que se
encuentran en casa, permitiéndole al estudiante comprender los conceptos que se desea que
adquieran en esta etapa de desarrollo.
De una manera lúdica y entretenida se espera que los alumnos logren los objetivos de
aprendizaje esperados. El docente deberá programar previamente la actividad experimental
a realizar y pedir el material necesario con anterioridad al estudiante.
El docente puede encontrar información sobre los contenidos de esta unidad en:
www.educarchile.cl
www.energiandina.cl
www.astromia.com
www.sernageomin.cl
http://es.wikipedia.org/wiki/tectonica_de_placas
http://roble.pntic.mec.es/afep0032/limitesdivergentes.html
http://ww3.achs.cl/
http://onemi.cl
http://sismologia.cl
GUÍA 1. ¿CÓMO ESTÁ FORMADA LA TIERRA?
Esta guía introduce los conceptos de la estructura interna de la Tierra y sus diferentes capas.
Define y explica las características más relevantes de cada una de ellas por medio de una
actividad propuesta. La guía se inicia con la primera actividad que propone preguntas que
introducen el tema y que permiten identificar conceptos previos: ¿Cuál es la importancia que
la superficie terrestre sea sólida?, ¿Cómo te imaginas el interior de nuestro planeta?, ¿Crees
que sería posible la vida de animales, plantas y seres humanos si en la corteza terrestre
hubiese una temperatura equivalente a cuando hierve el agua en una tetera (100°C)?
La segunda actividad invita a los estudiantes a realizar un modelo de las capas de la Tierra,
considerando su espesor y relacionando el color de estas con el grado de temperatura, junto
con ello se definen y explican los conceptos de la unidad. Esta actividad les permitirá
relacionar por medio del método científico la composición, rigidez y temperatura de las
diferentes capas internas. Elabore la tabla que aparece en la guía del estudiante en la pizarra,
para que cada grupo o estudiante pueda difundir sus datos. Esto les permitirá evaluar e
identificar si los alumnos adquirieron el aprendizaje esperado para la unidad.
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Profundización de contenidos para el docente
La Tierra tiene una corteza externa de silicatos solidificados,
un manto viscoso, y un núcleo con otras dos capas, una
externa semisólida, mucho más fluida que el manto y una
interna sólida. Muchas de las rocas que hoy forman parte de
la corteza se formaron hace menos de 100 millones de años.
Sin embargo, las formaciones minerales más antiguas
conocidas tienen 4.400 millones de años, lo que nos indica
que, al menos, el planeta ha tenido una corteza sólida desde
entonces.
Capas de la Tierra
Corteza terrestre: La corteza terrestre es una capa
comparativamente fina; su grosor oscila entre 3-10 km en
las dorsales oceánicas (relieves submarinos) y 70 km en las
grandes cordilleras terrestres como los Andes y el Himalaya.
Presenta una región oceánica y otra continental; Los fondos
de las grandes cuencas oceánicas están formados por la corteza oceánica, con un espesor
medio de 10 km; está compuesta rocas máficas (silicatos de hierro y magnesio). Los
continentes están formados por la corteza continental, que está compuesta por rocas félsicas
(silicatos de sodio, potasio y aluminio), más ligeras.
Manto: El manto es la capa intermedia, y se encuentra dividida en dos regiones; el manto
superior (en contacto con la corteza), y el manto inferior (en contacto con el Núcleo), alcanza
los 2900 km de profundidad. Está formado por materiales más densos que alcanzan una
temperatura entre 1000 y 4000º C. en algunas regiones del manto hay material fundido, que
se denomina Magma.
Por la profundidad que alcanza el manto terrestre, lo convierte en la capa más grande del
planeta. El manto está compuesto por rocas silíceas, más ricas en hierro y magnesio que la
corteza. Las grandes temperaturas hacen que los materiales silíceos sean lo suficientemente
dúctiles como para fluir, aunque en intervalos de tiempo muy largos. La convección del
manto es responsable, en la superficie, del movimiento de las placas tectónicas. Como el
punto de fusión y la viscosidad de una sustancia dependen de la presión a la que esté
sometida, la parte inferior del manto se mueve con mayor dificultad que el manto superior.
Núcleo: El núcleo es la zona más interna del planeta. También tiene dos capas: el núcleo
externo (en estado líquido, alcanzando los 5150 km de profundidad) y el núcleo interno
(sólido, hasta el centro de la tierra). El núcleo sobrepasa los 4000 ºC.
Nuestro planeta es el más denso del sistema solar. Si consideramos que la densidad media de
la corteza es aproximadamente 3.000 kg/m3, debemos asumir que el núcleo terrestre debe
estar compuesto de materiales más densos. Los estudios sismológicos han aportado más
evidencias sobre la densidad del núcleo. En sus primeras fases, hace unos 4.500 millones de
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años, los materiales más densos, derretidos, se habrían hundido hacia el núcleo en un
proceso llamado diferenciación planetaria, mientras que otros menos densos habrían
migrado hacia la corteza. Como resultado de este proceso, el núcleo está compuesto
ampliamente de hierro (80%), junto con níquel y varios elementos más ligeros. Otros
elementos más densos, como el plomo o el uranio son muy raros, o permanecieron en la
superficie unidos a otros elementos más ligeros.
Diversas mediciones sísmicas muestran que el núcleo está compuesto de dos capas, una
interna sólida de 1.220 km de radio y una capa externa, semisólida que puede llegar hasta los
3000 km.
Entonces surge la siguiente pregunta ¿Por qué es sólido el núcleo interno, líquido el externo,
y semisólido el manto? La respuesta depende tanto de los puntos de fusión de las diferentes
capas (núcleo de hierro-níquel, manto, y corteza de silicatos) como del incremento de la
temperatura y presión conforme nos movemos hacia el centro de la Tierra. En la superficie,
tanto las aleaciones de hierro-níquel como los silicatos están suficientemente fríos como
para ser sólidos. En el manto superior, los silicatos son normalmente sólidos (aunque hay
puntos locales donde están derretidos), pero como están bajo condiciones de alta
temperatura y relativamente poca presión, las rocas en el manto superior tienen una
viscosidad relativamente baja. En contraste, el manto inferior está sometido a una presión
mucho mayor, lo que hace que tenga una mayor viscosidad en comparación con el manto
superior. El núcleo externo, formado por hierro y níquel, es líquido a pesar de la presión
porque tiene un punto de fusión menor que los silicatos del manto. El núcleo interno, por su
parte, es sólido debido a la enorme presión que hay en el centro del planeta.
Explicado desde un punto de vista más simple, la densidad y la presión aumentan hacia el
centro de la Tierra, es por esta razón que a medida que nos acercamos al centro de nuestro
planeta la temperatura se incrementa. En el núcleo están los materiales más pesados (Fe y
Ni), el calor los mantiene en estado líquido, con fuertes movimientos. El núcleo interno es
sólido, debido a la gran presión ejercida por el resto de las capas.
Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el exterior. Los movimientos rápidos originan
terremotos. Los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas.
El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generan un campo magnético que, junto
a la atmosfera, nos protege de las radiaciones nocivas del Sol y de las otras estrellas.
El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas
capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la
energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las
corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de
la Tierra hasta la superficie.
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GUÍA 2. CAMBIOS DE LA SUPERFICIE TERRESTRE Y SUS CONSECUENCIAS
Primera parte: Cambios de la superficie de la Tierra
La primera parte de la guía (2da y 3ra semanas) se compone de preguntas que introducen al
tema de los cambios terrestres y sus consecuencias, luego se deben leer, explicar y discutir
por medio de esquemas representativos, junto al profesor, los conceptos descritos sobre las
placas tectónicas. Explíqueles que Chile se encuentra ubicado sobre el límite de dos placas
tectónicas convergentes (la de Nazca y la sudamericana), es decir, placas que se mueven en
sentidos opuestos, lo que provoca que una de ellas se hunda bajo la otra. Es por ello que
nuestro País nunca ha estado ausente, ni lo estará, de la ocurrencia de movimientos sísmicos.
Profundización de contenidos para el docente
La Tierra ha ido cambiando desde su formación hasta nuestros días, ya que ha
experimentado continuos desplazamientos producidos por los fenómenos naturales. Según el
origen del fenómeno, se pueden clasificar en fenómenos hidrometeorológicos (dependen de
las modificaciones de la atmosfera, o sea del clima) o fenómenos geológicos, que son los que
resultan de la actividad de la corteza terrestre (litosfera), producto del calor proveniente de
la energía interna de la Tierra, el cual alcanza la superficie por los mecanismos de convección
(transferencia de calor que se produce a través de un fluido caliente entre zonas con
gradiente de temperatura) y conducción (proceso de transferencia de energía calórica entre
dos cuerpos en contacto).
La corteza y el manto superior conforman la litosfera, que corresponde a la parte solida de la
Tierra. Es una de las capas con mayor movimiento, generando fenómenos sísmicos y
volcánicos. Por lo tanto, la litosfera es la capa rocosa externa de la Tierra y la forman los
continentes, islas y fondo marino. Esta capa se encuentra dividida en grandes bloques
denominados Placas tectónicas, las que están en constante movimiento. Este movimiento es
el resultado de la energía interna de la Tierra, por ejemplo las cordilleras, volcanes,
erupciones y sismos, son resultado de este movimiento.
Existen 14 placas tectónicas o litosféricas principales: Africana, Antártica, Arábiga,
Australiana, del Caribe, Escocesa, Euro-asiática, Filipina, Indo-Australiana, Juan de Fuca, de
Nazca, del Pacifico, Norteamericana y Sudamericana.
Las placas se desplazan de diferentes maneras. Las zonas más activas son aquellas en las que
se producen contacto entre ellas, originándose choques. Estas se pueden clasificar en:
Limites divergentes: Se generan cuando dos placas se alejan entre sí, dando origen a una
nueva corteza terrestre. Este fenómeno se produce generalmente en los fondos oceánicos.
Limites convergentes: Se generan cuando dos placas se acercan entre sí. Si las placas tienen
diferente densidad, la más densa se introduce por debajo de la menos densa. Si ambas
tienen la misma densidad, chocan deformando la litosfera.
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Limites transformantes: Se producen cuando una placa se mueve sobre la otra en forma
paralela, sin provocar efectos en la superficie terrestre.
Segunda Parte: Sismos y Tsunamis
Una vez abordados los conceptos y definiciones de las placas tectónicas y su relación con el
constante movimiento de la superficie terrestre se introduce la segunda parte de la guía (4ta
semana), relacionada con los fenómenos naturales de sismos y tsunamis. Al igual que las
guías y actividades anteriores se comienza con preguntas que permiten introducir el nuevo
tema y evaluar los pre-conceptos de los estudiantes. Posteriormente, se realiza una actividad
didáctica que explica mediante un modelo sencillo el movimiento de las placas, pero ahora
simulando los fenómenos de gran magnitud energética, como lo son los sismos y tsunamis.
Para la actividad experimental (actividad N°2: Simulación de un sismo con Tsunami) es
imprescindible el apoyo constante y supervisión del profesor. La barra de madera simula la
placa de Nazca, que es de mayor densidad que la placa Sudamericana, la cual debe penetrar
a la tierra que representa la placa de menor densidad, o sea nuestro continente. El modelo
realizado por el estudiante ejemplifica muy bien y sencillamente lo ocurrido en la realidad,
pero debe estar supervisado por el profesor, para que el alumno analice cada etapa y
proceso de estos fenómenos.
Convérsales sobre el gran terremoto de Valdivia, como por ejemplo: que la gran energía
liberada en Valdivia (equivalente a la explosión de 180 millones de toneladas de explosivos)
provocó drásticos cambios en la estructura de la Tierra. El eje terrestre se movió 3 cm,
mientras las placas Sudamericana y la de Nazca se acercaron bruscamente cerca de 40 m,
cuando normalmente lo hacen entre 8 y 9 cm anuales. Dicha energía equivale a
aproximadamente el 22% de la energía liberada por todos los movimientos sísmicos entre
enero de 1906 y diciembre de 2005 (100 años exactos).
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Asegúrese que la tierra esté relativamente compacta para que no se desmorone.
Los sismos son movimientos de la superficie de la Tierra, y se producen por la liberación de
energía acumulada durante un periodo de tiempo.
La mayoría de los sismos se generan en los bordes o límites de las placas tectónicas. Cuando
estas se detienen o atascan en su movimiento por un periodo prolongado de tiempo,
acumulan gran energía. Cuando esta situación de equilibrio o periodo pasivo termina, la
energía acumulada se libera provocando un gran movimiento que se conoce como sismo.
En nuestro País colisionan dos placas tectónicas que son muy activas, la placa de Nazca (que
se encuentra en el océano) y la placa Continental (América del sur). Cuando se libera una
gran cantidad de energía entre estas placas, se produce un terremoto de gran magnitud que
afecta el fondo oceánico, generando una ola de grandes proporciones denominada tsunami.
Placa
de
Nazca
Placa Continental
Durante un movimiento sísmico, las ondas se registran y se miden con un sismógrafo, el cual
permite conocer la magnitud del sismo, es decir la cantidad de energía liberada. Esta
magnitud se representa en la escala de Richter. La intensidad de un sismo se relaciona con
los efectos, daños producidos y con la percepción que las personas tienen del movimiento
telúrico, la cual se mide en la escala de Mercalli.
Puede apoyar sus clases en el material audiovisual que se encuentra disponible en la página
www.educarchile.cl
Además puede visitar el sitio web de la Universidad de Chile www.sismologia.cl donde
encontrará mayor información relacionada con la unidad.
Tercera Parte: Volcanismo
La tercera parte y final de la segunda guía, es acerca de los volcanes y las erupciones. Se
comienza con preguntas que introducen el último tema como ¿Qué volcanes de nuestro País
conoces? ¿Has oído sobre alguno que haya entrado en erupción recientemente?, para
abordar en conjunto con los estudiantes los contenidos y conceptos relacionados con que es
un volcán, su estructura y erupciones. En la actividad que desarrollan los alumnos se les pide
interpretar la tabla que muestra un registro de las erupciones ocurridas en volcanes chilenos.
Para ello deben contestar las preguntas planteadas en la guía. Finalmente se hace
imprescindible hacer una recapitulación de todo lo aprendido, por medio de comentar las
respuestas y conocimientos adquiridos acerca de qué son los volcanes, sus diferentes partes
(cráter, magma, chimenea, etc.) y que son las erupciones volcánicas, relacionándolas con los
movimientos de la superficie de la Tierra y las interacciones de las placas tectónica que
originan estos fenómenos naturales.
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Un volcán es una fisura en la superficie de la Tierra por donde salen materiales
incandescentes, llamados magma, que provienen del interior terrestre. El magma se
encuentra a elevadas temperaturas debido al calor generado en las zonas más profundas de
La Tierra. Los volcanes pueden situarse sobre el nivel del mar o bajo el agua (cuando entran
en erupción, el resultado son las islas) y por lo general, los volcanes se forman en los límites
de las placas tectónicas.
El ascenso del magma ocurre generalmente en episodios de actividad violenta denominados
«erupciones», las cuales pueden variar en intensidad, duración y frecuencia; siendo desde
conductos de corrientes de lava hasta explosiones extremadamente destructivas.
Generalmente adquieren una característica forma cónica que es formada por la presión del
magma subterráneo así como de la acumulación de material de erupciones anteriores.
Encima del volcán podemos encontrar su cráter.
Estructura de un volcán
En un volcán se pueden distinguir las siguientes partes:
Cono volcánico: elevación del terreno producida por la acumulación de productos de
erupciones volcánicas anteriores.
Cráter: zona de salida de los productos volcánicos, o magma.
Chimenea: conducto de salida que une la cámara magmática con el exterior.
Cámara magmática: zona en el interior de la corteza terrestre donde se acumula el
magma.
En Chile, hay volcanes activos que entran con frecuencia en erupción o alternan periodos de
reposo y actividad. También se encuentran volcanes inactivos que no han presentado
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actividad por un periodo prolongado de tiempo. El volcán Llaima, uno de los más activos,
entro en erupción en enero de 2008, expulsando material solido y una fumarola (gases) que
se elevo por sobre los 1000 m de altura desde el cráter principal. Ese mismo año, en mayo, el
volcán Chaitén considerado inactivo, entro en erupción ocasionando un gran peligro a la
población, la cual tuvo que evacuar la zona, debido a la nube toxica de más de 20 km de
altura, que alcanzo incluso la ciudad de Buenos Aires.
El origen y distribución de los volcanes en nuestro planeta, están controlados por la tectónica
de placas, encontrándose más de 2000 volcanes (aproximadamente unos 500 activos). En el
norte grande de Chile se encuentra el volcán activo más alto del mundo, el Ojos del Salado,
con 6887 metros de altura. Y que en la zona centro-sur se encuentran los volcanes más
activos: el Llaima y el Villarrica.
GUÍA 3. MEDIDAS DE SEGURIDAD Y PREVENCION CUANDO VIVIMOS UN RIESGO
NATURAL
En la última guía de esta unidad, se abordará el tema relacionado con las medidas de
prevención y seguridad ante riesgos naturales, tanto en la escuela, la calle y el hogar,
permitiéndole al estudiante, desarrollar una cultura preventiva.
En la primera actividad se evaluará cuanto conocen de las medidas preventivas y el plan de
seguridad escolar. Las preguntas son: ¿Qué es el plan integral de seguridad escolar Deyse o
Cooper? y ¿Por qué es tan importante?, ¿Qué medidas preventivas se deben tomar en
lugares donde la actividad sísmica es frecuente?
Posterior a esta actividad se introducen una serie de medidas que pueden ayudar a reducir
los efectos asociados a sismos, obtenidos de la Asociación Chilena de Seguridad (ACHS), la
Oficina Nacional de Emergencia del Ministerio del Interior y Seguridad Pública (ONEMI) y el
servicio de sismología de la Universidad de Chile. Estas medidas deben ser analizadas y
comentadas entre el profesor y el alumno.
Finalmente, se desarrolla la actividad práctica que consiste en videos didácticos y
animaciones de como estar preparados antes, durante y después de un sismo. Estos videos
incluyen el Plan Deyse. Para llevar a cabo esta actividad es necesario que el docente monte
en la sala de clases un computador con internet y proyectora, permitiéndoles ver los videos
en conjunto y responder las preguntas planteadas. De no ser posible, se les debe solicitar a
los estudiantes que previamente vean estos en sus hogares y puedan desarrollar las
preguntas y respuestas con el profesor.
Desde estos sitios web, puede acceder a los videos:
http://www.onemi.cl/documentos/categoria/33.html, ingresa a este link y selecciona el video
“Estar Preparados es Tarea de Todos (Español)”
http://www.youtube.com/watch?v=s-1gR5_YV7E
http://www.youtube.com/watch?v=17LGTJMTypc&context=C44841bbADvjVQa1PpcFPrpsEdySWq2aUtOY6y5gj
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