5 Energías, cambios y movimientos Los intercambios de energía Página 61 Actividades 1. Apoyen sobre una mesa una reglita de plástico, de manera que sobresalga unos 15 cm. Apriétenla fuertemente contra la mesa y hagan vibrar la parte que sobresale para que se produzca un sonido. a) ¿Qué ocurre si la regla deja de vibrar? Deja de producirse sonido Expliquen cómo se produce el sonido que escucharon. La vibración de la regla se transmite por el aire hasta nuestros oídos y hace vibrar el tímpano, lo que percibimos como sonido. b) ¿Cómo pueden hacer para que el sonido resulte más intenso? Haciendo vibrar la regla con mas fuerza. c) Estudien qué pasa al variar la longitud de la porción que vibra. ¿Cómo pueden conseguir un sonido más grave? Los sonidos se hacen más graves o más agudos. Si aumentamosla longitud de la regla los sonidos serán más agudos Página 62 Actividades 1. Para enfriar una papa recién cocinada, la colocamos dentro de un recipiente con agua fría. a) ¿Qué sucede entonces? La papa se enfría y el agua se calienta ¿Cómo cambia la temperatura de la papa? La temperaura de la papa disminuye ¿Y la del agua? Aumenta. b) ¿Dirían que existe un intercambio de energía en este proceso? ¿Por qué? Expliquen cuál es el cuerpo que cede y cuál el que absorbe energía. En este proceso hay un intercambio de energía térmica, la energía de la papa y la del agua al final del proceso es diferente que al comienzo. La papa cede energía térmica y el agua la absorbe. c) Mientras la papa se cocina en una olla con agua sobre una hornalla, ¿existe un intercambio de energía? Sí, hay intercambio de energía. ¿Qué cuerpo la absorbe? ¿Cuál la cede?. El gas cede energía térmica cuando se quema, hay una transformación de energía química en energía térmica. El agua absorbe energía térmica, al igual que la papa. Página 67 Actividades 1. Ahora respondan las siguientes preguntas: a) Expliquen qué sucede con la energía cinética de una pelota que rueda por el suelo y termina frenándose. El rozamiento hace que la energía cinética de la pelota se transfiera desordenadamente a las partículas de las superficies que rozan, es decir, transforma la energía cinética de la pelota en energía térmica de la pelota y el suelo. b) ¿Por qué es necesario que el motor funcione para que un auto se mantenga en movimiento? • Ciencias Naturales Porque el rozamiento del auto con el suelo y el aire y de las partes del motor entre ellas hace que todos estos materiales se calienten, es decir que la energía del movimiento se transforma en gran parte en energía térmica, reduciéndose la velocidad del auto. 2. Un niño sube por la escalera de un tobogán para luego dejarse resbalar. a) ¿Qué tipos de energía pueden detectar en esta acción? Energía gravitatoria que aumenta a medida que el niño asciende, energía cinética cuando el niño cae por el tobogán y energía térmica por el rozamiento entre la ropa del niño y la superficie del tobogán. b) ¿El sistema es conservativo o no conservativo? ¿Por qué? El sistema es no conservativo porque no toda la energía mecánica se conserva, la energía gravitatoria se transforma en energía cinética y calor por el rozamiento. Página 69 Experiencia Elaboración de conclusiones c) ¿Cuál de las latas absorbió mayor cantidad de energía solar? La negra. d) ¿Cuál absorbió la menor cantidad de energía? La plateada (o la blanca, si la plateada no es muy lustrosa). e) ¿Cuál es la explicación de la diferencia entre las cantidades de energía absorbidas por las latas? Cada color absorbe la radiación en un grado diferente que los otros. f) ¿Por qué es importante asegurar que todas las latas contienen la misma cantidad de agua al hacer la experiencia? Porque la energía absorbida se reparte entre todas las partículas de agua. Si hay más agua, le “toca” menos energía a cada partícula y la temperatura, que mide la concentración de la energía, resulta menor. Para comparar qué color absorbió más energía a partir de la temperatura medida, se debe garantizar que la energía absorbida se reparta entre la misma cantidad de partículas en cada lata. g) ¿Cuánto les parece que cambiará la temperatura del agua en su lata si repiten la expe- riencia con el doble de agua? Si tienen tiempo, comprueben sus predicciones haciendo la experiencia. Despreciando las pérdidas de energía hacia el ambiente, con el doble de agua se alcanzaría la mitad de temperatura al cabo del mismo tiempo. h) ¿Por qué se recomienda usar ropas claras durante el verano y oscuras durante el invier- no? Los colores claros absorben peor la radiación que los oscuros. La ropa oscura en el verano hace que la temperatura del cuerpo aumente. Página 70 Actividades 1. Una persona realiza la experiencia de soltar, sin empujarla, una bolita desde el borde de una fuente. Usen el concepto de energía para explicar por qué observa los siguientes hechos: Los intercambios de energía • a) La bolita no sobrepasa nunca el borde opuesto del recipiente. Ayuda: piensen qué tipos de energía hay en juego, cuando la bolita está quieta y cuando se mueve, y cómo es su balance. La bolita en el borde tiene energía gravitatoria, cuando cae la energía gravitatoria se transforma en energía cinética, cuando asciende hasta el otro borde la energía cinética se transforma nuevamente en gravitatoria. La energía gravitatoria final no puede ser mayor que la que tenía al comienzo b) Después de oscilar muchas veces dentro del recipiente, la bolita termina por frenarse. ¿Qué ocurrió con la energía que la bolita tenía al comienzo? ¿Puede haber desaparecido? La altura que alcanza la bolita es cada vez menor hasta detenerse porque parte de la energía mecánica inicial se pierde. Esto se debe a que parte de la energía cinética se va transformando en energía térmica por el rozamiento de la bolita con la superficie de la fuente. c) Uno de los primeros métodos de los seres humanos para encender fuego fue frotar entre sí dos pedazos de madera muy combustible. ¿Qué relación encuentran entre este hecho y lo que sucede con la bolita en el recipiente? La fricción entre los dos pedazos de madera libera enería térmica, como consecuencia ambos trozos de madera se calientan hasta el punto en que se encienden. El rozamiento de la bolita contra la superficie de la fuente también produce el calentamiento de la bolita y de la fuente, aunque en menor medida que en el caso de la madera ya que el rozamiento es menor. 2. Experiencia • Observen qué sucede. ¿Qué mecanismo de transmisión del calor está ocurriendo? Por convección el agua caliente, coloreada, del frasco chico ascenderá, las corrientes de convección mezclarán el agua caliente con la fría, finaolmente toda el agua tendrá un color homogéneo. 3. Señalen la longitud y la amplitud de onda en el siguiente esquema: Longitud de onda Amplitud de onda 4. Indiquen cuáles son los cuerpos que ceden y cuáles los que absorben energía en cada una de las situaciones mostradas: El agua líquida cede calor y el hielo lo absobe. El calefactor cede calor y las manos absorben calor. La boca de la persona cede calor y el helado lo absobe. • Ciencias Naturales 5. Expliquen cómo se transmite el calor en cada una de las siguientes situaciones: a) Una papa se cocina en un jarrito con agua. El fuego libera calor que absorbe el jarro, lo transmite al agua y el agua a la papa. b) Una persona pone sus manos delante de una estufa eléctrica. La energía eléctrica se transforma en energía térmica en la estufa, por convección el aire caliente llega hasta las manos de la persona y las calienta. c) Una taza de té se enfría apoyada sobre una mesa de madera. La energía térmica que cede el té pasa al aire más frío y a la mesa de madera. d) El tanque de agua de una casa queda al rayo del sol. La energía radiante del Sol calienta el agua del tanque. Página 71 Actividades 6. Completen las palabras que faltan en el siguiente párrafo: El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando existe una diferencia de temperatura entre ellos. Cuanto mayor es la temperatura de un cuerpo, las partículas que lo forman se agitan con mayor velocidad, es decir, tienen mayor energía cinética. 7. Eva, que está primera en la fila, quiere hacerle llegar un paquete a Miguel, que está último. Unan con una flecha cada una de las maneras de hacerlo con una de las formas de transmisión del calor. Justifiquen su elección. El paquete pasa de mano en mano desde el primero hasta el último lugar. Radiación Eva camina llevando el paquete hasta Miguel. Conducción Eva arroja el paquete por el aire y Miguel lo ataja. Convección Los intercambios de energía •