guía- taller - Colegios Arquidiocesanos

ARQUIDIOCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
DISEÑO CURRICULAR COLEGIOS ARQUIDIOCESANOS
GUÍA- TALLER
AÑO LECTIVO ____________
ÁREA:
CIENCIAS
FÍSICA
NATURALES
Y
EDUCACIÓN
GRADO: DÉCIMO.
PERÍODO: PRIMERO.
1
Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
AMBIENTAL:
PRESENTACIÓN
COLEGIO
DOCENTE
GRADO
ÁREA
DÉCIMO
CIENCIAS NATURALES (FÍSICA)
TIEMPO PREVISTO
HORAS
PRIMER PERÍODO
27
PROPÓSITOS DEL PERÍODO
A NIVEL AFECTIVO:
Que mostremos mucho interés por:
♪ Plantear y resolver situaciones problemas en la aplicabilidad práctica en el diario
vivir, y las tecnológicas con los movimientos vibratorios.
♪ Extraer pensamientos y modelar mentefactos conceptuales y proposicionales
cromatizados, con aproximación al pensamiento científico integral.
A NIVEL COGNITIVO:
♪ Comprehendamos claramente los conceptos de movimiento pendular y ondulatorio,
al igual que sus propiedades, clasificación y fenómenos.
A NIVEL EXPRESIVO:
Que nosotros los estudiantes tengamos la capacidad de:
♪ Extraigamos adecuadamente pensamientos.
♪ Modelemos mentefactos proposicionales cromatizados y conceptuales.
♪ Interpretemos, resolvamos y argumentemos situaciones problemas en la aplicabilidad
del movimiento pendular y ondulatorio, junto con las clases y propiedades de
fenómenos relacionados con ondas, demostrando avances en el desarrollo del
pensamiento científico integral.
EVALUACIÓN: INDICADORES DE DESEMPEÑO
1. Desarrollo del pensamiento a través del uso adecuado de proposiciones complejas,
conceptos y precategorías con sus respectivos mentefactos. De igual manera potenciar
los operadores del M.L.O relacionados con el movimiento ondulatorio.
2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de
decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con el movimiento
ondulatorio.
3. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el movimiento
ondulatorio.
4. Realizo lectura comprehensiva e interpreto textos relacionados con fluidos.
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Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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5. Produzco textos orales y escritos a partir de observaciones que me permiten plantear
hipótesis y regularidades sobre el movimiento ondulatorio.
COMPETENCIAS Y HABILIDADES
COMPETENCIAS
HABILIDADES
► Desarrollar el pensamiento a través del uso
adecuado de la proposición modal con sus
respectivas
operaciones
intelectuales
y
mentefactos. De igual manera potenciar los
operadores del M.L.O.
► Seguir instrucciones y utilizar flujogramas en
el planteamiento y resolución de situaciones
problemas propio de la Física.
► Interpretar y analizar datos, tablas y gráficos
como resultado de la aplicación del método
científico.
► Comprehender e interpretar textos donde:
acorde
a
►
Construir
y
extraer
proposiciones de los textos
propuestos,
y
realizar
la
modelación adecuada.
► Particularizar y generalizar.
► Estableces
diferencias.
semejanzas
► Preguntar significativamente.
la
►
Analizar
pronominalizar).
(puntuar
► Seguir instrucciones.
EJES TEMÁTICOS
1. EVENTOS ONDULATORIOS:
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Movimiento Vibratorio.
Movimiento Pendular.
Clasificación y Propiedades de las ondas.
Fenómenos ondulatorios.
Laboratorio aplicando el método científico.
Aplicación Pruebas Saber 10º.
DIDÁCTICAS
 Didácticas proposicionales.
 Didácticas conceptuales.
 Didácticas Argumentales.
RECURSOS
 Logísticos: salón, tablero, marcadores, carteleras
 Audiovisuales: video-bean, sala de internet, diapositivas, videos, grabadoras.
3
y
►
Definir
(Sinonimizar,
contextualizar, radicar)
1. Explico la utilización de cada uno de los
términos o elementos partícipes en cada
uno de los movimientos.
2. Presento la solución
enseñanza (Modelación).
Observar.
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y
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ÁREA DE CIENCIAS NATURALES
PRUEBA DE DIAGNÓSTICA DE FÍSICA
Propósito Expresivo: Que yo Interprete, plantee y resuelva situaciones problemas
aplicados a la caracterización de la Medición en la Ciencia.
► Utiliza el siguiente texto, para dar
solución a las siguientes situaciones.
La física se basa en unos principios y
comprende el desarrollo de conceptos. La
aplicación de estos principios y conceptos
generalmente incluye la medición de una o
más cantidades.
Las
magnitudes
fundamentales
son
aquellas que no pueden expresarse en
función de otras y con las cuales toda la
Física puede ser descrita. Utilizaremos, la
longitud (L), la masa (m), el tiempo (t), y una
cuarta magnitud llamada carga eléctrica (Q).
No olvide que tenemos como unidades de
longitud el metro y todos sus múltiplos y
submúltiplos, para la masa, el kilogramo y
sus derivados; el tiempo con la hora,
minutos, segundos; por último para la carga
Q, su unidad viene dada en calorías (cal),
kilocalorías (Kcal), donde 1cal = 4,186
julios (4,186J).
Las magnitudes derivadas se obtienen de
las magnitudes fundamentales mediante el
desarrollo de las relaciones matemáticas
(Ecuaciones).
1.) Un chef observa un programa de cocina
en TV. En la receta se pide que precaliente
en el horno una pequeña porción de
algunas legumbres para que reciba 40 cal.
El caballero revisa su horno y se da cuenta
que se encuentra calibrado en julios (J),
entonces pide a su hijo de grado 10° que le
realice la conversión. La respuesta que
debe dar el hijo, es:
A. 16,744 J.
B. 167,44 J.
C. 1674,4 J.
D. 16744 J.
2.) Se tienen dos discos en contacto como
lo muestra la gráfica. Si el disco 2 gira en
sentido horario, podemos decir que el disco
1.
3.) Una unidad dimensional derivada es la
velocidad, que se expresa en L.t -1 o L/t, es
decir en nuestro diario vivir decimos en
algún caso m/seg, si un móvil lleva una
velocidad de 41.4km/h; podemos inferir que:
A.) el móvil recorre 11.5m cada segundo.
B.) el móvil recorre 115m cada segundo
C.) el móvil es muy veloz.
D.) el móvil por cada seg recorre 1.15m.
4.) Para expresar unidades muy pero muy
grandes, al igual que las muy pequeñas, se
sugiere utilizar notación científica, donde se
expresa la medida con una parte entera
entre 0 y 10 seguida de decimales con la
potencia de 10. Ejemplo 2,35x108m, o
5,6x10-10mm.
Si tenemos la medida distancia Tierra-Sol
como
150.000.000km,
y
queremos
expresarla en metros con notación
científica, la expresión correcta sería:
A.) 1,5x1011m.
B.) 1,5X10-11m.
C.) 1,5X1010m.
D.) 1,5X10-10m.
5.) La densidad volumétrica (р) es una
magnitud física derivada, que se define
como el cociente entre la masa de un
cuerpo y su volumen (V), es decir
р=
m/V. Si deseamos encontrar la densidad
volumétrica en Kg/m3, de un cilindro de
aluminio cuya masa es de 32,97gramos,
con un radio de 2 centímetro y una altura de
0,7 centímetro. Dicha densidad en notación
científica es:
A.) 375X103 kg/m3.
B.) 3,75X103 kg/m3.
C.) 0,375X106kg/m3.
D.) 3,75X106 kg/m3.
6.) El gráfico representa un cilindro de radio
5cm y altura 4cm. Determina el volumen y la
densidad si la masa es 2 g, y exprésala en
notación científica.
A. se desplaza hacia abajo.
r =5 cm
B. no gira.
C. gira en sentido antihorario.
D. gira en sentido horario
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h=4
cm
GUÍA –TALLER N° 1.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
MOVIMIENTO OSCILATORIO
Existen fenómenos en la naturaleza que se repiten con las mismas características en
lapsos de tiempos iguales, así como algunos objetos describen movimientos que se
repiten en un determinado tiempo, ocupando las mismas posiciones. Todos estos
movimientos se pueden denominar periódicos.
Responde en el cuaderno:
► Expresa fenómenos de la naturaleza, que se repiten con las mismas características
en lapsos de tiempos iguales
► Expresa si es posible el nombre de algunos objetos o cuerpos que describen
movimientos que se repiten tomando posiciones idénticas en lapsos de tiempos iguales.
► ¿Cómo podemos denominar, estos movimientos?
PROPÓSITO EXPRESIVO:
► Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada
de las situaciones problemas, gráficos, problemas de movimiento pendular y
movimiento ondulatorio.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
► Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de los
movimientos pendulares y ondulatorios.
► Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre los movimientos
pendulares y ondulatorios.
Un péndulo simple está constituido por un objeto, generalmente regular, que oscila
suspendido de un hilo cuya masa es despreciable. Con ello nos damos cuenta que
participa un período de oscilación, la longitud del hilo, y la masa del objeto, por tal sería
bueno preguntar: ¿Existe una relación entre el período del péndulo y la longitud, y con
la masa?, ¿Cómo cambia el período si modificamos la longitud, o modificamos la masa?
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Ahora, considere el movimiento de un columpio, una vez que este en movimiento, y no
hay intervención de la persona que se mece, el columpio oscila como un péndulo. Las
oscilaciones se producen con la frecuencia propia del columpio y se mantendrán
indefinidamente si no hay fricción.
►Respondo las preguntas 1 a 4, teniendo en cuenta la siguiente información.
Gráfico.
Péndulo simple
Es una masa colgada de una cuerda inextensible que oscila de lado a lado de un eje de
referencia vertical. Se considera un oscilador armónico simple, donde existe una
relación entre el período T la longitud L del péndulo, así:
T = 2π.√ (L/g)
π = 3,14
En un lugar terrestre, donde la acción de la Tierra es g = 10 m/seg 2, un péndulo simple
tiene un período de 1,5 seg, se transporta este péndulo a otro sitio, y se encuentra con
un período de 3 seg.
1.) Se puede inferir que la longitud L del péndulo simple en el lugar de la Tierra alcanza
un valor de
A.) 5,7m. B. 0,57 m. C. 57 m. D. 0,76 m.
2.) La aceleración (g’) de este nuevo sitio en m/seg2 es
A.) igual que la gravedad del primer sitio de la Tierra.
B.) la cuarta parte de la gravedad del primer sitio de la Tierra.
C.) la mitad de la gravedad del primer sitio de la Tierra.
D.) el doble de la gravedad del primer sitio de la Tierra.
3.) Siendo g = 10 m/seg2 la gravedad del sitio de la Tierra y g’ la gravedad del nuevo
sitio de la Tierra donde se lleva el péndulo, es equivocado decir que
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A.) g > g’.
B.)
B. g = 4g’.
C. g’ = 10g.
D. g’ > g.
4.) Al interpretar la relación T = 2π.√ (L/g), podemos deducir que:
A.) el período T es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la longitud del
péndulo.
B.) el período T del péndulo es directamente proporcional a la longitud.
C.) el período T del péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la
longitud.
D.) el período T es inversamente proporcional a la longitud del péndulo.
5.) Si un péndulo de 6,68cm de longitud se coloca en la luna donde la gravedad es un
sexto de la terrestre, luego el período T, se expresa por:
A.) 4π/10 seg. B. 2π seg.
C. Π seg.
D. 8π seg.
► Responda las preguntas 6 y 7, de acuerdo a la siguiente información.
Un péndulo realiza 12 oscilaciones cada 30 segundos.
6.) Siendo la gravedad g = 10 m/seg2, la longitud L del péndulo, se puede expresar
aproximadamente por:
A.) 1,58 m.
B. 0,04 m.
C. 1,27 m.
D. 0,63 m.
7.) El período T y la frecuencia f respectivamente es:
A.) 0,4 seg y 2,5 seg-1.
B.) 2,5 seg y 0,4 seg-1.
C.) 4 seg y 2,5 seg-1.
D.) 2,5 seg y 4 seg-1.
LEYES DEL PÉNDULO.
Sabemos que el movimiento pendular es armónico simple porque es periódico y está
producido por una fuerza recuperadora, siempre u cuando la amplitud sea bastante
pequeña.
PASO N° 1.
Toma dos péndulos con la misma longitud pero de diferentes masas oscilantes. Déjelos
oscilar libremente y mida el período de cada uno, ¿Depende el período del péndulo de
la masa que oscila, si o no, ¿Por qué? Justifique la respuesta en el cuaderno.
PASO N° 2.
Toma dos péndulos con la misma masa oscilante pero de diferente pero de diferente
longitud. Déjalos oscilar libremente, mida el período de cada uno. ¿Depende el período
del péndulo de su longitud, si o no, ¿Por qué? Justifique la respuesta en el cuaderno.
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► Dada la relación del período de un péndulo, donde participa la longitud L, la acción
de la gravedad g, expresa por:
T = 2π.√ (L/g)
Usted debe escribir la relación de T respecto de L y g en el cuaderno.
PROBLEMAS BÁSICOS
1.) ¿Cuántas oscilaciones aproximadamente, realiza un péndulo de 90cm en 0,5
minutos?
A. 15,9 oscilaciones. B. 1,59 oscilaciones. C. 159 oscilaciones.
D. 0,159 oscilaciones.
► RESPONDO LAS PREGUNTAS 2 A 5, DE ACUERDO CON EL SIGUIENTE
GRÁFICO.
El período de un péndulo es independiente de la masa, sólo depende en forma directa
de la raíz cuadrada de la longitud y en forma inversa de la raíz cuadrada de la
aceleración de la gravedad.
En el punto de equilibrio “0”.
2.) ¿Qué podemos decir de X?
A.) X > 0. B. X < 0.
C. X = 0.
D. X = 1.
3.) ¿Qué podemos decir de la energía cinética?
A.) EC = 0.
B. EC máxima.
C. EP máxima.
D. EP = EC.
En el punto de retorno “A; B”.
4.) ¿Qué le sucede a X?
A.) X = 0.
B. X máximo.
C. X < 0.
D. X = 1.
5.) ¿Al hablar de la energía potencial, qué podemos inferir?
A.) EP = 0.
B. EP = EC.
C. EC máxima.
D. EP máxima.
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TRABAJO EN EQUIPO
Instrucciones: trabajo en el cuaderno.
► Formo en el salón de clase, un equipo de trabajo, máximo 4 personas.
Diseño adecuadamente un procedimiento que te permita medir el valor de la gravedad
terrestre en el lugar donde te encuentres; utilizo el concepto del péndulo simple.
SITUACIÓN.
En la construcción de un péndulo que se quería tuviera un período T de 0,3 segundos,
se comete un error y su longitud, se hace 0,5cm más grande, ¿Cuánto se atrasa este
péndulo en un minuto?
Para su posible solución usted debe seguir los siguientes pasos.
I. Busca la longitud L que debe tener el péndulo para que su período sea 0,3
Segundos.
II. Como hay un error de construcción suma el valor hallado de L, con 0,5 cm y
llámalo L’.
III. Encuentra el período T’ con la nueva longitud L’, teniendo en cuenta que
T = 2π.
.
IV. Busca el atraso del péndulo por cada segundo, realizando la diferencia entre T’ y
T, (T’ – T).
V. Por último, para determinar el atraso en un minuto, usted debe efectuar el
producto entre diferencia anterior y 60, que será el atraso del péndulo en un
minuto.
EL MOTOR DE GASOLINA
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Movimiento del pistón en un motor de cuatro tiempos.
► Un ejemplo de la relación entre el movimiento circular y el movimiento oscilatorio lo
encontramos en el funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos.
En este dispositivo se observa cómo a partir de un movimiento oscilatorio se puede
producir un movimiento circular.
En el primer tiempo, el de admisión, la mezcla de gasolina y aire llega a la cámara de
combustión a través de la válvula de admisión, mientras el pistón baja a lo largo del
cilindro.
En el segundo tiempo, el de compresión, la válvula de admisión se cierra y el pistón
sube y comprime la mezcla.
En el tercer tiempo, el de explosión, la bujía produce chispa, en este tiempo se realiza
trabajo sobre el pistón, pues éste baja a causa de la expansión de los gases
resultantes.
En el cuarto tiempo, el de escape, se abre la válvula de escape y permite la salida de
los gases mientras el pistón sube por el cilindro, entonces se cierra la válvula de escape
y se abre la de admisión para iniciar otro ciclo.
Observa que durante el ciclo, el movimiento oscilatorio del pistón se transmite a través
de la biela al eje E, que describe un movimiento circular.
EL TRABAJO EN EQUIPO ES PRODUCTIVO.
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GUÍA – TALLE N° 2.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
VIBRACIONES AL SERVICIO DE LA SALUD
En la salud, existen muchos lugares de recién nacidos donde utilizan osciladores de alta
frecuencia para facilitar la respiración de los neonatos. Estos producen vibraciones que generan
corrientes de aire (como un pequeño vibrador), que ayudan en la difusión de gases hacia los
pulmones que aún no se encuentran completamente formados.
Las oscilaciones de alta frecuencia también son utilizados para ayudar a los sordos y a lo
hipoacústicos a percibir señales sonoras. Los osciladores también pueden ser utilizados con
éxito para evitar algunas de las dolencias que afectan a los astronautas.
Para responder en el cuaderno:
► Expresa que son los neonatos.
► ¿A qué se debe que los astronautas, utilicen los osciladores de alta frecuencia?
► En lo profesional de la salud, ¿Quiénes son las personas que más utilizan los aparatos de
alta frecuencia, para prestar un debido tratamiento a quien lo necesite?
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo resuelva, argumente y siga instrucciones para dar solución a situaciones
gráficas, problemas de movimiento vibratorio.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
 Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de
los movimientos vibratorios.
 Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre los
movimientos vibratorios.
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Observe el gráfico, para que el cuerpo de masa m, describa una movimiento oscilatorio, debe
actuar una fuerza y ésta siempre se encuentra dirigida hacia la posición de equilibrio, por tal se
le llama fuerza de restitución.
Un tipo especial de movimiento oscilatorio es llamado movimiento armónico simple, en el cual
despreciamos la fricción y el valor de la fuerza de restitución es directamente proporcional a la
elongación. Todo cuerpo u objeto que describa un movimiento armónico simple se le llama un
oscilador armónico.
INTERPRETACIÓN DE GRÁFICO
1.)
► Realizo adecuadamente la interpretación, para la energía cinética, energía potencial, y la
energía mecánica (E), en los puntos:
1. Equilibrio “0”.
2. Punto de retorno “A, y – A”.
2.) Observo el gráfico.
► Busco el valor de la velocidad máxima Vmáx, si la altura del cuerpo en el extremo A’ de la
trayectoria es ho.
A. Vmáx = 2gho.
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B. Vmáx = ½ gho.
C. Vmáx = √ ½ gho
D. Vmáx = √ 2 gho
PROBLEMAS BÁSICOS
Contesto las preguntas 1 a 3, teniendo en cuenta la siguiente información.
Un cuerpo de 9kg oscila atado a un resorte de constante de elasticidad k igual a 100N/m. La
velocidad en el punto de equilibrio es de 1,8m/seg, no se ha considerado fricción en ese
espacio.
1.) Siendo T = 2.π.
, el período de oscilación de un cuerpo atado a un resorte, por tanto,
es correcto afirmar que:
A. el período de oscilación es menor que 1 seg.
B. el período de oscilación es mayor que 2 seg.
C. el período de oscilación se encuentra entre 1 seg y 2 seg;
Es decir 1 seg < T < 2 seg.
D. el período de oscilación es igual π seg.
2.) Siendo que la energía mecánica E, es igual a la suma de las energía cinética y potencial, es
decir
E = EC + EP.
Al determinar el valor de la energía mecánica en la posición de equilibrio, resulta.
A. 14,58 Julios. B. 16,2 Julios. C. 0 Julios.
D. 29,16 Julios.
3.) Como se sabe que en el punto donde el resorte alcanza la máxima elongación, la energía
potencial elástica EP es máxima, la energía cinética EC = 0, por tanto resulta que la energía
mecánica es E = ½ k.A2, siendo A la amplitud.
En la búsqueda adecuada de la amplitud del movimiento descrito por el cuerpo, resulta.
A. la amplitud tiene un valor aproximado menor que 0,5m.
B. 0,5m < A < 1m. C. A > 1m. D. A = 1m.
4.) Para una varilla de aluminio que realiza 180 vibraciones en 1,5minutos. Podemos concluir
que su período y frecuencia respectivamente es.
A. 0,5seg y 2seg-1. B. 2,5seg y 0,4seg-1. C. 0,4seg-1 y 2,5seg.
D.2, 5seg-1 y 0,4seg.
5.) Para disminuir el período de un cuerpo atado a un resorte se debería.
A. llevar a la luna. B. aumentar la masa. C. disminuir la masa. D. disminuir la longitud.
MOMENTO PARA VERIFICAR CONCEPTOS
► Escribo correctamente al frente de cada frase V si es verdadera, o F si es falsa, justifico
además mis respuestas.
1. El período de un movimiento armónico simple indica el número de oscilaciones en
determinado tiempo… ( ).
2. La máxima elongación en un movimiento armónico simple es la amplitud… ( ).
3. La frecuencia es el número de oscilaciones que efectúa un cuerpo en cada unidad de
tiempo… ( ).
4. La frecuencia de oscilación se mide en segundos… ( ).
5. La elongación indica la posición de un objeto en cualquier punto, con respecto a la
posición de equilibrio… ( )
6. En un movimiento oscilatorio la frecuencia es inversa al período… ( ).
7. Cuando un péndulo oscila y pasa por la posición de equilibrio, la energía cinética es
mínima… ( ).
8. La energía cinética de un cuerpo con movimiento armónico simple en la posición de
equilibrio es igual a la energía potencial en la posición de máxima elongación… ( ).
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► Imagino mi alrededor con los siguientes instrumentos: Una guitarra de tu gusto, un gran reloj
de pared, un péndulo con una pequeña cuerda de longitud, y observo el satélite girando
alrededor de nuestra hermosa Tierra.
Realizo el dibujo de cada uno de ellos, luego escribo, qué diferencias y qué semejanzas
encuentras en los movimientos representados en ellos.
► Cito algunos ejemplos de objetos cotidianos que vibren.
¿Cuáles de ellos presentan movimiento armónico simple, al menos en forma aproximada?
COSAS MARAVILLOSAS DE LA VIDA COTIDIANA QUE USTED DEBE SABER
♥ Resorte sobre la Luna.
Un resorte acoplado a una masa tiene un determinado período. Si el
resorte se transporta a la Luna con la misma masa, ¿Cambiará el
período?
R// No, porque el período de una masa atada a un resorte es
independiente de la aceleración de la gravedad “g”.
♥ Péndulo e la Luna.
Un péndulo simple tiene, sobre la Tierra, un determinado período. Si se
transporta el péndulo a la Luna, ¿Cambiará el período?
R// Si, porque el período si depende de la aceleración de la gravedad “g”.
♥ Relojes en planetas.
¿Todos los relojes marcarán el mismo tiempo en cualquier planeta?
R// Tener presente que, los relojes de péndulos no marcarán el mismo tiempo, ya que ellos
depende de la gravedad, mientras que los otros, como los de resorte espiral, los electrónicos, si
marcarán el mismo tiempo porque no dependen de g.
♥ Violines en una orquesta.
Al empezar un concierto, todos los violinistas tensionan las cuerdas de sus aparatos, ¿Por qué?
R// Con el tiempo, generalmente, las cuerdas del violín se aflojan un “poco” y las notas suenan
algo bajo. Al aumentar la tensión, crece la frecuencia de la nota musical.
SITUACIONES DE PROFUNDIZACIÓN
1.) Una masa m está conectada a dos resortes como lo indica
la figura abajo, cuyas constantes elásticas son k1 y k2
respectivamente.
Demuestro que el período T de oscilación del sistema de los
dos resortes es:
2.) Una esfera unida a un resorte
oscila entre las posiciones A y B
como se muestra en la figura
dada a continuación.
Si al cabo de 20 segundos ha pasado 30 veces por el punto A.
Determino:
2.1) El período de oscilación de la esfera.
2.2) La frecuencia de oscilación.
2.3) La amplitud del movimiento.
► Analizo, interpreto y propongo situaciones, para el siguiente gráfico.
.
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FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
EL PÉNDULO
Un péndulo simple está constituido por un cuerpo, generalmente regular, que oscila
suspendido de un hilo (pita, cabuya), cuya masa se asume como despreciable. Cabe
preguntarse, ¿Cómo se relaciona el período T de oscilación del péndulo con la longitud
L del hilo, y con la masa del cuerpo?, igualmente, ¿Cómo cambia el período si se
modifica la longitud del hilo?, y ¿Si se cuelga un cuerpo de mayor o menor masa?
ACTIVIDAD
► COMPRUEBA: 1.) ¿El período de oscilación de un péndulo es o no independiente de
la masa?
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________
2.) ¿El período de oscilación T de un péndulo depende o no de la longitud?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo interprete, argumente y siga instrucciones en la búsqueda de solución a
situaciones problemas de movimiento pendular.
INDICADORES DE DESEMPEÑO.
 Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de
movimiento pendular.
 Modelo proposiciones seleccionadas de diferentes textos sobre movimiento
pendular.
CONOZCAMOS MÁS SOBRE EL PÉNDULO
Un péndulo es una masa suspendida de un hilo que suponemos de masa despreciable,
que oscila en forma periódica. En el péndulo se produce un movimiento oscilatorio con
una aceleración que es proporcional al punto central y dirigido hacia él.
Al separar el péndulo de su posición de equilibrio adquiere energía potencial, en este
caso gravitacional. Al dejarlo libre se inicia el proceso de sustitución de energía
potencial por la energía cinética, hasta llegar el péndulo al punto “0” donde toda la
energía se transforma en cinética. El péndulo continúa su movimiento; llega al punto B,
donde nuevamente toda la energía es potencial, continuando así los ciclos. De esta
forma el movimiento continúa periódicamente.
En un péndulo, la fuerza recuperadora es igual a la componente del peso dirigido al
punto de equilibrio.
Sabemos que el movimiento del péndulo es armónico simple, al analizar el gráfico,
verificamos que la fuerza resultante que actúa sobre él es recuperadora siendo su
forma
F = - kx. Sobre la masa m actúan las fuerzas T y (mg).
Observe que (mg) se descompone en mgsenθ, y en mgcosθ.
La tensión T se equilibra con mgcosθ, por tanto T = mgcosθ, luego la fuerza resultante
que actúa es F = - mgsenθ; que al considerar senθ = θ, siendo θ ángulo medido en
radianes.
Por lo tanto F = - mgθ, como θ = x/L, con lo podemos concluir que F = - [(mgx)/L].
La constante (mg/L) hará las veces de k, por lo que encontramos que la fuerza
recuperadora F = - kx.
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TÉRMINOS QUE PARTICIPAN EN UN
MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE
►PUNTO DE EQUILIBRIO.
Es el punto de la trayectoria en el cual, la fuerza recuperadora es nula, en el gráfico el
punto “0”.
►PUNTOS DE RETORNO.
Son los dos puntos extremos de la trayectoria en los cuales el movimiento cambia de
sentido.
►ELONGACIÓN.
Se simboliza por x, es el desplazamiento del cuerpo en un instante dado, referido al
punto de equilibrio, se mide en m, y sus derivados.
►AMPLITUD.
Simbolizado por la letra “A”, es la máxima elongación que puede tener l cuerpo, también
se mide en metro. Tener presente que la distancia entre los dos puntos de retorno es
2A.
►OSCILACIÓN.
Es el movimiento efectuado por el cuerpo hasta volver a su posición inicial recorriendo
todos los puntos de su trayectoria. Según el gráfico la partícula parte de A, llega a B, y
regresa nuevamente al punto A.
►PERÍODO.
Se simboliza con la letra T, es el tiempo que tarda el cuerpo o partícula en hacer una
oscilación completa. Se mide en unidades de tiempo, ejemplo: seg, min.
►FRECUENCIA.
Se simboliza con f, es el número de oscilaciones que realiza un cuerpo o partícula en la
unidad de tiempo. Se expresa en oscilaciones por segundo, es decir osc/seg o por seg o en Hertz (Hz).
MOMENTO PARA VERIFICAR CONCEPTOS
1.) Los puntos A y B, son los puntos de retorno del péndulo… (
).
2.) La fuerza mg representa el peso de la masa del cuerpo suspendido en el péndulo
simple dado… (
).
3.) El hecho de decir que θ = x/L, se debe a que θ = senθ, y senθ es cateto opuesto
sobre hipotenusa… (
).
4.) El punto de equilibrio del péndulo del gráfico, es “0”… (
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).
5.) El período del péndulo depende de su longitud… (
).
6.) En un péndulo, la fuerza recuperadora F es igual a la componente del peso dirigido
al punto de equilibrio… (
).
7.) La constante k, es inversamente proporcional a la longitud del péndulo y
directamente proporcional a la masa y la gravedad… (
).
8.) El péndulo es un oscilador armónico simple… (
).
9.) En el punto de equilibrio del péndulo, la energía potencial es 0… (
).
10.) En los puntos de retorno A, B, la energía cinética es igual a cero… (
).
COMPLETO LA SIGUIENTE TABLA
EN EL PUNTO DE EQUILIBRIO “0”.
X=
EN LOS PUNTOS DE RETORNO “A, B”.
X
Velocidad máxima.
V=0
Aceleración “a”
a
EC
EC
EP
EP máxima.
MOMENTO DE SEGUIR INSTRUCCIONES
► Con el fin buscar el valor de la aceleración de la gravedad “g”, al realizar algunas
mediciones del período de oscilación T de un péndulo, y modificando la longitud del hilo
L, se dan los siguientes datos:
T (seg)
L (m)
1,50
0,56
1,60
0,64
1,70
0,72
1,80
0,81
MODELACIÓN:
► Determino valor de la aceleración de la gravedad “g”, de la primera, usted hará el
proceso de los otros propuestos en la tabla.
Observo que T = 1,50seg.
L = 0,56m.
Puesto que,
T = 2π.√ (L/g)
Al despejar g en proceso matemático, resulta
g = (4 π2L) / T2,
Donde g = 4(9,86) (0,56m) / 2,25seg2 = 9,82m/seg2.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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TIEMPO DE DEMOSTRAR
►Utilizo una circunferencia, y en centro de ella traza el origen de un plano cartesiano,
luego realizo la demostración cuidadosa de las ecuaciones para un movimiento
armónico simple al proyectar el M.C.U. en el eje horizontal, donde:
1. ELONGACIÓN.
x = A.cos w.t
2. VELOCIDAD.
v = - Aw.sen w.t
3. ACELERACIÓN.
a = - Aw2.cos w.t
PROBLEMAS BÁSICOS
1.) Una partícula que oscila con M.A.S.
de 15cm de amplitud, posee un período
de 3seg. Al determinar el valor de la
elongación,
y
la
velocidad
respectivamente,
cuando
ha
transcurrido un octavo de período,
resulta
- 7,1πcm/seg.
A. 10,65cm;
B. 7,1cm;
10,65πcm/seg.
C. - 10,65cm;
D. 10,65cm;
7,1πcm/seg.
7,1πcm/seg.
2.) Un cuerpo que posee M.A.S. de
0,5m de amplitud y 5seg de período;
podemos asegura que
A.) su aceleración máxima es 0,8π2
m/seg2.
B.) su
velocidad
máxima
es
0,08πm/segundos.
C.) su aceleración máxima es
0,08π2m/seg2.
D.) su
velocidad
máxima
es
0,8πm/seg.
►CONTESTO LAS PREGUNTAS 3 A 6, DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN.
Una partícula de 10.000gramos de masa, se ata a un resorte de constante de
elasticidad k = 0,8N/m. Si se desplaza 10cm del punto de equilibrio.
3.) El valor aproximado en Julios (J), de la energía mecánica total del sistema es
A.) 0,004J.
B.) 0,04J.
C.) 0,08J.
D.) 40J.
4.) La velocidad máxima que adquiere la masa, se obtiene en el punto e equilibrio
donde toda la energía mecánica del sistema es energía cinética, ya que x = 0. Por tanto
el valor aproximado de la velocidad máxima es
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A.) 0,28m/seg.
B.) 2,8m/seg.
C.) 0,028m/seg.
D.) 28m/seg.
5.) La elongación x cuando ha transcurrido un tercio de período (t = T/3), se puede
expresar por
A.) – 0,50m.
B.) – 5,0cm.
C.) 0,50m.
D.) 500cm.
6.) Con el valor hallado de la elongación, usted puede encontrar la energía potencial y
la energía cinética respectivamente, expresa por
A.) 0,001J, y 0,003J.
B.) 0,01J, y 0,03J.
C.) 0,003J, y 0,001J.
D.) 0,03J, y 0,01J.
7.) La aceleración de la gravedad en la Luna es equivalente aproximadamente a la
sexta parte de la de la Tierra ( ), ¿Qué longitud L debe tener un péndulo para que su
período T sea de 1,5seg?
A.) 9,52m.
B.) 0,952m.
C.) 0,0952m.
D.) 92,5m.
8.) Un péndulo oscila con un período de 0,8 segundos. Si su longitud L se reduce a sus
partes, podemos deducir que su nuevo período, es
A. Π.√ (2L/g).
B. Π.√ L/g.
C. Π.√ L/2g.
D. Π.√ 2(L/g).
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semana)
♥ PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo comprehenda y analice los procesos aplicados en el planteamiento y
la solución de situaciones problemas relacionados con movimiento pendular y
ondulatorio.
♥ INDICADORES DE DESMPEÑO:
1. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la
interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones
relacionados con el desarrollo de los movimientos.
2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas
lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas
relacionados con el desarrollo genético de los organismos.
PRE-EVALUACIÓN ICFES
1. El tiempo mínimo que debe
transcurrir, para que una partícula
que oscila con movimiento
armónico simple, de 15cm de
amplitud con un período de 3,5
segundos,
alcanza
una
elongación de 10cm, es
A. 0,53 seg.
B. 5,3 seg.
C. 0,053 seg.
D. 0,84 seg.
2. En un carnaval un guitarrista viaja
sobre un carro que s mueve a
velocidad constante V. Para
afinar la guitarra el hombre pulsa
una de las cuerdas de manera
intermitente. Las ondas sonoras
producidas
por
los
pulsos
intermitentes de la cuerda de la
guitarra cuando e está afinando
pueden presentarse como se
observa en la figura con una
frecuencia de la forma
f=
Si el guitarrista quiere producir un
sonido más agudo, debe
A. disminuir la longitud de la
cuerda sin cambiar su tensión.
B. disminuir la tensión en la
cuerda
sin
cambiar
su
longitud.
C. cambiar la cuerda por una
más gruesa sin cambiar su
longitud.
D. Aumentar la longitud de la
cuerda sin cambiar su tensión.
3. El movimiento ondulatorio de la forma
representado como en el gráfico, con velocidad
de propagación de 2 m/seg, al buscar su
período y su frecuencia respectivamente, se
concluye que es:
A. 0,1seg y 100hz.
B. 0,01seg y 100hz.
C. 0,01seg y 1000hz.
D. 0,1seg y 1000hz.
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.
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► Responda las preguntas 4 a 7 de acuerdo
con la siguiente información: En un
laboratorio se estudian las ondas generadas
por cierto aparato eléctrico. Las gráficas
representan las ondas observadas en el
osciloscopio.
4.
A.
B.
C.
D.
Del análisis de la gráfica (I), se deduce que
la amplitud de la onda es de 1 metros.
la longitud de onda es 2m.
la amplitud de la onda es 0,5 metros.
La longitud de onda es 3m.
5. De la gráfica (II) se puede determinar que el período de la onda es
A. 2 segundos. B. 1 segundo.
C. 5 segundos. D. 4 segundos.
6. Se deduce entonces, que la velocidad de propagación de la onda tiene un valor
en m/seg, de
A. 0,5
B. 5,0
C.1,0
D.3,0
7. Por último, se concluye, que la frecuencia de la onda, es
A. 0,5 Hz
B.2,0 Hz
C. 1,0 Hz
D. 4,0 Hz.
► Responda las preguntas 8 y 9 de acuerdo con la siguiente información: Una onda se
propaga hacia la derecha a lo largo de una cuerda, como lo ilustra la gráfica.
8.
A.
B.
C.
D.
Si la frecuencia de la onda es de 2Hz, podemos inferir que
el período de la onda es de 2 segundos
la longitud de onda es de 60cm
la velocidad de propagación de la onda es de 30 cm/seg
la amplitud de la onda es 10 cm.
9. En el instante que se muestra en el gráfico, la velocidad del punto P, está mejor
representada por el vector
A.
B.
C.
D.
10. Para un péndulo de 14,4 metros de longitud se coloca en un sitio fuera de la
Tierra, donde su gravedad es de 1,6 m/seg2, podemos decir que
A.
B.
C.
D.
su período aproximadamente es igual de 9,42seg
su período es aproximadamente igual a 18,84 seg
su período es menor a 18,84 seg
su período es menor a 9,42 seg.
► Responda las preguntas 11 a 14, teniendo en cuenta, la siguiente información:
Dadas las representaciones gráficas, donde el período de oscilación es de 1seg, y la
amplitud de 4cm.
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11. Del análisis del gráfico (I), se deduce que
A. la elongación x, en t = 1 seg, adquiere un valor de 4m
B. la elongación x, en t = 1 seg, adquiere un valor de 4cm.
C. la amplitud A es de 8cm.
D. la amplitud A es de 8m.
12. En el gráfico (II), para t = 1/3 seg, se infiere que
A. la velocidad es de 21,85m/seg
B. la velocidad es de – 21,85cm/seg
C. la velocidad es de 21,85cm/seg
D. la velocidad es de – 21,85m/seg.
13. Al analizar el gráfico representado en (III), si t = T, podemos deducir que
A. la aceleración es 16π2cm/seg2
B. la aceleración es 16π2m/seg2
C. la aceleración es - 16π2m/seg2
D. la aceleración es - 16π2cm/seg2.
14. Los puntos de corte de la onda con el eje horizontal, representada por la
velocidad, son
A. 0seg, ½ seg, 1seg
B. 0seg, ¼ seg, ¾ seg
C. 0seg, ¼ seg, 1seg
D. 0seg, ½ seg, ¾ seg.
15. Se llama longitud de onda a
A. el número de oscilaciones en un período T
B. la distancia recorrida por la onda en un tiempo de 1 segundo
C. la distancia recorrida por la onda en un período T
D. el número de oscilaciones en la unidad de tiempo t.
► Coloca verdadero (V), o falso (F), a las siguientes afirmaciones, Justifica.
A. Las ondas electromagnéticas son transversales, y se polarizan… ( ).
B. Al producir ondas estacionarias en un resorte, la velocidad de propagación
depende de la frecuencia… ( ).
C. El sonido es una onda mecánica, y necesita de un medio para propagarse…( ).
D. Las ondas que se producen en la superficie del agua son longitudinales… ( ).
E. El sonido es una onda de tipo mecánico y longitudinal… ( ):
F. Si las partículas del medio vibran paralelamente a la dirección de propagación de
las ondas, la onda es mecánica longitudinal… ( ).
G. Si en una ilustración de una onda de amplitud 2cm, con período de 1segundo, y
su longitud de onda 3,5cm, entonces su velocidad es igual a 3,5cm/seg… ( ).
H. Con la información anterior, podemos inferir que la aceleración máxima de la
onda, es de 8π2cm/seg2… ( ).
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► Responda las preguntas 16 y 17, teniendo en cuenta la siguiente información.
Se muestra la ilustración de una onda transversal, de la forma.
Del análisis concreto de la ilustración, se hacen las siguientes
Afirmaciones:
I.la longitud de onda es de 9cm.
II. la amplitud corresponde a 10cm.
III. el período de la onda es de 18cm.
16. Podemos decir que las afirmaciones correctas son
A. la I y II
B. la II y III
C. sólo la II
D. sólo la III.
17. Si la rapidez de propagación de la onda es de 360cm/seg, puede afirmarse que
A. se realizan 20 oscilaciones cada segundo.
B. el período es de 20 segundos.
C. la onda recorre una distancia de 40 cm.
D. la amplitud aumenta con el tiempo.
18. A continuación se muestran dos tipos de
ondas, los puntos representan l vibración de las
partículas del medio en el cual se propagan
dichas ondas.
Puede concluirse que las ondas I y II son
respectivamente
A. longitudinal y transversal.
B. longitudinal y longitudinal.
C. transversal y longitudinal.
D. transversal y transversal.
► Responda las preguntas 19 y 20 de
acuerdo a la siguiente información. En la
ilustración se muestran dos momentos
distintos de una onda.
19. Puede asegurase que el punto P
A. vibra de izquierda a derecha.
B. se propaga hacia la derecha.
C. se propaga hacia abajo.
D. vibra de arriba hacia abajo.
20. Con respecto a la propagación de la onda es equivocado afirmar que
A. se dirige a la derecha.
B. es paralela a la vibración de P.
C. lo hace con rapidez constante.
D. es perpendicular al movimiento que realiza P.
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semana)
FASE AFECTIVA:
FUNCIÓN DE ONDA
A partir de una función, llamada función de onda, es posible describir la forma de una
onda en cualquier instante. Esta función depende de la posición de cada punto, del
medio de propagación y para que la información sea completa, se requiere que dicha
función dependa también del tiempo. Por ejemplo, por medio de la función de onda
podemos describir para cualquier instante la forma de la onda que se propaga a través
de una cuerda, si conocemos para cada punto de la cuerda la distancia x al extremo de
la misma.
La función de onda, nos indica la distancia, y, de cada punto del medio a l posición de
equilibrio en cada instante t, es decir f(x, t).
ACTIVIDAD
► Analicemos la gráfica Y = A.cos w.t; para x = v.t, y siendo λ = v.T.
Cuando x = 0; λ/2; λ. Expresa tus conclusiones.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
________________________________________________________________
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Interpretar situaciones, realizando descripción cualitativa y cuantitativa de las
propiedades de las ondas.
INDICADORES DE DESEMPEÑO
Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con movimiento pendular y
ondulatorio.
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P1: La longitud de onda que es la mínima distancia entre dos puntos sobre una onda
que se comportan idénticamente en una oscilación completa, equivale al producto de la
rapidez y el período de una onda, que representa un producto escalar, de acuerdo a los
eventos ondulatorios.
Distancia mínima entre
dos puntos sobre una
onda que se comportan
idénticamente en una
oscilación completa
Longitud de onda
“λ”
Representa un
producto
escalar
Equivaler
V.T
De acuerdo a los eventos ondulatorios
P2: Por interpretación de la definición, la rapidez es directamente proporcional a la
longitud de onda, mientras que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud
de onda que son elementos partícipes de una onda.
Que son elementos
partícipes de una
onda
Que son elementos
partícipes de una onda
V = λ.f
Diferir
f=
Según interpretación de la definición de los elementos en una onda
ACTIVIDAD
1. Debo realizar el apareamiento entre un paralelepípedo y un cilindro
adecuadamente.
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Las ondas
Una onda transversal
Aquellas en que el movimiento
de las partículas tiene la misma
dirección del movimiento de la
onda
Mecánica longitudinal
Transmiten energía, pero
no materia.
El sonido, es
Si la vibración de las partículas
es perpendicular a la velocidad
de la onda, se tiene
Una onda mecánica
longitudinal.
Llamadas ondas
longitudinales
La luz es una onda
2. Modelo la siguiente proposición: Las ondas de radio son ondas
electromagnéticas, mientras que el sonido es una onda mecánica, según
clasificación de las ondas en los eventos ondulatorios.
3. Actividad práctica:
Construyendo Ondas
Principios a explicar: Propiedades de las Ondas.
Material: 1 Resorte plástico o metálico grande, gusano o slinky.
Procedimientos:
Mientras un participante detiene un extremo, el resorte es estirado hasta unas 8 veces
su tamaño original. En un primer caso un participante hará oscilar el resorte hacia
delante y hacia atrás (en la misma dirección en que se encuentra extendido) para
revisar la propagación longitudinal de ondas.
Ahora se hace oscilar de modo transversal, de modo que todo el resorte describa una
onda grande (o pancita); poco a poco se aumenta la frecuencia para generar dos
ondas, luego tres y así sucesivamente.
Se podrá realizar un concurso con los participantes para ver quien logra hacer
un mayor número de ondas con el resorte.
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Marco Teórico:
Se dice que un cuerpo oscila cuando realiza un movimiento de vaivén entre dos puntos.
Una onda es una oscilación que se propaga, esto es, que se está desplazando. En caso
de que tratemos con una onda mecánica, se tratará siempre de una perturbación que
se propaga en un medio material.
Existen dos tipos de ondas: las transversales, en las que la perturbación se efectúa en
dirección ortogonal a la de propagación (atravesada); mientras que las longitudinales
perturban el medio en la misma dirección que se propagan.
Un caso clásico de
onda transversal son las que se generan en un estanque cuando lanzamos una piedra,
ya que las ondas van hacia arriba y hacia abajo mientras que se propagan hacia los
lados. El sonido es el principal ejemplo de una onda longitudinal, ya que se perturba el
medio en la misma dirección en que se propaga.
Si analizamos una onda transversal en un plano bidimensional, encontramos que tiene
ciertas característica que la definen: una onda completa tiene siempre un ascenso y un
descenso, a la parte que va hacia arriba se le conoce como cresta y a la que va hacia
abajo como valle, entonces toda onda debe tener una cresta y un valle completos. A la
línea de propagación, que siempre queda en medio de los valles y crestas, se el conoce
como eje de la onda. La altura que separa al eje de la punta de una cresta, o de la parte
baja de un valle, se le conoce como amplitud de onda. La distancia entre dos puntos
iguales (dos crestas o dos valles, u otro punto de la onda) se conoce como longitud de
onda. A el número de ondas que efectúan un ciclo completo en una unidad de tiempo
se le llama frecuencia y normalmente se mide en ciclos por segundo, llamados Hertz. Al
tiempo que le lleva a una onda completar un ciclo se le llama periodo.
Explicación:
Preguntas: ¿Cuáles son las diferencias entre las primeras ondas y las segundas?
(longitudinales y transversales), ¿Qué hay que hacer para lograr que se formen muchas
ondas en el resorte?
Para empezar podemos decir que una onda es una perturbación que se está moviendo,
se está propagando. Los dos tipos de ondas que conocemos se diferencian entre sí porque en
uno las ondas se van haciendo en la misma dirección que se mueve la perturbación y por eso
se le llama longitudinal, porque la onda se presenta a través de la longitud de propagación. A
las otras las llamamos transversales, porque las ondas se presentan atravesadas con la
propagación.
Con las transversales es con las
que podemos hacer “pancitas”, cuando
vemos sólo una pancita en realidad
estamos viendo la mitad de una onda
porque necesitamos una pancita hacia
arriba y seguida una hacia abajo para
formar una completa. A la línea que
marca la propagación de la onda se le
llama eje y está siempre en medio de las
“pancitas”. A las pancitas hacia arriba se
les llama crestas y las que están hacia
abajo valles, los puntos que están justo
en el cambio de cresta a valle, y
viceversa, son llamados puntos de
inflexión. Si medimos la distancia entre
dos puntos iguales en ondas seguidas tendremos lo que se conoce como longitud de onda, a la
distancia que hay del eje a la parte más alta de la cresta (o más baja del valle) le llamamos
amplitud de onda. Al número de ondas que se completan por segundo se le conoce como
frecuencia.
Entonces si queremos ser los que hagan más “pancitas”, más ondas, lo que tenemos que hacer
es darle mucha frecuencia a la oscilación, moviendo rápidamente el resorte. De otro modo
podremos variar la amplitud e incluso la longitud, pero no otra cosa.
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FASE AFECTIVA:
Las ondas en su camino de propagación pueden experimentar
una serie de cambios tanto en su velocidad, como en su
dirección e intensidad. Estas se pueden ver afectadas en su
comportamiento
característico
cuando
en
su
trayectoria
encuentran obstáculos, cambian de medio o se encuentran con
otras ondas de la misma naturaleza. Pulsaciones, son superposiciones de dos
vibraciones de frecuencias ligeramente diferentes; las frecuencias de las pulsaciones
son iguales a la diferencia de las frecuencias de las ondas individuales. Existen
fenómenos ondulatorios unidimensionales, otros bidimensionales.
PROPUESTA
1.) ¿Cómo se presentan los fenómenos unidimensionales, y las bidimensionales?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) ¿Qué puede suceder, cuando usted toma un resorte y lo fija en uno de sus
extremos, luego envía un determinado pulso por el extremo libre?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3.) Expreso la relación existente de la frecuencia de las pulsaciones de dos
vibraciones de frecuencias ligeramente diferentes.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Yo, como estudiante analizo, e identifico cada fenómeno
ondulatorio, según su característica esencial.
INDICADORES
1. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción cualitativa
y cuantitativa.
2. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, y siguiendo
instrucciones.
REFLEXIÓN
Cuando una onda retorna al propio medio tras
incidir sobre un obstáculo, es decir es un
cambio brusco en la dirección de una onda,
cuando choca contra una superficie.
REFRACCIÓN
Cuando una onda que viaja en un medio encuentra una
frontera que lleva a otro medio, parte de la onda pasa a
segundo medio.
DIFRACCIÓN
Se presenta cuando una onda pasa a través de un
orificio de tamaño menor que la longitud de onda,
cambiando su dirección; o cuando rodea algún obstáculo.
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INTERFERENCIA
Es la superposición de dos o más ondas aumentando
o disminuyendo la amplitud de la onda. La amplitud
de las ondas se suma algebraicamente.
POLARIZACIÓN
Reducción de los planos de vibración a uno solo.
Es un fenómeno muy especial, ya que solo se
presenta en ondas transversales.
PRINCIPIO DE HUYGENS
Cada punto de frente de onda, proveniente de un centro emisor de ondas puede
considerarse como un nuevo centro emisor de ondas, llamado centro secundario.
PRINCIO DE SUPERPOSICIÓN
La superposición se presenta cuando dos o más ondas
se entrecruzan. Como podemos observar en el siguiente
gráfico, la onda resultante corresponde a la onda
periódica.
VERIFICACIÓN E INTERPRETACIÓN CONCEPTUAL
►Analizo e interpreto los gráfico, 1 a 4, y propongo el fenómenos correspondiente.
1.)
_________________________
31
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2.)
________________________
3.)
_________________________
4.) El siguiente gráfico, expresa la ley fundamental de la reflexión, ¿qué se deduce de la
medida del ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión?
A. Medida del ángulo de incidencia es mayor que la medida del ángulo de reflexión.
B. Medida del ángulo de incidencia es menor que la medida del ángulo de reflexión.
C. Medida del ángulo de incidencia es igual a la medida del ángulo de reflexión.
D. Medida del ángulo de incidencia es el doble de la medida del ángulo de reflexión.
5.) La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción,
es igual a la razón entre las velocidades del movimiento ondulatorio en los dos medios,
es decir:
=
.
Aprovechando esto usted puede demostrar la proporción
=
.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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Colegios Arquidiocesanos de Cali.
► El gráfico muestra una onda que pasa de un medio a otro.
Respondo las preguntas 6 a 8.
6.) ¿Es o no igual la frecuencia de las ondas? Justifico.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
7.) ¿Cómo es la longitud de onda en cada medio?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
8.) ¿En cuál de los dos medios es mayor la velocidad de propagación?
Justifico.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
OBSERVACIÓN:
La reflexión y la refracción pueden ocurrir tanto en partículas como en ondas, mientras
que la difracción es exclusiva de las ondas.
► Las preguntas 9 a 13, son de afirmación y razón y se contestan de acuerdo con los
criterios expresados a continuación.
A, Si la afirmación y la razón son verdaderas, y la razón es una explicación de la
afirmación.
B, Si la afirmación y la razón son verdaderas, pero la razón no es una explicación de la
afirmación.
C, Si la afirmación es verdadera y la razón es falsa.
D, Si la afirmación es falsa y la razón es verdadera.
E, Si la afirmación y la razón son falsas.
10.) Una onda cuando cambia de medio se refracta porque la frecuencia de la onda
varía.
A.
B.
C.
D.
E.
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11.) Cuando una onda choca contra un obstáculo se refleja porque la dirección de
propagación cambia.
A.
B.
C.
D.
E.
12.) El movimiento de una pelota que se mueve cerca a la superficie terrestre es un
movimiento ondulatorio porque la pelota rebota y se refracta.
A.
B.
C.
D.
E.
13.) Las ondas que se producen en la superficie del agua son trasversales porque las
partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación.
A.
B.
C.
D.
E.
14.) Cuando una onda se refracta la razón entre el seno del ángulo de incidencia y el
seno del ángulo de refracción es igual a la razón de las velocidades porque el medio de
propagación no ha cambiado.
A.
B.
C.
D.
E.
15.) En una onda longitudinal, el fenómeno físico que no se cumple es
A. Reflexión.
B. Difracción.
C. Polarización.
D. Interferencia.
16.) El fenómeno de refracción se produce cuando
A. la onda choca contra un obstáculo.
B. la onda reduce los planos de vibración a uno solo.
C. la onda cambia de medio de propagación.
D. la onda pasa a través de un orificio.
17.) En la gráfica, se muestra una onda que
de un medio a otro. Al analizarla, podemos
decir que:
A. V1 = V2.
B. V1 V2.
C. V1 V2
D.
.
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► Coloco al frente de cada afirmación una V si es verdadero,
o una F si es falso, según corresponda.
18.) El cambio de dirección que experimenta una onda cuando pasa de un medio se
denomina refracción… (
).
19.) Las ondas al chocar contra una barrera se reflejan y cambian la longitud de onda…
(
).
20.) En el extremo fijo de una cuerda, en la cual se produce una onda estacionaria
siempre hay un nodo… (
).
21.) El principio de Huygens es un modelo que se aplica únicamente a ondas
circulares… (
).
22.) Las ondas al cambiar de medio de propagación, cambian de frecuencia. (
).
23.) La interferencia constructiva se presenta cuando dos ondas se encuentran y se
anulan… ( ).
24.) Cuando se trata de un flujo de partículas, tiene sentido la ocurrencia o aplicación de
A. Difracción.
B. Reflexión.
C. Principio de Huygens.
D. Principio de superposición.
25.) Un frente de onda al pasar del medio
1 al medio 2, y luego al medio 3 muestra
el comportamiento indicado en el gráfico a
continuación.
Al
comparar
las
velocidades
de
propagación, se cumple
A. V1
V2
B. V1 = V3
C. V3
V2.
D. V1
V3.
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GUÍA – TALLER N° 10.
Semana número ___ del ___ al ___ de_____________________ de
20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA:
Los fenómenos ondulatorios que podemos observar a nuestro alrededor son muy
frecuentes y variados, tal es el caso, si en un punto de la superficie tranquila del agua
de una piscina, de un recipiente de capacidad volumétrica, ocasionamos un pequeño
hundimiento, se produce una perturbación que se propaga por la superficie.
Gotas de agua
Dominó en serie
Dominó en serie
Ahora bien si hacemos oscilar una cuerda desde uno de sus extremos, la perturbación
se transmite por la cuerda. Estas perturbaciones son de carácter ondulatorio. También
se produce una onda cuando hacemos vibrar una cuerda de una guitarra, caso en el
cual la vibración se extiende a través de las moléculas de aire, propagándose en el aire.
Esta vibración percibida por el oído humano es el sonido.
PROPUESTAS
► Cita algunos fenómenos ondulatorios, de tu alrededor.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
► Del primer gráfico anterior, ¿Qué transmiten los círculos que observamos al producir
una perturbación en un punto de la superficie del agua?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo plantee y argumente hipótesis y regularidades, haciendo uso adecuado de
la interpretación de situaciones, con la ayuda de modelos y la verificación de hipó
tesis.
INDICADOR DE DESEMPEÑO: Analizo y argumento datos, tablas y gráficos
como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de
condiciones relacionados con el movimiento ondulatorio.
CLASIFICASIÓN DE LAS ONDAS
Existen sensaciones que percibimos del medio ambiente como el sonido, la luz, las
ondas formadas en la superficie del agua, que nos llegan a través de movimientos
ondulatorios, con características de “transportar energía” de un punto del medio a otro,
sin que haya “desplazamiento de masa”.
Los objetos vibrantes tienen la capacidad de generar
ondas; podemos decir entonces que una onda es una
perturbación que viaja a través del espacio o en un
medio elástico, transportando energía sin que haya
desplazamiento de masa.
Una onda se propaga a través de un medio gracias a
la vibración que se produce en las partículas de éste.
La dirección de propagación de la onda puede ser
paralela o perpendicular a la dirección de oscilación
de las partículas del medio de propagación.
Las ondas periódicas, son aquellas en las cuales las
partículas del medio tienen un movimiento periódico,
debido a que la fuente perturbadora vibra
continuamente.
Pulso o perturbación, es aquel en el cual cada
partícula del medio permanece en reposo hasta que
llegue el impulso, realizando así una oscilación con
movimiento armónico simple (M.A.S.).
Las ondas las podemos clasificar según dos criterios,
llamados medio de propagación, y dirección de propagación.
Según el medio de propagación, encontramos las ondas mecánicas y las ondas
electromagnéticas; y según la dirección de propagación, aparecen las ondas
longitudinales y las transversales.
Las ondas mecánicas, transportan energía a través
de un medio elástico que vibre, como ejemplo,
tenemos las ondas sonoras, las ondas de las
cuerdas, las ondas formadas en la superficie del
agua; Obsérvese en el gráfico que la vibración es
longitudinal.
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Las ondas electromagnéticas, transportan energía por medio
de campos eléctricos (E), y campo magnéticos (B) que s
pueden propagar en el vacío, no requieren de medio de
propagación, como ejemplo, se presentan las ondas de la luz,
la radiación ultravioleta, lo rayos X, ondas de radio, las
microondas. Obsérvese que la vibración de campos es
perpendicular.
Las ondas longitudinales, se caracterizan
porque las partículas del medio vibran en la
misma dirección de propagación de la onda,
es decir el movimiento de la partícula tiene la
misma dirección del movimiento de la onda.
Ej. Onda de sonido, ondas de resortes.
Las ondas transversales, se
caracterizan
porque
las
partículas del medio vibran
perpendicularmente
a
la
dirección de propagación de la
onda. Ej. Ondas en la superficie
del agua, una onda de luz, ondas
en una cuerda.
OBSERVACIÓN: 1.) LONGITUD DE ONDA: Es la distancia mínima entre dos puntos
cualesquiera sobre una onda que s comportan
idénticamente en una oscilación completa.
2.) ECUCIONES EN UNA ONDA VIAJERA.
2.1) Número de onda. k = .
2.2) Velocidad angular. w =
=
2.4) Velocidad de propagación. V =
.
2.3) Período. T = t/n.
.
2.5) Densidad lineal.
►Respondo las preguntas 1 y 2 de acuerdo a la siguiente información.
Una cuerda tiene 5,5m de longitud y una masa de 0,055kg, se encuentra
tensionada con una fuerza de 16N. Un extremo de la cuerda vibra con una
frecuencia de 10Hz.
1.) Deseo saber la velocidad de propagación de la onda de la cuerda al aplicarle la
tensión, luego al comparar el valor en m/seg, puedo expresar que es:
A. menor que 40 m/seg.
B. mayor que 40 m/seg.
C. exactamente igual a 40 m/seg.
D. exactamente igual a 80 m/seg.
2.) Al determinar la longitud de onda λ, puedo inferir
A. 4m. B. 0,25m. C. 8m. D. 0,5m.
3.) Se llama longitud de onda “λ”, a
A. el número de oscilaciones en un período.
B. la distancia recorrida por la onda en un período.
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C. el número de oscilaciones en la unidad de tiempo.
D. la distancia entre dos nodos consecutivos.
►Las preguntas 4 a 7, se marcan de acuerdo con el siguiente criterio.
A, si 1 y 2 son verdaderas.
C, si 3 y 4 son verdaderas.
B, si 2 y 3 son verdaderas.
D, si 2 y 4 son verdaderas.
4.) El sonido es una onda de tipo:
1. electromagnético. 2. mecánico. 3. longitudinal. 4. transversal.
A.
B.
C.
D.
► En la siguiente ilustración de una onda.
5.) Al interpretar el gráfico, se infiere que
1. la amplitud, es igual a 0,5m.
2. la longitud de onda, es igual a 4m.
3. la amplitud es igual a 1m.
4. la longitud de onda, es igual a 2m.
A.
B.
C.
D.
6.) Si el período de propagación de la onda en la ilustración anterior es de 0,4seg
1. la velocidad de propagación de la onda, es igual a 10 m/seg.
2. la frecuencia de propagación de la onda, es igual a 2,5 Hz.
3. la longitud de onda, es igual a 2 m.
4. la velocidad de propagación de la onda, es igual a 5 m/seg.
A.
B.
C.
D.
7.) La masa de la cuerda de la onda del gráfico es de 0,08kg, por tanto, podemos decir que
1. el número de onda, es 15,7.
2. el número de onda, es 1,57.
3. la densidad lineal, es de 0,02kg/m.
4. la densidad lineal, es de 0,2kg/m.
A.
B.
C.
D.
HORA DE PLANTEAR HIPÓTESIS Y REGULARIDADES
Escribo las respuesta en el cuaderno
1.) ¿Por qué factor se debe multiplicar la tensión de una cuerda para que la velocidad de las
ondas que se propagan en ella se triplique?
2.) ¿De qué manera, un aumento en la frecuencia de una onda afecta la longitud de onda
de la onda producida?
3.) Una cuerda de 24m de largo, se divide en 6 segmentos y con cinco de ellos se forma
una cuerda más gruesa. Las dos cuerdas, la delgada y la gruesa, se someten a la
misma tensión y se generan en cada una de ellas 25 vibraciones en 10 segundos.
Expresa en cuál de las dos, es:
3.1) Mayor la densidad lineal o densidad longitudinal.
3.2) Mayor la velocidad de propagación de las ondas.
3.3) Mayor la frecuencia de las ondas producidas.
3.4) Mayor el período de vibración.
HORA DE LA MODELACIÓN
► Para cada una de las siguientes proposiciones conceptuales, realizo el mentefacto
proposicional.
P1: Las ondas de radio, las ondas de luz, y las microondas que son ondas
electromagnéticas ya que la vibración de campos se hace en forma perpendicular,
mientras que las ondas de sonido, ondas de resortes que son ondas mecánicas
longitudinales, según criterio de clasificación.
P2: Según la dirección de propagación las ondas pueden ser longitudinales y
transversales, las primeras son aquellas que se caracterizan porque las partículas del
medio vibran en la misma dirección de propagación de la onda, mientras que las
segundas se caracterizan ya que las partículas del medio vibran perpendicularmente a la
dirección de propagación de la onda.
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FASE AFECTIVA:
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
Al variar la profundidad del agua en una cubeta
de ondas colocando en ella un vidrio plano como
lo muestra el gráfico, obtenemos dos medios
diferentes. Al generar ondas periódicas planas,
se obtiene la configuración observada.
Si realizamos un pequeño corte transversal de la
cubeta d ondas, se nos puede presentar el
siguiente gráfico.
PREGUNTAS
1.) ¿Cómo son las longitudes de onda en cada uno de los medios?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
2.) ¿Las velocidades son iguales en los dos medios, si o no, por qué?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Yo, realizo adecuadamente la experiencia, y expreso en forma
cualitativa y cuantitativa las observaciones resultantes.
INDICADORES
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1. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción cualitativa
y cuantitativa.
2. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, y siguiendo
instrucciones.
3. Valoro el trabajo en equipo, con la participación activa en la toma de decisiones
para la búsqueda de solución a situaciones problemas.
4. Interpreto situaciones con ayuda de modelos.
5. Formulo hipótesis desde un argumento explicativo.
6. Verifico hipótesis, y elaboro conclusiones.
♥ LEY FUNDAMENTAL DE LA REFRACCIÓN
En el primer gráfico se muestra un pulso en varias posiciones, éste alcanza la superficie
de separación entre los medios y se sigue propagando por el medio 2.
Cuando el pulso cambia de medio, ¿Varía la longitud de onda? ¿Varía la frecuencia?
¿Varía la velocidad? ¿En qué medio es mayor la velocidad? ¿Qué fenómeno
experimenta el pulso al pasar de un medio a otro?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Consideremos que el pulso alcanza la superficie de separación en el punto B grafico 2,
y se refracta. Teniendo en cuenta que su propagación en el primer medio es con
velocidad constante V1, mientras que en el segundo medio es con velocidad constante
V2.
¿Qué distancia recorre el extremo del pulso que incidió en B y llegó a C en el intervalo
de tiempo Δt?
¿Qué distancia recorre el extremo del pulso que se encontraba en A y llega a D, en el
mismo intervalo de tiempo Δt?
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______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Hallo el valor de Sen θi, sabiendo que el triángulo BAD es rectángulo en A.
______________________________________________________________________
¿Qué representa θi? ¿Qué clase de triángulo es BCD?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Hallo Sen θr.
______________________________________________________________________
¿Qué representa θr?
______________________________________________________________________
Teniendo las informaciones anteriores, podemos comprobar que al dividir Sen θ i entre
Sen θr se obtiene…
______________________________________________________________________
Expreso con este resultado la LEY FUNDAMENTAL DE LA REFRACCIÓN…
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
♥ MODELO DE ONDA TRANSVERSAL (SOBRE PAPEL)
Sobre una hoja e cartulina o papel de 10cmx28cm,
dibuja una sinusoidal, donde λ es de 6cm, y la
amplitud A = 4cm, tal como lo muestra el gráfico 1.
Recorta otra cartulina o papel de 22cmx28cm, y
hágale tres ranuras, de 7cm de longitud y de 3mm de
ancho, separadas entre sí λ/2 “(es decir 3cm)”, tal
como lo indica el gráfico 2.
Pliegue esta cartulina e introduzca en el interior la
sinusoidal ya hecha.
Hale lentamente la sinusoidal, y expresa tu
observación (¿Qué sucede?)
1.) Con la onda.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.) Respecto a los puntos que aparecen en las ranuras.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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♥ ESTUDIO DINÁMICO DE UN RESORTE
Fija el extremo de un resorte tal como lo indica el gráfico, y
cuelga masa m1, m2, m3, como te parezca, en el otro extremo.
Estira adecuadamente el resorte con la mano y luego suéltalo.
Nota que se producen oscilaciones verticales, cuyo período es
2
de la forma T = m (4π2/k) + mo (4π2/k), donde k es la constante
del resorte, y mo l masa equivalente del resorte que oscila.
Mida ahora el período T de oscilaciones para varias masas m, y
trace la curva
T v/s m. [T = f (m)].
¿Cómo es la representación gráfica?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Dibujo ahora, el gráfico de T2 = f (m).
¿Cómo se observa la representación gráfica, en cuanto a la curva?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Expreso la pendiente de la recta resultante, donde tan θ =
, deduzca el valor para k.
______________________________________________________________________
Por último deduzca por extrapolación como lo indica el gráfico dado a continuación, el
valor de la masa mo.
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PROPÓSITO EXPRESIVO: Yo, interpreto y doy solución a cada interrogante,
realizando su argumentación.
► Responda las preguntas 1 a 4, de acuerdo con la siguiente información.
El mecanismo más simple considera una masa suspendida de un resorte que está
atado a un soporte anclado al suelo. Cuando el resorte se agita al paso de las ondas
sísmicas, la inercia de la masa hace que ésta permanezca un instante en el mismo
punto de reposo y cuando sale del mismo, tiende a oscilar.
Si se adhiere a la masa suspendida un pincel o lápiz a fin de que inscriba en un papel
sobre un cilindro que gira a tiempo constante, se registraría una componente del
movimiento del suelo. En este caso, puede ser un sismógrafo de componente vertical
tal como lo muestra el gráfico. El papel o lámina sobre el cual se registra el movimiento
del suelo se llama sismograma.
1.) El sismógrafo se prueba haciendo oscilar la masa manualmente y sobre el
sismograma queda el siguiente registro, en un tiempo de 1 segundo.
Del gráfico se puede afirmar que:
A.) la longitud de onda es de 6cm.
B.) la amplitud es de 20cm.
C.) La velocidad de giro del temblor es de 3cm/seg.
D.) La frecuencia de vibración es Hz.
2.) Si la masa que cuelga del resorte se hace cuatro veces menor, el período T
A.) disminuye a la cuarta parte.
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B.) disminuye a la mitad.
C.) aumenta cuatro veces.
D.) no cambia.
3.) Si el movimiento generado en el resorte es armónico simple, la fuerza recuperadora
es nula en:
A.) el punto de equilibrio.
B.) el punto de máximo estiramiento del resorte.
C.) el punto de máxima contracción del resorte.
D.) todos los puntos del movimiento.
4.) La energía liberada en un temblor, puede relacionarse con un elemento de la onda
registrada en el sismograma.
Dicho elemento, es:
A.) la amplitud.
B.) la velocidad de propagación.
C.) la longitud de onda.
D.) la frecuencia de oscilación.
5.) En un planeta x, un péndulo simple de 0,6m oscila con un período de 2 segundos, al
tomar π2 = 10, podemos decir que la aceleración de la gravedad g en m/seg2, es:
A.) 6.
B.) 60.
C.) 0,6.
D.) 3.
► Responda las preguntas 6 y 7, teniendo en cuenta la información: Sobre la superficie
de una piscina, un vibrador vertical tiene un movimiento armónico simple de 4cm
amplitud, 5Hz de frecuencia, la velocidad de las ondas en la superficie del agua es
50cm/seg.
6.) La frecuencia o velocidad angular w, es de la forma:
A.) 31, 4 rad/seg
B.) 3, 14 rad/seg
C.) 314 rad/seg
D.) 0,628 rad/seg
7.) Si, π2 = 10, podemos decir que la aceleración máxima am, es.
A.) 40 m/seg2.
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B.) 400 cm/seg2.
C.) 400 m/seg2.
D.) 40 cm/seg2.
► Responda las preguntas 8 a 10, teniendo en cuenta la información: Un hilo de
caucho tiene una longitud natural de 1,5 m y una masa de 4 gramos.
8.) Para doblar su longitud se necesita una tensión de 3 Newton, luego el valor de la
constante k, equivale a:
A.) 0,2 N/m.
B.) 20 N/m.
C.) 2 N/m.
D.) 6 N/m.
9.) Si se dispone este hilo entre dos puntos separados 2 m, la velocidad de propagación
de una onda transversal en este hilo, es:
A.) V = 22, 36 m/seg
B.) V = 2, 24 m/seg
C.) V = 223,6 m/seg
D.) V = 2236 m/seg.
10.) Podemos decir, que el tiempo aproximado que emplea una onda para recorrer todo
el hilo, es:
A.) 0,09 seg.
B.) 0,9 seg.
C.) 4,47 seg.
D.) 0,447 seg.
► Responda las preguntas 11 y 14, teniendo en cuenta la información: Una cuerda de
longitud 0,2 m, masa 0,4 kg, se somete a una tensión de 18 N. Si se producen 40
vibraciones en 10 segundos.
11.) La masa por unidad de longitud, más conocida como densidad lineal μ, es:
A.) 2 kg/cm
B.) 2 g/m
C.) 2 kg/m
D.) 2 g/cm.
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12.) La velocidad de propagación V, siendo que V =
su valor, es:
, por tanto es lógico decir que
A.) 3 m/seg
B.) 4, 5 m/seg
C.) 0, 3 m/seg
D.) 45 m/seg.
13.) La frecuencia de las ondas que expresa oscilaciones en la unidad de tiempo es
A.) 0,4 Hz.
B.) 4,0 Hz.
C.) 0,25 Hz.
D.) 2,5 Hz.
14.) La longitud de onda λ que expresa distancia entre dos puntos idénticos de la onda
en una oscilación completa, en este caso podemos decir que su valor está dado por
A.) 7,5 m
B.) 75 m
C.) 0,075 m
D.) 0,75 m
15.) Analiza el gráfico del movimiento ondulatorio representado por siendo que la
velocidad de propagación es de 8,6 m/seg. Al buscar el valor de la frecuencia y el
período respectivamente, se toma a
A.) 430 Hz y 2,33x10- 3seg
B.) 430 Hz y 2,33x103seg
C.) 43 Hz y 2,33x10- 3seg
D.) 43 Hz y 2,33x103seg.
16.) El fenómeno de refracción se produce cuando:
A.) la onda cambia de medio de propagación.
B.) la onda reduce los planos de vibración a uno solo.
C.) la onda choca contra un obstáculo.
D.) la onda pasa a través de un orificio.
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ARQUIDIOCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
DISEÑO CURRICULAR COLEGIOS ARQUIDIOCESANOS
GUÍA TALLER
AÑO LECTIVO ____________
ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN
AMBIENTAL: FÍSICA
GRADO: DÉCIMO
PERÍODO: SEGUNDO
48
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PRESENTACIÓN.
COLEGIO
DOCENTE
GRADO
ÁREA
DÉCIMO
CIENCIAS NATURALES (FÍSICA)
TIEMPO PREVISTO
HORAS
SEGUNDO PERÍODO
27.
PROPÓSITOS DEL PERÍODO
A NIVEL AFECTIVO:
Que mostremos mucho interés por:
♪ Plantear y resolver situaciones problemas en la aplicabilidad práctica en el diario
vivir, y las tecnológicas con la acústica y óptica.
♪ Extraer pensamientos y modelar mentefactos conceptuales y proposicionales
cromatizados, con aproximación al pensamiento científico integral.
A NIVEL COGNITIVO:
♪ Comprehendamos claramente los conceptos de acústica y óptica.
A NIVEL EXPRESIVO:
Que nosotros los estudiantes tengamos la capacidad de:
♪ Extraigamos adecuadamente pensamientos.
♪ Modelemos mentefactos proposicionales cromatizados y conceptuales.
♪ Interpretemos, resolvamos y argumentemos situaciones problemas en la aplicabilidad
del movimiento pendular y ondulatorio, junto con las clases y propiedades de
fenómenos relacionados con ondas, demostrando avances en el desarrollo del
pensamiento científico integral.
EVALUACIÓN: INDICADORES DE DESEMPEÑO
1. Desarrollo del pensamiento a través del uso adecuado de proposiciones complejas,
conceptos y precategorías con sus respectivos mentefactos. De igual manera potenciar
los operadores del M.L.O relacionados con el movimiento ondulatorio.
2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de
decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con el movimiento
ondulatorio.
3. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el movimiento
ondulatorio.
4. Realizo lectura comprehensiva e interpreto textos relacionados con fluidos.
5. Produzco textos orales y escritos a partir de observaciones que me permiten plantear
hipótesis y regularidades sobre el movimiento ondulatorio.
49
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COMPETENCIAS Y HABILIDADES
COMPETENCIAS
HABILIDADES
► Desarrollar el pensamiento a través del uso
adecuado de la proposición modal con sus
respectivas
operaciones
intelectuales
y
mentefactos. De igual manera potenciar los
operadores del M.L.O.
Observar.
► Seguir instrucciones y utilizar flujogramas en
el planteamiento y resolución de situaciones
problemas propio de la Física.
Particularizar y generalizar.
► Interpretar y analizar datos, tablas y gráficos
como resultado de la aplicación del método
científico.
► Comprehender e interpretar textos donde:
3. Explico la utilización de cada uno de los
términos o elementos partícipes en cada
uno de los movimientos.
4. Presento la solución acorde a la
enseñanza (Modelación).
Construir y extraer proposiciones
de los textos propuestos, y
realizar la modelación adecuada.
Estableces
diferencias.
semejanzas
Preguntar significativamente.
Definir
(Sinonimizar,
contextualizar, radicar)
Analizar
(puntuar
pronominalizar).
Seguir instrucciones.
EJES TEMÁTICOS
1. ACUSTICA – OPTICA:
1.1 Cualidades del sonido.
1.2 Efecto Doppler.
1.3 Espejo.
1.4 Lentes
1.5 Acercamiento de la relatividad y velocidad de la luz.
1.6 Laboratorio.
DIDÁCTICAS
 Didácticas proposicionales.
 Didácticas conceptuales.
 Didácticas Argumentales.
RECURSOS
 Logísticos: salón, tablero, marcadores, carteleras
 Audiovisuales: video-bean, sala de internet, diapositivas, videos, grabadoras.
50
y
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y
ARQUIDIÓCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
ÁREA DE CIENCIAS NATURALES
PRUEBA DE DIAGNÓSTICA DE FÍSICA
Propósito Expresivo:
Que nosotros interpretemos, y resolvamos situaciones
Problemas aplicados a la acústica y la óptica.
►Responda las preguntas 1 a 5,
teniendo en cuenta el siguiente texto: La
acústica es el estudio del sonido. El
sonido es una onda de tipo mecánico y
naturaleza longitudinal. La velocidad de
propagación del sonido en el aire a una
temperatura aproximada de 15°C se
considera en 340m/seg.
Como el sonido es una onda mecánica
necesita de un medio de propagación.
De acuerdo con el medio, el sonido
tiene una velocidad diferente de
propagación. La mayor velocidad se
presenta en los sólidos, luego en los
líquidos y por último en los gases.
Se puede calcular la velocidad del
sonido en el aire a cualquier
temperatura ya que por cada grado
centígrado se aumenta la velocidad
0,6m/seg. Entonces tenemos que
331m/seg +/- (0,6m/seg).T.
Donde 331m/seg es la velocidad del
sonido a 0°C y T es la temperatura en
°C.
La velocidad de propagación del sonido
también se puede calcular conociendo
la distancia recorrida y el tiempo
empleado en recorrerla mediante la
A.) 4,9°C.
B.) 8,5°C.
C.) 9,8°C.
D.) 4,1°C.
expresión V = .
A.) 2 metros.
B.) 1,5 metros.
C.) 0,5 metros.
D.) 3 metros.
1.) En una tarde soleada de 35°C para
la ciudad de Cali, entonces podemos
decir acertadamente que
A.) la velocidad del sonido es 21m/seg
B.) la velocidad del sonido es 352m/seg
C.) la velocidad del sonido es 340m/seg
D.) la velocidad del sonido es 21,6m/seg
2.) Para la ciudad capital Bogotá, capital
de nuestro país Colombia, si la
velocidad del sonido es de 335,1m/seg,
entonces la temperatura T es
51
3.) Si una onda sonora recorre en el
agua 1,035km en 0,69 segundos,
podemos decir que
A.) la velocidad del sonido en el agua es
de 1500m/seg.
B.) la velocidad del sonido en el agua es
de 340m/seg.
C.) la temperatura en el agua es de
194,83°C.
D.) la temperatura en el agua es de
19,48°C.
4.) para determinar la longitud de onda
de un sonido cuya frecuencia es de
174,5Hz si se propaga en aire a 30°C,
siendo que V =
, entonces
podemos decir acertadamente que λ, es
5.) El tiempo que emplea el sonido en
recorrer 2,04km en el aire a 15°C, es
A.) 3 segundos.
B.) 6 segundos.
C.) 30,6 segundos.
D.) 1,36 segundos.
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GUIA – TALLER N° 13.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
ONDAS SONORAS
El sonido es una onda mecánica longitudinal porque las partículas del medio vibran en
la dirección de propagación de las ondas.
La frecuencia de las ondas sonoras está comprendida en el intervalo de 20 a 20.000
vibraciones por segundo. La onda de frecuencia inferior a 20 vib/seg se llama
infrasónica, mientras que la superior a 20.000 vib/seg se llama ultrasónica, y no son
captadas por el oído humano, esto quiere decir que nuestro oído capta sonidos entre
20Hz y 20.000Hz.
El sonido, para transmitirse necesita de un medio elástico, ya sea sólido, líquido o
gaseoso. En el vacío las ondas sonoras no se propagan por ser ondas mecánicas.
Los sonidos que el oído puede percibir, dependen de la variación de presión que el aire
experimenta al transmitirlos, es así como la máxima variación de presión que nuestro
oído puede tolerar es de 28 N/m2.
1.) En la expresión: “La máxima variación de presión que nuestro oído puede tolerar es
de 28 N/m2”, ¿Qué expresa la unidad N?, y la unidad m2?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.) Tomando la misma expresión de la situación anterior, donde 28 N/m 2 indica
variación de presión que nuestro oído puede tolerar, según esto, usted podrá escribir la
relación existente, de los tres elementos participantes.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
3.) ¿Cuál es el significado de las 20.000 vib/seg en el texto?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
4.) Sabemos que las ondas ultrasónicas pueden ser creadas por medio de vibración de
cristales de cuarzo, ¿consulta en qué se utiliza el ultrasonido, y qué animal emite y
percibe este tipo de sonido?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de
las situaciones problemas, gráficos, problemas de acústica y óptica.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
1. Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a la acústica y la óptica.
2. Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre acústica y óptica.
Generalmente, las ondas mecánicas pueden ser observadas directamente, pero no
podemos hacer lo mismo para la luz que también es una transferencia de energía: de la
fuente hacia los objetos y de éstos hacia el ojo. Actualmente, es imposible observar
directamente la forma de un rayo o de la onda luminosa en función del tiempo. Por
tanto acerca de la naturaleza de esta transferencia, se han desarrollado varias teorías,
basadas en postulados que deben conducir a resultados de acuerdo con la experiencia.
La luz se considera como el paso de un electrón de un orbital superior a un orbital
inferior.
TEORÍA CORPUSCULAR
La luz está compuesta de corpúsculos de materia, que se rigen por las leyes mecánicas
y se desplazan a gran velocidad.
Newton enunció el siguiente postulado: “Todas las fuentes luminosas emiten pequeñas
partículas materiales en línea recta con gran velocidad”.
La luz no necesita soporte material para propagarse, por tanto puede viajar en el vacío.
TEORÍA ONDULATORIA
La luz se comporta como una onda, que necesita de un medio para su propagación, la
onda es de naturaleza longitudinal.
Huygens, secundado por Young y Fresnel, postuló:
► La luz se debe a vibraciones periódicas.
► La luz simple o monocromática está formada de vibraciones sinusoidales de
frecuencia bien definida del tipo Y = A.cos (2
Y es la elongación, A su amplitud y f
su frecuencia.
El conjunto de todas las vibraciones luminosas forma la onda o radiación luminosa.
► En el vacío, todas las radiaciones se propagan a velocidad constante, c, donde λ = .
Como esta longitud es muy pequeña, se utilizan nuevas unidades, como:
1 angstrom = 1 A = 10-7mm = 10-10m.
1 micrómetro = 1
53
= 10-3mm = 10-6m.
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TEORÍA CUÁNTICA
Para poder explicar este último hecho se debió postular la existencia de paquetes de
energía, llamados fotones o cuantos, asociados a las vibraciones luminosas. La luz es
de naturaleza discontinua, está formada por paquetes de energía, llamados quantum.
La mecánica cuántica, la luz tiene una naturaleza dual, se comporta como onda y a
veces se comporta como partícula.
► DESCRIPCIÓN DE FENÓMENOS ACÚSTICOS.
Con base en los comportamientos característicos de las
ondas, y teniendo en cuenta que el sonido es una onda
longitudinal, identifico los fenómenos de reflexión, refracción,
difracción, e interferencia, para dar solución a los siguientes
enunciados.
1.) Cambio de dirección del sonido, cuando choca con un obstáculo… (
).
2.) Superposición de los movimientos de los sonidos presentes en una misma región
del espacio… (
).
3.) Cambio de velocidad que experimenta el sonido al cambiar de medio… (
).
4.) Desdoblamiento que experimenta el sonido alrededor de un obstáculo… (
).
► En un apartamento dos personas hablan; las personas se encuentran en cuartos
diferentes. Debo analizar cada una de las afirmaciones colocando (F) para falso, y (V)
para verdadero:
5.) Las personas se escuchan lo que hablan debido a que el sonido se transmite por
reflexión de pared a pared… (
).
6.) Se escuchan por transmisión a través de las paredes… (
)
7.) Se escuchan porque al llegar el sonido a cada puerta, éstas se convierten en
centros productores de ondas… (
).
8.) El sonido como cualquier otra onda al chocar contra un obstáculo se refleja, el
sonido reflejado se llama eco… (
).
► Situación Problema:
9.) Un joven situado entre dos montañas a 15ºC, emite un sonido, luego si él percibe
el primer eco a los 3 seg, y el segundo a los 5 seg. Podemos decir que
A.) las montañas están separadas 340 metros.
B.) las montañas están separadas 1360 metros.
C.) las montañas están separadas 510 metros.
D.) las montañas están separadas 850 metros.
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RESUELVO LOS SIGUIENTES CASOS APLICANDO TUS HABILIDADES DE LA
ARGUMENTACIÓN:
CASO 1. ¿Qué está pasando?
Al pasar la luz por el frasco con agua se refracta. Los
rayos se desvían igual que una lente de aumento. Esta
lente tiene una distancia focal muy pequeña, por lo que
presenta las imágenes invertidas de los objetos que se
encuentran un poco alejados del frasco.
¿Qué ocurre si aleja o acerca los objetos al frasco?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
CASO 2. Montaje:
Se coloca la moneda en el fondo del vaso vacío tal
como se indica en la figura A. La luz que sale de la
moneda se transmite en línea recta e incide en el ojo.
Al bajar un poco la posición del ojo, la moneda
desaparece. Al llenar el vaso con agua, la moneda
aparece de nuevo (figura B).
AGUA
¿Qué sucede?
Sustente.
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FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO
Las sensaciones percibidas por nuestro oído nos sugieren que existen diferentes
características del sonido. Una guitarra, por ejemplo, produce diferentes notas
musicales. Algunas notas, las producidas por las cuerdas más delgadas, son percibidas
como más agudas.
Entre las características más conocidas, para los diferentes sonidos, tenemos: el tono,
la intensidad, y el timbre.
1.) Al producir dos veces la misma nota en una guitarra al pulsar la misma cuerda cada
vez con diferente intensidad, ¿Será que encontramos alguna diferencia entre los dos
sonidos producidos?, ¿Por qué?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.) Si en lugar de utilizar una guitarra, utilizamos además una flauta y producimos la
misma nota, con los dos instrumentos, ¿Encontramos alguna diferencia entre los
sonidos producidos?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de
las situaciones problemas respecto a las cualidades del sonido.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con acústica y óptica.
TONO
También conocido como altura de un sonido, nos permite decir cuando un sonido es
alto o agudo, y cuando es bajo o grave.
El tono depende de la frecuencia. A un tono alto corresponde una frecuencia alta,
quiere decir que el sonido es más agudo, y a un tono bajo una frecuencia menor, es
decir el tono es grave.
TIMBRE
Cualidad que nos permite distinguir de donde proviene el sonido. El timbre depende de
la fuente emisora y de la forma de la onda.
Si dos objetos diferentes emiten simultáneamente sonidos del mismo tono e intensidad
podemos diferenciar el sonido producido por cada uno.
INTENSIDAD
Cualidad que nos permite oír a mayor o menor distancia. La intensidad depende de la
distancia del observador, la amplitud de vibración y la masa vibrante. Esta cualidad nos
permite diferenciar un sonido fuerte de uno débil (grito – susurro).
Relación útil, donde A área del frente de onda, P potencia, I intensidad: I = .
P (watios); A (cm2), siendo A = 4 R2 superficie de la esfera de radio R.
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La intensidad física está relacionada con la cantidad de energía que transporta la onda
sonora, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de superficie, tomada
perpendicularmente a la dirección en que se propaga, donde: I =
con esto podemos concluir que I =
; además P = ,
, siendo t tiempo, y E
energía.
La intensidad física se mide en watios (W) por metro cuadrado
es decir (W/m2).
La intensidad auditiva, corresponde a la sensación percibida
por nuestro oído, depende de la intensidad física y de otros
factores característicos de nuestro aparato auditivo.
La intensidad auditiva B que produce un sonido determinado
será proporcional al logaritmo decimal de la relación entre la
intensidad física I del sonido que se quiere medir y la intensidad
Io del sonido mínimo audible para el hombre, o sea: B = log ,
donde Io = 10-12 W/m2 ó Io = 10-16 W/cm2.
La cantidad B se suele llamar nivel de intensidad del sonido. El
nivel de intensidad de un sonido se mide en bels (b) ó en
decibeles (db); por lo tanto:
B = log b, ó B = 10 log db.
1.) Puesto que para las ondas se cumple que V = λ.f; la longitud de onda de la nota
música la, cuya frecuencia es 425Hz, siendo la velocidad del sonido 340m/seg, es
A.) 0,8m
B.) 1,25m
C.) 1,25Hz
D.) 0,8Hz.
► Respondo las preguntas 2 y 3, de acuerdo con la siguiente información: Una fuente
sonora emite una potencia de 0,157W.
2.) La intensidad que se percibe a 5 metros de distancia de la fuente en W/m 2, es
A.) 0,5X10-4W/m2
B.) 5X10-4W/m2
C.) 0,5X10-5W/m2
D.) 5X10-5W/m2
3.) El nivel de intensidad a tal distancia en decibeles (db), es
A.) 8,7db
B.) 8,7b
C.) 86,99db
D.) 86,99b.
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4.) Una fuente Sonora produce una potencia acústica de 2 x 10-2 W, al realizar la
búsqueda de la intensidad de este sonido a una distancia de 10 metros, nos resulta.
A.) 5X10-4W/m2.
B.) 5X104W/m2.
C.) 0,5X10-4W/m2.
D.) 0,5X104W/m2.
5.) Como B = log b, ó B = 10 log db. ¿Cuál es la intensidad física de un sonido que
tiene una intensidad auditiva igual a 4b?
A.) 10-8W/m2.
B.) 10-16W/m2.
C.) 108 W/m2.
D.) 1016 W/m2.
6.) Si el sonido de la nota musical Re tiene una intensidad física de 0,5x10 -4W/m2,
podemos determinar el nivel de intensidad B, no olvide que la intensidad del sonido
mínima audible es de 10-12W/m2, por tanto nos resulta.
A.) B = 769,89 db.
B.) B = 76,99 b.
C.) B = 76,99 db.
D.) B = 769,89 b.
7.) Al determinar aproximadamente, la intensidad física I, de un sonido que tiene un
nivel de intensidad de 28 decibeles, podemos concluir que su valor es
A.) 6,31X10-10 W/m2.
B.) 63,1X10-10 W/m2.
C.) 6,31X1010 W/m2.
D.) 63,1X1010 W/m2.
8.) Si la intensidad de un sonido es el triple de la intensidad del sonido mínimo audible
por el hombre, ¿Cuál es su nivel de intensidad?
A.) 47,7 db.
B.) 47,7 b.
C.) 4,77 db.
D.) 4,77 b.
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FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
FUENTES SONORAS
Una fuente de sonido es todo cuerpo vibrante capaz de producir ondas elásticas en el
medio que lo rodea. Fuentes sonoras de ondas sonoras son las cuerdas y los tubos
sonoros.
► Expresa ejemplos del diario vivir de cuerdas sonoras, y de tubos sonoros.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de
las situaciones problemas respecto a las fuentes sonoras.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con acústica y óptica.
CUERDAS SONORAS
Cuando se hace que la cuerda vibre, se producen en ella ondas estacionarias debidas a
la interferencia que tiene lugar, entre ondas que avanzan en sentidos opuestos (ondas
60
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incidentes y ondas reflejadas), con la particularidad de que cada uno de los extremos se
encuentra un nodo, y en la parte central de la cuerda se forma un vientre.
Cuando la cuerda vibra de esta forma con una frecuencia (f 1) se le denomina primer
armónico o fundamental. En la misma cuerda se puede producir una onda estacionaria
con tres nodos; la frecuencia f2 correspondiente a esta segunda vibración, será dos
veces mayor que la primera, y se denomina segundo armónico, donde f 2=2.f1, en
consecuencia resulta que f3 = 3.f1, f10 = 10.f1… donde fn = n.f1 con n = 1, 2, 3,…
De acuerdo con la ecuación de velocidad de propagación de las ondas, se tiene que
V=λ.f Cuando se produce la frecuencia correspondiente al primer armónico en la
longitud de la cuerda se produce media longitud de onda, es decir L =
resulta f1 =
, para n = 1. En general fn =
Como V =
, por tanto
.
, entonces fn= .
.
►Responda las preguntas 1 a 3, de acuerdo con la siguiente información: Si una
cuerda de una guitarra tiene 0,5m de longitud, una masa de 0,004kg, la
tensionamos con una fuerza de 20N.
1.) El valor de la masa por unidad de longitud , que expresa el cociente entre la masa y
la longitud de la cuerda, es
A.) 0,8X10-3kg/m.
B.) 8,0x10-3kg/m.
C.) 0,8x103kg/m.
D.) 8,0x103kg/m.
2.) La velocidad V aproximadamente que adquiere la cuerda, está representada por
A.) 50m.
B. 50cm.
C. 5,0m.
D. 5,0cm.
3.) Los valores de la frecuencia fundamental f 1 o primer armónico, y la frecuencia del
tercer armónico f3, respectivamente son:
A.) 50Hz.
B. 500seg-1.
C. 5,0Hz.
D. 5,0seg-1.
4.) ¿Qué variación experimenta la frecuencia con que vibra una cuerda, si la tensión a
que está sometida se cuadruplica?
A.) f2 = f1.
B.) f2 = .f1.
C.) f2 = 2.f1.
D.) f2 f1.
5.) Se desea triplicar la frecuencia de una cuerda, para ello debemos
A.) reducir la longitud de la cuerda a la tercera parte.
B.) triplicar la tensión aplicada a la cuerda.
C.) aumentar nueve veces la tensión aplicada a la cuerda.
D.) duplicar la longitud de la cuerda.
6.) ¿Cuál debe ser la tensión de una cuerda de 1,2 metros de longitud y de 4x10 -2 kg/m
por unidad de longitud, para que emita un sonido fundamental de 60H?
A.) La tensión es equivalente a 829,44N.
B.) La frecuencia es equivalente a 829,99Hz.
C.) La tensión es equivalente a 57,6N.
D.) La frecuencia es equivalente a 57,6Hz.
61
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7.) Al reducir a la mitad la longitud de una cuerda de guitarra, podemos decir que
A.) La frecuencia resultante es el doble de la frecuencia inicial.
B.) La frecuencia resultante es la mitad de la frecuencia inicial.
C.) La tensión resultante es el doble de la tensión inicial.
D.) La tensión resultante es la mitad de la tensión inicial.
8.) Una cuerda vibra en su primer armónico con una frecuencia de 25Hz, entonces
podemos deducir que la frecuencia del cuarto armónico, si se reduce la longitud a la
mitad y se duplica la tensión, es:
A.) 20,0 Hz.
B.) 200,0 Hz.
C.) 100,0 Hz.
D.) 10,0 Hz.
TUBOS SONOROS
Son cavidades que contienen aire y producen sonido al hacer vibrar las moléculas
encerradas; existen dos tipos, ellos son: tubos abiertos, y tubos cerrados.
TUBOS ABIERTOS
Son aquellos que tienen dos orificios, uno en la entrada del aire y otro de salida del aire,
donde L =
, con n = 1, 2, 3,…
La ecuación presenta una estructura semejante a las cuerdas
donde f =
, con V velocidad del sonido V = 340m/seg.
TUBOS CERRADOS
Son aquellos que tienen un solo orificio de entrada y salida del
aire, en general resulta que L =
, n = 1, 3, 5,…, serie armónica
para tubos cerrados, luego la ecuación resulta que f =
.
1.) La longitud L, que debe tener un tubo abierto, para que el sonido
fundamental o primer armónico sea de una frecuencia igual a 42,5 Hz, es
de
A.) 4 metros.
B.) 2 metros.
C.) 0,4 metros.
D.) 0,2 metros.
2.) La frecuencia del quinto armónico de un tubo cerrado de 50cm de longitud, es
A.) 850 seg-1.
B.) 8,5 seg-1.
C.) 1,18X10-3 seg-1.
D.) 11,8X10-3 seg-1.
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► Responda las preguntas 3 y 4, teniendo en cuentan la siguiente información: Un tubo
abierto de 2,5 metros de longitud.
3.) La frecuencia del primer armónico y la frecuencia del tercer armónico
respectivamente son:
A.) 68 seg-1 y 204 seg-1.
B.) 68 seg-1 y 204 seg-1
C.) 6,8 seg-1 y 20,4 seg-1
D.) 6,8 seg y 20,4 seg.
4.) La longitud de onda del sonido fundamental, y del tercer armónico respectivamente
son:
A.) 0,5 m, y 1,67 m.
B.) 5 m, y 16,67m.
C.) 5 m, y 1,67 m.
D.) 0,5 m, y 16,67 m.
5.) Dos tubos de igual longitud, el uno abierto y el otro cerrado, emiten su sonido
fundamental, ¿En qué relación están sus frecuencias?
A.) la relación es 2:1.
B.) la frecuencia del tubo abierto es la mitad de la frecuencia del tubo cerrado.
C.) la frecuencia del tubo cerrado es el doble de la frecuencia del tubo abierto.
D.) la relación es 2:1.
6.) Un tubo abierto y uno cerrado emiten la misma frecuencia del tercer armónico. Si la
longitud del tubo abierto es de 1 metro, podemos concluir que la longitud del tubo
cerrado, es
A.) el doble de la longitud del tubo abierto.
B.) de la longitud del tubo abierto.
C.) igual a la longitud del tubo abierto.
D.) mayor que la longitud del tubo abierto.
► Un tubo tiene una longitud de 80 centímetros, se desea encontrar la longitud de onda
de su quinto armónico.
7.) Si el tubo es abierto, podemos decir que:
A.) la longitud de onda del quinto armónico de 3,2 m.
B.) la longitud de onda del quinto armónico de 0,32 m.
C.) la longitud de onda del quinto armónico de 3,2 cm.
D.) la longitud de onda del quinto armónico de 0,32 cm.
8.) Si el tubo es cerrado, podemos decir que:
A.) la longitud de onda del quinto armónico de 6,4 m.
B.) la longitud de onda del quinto armónico de 0,64 m.
C.) la longitud de onda del quinto armónico de 6,4 cm.
D.) la longitud de onda del quinto armónico de 0,64 cm.
9.) La frecuencia del sonido fundamental o del primer armónico dado por un tubo
abierto es 275 Hz, podemos deducir ampliamente que
A.) la frecuencia del segundo armónico es 137,5 Hz.
B.) la frecuencia del segundo armónico es 550 Hz.
C.) la frecuencia del segundo armónico es 687,5 Hz.
D.) la frecuencia del segundo armónico es 275 Hz.
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FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
Seguramente has notado que cuando una fuente sonora se acerca, el sonido que
percibes es diferente al sonido que escuchas cuando la fuente se aleja. Cuando la
fuente está cerca e sonido es más intenso, y cuando está lejos el sonido es menos
intenso.
La frecuencia del sonido percibido generalmente es diferente a la del sonido emitido
debido al movimiento relativo al aire de la fuente o el observador o ambos.
1.) Observa muy bien el gráfico 1, e interpreta, ¿Qué sucede respecto a la
frecuencia percibida por el observador?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) Observa muy bien el gráfico 2, e interpreta, ¿Qué sucede respecto a la
frecuencia percibida por el observador?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para la búsqueda de solución de
las situaciones problemas con respecto a efecto Doppler.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
1. Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a efecto Doppler.
2. Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos efecto Doppler.
EFECTO DOPPLER
Para el análisis consecuente de las situaciones problemas, la relación existente entre la
frecuencia emitida por una fuente y la percibida por el receptor, cuando uno se mueve
con respecto al otro sobre la línea recta que los une, siendo:
V: velocidad del sonido, V = 340 m/seg.
Vo: velocidad del observador respecto del medio.
Vf: velocidad de la fuente respecto al medio.
f: la frecuencia propia de la fuente.
fo: la frecuencia percibida por el observador.
No olvidar que el efecto Doppler es la variación de frecuencia respecto a la posición
relativa de la fuente y el observador, por tanto la ecuación general resulta como:
fo = f.(
).
De la ecuación general anterior se presentan 8 casos, ellos son:
1.) fo = f. (
), el observador se acerca a la fuente y ésta en reposo.
2.) fo = f. (
), el observador se aleja de la fuente y ésta en reposo.
3.) fo = f. (
), la fuente se acerca al observador y éste en reposo.
4.) fo = f. (
), la fuente se aleja del observador y éste en reposo.
5.) fo = f. (
), el observador y la fuente se acercan entre sí.
6.) fo = f. (
), el observador y la fuente se alejan entre sí.
7.) fo = f. (
), el observador moviéndose hacia la fuente y ésta en el mismo
sentido (hacia la derecha).
8.) fo = f. (
), la fuente moviéndose hacia el observador y éste en el mismo
sentido (hacia la izquierda).
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► Respondo las preguntas 1 y 2, de acuerdo a la siguiente información: Una
ambulancia se acerca a un acantilado como lo muestra el gráfico, y se aleja del
observador con velocidad de 16,5 m/seg.
1.) El conductor hace funcionar la sirena que emite un sonido de 400 seg -1, entonces
la frecuencia percibida por el observador del sonido que proviene directamente
de la ambulancia, es
A.) 38,0 seg-1.
B.) 380 seg-1.
C.) 420 seg-1.
D.) 42,0 seg-1.
2.) Si el conductor hace funcionar nuevamente la sirena que emite un sonido de
380 seg-1, podemos decir ahora que la frecuencia percibida por el observador del
sonido reflejado en el acantilado, es
A.) 399,38Hz.
B.) 361Hz.
C.) 39,94Hz.
D.) 36,1Hz.
3.) ¿Con qué velocidad debe moverse hacia la fuente en reposo un observador para
percibir una frecuencia que sea el triple de la emitida por la fuente?
A.) 1360m/seg.
B.) 340m/seg.
C.) 680m/seg.
D.) 1020m/seg.
4.) Una fuente sonora que emite un sonido de 400seg-1, se acerca con una
velocidad de 20m/seg hacia l un observador que se encuentra en reposo, luego
la frecuencia detectada por el observador, es
A.) 425Hz.
B.) 376Hz.
C.) 450Hz.
D.) 340Hz.
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5.) Una persona percibe que la frecuencia del sonido emitido por un tren es 315Hz
cuando se acerca el tren y de 350Hz cuando se aleja.
La velocidad del tren, es
A.) 17, 89 m/seg
B.) 178, 9 m/seg.
C.) 0, 06 m/seg.
D.) 0, 6 m/seg.
6.) Un tubo abierto tiene una longitud de 1,70 metros, se puede dedurcir logicamente
apoyados en el proceso matemático que
A.) la frecuencia del sonido del cuarto armónico emitido es 400Hz.
B.) la frecuencia del sonido del tercer armónico emitido es 400Hz.
C.) la frecuencia del sonido del segundo armónico emitido es 400Hz.
D.) la frecuencia del sonido del primer armónico emitido es 400Hz.
7.) El nivel de intensidad de un sonido cuya intensidad física es de 10-6 W/m2, es
A.) 10-6 b.
B.) 10-6 db.
C.) 60 db.
D.) 60 b.
8.) Una ambulancia viaja hacia una montaña con una velocidad de 72 km/h, y hace
sonar la sirena recibiendo el eco a los dos segundos. Podemos decir entonces que
A.) la distancia a que se encuentra la ambulancia de la montaña es de 20 metros.
B.) la distancia a que se encuentra la ambulancia de la montaña es de 320 metros.
C.) la distancia a que se encuentra la ambulancia de la montaña es de 360 metros.
D.) la distancia a que se encuentra la ambulancia de la montaña es de 340 metros.
9.) Si un observador se acerca a una fuente sonora que se encuentra en reposo,
podemos asegurar que
A.) el observador percibe el sonido con una frecuencia adicional.
B.) el observador percibe el sonido con un acortamiento en la longitud de onda.
C.) la frecuencia percibida es la misma que si el observador y la fuente estuvieran en
reposo.
D.) la frecuencia del sonido percibido es igual que si el observador estuviera en reposo
y la fuente acercándose hacia éste.
10.) Una fuente sonora que se encuentra en reposo emite un sonido de 280 seg -1. Una
persona se acerca hacia la fuente con una velocidad de 8,5 m/seg. Se concluye que
A.) la frecuencia percibida por el observador es de 287 seg-1.
B.) la frecuencia percibida por el observador es de 28,7 seg-1.
C.) la frecuencia percibida por el observador es de 273,17 seg-1.
D.) la frecuencia percibida por el observador es de 27,317 seg-1.
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GUÍA-TALLER N° 17.
Semana número ___ del ___ al ___ de______________________ de 20___ (3 horas /
semana)
FASE AFECTIVA
SISTEMAS DE RESONANTES
Los tubos sonoros cerrados en uno de sus extremos y abiertos en el otro, conocidos
como tubos cerrados son sistemas resonantes, cuya frecuencia propia depende de su
longitud y de la velocidad de propagación del sonido. En un tubo se pueden producir
varias frecuencias llamadas armónicos, una de ellas conocida como la fundamental o
primer armónico, se determina mediante la expresión f = , siendo L la longitud del
tubo, V la velocidad del sonido.
En esta práctica de laboratorio, nos proponemos determinar la velocidad del sonido,
utilizando un diapasón y un tubo cerrado. Además estudiaremos la resonancia acústica
producida por dos diapasones.
1.) Sabiendo que con la expresión fn =
, siendo n = 1, 3, 5,… armónicos, L la
longitud del tubo, y V la velocidad del sonido. Para un tubo cerrado de 3X10 -1m.
¿Cuál sería su frecuencia fundamental, y la del tercer armónico?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, y siga instrucciones precisas para dar solución a cada situación
planteada en la experiencia sobre acústica.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
1. Formulo, y resuelvo situaciones aplicados en la experiencia sobre acústica.
2. Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre acústica.
MATERIALES
► Manguera como lo ilustra el gráfico.
► Dos tubos abiertos en sus dos extremos.
► Un soporte como el gráfico.
► Pinza.
► Diapasón de frecuencia 440Hz (440 seg-1).
INSTRUCCIONES
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1.) Debe armar el montaje ilustrado arriba en el gráfico. Es posible variar la longitud
de la columna de aire, al cambiar
la altura de la columna de agua, lo
cual se logra al subir o bajar el
tubo móvil.
2.) Toma el diapasón y hazlo vibrar
en la posición que indica la
gráfica. Al variar la longitud L de la
columna de aire desde un mínimo,
encontrarás que para determinado
valor de ella se escucha un sonido
intenso, es decir, se produce resonancia.
3.) Repita la experiencia varias veces para verificar el valor de la longitud a la cual
se produce resonancia.
4.) Mida la longitud para la cual sucede la resonancia.
5.) Aumenta la longitud de la columna de aire y encuentra otras longitudes para las
cuales se produce resonancia.
Para responder en el cuaderno:
1.) ¿Cómo puedes estar seguro que cuando empiezas a aumentar la longitud del
tubo, la primera frecuencia que percibes es la fundamental o del primer
armónico?
2.) A partir de la expresión para la frecuencia fundamental de resonancia de un tubo
cerrado determino la velocidad del sonido.
3.) Construyo un diagrama (gráfico) que ilustre el comportamiento de las ondas
cuando se produce la resonancia.
4.) Mis conclusiones de la práctica …
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GUÍA – TALLER N° 18.
HABILIDAD:
Adquirir destreza en el manejo y ejecución de las pruebas, tipo ICFES, aplicadas en
acústica, óptica, cualidades del sonido, fuentes sonoras, y efecto Doppler.
1.) Una cuerda, fija en sus extremos, vibra con dos husos (vientres) y con una
frecuencia de 200 seg-1, al determinar la nueva frecuencia f´, si se quiere obtener tres
husos en esta cuerda sin modificar la tensión.
Podemos asegurar entonces que:
A.) f´ = 200seg-1.
B.) f´ = 300seg-1.
C.) f´ = 100seg-1.
D.) f´ 250seg-1.
2.) Un estudiante pone a vibrar el aire contenido en una botella vacía, de altura L =
17cm, la botella es un tubo sonoro, en el cual se producen ondas estacionarias. En el
fondo hay un nodo y en la abertura, un vientre; la frecuencia fundamental del sonido
producido sería:
A.) f = 500seg-1.
B.) f = 300seg-1.
C.) f = 250seg-1.
D.) f = 150seg-1.
3.) Dos violines A y B, separados 6cm, emiten una nota musical de igual frecuencia. Un
observador situado en O se desplaza hasta P, y la primera vez no oye los violines.
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Hay una frecuencia destructiva; por tanto PB – PA = , luego la frecuencia de la nota
emitida por los violines es
A.) f = 340Hz.
B.) f = 170Hz.
C.) f = 85Hz.
D.) f = 34Hz.
4.) Sea una fuente sonora de frecuencia 400seg-1, que se acerca a un observador
inmóvil con una velocidad de 68m/seg. La frecuencia que percibe el observador, está
dada por:
A.) fo = 250seg-1.
B.) fo = 500seg-1.
C.) fo = 25seg-1.
D.) fo = 50seg-1.
5.) Un observador y un foco sonoro de frecuencia 350seg-1 se acercan entre sí, con
velocidad de 68m/seg cada uno, entonces la frecuencia percibida, es
A.) fo = 525Hz.
B.) fo = 52,5Hz.
C.) fo = 233,33Hz.
D.) fo = 2333,3Hz.
►Responda las preguntas 6 A 9, de acuerdo a la siguiente información:
La frecuencia de resonancia fundamental o del primer armónico de una cuerda de
4,5x10-1 metros de longitud, es de 360seg-1 cuando la tensión es de 80,5 Newton.
6.) Podemos concluir respecto a la velocidad de las ondas en la cuerda, que es:
A.) es igual a la velocidad del sonido a 15°C, es decir 340m/seg.
B.) es mayor que la velocidad del sonido a 15°C.
C.) es exactamente igual a 324m/seg.
D.) es menor que 300m/seg.
7.) La longitud aproximadamente, que debe tener un tubo abierto para que la frecuencia
del primer armónico sea igual a 360seg-1 cuando la temperatura es de 15°C, es:
A.) 0,47m.
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B.) 2,12m.
C.) 4,7m.
D.) 21,2m.
8.) Conocida la longitud del tubo abierto del problema anterior, podemos deducir el valor
del tercer armónico para tal tubo, siendo:
A.) 1,09 seg-1.
B.) 1085,11 seg-1.
C.) 10,85 seg-1.
D.) 0,11 seg-1.
9.) ¿Cuál debe ser la longitud de un tubo cerrado si se desea la misma frecuencia
fundamental?
A.) 2,36m.
B.) 23,6m.
C.) 0,236m.
D.) 236m.
► Si una fuente sonora emite con una potencia de 7x10-2W.
El área de la esfera se determina por 4 r2, siendo
= 3,14.
Contesta las preguntas 10 y 11.
10) Podemos decir que la intensidad que se percibe a 5 metros de distancia de la
fuente, es
A.) 2,23X10-4W/m2.
B.) 0,223X10-4W/m2.
C.) 22,3x10-4W/m2.
D.) 223X10-4W/m2.
11.) Conocida a 5 metros de distancia la intensidad, que se percibe de la fuente, se
concluye que el nivel de intensidad a tal distancia, es
A.) 8,348db.
B.) 83,48db.
C.) 834,8db.
D.) 8348db.
12.) El tono de un sonido, está relacionado con:
A.) la rapidez.
B.) la amplitud.
C.) la frecuencia.
D.) la diferencia de fase.
► Responda las preguntas 13 y 14 de acuerdo con la siguiente información:
Objeto a 25cm de un espejo cóncavo de 20cm de distancia focal, con gráfico.
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13.) La posición de la imagen (distancia imagen-espejo) es:
A.
B.
C.
D.
100 cm.
0,01 cm.
10 cm.
0,1 cm.
14.) Puesto que di es mayor que cero, se obtiene una imagen.
A.
B.
C.
D.
Real, menor e invertida.
Real, derecha y mayor.
Real, mayor e invertida.
Real, derecha y menor.
15.) Para do = 24cm, Hi = 4Ho, en un espejo cóncavo con imagen real cuatro veces
mayor; la distancia imagen espejo y la distancia focal f respectivamente, es.
A.
B.
C.
D.
96 cm
96 cm
24 cm
24 cm
y
y
y
y
1,92 cm.
19,2 cm.
1,92 cm.
19,2 cm.
16.) ¿Cuál debe ser la longitud de un tubo abierto para que el sonido del tercer
armónico tenga por frecuencia 255 seg-1?
A.) la longitud del tubo abierto es 2 m.
B.) la longitud del tubo abierto es m.
C.) la longitud del tubo abierto es 20 m.
D.) la longitud del tubo abierto es
m.
17.) ¿Qué longitud de onda corresponde para una onda sonora cuya frecuencia es de
17000 vib / seg y se propaga con una velocidad de 340m/seg?
A.) la longitud de onda
B.) la longitud de onda
C.) la longitud de onda
D.) la longitud de onda
73
, es 0,2 m.
, 2x10-2 m.
, 2 m.
, 0,2x10 m.
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GUÍA – TALLER N° 19 – 21.
Semana número ___ del ___ al ___ de_____________ de 20___ (9 horas- 3 semanas)
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
LOS ESPEJOS PLANOS Y ESFÉRICOS
Al observar el gráfico, ∆POQ y ∆P´OQ son triángulos congruentes, y las
distancias PQ y P´Q son iguales, por tanto podemos concluir que la distancia
entre la imagen de un objeto y el espejo plano que la produce, es igual a la
distancia entre el objeto y el espejo. La distancia dl objeto al espejo lo denotamos
por do, y la distancia de la imagen al espejo es di, entonces do = di.
Al tomar ho como tamaño del objeto, y hi tamaño de la imagen, resulta que ho = hi.
En los espejos planos se produce imagen virtual. Los espejos que no son planos,
como los esféricos, proporcionan imágenes distorsionadas, en cuanto a la forma
y el tamaño real de los objetos reflejados en ellos.
Dentro de los espejos esféricos podemos distinguir dos clases: Cóncavos y los
Convexos. Los primeros, poseen la superficie reflectante en la parte interior del
casquete esférico, mientras que en los convexos en la parte exterior del mismo.
►Considero un farol cuyo bombillo está
situado a 4 metros del suelo y un
pequeño espejo colocado horizontalmente
en el suelo a 3 metros del pie del farol.
¿A qué distancia del espejo debe
colocarse un joven que tiene los ojos a
1,80 m del suelo para que pueda ver la
imagen del bombillo reflejada en el
espejo?
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de
las situaciones problemas, gráficos, problemas sobre los espejos y las lentes.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
1. Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los espejos y lentes.
2. Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre espejos y las
lentes.
 Campo del espejo: conjunto de puntos del espacio por los cuales pueden pasar
los rayos luminosos que inciden en la superficie reflectora.
 Centro de curvatura: punto del espacio equidistante de todos los puntos del
espejo.
 Radio de curvatura: distancia del centro de curvatura al espejo, simbolizado por r.
 Vértice del espejo: punto medio del espejo.
 Eje principal: llamado también eje óptico, recta que pasa por el centro de
curvatura, el vértice del espejo y el foco.
 Plano focal: plano perpendicular al eje principal situado a una distancia r/2 del
espejo.
 Foco: punto de intersección del plano focal y el eje principal.
 Distancia focal: distancia que hay desde el foco hasta el vértice del espejo.
RAYOS NOTABLES EN UN ESPEJO ESFÉRICO
Rayos notables en un espejo cóncavo
1.) Todo rayo que incide pasando
por el centro de curvatura se
refleja en la misma dirección.
3.) Todo rayo que incide paralelo al
eje principal se refleja pasando
por el foco.
2.) Todo rayo que incide pasando
por el foco se refleja paralelo al
eje principal.
4.) Si dos rayos inciden paralelos,
sus
rayos
reflejados
se
intersectan en el plano focal.
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FÓRMULAS PARA LOS ESPEJOS ESFÉRICOS
Llamaremos:
do: distancia del objeto hasta el espejo.
di: distancia de la imagen hasta el espejo.
So: distancia objeto-foco.
Si: distancia imagen-foco.
Ho: tamaño o altura del objeto.
Hi: tamaño o altura de la imagen.
Al interpretar el gráfico, resultan algunas proporciones lógicas de los triángulos
semejantes, donde:
=
76
=
=
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=
Según fórmula de Descartes, de la forma:
►Imágenes
dadas
por
espejos
cóncavos, al trazar los rayos, según
corresponda:
1.) El objeto colocado entre el infinito y
el centro de curvatura (do
r); se traza
un rayo luminoso (r1) que incide paralelo
al eje principal, este rayo se refleja
pasando por el foco. Se traza un
segundo rayo (r2) que incide pasando
por el foco, éste se refleja paralelo al eje
principal. Al intersecarse los rayos
reflejados, produce
A.) una imagen real, menor e invertida.
B.) una imagen real, mayor e invertida.
C.) una imagen virtual, menor e
invertida.
D.) una imagen virtual, mayor e
invertida.
2.) Al colocar un objeto en el centro de
curvatura (do = r), se trazan los dos
rayos luminosos que pasen por el
objetos, uno que incide paralelo al eje
principal y se refleje pasando por el
foco, y el otro que pase por el foco y se
refleje paralelo al eje principal. En el
punto donde se cortan los rayos
reflejados se formará una imagen
A.) real, de igual tamaño e invertida.
B.) virtual, menor e invertida.
C.) real, menor e invertida.
D.) virtual, de igual tamaño e invertida.
3.) Si colocamos ahora, el objeto entre
el foco y el espejo (do
r), y trazamos
77
=
+
.
los dos rayos, éstos no se intersecan en
ningún punto, pero al prolongar los
rayos por detrás del espejo, se cortan
formando una imagen
A.) virtual, derecha y mayor.
B.) real, derecha y mayor.
C.) real, invertida y menor.
D.) virtual, invertida y menor.
4.) Utilizando la fórmula de Descartes en
los espejos esféricos, con un objeto
colocado a 25cm de un espejo cóncavo
de 20cm de distancia focal, podemos
concluir que la distancia imagen espejo
es de
A.) 100cm.
B.) 500cm.
C.) 10cm.
D.) 50cm.
5.) Al calcular la distancia focal de un
espejo cóncavo, si se sabe que de un
objeto situado a una distancia de 24cm
se obtiene una imagen real, cuatro
veces mayor, entonces resulta una
distancia focal de
A.) 19,2cm.
B.) 192cm.
C.) 1,92cm.
D.) 96cm.
6.) Para un objeto que se coloca a 12cm
de un espejo convexo, de 8cm de
distancia focal, no olvide que siendo el
espejo convexo, la distancia focal es
negativa por estar al otro lado del campo
del espejo. Por tanto se obtiene una
imagen virtual a una distancia de
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A.) distancia imagen-espejo igual a
32cm.
B.) distancia focal igual a 32cm.
C.) distancia focal igual a 16cm.
D.) distancia imagen-espejo igual a
16cm.
8.) La imagen que se obtiene de un
objeto situado frente a un espejo plano,
es
A) mayor.
A.) – 48cm.
B.) 48cm.
C.) – 4,8cm.
D.) 4,8cm.
7.) Si colocáramos un objeto a 0,4m de
un espejo cóncavo y éste da una
imagen real cuatro veces más grande,
resulta entonces
B.) real.
C.) Virtual.
D.) Invertida.
REFRACCIÓN DE LA LUZ
Muchos interesantes fenómenos ópticos son provocados por la refracción de la luz
(cambio de velocidad) cuando cambia de medio de propagación.
Existe una ley de la refracción, al analizar los gráficos dados a continuación, podemos
deducir que:
En el gráfico 2, resulta Sen
se deduce entonces que
1=
, Sen
=
2
=
, por tanto
=
, y puesto que λ = ,
.
La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción,
cuando la luz pasa de un medio uno a un medio dos es una constante, denotada por n.
(primera ley de refracción).
La segunda ley de la refracción, dice que el rayo incidente, el rayo refractado y la
normal se encuentran en el mismo plano.
La primera ley de refracción se conoce con el nombre de Ley de Snell.
Cuando la luz pasa de un medio 1 a un medio 2, el cociente entre el seno del ángulo de
incidencia y el seno del ángulo de refracción, que es constante se llama índice de
refracción relativo del segundo medio respecto al primer medio (se simboliza n 21).
n21 =
, o también n21 =
.
Si el primer medio por donde pasa la luz es el vacío o el aire como caso aproximado,
donde la velocidad es C = 3x108m/seg, y el segundo medio es cualquier otro x;
llamaremos índice de refracción absoluto del medio x al cociente entre las velocidades
de la luz en los dos medio, es decir nx = , donde Vx, es la velocidad de la luz en el
medio considerado, observa que nx
78
1, ya que C
vx.
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Al establecer la relación entre el índice de refracción relativo y el índice de refracción
absoluto, obtenemos:
= . Por tanto, n21 = .
►Respondo las preguntas 1 y 2, si un rayo luminoso que viene del aire
incide en una lámina de vidrio, con el ángulo de incidencia de 48° y el de
refracción 28°.
1.) El índice de refracción absoluto del vidrio donde n1 = 1, es:
A.) 1,2. B.1,58. C.1.
D. 0,63.
2.) La velocidad con que se propaga la luz en este medio V2, es
A.) 1,5X108m/seg
B. 1,9x108m/seg
B.) 3x108m/seg
C. 4,76x108m/seg.
Una lente es un cuerpo transparente delgado limitado por superficies esféricas o planoesféricas.
Las lentes han sido los instrumentos ópticos que más ayuda han presentado a la
investigación, desde las grandes profundidades en el firmamento hasta los diminutos
microorganismos han podido ser observados gracias a las lentes.
ELEMENTOS DE UNA LENTE
 Centro de curvatura: son los centros C1, y C2 de las esferas a las que pertenece
cada una de las caras de la lente.
 Radio de curvatura: son los radios r1 y r2 de las esferas a las cuales pertenece
cada una de las caras.
 Eje principal: es la recta que pasa por los centros de curvatura.
 Planos focales: plano que contiene los puntos donde convergen los rayos
refractados cuando estos inciden paralelos. Si la lente es divergente en el plano
focal están los puntos de intersección de las prolongaciones de los rayos
refractados que inciden paralelos.
 Focos: puntos del eje principal colocados en el punto focal.
OBSERVACIÓN
De acuerdo con la dirección que siguen los rayos refractados cuando la luz pasa a
través de la lente, estos se pueden clasificar en dos grandes grupos: Uno de ello es la
lente Convergente, y el otro la lente Divergente.
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Lente Convergente: tiene más gruesa la parte central que sus extremos, mientras que
las lentes divergentes tienen más angosta esta parte.
RAYOS NOTABLES EN UNA LENTE
PARA LENTES CONVERGENTES
1.) Todo rayo que incide paralelo al eje principal se refracta pasando por el foco.
2.) Todo rayo que incide pasando por el foco se refracta paralelo al eje principal.
3.) Todo rayo que pasa por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.
4.) Cuando dos rayos inciden paralelos, los rayos refractados se intersecan en el
plano focal.
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1.) Trazo el gráfico representativo, cuando un objeto está situado a dos veces la
distancia focal, do = 2f.
Su imagen debe ser real, invertida y de igual tamaño (igual altura).
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2.) Trazo el gráfico representativo, cuando un objeto está situado entre el foco y el
doble de la distancia focal, es decir f do 2.f.
Su imagen debe ser real, invertida y mayor (de mayor altura).
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
FÓRMULAS PARA LAS LENTES CONVERGENTES
En el gráfico, se ha considerado un objeto situado a una distancia mayor que la
distancia focal de una lente convergente; y los términos o elementos, son los mismos
que en los espejos. Por tanto resultan las siguientes proporciones entre los triángulos
semejantes que se forman a ambos lados de la lente, esto es:
=
=
=
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=
►Respondo las preguntas 1 y 2, si a 30cm de distancia de una lente convergente
delgada, cuya distancia focal es de 25cm, se ha colocado un objeto de 1 cm de alto.
1.) La posición di de la imagen, es de
A.) 300cm
B.) 150cm
C.) 30cm
D.) 15cm.
2.) El tamaño o altura de la imagen resultante, aplicando la proporción:
=
, es de
A.) 50cm
B.) 5cm
C.) 10cm
D.) 1cm.
► De un objeto situado a 12cm de una lente convergente se obtiene una imagen de
tamaño doble, ver gráfico pág 88 izquierda arriba.
3.) Como la imagen es virtual, entonces la distancia de la imagen di es
A.) 24cm
B.) – 24cm
C.) 12cm
D.) – 12cm.
4.) Al utilizar la fórmula de Descartes, al encontrar la distancia focal f, se concluye
que
A.) f = - 24cm
B.) f = 24cm
C.) f = 12cm
D.) f = - 12cm.
5.) Cuando f 0 y di 0, se puede inferir que
A.) la lente es convergente, y la imagen real.
B.) la lente es convergente, y la imagen es virtual.
C.) la lente es divergente, y la imagen es real.
D.) la lente es divergente, y la imagen es virtual.
6.) Cuando tenemos una lente divergente, de su distancia focal, podemos decir que
A.) es mayor que cero
B.) es menor que cero
C.) es igual a cero
D.) es igual a 1.
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7.) La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en un
medio refrigente define
A.) la viscosidad del medio.
B.) el índice de refracción absoluto del medio.
C.) el ángulo límite del medio.
D.) la densidad del medio.
8.) La lente mostrada en siguiente gráfico, es
A.) Divergente.
B.) Convergente.
C.) Biconvexa.
D.) Bicóncava
CONCLUSIONES DEL DESARROLLO DE ESTA TEMÁTICA.
¿QUÉ APREHENDISTE A HACER?
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FASE AFECTIVA
POSTULADOS DE LA RELATIVIDAD
La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas, las ondas que se pueden propagar
en el vacío se llaman Ondas Electromagnéticas, es decir, la luz es una radiación
electromagnética.
La teoría de la relatividad se divide en dos partes: la teoría especial de la relatividad, en la que
se consideran las leyes de la física para observadores que se mueven con velocidad constante
unos con respecto a otros y la teoría general de la relatividad, en la cual se consideran
observadores en movimiento relativo acelerado.
Los postulados básicos de la teoría de la relatividad de Albert Eistein,
fueron dos. Esta famosa teoría experimental, presentada en 1905,
cuando tenía tan sólo 26 años de edad; fueron compatibles con
todos los hechos experimentales conocidos, y los enunció así:
POSTULADO Nº 1: La velocidad c que se mide de la luz en el vacío
siempre es la misma aproximadamente c = 3x108 m/seg, sin importar
a qué velocidad se están moviendo la fuente de luz o el observador.
POSTULADO Nº 2: No se pueden medir velocidades absolutas.
Únicamente se pueden determinar velocidades relativas respecto a
algún otro cuerpo.
No olvide que estos postulados, no es posible comprobarlo
directamente.
Al interpretar el segundo postulado, es fácil medir las velocidades
relativas de los cuerpos, ya que el velocímetro de un automóvil nos
arroja la velocidad en relación con la carretera, y por supuesto ésta
no es una velocidad absoluta, por tanto podemos establecer a qué velocidad se mueve un
cuerpo con relación a otro.
1.) Grafico los siguientes pensamientos.
P1: Según los postulados de Eisntein, la velocidad de la luz en el vacío
experimentalmente mide 3x108 m/seg, mientras que la velocidad del sonido en el aire a
15ºC tiene un valor de 340 m/seg.
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P2: La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas, las ondas que se pueden
propagar en el vacío se llaman Ondas Electromagnéticas, es decir, la luz es una radiación
electromagnética.
P3: Según Einstein en 1905, las leyes de la física son las mismas para todos los
observadores que se mueven a velocidad constante unos respecto a otros.
P3: Segundo postulado por Albert Einstein, la velocidad de la luz es la misma para todos
los observadores en todas las direcciones, independientemente del estado de reposo o
de movimiento tanto del observador como de la fuente.
2.) Expreso la velocidad de la luz de c = 3x108 m/seg, en km/seg.
PROPÓSITO EXPRESIVO:
► Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada
de las situaciones problemas, gráficos, problemas de la relatividad y la velocidad de la
luz.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
► Realizo lectura comprehensiva e interpreto textos relacionados con la acústica y
óptica.
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Antes de 1900, la física estaba dividida en campos: mecánica, termodinámica,
electricidad, magnetismo y óptica. Hacia 1900, los físicos trataron de unificar esos
diferentes campos, mostrando que los fenómenos térmicos podían tener interpretación
mecánica; logrando además que la electricidad, el magnetismo y la óptica eran
aspectos diferentes de la teoría electromagnética.
Se afirma que toda la física estaba comprendida dentro de las dos grandes teorías:
mecánica y electromagnética.
Utilizando los postulados de Eisntein, se pureed afirmar que: Ningún cuerpo material
pureed ser acelerado a velocidades que excedan a la velocidad de la luz en el vacío.
Nada que porte energía podrá acelerarse a la velocidad de la luz.
En la ausencia de un sistema de referencia y la constancia de la velocidad de la luz,
nació la teoría de la relatividad especial:
Postulado de la Relatividad: Todos los fenómenos de la física se presentan de la misma
manera en todos los sistemas con movimiento uniforme, enunciado por Galileo, para la
mecánica, que luego lo amplia Eisntein en toda la física, donde el postulado establece
que es imposible determinar por medidas físicas si un sistema de coordenadas está en
reposo o posee un movimiento uniforme; lo único que se sabe es que el uno se mueve
con respecto al otro.
El postulado de la constancia de la velocidad de la luz, expresa que la velocidad de la
luz en el vacío tiene el mismo valor independientemente de la velocidad del observador
y de la velocidad de la fuente.
El valor de la velocidad de la luz en el vacío fue incluida oficialmente en el Sistema
Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de 1983, pasando así el
metro a ser una unidad derivada de esta constante.
Se llama luz (del latín lux, lucis) a la radiación electromagnética que puede ser percibida
por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye el
rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético, mientras que la
expresión luz visible denota la radiación en el espectro visible.
Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de 300.000 km/s,
que se conoce como "velocidad de la luz en el vacío" y se simboliza con la letra c.
(c = 300.000 km/s). La velocidad de la luz al propagarse a través de la materia es menor
que a través del vacío y depende de las propiedades dieléctricas del medio y de la
energía de la luz. La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio
cualquiera se denomina índice de refracción del medio :
Para que su anterior teoría de la relatividad especial abarcase también los fenómenos
gravitatorios, Albert Einstein, entre 1907 y 1915 desarrolló la teoría de la relatividad
general. Una de las principales conclusiones de esta teoría es que la propagación de la
luz está influenciada por la gravedad, representada en la teoría por el potencial
gravitatorio Φ, descrito por
Donde G es la Constante de gravitación universal, M la masa y R el radio del cuerpo.
Albert Einstein, por ser el autor de la Teoría de la Relatividad Especial (1905) y de la
Teoría General de la Relatividad (1915), justifica sobradamente que esté considerado
como el científico más importante del siglo XX, y una de las figuras más influyente de la
Historia de la Ciencia.
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En conclusión: 1.) Las leyes que describen los cambios de los sistemas físicos no
resultan afectadas si estos cambios de estado están referidos a uno u otro de dos
sistemas de coordenadas en traslación con movimiento uniforme; está indicando que en
todos los sistemas inerciales todos los fenómenos ocurren de la misma forma, es decir
que tienen el mismo comportamiento, por lo cual todos los sistemas inerciales resultan
absolutamente equivalentes e indistinguibles.
2.) Cualquier rayo de luz se mueve en el sistema estacionario con velocidad "c", tanto si
el rayo es emitido por un cuerpo en reposo o en movimiento; esto, acepta la constancia
de la velocidad de la luz como un Principio Universal, sustentado en resultados
experimentales, resultando la clave para vincular dos sistemas inerciales ya que permite
encontrar las transformaciones de coordenadas necesarias para que la velocidad de la
luz sea la misma en ambos sistemas.
3.) Destaquemos la evidente incompatibilidad entre las teorías de la relatividad General
y la Especial, debida a que las propiedades establecidas en cada caso para el espacio y
el tiempo son contradictorias y antagónicas entre sí. Ante la presencia de masa ambas
teorías tienen métricas espacio temporales distintas, lo que implica que los fenómenos
se interpretan de manera distinta y, por supuesto, responden a leyes diferentes.
Como vemos, existe una profunda sutil diferencia entre cambiar de sistema de
referencia espacio temporal, procedimiento usual, útil y lícito, a modificar sus
propiedades cambiando la métrica.
1) Interpreto y expreso conclusión, para cada situación:
1.1) La primera ley de Newton, que afirma que todos los cuerpos se mueven en línea
recta y con velocidad constante mientras no actúen fuerzas externas sobre ellos, es otra
manera de expresar el principio de relatividad de Galileo.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
1.2) Al afirmar que existe una equivalencia entre la masa y la energía expresada por la fórmula:
Donde E es la energía de un cuerpo, m su masa y c2 la velocidad de la luz elevada
al cuadrado.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2.) Uno de los postulados fundamentales de la relatividad, establece que
A.) la velocidad de la luz es c únicamente para los observadores.
B.) las leyes de la física son invariantes para todos los observadores.
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C.) la velocidad de la luz depende del observador en un sistema de referencia
determinado.
D.) las leyes de la física cambian para distintos observadores.
3.) La energía cinética de una partícula cuya masa en reposo es mo y cuya masa en
movimiento es m, es igual a
A.) (m – mo).c2.
B.) .mc2.
C.) .m.v2.
D.) mo.c2.
4.) Un observador encuentra que un péndulo, en un recinto cerrado, oscila con período
constante, puede concluir que
A.) el recinto está en reposo en un campo gravitacional.
B.) el recinto está en reposo en ausencia de campo gravitacional.
C.) el recinto se mueve con velocidad constante hacia arriba.
D.) el péndulo se mueve con velocidad constante.
5.) De acuerdo al gráfico representativo, al interpretarlo, se
deduce que
A.) la velocidad del objeto que indica el observador 0´, es igual
a la suma de la velocidad del objeto con respecto a 0 más la
velocidad del vagón.
B.) la velocidad del objeto que indica el observador 0´, es igual
a la suma de la velocidad del objeto con respecto a 0 menos
la velocidad del vagón.
C.) la velocidad del objeto que indica el observador 0, es igual a la suma de la velocidad
del objeto con respecto a 0 más la velocidad del vagón.
D.) la velocidad del objeto que indica el observador 0, es igual a la suma de la velocidad
del objeto con respecto a 0 menos la velocidad del vagón.
6.) Dado el gráfico de un tren que se mueve hacia la derecha, con respecto a la Tierra.
Según los observadores que viajan en el vagón, podemos concluir que:
A.) el vagón está quieto.
B.) el vagón se encuentra en movimiento uniforme.
C.) el vagón se está movimiento hacia la derecha con
respecto a la Tierra.
D.) el vagón se está movimiento hacia la izquierda con
respecto a la Tierra.
7.) El vagón se mueve hacia la derecha con respecto al observador en tierra 0´,
teniendo en cuenta el gráfico, se deduce que:
A.) el vagón se mueve con aceleración a, con respecto
al observador 0´.
B.) el vagón se mueve con aceleración a, con respecto
al observador 0 del vagón.
C.) el vagón se mueve con aceleración - a, con
respecto al observador 0 del vagón.
D.) el vagón se mueve con aceleración - a, con
respecto al observador 0´.
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FASE AFECTIVA.
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
EL OJO HUMANO
Puesto que el proceso de la visión sucede en el ojo, describiremos su funcionamiento.
La luz entra al ojo a través de la córnea, y es enfocada por el sistema córneo-cristalino
(lente convergente) sobre la retina de modo que ésta recibe luz de diferentes partes del
campo de visión.
Puesto que el cristalino es una lente convergente, obtenemos una imagen invertida en
la retina. Cuando miramos un objeto que se encuentra más cerca o más lejos de
nosotros, la lente, respectivamente, aumenta o disminuye su grosor, por tanto, cambia
su distancia focal, ajustándose así a las distancias al objeto. La variación de la distancia
focal es un proceso involuntario que realizan los músculos ciliares.
Esta acomodación tiene límites, donde: El punto próximo, es la distancia mínima de
visión. En otras palabras, es la posición a partir de la cual la imagen observada no es
nítida. El punto remoto es la distancia máxima de visión. Para el ojo normal está en el
infinito.
El iris es el elemento del ojo encargado de ajustar la cantidad total de la luz.
Algunas personas sufren de defectos que se deben a la convergencia de los rayos para
formar la imagen:
Miopía, la imagen de un objeto lejano se forma delante de la retina, por lo que no es
nítida, y se corrige con lentes divergentes.
Hipermetropía, la imagen de los objetos se forma detrás de la retina, este defecto se
corrige con lentes convergente.
Astigmatismo, se produce cuando la córnea presenta más curvatura en una dirección
que en otra, se corrige con lentes cilíndricas.
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El docente debe presentar algunas láminas donde muestre los defectos vistos
anteriormente.
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, y siga instrucciones precisas para dar solución a cada situación
planteada en la experiencia sobre óptica.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
Realizo lectura comprehensiva
e interpreto textos relacionados con la acústica y
óptica.
MATERIALES
► Fuente de luz.
► Trozo de cartulina negra de 8cm x 8cm.
► Regla – Una cuchilla.
► Lente convergente (una lupa si quiere).
► Lentes utilizadas para corregir defectos visuales.
► Pantalla (cartón blanco).
INSTRUCCIONES
1.) Con la cuchilla recorta en la cartulina negra una flecha como se muestra en el
gráfico arriba. Tomar la medida de la flecha, éste sería el tamaño h o a partir del
cual determinaremos la imagen producida por la lente, pues la luz que la
atraviesa incide en la pantalla.
2.) Al armar el montaje, coloca la lente el objeto y la pantalla. Para cierta distancia
del objeto a la lente convergente, busca con la pantalla el sitio en el cual puedas
proyectar la imagen invertida producida por la lente.
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3.) Mida la distancia del objeto a la lente do y de la lente a la imagen di. Luego mida
el tamaño de la imagen hi. Registra los datos en la siguiente tabla.
No olvide que do distancia objeto-lente, di distancia imagen-lente, f distancia
focal, ho tamaño o altura del objeto, y hi tamaño o altura de la imagen.
do
di
f
ho
hi
4.) Cambia varias veces la posición del objeto con respecto a la lente y determina en
cada caso la distancia de la imagen a la lente y el tamaño de la misma. Registra
los datos en la tabla.
5.) Utiliza la ecuación de las lentes para determinar con cada par de datos d o y di, la
distancia focal f. Registra los valores en la tabla, siendo
=
+ .
6.) Halla la distancia focal promedio.
7.) Determina el aumento de la lente en cada caso
tabla.
, y registra los datos en la
8.) Coloca la lupa contra la luz solar. Al otro lado de la lente, desplaza una hoja de
papel para encontrar el punto en el cual se concentran los rayos solares. Este
punto es el foco de la lente. Determi8na la distancia focal de la lente.
9.) Observe una ventana a través de algunas de las lentes utilizadas para corregir
defectos de visión. Al tacto indica si son convergentes o divergentes.
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1.) ¿De cuántas dioptrías es la lente utilizada?
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_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) ¿La distancia focal f depende de la posición del objeto con respecto a la lente?
_________________________________________________________________
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_________________________________________________________________
3.) ¿Podríamos utilizar este método para determinar la distancia focal f de una lente
divergente? Explico mi respuesta.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
4.) ¿Por qué podemos afirmar que el foco de la lente está ubicado en el punto en el
que se concentran los rayos solares?
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
5.) Compara el valor de la distancia focal f obtenida con los rayos solares con el
valor obtenido a partir de las mediciones.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
6.) ¿Qué defecto visual corrigen las lentes convergentes, y cuál las lentes
divergentes?
_________________________________________________________________
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_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
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GUÍA – TALLER N° 24.
Propósito Expresivo:
Que yo analice y resuelva situaciones problemas de los insumos tratados en el Período.
► En la búsqueda de la longitud de
onda de un sonido cuya frecuencia es
de 171,4 seg-1. Responda las preguntas
1 y 2.
1.) Si se propaga en el aire a una
temperatura ambiente de 18,5°C,
entonces podemos decir
A.) que la velocidad del sonido es
aproximadamente 340m/seg.
B.) que la velocidad del sonido es
B.) 87 beles.
C.) 0,87 beles.
D.) 860 beles.
4.) Una cuerda de guitarra con una
longitud de 0,5m, y una masa de
5 gramos, se tensiona mediante
una fuerza de 16N, su segundo
armónico es
A.) 20 seg-1.
aproximadamente
B.) 40 seg-1.
331,7m/seg.
C.) 10 seg-1.
C.) que la velocidad del sonido es
aproximadamente
342,8m/seg.
D.) que la velocidad del sonido es
aproximadamente 400m/seg.
2.) Ahora como ya se tiene el valor
de la velocidad con que se
propaga
el
sonido
cuya
frecuencia es conocida, entonces
A.) la longitud de onda es igual a
2m.
B.) la longitud de onda es igual a
0,5m.
C.) la longitud de onda es igual a
1m.
D.) la longitud de onda es igual a
1,98m.
D.) 50 seg-1.
►Responda las preguntas 5 y 6,
teniendo en cuenta el gráfico, donde la
ambulancia se acerca a un acantilado y
se aleja de un joven, con una velocidad
de 10m/seg. El conductor hace
funcionar la sirena emitiendo un sonido
de aproximadamente 280seg-1
5.) Como la ambulancia se aleja del
joven, la frecuencia percibida
será menor y con un valor de
A.) 288,24seg-1.
B.) 280seg-1.
C.) 272seg-1.
D.) 280,97seg-1.
6.) La frecuencia percibida del
sonido reflejado será mayor que
la frecuencia emitida porque la
ambulancia
se
acerca
al
acantilado, por tanto podemos
3.) Al calcular el nivel de intensidad
de un sonido siendo su
intensidad física de 5x10-4W/m2
se puede deducir que
A.) 8,7 beles.
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Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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Decir que la frecuencia percibida por el joven, del sonido, es
A.) 288,48seg-1.
B.) 280seg-1.
C.) 272seg-1.
D.) 271,76seg-1.
7.) La frecuencia del sonido fundamental o primer armónico dado por un tubo abierto es
de 235,5seg-1, podemos deducir entonces que la frecuencia de su tercer armónico es
A.) 471seg-1.
B.) 117,75seg-1.
C.) 706,5seg-1.
D.) 353,25seg-1.
8.) Si una ambulancia viaja hacia una montaña con una velocidad de 72km/h, y hace
sonar la sirena y recibe el eco a los 2seg; la distancia a que se encuentra la ambulancia
de la montaña es de
A.) 20m
B.) 360m
C.) 340m
D.) 320m.
► Si la afirmación y la razón son verdaderas y la razón es una explicación correcta de
la afirmación, marca A.
Si la afirmación y la razón son verdaderas, pero la razón no es una explicación correcta
de la afirmación, marca B.
Si la afirmación es verdadera y la razón falsa, marca C.
Si la afirmación es falsa y la razón verdadera, marca D.
Si la afirmación como la razón son falsas, marca E.
9.) El sonido se puede reflejar, porque es una onda mecánica.
A.)
B.)
C.)
D.)
E.)
10.) Al aumentar la longitud de una cuerda, la frecuencia aumenta, porque la frecuencia
es inversamente proporcional a la longitud de la cuerda.
A.)
B.)
C.)
D.)
E.)
11.) El sonido se propaga en el vacío, porque es una onda mecánica longitudinal.
A.)
B.)
C.)
D.)
E.)
12.) El sonido se puede escuchar de una habitación a la otra, porque la onda se curva
debido al fenómeno de difracción.
A.)
B.)
C.)
D.)
E.)
13.) De un objeto situado a 16cm de un espejo cóncavo, se obtiene una imagen real de
tamaño doble, luego podemos asegurar que la distancia focal del espejo, es
A.) 0,09cm
B.) 10cm
C.) 10,67cm
D.) 9cm.
14.) Un rayo de luz pasa del aire a un medio cuyo índice de refracción es 2. Si el ángulo
de incidencia es 30°, el valor del ángulo de refracción r se expresa por
A.) 75° 31´21´´.
B.) 14° 28´39´´.
C.) 15° 31´21´´.
D.) 30° 28´21´´.
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ARQUIDIÓCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
DISEÑO CURRICULAR COLEGIOS ARQUIDIOCESANOS
GUÍA TALLER
AÑO LECTIVO ___________
ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN
AMBIENTAL: FÍSICA
GRADO: DÉCIMO
PERÍODO: SEGUNDO
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GUÍA-TALLER N° 25 – 26.
Semana número ___ del ___ al ___ de______________________ de 20___ (3 horas /
semana)
FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
CARGAS Y CAMPO ELÉCTRICO
Los fenómenos eléctricos se conocen desde hace 2.500 años. Se sabía que pedazos
de ámbar frotados, especie de resina con la cual se hacen joyas, atraían trozos de
papel. Hoy se puede hacer el mismo experimento peinando los cabellos con un peine
de plástico.
Esas fuerzas se denominan eléctricas porque vienen de la palabra griega elektron, que
significa ámbar.
La materia puede tener carga eléctrica. De hecho en los átomos existen partículas con
carga eléctrica positiva (protones), y otras con carga eléctrica negativa (electrones). La
unidad de medida en el sistema internacional (S.I), de carga eléctrica es el culombio
simbolizado por C. Puesto que el culombio es excesivamente grande, trabajaremos con
cantidades muy pequeñas que son submúltiplos, entre ellos está: micro-culombio
(1 =10-6C); nano-culombio (1
10-9C).
1.) Utiliza adecuadamente las equivalencias entre las cargas
propuestas arriba, para aplicar factor de conversión de:
1.1)
5,5X103
a C.
___________________________________________________________
___________________________________________________________
1.2)
6X10-10C a
___________________________________________________________
___________________________________________________________
1.3)
96
0,5x106C a
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___________________________________________________________
___________________________________________________________
1.4)
10-12 a C.
___________________________________________________________
___________________________________________________________
1.5)
8X104C a
___________________________________________________________
___________________________________________________________
1.6)
0,5x105 a
___________________________________________________________
___________________________________________________________
1.7)
3x10-7
a
___________________________________________________________
___________________________________________________________
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de
las situaciones problemas, gráficos, problemas sobre electricidad y magnetismo.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
1. Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a la electricidad y magnetismo.
2. Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre electricidad y
magnetismo.
La magnitud de la fuerza eléctrica fue medida por Charles Coulomb, mediante la
balanza de torsión, estructurando así una ley empírica, similar a la ley de gravitación
universal de Isaac Newton, donde F =
, siendo K = 9x109
constante de
proporcionalidad que depende del medio, q1, q2 cargas, y r distancia entre las cargas.
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Gráfico N°1
Gráfico N° 2.
Al interpretar el gráfico 2, la fuerza eléctrica sobre q1 por q2 es igual en magnitud a la
fuerza ejercida sobre q2 por q1 pero de sentido contrario, donde F12 = - F21. La unidad
de carga es llamada el Coulomb (C).
LEY DE OHM
V.
R.
I.
V diferencia de potencial (voltaje), su unidad de medida
es voltios (V), R resistencia su unidad es ohmios ( ), I
cantidad de corriente que circula por el circuito, su unidad
de medida es el amperio (A).
Del gráfico, se deduce que V = R.I, expresión conocida
como ley de Ohm.
Nota: La ley sólo es aplicable a conductores metálicos y que nos muestra que en este
tipo de conductores la resistencia es constante.
RESISTIVIDAD.
Es una propiedad de todo material isótropo, es decir en el cual la corriente no pierde
sus propiedades el cual sea la dirección en se desplace.
Se define como = R. , luego podemos inferir que R = . .
CIRCUITOS CON RESISTENCIAS
Circuitos en Serie
El gráfico nos enseña un circuito en serie, donde
I= I1= I2 = I3 corriente que circula.
R= R1 +R2+R3 resistencias.
Mientras que V=V1+V2+V3 diferencia de potencial.
Circuito en Paralelo
Cumple que V=V1+V2+V3 que es la diferencia de
potencial
I= I1= I2 = I3 corriente que circula.
Además, = + +
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MAGNETISMO
Es una propiedad que exhiben determinadas sustancias, algunos minerales de hierro,
cobalto y níquel de atraer ciertos cuerpos tales como el hierro. En el diario vivir el
magnetismo y los electroimanes están presentes en el funcionamiento de los aparatos
eléctricos.
La Tierra es un imán y prueba de ello es que la brújula apunta siempre al norte
geográfico de ella.
Se denominan polos magnéticos a la región donde parece concentrarse el magnetismo
de los cuerpos en estudio; los cuerpos que poseen polos magnéticos son llamados
imanes. Las zonas de los imanes en las que la fuerza magnética que ejercen es más
intensa se denominan respectivamente, polo norte y polo sur, y en un imán recto
coinciden con los extremos.
Cuando dos imanes se aproximan por sus extremos, surgen fuerzas de repulsión si los
polos son del mismo tipo, mientras que entre dos polos de diferente tipo surgen fuerzas
de atracción.
► Entre cargas, por decir algo, q1, q2 existen algunas relaciones, como por Ej. 1
10-6C, además 1 = 10-9C.
1.) Al expresar q = 4,5x10-10C, en
=
, podemos decir que su equivalente sería
A.) 45X10-16
B.) 0,45X10-4
C.) 4,5X10-16
D.) 4,5X10-4
2.) Igualmente, utilizando factor de conversión, podemos deducir que para q = 1
podemos decir que su equivalente, es
A.) 10-3
.
B.) 10-15
.
C.) 103
.
D.) 1015
.
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,
►Con circuitos en serie, resulta que
Un circuito en serie nos expresa
que I = I1 = I2 = I3 corriente que
circula. R = R1 + R2 + R3
resistencias, mientras que para
la diferencia de potencial,
V = V1 + V2 + V3.
Mientras que en los circuitos en paralelo, tenemos:
Un circuito en paralelo expresa que:
I = I1 + I2 + I3 corriente que circula.
=
+
+
resistencias,
mientras que V = V1 = V2 = V3
diferencia de potencial.
► Respondo las preguntas 3 y 4, si R1=8𝛺, R2=4𝛺, R3=2𝛺, y una diferencia de potencia
que entra al circuito de 105 voltios.
3.) Imagínate un circuito en serie de tres resistencias con los valores dados, arriba,
usted podrá entonces deducir que la cantidad de corriente que circula, es
A.) 0,75 A.
B.) 75 A.
C.) 7,5 A.
D.) 750 A.
4.) Para el circuito en serie con las tres resistencias con los valores dados, arriba.
Usted podrá entonces deducir que
A.) V1 = 60 voltios.
B.) V2 = 40 voltios.
C.) V1 = 40 voltios.
D.) V2 = 60 voltios.
5.) Al tener funcionando con las mismas resistencias dadas anteriormente, un
circuito en paralelo, podemos decir claramente que su resistencia equivalente Re,
es
A.) Re = 𝛺.
C.) Re = 14𝛺.
100
B.) Re = 𝛺.
D.) Re = 8𝛺.
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6.) Dos cargas q1 = 0,5x10-1 C positiva, y la otra q2 =0,6 C negativa, separadas entre sí
una distancia de 100cm. La fuerza F entre las dos cargas dentro del agua, siendo k =
,
1,1x108
es
A.) 3,3X101N = 3,3X10N = 330N.
B.) 0,33X102N = 33N.
C.) 0,33X101N = 0,33X10N = 3,3N.
D.) 3,3X10-1N = 3,3X0,1N = 0,33N.
7.) Al determinar la fuerza F que experimenta una carga eléctrica positiva de 10 -6C
cuando se coloca dentro de un campo eléctrico de 800N/C hacia la derecha, se
concluye que, ¿F es igual a?
A.) 800X10-8N.
B.) 8X10-8N.
C.) 8X104N.
D.) 8X10-4N.
8.) Dos cargas positivas iguales donde q1 = q2 = 106C están separadas 6x10-1m, tal
como se muestra en el grafico
F2
+q1
F1
+q3
+q2
La fuerza que actúa sobre una tercera carga positiva q3 = 0,5x10-6C colocada en toda la
mitad de las dos anteriores, siendo F = F1 + F2, por tanto podemos decir que
A.) F1 = F2 = - 0,5X10-1N.
B.) F1 = 0,5X10-1N.
C.) F2 = 0,5X10-1N.
D.) F = 0,5X101N.
9.) Una Resistencia Ro se conecta en paralelo a otra resistencia R, como indica la
figura.
Se debe cumplir que el valor de R es igual a
A.)
.
B.)
.
C.) .
D.) Ro.
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► Respondo las preguntas 10 y 11 de acuerdo con la siguiente información:
Una carga de +2C se encuentra a 2m, de una carga de - 2C, como muestra la figura.
Y
q1=+2C
q2=- 2C
X
2m
10.) Si la magnitud de la fuerza eléctrica F que una carga q 1 ejerce sobre otra carga q2
es F = k
, donde k= 9X109
, entonces la fuerza que ejerce la carga positiva
sobre la negativa es:
A.) 9X109 N en la dirección positiva del eje X.
B.) 9X109 N en la dirección negativa del eje X.
C.) X109 N en la dirección positiva del eje X.
D.) X109 N en la dirección negativa del eje X.
11.) De las siguientes sugerencias que se dan para duplicar los valores de las fuerzas
anteriores, la acertada es
A.) Duplicar la distancia entre las cargas q1 y q2.
B.) Reducir a la mitad la distancia entre las cargas.
C.) Duplicar la magnitud de las dos cargas.
D.) Duplicar la magnitud de una de las dos cargas.
► Responda las preguntas 12 y 13 de acuerdo con la siguiente información: A un
material se le aplican distintos valores de diferencia de potencial y se mide la corriente
que circula a través de él, obteniendo la siguiente gráfica.
2i.
i.
VO
2VO
12.) De esto se concluye que la resistencia eléctrica Re del material
A.) es independiente del voltaje aplicado.
B.) varía directamente con el voltaje aplicado.
C.) varía inversamente con el voltaje aplicado.
D.) Varía cuadráticamente con el voltaje aplicado.
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semana)
♥ PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo como estudiante comprehenda y analice los procesos aplicados en el
planteamiento y la solución de situaciones problemas relacionados con la
electricidad y el magnetismo.
♥ INDICADORES DE DESMPEÑO:
3. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, siguiendo
instrucciones.
4. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la
interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones
relacionados con el desarrollo de los movimientos.
5. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas
lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas
relacionados con el desarrollo genético de los organismos.
PRE-EVALUACIÓN ICFES
►Responda las preguntas 1 a 3, teniendo en cuenta la gráfica de un circuito, dado de la
forma.
1.) En la búsqueda de la resistencia equivalente Re
se deduce que
A.) siendo el circuito es en serie, es de 20 .
B.) siendo el circuito en paralelo, es de 20Ω.
C.) siendo el circuito es en serie, es de 14 .
D.) siendo el circuito en paralelo, es de 14Ω.
2.) Al hablar de corriente I, se concluye que
A.) la corriente que fluye por todas las resistencias, es igual a amperios.
B.) la corriente que fluye por todas las resistencias, es igual a
amperios.
C.) la corriente que fluye por todas las resistencias, es igual a 3 amperios.
D.) la corriente que fluye por todas las resistencias, es igual a
amperios.
3.) Proponiendo la caída de potencial en cada resistencia, se deduce que
A.) V1 = V2.
B.) V2 V3.
C.) V3 = 18 voltios.
D.) V4 = V3 = V2 = V1 = 6 voltios.
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►Responda las preguntas 4 a 6, teniendo en cuenta la gráfica de un circuito, dado de la
forma.
4.) Al analizar el gráfico correspondiente, podemos
deducir que
A.) la resistencia equivalente Re, es
.
B.) la resistencia equivalente Re, es 3
C.) la resistencia equivalente Re, es 33
D.) la resistencia equivalente Re, es
.
5.) Al hablar de corriente total I, que fluye por todo el circuito, se concluye que
A.) siendo el circuito paralelo, la corriente total es 19 A.
B.) siendo el circuito paralelo, la corriente total es 3 A.
C.) siendo el circuito paralelo, la corriente total es
A.
D.) siendo el circuito paralelo, la corriente total es
A.
6.) Siendo la corriente total I = I1 + I2 + I3, al establecer comparaciones podemos decir
que
A.) I1
I2.
B.) I2
I1.
C.) I3
I2.
D.) I2 = I3.
► Responda las preguntas 7 y 8, de acuerdo con la siguiente información: Un
conductor de 50 cm se desplaza a 6,5 m/seg dentro de un campo magnético de 4 T
(4 tesla).
7.) La fuerza electromotriz
A.)
= 13 voltios.
B.)
= 650 voltios.
C.)
= 130 voltios.
D.)
= 65 voltios.
(fem) máxima inducida, es
8.) La intensidad de corriente inducida si el circuito tiene en este momento una
resistencia de 4 ohmios (4 , es
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A.) 0,30 amperios.
B.) 3,25 amperios.
C.) 30 amperios.
D.) 32,5 amperios.
► Responda las preguntas 9 y 10, de acuerdo con la siguiente información: Un campo
magnético de 4T perpendicular a una espira de 10 cm 2 de área, se reduce a cero en
0,05 segundos.
9.) La fuerza electromotriz (fem), es
A.) siendo ∆
=
, por tanto se deduce que
-4
2
= 0,08 voltios.
-4
2
= 4Tx10x10 m , entonces
B.) siendo ∆
= 4Tx10x10 m , entonces
= 0,8 voltios.
C.) siendo ∆
= 4Tx10x10-4m2, entonces
= 8 voltios.
D.) siendo ∆
= 4Tx10x10-4m2, entonces
= 12,5 voltios.
10.) La intensidad de la corriente inducida I = , si la resistencia de la espira es de
0,2 Ω, es
A.) 0,04 amperios.
B.) 0,4 amperios.
C.) 4,0 amperios.
D.2,5 amperios.
► Al tener tres resistencias iguales, dispuestas en diferentes configuraciones como se
presentan a continuación.
Responda las preguntas 11 a 14, después de interpretar cada uno de los gráficos
anteriores.
11.) De acuerdo a la configuración de las resistencias, podemos concluir que
A.) los circuitos en serie son la configuración 1 y 4.
B.) los circuitos en paralelo son la configuración 2 y 3.
C.) los circuitos mixtos son la configuración 2 y 4.
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D.) los circuitos mixtos son la configuración 3 y 4.
12.) No olvide que a menor resistencia equivalente Re mayor corriente I por lo tanto, la
configuración en la cual la fuente suministra mayor corriente es
A.) 1.
B.) 2.
C.) 3.
D.) 4.
13.) En la búsqueda de la resistencia equivalente Re, en los circuitos 1 y 3
respectivamente, son
A.) 3R y
B.)
C.)
.
y 3R.
y 3R.
D.) 3R y
14.) Tomando cada resistencia un valor de 5Ω y la diferencia de potencial de 90 voltios
en cada configuración. Podemos concluir que
A.) la corriente total que fluye en el circuito 1 es 0,6 A.
B.) la resistencia equivalente Re en el circuito 2 es Ω.
C.) la corriente total que fluye en el circuito 1 es 6 A.
D.) la resistencia equivalente Re en el circuito 2 es 3,5 Ω.
15.) Las corrientes inducidas, son producidas por
A.) Fenómenos químicos.
B.) Frotamiento de barras de ebonita.
C.) Variaciones de campo magnético.
D.) Fenómenos físicos.
16.) La fuerza sobre un conductor debido a un campo magnético es proporciona la
I: su longitud.
II: la corriente que circula.
III: el campo magnético en el cual se encuentra.
A.) I únicamente.
B.) I y II.
C.) II y III.
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D.) I, II, y III.
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FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
RELACIÓN ENTRE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y EL CAMPO MAGNÉTICO
En esta práctica estudiaremos la relación que existe entre la corriente eléctrica que
circula por una bobina y el campo magnético generado por ésta. También magnético
variable. A partir de la relación entre la corriente eléctrica y el campo magnético que
ésta produce, determinaremos la componente horizontal del campo magnético terrestre.
1.) ¿Cómo podemos definir la corriente?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) Expresar ideas sobre que se espera que sea una bobina.
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, y siga instrucciones precisas para dar solución a cada situación
planteada en la experiencia de corriente eléctrica y magnetismo.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de
decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con la acústica y
óptica.
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MATERIALES
► Fuente de energía.
► Aguja imantada (brújula).
► Dos cables conductores de energía.
► 6 metros de cable de cobre N° 2, para embobinar.
► Un cilindro hueco de cartón.
► Lámina de madera.
PROCEDIMIENTOS
1.) Para construir una bobina enrolla alrededor del cilindro hueco unas 40 espiras del
alambre de cobre para embobinar.
2.) Coloca la bobina sobre la lámina de madera. Al frente de uno de los extremos de
la bobina coloca la aguja imantada. Describe lo observas.
3.) Conecta los terminales de la bobina a la fuente, como se ve en la figura. Describe
lo que sucede con la aguja imantada.
4.) Invierte el sentido de la corriente en la bobina. Describe lo que sucede con la
orientación de la aguja imantada.
5.) Coloca la aguja imantada en diferentes posiciones con respecto a la bobina y
repite la experiencia.
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ANÁLISIS Y PROPUESTAS
1.) Describo cualitativamente el campo magnético producido por la bobina.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
2.) Comparo el campo magnético producido por la bobina con el campo magnético
producido por un imán recto.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3.) Explico los cambios producidos en la aguja imantada cuando inviertes el sentido
de la corriente en la bobina.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
4.) Verifico la dirección del campo magnético a partir de la regla de la mano derecha.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
TENGO EN CUETA LA APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO DESCRITO EN EL
SIGUIENTE FLUJOGRAMA:
109
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PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR UNA PRÁCTICA, APLICANDO EL
MÉTODO CIENTÍFICO EN LOS GRADOS 10 y 11.
1. Observar fenómenos específicos.
2. Formular preguntas específicas sobre una observación, una experiencia o sobre las
aplicaciones de las teorías científicas.
3. Formular hipótesis, con base en el conocimiento cotidiano, teorías y modelos científicos.
4. Buscar información en diversas fuentes, escojo la pertinente y doy crédito a los autores.
5. Establecer diferencias entre descripción, explicación y evidencia además entre modelos,
teorías, leyes e hipótesis
6. Realizar los experimentos precisados con modelos, verificando las condiciones que pueden
influir en los resultados.
7. Utilizar las matemáticas como herramienta para modelar, analizar y presentar datos y
modelos en forma de ecuaciones, funciones y conversiones..
8. Realizar mediciones con instrumentos adecuados a las características y magnitudes de los
objetos de estudio y los expresos en las unidades correspondientes.
9. Registrar las observaciones y resultados de manera organizada, utilizando esquemas, gráficos,
tablas, escritos, etc.
10. Establecer relación entre la información recopilada y mis resultados.
11. Interpretar los resultados teniendo en cuenta el orden de magnitud del error experimental.
12. Sacar conclusiones de los experimentos que realizo, aunque no obtenga los resultados esperados.
13. Relacionar mis conclusiones con las presentadas por otros autores y formulo nuevas preguntas.
14. Proponer y argumentar respuestas a las preguntas de estudio y las comparo con las de otras personas y
con las de teorías científicas.
15. Comunicar el proceso de indagación utilizando el lenguaje propio de las ciencias, a través de escritos,
gráficas, tablas, ecuaciones aritméticas y algebraicas.
PROYECTO, APLICANDO EL MÉTODO CIENTÍFICO REALIZADO
110
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semana)
FASE AFECTIVA.
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
En el siglo VII a. de C. los antiguos griegos
describían la propiedad del ámbar, el cual
atraía ciertos cuerpos livianos al ser frotado
por lana. Muchos años después, este
fenómeno se observó que esta misma
propiedad la adquieren otros cuerpos como
el vidrio al ser frotado con seda.
Hoy en día, los cuerpos que adquieren esta
propiedad
se denominan electrizados, ya que están
cargados
eléctricamente o que poseen carga eléctrica.
Los cuerpos materiales están constituidos de átomos, éstos a su vez contienen
electrones, protones y neutrones.
Cuando un cuerpo posee igual número de electrones que de protones, decimos que es
eléctricamente neutro o que se encuentra en estado normal. A la diferencia entre cargas
eléctricas negativas y positivas que posee un cuerpo se le denomina carga neta.
Cuando dos cuerpos se frotan entre sí, una cantidad de electrones de un cuerpo pasa al
otro, el cuerpo que pierde electrones queda cargado positivamente, y el que recibe
queda cargado negativamente. De lo anterior se puede deducir el principio de
conservación de la carga eléctrica, que dice: “las cargas no se crean ni desaparecen,
sino que solamente se pueden trasladar de un cuerpo a otro o de un lugar a otro en el
interior del cuerpo dado”.
1.) En un átomo, ¿Qué constituyen, los protones y los neutrones?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) Hoy en día, a los cuerpos que atraen a otros cuerpos más livianos si es el caso
decir, se les denomina ______________________________________________
3.) ¿Qué sucede con los cuerpos que pierden o ganan electrones?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
PROPÓSITO EXPRESIVO:
111
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► Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada
de las situaciones problemas, gráficos, problemas de electrostática y la Ley de
Coulomb.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
► Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con acústica y óptica.
LEY DE COULOMB
La magnitud de la fuerza eléctrica fue medida
por Charles Coulomb, mediante la balanza de
torsión, siendo F = k.
. Donde k representa
la constante de proporcionalidad, cuyo valor
depende del medio en el cual se encuentran
las cargas y del sistema de unidades
escogido. F fuerza electrostática, que es
mayor cuanto mayor sean las cargas q1 o q2,
y disminuye cuando la separación r entre ellas aumenta.
La unidad de carga eléctrica en el S.I. es el
coulomb (C) que se define como la carga
que colocada a un metro de distancia de
otra carga igual en el vacío, la repele con
una fuerza de 9x109 Newtons.
En el sistema C.G.S La unidad de carga eléctrica es el statcoulomb (stc) que se define
como la carga que colocada a 1 cm de distancia de otra carga igual, repele a esta carga
con una fuerza de 1 dina.
OBSERVACIÓN
En el S.I: k =
= 9x10
OBSERVACIÓN
9
.
En el C.G.S: k =
=1
.
CUANTIZACIÓN DE CARGA
La carga de un cuerpo electrizado puede considerarse como un exceso de partículas
electrizadas con un signo dado. Para que un cuerpo se electrice debe ganar o perder
electrones. Un cuerpo cargado eléctricamente tiene un número entero de electrones en
exceso o en defecto, por tanto decimos que la carga está cuantizada.
1 e = - 1,6x10-19C.
112
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1.) La fuerza electrostática F entre las cargas q1 = - 1,2x10-5C y q2 = 1,5x10-5C, si estas
cargas se encuentran separadas 2cm = 2x10-2m, es
A.) – 4,05x105N indica fuerza de
atracción.
B.) – 4,05x105N indica fuerza de
repulsión.
C.) 4,05x105N indica fuerza de atracción.
D.) 4,05x105N indica fuerza de repulsión.
►Dos cargas positivas iguales donde q1 = q2 = 6x10-4C están separadas 4x10-1m tal
como se muestra en el grafico. La tercera carga q3 = - 0,5x10-4C colocada en toda la
mitad de la otras dos. Responda las preguntas 2 y 3.
F2
F1
+q1
+q3
+q2
2.) Teniendo en cuenta que la tercera carga se encuentra en la mitad, podemos
decir que
A.) F31 es una fuerza de atracción, cuyo valor es – 6,75x103N.
B.) F32 es una fuerza de atracción, cuyo valor es – 6,75x103N.
C.) F32 es una fuerza de repulsión, cuyo valor es – 6,75x103N.
D.) F31 es una fuerza de repulsión, cuyo valor es – 6,75x103N.
3.) Puesto que la fuerza neta F = F31 + F32, podemos entonces deducir que
A.) la fuerza neta que actúa en la tercera carga q3, es igual a 13,5x103N.
B.) la fuerza neta que actúa en la tercera carga q3, es igual a – 13,5X103N.
C.) la fuerza neta que actúa en la tercera carga q3, es igual a 0 N.
D.) la fuerza neta que actúa en la tercera carga q3, es igual a 13,5x106N.
4.) Al determinar la fuerza F que experimenta una carga eléctrica positiva de
0,8x10-4C cuando se coloca dentro de un campo eléctrico de 70000 N/C hacia la
derecha, se concluye que
A.) la fuerza que actúa adquiere un valor de 5,6 N.
B.) la fuerza que actúa adquiere un valor de 56 N.
C.) la fuerza que actúa adquiere un valor de 5,6x10-8 N.
D.) la fuerza que actúa adquiere un valor de 5.6x108 N.
113
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5.) Para un cuerpo que adquiere una carga de 4x10-4Coulomb, y teniendo en
cuenta que un electrón 1e = 1,6x10-19Coulomb, luego podemos deducir que
A.) se deben quitar 2,5x1015e.
B.) se deben quitar 2,5x10-15e.
C.) se deben quitar - 2,5x1015e.
D.) se deben quitar - 2,5x10-15e.
6.) Dado el pensamiento, “Según la cuantización de la carga eléctrica, el latido del
corazón produce pequeñas corrientes eléctricas, que si las amplificamos pueden
verse en un tubo de rayos catódicos”. El esquema que mejor representa el
anterior pensamiento es:
Que amplificadas pueden verse en tubos
de rayos catódicos
A.)
Producir
Latido del corazón
Pequeñas corrientes eléctricas
Según la cuantización de la carga eléctrica
Que amplificadas pueden verse en tubos
de rayos catódicos
B.)
Producir
Pequeñas corrientes eléctricas
Latido del corazón
Según la cuantización de la carga eléctrica
C.)
Que amplificadas pueden
verse en tubos de rayos
catódicos
Producir
Latido del corazón
Pequeñas corrientes eléctricas
Según la cuantización de la carga eléctrica
D.)
Que
amplificadas
pueden verse en tubos
de rayos catódicos
Según la cuantización de la carga
eléctrica
Producir
Latido del corazón
Pequeñas corrientes
eléctricas
Según la electrización por inducción
114
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► Responda las preguntas 7 a 9 de acuerdo con la siguiente información. Al tener tres
cargas, tal como se puede ver en el
siguiente
gráfico,
ubicadas
en
una
misma línea recta, donde la carga q1 =
4,05x10-6C, la carga q2 = - 2,5x10-6C, y
q3 = 3x10-6C, para las distancias r1 =
1,5x10-1m, y r2 = 3x10-1m.
7.) Puesto que F31 representa la fuerza de repulsión que actúa sobre la carga q3
debido a la carga q1, podemos concluir que:
A.) la fuerza electrostática F31 es – 5,4x10-1N.
B.) la fuerza electrostática F31 es 5,4x10-1N.
C.) la fuerza electrostática F31 es – 7,5x10-1N.
D.) la fuerza electrostática F31 es 7,5x10-1N.
8.) Teniendo en cuenta que F32 representa la fuerza de atracción que actúa sobre
la carga q3 debido a la carga q2, podemos deducir que:
A.) la fuerza electrostática F32 es – 5,4x10-1N.
B.) la fuerza electrostática F32 es 5,4x10-1N.
C.) la fuerza electrostática F32 es – 7,5x10-1N.
D.) la fuerza electrostática F32 es 7,5x10-1N.
9.) Dos cargas, digamos q1 y q2, separadas una distancia d, se repelen con una
fuerza neta F. Si d se reduce a la mitad, podemos concluir que:
A.) la fuerza electrostática F se duplica.
B.) la fuerza electrostática F se reduce a la mitad.
C.) la fuerza electrostática F se reduce a la cuarta parte.
D.) la fuerza electrostática F se cuadruplica.
10.) Dado el siguiente esquema
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Región del espacio
perturbada por cargas
eléctricas
Que es una unidad
de medida
Representar
Campo eléctrico
Según la expresión matemática
10. La proposición más acertada es:
A.) Según experiencia, la expresión matemática N/C representa la unidad de medida
del campo eléctrico que es la región del espacio perturbada por cargas
eléctricas.
B.) Dado experimentalmente, la expresión matemática N/C que es una unidad de
medida representa el campo eléctrico que es la región del espacio perturbada
por cargas eléctricas.
C.) Según la expresión matemática, N/C, que es una unidad de medida, representa
la unidad el campo eléctrico región del espacio perturbada por cargas eléctricas.
D.) Dado experimentalmente, N/C expresión matemática que es una unidad de
medida representa el campo eléctrico región del espacio perturbada por cargas
eléctricas.
11. De acuerdo con la Ley de Coulomb, la fuerza neta F entre cargas participantes,
digamos dos, es
A.) Inversamente proporcional al producto de las cargas.
B.) Directamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa las cargas.
C.) Directamente proporcional al producto de las cargas.
D.) Inversamente proporcional a la distancia que separa las cargas.
12. Para la fuerza electrostática F, la unidad de medida en el S.I. se deduce por
A.) Newtons/Coulomb.
B.) Coulomb/Newtons.
C.) Newtons.
D.) Coulomb.
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♥ PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo comprehenda y analice los procesos aplicados en el planteamiento y
busque adecuadamente la solución de las situaciones problemas propuestas.
♥ INDICADORES DE DESMPEÑO:
6. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, siguiendo
instrucciones.
7. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción
cualitativa y cuantitativa.
8. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la
interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones
relacionados con el desarrollo de los movimientos.
9. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas
lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas
relacionados con el desarrollo genético de los organismos.
PRE-EVALUACIÓN ICFES
1.) En nuestro gran Colegio con la
participación de toda la comunidad
educativa, cuidamos el medio ambiente
cuando
punto B. la gráfica representativa, ilustra
la fuerza neta sobre el automóvil al
pasar por A, es
A.) no apagamos las bombillas, cuando
salimos del salón de clase.
B.) depositamos la basura en las
canecas dispuestas alrededor de los
3.) Dos esferas macizas 1 y 2, con
pasillos.
volúmenes V y
C.) arrojamos basura sobre los pasillos
y en el salón de clases.
D.)
flotan sumergidas
mantenemos las llaves del agua
abierta
mientras
nos
lavamos
las
manos, y o la cara.
2.) A un automóvil que desciende por
una carretera se le aplican los frenos
antes de llegar al punto A, de tal forma
que se detiene completamente en el
117
respectivamente,
a
diferentes
niveles h1 y h2 en un recipiente que
contiene alcohol como lo indica la
gráfica.
De lo anterior podemos concluir que la
densidad de la esfera
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A.) 2 es el doble de la esfera 1.
B.) 2 es la mitad de la del alcohol.
C.) 1 es igual a la del alcohol.
D.) 1 la mitad de la esfera 2.
► Responda las preguntas 4 y 5 de
acuerdo con la siguiente información:
La gráfica representa la rapidez de un
cuerpo, que se mueve en línea recta en
función del tiempo.
6.) Dentro de un calorímetro que
contiene 1 litro de agua a 25ºC se
introduce una esfera de metal de 1 kg a
100ºC. Cuando el sistema alcanza el
equilibrio térmico, su temperatura es de
60ºC. La gráfica de barras que muestra
la relación entre el calor cedido por la
esfera Q1 y el calor ganado por el agua
(Q2), es
4.) La gráfica que mejor representa la
posición x(m) del cuerpo en función del
tiempo t(s), es
7.) Un ladrillo fue colocado sobre una
mesa, apoyado de diferentes formas
5.) La gráfica que mejor representa la
aceleración a(m/s2) del cuerpo en
función del tiempo t(s), es
Podemos deducir que la presión sobre
la mesa debido al peso del ladrillo, es
A.) mayor en A.
B.) mayor en B.
C.) mayor en C.
D.) igual en todas las posiciones dadas.
8.) El gran futbolista José, patea un
balón
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que describe una trayectoria
parabólica tal como se ilustra en el
gráfico.
A
continuación
aparecen
gráfico,
es
A.) entre 1 seg y 2 seg el cuerpo se
encuentra en reposo (detenido).
B.) en la posición x = 10 cm el cuerpo
cambia la dirección del movimiento.
algunos
vectores, el que
corresponde
11,) Al interpretar el
equivocado afirmar que
a
la aceleración del balón en el punto A,
C.) la velocidad del cuerpo durante el
primer segundo es igual a la velocidad
entre el cuarto y quinto segundo.
D.) en t = 3 seg el cuerpo cambia la
dirección del movimiento.
es
12.) Al considerar la aceleración
experimental como 9,8 m/seg2, la masa
de un cuerpo que pesa 9,8 Newtons, es
A.) 98 kg.
► Responda las preguntas 9 a 11 de
acuerdo con la siguiente información. La
gráfica muestra la relación entre la
posición de un cuerpo en función del
tiempo.
B.) 0,98 kg.
C.) 1 kg.
D.) 9,8 kg.
13.) La opción
que
mejor
representa el
9.) El desplazamiento total efectuado
por el cuerpo, es
diagrama
A.) 0 cm.
velocidad constante sobre un plano
B.) 5 seg.
fuerzas de un bloque que se desliza con
inclinado tal como lo ilustra el gráfico, es
C.) 40 cm.
D.) 10 cm.
10.) La distancia total recorrida por el
cuerpo, es
A.) 10 cm.
B.) 40 cm.
C.) 0 cm.
D.) 30 cm.
119
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14.)
La
siguiente
gráfica
ilustra la
relación
que existe
entre
la
medida de la temperatura en grados
Fahrenheit y Celsius.
La temperatura a la cual las dos escalas
coinciden es
A.) ºF = - 40.
B.) ºF = 32.
C.) ºF = 0.
D.) ºF = 40.
15.) José trabaja en un puerto pesquero
y llena su balde con la pesca del día.
Para subirlo a una plataforma tal como
se muestra en el gráfico, se le presentan
tres opciones:
D.) 3, ya que la polea fija disminuye la
fuerza que José debe realizar.
► Responda las preguntas 16 y 17 de
acuerdo con
la siguiente
información.
El
trabajo
realizado por
un
gas,
cuando pasa
del estado A al estado B, en el gráfico
de presión P en función del volumen V
equivale al área bajo la curva como se
indica en el gráfico. La primera ley de la
termodinámica
establece
que
la
variación de la energía interna ∆U de un
sistema es igual al calor Q que recibe o
cede el sistema, menos el trabajo W
realizado sobre o por el sistema, es
decir ∆U = Q – W. No olvide que la
energía interna de un gas perfecto
depende sólo de la temperatura.
16.) Cuando el sistema vuelve a su
estado inicial A, tenemos que la
variación de energía interna fue
A.) mayor que cero.
B.) igual a cero.
C.) igual al calor recibido.
D.) menor que cero.
1: subir el balde halando de la cuerda
directamente.
2: Subir el balde usando una polea fija.
17.) Si el gas ideal es sometido a un
proceso a temperatura constante
tenemos que Q = W, porque
A.) el sistema ha efectuado un ciclo.
3: Subir el balde usando un aparejo con
una polea fija y una móvil.
B.) la energía interna no varía.
De las tres opciones planteadas, la que
más conviene a José es la opción
C.)
el
sistema
térmicamente.
A.) 1, 2 ó 3, ya que la fuerza que realiza
José es igual en todas las opciones.
D.) no hay flujo de calor hacia el
sistema.
B.) 1, ya que debe realizar una fuerza
igual al peso del balde.
18.) Dentro
de una caja
hermética,
de paredes
totalmente
aislante y al vacio, se halla un trozo de
hielo a – 20ºC. La caja contiene una
C.) 2, ya que la polea fija disminuye la
fuerza que José debe realizar.
120
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está
aislado
bombilla inicialmente apagada. Mientras
la bombilla permanece apagada la
gráfica
que
mejor
muestra
la
temperatura del hielo en función del
tiempo, es
21.) El doblamiento que experimentan
las ondas al pasar por un orificio muy
pequeño se denomina
A.) polarización.
B.) interferencia.
C.) reflexión.
D.) difracción.
19.) Puesto que el período de oscilación
de un péndulo es T = 2
, si la
longitud se reduce a la cuarta parte,
podemos concluir que su nuevo período
es
A.) 4T.
22.) La distancia focal de un espejo
cóncavo es 15 cm, si la imagen se
forma a 30 cm del espejo, podemos
decir que el objeto se encuentra
colocado a
A.) 30 cm.
B.) 45 cm.
C.) 10 cm.
D.) 15 cm.
► Responda las preguntas 23 y 24
teniendo en cuenta el análisis de la
siguiente figura
B.) .
C.) .
D.) 2T.
20.) Un resorte se pone a vibrar con
una frecuencia de 4,5 seg-1 produciendo
la configuración mostrada en la figura de
la forma
La velocidad de propagación de la onda
se expresa por
A.) 0.9 m/seg.
B.) 9 m/seg.
C.) 90 m/seg.
D.) 4,44 m/seg.
121
23.) La resistencia equivalente neta Re,
se expresa por
A.) una resistencia de 27Ω.
B.) una resistencia de 20Ω.
C.) una corriente de 0,5A.
D.) una corriente de 20A.
24.) La corriente total que circula por
todo el circuito, se expresa como
A.) I = 10 A.
B.) I = 1 A.
C.) I = 20 A.
D.) I = 40 A.
25.) Dos cargas q1 y q2 una positiva y la
otra negativa, por supuesto se atraen
con una fuerza F. Si duplicamos el valor
de una de las cargas, la nueva fuerza se
expresa como
A.) la misma fuerza dada inicialmente F.
B.) el doble de la fuerza inicial, 2F.
C.) el cuádruplo de la fuerza, 4F.
D.) la mitad de la fuerza inicial .
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FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
BOBINADO
En esta práctica tendremos la oportunidad tratar la relación
que se presenta entre la corriente eléctrica que pueda
circular por una bobina y el campo magnético generado por
ésta.
También podremos estudiar cómo se produce una corriente
eléctrica por medio de un campo magnético variable.
MATERIALES
► Fuente.
► Aguja imantada (brújula).
► Dos cables conductores.
► 6 metros de cable de cobre para embobinar Nº 22.
► Cilindro hueco de cartón.
► Lámina de madera.
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PROCEDIMIENTOS
1.) Para construir una bobina enrolla alrededor del cilindro hueco unas 40 espiras del
alambre de cobre para embobinar.
2.) Coloca la bobina sobre la lámina de madera. Al frente de uno de los extremos de
la bobina coloca la aguja imantada, luego describe adecuadamente lo que
observas.
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_________________________________________________________________
________________________________________________________________
3.) Conecta los terminales de la bobina a la fuente, como se indica en el gráfico,
luego describa lo que puede suceder con la aguja imantada.
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_________________________________________________________________
4.) Ahora, invierta el sentido de la corriente en la bobina, y escriba lo que sucede
con la orientación de la aguja imantada.
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5.) Coloca la aguja imantada en diferentes posiciones con respecto a la bobina, y
repita la experiencia, luego escriba lo que sucede.
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1.) Describa cualitativamente el campo magnético producido por la bobina.
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2.) Compara el campo magnético producido por la bobina con el campo magnético
producido por un imán recto.
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3.) Explica los cambios producidos en la aguja imantada cuando inviertes el sentido
de la corriente en la bobina.
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________________________________________________________________
4.) Verifica la dirección del campo magnético a partir de la regla de la mano derecha.
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________________________________________________________________
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________________________________________________________________
TENGA EN CUETA LA APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO DESCRITO EN EL
SIGUIENTE FLUJOGRAMA:
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PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR UNA PRÁCTICA, APLICANDO EL
MÉTODO CIENTÍFICO EN LOS GRADOS 10 y 11.
1. Observar fenómenos específicos.
2. Formular preguntas específicas sobre una observación, una experiencia o sobre las aplicaciones de las
teorías científicas.
3. Formular hipótesis, con base en el conocimiento cotidiano, teorías y modelos científicos.
4. Buscar información en diversas fuentes, escojo la pertinente y doy crédito a los autores.
5. Establecer diferencias entre descripción, explicación y evidencia además entre modelos,
teorías, leyes e hipótesis
6. Realizar los experimentos precisados con modelos, verificando las condiciones que pueden
influir en los resultados.
7. Utilizar las matemáticas como herramienta para modelar, analizar y presentar datos y
modelos en forma de ecuaciones, funciones y conversiones..
8. Realizar mediciones con instrumentos adecuados a las características y magnitudes de los
objetos de estudio y los expresos en las unidades correspondientes.
9. Registrar las observaciones y resultados de manera organizada, utilizando esquemas, gráficos,
tablas, escritos, etc.
10. Establecer relación entre la información recopilada y mis resultados.
11. Interpretar los resultados teniendo en cuenta el orden de magnitud del error experimental.
12. Sacar conclusiones de los experimentos que realizo, aunque no obtenga los resultados esperados.
13. Relacionar mis conclusiones con las presentadas por otros autores y formulo nuevas preguntas.
14. Proponer y argumentar respuestas a las preguntas de estudio y las comparo con las de otroas personas
y con las de teorías científicas.
15. Comunicar el proceso de indagación utilizando el lenguaje propio de las ciencias, a través de escritos,
gráficas, tablas, ecuaciones aritméticas y algebraicas.
PROYECTO, APLICANDO EL MÉTODO CIENTÍFICO REALIZADO
125
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semana)
FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
CARGAS ELÉCTRICAS EN MOVIMIENTO
Un flujo de cargas eléctricas es una corriente eléctrica; el movimiento de las cargas
eléctricas es producido por fuentes tales como pilas o generadores de electricidad.
Hoy en día existe un sinnúmero de mecanismos domésticos e industriales que
funcionan gracias a la electricidad, tales aparatos operan debido al movimiento de las
cargas eléctricas que fluyen a través de circuitos eléctricos. Las leyes que explican el
funcionamiento de los circuitos eléctricos son aplicaciones de los principios de
conservación de la carga eléctrica y de la energía.
a corriente eléctrica es el movimiento continuo de cargas eléctricas en un conductor
cuyos extremos se encuentran a diferente potencial. Cuando por un conductor circula
una corriente eléctrica, la diferencia de potencial (∆V) entre dos puntos es igual al
trabajo (W) necesario para llevar una carga de valor unitario de un lugar a otro, por
tanto matemáticamente se expresa por ∆V = .
1.) ¿Qué significa (∆V), y
cómo
se
determina?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) Grafica la siguiente proposición: “Algunas fuentes, tales como pilas, generadores
de electricidad generalmente producen el movimiento de las cargas eléctricas”.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3.) Dada la expresión ∆V =
126
, usted podrá deducir w, igualmente para q.
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PROPÓSITO EXPRESIVO:
► Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada
de las situaciones problemas, gráficos, problemas sobre cargas eléctricas en
movimiento.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
► Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a cargas eléctricas en
movimiento.
► Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre cargas eléctricas
en movimiento.
Cuando la corriente circula por el filamento, éste emite luz.
Nosotros en muchas ocasiones realizamos al accionar un
interruptor podemos encender o a pagar un bombillo; al cerrar un
interruptor, puede ocurrir que las pilas generen una diferencia de
potencial entre
los extremos del filamento
del bombillo,
estableciendo un campo eléctrico (E) en el interior del filamento.
La corriente eléctrica es el movimiento continuo de cargas
eléctricas a través de ciertos materiales. No todos los cuerpos
permiten la circulación de corriente eléctrica, por ello los cuerpos se pueden clasificar
en conductores los que permiten el paso de corriente, y los aislantes (no permiten el
paso de corriente).
La diferencia de potencial ∆V, que expresa el cociente entre el trabajo necesario W para
elevar una carga q de valor unitario de un punto a otro, se mide en voltios (v), el trabajo
en julios (J) y la carga en coulomb (C). “∆V =
”.
La corriente (i) es la cantidad de carga eléctrica que
atraviesa una sección de un conductor en la unidad de
tiempo, es decir i = .
1.)
Deduzca la unidad de medida para la corriente eléctrica (i).
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
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2.)
La corriente eléctrica es una magnitud escalar que se mide en amperios
(A), por tanto ¿a qué es igual: un miliamperio (mA); 1
en amperios?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
1.) Dada la relación de la fuerza electromotriz ( ) que se simboliza
(fem), donde participa el trabajo W realizado por la fuente sobre
una carga q, expresa por:
= .
Usted debe escribir la relación de W en función de y q.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) Defina coherentemente la fuerza electromotriz, apoyado en la relación dada
arriba.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
► Responda las preguntas 3 y 4, de acuerdo con la siguiente información: Si por un
conductor de acero de 1,5 mm de diámetro circula una corriente de 3 mA durante 2
minutos, podemos deducir que.
3.) La carga eléctrica que pasa a través de una sección transversal del conductor, es
A.) 3,6x10-1coulomb.
B.) 3,6x10-2coulomb.
C.) 0,36x10-1coulomb.
D.) 0,36x102coulomb.
4.) Puesto que la carga de un electrón 1e = 1,6x10 -19C, el número de electrones que
pasan por dicha sección del conductor, es
A.) 2,25X1018electrones.
B.) 2,25x10-18electrones.
C.) 0,225x10-19electrones.
D.) 0,225x1017electrones.
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5.) La corriente que circula por la resistencia depende
de la diferencia de potencial que hay entre sus
extremos. El físico alemán George Simon Ohm
(1.789-1854) comprobó que, en algunos elementos
de
un
circuito,
la
diferencia
de
potencial
es
directamente proporcional a la corriente que pasa a
través de ellos, donde
= constante.
Deduzca cómo se denomina la constante de proporcionalidad, y cómo se simboliza.
______________________________________________________________________
6.) La relación R = . , donde
resistividad, longitud del material (alambre), mientras
que A superficie ó área del conductor, para cada material, la medida de la resistencia de
un conductor de largo un metro y de área un metro cuadrado se conoce como
resistividad (
y se mide en 𝛺.m, por tanto al deducir la relación de la resistividad,
usted concluye que
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Cuando una corriente circula por un conductor, se producen muchas y variadas
transformaciones energéticas, una de ellas, la corriente que circula por un bombillo
produce una transformación de energía eléctrica en calor y en energía luminosa.
Si una resistencia está sometida a una diferencia de potencial ∆V, la energía potencial
de una cantidad de carga que fluye a través de la resistencia disminuye, por tanto hay
una caída de potencial, de donde ∆V =
, y como i = , resulta entonces ∆V =
.
APLICACIÓN:
De acuerdo a la última relación dada arriba, deduzco claramente cómo se expresa el
cambio de energía potencial ∆Ep
______________________________________________________________________
LA POTENCIA ELÉCTRICA
En el caso de una resistencia, la rapidez con que varía
de la energía potencial eléctrica, es decir, la potencia
consumida se expresa como el cociente del cambio de
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energía potencial en la unidad de tiempo, esto es
P=
= i.∆V, se mide en
vatios (W).
La fuerza electromotriz de la fuente es
∆V, resulta luego que P =
=
y la diferencia de potencial en la resistencia es
= i. .
La potencia que consume la resistencia, es P = i.V, puesto que V = i.R, se deduce que
P = i2.R =
.
SITUACIÓN PROBLEMA
► Respondo las preguntas 1 a 3 de acuerdo a la siguiente información, en las
especificaciones de una plancha dice que hay una potencia de 796,4W y un voltaje de
110 voltios.
1.) La corriente que puede circular por la plancha, siendo que P = i.V, es
A.) 0,138 A.
B.) 7,24 A.
C.) 1,38 A.
D.) 72,4 A.
2.) Al realizar la búsqueda de la energía consumida por la plancha en 45 minutos,
decimos que
A.) 1´610.280 Julios.
B.) 161.028 Julios.
C.) 600 Julios.
D.) 36.000 Julios.
3.) La energía consumida por la plancha en los 1,5 horas expresada en kilovatios
hora (kWh), aproximadamente, es
A.) 11,95 kWh.
B.) 1,19 kWh.
C.) 1194,6 kWh.
D.) 119,46 kWh.
4.) A partir de la expresión matemática de la forma
corriente i, podemos deducir que
A.) i = (R + r).
= i.R + i.r, al despejar la
B.) i = R + r.
C.) i =
.
D.) i =
.
► Respondo las preguntas 5 a 9 de acuerdo con la siguiente información: Figura 9 pág
174 Santillana arriba.
La fuerza electromotriz de la fuente es 6 voltios y la diferencia de potencial entre sus
terminales A y B es 5,5 voltios.
130
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En el circuito podemos observar que r = 100𝛺 que representa la resistencia interna de
la fuente cuya fuerza electromotriz es 6 voltios.
5.) Puesto que las resistencia R1 y R2 se encuentran en paralelo, podemos concluir
que su resistencia equivalente Re es
A.) 2k𝛺 = 2.000𝛺.
B.) k𝛺 = 500 .
C.)
D.)
k𝛺 = 200𝛺.
k𝛺 = 333,33𝛺.
6.) Las resistencias r, R1, R2 y R3 están en serie, por tan la resistencia equivalente
Re es 3.000𝛺, luego podemos decir que la corriente que puede circular por la
fuente se expresa por
A.) i = 2x103 A.
B.) i = 2x10-3 A.
C.) i = 3x103 A.
D.) i = 3x10-3 A.
7.) En la resistencia interna de la fuente, hay una caída de potencial V r, que se
expresa por Vr = i.r; como por la resistencia R3 circula una corriente de 2x10-3A,
por tanto
A.) la diferencia de potencial V3 es igual a 18 voltios.
B.) la diferencia de potencial V3 es igual a 1,8 voltios.
C.) la diferencia de potencial V3 es igual a 0,18 voltios.
D.) la diferencia de potencial V3 es igual a 18 voltios.
8.) Como la diferencia de potencial entre A y B es de 5,5 voltios, entonces se
concluye que
A.) la diferencia de potencial entre los puntos A y C es de 7,3 voltios.
B.) la diferencia de potencial entre los puntos A y C es de 3,7 voltios.
C.) la diferencia de potencial entre los puntos A y C es de 0,73 voltios.
D.) la diferencia de potencial entre los puntos A y C es de 5,5 voltios.
9.) El valor de la potencia suministrada por la fuente, digamos P fuente, es
A.) 1,2x10-1 W.
B.) 1,2x101 W.
C.) 1,2x10-2 W
D.) 1,2x102 W.
10.)
Una resistencia R1 se conecta en paralelo con una resistencia R2, según
gráfica. Si la resistencia equivalente de la combinación es R2/3. Podemos deducir
que
A.) R1 =
.
B.) R2 =
.
C.) R1 =
.
D.) R2 =
131
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GUÍA – TALLER N° 35.
Semana número ___ del ___ al ___ de______________________ de 20___ (3 horas /
semana)
FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
Cuando un conductor se somete a un
voltaje, circula por él una corriente
eléctrica. La corriente es directamente
proporcional del voltaje.
Para un conductor en el cual se cumple
que el voltaje V, la resistencia R, y la corriente i, se relacionan mediante la expresión V
= i.R.
Cuando por un conductor, sometido a un voltaje, circula corriente eléctrica se disipa
energía en forma de calor, lo cual se conoce como efecto Joule. La potencia disipada se
expresa como P = i.V.
1.) Al despejar la corriente i que circula en algún circuito, expresa la relación que
resulta entre los tres elementos de la Ley de Ohm.
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
2.) ¿Qué significa tener P = i.V?
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
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► Fuente.
► Voltímetro.
► Amperímetro.
► Resistencia.
► Resistencia variable (reóstato) o resistencias de diferentes valores.
INSTRUCCIONES
1.) Construya el circuito tal como lo muestra la figura dada arriba. En dicho circuito
se encuentra representada una fuente, una resistencia variable Rv o reóstato,
una resistencia R, un voltímetro, y un amperímetro. La resistencia variable tiene
como finalidad variar la diferencia de potencial, a la que está sometida la
resistencia R. Si no tiene un reóstato, puedes utilizar diferentes resistencias para
variar la corriente que circula por la resistencia R. Es recomendable que
únicamente mantengas cerrado el circuito mientras tomas las medidas, de esta
manera evitas que se calienten las resistencias.
2.) Para medir la diferencia de potencial entre dos puntos, se conecta cada terminal
del voltímetro a cada uno de los puntos entre los cuales se desea medir el
voltaje. Comprueba con el voltímetro que dos puntos de un mismo cable
conductor están a la misma diferencia de potencial.
3.) Para medir la corriente, se intercala el amperímetro en el circuito de tal manera
que por él circule la corriente que desea medir. Mida la corriente que circula por
la resistencia R.
4.) Mida la diferencia de potencial entre los extremos de la resistencia R. Registra
los valores de la corriente y el voltaje en la siguiente tabla.
V(v)
133
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I(A)
5.) Varía la resistencia variable Rv, para obtener distintos valores del voltaje en la
resistencia fija. A cada diferencia de potencial corresponde un valor de la
corriente que circula por la resistencia R. Registra los datos en la tabla.
6.) Representa los valores obtenidos en el plano cartesiano, donde en el eje X se
representa por la corriente i, mientras que el eje vertical Y le asigna como el
voltaje.
7.) Realiza la representación gráfica de corriente en función de diferencia de
potencial V, luego determina la pendiente de la gráfica.
V (v)
i (A).
ANÁLISIS
1.) ¿Qué sucede con la corriente que circula por la resistencia cuando se duplica el
voltaje aplicado?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.) ¿Qué significado tiene la pendiente de la recta obtenida?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
3.) ¿Cuáles son sus unidades de medidas?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
4.) Halla el valor de la resistencia R.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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TENGO EN CUETA LA APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO DESCRITO EN EL
SIGUIENTE FLUJOGRAMA:
PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR UNA PRÁCTICA, APLICANDO EL MÉTODO
CIENTÍFICO EN LOS GRADOS 10 y 11.
1. Observar fenómenos específicos.
2. Formular preguntas específicas sobre una observación, una experiencia o sobre las aplicaciones de las teorías
científicas.
3. Formular hipótesis, con base en el conocimiento cotidiano, teorías y modelos científicos.
4. Buscar información en diversas fuentes, escojo la pertinente y doy crédito a los autores.
5. Establecer diferencias entre descripción, explicación y evidencia además entre modelos, teorías, leyes e hipótesis
6. Realizar los experimentos precisados con modelos, verificando las condiciones que pueden influir en los resultados.
7. Utilizar las matemáticas como herramienta para modelar, analizar y presentar datos y modelos en forma de
ecuaciones, funciones y conversiones..
8. Realizar mediciones con instrumentos adecuados a las características y magnitudes de los objetos de estudio y los
expresos en las unidades correspondientes.
9. Registrar las observaciones y resultados de manera organizada, utilizando esquemas, gráficos, tablas, escritos, etc.
10. Establecer relación entre la información recopilada y mis resultados.
11. Interpretar los resultados teniendo en cuenta el orden de magnitud del error experimental.
12. Sacar conclusiones de los experimentos que realizo, aunque no obtenga los resultados esperados.
13. Relacionar mis conclusiones con las presentadas por otros autores y formulo nuevas preguntas.
14. Proponer y argumentar respuestas a las preguntas de estudio y las comparo con las de otras personas y con las de
teorías científicas.
15. Comunicar el proceso de indagación utilizando el lenguaje propio de las ciencias, a través de escritos, gráficas, tablas,
ecuaciones aritméticas y algebraicas.
PROYECTO, APLICANDO EL MÉTODO CIENTÍFICO REALIZADO
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Semana número ___ del ___ al ___ de___________________ de 20___ (3 horas /
semana)
♥ PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo comprehenda y analice los procesos aplicados en el planteamiento y
busque adecuadamente la solución de las situaciones problemas
propuestas, como electromagnetismo.
♥ INDICADORES DE DESMPEÑO:
10. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, siguiendo
instrucciones.
11. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción
cualitativa y cuantitativa.
12. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la
interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones
relacionados con el desarrollo de los movimientos.
13. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas
lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas
relacionados con el desarrollo genético de los organismos.
1.) Los balines conductores 1 y 2 tienen
cargas
q1
=
2q
respectivamente.
y
Sus
q2
masas
=
4q
son
despreciables, y están suspendidos de
hilos no conductores e interactúan
electrostáticamente.
2.) La resistencia equivalente del circuito
Podemos
en la gráfica, será
observar que el
esquema
de
fuerzas que mejor
representa
la
interacción
electrostática entre los dos balines, es
A.) Re = R.
B.) Re = 7R.
C.) Re = 3R.
D.) Re = 6R.
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► Responda las preguntas 3 y 4 de
► Cada enunciado de las preguntas 5 a
acuerdo a la siguiente información: Dos
7 se completa correctamente con dos de
cargas puntuales q1 = 3x10-6C positiva y
las opciones que le siguen. Debes
q2 = 4x10-6C positiva, ubicadas en el
marcar, teniendo en cuenta que será.
aire y separadas una distancia de 2x10-2
A, si I y II son opciones correctas.
metros.
B, si II y III son opciones correctas.
C, si III y IV son opciones correctas.
D, si I y III son opciones correctas.
5.) De acuerdo a la Ley de Coulomb, la
fuerza electrostática F entre cargas, es
I. directamente proporcional al producto
3.) Puesto que la fuerza electrostática F
de éstas.
es
II.
de la forma F = k
, entonces
podemos encontrar las fuerzas F1 y F2,
de las cargas sobre la tercera carga
directamente
proporcional
al
cuadrado de la distancia que las separa.
III.
inversamente
proporcional
al
q3 = 2x10-6C, situada en toda la mitad,
cuadrado de la distancia que las separa.
siendo r = 10-2m. Dichas fuerzas son:
IV.
inversamente
proporcional
al
producto de éstas.
A.) F1 = 540 N y F2 = - 720 N.
A.
B.
C.
D.
B.) F1 = 720 N y F2 = - 540 N.
C.) F1 = - 540 N y F2 = 720 N.
D.) F1 = - 720N y F2 = 540 N.
6.) La diferencia de potencial, se puede
expresar según sistema, en
4.) La fuerza neta F = F1 + F2 suma
algebraica, tendrá como valor
I. Voltios.
A.) F = 180 N orientada hacia la carga
III.
3
(izquierda).
II. Statvoltios.
.
IV.
.
B.) F = 180 N orientada hacia la carga
4
(derecha).
C.) F = 1260 N orientada hacia la carga
2
(el centro).
A.
(izquierda).
137
C.
D.
7.) De acuerdo con la gráfica dada
D.) F = 1260 N orientada hacia la carga
2
B.
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I. la fuerza neta F sobre q1 es de 6x10-9
A.) 1,25X103N dirigido hacia la derecha.
Newtons.
B.)
II. la fuerza neta F sobre q2 es de 8x10-9
izquierda.
Newtons.
C.) 1,25X10-3N dirigido hacia la derecha.
III. la fuerza neta F sobre q3 es de
D.)
228x10-9 Newtons.
izquierda.
1,25X103N
1,25X10-3N
dirigido
dirigido
hacia
hacia
la
la
IV. la fuerza neta F sobre q1 es de
18x10-9 Newtons.
11.) El cociente entre la caga q,
A.
B.
C.
D.
almacenada por un condensador, y la
diferencia de
8.) Cuando se reordenan las cargas en
un conductor debido a la presencia de
otro, se dice que el cuerpo se ha
electrizado por
potencial V, es una
constante C que expresa capacidad
eléctrica del condensador, cuya unidad
de medida en el sistema internacional
(S.I) es faradio (F), entonces se deduce
que el faradio, resulta de
A.) frotamiento.
B.) inducción.
C.) contacto.
D.) polarización.
9.) Dentro del agua, se encuentran dos
cargas q1 = 2,5
, y q2 = - 4,2
A.)
.
B.)
.
C.)
.
D.)
.
12.) ¿A qué distancia r deben situarse
separadas 3x10-2m, podemos decir que
dos cargas q1 = 10-5C, y q2 = 10-8C, para
la fuerza electrostática de atracción F,
que
sabiendo que la constante k = 1,1x108
atracción entre ellas sea de 9N?
,
la
fuerza
electrostática
F
de
A.) r = 10-2m.
es
B.) r = 102m.
C.) r = 10-2 cm.
-1
A.) 1,28X10 N.
D.) r = 102 cm.
1
B.) 1,28X10 N.
C.) 1,28X100N.
► Responda las preguntas 13 y 14 de
D.) 1,28X102N.
acuerdo con la siguiente información:
Sabemos que para determinar la fuerza
10.) La fuerza F que experimenta una
magnética F que actúa sobre una carga,
carga positiva de q = 1,25
cuando se
si el ángulo se encuentra entre v que
encuentra en un campo eléctrico de
representa la velocidad con que es
1000N/C dirigido hacia la derecha, es
disparada una carga y B el campo
138
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magnético, su expresión matemática es
de la forma, F = q.v.B.sen .
D.) reducir a la mitad la distancia entre
las cargas.
17.) Se tienen dos cargas positivas q1 y
13.) Para Sen 0º = 0, Sen 60º = 0,87,
q2 tal como se muestra en el gráfico,
Sen 90º = 0, Sen180º = 0; y una carga
con q1 mayor que q2.
q = 3x10-6 C, que entra en un campo
El punto donde se debe colocar una
magnético constante donde B = 0,5
tercera carga positiva para que la fuerza
Wb/m2 con una velocidad de v = 4x105
neta sobre ella sea cero, está
m/seg, podemos deducir que
A.) entre q1 y q2, exactamente en el
centro.
B.) entre q1 y q2, más cerca de q1.
C.) entre q1 y q2, más cerca de q2.
D.) a la izquierda de q1.
18.) Dos cargas eléctricas q1 = q2 siendo
I. F = 0 N, con
º.
II. F = 5,22X10-1 N, con
III. F = 6X10-1 N, con
º.
º.
A.) I correcta únicamente.
B.) II correcta únicamente.
C.) I y II correctas únicamente.
D.) I, II y III correctas.
14.) ¿En qué dirección debe entrar la
q1 = 4,5x10-9C, separadas en el aire una
carga para que la fuerza magnética que
las cargas, es
actúa sobre ésta sea máxima?
A.) Cuando el ángulo
B.) Cuando el ángulo
C.) Cuando el ángulo
D.) Cuando el ángulo
sea igual a 0º.
sea igual a 60º.
sea igual a 90º.
sea igual a 180º.
distancia de 10 cm, con k = 9x109
.
La fuerza F aproximada con se atraen
A.) 1,82x10-5 N.
B.) 1,82x105 N.
C.) 18,2x10-5 N.
D.) 1,82x10-7 N.
19.) ¿A qué distancia deben situarse
dos cargas q1 = 10-4C y q2 = - 10-6C
15.) Dos cargas eléctricas, separadas
para que la fuerza F de atracción entre
una determinada distancia, se ejercen
ellas mida 10N?
una fuerza F. Sin variar el valor de las
A.) la distancia r es igual a
m.
cargas, la distancia se reduce a la
B.) la distancia r es igual a
m.
mitad, podemos deducir de la nueva
fuerza que es igual a
A.) 16 F.
C.) la distancia r es igual a 3 m.
D.) la distancia r es igual a 10 m.
20.) Tomada la situación anterior, pero
B.) 4 F.
con la condición de que las cargas sean
C.) .
iguales a 10-4C, la distancia que separa
D.) .
las cargas es
16.) Para duplicar la fuerza F que
A.) la distancia r es igual a
m.
ejercen dos cargas, se debe
B.) la distancia r es igual a
m.
A.) duplicar la magnitud de las cargas.
B.) duplicar la distancia entre las cargas.
C.) duplicar la magnitud de una de las
cargas.
139
C.) la distancia r es igual a 3 m.
D.) la distancia r es igual a 10 m.
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS GUIAS TALLER
ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL: Física
DOCENTE RESPONSABLE: JOSÉ PEREA
GRADO: Décimo
GUÍAS TALLER
BIBLIOGRAFÍA.
PEREA JOSÉ. Diseño de talleres y ejercicios de física. Física grado Décimo. Año lectivo
2011-2012. Equipo Académico-Pedagógico de los Colegios Arquidiocesanos de Cali.
BAUTISTA BALLEN, Mauricio. 2005 Bogotá. FISICA II. Propuesta del docente. Editorial
Santillana.
PREGUNTAS TIPO ICFES, DOCENTE. PARDO, Helmer. 2011. Grupo Educativo. PreICFES.
BARRERA SILVA, Pilar Cristina. Bogotá, 2005. FISICA 1. Grupo Editorial Norma.
VALERO, Michel. Febrero 1997. Grupo Editorial Norma Educativa, Bogotá Colombia.
CIBERGRAFÍA.
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