2° SECUNDARIA CUADERNO DE TRABAJO CIENCIAS II TERCER BIMESTRE NOMBRE DEL ALUMNO _________________________________ L.E.M AGLES MISAEL SANGUINO NOH Tarea 1: ¿Cómo se pueden producir cambios? El cambio y las interacciones. Actividad 1 El concepto de fuerza. Responde lo siguiente: 1. ¿Qué debes de hacer para iniciar el movimiento de una pelota? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 2. Cuando la pelota está avanzando en el aire, ¿por qué cae? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3. ¿Qué se necesita para detener el movimiento de una pelota? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 4. ¿Qué otros cambios puede tener una pelota durante un partido de futbol? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 5. ¿Por qué una pelota de futbol puede cambiar de forma? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 6. Lo que produce los cambios en el estado de movimiento de una pelota, ¿es lo mismo en todos los casos? Explica tu respuesta. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 2 Con tus conocimientos acerca de lo que es la fuerza, completa el siguiente mapa de círculo. Fuerza Fuerza. Realiza lo siguiente. 1. 2. Escribe el nombre y el símbolo de la unidad del Sistema Internacional utilizada para medir la Fuerza. ______________________________________________________________________________ Explica la diferencia entre la Masa y el Peso de un cuerpo. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3. Escribe la fórmula para calcular el peso de un cuerpo. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 3 Actividad 2 Tipos de fuerzas. Completa el siguiente mapa de árbol, escribiendo una descripción de los diferentes tipos de fuerzas que pueden actuar sobre un cuerpo. Tipos de fuerzas Fuerzas a distancia Fuerzas por contacto Relaciona las columnas de cambio de movimiento y fuerzas, e identifica si la fuerza que causa el cambio es una fuerza de contacto o de distancia. ( ( ( ( ( ( ( ( ( ) Hoja un árbol suelta que sube y baja. ) Pelota que sube y baja. ) Papelito que sube hacia una regla de plástico. ) Rana que salta. ) Clip que inicia movimiento sobre mesa horizontal. ) Bola de chicle que sube y se queda detenida. ) Pelota que cambia el sentido de su movimiento. ) Perro que corre y queda detenido. ) Moneda que se desliza y se detiene. Ciencias II con énfasis en Física. 1. Contacto con piso. 2. Eléctrica. 3. Contacto con pared. 4. Contacto con techo. 5. Peso. 6. Contacto con cuerda. 7. Contacto con piso. 8. Magnética. 9. Contacto con aire. Centro Educativo Blas Pascal. 4 Busca en el diccionario las siguientes palabras. Escribe 3 ejemplos de materiales que presenten dicha característica. Rigidez. Plasticidad. Fluidez. Fragilidad. Ductilidad. Dureza. Elasticidad. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 5 Actividad Experimental Las fuerzas y sus efectos. Propósito del Experimento Material □ Una pelota de esponja. Comprobar los efectos de la fuerza. Desarrollo del experimento. Coloca la pelota sobre la mesa de trabajo y obsérvala, ¿qué forma tiene? _____________________________________________________________________________________ ¿Qué tendrías que hacer para que la pelota abandone el estado de reposo? _____________________________________________________________________________________ Hazlo y cambia la intensidad y la dirección de la acción que realizas para poner la pelota en movimiento, ¿qué sucede? _____________________________________________________________________________________ Pide a los demás miembros del equipo de trabajo que hagan lo mismo que tú, tomando nota de los resultados de las experiencias. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Si la pelota se encuentra en movimiento y deseas detenerla, ¿qué debes de hacer? _____________________________________________________________________________________ Si la pelota se encuentra en movimiento y desean desviarla de su trayectoria ¿qué debes de hacer? _____________________________________________________________________________________ En los casos anteriores se han aplicado una serie de fuerzas que han provocadovarios efectos, como el producido cuando la fuerza se aplicó de arriba abajo, provocandounapresión sobre la pelota y observaron que la pelota se ____________________, y cuando se aplicó la fuerza por un lado de la pelota, estase _____________________________. De acuerdo con la dirección y el sentido en que realizaron la aplicación de la fuerza, con lo que pueden deducir que la fuerza es una magnitudde tipo: _____________________________________________________________________________________ Finalmente, ¿qué tuvieron que hacer sobre la pelota en movimiento paradetenerla? _____________________________________________________________________________________ Cuando quisieron desviarla de su trayectoria inicial, sin detenerla, ¿qué tuvieron que hacer? _____________________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 6 Cuestionario. 1. Cuando aplicamos nuestra fuerza muscular sobre la pelota de esponja de arriba abajo le estamos aplicando _____________________________ que provoca en el cuerpo elástico ______________________________________________________________________________ 2. Si un cuerpo se encuentra en reposo y deseas ponerlo en movimiento es necesario: ______________________________________________________________________________ 3. Si un cuerpo se encuentra en movimiento y deseas que se detenga, es necesario: ______________________________________________________________________________ 4. Para que un cuerpo que se encuentra en movimiento cambie su dirección sin detenerse, es necesario: ______________________________________________________________________________ 5. Por las características de las fuerzas, estas son magnitudes de tipo: ______________________________________________________________________________ Conclusión. Después de las observaciones anteriores, podemos llegar a la conclusión de que las fuerzas tienen los efectos siguientes: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Problemas. 1. Una cuerda tiene una resistencia máxima de 280 N, la cuerda se rompe si supera el peso. Se desea sostener una carga cuya masa es de 100 kg. ¿Cuántas cuerdas se necesitan para lograrlo? 2. En la superficie de la Luna la atracción de la gravedad es la sexta parte que la superficie de la tierra. ¿Cuánto pesa en la Luna una persona cuya masa es de 60 kg? Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 7 Problemas. 3. ¿Qué masa debe de tener un objeto para pesar en la Tierra lo que el objeto de la pregunta anterior pesa en la Luna? 4. Un dinamómetro es usado para pesar una caja y marca 40 N. ¿Si se usan dos dinamómetros, ¿cuánto marcara cada uno? Para pensar. . . El conocimiento de las fuerzas que participan en todos los movimientos ha ayudado a la humanidad a realizar con mayor facilidad muchas tareas, mediante el diseño y la construcción de máquinas que aprovechan las fuerzas naturales. 1. Pregunta a los adultos de tu localidad cuáles son las máquinas que más se emplean diariamente. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. Clasifícalas en: Máquinas mecánicas que sólo aprovechan las fuerzas de contacto. Ciencias II con énfasis en Física. Máquinas eléctricas que utilizan las fuerzas a distancia de tipo electromagnético. Centro Educativo Blas Pascal. 8 3. Menciona dos ejemplos de fuerzas de contacto que actúan en una locomotora de vapor. a. ____________________________________________________________________________ b. ____________________________________________________________________________ Desde la antigüedad, se han utilizado animales en la molienda de granos, los cuales están atados a las pesadas piedras de las norias. 1. ¿De qué otra manera se puede hacer esta labor aprovechando alguna de las fuerzas que existen en la naturaleza? __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ 2. ¿Qué ventajas tiene emplear estas fuerzas? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3. ¿Qué otros ejemplos podrían mencionar donde se utilicen estas fuerzas? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 9 Tarea 2. La idea de fuerza: el resultado de las interacciones. Actividad 1 Representación gráfica de una Fuerza. Realiza lo siguiente: 1. Una fuerza se aplica en una sola dirección, pero un solo cuerpo puede estar sometido a diferentes fuerzas. Explica cómo se representa gráficamente una fuerza. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. Completa el siguiente mapa de llaves con los elementos que forman un vector. Punto de aplicación: _______________________________________ ________________________________________________________ Intensidad: _______ _______________________________________ ________________________________________________________ Vector Dirección: _______________________________________________ ________________________________________________________ Sentido: ________________________________________________ ________________________________________________________ 3. Dibuja un vector que represente una fuerza y señala todos sus elementos. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 10 4. Observa las siguientes imágenes y representa por medio de vectores, las fuerzas que intervienen. Predice la dirección del movimiento al aplicar las fuerzas. Actividad 2 Sistema de Fuerzas. Realiza lo siguiente: a. Define que es un sistema de fuerzas. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ b. Explica que son las fuerzas componentes de un sistema de fuerzas. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ c. Explica que es la fuerza resultante de un sistema de fuerzas. _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ d. Explica cuándo se dice que un sistema de fuerzas este en equilibrio. _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ e. Explica cómo encontrar la fuerza resultante en los siguientes sistemas de fuerzas. Fuerzas colineales con la misma dirección y sentido Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 11 Fuerzas colineales con la misma dirección y sentido contrario f. Explica el Método del Paralelogramo para encontrar la fuerza resultante en un sistema de fuerzas concurrentes. Fuerzas concurrentes g. Cuando más de dos fuerzan concurren en un solo cuerpo, se utiliza el Método del Polígono para encontrar la fuerza resultante, explica a continuación dicho método. Fuerzas concurrentes Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 12 Dos pescadores jalan una red llena de peces, aplicando fuerzas de la misma magnitud, pero con diferente dirección. Una de las personas jala la red con una fuerza de 500 N en una dirección de 45° hacia la lancha. Esta es la fuerza F1. El otro pescador, jala la red con la misma fuerza, pero con un ángulo de 90°. Esta es la fuerza F2. ¿Hacia dónde se moverá la red si la fuerza aplicada es de 500N? Van a colocar una estatua en la plaza de tu comunidad. Es tan pesada que se necesitan dos grúas para levantarla hacia un pedestal. Una de las grúas ejerce una fuerza de 2 000 N en una dirección de 30°, mientras que la otra ejerce una fuerza de 2500Na 135°. Cuando se ponen en acción las grúas, ¿hacia dónde se moverá la estatua? Utiliza herramientas gráficas para encontrar la magnitud, la dirección y el sentido de las fuerzas que aplican las grúas. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 13 Tarea 2. ¿Cuáles son las reglas del movimiento? Tres ideas fundamentales sobre las fuerzas. Actividad 1 Primera Ley de Newton. Mini Laboratorio. ¿Qué pasa con los platos y vasos si se tira fuertemente del mantel que cubre la mesa del comedor? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ___ Materiales Vaso de vidrio. Monedas. Carta de baraja. Desarrollo: 1. Coloca una moneda sobre la carta y ésta sobre el vaso de vidrio. 2. Tira lenta y lateralmente de la carta. Observa lo que ocurre. 3. Prueba con monedas de diferentes tamaños. 4. Repite la experiencia, solo que ahora quita rápidamente la carta. Observaciones: Escribe una descripción del movimiento de la tarjeta y la moneda cuando: a. Se tira lentamente de la tarjeta: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ b. Se tira rápidamente de la tarjeta: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Cuestionario: ¿Cómo se llama la propiedad por la que las monedas caen al vaso cuándo se tira la tarjera rápidamente? _________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 14 Escribe el enunciado de la Primera Ley de Newton. Primera Ley de Newton o Ley de la Inercia. Escribe 3 situaciones de la vida cotidiana en donde se observe la Primera Ley de Newton. a. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ b. c. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Actividad 2 Segunda Ley de Newton. Mini Laboratorio. Materiales Camión de juguete. 5 m de hilo grueso. Polea o carrillo. Pesas. Flexómetro. Cronómetro. Desarrollo: 1. Coloquen pesas al camión de tal manera que tenga una masa aproximada de 4 kilogramos. 2. Coloca el camión en una mesa y átale un extremo del hilo. La polea debe de estar fija en un extremo de la mesa, pasa por ella el hilo y deja caer 10 cm de hilo por debajo de la mesa. La distancia entre el camión y el extremo de la mesa debe de ser de unos 3 metros. Realiza las siguientes experiencias: Experiencia A: misma masa del móvil y diferente fuerza de tracción. Hagan pruebas para elegir 5 pesas entre 150 y 400 g cuyo peso permita al camión recorrer 1 m en diferentes tiempos (o a diferentes velocidades). Si el camión no se mueve por la fricción, pongan una pesa de mayor masa, por ejemplo de 200 g. Si el camión se mueve demasiado rápido agreguen masa sobre el camión, poniendo pesas encima o cualquier otra cosa, como piedras pequeñas o cuadernos. Suelten la pesa y midan el tiempo que tarda el camión en recorrer la distancia de1 m para cada una de las pesas 600, 650, 700 y 800 g; éstas ejercerán la fuerza de tracción. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 15 Experiencia B: Misma fuerza de tracción y diferente masa del móvil. Repitan el procedimiento anterior con la pesa de 800g, pero ahora coloquen piedras, plastilina, o cualquier otro objeto en el camión para aumentar su masa. Observaciones: Registra tus observaciones en las siguientes tablas: EXPERIENCIA A Masa de la pesa de tracción (kg) Distancia (m) Tiempo (s) Rapidez media (m/s). v=d/t 1m 1m 1m 1m EXPERIENCIA B Camión Masa de la pesa de tracción (kg) Masa original. Con aumento de masa. Distancia (m) Tiempo (s) Rapidez media (m/s). v=d/t 1m 1m Análisis de resultados. EXPERIENCIA A: 1. Cuando aumentan la masa de la pesa de tracción aumentan la magnitud de la fuerza que jala al camión, ¿qué ocurre con la rapidez media del camión? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 2. ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3. ¿Cuál es la relación de proporción; directa o inversa entre fuerza y aceleración? Justifiquen su respuesta. _______________________________________________________________________________ Escribe el enunciado de la Segunda Ley de Newton. _______________________________________________________________________________ EXPERIENCIA B 1. Manteniendo la masa de la pesa de tracción constante mantienen constante la fuerza que jala al camión ¿Al aumentar la masa del camión, que ocurre con su rapidez media? ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. ¿El movimiento es acelerado? ¿Por qué? ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3. ¿Cuál es la relación de proporción directa o inversa entre aceleración y masa? ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 16 Segunda Ley de Newton o Ley de la Fuerza. Escribe 3 situaciones de la vida cotidiana donde se observe la Segunda Ley de Newton. a. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ b. c. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Escribe la fórmula de la Segunda Ley de Newton y realiza los despejes de la misma. Fórmula Despejes Problemas. 1. Un bloque de 10 kg de masa se halla en reposo. Calculen la magnitud de la fuerza necesaria para mover el bloque y que alcance una velocidad de 1.5 ms/ en 1s. Si esta fuerza se aplica en dirección horizontal hacia la izquierda, ¿hacia dónde se mueve el bloque? Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 17 2. Un móvil cuya masa es de 600 kg acelera a razón de 1,2 m/s2. ¿Qué fuerza lo impulsó? 3. ¿Qué masa debe tener un cuerpo para que una fuerza de 588 N lo acelere arazón de 9,8 m/2? 4. Un móvil de 100 kg recorre 1 km en un tiempo de 10 s partiendo del reposo. Si lo hizo con aceleración constante, ¿qué fuerza lo impulsó? 5. Hallar la fuerza media necesaria para detener, en un espacio de 30 m, un automóvil de 1200 kg que lleva una velocidad de 90 km/h. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 18 Para pensar. . . Responde lo siguiente, en de ser necesario, escribe todos los cálculos realizados. 1. En todos los casos en los que actúa una fuerza no equilibrada o fuerza neta sobre un objeto, ¿se mueve? Justifiquen su respuesta. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. Si al mismo tiempo se les aplica a dos objetos de diferente masa una fuerza igual durante toda su actuación, ¿éstos se moverán de manera similar? ¿Cuál de los dos acelerará menos? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3. Si comparamos dos objetos de distinta masa, ¿cuál de ellos presenta una mayor inercia? Justifiquen su respuesta. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 4. Si sólo actuasen dos fuerzas de igual magnitud y perfectamente horizontales sobre un objeto en movimiento, una de ellas operando hacia la derecha y la otra hacia la izquierda, ¿cuál sería la trayectoria del objeto? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 19 Actividad 3 Tercera Ley de Newton. Mini Laboratorio. Materiales EXPERIENCIA A Un globo. Patines, patineta o una silla con ruedas. Desarrollo: 1. Infla el globo sin llenarlo. 2. Tapa con los dedos el orificio. 3. Suelta el globo. 4. Observa lo que sucede. EXPERIENCIA B 1. Siéntate en la patineta (o ponte los patines o siéntate en la silla con ruedas) y con las piernas flexionadas impúlsense con la pared. 2. Observa lo que ocurre. Observaciones: Experiencia A: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Experiencia B: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Análisis de Resultados: 1. ¿Por qué se mueve el globo cuando se deja salir el aire? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 2. ¿Por qué si empujan a la pared con los pies se van hacia atrás? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3. ¿Cuáles son los sistemas que interactúan para cada caso? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 4. ¿Cómo se manifiesta la interacción entre los sistemas? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 20 Escribe el enunciado de la Tercera Ley de Newton. Tercera Ley de Newton o Ley de la Acción y Reacción. Escribe 3 situaciones de la vida cotidiana en donde se observe la Tercera Ley de Newton. a. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ b. c. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 21 Actividad 4 Aplicación de las Leyes de Newton. Elabora un cartel para promocionar el uso del cinturón de seguridad en los vehículos automotores en tu comunidad. El cartel debe de incluir la siguiente información: Las fuerzas que actúan sobre el cinturón cuando un coche frena. Para que se utilizan los cinturones de seguridad. Un dibujo que muestre las fuerzas que actúan cuando el coche frena sobre el cinturón de seguridad y la persona que lo usa. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 22 Tarea 4. La Energía y las descripciones de las transformaciones. Actividad 1 El concepto de Energía. La palabra energía se utiliza no solamente en la física sino en la vida diaria; ¿Es diferente el significado que se le da en ambos casos? Explica. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Con tus conocimientos acerca de la Energía, completa el siguiente mapa de círculo. Energía . Energía Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 23 Identifica en la siguiente tabla el significado que se le da a la palabra Energía en cada oración y el contexto en el que se usa ésta palabra (científico o no). Oración en la que se emplea la palabra Energía. Significado dado a la palabra Energía Contexto de uso: Científico o no científico Hoy estoy llena de energía, por mis venas corre pasión por ti. Un automóvil que aprovecha la energía de desechos animales y vegetales, es la sensación de la feria de agro negocios del sur de Brasil. El defensor le quitó el balón con mucha energía. Miles de personas acuden a sitios arqueológicos en todo el país para cargarse de energía positiva con la llegada de la primavera. Un rayo cae sobre un árbol, la energía eléctrica se transforma en calor y luz cuando este se incendia. Responde lo siguiente: 1. ¿Qué diferencias que encontraron en el significado dela palabra energía en los dos contextos? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 2. ¿Qué ventajas y desventajas hay en que una palabra tenga diversos significados? Ventajas: ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Desventajas: ______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. La energía es una magnitud física, y como tal puede medirse ¿Cómo se llama la unidad del Sistema Internacional de Unidades que se usa para medir la energía de un cuerpo? __________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 24 Actividad 2 Formas de Energía. Observa las siguientes columnas y relaciona la fuente de energía con la forma de energía correspondiente. Fuente de Energía Forma de Energía ( ) Sol. AB. Nuclear. ( ) Viento CD. Mecánica. ( ) Carbón, petróleo, gas natural. EF. Química. ( ) Caídas de agua. GH. Luminosa. ( ) Átomos. ( ) Emisor de sonido. IJ. Mecánica, en forma de energía eólica. KL. Mecánica, en forma de energía sonora. MN. Mecánica, forma de energía hidráulica. Responde las siguientes preguntas: 1. ¿Qué formas de energía se pueden percibir a través de los sentidos? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 2. ¿Cuál es la energía que está relacionada con el movimiento de las aspas de una licuadora? _________________________________________________________________________ 3. Mencionen dos fenómenos naturales o procesos artificiales en los que existan transformaciones de energía. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 25 Actividad 3 Transformaciones de Energía. Mini Laboratorio. ¿Nuestros sentidos sirven para detectar la energía? _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Materiales Desarrollo: Televisión. Goma de borrar. EXPERIENCIA A: 1. Enciende el televisor del salón. 2. Responde las siguientes preguntas: a. ¿Qué forma de energía es la que permite que la televisión encienda? _________________________________________________________________________ b. ¿Qué formas de energía pueden identificar una vez encendida la televisión? _________________________________________________________________________ c. ¿Qué forma de energía reconocen al tocar la pantalla de la televisión después de estar un tiempo prendida? ________________________________________________________________________ EXPERIENCIA B: 1. Frota con fuerza la goma de borrar sobre la mesa. 2. Responde las siguientes preguntas: a. ¿Qué forma de energía está relacionada con el movimiento? ________________________________________________________________________ b. Toquen el lugar donde frotaron la goma, ¿qué forma de energía identifican? ________________________________________________________________________ c. ¿De dónde proviene la energía necesaria para mover la goma? ________________________________________________________________________ Análisis de Resultados. 1. ¿Pudiste observar la energía eléctrica o más bien inferiste su transformación? Justifica tu respuesta. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 2. ¿Se puede observar la energía mecánica? ¿Por qué? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 3. Imagina un rayo en una tormenta. ¿Lo que ves es la energía eléctrica o alguna transformación de ella? Explica tu respuesta. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 26 Explica con tus palabras el Principio de Conservación de la Energía. Principio de Conservación de la Energía Observa los siguientes diagramas en donde se explican algunas transformaciones de energía comunes. Energía Química Energía Térmica Sustancias que reaccionan Aumento de Temperatura Energía Eléctrica Energía de Radiación Corriente Eléctrica Luz Completa los siguientes diagramas de transformaciones de energía. Tostadora de pan Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 27 Celda solar Motor Actividad 4 La Energía en nuestra vida diaria. Identifica cuáles son las formas de energía que se usan en tu escuela. ¿Qué fuentes de energía utilizarías para satisfacer las necesidades actuales y por qué?, para hacer esto realiza lo siguiente: 1. ¿Cuántas formas de energía conoces? ¿Cuáles son? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 2. Enlista las formas de energía que más se utilizan en tu escuela. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 3. Escribe tres fuentes de energía adecuadas para tu escuela; toma en cuenta las condiciones que la rodean. a. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ b. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ c. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 28 4. ¿Cuáles serían las transformaciones que se llevarían a cabo para obtener y utilizar esa energía en tu escuela? a. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ b. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ c. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Describe las transformaciones de energía que ocurren en tu organismo. Para ello: 1. Cuenta el número de: a. Pulsaciones que percibes en la muñeca de tu mano cada 10 segundos. _____________ b. Respiraciones que tienes en 10 segundos. ______________ 2. Sal del salón y Corre tres vueltas alrededor de la cancha o del patio de la escuela yregresa a tu lugar. 3. Responde lo siguiente: a. ¿Cuántas pulsaciones y respiraciones tienes ahora cada 10 segundos? _______________________________________________________________________ b. ¿Por qué crees que el pulso aumenta? _______________________________________________________________________ c. ¿De dónde obtuviste la energía necesaria para correr? _______________________________________________________________________ d. ¿Tuviste alguna sensación de calor que no tenías antes de correr? _______________________________________________________________________ e. ¿Qué transformaciones de energía se llevaron a cabo mientras corrías? _______________________________________________________________________ f. Explica de qué manera se cumplió el Principio de Transformación de la Energía entu cuerpo. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 29 Haz las siguientes actividades en tu casa: 1. Identifica todas las formas en que se consume energía en tu casa. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 2. Cuantifica la cantidad de energía que se consume en un mes. Emplea para ello: a. El recibo de la luz. __________________________________________________________________________ b. La cantidad de gas utilizado. __________________________________________________________________________ c. La cantidad de otros combustibles usados, como la leña. __________________________________________________________________________ 3. Contesta: ¿Qué medidas puedes poner en marcha en tu casa para ahorrar energía? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 4. Realiza estas medidas en tu casa durante dos meses y observa los resultados, a partir del nuevo consumo registrado. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 30 Actividad 5 Energía Cinética y Potencial. Mini Laboratorio. Materiales 3 barras de Plastilina. Esfera de unicel. Flexómetro. Piedra, de tamaño similar a la esfera. Bola de plastilina, de tamaño similar a la esfera. Desarrollo: Elabora con la plastilina seis figuras iguales que tengan el mismo año que el tamaño que la esfera de unicel. Pueden ser esferas o muñecos sencillos. Observaciones: Experiencia A: misma altura y diferente masa. 1. Coloca tres figuras de plastilina en el piso. 2. Deja caer un objeto diferente sobre cada una de las figuras, desde la distancia de un metro. (Piedra, esfera de unicel y bola de plastilina). Experiencia B: misma masa y diferente altura. 1. Coloca tres figuras de plastilina en el piso. 2. Deja caer la piedra sobre cada una, de las siguientes alturas: 10, 50 y 100 cm. Observaciones. Anota tus observaciones en las siguientes tablas: Experiencia A. Material Deformación de la figura. Esfera de Unicel. Bola de Plastilina Piedra. Altura. 10 cm Experiencia B. Deformación de la figura. 50 cm 100 cm Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 31 Análisis de Resultados. Experiencia A: Misma altura y diferente masa 1. Si la masa aumenta, ¿qué pasa con la energía potencial del objeto que dejan caer? ¿Aumenta o disminuye? _________________________________________________________________________________ 2. La energía potencial que tiene el objeto que dejan caer se transfiere a la figura de plastilina y la deforma. ¿En qué caso la figura quedó más destruida? _________________________________________________________________________________ Experiencia B: Misma masa y diferente altura 1. Si la altura aumenta, ¿Qué pasa con la energía potencial del objeto que dejan caer? Expliquen. _________________________________________________________________________________ 2. La energía potencial que tiene el objeto que dejan caer se transfiere a la figura de plastilina y la deforma. ¿En qué caso la figura quedó más destruida? _________________________________________________________________________________ 3. ¿En qué caso es mayor la energía potencial que tiene el objeto que dejan caer? _________________________________________________________________________________ De los siguientes factores ¿cuáles están relacionados con la energía que tiene un objeto que se deja caer? ¿Por qué? a. La forma de la piedra. b. La altura desde la cual se suelta la piedra. c. La masa de la piedra. d. El tamaño de la piedra. _________________________________________________________________________________ Explica qué es la Energía Potencial. _________________________________________________________________________________ Energía Potencial. _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ Escribe la fórmula para calcular la Energía Potencial de un cuerpo y realiza los despejes de la misma. Fórmula Fórmula Ciencias II con énfasis en Física. Despejes Despejes Centro Educativo Blas Pascal. 32 Escribe 3 ejemplos de situaciones en donde se pueda observar que un cuerpo posee Energía Potencial, ya sea en tu hogar o en la escuela. a. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ b. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ c. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Explica qué es la Energía Cinética. Energía Cinética. Escribe la fórmula para calcular la Energía Cinética de un cuerpo y realiza los despejes de la misma. Fórmula Despejes Escribe 3 ejemplos de situaciones en donde se pueda observar que un cuerpo posee Energía Cinética, ya sea en tu hogar o en la escuela. a. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ b. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ c. _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 33 Problemas. 1. Calcular la energía cinética de un cuerpo de 5 kg que se mueve a una velocidad de 3 m/s. 2. Calcula la energía potencial que tiene una maceta que se encuentra en la azotea de un edificio de 28 m, si la masas de la maceta es de 1.8 kg. 3. Un cuerpo de 5 kg de peso cae libremente desde una altura de 3 m. Calcular la energía cinética del cuerpo en el momento de llegar al suelo y demostrar que es igual a la energía potencial del mismo antes de caer. 4. Calcula la masa que tiene un tinaco que se encuentra a 9 metros del suelo, si la energía potencial que posee es de 14 300 J. 5. Calcular la energía cinética de una bala de 5 g que lleva una velocidad de 600 m/s. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 34 Analiza las transformaciones de Energía Cinética y Potencial en una montaña rusa. 1. Observa el siguiente esquema: V= 0 m/s Ec= 0 J V= 14 m/s Ec= ? 20 m Ep=39 200 J V= ? Ec=33320 J 10 m Ep= ? V= ? Ec= 39 200 J h= ? Ep=5 880 J h= 0 m Ep= ? 2. Con base a estos datos, calcula la masa del carro de la montaña rusa. 3. Con base en el esquema, completa la siguiente tabla: Altura h (m) Energía Potencial Ep(J) Velocidad v (m/s) Energía Cinética Ec(J) Energía Total Ep+ Ec Punto A Punto B Punto C Punto D 4. Contesten: a. ¿En qué punto la energía cinética es mayor? _______________________________________________________________________ b. ¿En qué punto la rapidez es mayor? _______________________________________________________________________ c. ¿Cuánto vale la energía potencial en ese punto? _______________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 35 5. Elaboren en el pizarrón una gráfica de la energía mecánica. Para ello: a. Utilicen un color para cada forma de energía. b. Dibujen primero la barra de energía potencial para el punto A. c. Representen la barra de energía cinética para el mismo punto encima de la barra anterior. d. Repitan los pasos b y c para los puntos B, C y D. 6. Responde: a. Cuando el carro va bajando: ¿La energía potencial aumenta o disminuye? ¿Por qué? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ¿Cómo cambia la energía cinética? ¿Por qué? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ b. Describe la transformación de energía que ocurre cuando el carro sube nuevamente. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ c. ¿Se conserva la energía mecánica total en la montaña rusa? Explica. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Un clavadista, que se tira a una poza de agua desde una roca de 10 m de altura, llega casi hasta el fondo de la poza, ¿por qué si se tira de una roca de 3 m de altura no llega a la misma profundidad? Explica el hecho por medio de las transformaciones de energía. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 36 En una montaña rusa real no toda la energía potencial se transforma en cinética; una pequeña parte se “pierde”, ya que se transforma en calor por la fricción del carro con los rieles y con el aire. Responde: a. ¿Por qué se dice que la energía se “desperdicia” o que hay una “pérdida” de energía? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ b. ¿Qué harían para reducir dicha “pérdida”? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ c. En los fenómenos naturales, ¿puede anularse totalmente esta “pérdida” de energía? ¿Por qué? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 37 Actividad Experimental Transformaciones de Energía Potencial y Cinética. Propósito del Experimento Materiales Tabla de madera. 3 martillos (chico, mediano y grande). 3 clavos medianos. Regla. Reconocer de manera experimental una manifestación cotidiana de energía potencial a energía cinética. Desarrollo del experimento Al igual que todos los seres vivos, necesitamos disponer de energía, en sus diferentes formas como luz, calor y, sobre todo, energía vital proveniente de los alimentos. Dicho lo anterior, atendamos de lleno alguna manifestación cotidiana de las transformaciones de energía potencial y cinética en situaciones del entorno. Por ejemplo, para levantar un objeto, como un libro, necesitas realizar un esfuerzo que depende básicamente del tamaño del objeto y su masa. Esto implica que has tenido que aplicar una fuerza que compense la atracción gravitacional de la Tierra sobre el cuerpo (su peso) y, consecuentemente, has usado cierta cantidad de energía corporal, que aumento con la altura a la que levantaste el objeto. Como puedes ver, el objeto elevado requirió de cierta cantidad de energía para llegar hasta su posición y esta se acumuló en forma de cierta capacidad para realizar trabajo o energía potencial que al soltar el objeto se puso de manifiesto en forma de movimiento (energía cineteca) y después, al chocar contra los objetos colocados en la base, los deformo (manifestaciones de la energía mecánica). Tomando en cuenta lo anterior, junto con tus compañeros de equipo, pueden revisar el entorno y mencionar algún o algunos aparatos que aprovechen la acumulación de energía potencial cuando se levanta un cuerpo y después se le deja caer para permitirle su movimiento. Toma nota cuidadosa de las propuestas justificando el porqué de las mismas: _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ A reserva de coincidir con alguna de las propuestas que hayan hecho en la lista anterior, procede a poner la tabla o bloque de madera sobre la mesa de trabajo y toma por el mango el martillo menor de la lista de material; levántalo hasta una altura determinada (10 cm por encima la cabeza de un clavo colocado de punta en un lugar definido de la superficie del bloque de madera) y déjalo caer sin impulsarlo, solo guiándolo. Mide que tanto penetro el clavo en la madera, anotando el dato en la tabla de datos. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 38 Repite la acción colocando un clavo nuevo en cada ocasión, elevando el martillo hasta las alturas consignadas en la tabla y compleméntala con tus observaciones. Altura Penetración del clavo Penetración del clavo Penetración del clavo (cm) con el martillo pequeño con el martillo mediano con el martillo grande 10 30 50 Humedece un poco tus dedos pulgar e índice y con cuidado toca los clavosinmediatamente después de haber recibido el golpe, ¿Qué notas? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Cuestionario 1. Al levantar los martillos, éstos adquieren energía: ________________________________________________________________________________ 2. La energía adquirida por los martillos depende de: _______________________________________ y _______________________________________ 3. La energía del martillo elevado se transforma en: ________________________________________________________________________________ 4. La energía anterior se transforma en: _______________________________________ y _______________________________________ Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 39 Actividad 6: Trabajo y potencia. Define lo que es trabajo: Escribe las unidades del trabajo Despeja las siguientes formulas del trabajo: Fórmula Ciencias II con énfasis en Física. Despejes Centro Educativo Blas Pascal. 40 Realiza los siguientes problemas 1. Calcula el trabajo en Joule que efectúa un lanzador de beisbol si lanza una pelota a 45m aplicando una fuerza de 83.6N. 2. Calcula el trabajo en ergios y Joules realizado por un tenista al lanzar una pelota de 8.3m aplicando una fuerza de 5.5X105 Dinas. 3. Un obrero realiza un trabajo de 5670 J para mover varios bultos de azúcar en un trayecto total de 300m. Calcula la fuerza del obrero en Joule. 4. Un motor mueve un elevador de 714 Kg a una altura de 164m. Calcula el trabajo en ergios. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 41 Define lo que es Potencia: Escribe las unidades que maneja potencia: Despeja las siguientes formulas de potencia: Fórmula Ciencias II con énfasis en Física. Despejes Centro Educativo Blas Pascal. 42 Realiza los siguientes problemas 1. Una maquina realiza un trabajo de 26,270 J en 8 segundos. Calcula la potencia en Watts y HP. 2. Un niño de 45 kg de peso sube corriendo una cuesta en 65m en 23 segundos. Calcula la potencia del niño. 3. ¿Cuánto tiempo tarda una máquina de 25 KW de potencias en realizar un trabajo de 1 x 106 J? 4. Un elevador adquiere una velocidad de 4m/s con la ayuda de un motor de 34 HP. Calcula el peso máximo que puede elevarse. Ciencias II con énfasis en Física. Centro Educativo Blas Pascal. 43
