5° SEC. EDA 1 SEMANA 1 CYT EXPLICA 2023 Magnitudes físicas y su clasificación

I.E.
UGEL 03- CERCADO DE LIMA
“Año de la unidad, la paz y el desarrollo”
ASIGNATURA: CIENCIA Y TECNOLOGÍA
5°
SEC
La física, ciencia
que mide
1
ACTIVIDAD N° 01 DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA. SEMANA DEL 13 AL 17 DE MARZO DEL 2023
ESTUDIANTE: _________________________________________________________________ AULA:
PROFESOR:
TEMA
COMPETENCIA
Magnitudes físicas y su clasificación
CAPACIDAD
PROPÓSITO DE LA
ACTIVIDAD
RETO DE ACTIVIDAD
 Explica
el  Comprende y usa  Explicar y diferenciar los  ¿Por
qué
es
mundo
físico
conocimientos
tipos de magnitudes.
importante conocer la
basándose en
sobre los seres  Describir el error como la
unidad de medida que
conocimientos
vivos, materia y
incertidumbre
en
la
se está utilizando y
sobre los seres
energía,
determinación
del
cómo
podemos
vivos, materia y
biodiversidad,
resultado
de
una
determinar el valor
energía,
Tierra y universo.
medición.
del error absoluto?
biodiversidad,
 Evalúa
las  Realizar conversiones de
Tierra
y
implicancias del
unidades
utilizando
universo.
saber
y
del
distintos múltiplos y
quehacer
submúltiplos.
científico
y
tecnológico.
EVIDENCIA
 Mapa
conceptual
magnitudes
físicas
clasificación.
y
sobre
su
 Explica a través de un plan de

indagación cómo se aplican los
pasos del método científico y
cómo los errores de medición
limitan la investigación y el
proceso de experimentación.
Resuelve
ejercicios
de
conversiones
de
unidades
utilizando distintos múltiplos y
submúltiplos.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Expliqué,
en
base
a
fuentes
documentadas, que los errores de
medición limitan la investigación
científica
y
el
proceso
de
experimentación.
Presenté fundamentos en base a
conocimientos científicos para justificar que
la selección de herramientas, materiales,
equipos e instrumentos de precisión
permiten obtener datos fiables y suficientes.
Sustenté que la operación de dos o más
magnitudes vectoriales está supeditada
a la dirección y sentido de ambas
magnitudes vectoriales.
SITUACIÓN SIGNIFICATIVA DE LA EDA
Joel es un estudiante del 5to de secundaria del PCNBR Nuestra Señora de Guadalupe del
Cercado de Lima, junto a sus compañeros leyeron un artículo sobre el equipo de la NASA y el
lanzamiento del primer satélite meteorológico interplanetario (en 1998), Mars Climate Orbiter,
diseñado para orbitar Marte, cuya misión era analizar el clima y la atmósfera de este planeta.
Durante su trayectoria, este satélite se fue acercando peligrosamente a la atmósfera de Marte,
lo cual ocasionó gran preocupación entre los científicos. En la etapa final, luego de 10 meses
de trayectoria, la Mars Climate Orbiter fue destruida debido a un error de navegación: el
equipo de control en la Tierra usaba el sistema de medidas inglesas para calcular los
parámetros de inserción; el equipo de la nave, en cambio, realizaba los cálculos con el sistema
métrico decimal. Así se habría modificado la velocidad del satélite de una forma no prevista y,
tras meses de vuelo, el error se había ido acumulando. La transferencia de datos entre un
equipo y otro sin realizar la correspondiente conversión provocó que la sonda fuera colocada
en una órbita equivocada y acabara estrellándose en la superficie de Marte. Frente a esta
situación Joel y sus compañeros se plantean como reto: ¿Cómo se hubiera podido evitar la
destrucción del satélite Mars Climate Orbiter? ¿Por qué es importante conocer la unidad de
medida que se está utilizando y cómo podemos determinar el valor del error absoluto? ¿Cómo
podemos registrar valores de la temperatura ambiental a partir de la implementación de un
instrumento casero?
EXPLORAMOS
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1
 ¿Qué le pasó al Mars Climate Orbiter?
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______________________________________________________________________________________________
 ¿Crees que se pudo evitar la destrucción del Mars Climate Orbiter?
______________________________________________________________________________________________
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PROF.
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Recurso 1: La física y el método científico
La física
La palabra física proviene del vocablo griego physis, que significa ‘naturaleza’. Por ello, se dice que la física es una
ciencia experimental que nos ayuda a comprender los fenómenos naturales que ocurren en el universo. Toda la
materia y energía del cosmos y su interacción es objeto de estudio de la física. La física analiza, por ejemplo, los
cambios de estado, el movimiento de los cuerpos, las fuerzas, etc. La física clásica Se encarga del estudio de
fenómenos que ocurren a una velocidad relativamente pequeña en comparación con la velocidad de la luz en el vacío.
Se le conoce también como física macroscópica, ya que estudia los cuerpos de tamaño y masa grandes; por ejemplo,
el Sol, una piedra, un grano de arena, etc. Las leyes de la física clásica se basan en las leyes de Newton y el
electromagnetismo. Sus ramas son:
Sabias que…
En la naturaleza y en la vida diaria, se presentan fenómenos físicos y químicos.
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2
- Fenómenos físicos. Son los cambios que se producen sin transformación de la materia; es decir, se
conserva la sustancia original.
- Fenómenos químicos. Son los cambios que se realizan con transformación de la materia; es decir, no
se conserva la sustancia original.
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La física moderna y contemporánea
La física moderna estudia los fenómenos cuyas velocidades se asemejan a la de la luz, o al menos son cercanas a ella,
y fenómenos cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores. Dentro de su campo de
estudio, se encuentran la relatividad, la mecánica cuántica y la física de partículas.
La física contemporánea aborda del estudio de los fenómenos no lineales, de la complejidad de la naturaleza, de los
procesos fuera del equilibrio termodinámico y de los fenómenos que ocurren a escalas nanoscópicas. En la física
contemporánea, se estudian temas como la teoría del caos, la turbulencia, los fractales, la nanofísica, la percolación,
los puntos cuánticos, las redes complejas, etc.
El método científico
Es el proceso que se utiliza para analizar o estudiar un fenómeno físico para, posteriormente, formular una ley o una
teoría científica. Consta de los siguientes pasos:
1. Observación reiterada, minuciosa y sistemática de un fenómeno y sus características.
2. Formulación de preguntas (hipótesis) que traten de explicar el fenómeno observado.
3. Experimentación para comprobar la hipótesis propuesta.
4. Análisis de datos del experimento, con el fin de verificar o refutar la hipótesis.
5. Elaboración de conclusiones a partir de los resultados obtenidos. 6. Publicación de los resultados para que otros
científicos puedan reproducirlos o utilizarlos para sus propios estudios. La evaluación del método científico es un
proceso que se desarrolla durante todos los pasos del trabajo experimental y posteriores.
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3
El método científico es un método de investigación usado principalmente en la producción de
conocimiento en las ciencias. Para ser llamado científico, un método de investigación debe
basarse en lo empírico y en la medición, y estar sujeto a los principios específicos de las
pruebas de razonamiento.
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Recurso 2: Las magnitudes físicas
Llamamos magnitud a cualquier característica de la materia, o de los cambios que puede experimentar, que se puede
medir; es decir, que es posible expresar con un número y una unidad. Medir una magnitud es compararla con una
cantidad de su misma naturaleza, que llamamos unidad, para ver cuántas veces la contiene.
La masa y la temperatura
son magnitudes porque
podemos expresar su valor
con un número y una
unidad.
El sistema internacional de medidas
En 1960, el sistema internacional (abreviadamente, SI) estableció siete magnitudes fundamentales o independientes
de las demás; es decir, que se definen por sí mismas y con las cuales toda la física puede ser descrita. Estas son la
longitud, la masa, el tiempo, la temperatura, la intensidad de corriente eléctrica, la cantidad de materia y la
intensidad luminosa.
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4
Las magnitudes que se definen a partir de las magnitudes fundamentales se denominan magnitudes derivadas. Por
ejemplo, cuando calculamos el volumen de una caja, hallamos el producto del largo por el ancho por el alto; en
consecuencia, decimos que la magnitud volumen se deriva de la magnitud longitud.
Las unidades correspondientes a algunas unidades derivadas son las siguientes:
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La notación científica
Consiste en escribir las cantidades muy grandes o muy pequeñas con una cifra entera seguida o no de decimales y la
potencia de diez adecuada: A,B × 10n
Cambio de unidades y factores de conversión
Un factor de conversión presenta tanto en el numerador como en el denominador la misma cantidad, pero expresada
en distintas unidades.
Ejemplo 1: El valor de la velocidad de un automóvil es de 90 km/h.
- Exprésalo en m/s.
90 km/h × 103 m/1 km × 1h/3600 s = 25 m/s
Ejemplo 2: La película duró dos horas.
- Exprésalo en segundos.
2 h × 3600 s/1 h = 7200 s
El análisis dimensional
Se realiza utilizando ecuaciones dimensionales para comprobar la veracidad de las ecuaciones físicas, deducir
fórmulas físicas a partir de datos experimentales y encontrar las unidades de cualquier magnitud derivada en función
de las fundamentales.
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5
Las ecuaciones dimensionales: Son representaciones algebraicas que expresan las relaciones entre las magnitudes
derivadas y las magnitudes fundamentales. El análisis de las dimensiones de una ecuación física (análisis dimensional)
permite evaluar si la ecuación es dimensionalmente correcta.
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En el siguiente cuadro, podrás comprobar las ecuaciones dimensionales de diferentes magnitudes derivadas:
Ejemplo 01:
En la ecuación física W = A × V, determina qué magnitud representa A si W es el trabajo, y V, el volumen.
• Escribimos la ecuación dimensional de la fórmula: [W] = [A] [V]
Toma en cuenta que la teoría de exponentes
indica:
• Reemplazamos las dimensiones conocidas y resolvemos:
[W] = [A] [V]
-
ML 2T –2 = [A] L 3 [A] = ML –1T –2
-
Entonces, A representa la presión.
Ejemplo 02:
-
a m × a n = a m+n
a m × a n = (a × b)m
(a m ) n = a m × n
a m/ a n = a m–n
a –n = 1/a n
a1=a
a 0= 1
En la siguiente ecuación física, B = A × w sen (37°) + C, donde A es la velocidad y w es el peso, calcula la dimensión
de C.
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6
• Recordamos las dimensiones de las magnitudes conocidas:[A] = [velocidad] = LT –1 [w] = [peso]=[fuerza] = MLT –2
• Escribimos la ecuación dimensional de la fórmula física consideramos el principio de homogeneidad: [B] = [A] [w]
[sen (37°)] = [C]
• Reemplazamos las dimensiones de las magnitudes conocidas y resolvemos: [C] = LT –1 MLT –2 (1) = ML 2T –3 La
dimensión de C es ML 2T –3 .
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Recurso 3: Los instrumentos de medición y la teoría de errores
Para medir las distintas magnitudes, utilizamos instrumentos cuyas características dependen de la magnitud y de la
cantidad que vamos a medir.
Un instrumento se valora por una serie de características:
• Cota inferior. Es el menor valor de la magnitud que puede medir.
• Cota superior. Es el mayor valor de la magnitud que puede medir.
• Precisión. Es la menor cantidad de variación de la magnitud que se puede medir. Se lee en la división más pequeña
de su escala.
• Exactitud. Es la capacidad del instrumento para dar el valor verdadero de la medida. Depende de la calidad del
instrumento.
• Fiabilidad. Es la capacidad del instrumento para repetir el mismo valor siempre que se mida la misma cantidad. La
fiabilidad está directamente relacionada con la calidad del instrumento.
La estimación de error
¿Puedes medir tu libro con total exactitud? Por mucho cuidado que pongas, tu medida siempre podrá ser más exacta,
o, lo que es lo mismo, tendrá algún error. Los errores se pueden deber a la precisión del instrumento o la habilidad
de la persona que utiliza el instrumento.
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7
• Error absoluto (ε a ). Es la diferencia entre el valor medido (Xm ) y el “valor verdadero” (Xv ) de la magnitud. Ten
en cuenta que el llamado “valor verdadero” es, en realidad, un concepto teórico, pues no se conoce con certeza
este valor.
• Error relativo o porcentual (εr). Es el cociente entre el error absoluto (εa ) y el valor verdadero (Xv ). Usualmente,
se expresa en porcentaje. Para esto, solo lo multiplicamos por 100 %. Cuanto menor sea el error relativo, menor
será la incertidumbre de la medida.
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COMPRENDE Y USA CONOCIMIENTOS CIENTÍFICOS

La física tiene como objetivo describir los fenómenos naturales. ¿Cuál es la diferencia entre la física moderna y la
contemporánea?
Física moderna
Física contemporánea
Clasifica los siguientes fenómenos en químicos o físicos:
•
•
•
•
•
Patear la pelota: _______________________________________________________________________________
Oxidar un clavo: _______________________________________________________________________________
Estirar un resorte: ______________________________________________________________________________
Quemar aceite: ________________________________________________________________________________
Aplicar la gravedad: ____________________________________________________________________________
En un proceso experimental, la variable independiente es aquella que puede ser manipulada y la variable dependiente
es un efecto de la variable independiente. Analiza cada caso e identifica las variables independientes y las variables
dependientes.
Ejemplos
Los niños que estudian tres años el
nivel inicial aprenden a leer más
rápido.
Dolor de cabeza y pastillas para
aliviar el dolor.
Cómo influye la música clásica en la
presión arterial de los pacientes.
Variable independiente
Variable dependiente
A continuación, se propone una experiencia que deberás resolver aplicando los pasos del método científico. ¿Será
cierto que al suministrar calor a un cuerpo este aumenta siempre su temperatura?
•



Página
8

Observación:
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
Pregunta:
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
Hipótesis:
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
Diseño o comprobación experimental
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
Resultados obtenidos (tablas, cuadros de doble entrada, gráficos, etc.).
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
•
Conclusión:
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
Explica cómo los errores de medición limitan la investigación y el proceso de experimentación.
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
Completa el siguiente cuadro de unidades que no pertenecen al SI, pero que son utilizadas.
Magnitudes
Tiempo
Unidades de medida
tonelada
Longitud
Temperatura
Potencia
Símbolos o abreviaturas
h
t
pulg.
°C
caballo de vapor
Realiza las siguientes conversiones:
20 km/h a m/s
•
El lanzamiento de una pelota alcanza una velocidad de 340 m/s. Exprésalo en km/h.
•
Elabora un mapa conceptual sobre magnitudes físicas y su clasificación
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9
•
PROF.
SI
s
m
I.E.
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• El cabello humano crece a una velocidad de 0,5 mm/día, aproximadamente. Expresa este crecimiento en m/s.
• El sonido viaja en el aire a una velocidad de 340 m/s. ¿Cómo se podría interpretar este resultado? ¿Es una magnitud
fundamental o derivada?
_____________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________
• Halla la dimensión de la gravedad en m/s2
• Calcula la dimensión de R en la ecuación p × v = n × R × T, donde p = presión, v = velocidad, n = cantidad de sustancia
y T= temperatura.
Redondea a tres cifras significativas los siguientes números:
•
•
•
•
1,61562 m = _________________________________
1,62500003 m = ______________________________
1,61452 m = _________________________________
1,6200053 m = _______________________________
Realiza una investigación sobre los instrumentos de medida. Luego, completa el siguiente cuadro.
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10
Instrumentos
PROF.
Magnitudes
Unidades de medida
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Calcula el error absoluto y el error porcentual en cada caso:
•
El diámetro de un disco se mide cinco veces con una regla graduada en milímetros, y se obtienen los siguientes
resultados:
12,2 mm 12,1 mm 12,3 mm 12,0 mm 12,2 mm
El diámetro verdadero es 12,1 m
EVALÚA LAS IMPLICANCIAS DEL SABER
Analiza las situaciones y responde:
•
Con un cronómetro que indica décimas de segundo, medimos el tiempo que tarda en caer un borrador desde una
mesa hasta el suelo y obtenemos 2,1 s. Con un reloj que indica segundos, medimos el tiempo que tarda una
persona en bajar cuatro pisos y el resultado que es 97 s. ¿Cuál de las dos medidas es más exacta? ¿Por qué?
____________________________________________________________________________________________
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____________________________________________________________________________________________
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____________________________________________________________________________________________
•
Por qué no sería conveniente, por ejemplo, utilizar una regla de un metro para medir la longitud de un campo de
fútbol, así como tampoco lo sería emplear una regla de un metro para medir el ancho de un clavo.
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11
NOS EVALUAMOS
COMPETENCIA
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Explica el mundo
físico basándose
en conocimientos
sobre los seres
vivos, materia y
energía,
biodiversidad,
Tierra y universo.
Gestiona su
aprendizaje de
manera
autónoma.
Expliqué, en base a fuentes documentadas, que los errores de medición
limitan la investigación científica y el proceso de experimentación.
Lo
logré
Estoy en
proceso de
lograrlo
¿Qué puedo
hacer para
mejorar mis
aprendizajes?
Presenté fundamentos en base a conocimientos científicos para justificar
que la selección de herramientas, materiales, equipos e instrumentos de
precisión permiten obtener datos fiables y suficientes.
Sustenté que la operación de dos o más magnitudes vectoriales está
supeditada a la dirección y sentido de ambas magnitudes vectoriales.
Aprendí en relación a una tarea y pude definirlas como metas personales.
MATERIAL ADAPTADO DE TEXTO ESCOLAR DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 5° SECUNDARIA SANTILLANA S.A. 2019 Y EL LIBRO
DE ACTIVIDADES DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 5° SECUNDARIA SANTILLANA S.A. 2019
PROF.