BLOQUE III.

LAS INTERACCIONES DE LA MATERIA

UN MODELO PARA DESCRIBIR LO QUE NO PERCIBIMOS

Tema No.3: Cómo cambia el estado de la materia

1.1: Calor y Temperatura, ¿Son lo mismo?

PRÁCTICA No. 2 Dilatación De Metales

PROPÓSITO GENERAL:

l Los alumnos: Construyan explicaciones sencillas de procesos o fenómenos macroscópicos como los asociados con el calor, la presión o los cambios de estado, utilizando el modelo cinético corpuscular.

OBJETIVOS PARTICULARES:

· Mediante el proceso de la dilatación comprenderá las interacciones moleculares en función de la temperatura.

· Comprende el modelo cinético y en base a este aplica el concepto de dilatación.

APRENDIZAJES ESPERADOS:

ü Explica el concepto de temperatura como manifestación de la energía cinética y de los choques entre las partículas del modelo cinético.

ü Explica el concepto de calor como transferencia de energía térmica entre dos cuerpos debida a su diferencia de temperatura utilizando el modelo cinético corpuscular de la materia.

ü Explica algunos fenómenos de transferencia de calor con base en el modelo de partículas y los resultados obtenidos a través de la experimentación.

ü Establece la diferencia entre los conceptos de calor y temperatura.

PREGUNTAS GUÍA:

1. Si calentara un anillo, el agujero ¿se agrandará o se hará más pequeño?

DESARROLLE LA HIPÓTESIS:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

FUNDAMENTO TEÓRICO:

Una de las reglas para la transferencia de calor es que siempre este se transferirá del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura; este principio conocido con el nombre de equilibrio térmico, busca igualar las temperaturas de los cuerpos y es utilizado por muchos sistemas de refrigeración con el fin de regular la temperatura, como por ejemplo, el refrigerador o un aire acondicionado.

Por tanto, los términos de temperatura y calor, aunque relacionados entre sí, se refieren a conceptos diferentes: la temperatura es una propiedad de un cuerpo que se relaciona con la transferencia de calor de un cuerpo a otro; y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas. Por lo tanto, podemos afirmar que el calor es una forma de energía.

La transferencia de calor, necesariamente lleva consigo un aumento o disminución de temperatura, el que también provocará algunos cambios en las sustancias, como podría ser, cambios de Presión, resistencia eléctrica y la dilatación de los cuerpos. Los cambios de temperatura tienen que medirse a partir de otros cambios en las propiedades de una sustancia.

Efectos de la temperatura en los materiales

Los efectos de la energía calorífica sobre los cuerpos se presentan como un aumento de la temperatura un cambio de estado o un incremento del volumen.

El movimiento que tienen las partículas de un cuerpo (agitación térmica) es el que origina la existencia de la energía calorífica, pero cuando el movimiento se incrementa también se incrementa el espacio que existe entre las partículas.

Uno de los efectos que provoca la variación de temperatura en los materiales, es la dilatación, esta dependerá exclusivamente del material que se desea analizar, esta dilatación se dice que es proporcional a la variación de temperatura.

Algunos valores característicos del coeficiente de dilatación en distintos materiales, son los siguientes:

Este cálculo es de mucha importancia en la construcción de puentes y edificios debido a que los materiales podrán contraerse con el frío y expandirse con el calor, en otras palabras su longitud cambiara y para ello se debe disponer de las holguras necesarias.

MATERIAL:

· 1 clavo grande

1 clip,

· Pinzas

PROCEDIMIENTO:

1. Endereza uno de los extremos del clip.

2. Con una pinza toma el extremo y hace un bucle de dos o tres vueltas alrededor del clavo. (ver figura). El clavo tiene que pasar exactamente por el bucle.

3. Ahora toma la cabeza del clavo con la pinza y acerca la punta a la llama de una hornalla.

4. Cuando el clavo este al rojo, trata de hacer pasar la punta por el bucle.

RESULTADO ESPERADO:

Cuando tratas de pasar el clavo por el bucle este ya no pasa.

Explicación

Lo que ha sucedido es que al calentar el clavo se dilató y por eso no pasa a través del bucle del clip. La dilatación por calentamiento es un fenómeno que demuestra que el clavo absorbe la energía de la llama, la cual se convierte en energía "cinética" de los átomos que forman la malla de metal del clavo. Al absorber energía los átomos del metal se ponen a "vibrar" mas vivamente y "chocan" con sus vecinos aumentando la separación que hay entre ellos y este fenómeno de separación se traduce en la dilatación del clavo.

Cuando el clavo se enfría, la energía absorbida se devuelve al medio, los átomos se tranquilizan, ya no chocan tanto y la red metálica vuelve a tener el tamaño original. Por eso al enfriar el clavo pasa de nuevo a través del bucle.

En este experimento, comprobamos que hay dilatación radial del clavo, pero también existe dilatación longitudinal, esto es, la longitud del clavo aumenta cuando se lo calienta. Sin embargo, este aumento es muy pequeño por lo que es imperceptible a simple vista.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

Comentar con los alumnos acerca de los conceptos previos de dilatación, calor, temperatura.

Asegurarse de que los alumnos entiendan lo que es un modelo cinético mediante la explicación del mismo en base a sus postulados.

BIBLIOGRAFÍA Y LINKS DE INTERÉS:

· http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/fisica/default.asp

· http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/fisica.html

· http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/1719/experimentos.html - 31k -

· http://www.tianguisdefisica.com/mapa.htm

· http://www.cienciafacil.com/fisica.html

· http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/AMFISICA/document/fisica2005/experimentos.html

· http://ciencianet.com/experimentos.html

· http://www.fisicarecreativa.com/sitios_vinculos/ciencia/children.htm

BLOQUE III.

LAS INTERACCIONES DE LA MATERIA

UN MODELO PARA DESCRIBIR LO QUE NO PERCIBIMOS

Tema No.3: Cómo cambia el estado de la materia

1.1: Calor y Temperatura, ¿Son lo mismo?

PRÁCTICA No. 3 La Cacerola De Papel

PROPÓSITO GENERAL:

l Los alumnos: Construirán explicaciones sencillas de procesos o fenómenos macroscópicos como los asociados con el calor, la presión o los cambios de estado, utilizando el modelo cinético corpuscular.

OBJETIVOS PARTICULARES:

· Explicará el calor en términos del modelo cinético.

· Será capaz de diferenciar entre los conceptos de Temperatura y Calor.

· Identificará las transformaciones entre el calor y otras formas de energía.

APRENDIZAJES ESPERADOS:

ü Explica el concepto de temperatura como manifestación de la energía cinética y de los choques entre las partículas del modelo cinético.

ü Explica el concepto de calor como transferencia de energía térmica entre dos cuerpos debida a su diferencia de temperatura utilizando el modelo cinético corpuscular de la materia.

ü Explica algunos fenómenos de transferencia de calor con base en el modelo de partículas y los resultados obtenidos a través de la experimentación.

ü Establece la diferencia entre los conceptos de calor y temperatura.

Preguntas guía

1. ¿Por qué el papel no se quema?

2. ¿Pasará lo mismo si la cantidad de agua en la charola es menor?

3. ¿Con todos los papeles pasa lo mismo?

DESARROLLE LA HIPÓTESIS:

FUNDAMENTO TEÓRICO:

La materia está compuesta de átomos y moléculas (que son grupos de átomos) y la energía hace que los átomos y las moléculas estén en constante movimiento - rotando alrededor de si mismas, vibrando o chocándose unas con otras. El movimiento de los átomos y moléculas crea una forma de energía llamada calor o energía térmica, que está presente en todo tipo de materia. Incluso en el vacío más frío del espacio hay materia que posee calor, muy pequeño pero medible.

Cuanta más energía se mete en un sistema, más activas se ponen sus moléculas. Cuanto más rápidas se mueven las moléculas, más energía térmica o calor producen. La cantidad de calor en una sustancia está determinada por qué tan rápido se mueven sus moléculas, que a su vez depende de cuánta energía tiene el sistema.

Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas.

El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su número, su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo.

El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si se añade calor, la temperatura aumenta. Si se quita calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía.

Si se toman dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es más ala que la otra, habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma temperatura.

La temperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía.

Para entender qué significa la temperatura a nivel molecular debemos recordar que la temperatura es la energía media de las moléculas que componen una sustancia. Los átomos y las moléculas no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energías entre ellas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente. A veces estas moléculas colisionan entre si. Cuando esto tiene lugar las moléculas que se mueven más deprisa transfieren parte de su energía a las que se mueven más despacio, haciendo que las más rápidas se ralenticen y las más lentas se aceleren. Si ponemos más energía en el sistema, la velocidad media de las moléculas se incrementa, lo que hace que se produzca energía térmica o calor. Por lo tanto, temperaturas altas corresponden a sustancias que tienen un movimiento medio molecular mayor. Al tacto, por supuesto, no se puede sentir ni medir el movimiento de cada molécula, solo el movimiento medio de todas ellas.

Entendiendo este concepto de temperatura, es posible explicar como el calor (energía térmica) fluye de un cuerpo a otro. La energía térmica es llevada por las moléculas en forma de movimiento y algunas de ellas, a través de la colisión molecular, se lo transfieren a otras moléculas de un segundo objeto que se pone en contacto con ellas. Este mecanismo de transferencia de energía térmica se le llama conducción.

Un segundo mecanismo de transporte de calor es ilustrado por una olla de agua que se coloca sobre una estufa. La convección envuelve el movimiento real de las moléculas más energéticas de un líquido o un gas.

La tercera manera en que el calor puede ser transferido de un cuerpo a otro es por radiación, esta es la manera como el sol calienta la tierra. La radiación fluye del sol a la tierra, y parte de ella es absorbida calentando la superficie. El mayor dilema de los físicos, desde la época de Newton, era como explicar la naturaleza de la radiación.

MATERIAL:

· Papel

· Agua

· Grapadora

· Cerillos

· Mechero Bunsen

PROCEDIMIENTO:

Hay que preparar un recipiente de papel que nos sirva después de cazuela. Puede servir un folio y a partir de él construir un paralelepípedo sin base superior. La solidez de la estructura puede conseguirse gracias a unas grapas que ayudarán a mantener los ángulos rectos.

2. Una vez construido el cazo de papel, lo pondremos sobre el soporte, lo llenaremos de agua y ya podremos prender el fuego.

RESULTADO ESPERADO:

El agua se calentará, llegando a hervir, pero el papel no se quemará

Explicación

El contacto con el agua hace que el calor se transmita del papel al agua y que, en consecuencia, la temperatura del papel no llegue a la de su inflamación. Obviamente, si no hubiera agua, todo el calor dado por el fuego se destinaría a aumentar la energía interna del papel y a incrementar su temperatura hasta hacerlo arder.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

Comentar con los alumnos sobre la energía y los tipos que hay de ésta.

Comentar sobre las experiencias cotidianas alrededor del calor y la temperatura.

Analizar el principio de conservación de la energía.

Una experiencia similar es acercar los brasas de un cigarrillo a un papel que esté justamente en contacto con una moneda: ésta se calentará, pero el papel no arderá. Igualmente ocurre si enrollamos fuertemente un papel alrededor de un clavo o cualquier objeto metálico: al ponerlo al fuego, el papel no arderá.

ACTIVIDAD:

Haga que los estudiantes se comporten como moléculas. Primero hágales estarse quietos y cerca unos de otros. Entonces haga que los estudiantes empiecen a moverse por la habitación a medida que entra más energía en el sistema. Haga entonces que los estudiantes se paren y noten donde se encuentran. Deberán estar más lejos unos de otros y sentirse más calientes que cuando empezaron.

ACTIVIDAD:

Toma 3 recipientes de agua - en una muy fría, en otra tibia y en la otra muy caliente (pero no te quemes!). Pon una mano en el agua caliente y otra en el agua muy fría por 5 segundos y después pon ambas manos en el recipiente templado. Notarás que el agua templada se sentirá caliente en la mano que estaba antes en el agua fría y fría en la que estaba caliente. Nuestra piel nos da información sobre la diferencia de temperaturas entre la piel y el objeto que estamos tocando, pero no nos proporciona una medida de la temperatura en si.

Explicar a los alumnos lo siguiente: éstos son algunos ejemplos de los diferentes tipos de energía que pueden convertirse en energía térmica (calor).

(1) La energía mecánica se convierte en energía térmica siempre que botamos una pelota. Cada vez que la pelota rebota en el suelo parte de la energía de su movimiento (energía cinética) se convierte en calor, haciendo que la pelota cada vez rebote menos.

(2) La energía térmica puede ser transferida de unos objetos a otros haciendo que se calienten. Cuando calentamos agua en una cazuela, el calor de la estufa hace que las moléculas de la cazuela empiecen a vibrar más deprisa, haciendo que la cazuela se caliente. El calor de la cazuela hace a su vez que las moléculas de agua se muevan más deprisa calentándose. Por lo tanto cuando calentamos algo no estamos más que incrementando la velocidad de sus moléculas.

(3) La energía eléctrica se convierte en energía térmica cuando usamos estufas eléctricas, tostadores o bombillas.

(4) Nuestros cuerpos convierten a energía química de los alimentos que comemos en calor.

(5) La luz del Sol se convierte en calor y hace que la superficie de la Tierra esté caliente.

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS:

· http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/fisica/default.asp

· http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/fisica.html

· http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/1719/experimentos.html - 31k -

· http://www.tianguisdefisica.com/mapa.htm

· http://www.cienciafacil.com/fisica.html

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· http://ciencianet.com/experimentos.html

· http://www.fisicarecreativa.com/sitios_vinculos/ciencia/children.htm

BLOQUE III.

LAS INTERACCIONES DE LA MATERIA

UN MODELO PARA DESCRIBIR LO QUE NO PERCIBIMOS

Tema No.3: Cómo cambia el estado de la materia

3.2: El modelo de partículas y la Presión

PRÁCTICA No. 4 El Ludión O Diablillo De Descartes.

PROPÓSITO GENERAL:

OBJETIVOS PARTICULARES:

Explica el concepto de presión en fluidos en función del modelo de Pascal
Relaciona el principio de Arquímedes con fenómenos cotidianos.
Usa el principio de Pascal para explicarse comportamientos de los líquidos

APRENDIZAJES ESPERADOS:

Explica el concepto de presión en fluidos en función del modelo de partículas.
Realiza mediciones de la presión de un objeto dentro de un líquido y explica los resultados con el principio de Pascal.
Establece la diferencia entre los conceptos de fuerza y presión.
Relaciona el principio de Pascal con el modelo cinético y lo utiliza para explicar fenómenos cotidianos y el funcionamiento de algunos aparatos.

Preguntas guía

1. ¿Habrá variación si en lugar de la pluma usamos un cilindro más grande?

2. ¿El peso del lastre es importante para este experimento?

DESARROLLE LA HIPÓTESIS:

FUNDAMENTO TEÓRICO

La presión en los fluidos

El concepto de presión es muy general y por ello puede emplearse siempre que exista una fuerza actuando sobre una superficie. Sin embargo, su empleo resulta especialmente útil cuando el cuerpo o sistema sobre el que se ejercen las fuerzas es deformable. Los fluidos no tienen forma propia y constituyen el principal ejemplo de aquellos casos en los que es más adecuado utilizar el concepto de presión que el de fuerza.

Cuando un fluido está contenido en un recipiente, ejerce una fuerza sobre sus paredes y, por tanto, puede hablarse también de presión. Si el fluido está en equilibrio las fuerzas sobre las paredes son perpendiculares a cada porción de superficie del recipiente, ya que de no serlo existirían componentes paralelas que provocarían el desplazamiento de la masa de fluido en contra de la hipótesis de equilibrio. La orientación de la superficie determina la dirección de la fuerza de presión, por lo que el cociente de ambas, que es precisamente la presión, resulta independiente de la dirección; se trata entonces de una magnitud escalar.

El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter incompresible de los líquidos. En esta clase de fluidos la densidad es constante, de modo que de acuerdo con la ecuación p = por + · g · h si se aumenta la presión en la superficie libre, por ejemplo, la presión en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que · g · h no varía al no hacerlo h.

Si se dispone de cierta cantidad de aire en un recipiente ocupando un volumen a una presión y a una temperatura resulta fácil variar el valor de estas magnitudes. Así sí se comprime el gas disminuye el volumen y aumenta la presión.

MATERIAL:

Una botella de plástico transparente de aproximadamente 1,5 litros. Si es posible con tapón de rosca.(Por ej. una de refresco)
Una carcasa de bolígrafo que sea transparente.
Pequeños trozos de un material denso que se puedan introducir en el interior de la carcasa del bolígrafo. Por ejemplo: trozos de alambre, perdigones, etc.

PROCEDIMIENTO:

1. Si el bolígrafo tiene un agujero lateral, se tapa con cinta adhesiva.

2. Se llena la botella con agua

3. Se pone el material denso en el interior del bolígrafo, de tal manera que quede flotando, prácticamente sumergido, una vez tapado el agujero superior. El agujero interior no debe quedar completamente tapado.

4. Se cierra la botella.

RESULTADOS ESPERADOS:

Cuando se presiona la botella lo suficiente, se observa como el bolígrafo desciende hasta llegar al fondo. Al disminuir la presión ejercida, el bolígrafo asciende de nuevo.

Explicación:

Al presionar la botella se puede observar como disminuye el volumen de aire contenido en el interior del bolígrafo. Al dejar de presionar, el aire recupera su volumen original. Esto es consecuencia del principio de Pascal. Un aumento de presión en un punto cualquiera de un fluido encerrado se transmite a todos los puntos del mismo.
Antes de presionar la botella, el bolígrafo flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua. La disminución del volumen del aire en el interior del bolígrafo, lleva consigo una reducción de la fuerza de empuje ejercida por el agua. Esto es una consecuencia del principio de Arquímedes: Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente que es igual al peso del fluido desalojado.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

Establecer junto a los alumnos la diferencia entre presión y fuerza

Realizar mediciones de presión de un objeto dentro de un líquido y explicar los resultados con el principio de Pascal.

Explicar esta aplicación del principio de Pascal: La prensa hidráulica es una máquina simple semejante a la palanca de Arquímedes, que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidráulicos de maquinaria industrial

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS:

· http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/fisica/default.asp

· http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/fisica.html

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· http://www.tianguisdefisica.com/mapa.htm

· http://www.cienciafacil.com/fisica.html

· http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/AMFISICA/document/fisica2005/experimentos.html

· http://ciencianet.com/experimentos.html

· http://www.fisicarecreativa.com/sitios_vinculos/ciencia/children.htm

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LAS INTERACCIONES DE LA MATERIA

UN MODELO PARA DESCRIBIR LO QUE NO PERCIBIMOS

Tema No.3: Cómo cambia el estado de la materia

3.2: El modelo de partículas y la Presión

3.3 ¿Qué sucede en los sólidos, los líquidos y los gases cuando varía su temperatura y la presión ejercida sobre ellos?

PRÁCTICA No. 5 La Lata Que Se Aplasta.

PROPÓSITO GENERAL:

OBJETIVOS PARTICULARES:

· Comprueba el efecto de la presión y la temperatura en dos diferentes estados de agregación.

· Explicará lo que sucede con un líquido y un gas cuando varía su temperatura y la presión ejercida.

· Interpreta los cambios de estado que suceden en el bote en términos de transferencia de calor.

APRENDIZAJES ESPERADOS:

ü Relaciona fenómenos cotidianos en el comportamiento de los gases de acuerdo con el modelo de partículas

ü Explica el concepto de presión en fluidos en función del modelo de partículas.

ü Establece la diferencia entre los conceptos de fuerza y presión.

ü Describe los cambios de estado de la materia en términos de la transferencia de calor y los explica con base en el modelo cinético.

PREGUNTAS GUÍA:

1. ¿Por qué se necesita que la lata tenga agua hirviendo para ser comprimida?

2. ¿Qué comprimió la lata?

3. Cuando la lata se comprime su volumen disminuye. ¿Qué ocupaba casi todo el volumen de la lata justo antes de comprimirse?

4. Si casi no tenía agua ¿cómo es que ahora está casi llena?

5. ¿Qué hace que el agua se introduzca a la lata?

6. La presión interior baja bruscamente, ¿por qué se comprime la lata? ¿Hay algo afuera de la lata que ejerza presión sobre ella?

DESARROLLE LA HIPÓTESIS:

FUNDAMENTO TEÓRICO

La masa de un litro de aire depende del numero de moléculas que contenga (el volumen es el espacio ocupado por las partículas). La presión del gas depende del número de partículas, del volumen y de la temperatura:

P aumenta con el número de moléculas (n)

P disminuye al aumentar el volumen (V)

P aumenta al aumentar la temperatura (T)

Si se dispone de cierta cantidad de aire en un recipiente ocupando un volumen a una presión y a una temperatura resulta fácil variar el valor de estas magnitudes.

Si se comprime el gas disminuye el volumen y aumenta la presión.

Si se eleva la temperatura aumenta la presión. Si las paredes del recipiente lo permiten, este aumento de presión puede hacer que el gas se expanda, ocupando un mayor volumen.

Entre las variables P, V y T existe una importante relación llamada Ecuación general de los gases. Si alguna de las variables se mantiene constante la ecuación se expresa de manera más simple por medio de la ley de Boye (si no varía la temperatura) o por la ley de Gay-Lusa (cuando la presión es constante).

En estado líquido las moléculas están en contacto unas con otras de forma que actúan entre ellas fuerzas de unión, son las llamadas fuerzas intermoleculares cuya intensidad depende del tipo de sustancia.

En estado líquido muchas moléculas tienen energía suficiente para debilitar la acción de estas fuerzas intermoleculares y ello provoca la libertad de movimiento en el seno del líquido. Incluso hay moléculas con la energía necesaria para vencer la acción de estas fuerzas completamente y pasar a estado gaseoso: fenómeno de evaporización.

Al aumentar la temperatura, la energía media de las moléculas es mayor y por tanto se favorece la evaporación.

Las moléculas del líquido que pasan al estado de vapor chocan contra las moléculas del aire que hay encima del líquido y pueden volver al seno del líquido.

En la superficie del líquido se dan dos procesos:

Paso de moléculas con la energía suficiente, del medio líquido al estado de vapor.

Paso de moléculas del vapor al medio líquido, por choques con las moléculas del aire.

Como consecuencia de estos dos procesos, se forma encima del líquido una nube de vapor que se manifiesta como una presión de vapor que dependerá de la temperatura del líquido.

En la superficie de un líquido se produce un enfriamiento entre la presión de la nube de vapor y la presión del aire que tiene encima. Si la presión de aire es mayor, pocas serán las moléculas del líquido que pasen a vapor. Pero si la presión del vapor llega a igualar a la presión del aire, muchas moléculas del líquido pasarán a estado de vapor: éste es el momento de la ebullición.

MATERIAL

· Una lata de aluminio (de preferencia de refresco)

· Guante para objetos caliente

· Fuente de Calor (Mechero Bunsen)

· Agua

PROCEDIMIENTO:

1. La lata debe ser de aluminio delgado, como las de refresco.

2. Se vierte un poquito de agua en su interior, aproximadamente dos cucharadas.

3. La lata con el agua se pone al fuego. Puede ser un mechero de alcohol, como en la foto, o uno de gas o la estufa de la casa.

4. En cualquier caso debes tener mucho cuidado, usa un guante para manejar objetos calientes

5. El agua de la lata hierve y después de medio o un minuto desde que se haya iniciado la ebullición la lata está lista.

6. Como la lata está caliente se usa una pinza para manejarla. La pinza se puede hacer con dos tiras o reglas de madera pegadas con cinta a una pieza de madera del ancho de la lata, unos 6.5 cm.

7. La lata es tomada con las pinzas y rápidamente es llevada a un recipiente que contiene agua fría.

8. La lata se invierte de manera que la apertura quede hacia abajo y se sumerge en el agua fría

9. Casi al momento, con un tronido, la lata se comprime de golpe.

10. Después de que la lata ha sido comprimida, al levantarla sale agua de su interior

RESULTADO ESPERADO:

La lata fue comprimida por algo invisible

La lata se apachurra aparentemente sola al hacer contacto con agua. La comprimió una fuerza ejercida por algo invisible.

Explicación

Cuando el agua de la lata ha estado hirviendo durante un rato, el vapor ha expulsado al aire y llena la lata. Al poner la lata al agua, baja la temperatura del vapor que hace contacto con la parte de la lata sumergida. Este vapor se condensa, se hace agua líquida, y así ocupa un volumen menor que como vapor. El rápido cambio de volumen de esa parte del vapor provoca un descenso violento en la presión de todo el interior de la lata. Ese cambio rápido de presión hace que la temperatura de todo el vapor baje y se condense, la presión del interior baja aún más. Todo eso sucede en una fracción de segundo.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

Es imprescindible que el bote no tenga ningún poro ni agujero y que el tapón ajuste perfectamente. Si se quiere acelerar el proceso basta con intensificar el enfriamiento, poniendo la botella en un baño o corriente de agua fría o de hielo.

Si la experiencia se hace con una botella de vidrio, el aplastamiento no se produce dada la rigidez del material, aunque sí tendríamos luego dificultades para extraer el tapón y abrir la botella: habríamos hecho un envase “al vacío”.

Esta experiencia puede hacerse también con una lata metálica de paredes no muy gruesas: el proceso es el mismo, pero sorprende mucho más el resultado al tratarse de un material al que le presumimos mayor resistencia a deformarse que al plástico

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS:

· http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/fisica/default.asp

· http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/fisica.html

· http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/1719/experimentos.html - 31k -

· http://www.tianguisdefisica.com/mapa.htm

· http://www.cienciafacil.com/fisica.html

· http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/AMFISICA/document/fisica2005/experimentos.html

· http://ciencianet.com/experimentos.html

· http://www.fisicarecreativa.com/sitios_vinculos/ciencia/children.htm

$Cuadro de texto: PRÁCTICA No.1 Identificación de los colores del espectro luminoso. Espectroscopio PRACTICA No. 2 Disco De Newton Y Prisma De Agua PRACTICA No. 3 El Arco Iris. Modelo De La Gota De Agua PRACTICA No. 4 El Arco Iris Refracción Y Reflexión PRÁCTICA No. 5 Electromagnetismo. Alineación PRÁCTICA No. 6 Electromagnetismo. Electroimán$

BLOQUE IV

MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

Tema 1. Aproximación a fenómenos relacionados con la naturaleza de la materia

Subtema 1.1 Manifestaciones de la estructura interna de la materia

PRÁCTICA No.1 Identificación de los colores del espectro luminoso. Espectroscopio

PROPOSITO GENERAL:

· Los alumnos: Relacionen el comportamiento del electrón con fenómenos electromagnéticos macroscópicos. Particularmente que interpreten a la luz como una onda electromagnética y se asocie con el papel que juega el electrón en el átomo.

OBJETIVOS PARTICULARES:

· El alumno comprenderá el desarrollo de la Teoría Atómica.

· El alumno con la asistencia del maestro establecerá la importancia de los espectros de emisión en el desarrollo de la Teoría Atómica.

APRENDIZAJE ESPERADO

ü Identificar los colores del espectro luminoso.

ü Entender por qué el color de cada elemento es característico de estos.

ü Reconocer que los átomos son partículas extraordinariamente pequeñas e invisibles a la vista humana.

PREGUNTAS GUIA

1. ¿Qué es un Espectroscopio y cual es su función?

2. ¿Que es un Espectro Electromagnético?

3. ¿Cómo se puede utilizar el Espectroscopio en la vida cotidiana?

ELABORE SU HIPÓTESIS

Debido al riesgo para los alumnos el maestro deberá elaborar la práctica e impartirla como una practica de demostración.

FUNDAMENTO TEORICO

En Física, un átomo (partícula indivisible) es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad. El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia propuesto por los filósofos griegos Demócrito y Epicuro, sin embargo, no se generó el concepto por medio de la experimentación sino como una necesidad filosófica que explicaría la realidad, ya que, como proponían estos pensadores, la materia no podía dividirse indefinidamente, por lo que debía existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formas creara todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean. El siguiente avance significativo se realizó hasta en 1773 el químico francés Antaine-Laurent de Lavoisier postuló su enunciado: "La materia no se crea ni se destruye, simplemente se transforma."; demostrado más tarde por los experimentos del químico inglés John Dalton quien en 1804, luego de medir la masa de los reactivos y productos de una reacción, concluyó que las sustancias estaban compuestas de átomos esféricos idénticos para cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro.

Ø Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias.

Ø Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.

Sin embargo la existencia del átomo no quedó demostrada hasta el siglo XIX. Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por John Thomson, se determinó que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban según este modelo inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel, por lo que aquí se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas. La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa. Sin embargo los electrones no pueden escoger cualquier orbita que quieran. Ellos están restringidos a orbitas con solo ciertas energías. Los electrones pueden saltar de un nivel de energía a otro, pero ellos nunca pueden tener orbitas con otras energías distintas a los niveles de energía permitidos. El electrón puede ganar la energía que necesita absorbiendo luz. Si el electrón salta del segundo nivel al primer nivel de energía, el debe deshacerse de parte de su energía emitiendo luz. El átomo absorbe o emite luz en paquetes discretos llamados fotones, y cada fotón tiene una energía definida, por lo que la luz absorbida o emitida debe tener una longitud de onda definida.

El color es un fenómeno físico de la luz o de la visión, asociado con las diferentes longitudes de onda en la zona visible del espectro electromagnético. Es importante señalar que del amplio espectro electromagnético, sólo una pequeña parte puede ser percibida por el ojo humano. La luz visible está formada por vibraciones electromagnéticas cuyas longitudes de onda van de unos 350 a unos 750 nanómetros (milmillonésimas de metro). La luz con longitud de onda de 750 nanómetros se percibe como roja y la luz con la longitud de onda de 350 nanómetros se percibe como violeta. Las luces de longitudes de onda intermedias se perciben como azul, verde, amarilla o anaranjada. Todos los objetos tienen la propiedad de absorber y reflejar o emitir ciertas radiaciones electromagnéticas. Los distintos colores de luz tienen en común el ser radiaciones electromagnéticas que se desplazan con la misma velocidad, aproximadamente, 300.000 kilómetros por segundo (velocidad de la luz). Cada elemento químico emite luz de determinados colores, su espectro, porque los electrones saltan en todos los átomos de ese elemento entre los mismos niveles permitidos.

Un espectroscopio es un equipo que te permite saber de que están hechas las cosas, funciona al descomponer la luz en diferentes colores. Se observa diferentes colores con diferentes elementos cuando se alumbran. El espectroscopio pone en vista los colores de la luz, por lo que se pueden identificar los elementos por las barras alumbrantes que se observan.

Longitudes de onda del espectro visible.

MATERIALES Y REACTIVOS.

· Foco Fluorescente

· CD o DVD

· Caja de cartón (aprox. 8 pulgadas)

· 2 navajas de un filo

· 1 tubo de papel de baño

· Tape transparente

· Tape gris

El espectroscopio tendrá tres partes elementales. Una ranura, hecha por 2 navajas de un filo, una rejilla de difracción hecha por el CD, y un sitio de observación (compuesto por el tubo de papel de baño). Asegurase que las tres partes estén alineadas adecuadamente.

PROCEDIMIENTO

1. Colocar el CD a un lado de la caja, aproximadamente ½ de una pulgada del extremo izquierdo. Utilizar una pluma para trazar el centro del CD en la caja, esta marca nos indica la colocación del tubo de papel de baño.

2. Colocar el tubo de papel de baño en el destino donde se trazo el centro del CD. Dibujar otro circulo en la caja (trazar el circulo del tubo de papel de baño).

3. Mover el tubo de papel de baño un poco (½ de una pulgada hacia derecha), trazar otro círculo alrededor del tubo de papel de baño, estos círculos nos indicaran donde cortar la caja.

4. Cortar el oval trazado con una navaja o tijeras filosas (este oval permitirá la entrada en un ángulo del tubo de papel de baño).

5. Voltear la caja (1/4 de vuelta), el oval antes cortado debe de estar a la derecha. Utilizando el CD otra vez, dibujar otro círculo cercano el extremo izquierdo de la caja.

6. Hacer una ranura (1/2 pulgada de ancho por 2 pulgadas de longitud) en el lugar donde se trazo el circulo del CD, el extremo superior de la ranura debe estar en el borde superior del circulo trazado.

7. Colocar cuidadosamente las 2 navajas de un filo arriba de la ranura rectangular (asegurase de que los extremos filosos estén en la misma posición uno con otro).

8. Pegar las navajas con tape transparente a la caja dejando una pequeña abertura entre los extremos filosos

9. En seguida, colocar la caja en su posición básica (con la abertura de caja hacia arriba), la ranura debe estar en posición frontal hacia ti. Pegar el CD en la pared trasera adentro de la caja (el lado de grabación debe de estar colocado hacia ti. El extremo izquierdo del CD debe de estar a la misma distancia que el extremo izquierdo de la ranura.

10. Sellar todas los lugares de la caja donde pudiera entrar luz (utilizar el tape gris).

11. Utilizar el tape gris para pegar el tubo de papel de baño para que el tubo se mantenga en el ángulo colocado.

12. Para asegurarse que el ángulo es el adecuado, se debe sostener la ranura hacia la luz del foco fluorescente y observar por el tubo de papel de baño, ajustando el ángulo hasta poder observar el espectro completo (del color rojo hasta el color morado).

Nota: Se podrá distinguir mejor las líneas del espectro si se utiliza un DVD ya que este tiene líneas mas cercanas unas con otras, por lo que el espectro del elemento analizado se observará mas eficazmente.

Paso 1 Paso 2 Paso 3

Paso 4 Paso 5 y 6 Paso 7 y 8

Paso 9 Paso 10 Paso 11

RESULTADOS ESPERADOS:

Al sostener la ranura del espectroscopio hacia la fuente de luz (foco fluorescente), se observará un espectro simple de colores. Estos focos funcionan al calentar el filamento de tungsteno donde se encuentra el elemento mercurio.

Se observará una línea verde, una línea morada alumbrante, y una línea anaranjada menos alumbrante. Estas líneas nos dicen que el elemento mercurio es el que esta proporcionado algunas de estas líneas del espectro. Se observará una línea ultravioleta en el extremo del espectro, esta línea es proporcionada por el elemento fósforo que se encuentra adentro del vidrio del foco. La banda oscura que se observa indica la localización del centro del disco.

La luz se compone de ondas electromagnéticas, cada una con diferente longitud de onda lo cual da un color característico. El espectro observado del elemento mercurio presenta alas siguientes longitudes de onda.

COLOR	INTENSIDAD	LONGITUD DE ONDA (nm)
Verde	Alta	589-700
Rojo-anaranjado	Media	589-627
Rojo claro	Media	579
Violeta	Alta	480
Rojo	Media	589-627

Si se utiliza un foco hecho de neón, se observara varios colores, pero el rojo y anaranjado serán los mas alumbrantes del espectro del elemento neón.

El espectro observado del elemento mercurio presenta las siguientes longitudes de onda.

COLOR	INTENSIDAD	LONGITUD DE ONDA (nm)
Verde	Media	540
Amarilla	Media	588
Anaranjada	Media	603
Rojo - Anaranjado	Media	626
Rojo	Alta	633
Rojo	Alta	640
Rojo	Alta	660

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

· Comentar ideas previas a los alumnos acerca del átomo.

· Explicar los conceptos de átomo, electrones, elementos y longitud de onda para asegurarse que el alumno los comprendió.

· Comente con el grupo la presente actividad, relacione los aprendizajes teóricos con ella y fundamente el motivo de realizarla.

· Pida al alumno que reporte la actividad, así mismo que de respuesta a ciertas preguntas que reafirmen lo realizado en la misma, además puede pedir al alumno que exprese en este informe sus comentarios personales.

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS

· http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n

· http://www.maloka.org/f2000/waves_particles/wavpart2.html

· http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/physical_science/basic_tools/wavelength.sp.html

· http://usuarios.lycos.es/pefeco/ondas2/ondas2_indice.htm

· http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/light/cd_spectroscope/spectroscope.html

BLOQUE IV.

MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

Tema 3. Los Fenómenos Electromagnéticos

Subtema 3.3. ¡Y se hizo la luz! Las ondas electromagnéticas

PRACTICA No. 2 Disco De Newton Y Prisma De Agua

PROPÓSITO GENERAL:

l Los alumnos: Relacionen el comportamiento del electrón con fenómenos electromagnéticos macroscópicos. Particularmente que interpreten a la luz como una onda electromagnética y se asocie con el papel que juega el electrón en el átomo.

OBJETIVOS PARTICULARES:

· El alumno determinará la forma en que las ondas luminosas se mezclan para producir la luz blanca.

· El alumno con la ayuda del maestro demostrará que el color blanco es una mezcla de todos los colores del arco iris.

· El alumno comprobará cómo al girar con rapidez el disco de la práctica, persisten los colores en la retina, haciéndonos ver el color blanco, como mezcla de todos los colores que existen en la cartulina.

· El alumno utilizará el agua para separar la luz en sus diferentes colores.

APRENDIZAJE ESPERADO

ü Comprender algunas de las características de las ondas electromagnéticas.

ü Analizar la luz blanca como superposición de ondas.

ü Comprender como las ondas electromagnéticas, en particular la luz, se reflejan y cambian de velocidad al viajar por medios distintos.

PREGUNTAS GUIA

1. ¿Qué es el disco de Newton?

2. ¿Que es la descomposición de la luz blanca?

3. ¿Cómo se forma el arco iris?

4. ¿Por qué es posible observar los diferentes colores del espectro electromagnético?

ELABORE SU HIPÓTESIS

FUNDAMENTO TEORICO

Hace más de tres siglos, Isaac Newton logró demostrar con ayuda de un prisma que la luz blanca del Sol contiene colores a partir del rojo, pasando por el naranja, amarillo, verde, por el azul hasta llegar al violeta. Esta separación de la luz en los colores que la conforman recibe el nombre de descomposición de la luz blanca. En el siglo XIX el físico matemático británico James Maxwell investigó las propiedades de las ondas electromagnéticas y la luz y desarrolló la teoría que ambas tienen la misma naturaleza.

Por lo que, la luz es una onda electromagnética, compuesta por partículas energizadas, por lo que la luz se forma por saltos de los electrones en los orbitales de los átomos. Las ondas electromagnéticas son ondas transversales, en las que el campo eléctrico y el campo magnético son perpendiculares entre sí y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación. Como en todo movimiento ondulatorio, las ondas electromagnéticas transportan cierta energía y cierta cantidad de movimiento de un punto a otro del espacio, sin que exista un transporte neto de materia. Los electrones poseen la extraña cualidad de moverse en determinados orbitales sin consumir energía, pero cuando caen a un orbital inferior de menor energía (más próximo al núcleo) emiten energía en forma de radiación. Algunos de esos saltos producen radiación visible que llamamos luz, radiación que ven nuestros ojos en su manifestación de color.

Las ondas electromagnéticas se pueden ordenar en un espectro que se extiende desde ondas de frecuencias muy elevadas (longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas (longitudes de onda altas). Por orden creciente de longitudes de onda (orden decreciente de frecuencias), se ha confeccionado una escala denominada espectro electromagnético. Es importante señalar que del amplio espectro electromagnético, sólo una pequeña parte puede ser percibida por el ojo humano. Por debajo del violeta se encuentran longitudes de onda más bajas como los rayos ultravioleta y por encima del rojo se hallan longitudes de onda más altas como los rayos infrarrojos. Por lo que la luz visible forma parte de una estrecha franja que va desde longitudes de onda de 380nm (violeta) hasta los 780 nm (rojo). Los colores del espectro se ordenan como en el arco iris, formando el llamado espectro visible. Para el color se utiliza un criterio de orden aditivo o, mejor dicho, de síntesis aditiva. Esto significa que a medida que sumamos color se restituye gradualmente el blanco. Esto demuestra que la luz blanca esta constituida por la superposición de todos estos colores.

Dentro de las sustancias transparentes la luz va a menor velocidad que en el vacío y una parte de ella siempre es absorbida debido a su interacción con los electrones de la materia. Podemos ver la luz difundida por la superficie (luz reflejada) o la transmitida por el cuerpo si es traslúcido. Al interactuar la luz con la materia es cuando se produce el color.

MATERIAL:

Sesión I.

· Cartulina

· Tijeras

· Lápiz

· Regla

· Lápices para iluminar de colores rojo, naranja, amarillo, azul, verde, y violeta

Sesión II.

· Lámpara de mano

· Papel grueso (cartoncillo)

· Cinta adhesiva transparente

· Tijeras

· Hoja de papel blanco

· Silla

· Vaso con agua

PROCEDIMIENTO:

Sesión I.

1. Trazar y recortar un círculo de cartulina de 10 cm. de diámetro.

2. Dividir el círculo en seis secciones iguales.

3. Iluminar las secciones en este orden: rojo, naranja, amarillo, azul, verde, y violeta.

4. Atravesar el lápiz por el centro del círculo; dejar aproximadamente la mitad del lápiz de cada lado.

5. Colocar el lápiz de punta sobre una superficie plana y hacerlo girar rápidamente.

6. Observar el color del círculo que da vueltas.

Sesión II.

1. Recortar un círculo del papel grueso para cubrir el cristal de la lámpara de mano.

2. Cortar una ranura muy delgada en el círculo, hasta 1cm antes de cada orilla.

3. Pega el círculo de papel delante de la lámpara.

4. Colocar el vaso con agua en el borde de la silla.

5. Hacer que un ayudante sujete el papel blanco cerca del piso y el borde de la silla.

6. Oscurecer la habitación y colocar la lámpara en un ángulo respecto a la superficie del agua.

7. Cambiar el ángulo de la lámpara de mano y pedir al ayudante que varíe la posición del papel blanco. Observar los colores en el papel blanco.

RESULTADOS ESPERADOS:

DISCO DE NEWTON

La luz blanca esta formada por todos los colores del espectro (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil, y violeta). Al girar, los colores son percibidos por tus ojos. Las imágenes de los colores se retienen en la mente de uno el tiempo necesario y pronto se verá un circulo blanco dando vueltas, porque cuando se mezclan todos los colores del espectro, producen la luz blanca.

PRISMA DE AGUA

Como se menciono anteriormente, la luz blanca contiene todos los colores del espectro (rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta). Cuando la luz solar (en este caso la luz de la lámpara) incide sobre el agua, esta sustancia se encarga de dispersarla en todas las direcciones, por lo que la luz se separará en los colores del espectro al pasar por diferentes sustancias, en este caso el agua. La luz es refractada (inclinada o diseminada) para dividirse en el espectro.

Al entrar la luz de la lámpara en contacto con el agua, esta cambia su dirección varias veces mientras se mueve a través del agua: Primero entra al agua, lo cual ocasiona que se refracte ligeramente. Entonces se mueve hacia el extremo opuesto y se refleja en la cara interna de la misma. Finalmente, vuelve a refractarse cuando sale del agua en forma de luz dispersa. La descomposición en colores es posible porque el índice de refracción del agua es ligeramente distinto para cada longitud de onda, para cada color del espectro.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS

· Comentar ideas previas a los alumnos acerca de la luz blanca y del personaje Isaac Newton.

· Explicar los conceptos de refracción y reflexión de la luz y asegurar que el alumno los comprendió.

· Comente con el grupo la presente actividad, relacione los aprendizajes teóricos con ella y fundamente el motivo de realizarla.

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS

· http://es.wikipedia.org/wiki/Descomposici%C3%B3n_de_la_luz_blanca

· http://www.practiciencia.com.ar/ctierrayesp/tierra/atmosfera/atmosfera/fenopti/refraccion/arcoiris/index.html

· http://antarkos23.blogspot.com/2007/09/prisma-de-hielo-en-la-base-artigas.html

· http://ar.geocities.com/experimet/exp10.htm

BLOQUE IV.

MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

Tema 3. Los Fenómenos Electromagnéticos

Subtema 3.3 ¡Y se hizo la luz! Las ondas electromagnéticas

PRACTICA No. 3 El Arco Iris. Modelo De La Gota De Agua

PROPOSITO GENERAL:

OBJETIVOS PARTICULARES:

· El alumno determinará que el color blanco es una mezcla de todos los colores del arco iris.

· El alumno utilizará el agua para separar la luz en sus diferentes colores.

· El alumno comprenderá el término refracción de la luz.

APRENDIZAJES ESPERADOS.

ü Comprender algunas de las características de las ondas electromagnéticas.

ü Analizar la refracción de la luz en la formación del arco iris

PREGUNTAS GUIA

1. ¿Cómo se forma el arco iris?

2. ¿Cuántos colores se observan en un arco iris?

3. ¿De que esta compuesta la luz?

4. ¿Qué es lo que sucede cuando la luz pasa por una gota de agua?

5. ¿Por qué es posible observar los diferentes colores del espectro electromagnético?

ELABORE SU HIPÓTESIS

FUNDAMENTO TEORICO

El arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas partículas de humedad contenidas en la atmósfera terrestre. La forma es la de un arco multicolor con el rojo hacia la parte exterior y el violeta hacia la interior. A pesar de que el arco iris muestra un espectro continuo de colores, comúnmente se suele aceptar como siete los colores que lo conforman, los cuales son el rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil (ó morado) y violeta. Hace más de tres siglos, Isaac Newton logró demostrar con ayuda de un prisma que la luz blanca del Sol contiene colores a partir del rojo, pasando por el naranja, amarillo, por el verde, por el azul y añil hasta llegar al violeta. Esta separación de la luz en los colores que la conforman recibe el nombre de descomposición de la luz blanca.

La luz es una onda electromagnética, compuesta por partículas energizadas, por lo que la luz se forma por saltos de los electrones en los orbitales de los átomos. Las ondas electromagnéticas son ondas transversales, en las que el campo eléctrico y el campo magnético son perpendiculares entre sí y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación. Como en todo movimiento ondulatorio, las ondas electromagnéticas transportan cierta energía y cierta cantidad de movimiento de un punto a otro del espacio, sin que exista un transporte neto de materia. Los electrones poseen la extraña cualidad de moverse en determinados orbitales sin consumir energía, pero cuando caen a un orbital inferior de menor energía (más próximo al núcleo) emiten energía en forma de radiación. Algunos de esos saltos producen radiación visible que llamamos luz, radiación que ven nuestros ojos en su manifestación de color.

En 1666 Newton obtuvo experimentalmente, al hacer pasar un haz de luz por un prisma, el espectro de luz visible. Concluyó que la división de la luz en diferentes colores era causada por la refracción de la luz y que cada color del espectro tenía su propio ángulo de refracción. Por lo que llamamos refracción a la variación de la dirección de un rayo luminoso al pasar de un medio a otro y la reflexión es la acción y efecto de reflejar o reflejarse. Es la inversión de la dirección de propagación de un rayo (de una onda) al incidir sobre la superficie límite de un medio.

Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia, éstas se encargan de dispersarla en todas las direcciones, pero en algunas mucho más que en otras. Los rayos del Sol involucrados con la formación del arco iris salen de las gotas de lluvia con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto de la dirección que llevaban antes de entrar en ellas. Este es el "ángulo del arco iris", descubierto por René Descartes en el año de 1637. La luz se descompone en todos los colores del arco iris cuando se refracta a través de algún material de vidrio, este fenómeno recibe el nombre de dispersión y es debido a que la velocidad de la luz en un medio cualquiera varía con la longitud de onda (el índice de refracción de un medio y por tanto la velocidad de la luz en el mismo depende de la longitud de onda. Cada color tiene una longitud de onda distinta). Así, para un mismo ángulo de incidencia, la luz se refracta con ángulos distintos para diferentes colores.

MATERIAL:

· Foco

· Banco óptico

· Ranura

· Soportes

· Lente +5D

· Matraz esférico 250ml

· Soporte vertical

· Agua

· Nuez doble

· Pinza para matraz

· Pantalla

Montaje experimental

PROCEDIMIENTO:

1. Llenar el matraz de agua (mas de la mitad del matraz), completa el montaje de la figura, procurando que el centro del mismo quede a la misma altura que la lente.

2. Mover el soporte del matraz de forma que la luz entre en el matraz muy cerca de su borde. Coloca la pantalla en posición vertical y por detrás, como ves en la figura, desplazándola lateralmente hasta recoger la imagen del arco iris.

3. Realiza un último ajuste para conseguir la máxima nitidez, moviendo levemente el matraz tanto en dirección transversal como a lo largo del banco óptico.

4. Observar el arco iris formado en la pantalla.

5. Hacer un dibujo del mismo, anotando todos los colores y el orden en el que los observas

RESULTADOS ESPERADOS:

Se observará la descomposición de la luz blanca en los colores del arco iris en la pantalla.

Como se mencionó anteriormente, la luz blanca contiene todos los colores del espectro (rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta). Cuando la luz solar (en este caso la luz del foco) incide sobre el agua, esta sustancia se encarga de dispersarla en todas las direcciones, por lo que la luz se separará en los colores del espectro al pasar por diferentes sustancias, en este caso el agua. La luz es refractada (inclinada o diseminada) para dividirse en el espectro.

Al entrar la luz del foco en contacto con el agua, esta cambia su dirección varias veces mientras se mueve a través del agua: Primero entra al agua, lo cual ocasiona que se refracte ligeramente. Entonces se mueve hacia el extremo opuesto y se refleja en la cara interna de la misma. Finalmente, vuelve a refractarse cuando sale del agua en forma de luz dispersa. La descomposición en colores es posible porque el índice de refracción del agua es ligeramente distinto para cada longitud de onda, para cada color del espectro.

Para ser mas precisos, Los rayos del Sol involucrados con la formación del arco iris (en este caso la luz del foco) salen del matraz con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto de la dirección que llevaban antes de entrar en ellas. Si la luz saliera a 180 grados, entonces regresaría por donde vino. Como el ángulo de salida es de sólo 138 grados, la luz no se refleja exactamente hacia su origen. Esto hace posible que el arco iris sea visible para nosotros, que no solemos encontramos exactamente entre el Sol y la lluvia. Es la luz amarilla la que es dispersada a 138 grados de su trayectoria original. La luz de otros colores es dispersada en ángulos algo distintos. La luz roja del arco iris se dispersa en una dirección ligeramente menor que 138 grados (la menos refractada), mientras que la luz violeta sale de las gotas de lluvia en un ángulo un poco mayor.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

Comentar ideas previas a los alumnos acerca de la luz blanca.

Explicar los conceptos de refracción y reflexión de la luz y asegurar que el alumno los comprendió.

Si se establece una analogía entre este experimento y el arco iris que observamos en la naturaleza. El foco luminoso representará al ________ y el matraz a las gotas____________.

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS

· http://www.practiciencia.com.ar/ctierrayesp/tierra/atmosfera/atmosfera/fenopti/refraccion/arcoiris/index.html

· http://www.lowy-robles.com/7_3.htm

· http://es.wikipedia.org/wiki/Arco_iris

BLOQUE IV.

MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

Tema 3. Los Fenómenos Electromagnéticos

Subtema 3.3 ¡Y se hizo la luz! Las ondas electromagnéticas

PRACTICA No. 4 El Arco Iris Refracción Y Reflexión

PROPOSITO GENERAL:

· Que los alumnos: Relacionen el comportamiento del electrón con fenómenos electromagnéticos macroscópicos. Particularmente que interpreten a la luz como una onda electromagnética y se asocie con el papel que juega el electrón en el átomo.

OBJETIVOS PARTICULARES:

· El alumno determinará que el color blanco es una mezcla de todos los colores del arco iris.

· Comprenderá el término refracción y reflexión de la luz, e interpretará los resultados obtenidos con base en el comportamiento de las ondas.

APRENDIZAJE ESPERADO

ü Comprender algunas de las características de las ondas electromagnéticas.

ü Analizar la refracción de la luz en la formación del arco iris

ü Comprender como las ondas electromagnéticas, en particular la luz, se reflejan y cambian de velocidad al viajar por medios distintos.

PREGUNTAS GUIA

1. ¿Por qué no se pueden observar los colores del arco iris en el vació?

2. ¿Por qué es posible observar los diferentes colores del arco iris en el círculo de esmalte formado?

3. ¿En donde se puede observar lo analizado en esta practica?

ELABORE SU HIPÓTESIS

FUNDAMENTO TEORICO

La luz se mueve en el vacío aproximadamente a 300.000km/s, y mientras no interactúa con la materia y llega a nuestros ojos no la vemos. El espacio está lleno de luz y sin embargo lo vemos oscuro. Cuando una radiación luminosa incide sobre un cuerpo parte de la luz se refleja, parte se transmite a través de él y el resto, correspondiente a determinadas longitudes de ondas, es absorbido por el cuerpo. En 1666 Newton obtuvo experimentalmente, al hacer pasar un haz de luz por un prisma, el espectro de luz visible. Concluyó que la división de la luz en diferentes colores era causada por la refracción de la luz y que cada color del espectro tenía su propio ángulo de refracción. Por lo que llamamos refracción a la variación de la dirección de un rayo luminoso al pasar de un medio a otro y la reflexión es la acción y efecto de reflejar o reflejarse. Es la inversión de la dirección de propagación de un rayo (de una onda) al incidir sobre la superficie límite de un medio. Se denomina índice de refracción al cociente de la velocidad de la luz en el vacío el cual es 1 y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. El índice de refracción de un medio es una medida para saber cuánto se reduce la velocidad de la luz dentro del medio. Dentro de las sustancias transparentes la luz va a menor velocidad que en el vacío y una parte de ella siempre es absorbida debido a su interacción con los electrones de la materia. Podemos ver la luz difundida por la superficie (luz reflejada) o la transmitida por el cuerpo si es traslúcido. Al interactuar la luz con la materia es cuando se produce el color. El índice de refracción del vació es 1, el menor índice de refracción existente.

En el agua, la luz viaja a una velocidad menor, por lo que el agua tiene un índice de refracción de 1.33. La luz viaja a una velocidad aun menor al pasar por el círculo formado sobre la hoja de construcción utilizando el esmalte transparente, porque el esmalte seco tiene un índice de refracción de 1.42.

La luz viaja en ondas electromagnéticas, se puede imaginar estas ondas como las ondas del mar. Las ondas de la luz viajan una atrás de otra en filas paralelas. Imaginase muchas de estas ondas entrando a un ángulo, el papel que interactúa con estas ondas disminuye la velocidad con la cual entra las ondas de la luz, como se observa en el diagrama:

Las orillas a la izquierda de las ondas interactúan con el material primero, y disminuyen su velocidad. Las orillas a la derecha de las ondas viajan a una velocidad mayor, pero al interactuar con el material también disminuyen su velocidad, esto sucede en toda la onda de luz. Adentro del material, la parte izquierda de la onda se mueve más lentamente que la parte derecha.

Esto se puede entender mejor al imaginarse filas de gente, todos marchando agarrados de la mano. Si la gente a la izquierda de la fila empieza a marchar lentamente, las columnas se desviarán hacia la izquierda. Las ondas de la luz hacen exactamente esto. Cuando la luz interactúa con material de índice de refracción mayor, se dobla hacia adentro del material, pero no toda la luz se dobla. Alguna luz se refleja de la superficie, es por esto que puedes observar la luz solar reflejada en la superficie del mar. La luz se refleja de la superficie por la diferencia que existe entre los índices de refracción, pero hay otro lugar donde también cambia el índice de refracción, en el fondo del círculo formado por el esmalte. En este sitio la luz deja el círculo y regresa al aire, pero no toda regresa, alguna es reflejada. La luz reflejada de la superficie (de índice de refracción menor a índice de refracción mayor) esta completamente afuera de fase con la luz que se refleja del fondo del círculo de esmalte formado (índice de refracción mayor a índice de refracción menor. Las ondas de la luz no viajan una atrás de otra sino en forma dispersa, por lo que se obtiene tres rayos de luz (una viaja por el círculo de esmalte formado en el papel de construcción.

Los dos rayos superiores no están en fase, las ondas electromagnéticas de la luz no se alinean paralelamente una tras otra, esto es porque el rayo a la derecha se desvió por la reflexión que resulto del fondo del círculo de esmalte. Si las ondas estuvieran en fase una con otra, la luz interferiría constructivamente, se observaría mas alumbrante, ya que se combinaran ambos rayos. Pero si los rayos se encuentran completamente fuera de fase, la luz interferiría en forma destructiva, las ondas de un rayo llenarían los espacios del rayo siguiente, esto causaría que los rayos desaparezcan eliminando la luz.

Lo importante aquí es ajustar la fase de los rayos para evitar los extremos antes mencionados, se obtiene esto cambiando el ángulo al cual la luz entra el círculo de esmalte. También se puede utilizar papel más grueso, ya que el rayo de luz viajaría a menor velocidad y saldría del círculo del esmalte a un tiempo mayor.

MATERIAL:

· 1 hoja de papel construcción ( color negro)

· Un recipiente rectangular (refractario)

· Escalate transparent Para ulnas

· Pieta de transference

PROCEDIMIENTO:

1. Colocar la hoja de papel construcción (se puede cortar si es necesario) en el fondo del recipiente (refractario)

2. Llenar el recipiente con agua hasta cubrir la hoja de construcción.

3. Colocar la pipeta de transferencia en el esmalte para uñas, obtener aproximadamente ½ de una pulgada (solamente se necesita una gota de esmalte).

4. Dejar caer una gota de esmalte en la superficie del agua.

5. La gota de esmalte colocada se extenderá y formará un círculo por arriba del agua. Este círculo formado será muy delgado, tendrá el ancho de una onda de luz.

6. Permitir que el circulo formado se seque apropiadamente, dejándolo reposar por algunos minutes (el centro del circulo se tomara mas tiempo en secarse que las orillas).

7. Levantar cuidadosamente una orilla del papel del agua, asegurarse que las orillas del círculo formado queden en el papel.

8. Permitir que el agua se escurra del papel hacia el recipiente, enseguida colocar el papel (con el circulo adherido en el centro) sobre una hoja de periódico para que se seque.

9. Para observar los colores del arco iris, sostener el papel dirigido hacia la luz (en un ángulo bajo).

Nota: Si se utiliza más de una gota se puede obtener un doble patrón.

Paso 1 y 2 Paso 3 Paso 4

Paso 5 y 6 Paso 7 Paso 8

Paso 9

RESULTADOS ESPERADOS:

En la superficie del papel de construcción se formará muchos aros de color.

Los colores observados se deben a las interacciones que tiene la luz con el papel de construcción negro.

Como se mencionó anteriormente la luz blanca esta compuesta por ondas con diferentes longitudes de onda (diferente longitudes de onda son vistas en diferentes colores). Diferentes longitudes de onda también viajan a diferentes velocidades en el material (círculo de esmalte formado en el papel negro), por lo que algunos de los colores no aparecerán tan alumbrantes como otros. Las orillas del círculo de esmalte son más delgadas que el centro, por lo que los colores se retrasarían en aparecer en el centro del círculo que en las orillas. También es importante observar que los colores aparecen en aros, el aro exterior aparece sin color, esto es porque las orillas del circulo de esmalte formado son sumamente delgadas (mas delgadas que una longitud de onda de luz visible). Hacia adentro del circulo se observarán aros de color ya que están mas cercanas al centro del círculo donde es mas grueso, al incrementarse los aros de color llegará un momento en el cual se observe blanco, esto es porque los aros de color se empalman uno tras otro produciendo la luz blanca.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

· Comentar ideas previas a los alumnos acerca de la luz blanca.

· Comentar acerca de porque se utiliza el esmalte en este experimento.

· Explicar los conceptos de refracción y reflexión de la luz y asegurar que el alumno los comprendió.

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS

· http://es.wikipedia.org/wiki/Descomposici%C3%B3n_de_la_luz_blanca

· http://www.practiciencia.com.ar/ctierrayesp/tierra/atmosfera/atmosfera/fenopti/refraccion/arcoiris/index.html

· http://ar.geocities.com/experimet/exp10.htm

BLOQUE IV.

MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

Tema 3. Los Fenómenos Electromagnéticos

Subtema 3.1 La corriente eléctrica en los fenómenos cotidianos

3.2 Generación del magnetismo

PRÁCTICA No. 5 Electromagnetismo. Alineación

PROPOSITO GENERAL:

OBJETIVOS PARTICULARES:

· El alumno determinará la forma en que están relacionados la electricidad y el magnetismo.

· El alumno analizará la función del electrón como portador de carga eléctrica.

APRENDIZAJE ESPERADO

ü Reconocer de manera crítica las aportaciones de las aplicaciones del electromagnetismo.

ü Analizar las ideas y experimentos que permitieron el descubrimiento de la corriente eléctrica.

PREGUNTAS GUIA

1. ¿Como se producen las fuerzas magnéticas?

2. ¿Qué es lo que sucede con las limaduras de hierro?

3. ¿Por qué aumenta la temperatura del cable?

4. Mencione algunas aplicaciones del electromagnetismo.

ELABORE SU HIPÓTESIS

FUNDAMENTO TEORICO

El efecto electromagnético, es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por las partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre electricidad y magnetismo. La manifestación mas conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo.

Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas que se encuentran en su mismo espacio; cuando esta en movimiento produce además efectos magnéticos. Los efectos magnéticos y eléctricos dependen de la posición y movimiento de las partículas con carga. En lo que respecta a los efectos eléctricos, estas partículas pueden ser neutras, positivas o negativas. La electricidad se ocupa de las partículas cargadas positivamente, como los protones, que se repelen mutuamente, y de las partículas cargadas negativamente, que también se repelen mutuamente. En cambio, las partículas positivas y negativas se atraen entre si. Por lo que este comportamiento, puede resumirse, en que las partículas del mismo signo se repelan y las cargas de distinto signo se atraen. Toda partícula eléctricamente cargada, crea a su alrededor un campo de fuerzas. Este campo puede representarse mediante líneas de fuerza que indican la dirección de la fuerza eléctrica en cada punto. El primer efecto eléctrico artificial que se observo fue la propiedad que presentan algunas sustancias como el ámbar, que adquieren una carga negativa al ser frotadas con un trapo de lana, tras lo cual atraen pequeños objetos, un cuerpo así tiene un exceso de electrones.

Cuando algunos átomos se combinan para formar sólidos, frecuentemente quedan libres, uno o mas electrones, que pueden moverse libremente a través del material. En algunos materiales, llamados conductores como los metales (cobre y plata), liberan fácilmente electrones.

Cuando una corriente fluye por un cable fluye pueden observarse dos efectos importantes: la temperatura del cable aumenta y un imán colocado cerca del cable se desvía, apuntando en dirección perpendicular al cable. Al circular la corriente, los electrones que la componen colisionan con los átomos del conductor y ceden energía, que aparece en forma de calor. El campo magnético creado por la corriente que fluye en una espira de alambre es tal que si se suspende la espira se comportará como un imán.

Puede considerarse que el campo magnético en torno a un conductor (material que libera electrones) por el que fluye una corriente se extiende desde el conductor igual que las ondas creadas cuando se tira una piedra al agua. El campo magnético en torno al conductor es estacionario mientras la corriente fluye por el de forma uniforme.

Las sustancias ferromagnéticas son las que, como el hierro, mantienen un momento magnético incluso cuando el campo magnético se hace nulo. Este efecto se debe a una interacción entre los momentos magnéticos de los átomos y electrones individuales de la sustancia magnética, que los hace alinearse de forma paralela entre si.

HISTORIA

Es sumamente importante mencionar las grandes aportaciones de algunos científicos sobre electricidad y magnetismo. Los físicos italianos Luigi Galvano y Alessandri Volta llevaron acabo los primeros experimentos importantes con corriente eléctrica. En 1800, presentaron la primera fuente electroquímica artificial de diferencia de potencial, un tipo de pila eléctrica o batería. La existencia de un campo magnético en torno a un flujo de corriente eléctrica fue demostrada por el científico danés Hans Christian Oersted en 1819, y en 1831 Fardada demostró que la corriente que circula por una espira de cable puede inducir electromagnéticamente una corriente en una espira cercana.

Los científicos André Marie Ampere y Dominique Francios Arango demostraron una importante conexión entre la electricidad y magnetismo. El primer científico estudió las fuerzas entre cables por los que circulan corrientes eléctricas y Dominique Arango magnetizo un pedazo de hierro colocándolo cerca de un cable recorrido por una corriente.

MATERIAL Y REACTIVOS:

· 3m de hilo de cobre fino

· Pila de 6 voltios

· Cartulina de 15cm x 15cm

· Limaduras de hierro

· Tijeras

PROCEDIMIENTO:

1. Trazar un circulo en el centro de la cartulina, cortarlo con las tijeras

2. Meter el alambre enrollado por el agujero de la cartulina.

3. Unir un extremo del alambre a cualquiera de los polos de la pila.

4. Colocar una delgada capa de limadura de hierro sobre la cartulina y alrededor del alambre enrollado.

5. Sujetar el extremo libre del alambre al otro polo de la pila.

6. Observar la forma en que se agrupan las limaduras de hierro.

7. Desconectar los alambres.

Precaución: El alambre se calentará si se deja conectado a la pila. Asegurarse de interrumpir el circuito, desconectando el alambre de uno de los polos.

RESULTADOS ESPERADOS:

Las limaduras de hierro formaran un esquema de círculos alrededor del núcleo del alambre.

¿Por qué? Hay un campo magnético alrededor de todos los alambres por los que circula una corriente eléctrica. El cobre, es un material que es capaz de liberar electrones de sus átomos, de forma que dejan un hueco, en el lugar del electrón. El hueco, que representa la ausencia de un electrón negativo, se comporta como se fuera una unidad positiva. Un campo eléctrico hace que tanto los electrones negativos, como los huecos positivos se desplacen a través del material, con lo que se produce una corriente eléctrica.

Cuando una corriente empieza a circular por un conductor, se genera un campo magnético, que parte del conductor. Este campo magnético atraviesa el propio conductor e induce en el una corriente en sentido opuesto a la corriente que la causo. En un cable recto este efecto es muy pequeño, pero si el cable se enrolla para formar una bobina, el efecto se amplia ya que los campos generados por cada espira cortan las espiras vecinas e inducen una corriente en ellas.

El efecto magnético alrededor del alambre puede aumentarse si se enrolla en un espacio reducido; se aumenta el flujo eléctrico que pasa por el alambre y se coloca un clavo de hierro como núcleo de la bobina formada. Las limaduras de hierro son atraídas hacia el alambre magnetizado, las limaduras se orientan siguiendo las líneas de fuerza y permiten así visualizar su estructura que en este caso formaran círculos alrededor del alambre.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS.

· Comentar ideas previas a los alumnos acerca de la corriente eléctrica, y la fuente de su producción (el electrón).

· Explicar que es lo que sucede al enrollar el clavo con el hilo de cobre, ¿por qué es que el efecto eléctrico se aumenta?, asegurar que el alumno comprendió.

· Comentar acerca de los personajes que aportaron al descubrimiento de la electricidad y magnetismo.

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS

· http://fain.uncoma.edu.ar/materias/ensayos_no_destructivos/Catedra_END/5-Particulas%20Magnetizables/Electric_y_Magnetismo.pdf

· http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761558264/Electr%C3%B3n.html

BLOQUE IV.

MANIFESTACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

Tema 3. Los Fenómenos Electromagnéticos

Subtema 3.1 La corriente eléctrica en los fenómenos cotidianos

3.2 Generación del magnetismo

PRÁCTICA No. 6 Electromagnetismo. Electroimán

PROPÓSITO GENERAL:

l Que los alumnos: Relacionen el comportamiento del electrón con fenómenos electromagnéticos macroscópicos. Particularmente que interpreten a la luz como una onda electromagnética y se asocie con el papel que juega el electrón en el átomo.

OBJETIVOS PARTICULARES:

· El alumno establecerá la importancia del electrón en la producción de corriente eléctrica.

· El alumno determinará que una corriente eléctrica produce un campo magnético.

APRENDIZAJES ESPERADOS.

ü Analizar la función del electrón como portador de carga eléctrica.

ü Analizar el proceso histórico que llevo al descubrimiento del electrón.

ü Analizar y describir comportamiento de un electroimán.

ü Relacionar, en algunos fenómenos cotidianos, el magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor.

PREGUNTAS GUIA

1. ¿Qué es un electrón y que función tiene?

2. ¿Quién descubrió el electrón?

3. ¿Qué pasa cuando “se acaba” una pila? ¿Qué es lo que se acaba?

4. ¿Cómo participa el electrón en los fenómenos cotidianos?

ELABORE SU HIPÓTESIS

FUNDAMENTO TEORICO

El electrón fue descubierto por Thomson en 1897 en la Universidad de Cambridge, mientras estudiaba el comportamiento de los rayos catódicos. Influenciado por el trabajo de Maxwell y el descubrimiento de los rayos X, dedujo que en el tubo de rayos catódicos existían unas partículas con carga negativa. Aunque Stoney había propuesto la existencia del electrón fue Thomson quien descubrió su carácter de partícula fundamental. Para confirmar la existencia del electrón era necesario medir sus propiedades, en particular su carga eléctrica. Este objetivo fue alcanzado por Millikan en el célebre experimento de la gota de aceite realizado en 1909.

El electrón comúnmente representado como e⁻, es una partícula subatómica. En un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto fundamentalmente de protones y neutrones. Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera corriente eléctrica en la mayoría de los metales. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos. Son el elemento clave para producir la corriente eléctrica y el magnetismo. Aunque la mayoría de los electrones se encuentran formando parte de los átomos, también pueden desplazarse independientemente por la materia o juntos formando un haz de electrones en el vacío. Cuando los electrones que no forman parte de la estructura del átomo se desplazan y hay un flujo neto de ellos en una dirección, forma una corriente eléctrica. En los

conductores son los electrones que generan la corriente eléctrica.

La corriente eléctrica que suministra energía a nuestros hogares está originada por electrones en movimiento. Por ejemplo, la televisión se basa en un haz de electrones en el vacío desviado mediante campos magnéticos que impacta en una pantalla fluorescente. Los electrones son un elemento clave en el electromagnetismo. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, cobre, y hierro. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes, hasta que en 1820, Hans Christian Oersted profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió que un hilo conductor sobre el que circulaba una corriente ejercía una perturbación magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada en ese entorno.^[ Cada electrón es, por su naturaleza, un pequeño imán.

El electroimán fue desarrollado por el inglés, William Sturgeon, el 1823. El cual, junto con otros personajes de la época, logró desarrollar varios adelantos en el campo de la electricidad en el siglo XIX. La función de un electroimán, es justamente, lo que señala su nombre. Un electroimán, es un imán, que funciona como tal en la medida que pase corriente por su bobina (clavo enrollado de alambre de cobre), deja de magnetizar, al momento en que se corta la corriente. Un electroimán, es compuesto en su interior, por un núcleo de hierro. Núcleo al cual, se le ha incorporado un hilo conductor, recubierto de material aislante, tal como la seda o el barniz. Hilo que tiene que ir enrollado en el núcleo, para que el electroimán funcione. Otra manera de hacer funcionar un electroimán, es de la manera contraria. Cesando el paso de la corriente, por su núcleo.

Con respecto al electroimán en sí, este puede ser utilizado, para diversas tareas. Una de las más comunes, es en los timbres. Objetos que podemos encontrar en todas las casas de nuestro país. Existen muchos usos para los electroimanes; video caseteras (VCRs), bocinas de componente y los televisores son algunos de los usos de los electroimanes pequeños. Electroimanes de gran tamaño son utilizados en Alemania y Japón para levantar y guiar trenes llamados "Magreb". Trenes Magreb no tienen ruedas, las magnetos levantan el peso del tren sobre los rieles y como el tren en la actualidad no toca el riel no existe fricción. Sin ningún tipo de fricción el tren corre suavemente y a velocidades de hasta 500 km/h (300mph).

MATERIAL Y REACTIVOS:

· Clavo de hierro largo

· Hilo de cobre fino (1m de largo)

· Cinta adhesiva

· Clips o tornillos

· Pila rectangular de petaca (6 voltios)

PROCEDIMIENTO:

1. Sostener el clavo en seguida enrollar en ella el hilo de cobre, de forma que las vueltas queden lo más apretadas posible (deben de estar juntas, sin montar unas sobre otras).

2. Dejar los extremos del clavo libres, y unos 15cm. de hilo libre antes de comenzar a enrollar.

3. Una vez cubierto el clavo, sujeta con cinta adhesiva

4. Repite la operación anterior y corta el hilo, dejando libres unos 15cm.

5. Fijar un extremo libre a un polo de la pila.

6. Colocar el extremo libre del alambre al otro polo de la pila mientras que el clavo toca un montón de clips.

7. Levantar el clavo mientras conservas los extremos del alambre en los polos de la pila.

8. Desconecta el alambre en contacto con el polo de la pila, cuando el clavo empieza a calentarse.

RESULTADOS ESPERADOS:

El resultado que se obtendrá será que los clips o tornillos se peguen al clavo.

Al enrollar el hilo de cobre alrededor del clavo se ha fabricado un solenoide.
Cuando se deja pasar la corriente eléctrica, el solenoide queda imantado instantáneamente y actúa como un imán.

Cuando la corriente eléctrica viaja por el alambre se desarrolla el campo magnético. Si enrollamos el alambre una y otra vez la fuerza magnética se hace más poderosa pero todavía esta fuerza es considerada débil. Si ponemos un pedazo de hierro o metal dentro del espiral, la magneto se vuelve lo suficientemente poderoso para atraer objetos como clips y tornillos

Cuando se desconecta, la imantación desaparece, pero el clavo habrá quedado ligeramente imantado. La gran mayoría de los electroimanes están hechos con alambre enrollado, es decir, con solenoides. Una barra de hierro en el interior aumenta el poder del electroimán. Un conductor eléctrico crea a su alrededor un campo magnético cuando circula la corriente a través de él. La fuerza de un electroimán puede incrementar de dos maneras; añadiendo lazos de alambre alrededor de la corteza de hierro o incrementando la corriente o el voltaje.

Solenoide

Pila de petaca

Imán

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS:

Comentar ideas previas a los alumnos acerca del átomo.

Comentar acerca de los personajes que ayudaron a descubrir el electrón y su comportamiento en el átomo.

Explicar los conceptos de electrón, protón y neutrón y asegurar que el alumno los comprendió.

Comentar acerca de la corriente eléctrica y el papel que juega el electrón en esta.

Comentar acerca del electroimán y como este ha ayudado en la vida cotidiana.

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS

· http://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

· http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/electron.htm

· http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761558264/Electr%C3%B3n.html

Cuadro de texto: PRÁCTICA No. 1 Expansión del Universo

BLOQUE V.

CONOCIMIENTO, SOCIEDAD Y TECNOLOGÍA

Tema 1: Física y el conocimiento del universo.

Subtema 1.1: La expansión del universo y su futuro: expansión y contracción.

PRÁCTICA No. 1 Expansión del Universo

PROPÓSITO

· Demostrar como se mueven las galaxias.

APRENDIZAJES ESPERADOS

ü Comprender las explicaciones actuales acerca del origen y la evolución del universo.

Preguntas Guía:

1. ¿Cree usted posible que el universo este en movimiento?

DESARROLLE LA HIPÓTESIS

FUNDAMENTO TEÓRICO

La expansión del Universo

El descubrimiento de la expansión del Universo empieza en 1912, con los trabajos del astrónomo norteamericano Visto M. Clíper. Mientras estudiaba los espectros de las galaxias observó que, excepto en las más próximas, las líneas del espectro se desplazan hacia el rojo.

Esto significa que la mayoría de las galaxias se alejan de la Vía Láctea ya que, corrigiendo este efecto en los espectros de las galaxias, se demuestra que las estrellas que las integran están compuestas de elementos químicos conocidos. Este desplazamiento al rojo se debe al efecto Hopper.

Si medimos el corrimiento del espectro de una estrella, podemos saber si se acerca o se aleja de nosotros. En la mayoría este desplazamiento es hacia el rojo, lo que indica que el foco de la radiación se aleja. Esto es interpretado como una confirmación de la expansión del Universo.

En principio parece que las galaxias se alejan de la Vía Láctea en todas direcciones, dando la sensación de que nuestra galaxia es el centro del Universo. Este efecto es consecuencia de la forma en que se expande el Universo. Es como si la Vía Láctea y el resto de galaxias fuesen puntos situados sobre la superficie de un globo. Al inflar el globo todos los puntos se alejan de nosotros. Si cambiásemos nuestra posición a cualquiera de los otros puntos y realizásemos la misma operación, observaríamos exactamente lo mismo.

La Ley de Hable

El astrónomo estadounidense Edwin Powell Hable relacionó, en 1929, el desplazamiento hacia el rojo observado en los espectros de las galaxias con la expansión del Universo. Sugirió que este desplazamiento hacia el rojo, llamado desplazamiento hacia el rojo cosmológico, es provocado por el efecto Hopper y, como consecuencia, indica la velocidad de retroceso de las galaxias.

Hable también observó que la velocidad de recesión de las galaxias era mayor cuanto más lejos se encontraban. Este descubrimiento le llevó a enunciar su ley de la velocidad de recesión de las galaxias, conocida como la "ley de Hable", la cual establece que la velocidad de una galaxia es proporcional a su distancia.

MATERIAL:

· Globo redondo de 23cm (9pulg)

· Plumón negro.

· Espejo

PROCEDIMIENTO:

1. Infla un globo hasta que quede del tamaño aproximadamente de una manzana.

2. Usa el plumón para dibujar al azar unos 20 puntos en el globo

3. Párate frente a un espejo y observa los puntos del globo mientras continuas inflándolo.

4. Observar lo que ocurrió con los puntos del globo, y anotar sus conclusiones.

RESULTADOS ESPERADOS:

Los puntos se alejan unos de otros. Algunos parecen alejarse más que otros puntos, pero ninguno se acerca a otro.

Explicación:

¿Por qué? Los astrónomos creen que las galaxias se están alejando unas de otras de manera parecida a los puntos en el globo. No todas las galaxias se alejan de nosotros de la misma manera. En 1929, el Dr. Edwin Hable descubrió que mientras mas lejana se encuentre una galaxia, al parecer, se aleja más rápido de nosotros. Debido a que no existe ninguna galaxia que se acerque a otra al irse moviendo, los científicos consideran que el universo está expandiéndose

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÀCTICAS:

Ver el concepto de universo y galaxias, y analizar la expansión del universo.

Preguntas sugeridas para el alumno

o ¿Qué observó al momento de inflar el globo?

o ¿Estaría usted de acuerdo con la teoría de que el universo se expande? ¿Por qué razón?

o ¿Qué es lo que dice la "ley de Hable”?

BIBLIOGRAFÌA Y VÍNCULOS DE INTERÉS:

· http://www.astromia.com/universo/expansion.htm

· www.natureduca.com/cosmos_galaxias2.php.

Eizi Matuda

miércoles, 17 de diciembre de 2014

Tarea de vacaciones para 2° y 3°

domingo, 2 de noviembre de 2014

Todas las practicas que faltan de ciencias

FUNDAMENTO TEÓRICO:

MATERIAL:

· Papel

· Agua

· Grapadora

· Cerillos

· Mechero Bunsen

RESULTADO ESPERADO:

BLOQUE V.

CONOCIMIENTO, SOCIEDAD Y TECNOLOGÍA

APRENDIZAJES ESPERADOS

ü Comprender las explicaciones actuales acerca del origen y la evolución del universo.

FUNDAMENTO TEÓRICO

PROCEDIMIENTO:

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÀCTICAS:

Ver el concepto de universo y galaxias, y analizar la expansión del universo.

BIBLIOGRAFÌA Y VÍNCULOS DE INTERÉS:

· http://www.astromia.com/universo/expansion.htm

· www.natureduca.com/cosmos_galaxias2.php.