Unidad 1
Ficha de evaluació ión
Nom N ombr bre: e:
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. 1
2
/
Fecha: 4
c. 5,64 ± 0,01 m
b. 4,56 ± 0,02 m
d. 5,46 ± 0,01 m
Observa los instrumentos de medida y halla lo que se pide.
Calcula la super�cie de un campo de balonmano de dimensiones 20 por 40 m y exprésala en m2 y en dm2. a. 0,8 102 m2 = 0,8 104 dm2
Tres albañiles han medido la longitud de una habitación y han obtenido 5,43, 5,48 y 5,46 m. Expresa adecuadamente el valor más probable de la medida con su error. a. 5,46 ± 0,02 m
∙
∙
b. 8,0 10 2 m2 = 8,0 10 4 dm2 -
∙
∙
∙
d. 8,0 102 m2 = 8,0 104 dm2 ∙
5
∙
El valor de la aceleración de la gravedad es de 9,8 m/s2; sin embargo, por comodidad suele emplearse 10 m/s2. Calcula el error absoluto y el error relativo de esta aproximación. a. 1,2 m/s2; 12 %
c. 0,02 m/s2; 20 %
b. 0,2 m/s2; 2,0 %
d. 0,2 m/s2; 0,2 %
Halla [ x = x k e e2 ka. x ] si F = Donde F
fuerza, a
→
b. MLT MLT 2
d. ML3T 2
-
-
Halla [ abc] si V
a. Indica el número de cifras cifras signi�cativas de cada medida y escribe las cantidades con su intervalo de precisión.
+b __ __ + h _____ = a es dimensionalmente correcta. c t
Además V
volumen, t
→
Probeta: 2 c.s. y {82; 86}
tiempo y h
→
c. L
b. L2T
d. LT 2
-
altura
→
2T
a. LT
-
__ __ 8
adimensional
→
c. LT 4
-
7
área y e
→
a. LT 2 -
Tubo de ensayo: 2 c.s. y {7,1; 7,3} 7, 3}
-
∙
c. 8,0 103 m2 = 8,0 105 dm2
6
Termómetro: 3 c.s. y {36,2; {3 6,2; 36,5}
/
›
›
__
›
Los vectores A , B y C están ubicados en el sistema ortogonal, tal como se muestra en la �gura. Determina la resultante de los mismos. ___
| A | ›
Y 3
De las siguientes expresiones, identi�ca cuáles no están en notación cientí�ca y transfórmalas a esa notación. a. 32,5 103
c. 0,34 105
b. 2,578 104
d. 27 10-2
∙
___
|C | ›
2,5 cm
=
16º
∙
∙
53º X
∙
45º ___
Las expresiones que no están en notación científica, con su respectiva transformación, son las siguientes: a. 32,5 103 = 3,25 104 ∙
∙
∙
∙
d. 27 10 2 = 2,7 10 ∙
-
Física. Secundaria
∙
|B | ›
___
›
_
›
1
›
_
›
b. R = 0,8 i
-
_
›
a. R = 0,8 i + 0,3 j ___
c. 0,34 105 = 3,4 104
2 cm
=
_
›
0,3 j
-
___
›
― 2√ 2 cm
=
_
›
_
›
c. R = 0,8 i + 0,3 j ___
›
_
›
_
›
d. R = 0,3 i + 0,8 j
c. Considerando el comportamiento de la curva y la constante de proporcionalidad, ¿en algún momento el volumen puede tener un valor igual a cero? ¿Por qué?
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 9
Si comprimes una jeringa que contiene aire tapando su punta, observarás que el volumen que ocupa el gas disminuye al empujar el émbolo y que cada vez hay que realizar mayor fuerza para hacer la compresión.
El volumen no puede tener un valor igual a cero porque al
_____________________________________________________________________________________________________
multiplicarse por la presión daría un resultado también igual
_____________________________________________________________________________________________________
a cero, es decir, distinto a la constante de proporcionalidad
_____________________________________________________________________________________________________
Con los instrumentos adecuados se recogen del experimento los datos de volumen y presión que se muestran en la siguiente tabla:
que es 12, la cual no puede cambiar por su condición de
_____________________________________________________________________________________________________
constante.
_____________________________________________________________________________________________________
Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno
Presión (atm)
Volumen (mL)
1
12
2
6
4
3
6
2
12
1
10
Al colocar los valores de la tabla en una grá�ca, se obtiene lo siguiente: Volumen (mL) ��
��
A lo largo de la historia se han creado numerosas unidades de medida que han evolucionado con el paso del tiempo. Estas unidades han formado parte de distintos sistemas cuya �nalidad ha sido atender un problema que se presenta a diario en nuestro entorno,, el pro-blema lema sobre cómo medir. En n esta actividad vamos a desarrollar sarrollar una nueva unidad d a la que llamaremos líber er (libro, en latín). Un líber será rá el equivalente a la longitud tud del lado más largo del libro ro de Física de 5.º año.
Líber
a. Crea una regla que mida 1 líber con el siguiente procedimiento:
�
I. Dibuja en una hoja un rectángulo estrecho cuya longitud sea un líber .
�
II. Subdivide la regla haciendo marcas en cada cada decilíber (10 partes separadas por 9 marcas).
� �
�
�
�
�
�
��
��
Presión (atm)
Analiza los datos y la información brindada. Luego, responde. a. ¿Qué tipo de proporcionalidad existe entre las magnitudes Volumen y Presión? Las magnitudes son inversamente proporcionales ya que, __________________________________________________________________ ___________________________________ al aumentar el valor de una, el valor de ___________________________________ la otra disminuye. __________________________________________________________________
b. ¿Cuál es la constante de proporcionalidad? Explica cómo se obtiene. La constante de proporcionalidad se deriva de la fórmula: __________________________________________________________________ ___________________________________
b. ¿Qué magnitud podemos medir con la unidad líber 2? La unidad líber mide la magnitud longitud, por lo tanto, si la _____________________________________________________________________________________________________ elevamos al cuadrado medirá la magnitud área. ______________________________________________________________ _______________________________________
c. Calcula la distancia que separa la Tierra de la Luna en kilolíberes.
P ∙ V = constante = 12. Así tenemos 1 ___________________________________ ∙ 12 = 12; __________________________________________________________________
R. L. _____________________________________________________________________________________________________
2 6 = 12; 4 3 = 12; 6 2 = 12; 12___________________________________ 1 = 12. __________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
∙
Física. Secundaria
∙
∙
∙
Unidad 2
Ficha de evaluación
Nombre:
Fecha:
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. 1
3
¿Puede un cuerpo tener movimiento, variar sus posiciones y presentar un desplazamiento nulo? Explica. ____________________________________________________________________________________________________________
la posición final del movimiento. Por ejemplo, un cuerpo que
____________________________________________________________________________________________________________
realiza un movimiento circular de una vuelta completa.
____________________________________________________________________________________________________________
Definición
movimiento
/
Sí puede. Esto sucede cuando la posición inicial coincide con
Escribe en los recuadros la letra que corresponde para establecer una relación correcta. Elementos del
/
____________________________________________________________________________________________________________
Sistema de referencia
A
B
Trayectoria
C
C
Medida de longitud de la trayectoria
F
Rapidez en una dirección determinada
____________________________________________________________________________________________________________
Camino que sigue un cuerpo en movimiento
____________________________________________________________________________________________________________
B
Distancia
4
Cuando su velocidad es uniforme, es decir constante. Esto
teniendo en cuenta que la aceleración es la variación de la
____________________________________________________________________________________________________________
velocidad en función del tiempo.
5
D
A
Posición
¿Cuándo un móvil presenta aceleración nula?
Posición del observador respecto al fenómeno observado
¿Si una manzana es lanzada verticalmente hacia arriba, la aceleración de la gravedad es mayor cuando la manzana sube que cuando esta baja? La aceleración de la gravedad es la misma cuando el cuerpo
____________________________________________________________________________________________________________
E
D
Desplazamiento
Lugar en el que se encuentra un cuerpo en un instante de tiempo determinado
sube o baja. Lo que cambia es su dirección y esto se distingue
____________________________________________________________________________________________________________
con el signo (+), cuando el cuerpo baja, y con (–), cuando sube.
____________________________________________________________________________________________________________
6
F
2
E
Velocidad
Vector que va desde la posición inicial hasta la final
a. 3,41 s
De las siguiente grá�cas s-t , indica lo siguiente: A
7
B s
s
t
t
Un cuerpo cae libremente desde el reposo. La mitad de su recorrido la realiza en el último segundo de su movimiento. Halla el tiempo total de la caída si g = 10 m/s2.
8
D s
s
t
t
a. ¿En cuál el móvil vuelve al punto de partida?
b. ¿Cuál es una grá�ca “imposible”? La gráfica A
_____________________________________________________________________________________________________
c. ¿En cuál el móvil está un tiempo parado? En la gráfica C
_____________________________________________________________________________________________________
9
d. 4,0 s
c. 4 m
b. 1/4
c. 1/2
d. 6 m cte
ω =
B
0
A
d. 1/6
Un automóvil transita en una carretera circunferencial y tiene una aceleración lat eral de 10 m/s2. Esta es la aceleración centrípeta máxima que puede lograr el auto sin salirse de la trayectoria circular resbalando. Si el auto viaja a razón de 72 km/h, ¿cuál es el radio mínimo de curva que puede describir? (Suponga que no hay peralte.) a. 60 m
Física. Secundaria
b. 5 m
Un disco rota uniformemente alrededor de su eje, tal como se muestra en la �gura, v A es la velocidad del punto A y v B es la velocidad del punto B. Los puntos A y B distan de O, 30 y 40 cm, respectivamente. Calcular la relación entre v A y v B. a. 3/4
En la gráfica B
_____________________________________________________________________________________________________
c. 2,0 s
Un camión de transporte que desarrolla un MRUV ingresa a un puente de 31 m de longitud con una rapidez de 3 m/s y sale de él con una rapidez de 9 m/s, después de 6 s. Calcula la longitud del camión. a. 3 m
C
b. 1,41 s
b. 40 m
c. 50 m
d.75 m
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 10
11
La imagen muestra la posición sobre un circuito de un auto eléctrico de juguete, en sucesivos momentos.
s = -1 m
t � � min s � �� m
t � � min s � �� m
t � � min s � ��� m
t � � min s � ��� m
B A
t=1s t=2s
t=�s
Dos personas caminan por las rutas A y B. Sus posiciones después de cada minuto están representadas en la siguiente imagen.
t � � min s � � m
t=0s
t � � min s � �� m
t � � min s � ��� m
t � � min s � ��� m
a. Construye sus respectivas tablas de valores y grá grá�cas s-t .
t=�s
t=�s s=0m
t � � min s � �� m
s=2m
s=1m
Ambos móviles, con trayectorias diferentes, tienen la misma tabla de valores y, por lo tanto, la misma gráfica s-t.
Analiza Analiza la información del enunciado y la imagen. Luego, responde. a. Describe el movimiento del auto eléctrico en función de las distancias recorridas y los tiempos utili utilizados.
t (min)
0
1
2
3
4
(m)
0
30
70
100
110
s
s (m)
���
En el instante inicial, el auto eléctrico se encuentra a 1 m
_____________________________________________________________________________________________________
���
a la derecha del origen y se dirige al mismo, adonde llega
_____________________________________________________________________________________________________
��
t t _____________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ___________________________________
en = 1 s. Permanece parado en el origen hasta = 2 s y,
��
a continuación, sigue hacia la izquierda del origen llegando
��
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
hasta = –1 m en el instante = 3 s. Después da la vuelta
__________________________________________________________________ ___________________________________ s t
t (min)
�
�
�
�
�
y llega de nuevo al origen en = 4 s y se mueve hasta =
__________________________________________________________________ ___________________________________ t s
2 m a la derecha del origen, adonde llega en = 5 s.
_____________________________________________________________________________________________________ t
b. ¿De ¿De la la grá�ca s-t construida, puede deducirse el tipo de trayectoria que siguen los móviles?
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Las gráficas
no informan del tipo de trayectoria que
s-t _____________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________ _______________________________________
b. Organiza los datos en una tabla y desarrolla la grá grás-t del movimiento. Luego calcula el espacio e e , �ca ca s-t recorrido por el auto.
recorre un móvil, solo de la posición que ocupa sobre la
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
misma en cada momento. Móviles con trayectorias distin-
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Primero obtenemos una tabla de valores y después los representamos gráficamente en el plano cartesiano. t (s)
0
1
2
3
4
5
s (m)
1
0
0
–1
0
2
tas pueden tener la misma gráfica.
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Diseña y constru construye e soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno. 12 2
�
s (m)
Los Los GPS ( Global Positioning System System ) que en español signi�ca Sistema de posicionamiento global, es una solución tecnológica que se basa en un sistema de navegación satelital.
� �
t (s)
�
�
�
�
�
–�
Fundamenta los bene�cios que se desprenden de esta tecnología respecto al impacto ambiental. Gracias al GPS podemos contar con__________________________________________________ aplicativos como el __________________________________________________________
El auto ha recorrido e = (1 + 1 + 1 + 2) m = 5 m.
Google Maps, el cual nos permite tener mayor precisión en __________________________________________________________ __________________________________________________ nuestros viajes, ahorrando tiempo de recorrido y disminuyen__________________________________________________________ __________________________________________________ do los índices de contaminación por CO2. __________________________________________________________ __________________________________________________
Física. Secundaria
Unidad 3
Ficha de evaluación
Nombre:
Fecha:
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo.
/
/
de reposo o de movimiento rectilíneo._______________________________________ Así, al frenar el auto, ______________________________________________________________ nuestro cuerpo seguirá avanzando en_______________________________________ la dirección que tenía ______________________________________________________________ el movimiento del auto, pudiendo lastimarnos. Los cinturo-
1
Analiza cada situación y responde, tomando como fundamento cientí�co las tres leyes de Newton. a
a. ¿Qué ocurre con la magnitud de la aceleración si se duplica tanto la magnitud de la fuerza de tracción como la de la masa?
F
_____________________________________________________________________________________________________
nes de seguridad detienen ese movimiento y nos protegen. _____________________________________________________________________________________________________
d. Existe una famosa paradoja relacionada con la tercera ley de Newton, según la cual si la fuerza que hace un tractor sobre su remolque es igual y opuesta a la que hace el remolque sobre el tractor, este no se movería. ¿Cómo lo explicas?
De la segunda ley de Newton tenemos que F = m ∙ a ,
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ R
entonces a = F / m. Luego para cumplir con la condición,
F
R _____________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ___________________________________
multiplicamos por 2 los dos términos de la fracción de la
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
forma siguiente: _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
F R 2 ∙ F a = __ = ____R manteniéndose a constante. m _____________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ___________________________________ 2∙m La magnitud de la aceleración no varía.
Efectivamente, por la tercera ley de _______________________________________ Newton (ley de acción y ______________________________________________________________ reacción) estas fuerzas son opuestas y_______________________________________ del mismo módulo, por ______________________________________________________________
∴ __________________________________________________________________ ___________________________________
lo que se eliminan entre sí. Pero no son ellas las que generan ______________________________________________________________ _______________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
el movimiento en el sistema remolque-tractor, sino la fuerza ______________________________________________________________ _______________________________________
b. En el juego de bolos, identi�ca las fuerzas que actúan sobre la bola desde que esta sale de la mano hasta que golpea el bolo (situaciones A, B y C). A
B
C
que se origina en el motor del tractor y genera movimiento, ______________________________________________________________ _______________________________________ venciendo a la fuerza de rozamiento del piso. ______________________________________________________________ _______________________________________
e. ¿Qué cuerpo ejerce la fuerza que impulsa al cohete durante el despegue? Explícalo en términos de una de las tres leyes. Los cohetes se impulsan gracias a la_______________________________________ aplicación de la tercera ______________________________________________________________
Situación A: fuerza de lanzamiento que aplica la mano y
ley de Newton (para cada acción ocurre siempre una reacción ______________________________________________________________ _______________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
peso de la bola.
_____________________________________________________________________________________________________
Situación B: fuerza de fricción del piso que se opone al
_____________________________________________________________________________________________________
movimiento, peso de la bola y fuerza de reacción del piso
_____________________________________________________________________________________________________
(tercera ley de Newton).
_____________________________________________________________________________________________________
Situación C: peso de la bola, fuerza de reacción del piso y
_____________________________________________________________________________________________________
fuerza de reacción del bolo producto del impacto (tercera
_____________________________________________________________________________________________________
ley de Newton).
_____________________________________________________________________________________________________
c. ¿Por qué debemos usar cinturones de seguridad? ¿Qué conceptos están relacionados con esta situación? Por la primera ley de Newton (principio___________________________________ de inercia) nuestro __________________________________________________________________ cuerpo tiene una tendencia natural a conservar su estado
_____________________________________________________________________________________________________
Física. Secundaria
igual y opuesta). En la situación expuesta, el cohete, al quemar ______________________________________________________________ _______________________________________ combustible, produce gases que a su_______________________________________ vez son empujados por ______________________________________________________________ otros nuevos que se van generando _______________________________________ al instante, produciendo ______________________________________________________________ un par de acción-reacción entre el gas que fue producido y el ______________________________________________________________ _______________________________________ que se está generando en ese momento. ______________________________________________________________ _______________________________________
f. ¿Qué variables es preciso conocer para determinar la magnitud de la fuerza que hace el futbolista con el pie? Las variables de la segunda ley de _______________________________________ Newton F R = m ∙ a. ______________________________________________________________ Luego para determinar la magnitud de_______________________________________ la fuerza que ejerce el ______________________________________________________________ futbolista sobre la pelota, es preciso conocer la magnitud de ______________________________________________________________ _______________________________________ la masa y la aceleración de la pelota._______________________________________ ______________________________________________________________
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos.
Esta información se representa en la siguiente grá�ca: fuerza (N)
2
Revisa la siguiente información textual y grá�ca. Luego compara los datos para establecer relaciones de correspondencia, equivalencia y diferencia. Finalmente, responde las preguntas que se indican. Rumbo al “Mundial de Rusia 2018” En la recta �nal de las eliminatorias rumbo al mundial Rusia 2018, nuestro país se enfrentó en repechaje a la selección de Nueva Zelanda. Aun cuando esta selección no presentaba un alto nivel técnico ico en el futbol profesional, su resistencia física era a notable. Esto como consecuencia de su tradición ión deportiva en la práctica del rugby . El rugby es un deporte de de contacto en el que dos equipos de quince jugadores dores se disputan un balón ovalado. Una de las jugadas gadas más famosas en este deporte es la melé. En ella ocho jugadores de cada equipo se agrupan en varias líneas y, a una señal del árbitro, comienzan a empujarse empu arse para hacerse con el balón, que un jugador ugador ha introducido en el centro de la melé.
�� ��� �� ��� �� ��� �� ��� � ��� � ��� � ��� � ��� �
�,�
�
�,�
� tiempo (s)
b. Determina si son verdaderas (V) o falsas (F) las siguientes a�rmaciones: ⋅
⋅
⋅
⋅
El pico de fuerza de 16 000 N en una melé se mantiene durante más de dos segundos.
( F)
En ningún momento se ejercen fuerzas inferiores a 8000 N.
(F)
Durante más de un segundo se ejercen fuerzas de 8000 N.
(V)
En ningún momento se ejercen fuerzas de 12 000 N.
(F)
c. ¿Crees que es importante la fuerza de rozamiento en una melé? Explica cómo actúa el rozamiento en este tipo de jugadas. Sí, es importante. La fuerza de rozamiento permite aplicar
_____________________________________________________________________________________________________
una mayor fuerza en la melé. Si esta fuerza se venciera fácil-
_____________________________________________________________________________________________________
a. Analiza la interacción de de las fuerzas fuerzas en la la melé. melé Los componentes de cada equipo se agarran. Luego se agachan y se entrelazan con los del otro equipo. Cada equipo empuja hacia delante para recuperar la pelota. Cuando el balón sale de la melé, dejan de empujarse. Un estudio llevado a cabo en la Universidad de Bath revela que las fuerzas presentes en una melé de rug by masculino entre jugadores de élite alcanzan un pico, de corta duración, cercano a los 16 000 N en el primer impacto entre los dos equipos; después hay una caída en la fuerza a un nivel mínimo, para volver a elevarse al �nal a un nivel sostenido alrededor de los 8000 N. Física. Secundaria
mente los jugadores de rugby se resbalarían y no llegarían a
_____________________________________________________________________________________________________
esos picos de fuerza.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
d. Cuando todas las fuerzas están en equilibrio, ¿qué fuerza media ejerce cada jugador? Según el texto, las fuerzas alcanzan el equilibrio a los
_____________________________________________________________________________________________________
8000 N y son ocho jugadores, de los quince de cada equi-
_____________________________________________________________________________________________________
po, los que participan de la melé . Luego la fuerza media es
_____________________________________________________________________________________________________
F
= 8000 N/8 = 1000 N.
______________________________________________________________ _______________________________________ media _____________________________________________________________________________________________________
e. Aparte de la fuerza física como magnitud, menciona otras tres magnitudes cuyo control fue determinante en los resultados de los partidos de repechaje. Fueron importantes la velocidad de los jugadores, el control
_____________________________________________________________________________________________________
del tiempo y la fuerza de fricción del césped.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
Unidad 4
Ficha de evaluación
Nombre:
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. 1
/
Fecha: 2
Lee el siguiente texto y responde explicando los algoritmos que aplicas. La muerte de Gwen Stacy
Un bloque de 10 kg de masa se une a un resorte de constante de rigidez k = 103 N/m, tal como se ve en la imagen. El resorte se comprime una distancia de 9 cm e inmediatamente se suelta desde el reposo. Calcula la rapidez máxima que alcanza el bloque durante su movimiento. Considera que las super�cies son lisas. P.E. = Posición de equilibrio
Cuando el Duende Verde empuja a Gwen Stacy, la novia de Spiderman, de 55 kg, desde lo alto de la torre del puente George Washington, a 184 m sobre el agua, Spiderman consigue, en el último momento, atraparla en su red elástica evitando el golpe con el río. Sin embargo, al subirla comprueba que ha muerto.
k
9 cm
3
a. 0,5 m/s
c. 0,9 m/s
b. 0,3 m/s
d. 0,7 m/s
Una partícula se abandona en el punto A de una super�cie lisa, describe la trayectoria mostrada y se desprende en el punto B. ¿Qué rapidez tiene en dicho punto?
a. En ausencia de rozamiento, ¿qué energía cinética y velocidad llevaba Gwen, si Spiderman la alcanzó cuando ya había caído 150 m?
A
7R/4
Durante la caída, la fuerza peso ha realizado un trabajo: 9,8 _m_2 150 m = 80 850 J s W peso = E C - E C = 80 850 J E C - 0 = 80 850 J W peso
= 55 kg
F
B
R
⋅
O
F
E C
⋅
/
= 80 850 J
a. 5 m/s
c. 6,5 m/s
b. 7 m/s
d. 7,5 m/s
F
…(I)
Luego de (I): E C = _1_ F 2 v f = 54,2 m/s
⋅
55 kg
⋅
v f 2
= 80 850 J
4
Siempre habrás observado que los bomberos tienen que sujetar fuertemente la manguera en el momento que esta lanza agua a alta presión. Plantea una explicación física para esta situación. Observamos que la dirección del __________________________________________________ agua es contraria al movi__________________________________________________________
b. ¿Qué trabajo se realiza sobre Gwen desde que Spiderman la atrapa con la red elástica hasta que consigue pararla frenando en 30 m? ¿Qué fuerza de frenado recibió Gwen de la red de Spiderman para dar lugar a su muerte? El trabajo realizado por la fuerza de frenado es: W frenado = E C – E C 0
F
= 0 – 80 850 J = – 80 850 J.
Por tanto, la fuerza resultante media, F R , dirigida hacia arriba, es: – 80 850 J = F R 30 m ⋅
∴
F R
⋅
cos 180°
= 2695 N.
miento de la manguera. Esto depende de la cantidad de agua __________________________________________________________ __________________________________________________ (masa) y de la velocidad con la que esta sale, cuyo producto __________________________________________________________ __________________________________________________ determina la cantidad de movimiento que se produce en ambos __________________________________________________________ __________________________________________________ sentidos. ____________________________________________________________________________________________________________ 5
Enrique encuentra en su refrigerador un vaso de vidrio con mermelada y con tapa de metal, pero al intentar retirar la tapa encuentra mucha di�cultad. ¿Qué le recomendarías a Enrique para poder retirarla? ¿Por qué? Una recomendación útil seria decirle a Enrique que introduzca __________________________________________________________ __________________________________________________
Al ser el peso de Gwen de 539 N hacia abajo, la red ejerció
el vaso de vidrio en agua caliente, por la parte de la tapa. Al ser __________________________________________________________ __________________________________________________
una fuerza hacia arriba de 2695 N + 539 N = 3234 N.
el coeficiente de dilatación del metal mayor que el del vidrio, __________________________________________________________ __________________________________________________
Esta fuerza resultó ser tan grande que mató Gwen Stacy.
la tapa aumentará de tamaño y se__________________________________________________ generará un espacio entre __________________________________________________________ ambos, pudiendo así retirarla sin mayor dificultad. __________________________________________________________ __________________________________________________
Física. Secundaria
b. ¿Cuánto mide d P cuando se colocan 2 kg de uvas en la balanza?
Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno. 6
Mide 10 cm.
Lee la siguiente información y responde.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
La balanza romana
c. Dada la grá�ca de las masas colocadas en el plato, calcula las distancias d P cuando se coloquen en él 3 y 4 kg, respectivamente.
Este instrumento tecnológico tiene un origen muy antiguo y se utiliza habitualmente para medir el peso de una mercancía antes de se r vendida. Aún hoy es muy común su uso en los vendedores ambulantes o los comerciantes. Su nombre procede de la antigua Roma, donde era muy popular.
Las distancias son:
En la balanza romana de la �gura se miden masas con una sola pesa de 1 kg, que puede cambiar de posición. Se supone que el peso de la barra desde el fulcro hasta el extremo es igual al peso de lo que hay al otro lado del fulcro. Si no se pusiese nada da en el plato y se quitase la pesa pesa de de 11 kg, kg, al al coger ger la balanza por el fulcro, quedaría horizontal.
d P
= 20 cm.
_____________________________________________________________________________________________________
Respecto a la con�guración de la balanza romana, esta consiste en dos brazos de longitud diferente. En el momento de pesaje se pone el elemento en aquel brazo que sea más corto. En el brazo largo es donde se desliza el pilón hasta lograr el equilibrio. Luego, el peso se lee justamente en el brazo del pilón a través de unas marcas que se encuentran en él.
= 15 cm y
d 3 d 4_______________________________________ ______________________________________________________________
d. ¿Qué masa de fruta se ha pesado cuando d P marca 30 cm? Se han pesado 6 kg de fruta.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 7
Lee la siguiente información y responde. Motor de reacción También am n llamado ama o turbina ur na de gas o reactor jet . Es una máquina térmica de mayor potencia que el motor de explosión. Este tipo ipo de motor descarga un chorro de �uido a gran velocidad para generar un empuje de acuerdo con las Leyes de Newton. on. Los gases generados continuamente al quemar un combustible son expulsados hacia atrás por una tobera, lo que impulsa el vehículo hacia adelante. Se utiliza preferentemente en el transporte aéreo para conseguir una mayor velocidad.
d R
m = 1 kg P
R
mR (kg)
� �,� ·
� �,� �
�
�
�
�
��
d p (cm)
Plantea dos hipótesis respecto a cómo se mueven las naves en el espacio, basándote en los conocimientos cientí�cos que se desprenden de la lectura anterior. R. L.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
a. ¿Qué tipo de máquina es la balanza romana?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
La balanza es una palanca de primer género. Uno de los
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
extremos actúa como potencia y el otro como resistencia;
_____________________________________________________________________________________________________
el punto de apoyo está entre ambas.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
Física. Secundaria
Unidad 5
Ficha de evaluación
Nombre:
En los dos primeros eventos, observamos que la presión ______________________________________________________________ _______________________________________
Observa los tres eventos y responde, utilizando el conocimiento cientí�co para explicar cada una de tus respuestas. ( g = 10 m/s2 )
1.er evento
2.° evento
3.er evento
María, de 40 kg de masa, se ha puesto sobre una tabla de 30 × 40 cm encima de su amigo. Él está sorprendido de que no le haga daño.
aumenta en la medida que disminuye_______________________________________ el área de distribución. ______________________________________________________________ En el tercer evento, el área se reduciría a la planta de los ______________________________________________________________ _______________________________________ zapatos de María, por lo que la presión aumentaría aún más, ______________________________________________________________ _______________________________________ poniendo en riesgo los órganos internos de su amigo. ______________________________________________________________ _______________________________________ 2
En base al principio de Arquímedes y en función de las variables planteadas, determina las fórmulas que se piden para los casos siguientes:
a. Fórmula para la densidad de un sólido que se hunde en un líquido de densidad conocida
A continuación, María ha elegido una tabla de 20 × 30 cm y se ha vuelto a subir. Su amigo se queja, pues siente molestia.
F �
ρ s
F �
( ). A partir de los datos brindados, tenemos: A
que, en este caso, cambia el valor del área A ( ).
_____________________________________________________________________________________________________ F peso = 40 kg ⋅ 10 m/s2 = 400 N __________________________________________________________________ ___________________________________ A = 20 cm ⋅ 30 cm = 0,2 m ⋅ 0,3 m = 0,06 m2 _____________________________________________________________________________________________________
F 1 − F 2
P c
Líquido desconocido
g F � E
ρlíquido
V s
_____________________________________________________________________________________________________ F peso = 40 kg ⋅ 10 m/s2 = 400 N __________________________________________________________________ ___________________________________ A = 30 cm ⋅ 40 cm = 0,3 m ⋅ 0,4 m = 0,12 m2 _____________________________________________________________________________________________________
La explicación es la misma que el evento anterior, solo __________________________________________________________________ ___________________________________
F 1 ∙ ρagua _______
b. Fórmula para la densidad de un líquido, donde se conoce el volumen del sólido que se hunde en él
La presión ( P ) se halla dividiendo la fuerza ( F ) entre el área __________________________________________________________________ ___________________________________
b. ¿Qué presión ejerce María sobre su amigo en el segundo evento?
ρs = ρagua
Agua P c
a. ¿Qué presión ejerce María sobre su amigo en el primer evento?
_____________________________________________________________________________________________________
F � E
Finalmente, cuando María trata de apoyarse en él directamente con sus pies, su amigo no lo permite porque puede causarle mucho daño.
∴ P = F peso / A = 400 N / 0,12 m2 = 3,3 ⋅ 103 Pa __________________________________________________________________ ___________________________________
/
c. ¿Por qué el tercer evento representa un peligro para el amigo de María?
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. 1
/
Fecha:
P c
3
ρlíquido =
F 1 − F 3 ______ g ∙ V s
P c
Una rama de árbol de 0,0160 m3 de volumen se ha caído a una piscina y ha quedado �otando. Si se conoce que la densidad de su madera es de 700 kg/m3, responde lo siguiente:
a. ¿Qué empuje recibe la rama? ¿Cuál es su peso? Se cumple: E = P rama= 109,8 N. ______________________________________________________________ _______________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
b. ¿Qué volumen de la rama sobresale del agua? ¿Qué porcentaje sobresale de su volumen total?
∴ P = F peso / A = 400 N / 0,06 m2 = 6,6 ⋅ 103 Pa __________________________________________________________________ ___________________________________
El volumen que sobresale es 0,0048_______________________________________ m3 y equivale a un ______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
porcentaje del 30 %. ______________________________________________________________ _______________________________________
Física. Secundaria
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 4
Analiza el desarrollo del siguiente proceso indagatorio. Luego, responde.
a. Contrasta los resultados obtenidos con la hipótesis planteada. Luego, confírmala o refútala argumentando tu posición. _____________________________________________________________________________________________________ Para contrastar las hipótesis hay que comparar las expe-
riencias adecuadas: ______________________________________________________________ _______________________________________
¿De qué depende la presión en el interior de un líquido?
Hipótesis: las hipótesis son, en este caso, los factores que se supone que pueden in�uir en la presión en el interior del líquido. Serán variables independientes o controladas, según el papel que jueguen al hacer el diseño de la experiencia. Luego, la formulamos así: “Las variables independientes que determinan la presión en el interior de un líquido, son la profundidad, la densidad del líquido y el volumen de líquido. La variable dependiente es la presión del líquido. Cambiará de valor cuando varíen los factores que in�uyen en ella”.
• Comparando 1 y 2 se comprueba _______________________________________ que la profundidad sí ______________________________________________________________ influye, pues al modificarla y mantener controladas las ______________________________________________________________ _______________________________________ demás variables, la presión varía. _______________________________________ ______________________________________________________________ • De la misma manera, comparando_______________________________________ 2 y 3 se comprueba ______________________________________________________________ que influye la densidad. ______________________________________________________________ _______________________________________ • Luego, comparando 2 y 4 se comprueba que el volumen ______________________________________________________________ _______________________________________ no influye. ______________________________________________________________ _______________________________________ La conclusión del proceso indagatorio es que la presión en _____________________________________________________________________________________________________ el interior de un líquido depende de la profundidad y de la _____________________________________________________________________________________________________ densidad, pero no del volumen. Por lo tanto, se refuta la _____________________________________________________________________________________________________
Diseño de la experiencia:
hipótesis porque no era correcta en su totalidad. _____________________________________________________________________________________________________ Agua
Agua ��� cm�
��� cm�
� cm
Alcohol ��� cm �
Agua ��� cm�
�� cm
Con estos stos montajes y el aparato a de medida se realizan lass cuatro experiencias experiencia recogidas en la tabla de valoress y se comparan de dos en dos: • Distinta inta profundidad (el mismo líquido e igual volumen).). • Distinto into líquido (la mism misma profundidad y el mismo volumen). men). • Distinto into volumen (la misma mis profundidad y el mismo líquido). ido). Realización ación de la experiencia: experien
Con cada ada vaso se mide la diferencia de alturas en el tubo, ∆ l , para calcular la presión pr que ejerce el líquido. Cuantoo mayor sea ∆ l , may mayor será la presión ejercida.
b. ¿Los resultados obtenidos cumplen con alguna información cientí�ca ya establecida? Explica. Sí. Cumplen con el principio fundamental de la hidrostáti______________________________________________________________ _______________________________________ ca, que establece la relación entre la_______________________________________ presión en el interior ______________________________________________________________ de los líquidos y los factores de que _______________________________________ depende. Su ecuación ______________________________________________________________ es: P H = ρ ∙ g ∙ h ______________________________________________________________ _______________________________________ Donde: P H es presión hidrostática, ρ es densidad del fluido, ______________________________________________________________ _______________________________________ g es la gravedad y h es la profundidad. ______________________________________________________________ _______________________________________
c. A partir de los resultados obtenidos en el proceso indagatorio expuesto, propón una nueva pregunta que dé lugar a otra indagación. Si hiciéramos dos orificios, en una misma línea vertical de ______________________________________________________________ _______________________________________ uno de los recipientes, ¿de qué dependería la variación de ______________________________________________________________ _______________________________________ la presión en la salida del líquido? _______________________________________ ______________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Δl
d. ¿Cuáles son las variables de la pregunta que propusiste? R. L. ______________________________________________________________ _______________________________________ Experienccia
Profundidad Densidad (cm) (kg/m3)
Volumen (cm3)
Presión (Pa)
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
1
5
1000
400
490
2
10
1000
400
980
3
10
789
400
773
_____________________________________________________________________________________________________
4
10
1000
800
980
_____________________________________________________________________________________________________
Física. Secundaria
_____________________________________________________________________________________________________
Unidad 6
Ficha de evaluación
Nombre:
Fecha:
/
b. Dependen de la cantidad de carga.
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. 1
/
Observaa la imagen del pararrayos y explica con fundamento ento cientí�co cómo funciona este.
Las fuerzas también dependen de la cantidad de carga que _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ acerquemos. Las fuerzas eléctricas aumentan si aproxi_____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________ _______________________________________ mamos un mayor número de cargas. Así, si mantenemos _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ la distancia entre ellas, pero duplicamos la de uno de los _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ extremos, veremos cómo la fuerza se_______________________________________ incrementa. ______________________________________________________________ _____________________________________________________________________________
c. Dependen del medio en donde se encuentren. El pararrayos utiliza la fuerza eléctrica para atraer a las par-
____________________________________________________________________________________________________________
aire
tículas que componen el rayo y, de este modo, dirigirlo hasta ______________________________________________________________ ______________________________________________ su punta para evitar daños. Su funcionamiento está basado
____________________________________________________________________________________________________________
agua
en las interacciones que se producen entre cargas eléctricas. ____________________________________________________________________________________________________________ Cuando acercamos dos cuerpos con exceso de carga, entre
Las fuerzas también varían en función del medio en el que _____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
ellas aparece una fuerza que a ctúa a distancia (es decir, no es
las cargas se encuentran. Así, la fuerza entre dos cargas ______________________________________________________________ _______________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
necesario que se toquen) y que depende del valor de estas y de
____________________________________________________________________________________________________________
sumergidas en agua será diferente a _______________________________________ la que existe entre dos ______________________________________________________________
la longitud que las separa. ______________________________________________________________ ______________________________________________
cargas que se encuentran en el vacío._______________________________________ En el vacío es donde ______________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
2
Las fuerzas eléctricas dependen de diferentes variables: distancia, cantidad de carga y medio en el que se encuentran. Explica cómo in�uye cada una de estas variables.
la fuerza eléctrica entre cargas es mayor; en cualquier otro ______________________________________________________________ _______________________________________ medio, la fuerza disminuye. ______________________________________________________________ _______________________________________ 3
a. Dependen de la distancia entre las cargas.
La intensidad de la fuerza eléctrica será diferente depen_____________________________________________________________________________________________________
Dado un triángulo equilátero y dos cargas Q y q en sus vértices, halla la relación entre estas ( Q / q ) tal que la intensidad neta del campo eléctrico en el vértice libre del triángulo sea E . a. – 2 a 1
c. 3 a 1
b. 2 a 1
d. – 4 a 1
E
Q
q
observa que se producen fuerzas entre ellas. Estas fuerzas
_____________________________________________________________________________________________________
Dos esferas iguales están suspendidas de hilos de seda inextensibles, tal que sus super�cies se tocan. Después de comunicarles una carga de 0,4 μC, estas se repelen, haciendo que los hilos formen un ángulo de 60°. Halla el peso de las esferas si los hilos miden 20 cm
aumentan a medida que acercamos las cargas y disminu_____________________________________________________________________________________________________
a. 1,6 ⋅ 102 N
c. 1,6 ⋅ 10-2 N
yen si las alejamos. __________________________________________________________________ ___________________________________
b. 12 N
d. 16 N
diendo de la distancia a la que se encuentren las cargas. _____________________________________________________________________________________________________ Entre dos cargas separadas a una cierta distancia se _____________________________________________________________________________________________________
Física. Secundaria
4
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 5
Realiza los experimentos 1 y 2, y compara los datos cualitativos obtenidos. Luego, sustenta sobre la base de conocimientos cientí�cos tus conclusiones. iones.
c. Concluye sobre los resultados de la experimentación, en base a conocimientos cientí�cos. Interpreta la representación grá�ca para apoyar tus conclusiones:
Experimento 1 A
B
frotar el globo, este queda cargado Experimento 1 (A): Al _______________________________________________________________ negativamente porque se transfieren electrones desde el
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
jersey hacia el globo. De la misma manera, al perder elec________________________________________________________________________ ______________________________________________________________ _______________________________________ trones, el jersey tendrá más cargas positivas que negativas
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
• Frota durante un tiempo, un globo in�ado, in�ado, con un un jersey de lana. • Acerca Acerca el globo a un conjunto de recortes de papel, picados previamente. Experimento 2 A
B
y, por tanto, queda electrizado positivamente.
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
acercar el globo cargado negatiExperimento 1 (B): Al _______________________________________________________________ _________________________________ vamente a los papelitos, que en principio eran neutros, se
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
produce una redistribución de cargas en los recortes, ya
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
que las cargas negativas del globo repele n a las del mismo
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
signo de los papeles.
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Las partes de los papelitos cargadas positivamente son
________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
• Frota durante un tiempo, una cuchara metálica, con un jersey de lana.
atraídas por el globo y de ahí el movimiento de estos hacia
_____________________________________________________________________________________________________
él. De este modo, aparecen unas zonas cargadas positiva-
_____________________________________________________________________________________________________
• Acerca la cuchara a un conjunto de recortes de papel, picados previamente.
_____________________________________________________________________________________________________
a. Describe lo que observas en cada experimento:
_____________________________________________________________________________________________________
mente y otras negativamente. Esta forma de conseguir la electrización de un objeto es conocida como inducción.
Los recortes de papel empiezan a Experimento 1: ____________________________________________________________________
frotar el objeto metálico (la cuchara) Experimento 2 (A): Al _______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
moverse y se dirigen hacia el globo.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
Los recortes de papel no son atraídos Experimento 2: ____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
en el jersey de lana no se concentra la carga en una zona, sino que se distribuye por todo el cuerpo. Este tipo de
materiales, que consiguen pasar los electrones de un lugar
_____________________________________________________________________________________________________
por la cuchara, quedándose quietos.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
b. ¿Qué diferencia observas al comparar los resultados de ambos experimentos? En el primer experimento los recortes de___________________________________ papel son __________________________________________________________________
a otro, se conocen como conductores.
acercar la cuchara a los papelitos, Experimento 2 (B): Al _______________________________________________________________ estos no son atraídos por ella, debido a que no hay una
_____________________________________________________________________________________________________
acumulación de cargas en un solo lugar, sino que estas se
_____________________________________________________________________________________________________
atraídos al globo pero, en el segundo, no son atraídos a __________________________________________________________________ ___________________________________
han distribuido por todo el cuerpo.
_____________________________________________________________________________________________________
la cuchara. __________________________________________________________________ ___________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Física. Secundaria
Unidad 7
Ficha de evaluación
Nombre:
Fecha:
No, esto es algo muy peligroso. El fusible permitiría que hu-
Analiza cada situación y responde explicando tus respuestas con fundamento cientí�co.
_____________________________________________________________________________________________________
biera corriente de hasta 40 A, el doble del valor nominal del
_____________________________________________________________________________________________________
a. Leonardo observa que cuando su papá enciende el motor de su carro, los faros bajan la intensidad de su luz. ¿Cómo puedes explicar lo que observa Leonardo?
cableado. La cantidad de potencia disipada en una sección
_____________________________________________________________________________________________________
de cable podría ser, en ese caso, de hasta cuatro veces el
_____________________________________________________________________________________________________
valor nominal, por lo que los alambres se calentarían mucho
_____________________________________________________________________________________________________
Los faros bajan de intensidad al encender el motor debido a
y provocarían un incendio.
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
que el circuito que los asocia está en serie. Esto hace que el
_____________________________________________________________________________________________________
voltaje que inicialmente se distribuía entre los faros y otros
_____________________________________________________________________________________________________
dispositivos, ahora, además, se distribuya también para el
_____________________________________________________________________________________________________
arrancador del motor; por lo tanto, les llega menor voltaje y
_____________________________________________________________________________________________________
disminuyen su intensidad luminosa.
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
b. Se conectan tres focos idénticos a una batería electroquímica. Luego, se conectan tres focos más en dos situaciones distintas: en serie y en paralelo. ¿Qué sucede con la luminosidad (brillo) de cada foco en cada una de las situaciones? ¿La batería durará más si los focos están en serie o en paralelo?
_____________________________________________________________________________________________________
2
Una persona que gusta mucho de la lectura y vive en Lima, utiliza frecuentemente un atril para leer, y cuando se va de viaje, siempre lo lleva con ella. El atril tiene una lamparita incorporada en la que puede leerse: “25 W y 220 V”. a. ¿Qué intensidad pasará por la lamparita cuando la utiliza en su ciudad y qué resistencia tiene la bombilla? Como en Lima el voltaje es de 220 V, conociendo la potencia podemos calcular el valor de la intensidad: I
25 W = 0,11 A P = __ = _____ 220 V V
Aplicando la ley de Ohm, la resistencia eléctrica es:
La luminosidad depende de la distribución del voltaje en el __________________________________________________________________ ___________________________________ circuito. Luego, esta disminuirá y la batería durará menos
_____________________________________________________________________________________________________
/
d. Para impedir que se queme un fusible de 20 A, un técnico electricista lo sustituye por otro de 40 A. ¿Es razonable hacer esto?
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. 1
/
R =
220 V = 2,0 103 Ω V __ = _____ 0,11 A I ⋅
cuando el circuito está asociado en serie; por el contrario,
_____________________________________________________________________________________________________
la luminosidad es la misma y la batería dura más cuando el
_____________________________________________________________________________________________________
circuito está asociado en paralelo.
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
c. Una persona sale de la ducha y, sin querer, toca un alambre expuesto a 220 V (quizá un cable pelado de una plancha). ¿Qué tan peligroso podría ser esto?
b. Al utilizarla durante uno de sus viajes a Nueva York, conecta la lamparita en un enchufe de su alo jamiento y observa que le da una luz muy débil. Explica cualitativa y cuantitativamente lo que pudo suceder. En Nueva York el voltaje es de 120 V, pero la resistencia no cambia, pues su valor depende de la construcción de la lámpara. Lo que varía es la intensidad en igual proporción que el voltaje:
Cuando el cuerpo humano está mojado, tiene una resis-
_____________________________________________________________________________________________________
I =
tencia eléctrica muy baja de aproximadamente 300 Ω. Si
_____________________________________________________________________________________________________
lo que se relata sucediera, pondría en peligro su vida por-
_____________________________________________________________________________________________________
que la corriente eléctrica sería muy alta 220 V/300 Ω. Esta
_____________________________________________________________________________________________________
descarga es lo suficientemente elevada como para producir
_____________________________________________________________________________________________________
dolor, parada respiratoria, contracciones musculares y, en
_____________________________________________________________________________________________________
casos extremos, la muerte.
_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Física. Secundaria
V __ = R
120 V _________ = 0,06 A 3 2,0 10 ⋅
Ω
De la ecuación anterior se observa que ha bajado la intensidad, por lo que la luz emitida es menor. La potencia real que consume la bombilla en Nueva York es: P
=
I V ⋅
= 0,06 A · 120 V = 7,2 W
Es decir, ha pasado de 25 W a 7,2 W.
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 3
En los siguientes ejes de voltaje e intensidad se representan los valores correspondientes a tres resistencias diferentes: V (V)
R�
�
R�
Para entender su funcionamiento se recurre al símil hidráulico, en el que el transistor funciona como una válvula que sube y baja en función del agua que circula por la tubería B.
R�
Sobre la base de los conocimientos cientí�cos expuestos, explica la funcionalidad que adopta el transistor en cada uno de los siguientes casos:
� � �
El funcionamiento del transistor depende de la intensidad de corriente que circule por la base. Según este valor, el transistor actúa como interruptor o como ampli�cador.
a.
� �
�
�
�
�
Zona de corte
I (A)
C
Compara los datos que se obtienen de la grá�ca y responde: ¿qué recta corresponde con la resistencia mayor y cuál con la menor?
B
V Se sabe que: R = __ . Luego, tomamos los puntos convenientes I para calcular los valores de las resistencias.
Cuando no circula corriente por la base, el transistor se
_____________________________________________________________________________________________________
comporta como un interruptor abierto. En este caso no deja
_____________________________________________________________________________________________________
Luego: R 1
E
pasar la corriente eléctrica entre el colector y el emisor.
V (3 V) 3 V = 1,5 Ω (mayor resistencia) = ___ = ___ I (2 A)
_____________________________________________________________________________________________________
2A
_____________________________________________________________________________________________________
R 2
V (3 V) 3V = 1Ω = ___ = ___ 3A I (3 A)
R 3
V (2 V) 2 V = 0,5 Ω (menor resistencia) = ___ = ___ 4A I (4 A)
b.
Zona de saturación
C
E
B
Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno. 4
Cuando la corriente que circula por la base sobrepasa un
_____________________________________________________________________________________________________
El transistor es un dispositivo electrónico constituido por tres pequeños bloques de materiales semiconductores tratados, que tiene tres terminales: el emisor, E ; el colector, C, y la base, B. Los transistores bipolares son los más habituales. Están formados por tres capas de materiales semiconductores tipo P y tipo N, intercalados. Hay distintos tipos de transistores bipolares: ⋅
Transistor NPN: la corriente entra por C y sale por E .
⋅
Transistor PNP: la corriente entra por E y sale por C . C
B
C
valor máximo, el transistor actúa como interruptor cerrado,
_____________________________________________________________________________________________________
ya que hace que circule libremente la corriente del colector
_____________________________________________________________________________________________________
al emisor.
_____________________________________________________________________________________________________
c.
Zona activa
C
E
B
Cuando la corriente que circula por la base tiene un valor
B
_____________________________________________________________________________________________________
intermedio con respecto a los casos anteriores, el transistor
_____________________________________________________________________________________________________
E
NPN Física. Secundaria
E
PNP
funciona como amplificador, ya que una pequeña corriente
_____________________________________________________________________________________________________
de la base controla otra mayor entre colector y emisor.
_____________________________________________________________________________________________________
Unidad 8
Ficha de evaluación
Nombre:
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. 1
Fecha: 2
/
/
El ultrasonido médico usa una frecuencia de aproximadamente 20 MHz para diagnosticar condiciones y enfermedades humanas. a. Si la rapidez del sonido en un tejido es de 1500 m/s, ¿cuál será el objeto detectable más pequeño?
Analiza cada situación y contesta, explicando tus respuestas con fundamento cientí�co.
7,5 ∙ 10−5 m
a. Cuando observamos la rama de un árbol azotada por el viento o la pulsación de una cuerda de guitarra. ¿Qué fenómeno estamos observando y qué características tiene?
_____________________________________________________________________________________________________
b. Si la profundidad de penetración es de aproximadamente 200 longitudes de onda, ¿a qué profundidad penetrará este instrumento?
La rama del árbol y la cuerda de la guitarra vibran en torno __________________________________________________________________ ___________________________________
1,5 ∙ 10−2 m
_____________________________________________________________________________________________________
a__________________________________________________________________ su posición central o posición de equilibrio. La vibración ___________________________________ 3
es uno de los movimientos más importantes y repetidos de __________________________________________________________________ ___________________________________ la naturaleza; se caracteriza principalmente por ser un mo__________________________________________________________________ ___________________________________ vimiento lineal de ida y vuelta que realizan algunos cuerpos __________________________________________________________________ ___________________________________ cuando se les saca de su posición de equilibrio. __________________________________________________________________ ___________________________________
En un laboratorio de física, se conecta un deslizador de riel de aire de 0,200 kg al extremo de un resorte ideal de masa despreciable y se pon e a oscilar. El tiempo entre la primera vez que el deslizador pasa por la posición de equilibrio y la segunda vez que pasa por ese punto es de 2,60 s. Determina la constante de fuerza del resorte.
_____________________________________________________________________________________________________
b. Si se duplica la amplitud de una masa en el movimiento armónico simple, ¿cómo varía la energía y la rapidez máxima? 4
Según las propiedades del MAS, la energía se cuadruplica __________________________________________________________________ ___________________________________ y__________________________________________________________________ la rapidez máxima se duplica. ___________________________________
a. 0,290 kg/s2
c. 0,590 kg/s2
b. 0,750 kg/s2
d. 0,660 kg/s2
El periodo correspondiente a la oscilación de una masa m = 0,75 kg, unida a un muelle es T = 1,5 s. Además, la amplitud de la oscilación es A = 10 cm. a. Calcula la constante elástica del muelle.
_____________________________________________________________________________________________________
= 13,16 N/m
k ______________________________________________________________ _______________________________________
c. Si la longitud de onda de la luz roja es mayor que la de la luz violeta, ¿cuál de ellas tiene una mayor frecuencia?
b. Si la posición de la masa en el instante inicial es x = +10 cm, ¿cuál es la ecuación del movimiento, x (t ), de la masa?
Sabemos que f = v / λ. Luego, como la rapidez ( v ) de la luz __________________________________________________________________ ___________________________________
( ) = 0,1 ∙ cos(4 /3)
πt x t ______________________________________________________________ _______________________________________
en ambos casos es igual, entonces a mayor longitud de onda __________________________________________________________________ ___________________________________ ( __________________________________________________________________ luz violeta tiene λ ), menor frecuencia ( f ) . Por lo tanto, la ___________________________________
c. Calcula la velocidad y la aceleración de la masa cuando su posición es x = +6 cm.
mayor frecuencia que la luz roja. __________________________________________________________________ ___________________________________
= ± 0,33 m/s
= −1,053 m/s2
∧ a v ______________________________________________________________ _______________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
d. Al mirar una cuchara brillante se ve una imagen invertida por una de sus caras y una imagen derecha por la otra cara. ¿A qué se debe esto? La forma de la cuchara permite que se ___________________________________ comporte como un __________________________________________________________________ espejo cóncavo o convexo, dependiendo___________________________________ del lado que se __________________________________________________________________ quiera re�ejar. Si se utiliza el lado convexo se ve una imagen __________________________________________________________________ ___________________________________ derecha, pero si se utiliza el cóncavo se___________________________________ ve una invertida. __________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Física. Secundaria
5
Si la distancia S del objeto O y la distancia S’ de la imagen I en la lente delgada son de 60 y 30 cm respectivamente, ¿cuál será el valor de la distancia focal? a. 20 cm b. 30 cm
S'
O F
'
F
c. 45 cm d. 90 cm
I S
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 6
Lee la siguiente información cientí�ca y, a partir de ella, responde las preguntas. Aplicaciones del sonido en la med icina Probablemente las aplicaciones del sonido más empleadas en medicina son las ecografías, por ejemplo, cuando a través de ellas podemos obtener la imagen de un feto, evitando el uso de los rayos X. ¿Cómo se puede obtener una imagen así? Empleando el ultrasonido, que no es otra cosa que el uso de generadores (transductores) ultrasónicos hechos de materiales piezoeléctricos que producen pulsaciones de alta frecuencia para poder explorar el vientre de la madre. Las pulsaciones del feto se re�ejan cuando encuentran un límite entre dos tejidos cuyas densidades son distintas. Tales re�ejos son monitoreados por un transductor de recepción. Luego, una computadora construye una imagen a partir de las señales re�ejadas. Las imágenes del feto se graban varias veces cada segundo conforme el transductor escanea el vientre de la gestante. Otra forma de la aplicación del sonido en la medicina es la evaluación del paciente que puede sufrir de apoplejía. En este caso se detectan algunos sedimentos que pueden obstruir la arteria carótida en el cuello afectando directamente el �ujo de sangre al cerebro. Para ello, se coloca en el cuello un generador ultrasónico, de manera que los re�ejos de las células sanguíneas que se mueven a través de la arteria son monitoreados, detectándose la rapidez de la circulación sanguínea. Este procedimiento implica el cambio de frecuencia de las ondas.
b. En las situaciones expuestas en la lectura, identi�ca una variable que manipulen y midan los especialistas a la hora de utilizar estas tecnologías. Explica como la has identi�cado. La variable que se manipula en estas_______________________________________ tecnologías es la ______________________________________________________________ frecuencia de las ondas. En ambos casos se utiliza un ______________________________________________________________ _______________________________________ generador ultrasónico. En el caso de _______________________________________ las ecografías se utiliza ______________________________________________________________ el ultrasonido, que consiste en la generación de pulsaciones ______________________________________________________________ _______________________________________ de alta frecuencia; en el del tratamiento de la apoplejía, se ______________________________________________________________ _______________________________________ utiliza el cambio de frecuencia de las_______________________________________ ondas. ______________________________________________________________
c. En el desarrollo de las tecnologías expuestas en la lectura, se presenta el siguiente caso: Los especialistas desean encontrar las causas de por qué algunas malformaciones en los fetos no son detectadas con el ultrasonido. Para ello, analizan algunos aspectos, como el promedio de vibraciones que se ejecutan por segundo; sin embargo, también se han percatado de que la postura que adoptan los fetos en el momento de la revisión in�uye en la percepción e interpretación de las imágenes captadas por el ultrasonido. Determina cada una de las siguientes variables del caso anterior: Variable independiente: Promedio de vibraciones de los ultrasonidos por segundo. ______________________________________________________________ _______________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
Variable dependiente: Nivel de detección de las ma lformaciones en los fetos obser______________________________________________________________ _______________________________________ vados por ultrasonido. ______________________________________________________________ _______________________________________
Variable interviniente: Postura que adoptan los fetos en el momento de la captación ______________________________________________________________ _______________________________________ de imágenes por ultrasonido. ______________________________________________________________ _______________________________________
a. ¿Cómo actúan los transductores para crear la imagen? El ultrasonido generado por los transductores, convierte osci-
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laciones eléctricas en vibraciones mecánicas y viceversa; las
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ondas re�ejadas son detectadas por los transductores y sus
d. El empleo del ultrasonido ha permitido detectar anormalidades en un feto. ¿Qué opinas respecto a l hecho de que, detectando algunos de estos trastornos, se pueda impedir el nacimiento de un nuevo ser?
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señales se emplean para construir una imagen o ecograma.
______________________________________________________________ _______________________________________ R. L.
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Física. Secundaria
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Unidad 9
Ficha de evaluación
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Fecha:
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propio cuerpo de Gabriel emite calor y que la ropa blanca
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo.
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tenderá a re�ejar el calor corporal de vuelta al cuerpo, en
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tanto que el negro la absorberá. Pero, si hay algo de aire
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Analiza el siguiente texto y responde con fundamento cientí�co.
entre la ropa y el cuerpo, este se llevará el calor por convec-
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ción. Por lo tanto, para respaldar la percepción de Gabriel,
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¿El color blanco o el color negro?
debemos considerar la variable de lo holgada o ceñida que
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Gabriel, un estudiante universitario, se da cuenta de que, cuando se viste con ropa de color oscuro en verano (negro preferentemente), percibe el calor con mayor intensidad que cuando lo hace con ropa de tonalidades claras. Sin embargo, en una de sus clases ha revisado un artículo de la prestigiosa revista Nature donde se publicó un estudio titulado Why do Bedouins wear black robes in hot deserts? (¿Por qué los beduinos llevan ropa negra en desiertos calurosos?) que sostiene que “las túnicas negras ayudan a los beduinos a minimizar las cargas de calor solar”.
esté la ropa al cuerpo.
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c. ¿Por qué los beduinos llevan túnicas negras en desiertos calurosos? En el caso de los beduinos, el diseño holgado de sus túnicas,
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permite que la convección trans�era el calor por movimiento
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de masa: el viento, al ondear la túnica negra holgada, le
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quitará ese calor que ha absorbido procedente de su cuerpo
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y de la luz exterior. La convección no funcionaría con una
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túnica blanca porque esta no absorbería el calor del cuerpo,
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sino que, por el contrario, lo devolvería.
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a. ¿Cómo in�uyen los colores en la sensación de calor? ¿Qué color es más adecuado para disminuir la sensación de calor, el negro o el blanco?
¿Por qué la luz es atraída por los campos gravitatorios al igual que hace con los objetos c on masa? Según la equivalencia masa-energía, la radiación, como cual-
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quier forma de energía, tiene una masa inerte o inercial. Si la
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Los colores in�uyen en la sensación de calor por la forma
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en que absorben o re�ejan la luz. Si vemos un objeto azul
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es porque la luz incidente ha sido absorbida por todos los
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colores excepto el azul, por eso podemos verlo. En conse-
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cuencia, para una menor absorción del calor, en principio,
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es mejor el blanco que el negro, ya que el blanco indica que
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masa inercial es la misma que la masa gravitatoria, la radiación
también tendrá una masa gravitatoria y se verá afectada por los
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campos gravitatorios.
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la luz ha sido re�ejada por todos los colores, y el negro, que
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toda la luz ha sido absorbida y convertida en calor.
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b. ¿Por qué Gabriel siente calor al usar la ropa negra? ¿Qué variable falta considerar en esta situación para respaldar la percepción de Gabriel? El calor que absorbe la ropa de color negro entra en con-
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tacto con la piel de Gabriel y este experimenta la sensación
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Lee la siguiente información y responde. Thomas Samuel Kuhn (1922 - 1996) fue un físico, historiador y �lósofo de la ciencia estadounidense, conocido por su contribución en el cambio de orientación de la �losofía y la sociología cientí�ca. Su tesis central sostiene que “las nuevas teorías cientí�cas no nacen por veri�cación ni por falsación, sino por sustitución”
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de calor. Sin embargo, también hay que considerar que el
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Física. Secundaria
Kuhn resume el cambio cientí�co con el siguiente esquema:
⋅
⋅
⋅
Un paradigma está constituido por los supuestos teóricos generales, las leyes y las técnicas para su aplicación que adoptan los miembros de una comunidad cientí�ca. Trabajar dentro de un paradigma implica poner en práctica lo que se llama “ciencia normal”, que es la que articula y desarrolla el paradigma. En este desarrollo, surgirán problemas, fenómenos que no quedan explicados por el paradigma. Si estas di�cultades se consolidan, puede llegarse a una crisis que solo puede resolverse desde un nuevo paradigma. Cuando este nuevo paradigma rompe radicalmente con el anterior, se produce una revolución cientí�ca.
a. En el contexto de la información anterior, ¿qué signi�ca la expresión “las nuevas teorías cientí�cas no nacen por veri�cación ni por falsación, sino por sustitución”? Ejempli�ca. Cuando una teoría cientí�ca se establece como tal, se asu-
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Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos. 4
Analiza la siguiente información y luego responde. Isótopos En 1911, Thomson descubrió que podían existir átomos de helio con diferente masa. Estos átomos fueron denominados isótopos. Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones, por lo que su número másico también es diferente. En la tabla se muestran las características de los tres isótopos del neón. ��
��
��
��
Ne
10 n 10 p
��
Ne
��
11 n 10 p
Ne
12 n 10 p
me que esta ha sido veri�cada en su contexto temporal y
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cientí�co, lo que signi�ca que ha sido aceptada por con-
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vención en la comunidad cientí�ca. Por lo tanto, las nuevas
A
= 20
A =
21
A =
22
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teorías que surjan para explicar lo mismo de forma distinta, __________________________________________________________________ ___________________________________ tendrán que sustituir a las anteriores a la luz de la evidencia
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cientí�ca actual; si esto sucede se habrá dado un cambio
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Abundancia 90,5 %
de paradigma. Un ejemplo lo encontramos en la revolución
copernicana que sustituyó el paradigma de que la Tierra era el centro del universo, por el paradigma de que el Sol era el
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centro del mismo.
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Abundancia 9,2 %
Conociendo la masa atómica (A1, A2…) y la abundancia (%1, %2…) se puede calcular la masa media ponderada de cada elemento:
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Abundancia 0,3 %
A =
A (%1 ) + A 2 (%2 ) + ... + A n (% n ) 1 ______________________________ 100 ⋅
⋅
⋅
a. Interpreta la de�nición de la abundancia isotópica a partir de la información brindada. La abundancia isotópica indica el tanto por ciento del nú-
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b. ¿Cuál fue el paradigma que la revolución einsteniana superó?
mero de átomos de un isótopo con respecto al total de una
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muestra en la naturaleza. Así, en una muestra de neón, de
La revolución einsteniana superó el paradigma de la me-
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cánica newtoniana en la que el tiempo y el espacio eran
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absolutos y que fue considerada durante siglos como la
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descripción de�nitiva del universo.
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c. Postula un ejemplo que muestre el impacto de un cambio paradigmático en nuestras vidas cotidianas. R. L. __________________________________________________________________ ___________________________________ _____________________________________________________________________________________________________
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Física. Secundaria
cada 1000 átomos presentes, 905 tienen 20 de masa atómica, 3 poseen una masa atómica de 21, y 92 tienen de masa atómica 22.
b. Con los datos de la tabla calcula la masa atómica media del neón. Sustituimos las masas de los isótopos y sus abundancias correspondientes: ANe =
20 90,5 + 21 0,3 + 22 9,2 ___________________________ = 20,2 u ⋅
⋅
100
⋅
