Ciencias Física Solucionario desarrollado
SECUNDARIA
segundo grado
2
Presentación Estimado maestro:
En la búsqueda de facilitar la labor docente, Ediciones Castillo pone a su alcance el presente Solucionario desarrollado como complemento de la Guía para el maestro. En este Solucionario encontrará respuestas detalladas que le permitirán profundizar en la reflexión de los contenidos y en el análisis de las conclusiones que los alumnos obtengan al resolver las actividades del libro de texto. Asimismo, se muestran las operaciones y cálculos completos de los ejercicios numéricos. En cuanto a las evaluaciones de los bloques se incluyen los argumentos que dan validez a las respuestas. En cada bloque las respuestas se organizan por página del libro de texto y sus actividades correspondientes, las cuales se representan en una miniatura en los costados. Confiamos en la utilidad de este material didáctico para favorecer el trabajo dentro del aula y así conseguir que sus alumnos desarrollen, de manera natural, las habilidades y actitudes para el logro de los aprendizajes esperados y las competencias para la vida.
pág. 109
Bloque 3 Secuencia didáctica 11
Página 109 1.
Respuesta libre.
2.
R. M. El modelo de Galileo de caída libre de los cuerpos y el modelo de fuerzas de atracción de Newton tratan de explicar fenómenos de la Naturaleza.
3.
R. M. Una maqueta o plano de la escuela sí es un modelo, pues representa la distribución de la escuela a menor escala. Aunque los modelos científicos tratan de explicar un fenómeno de la Naturaleza.
4.
R. M. En la ciencia son importantes los modelos pues representan una herramienta que con frecuencia permite materializar o entender una idea para explicarla mejor, como en el caso de los modelos de los atómos.
pág. 110
3
Página 110 Resultados y análisis 1.
a) R. M. Al aumentar la fuerza (presión) disminuye el volumen. b) R. M. El volumen de aire se puede reducir, pues éste puede comprimirse, pero no logrará ser cero. c) R. M. Al dejar de aplicar fuerza, el émbolo regresará a su posición inicial porque el aire volverá a expandirse al no aplicar una fuerza sobre él.
2.
a) R. M. El aire dentro de la jeringa se resiste a que lo compriman dentro de ella. b) R. M. Sí, al aumentar la presión las partículas de aire están más juntas. Se ejerce una mayor presión entre ellas y hacia las paredes de la jeringa y el émbolo.
pág. 113
3.
R. M.
Página 113 1.
a) R. M. Porque se hacen experimentos o pruebas indirectas, y se proponen modelos a partir de los resultados obtenidos. b) R. M. Los modelos a pequeña escala son atómicos, de partículas, cinético de partículas y materia oscura, entre otros. c) Respuesta libre. d) R. M. Modelos a escala de autos, aviones, helicópteros, maquetas que representan el Sistema Solar o viviendas, entre otros.
2.
Respuesta libre.
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B
pág. 114
Secuencia didáctica 12
Página 114 1.
a) R. M. Las partículas interactúan fuertemente porque la fuerza de cohesión entre ellas es grande en comparación con la fuerza que trata de dividirlas. b) R. M. La fuerza resultante es de atracción y dependerá del material, pues hay partículas que debido a su gran fuerza de cohesión no se pueden dividir; otras partículas tienen fuerza de cohesión menores, lo que permite que sus partículas se separen. c) R. M. Toda la materia que se compone de partículas tiene fuerzas de cohesión; en los sólidos la fuerza de cohesión es mayor que en cualquier otro estado de agregación.
2.
Respuesta libre.
Página 116 pág. 116
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Resultados y análisis 1.
a) R. M. El agua hierve.
2.
a) R. M. Sí aparece gas dentro de la jeringa, y es vapor de agua. b) R. M. El émbolo regresa a su estado original y el vapor de agua se transforma en líquido.
B 3.
a) R. M. Estarían en estado sólido. b) R. M. Que las partículas estén suspendidas en el aire depende de su densidad (la cual depende de la presión y la temperatura).
4.
R. M. Sí, debido a su interacción las partículas chocarían y rebotarían hacia todos lados, ocupando el espacio disponible en la jeringa.
5.
a) R. M. Se caerían por el efecto de la gravedad y estarían en la base del recipiente que los contiene. b) R. M. Su dirección cambiaría constantemente.
pág. 117
6.
Respuesta libre.
Página 117 1.
R. M. Porque a mayor compresión disminuirá el espacio en la jeringa y la cantidad de choques de las partículas será mayor, y se requiere de mayor fuerza para continuar con la compresión.
2.
R. M. Al disminuir la fuerza en el émbolo continuarán los choques entre las partículas y empujarán al émbolo hacia afuera para que éstas tengan más espacio. a) R. M. La fuerza de atracción que actúa entre las partículas. En un gas, la velocidad de las partículas es rápida y constante.
3.
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Respuesta libre.
pág. 118
Página 118 Procedimiento 2.
R. M. Sí, el papel estará más caliente que el lápiz debido al tipo de material y a la fricción entre los materiales.
Resultados y análisis 1.
a) R. M. De acuerdo con el modelo de Lavoisier. El papel permitía que fluyera su calórico. b) R. M. El papel contra el que se frotó el lápiz se calentó. Por momentos la superficie se calentó y se enfrió, lo cual permitió que el calórico transitara por ese material. c) R. M. No, porque sólo explica que fluye el calórico, y en el caso del calentamiento por frotación comprobamos que ambos materiales se calientan.
Página 119 pág. 120
1.
Respuesta libre.
2.
Respuesta libre.
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Secuencia didáctica 13
B
Página 120 1.
a) R. M. El volumen de ambas botellas cambió. El volumen del gas se redujo y el del agua líquida que se congeló, aumentó. b) R. M. No estaba vacía, contenía aire. c) R. M. Sí, porque la temperatura interviene en el movimiento de las partículas y la energía cinética, permitiendo dichos cambios de volumen. d) R. M. Sí, se presentó un cambio en el estado de la materia del contenido del agua, pues se congeló, y se esperaría que en la que contiene gas también haya un cambio, pero el congelador no tiene las condiciones para que el gas se transforme.
pág. 121
Página 121 Resultados y análisis 1.
a) R. M. No, debido a que las botellas estuvieron cerradas y no hubo pérdida de líquido o aire. b) R. M. Sí, aunque no observemos el aire. c) Respuesta libre. R. M. Sí, el aire tiene masa y se comprobó con el cambio de masa del globo desinflado y el inflado. d) R. M. Cambia el volumen del aire en el globo que se infla y la presión de las partículas que hay dentro de él.
2.
Respuesta libre.
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pág. 123
Página 123 Hipótesis
R. M. El nivel del agua aumentará con la goma original o con la réplica. Resultados y análisis 1.
a) Respuesta libre. b) R. M. La goma de plastilina tiene mayor masa que la goma de borrar, pero desplazaron la misma cantidad de agua. c) R. M. Dependerá del volumen de acuerdo con el principio de Pascal.
2.
pág. 125
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R. M. En lugar de un vaso normal se puede utilizar una probeta para determinar el volumen que incrementó el agua al dejar caer la goma.
Página 125 1.
a) R. M. Sí, porque en los sólidos las fuerzas de cohesión son mayores y no se pueden comprimir fácilmente como los gases. b) R. M. Los sólidos no se adaptan a la forma del recipiente que los contiene porque la unión de sus partículas tiene una mayor energía. Los sólidos poseen una forma determinada.
B
c) R. M. Sí, este proceso se llama licuefacción y mediante él un gas se puede pasar a estado líquido. d) R. M. Sí, debido a que el volumen que ocupa un gas puede ser mayor que el de un líquido o un sólido. e) R. M. Sí, porque sus partículas se calientan y al aumentar su temperatura, se incrementa su energía cinética y por tanto su velocidad; por eso se infla el globo, debido a que el aire caliente ocupa mayor volumen. f ) R. M. Sí, una gota de agua se mezclaría más rápido en agua caliente, ya que las partículas se mueven más rápido, permitiendo que las de la tinta se acomoden más rápido. 2.
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R. M.
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Secuencia didáctica 14
Página 127 Procedimiento 4.
R. M. El agua saldrá más rápido del agujero más cercano a la base de la botella.
3
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Página 128 Resultados y análisis 1.
R. M. El cartón se mantendrá unido al vaso, aunque ya no se sostenga con la mano.
2.
R. M. En el vaso se genera vacío, se forma una diferencia de presión y, por tanto, una fuerza opuesta a la gravedad.
3.
a) R. M. La rapidez con que el agua sale es diferente en cada agujero. El más cercano a la base de la botella sale más rápido que el que está a mayor altura. b) R. M. Se relaciona con la altura de cada agujero. c) R. M. Mientras más alto esté el agujero, menor será la rapidez con que salga el agua. 4.
R. M. El agua saldrá con mayor velocidad debido a que la presión se transmite a todos los puntos del líquido.
5.
Respuesta libre.
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Página 131 Resultados y análisis 1.
a) R. M. No cae porque la presión del aire atrapada en el popote compensa el peso y la presión atmosférica del exterior. b) R. M. El agua se cae porque la presión se iguala. c) R. M. Desaparece la fuerza de arriba. d) R. M. Queda agua atrapada en el popote.
1.
R. M. La presión en el interior del vaso es menor a la presión atmosférica, y por ello el cartón no se cae.
2.
a) R. M. Al enfriarse el gas en el interior de la botella la presión es menor, pero mayor en el exterior, así que la botella se deforma o aplasta.
3.
R. M. La presión y el volumen son inversamente proporcionales; sin embargo, en este caso también se debe considerar la presión atmosférica. Por ello en este ejemplo, al disminuir la presión, el volumen también disminuirá.
4.
R. M. Al disminuir la temperatura del gas en la botella, disminuye su presión y por ello la botella se compactará o deformará.
5.
Respuesta libre.
pág. 132
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Secuencia didáctica 15
Página 132 Resultados y análisis 1.
a) Respuesta libre. b) R. M. Un termómetro, un termopar, entre otros.
2.
pág. 134
Respuesta libre.
Página 134 Resultados y análisis 1.
a) R. M. Son directamente proporcionales. b) R. M. Porque, al enfriarse, los líquidos se contraen. c) R. M. Porque las partículas se expanden cuando un líquido se calienta.
2.
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Respuesta libre.
pág. 136
Página 136 1.
a) R. M. Aumentó 20 ºC, porque la temperatura es una propiedad intensiva que no depende de la masa de la sustancia para alterar su valor. b) R. M. 5 ºC, porque la temperatura será igual para todas las habitaciones con el mismo sistema de aire acondicionado.
Página 138 Resultados y análisis
a) R. M. La botella al Sol se enfría. b) R. M. La tela se seca. c) R. M. Se evaporó. d) R. M. Que la recibió de manera directa e indirectamente del Sol. pág. 138
e) R. M. Cedió; la energía del Sol empieza a calentar el agua, pero como la tela está más fría, el agua transfiere el calor a la tela. f ) R. M. Las partículas disminuyen su energía cinética al ceder su energía a la tela.
Página 139 1.
a) R. M. Aunque para los dos casos la temperatura final e inicial son la misma. Las tazas tardan el doble que una taza para llegar a la temperatura final. b) R. M. Sí, dado que la temperatura final es la misma, el cambio de la energía cinética es la misma. c) R. M. Más cantidad de agua significa más partículas a las que se les debe transferir energía, por lo que se necesita el doble de energía para el doble de agua y que ésta alcance la misma temperatura, a eso se debe que tarde más tiempo. d) R. M. Se requiere mayor energía para calentar dos tazas de agua.
pág. 139
2.
En general, los termómetros están formados por dos partes. La primera es la que se busca que llegue al equilibrio térmico con el objeto al que se desea medir la temperatura (el bulbo en un termómetro de mercurio). La segunda traduce el equilibrio térmico a un valor numérico (la escala en el termómetro de mercurio).
3.
R. M. Al estar en contacto dos objetos, sus partículas chocan entre sí y las más rápidas tienen más energía cinética (por lo que el objeto estará más caliente) que ceden a las partículas más lentas (del objeto más frío). El resultado es una transferencia de calor de un objeto a otro a través del contacto.
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pág. 141
Secuencia didáctica 16
Página 141 Resultados y análisis 1.
R. M. Con el agua dentro de la jeringa se producen burbujas. a) R. M. De aire. Sí, el agua hierve y se producen burbujas. b) Sí, porque las condiciones de presión cambiaron.
2.
a) R. M. La presión interior disminuye, y con ello aumenta el volumen, por lo que las partículas de agua empujan con menos fuerza las paredes de la jeringa.
3.
a) R. M. Disminuye. Al disminuir la presión, las partículas tienen más libertad para moverse, por lo que requieren menos energía cinética para alcanzar la temperatura de ebullición. b) R. M. Aumenta, como ocurre en una olla de presión.
pág. 142
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4.
Respuesta libre.
Página 142 2.
a) R. M. La temperatura es mayor.
B
pág. 143
Página 143 b) R. M. Mayor presión significa mayor temperatura que cuece los alimentos en menor tiempo que en una olla convencional a menor presión. c) R. M. Para que disminuya la presión y no explote.
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pág. 144
Página 144 Resultados y análisis 1.
a) R. M. Los cubos se quedan pegados b) R. M. El punto está al lado de la raya, a la izquierda de la línea que divide sólido-líquido. c) R. M. Líquido, porque nos movemos a la derecha. d) R. M. Sólido, porque regresamos al punto de partida.
2.
Respuesta libre.
Página 145 1.
R. M. Porque estaba cocinando en la Ciudad de México y dada la presión atmosférica, requiere mayor tiempo para cocinar los alimentos.
2.
R. M Cuando el agua se congela, las partículas se acomodan e incrementa su volumen; en cambio, la botella con aire, al aumentar su temperatura, disminuye su volumen y por eso se compacta y deforma la botella.
pág. 145
3.
a) Fusión. b) Vaporización.
d) Solidificación. e) Condensación.
5.
pág. 146
Sustancias
Punto de fusión (ºC)
Punto de ebullición (ºC)
Estado a 0 (ºC)
Estado a 30 (ºC)
A B
10 60
120 –5
Sólido Gas
Líquido Gas
a) Sólido. b) Líquido.
Secuencia didáctica 17
Página 146 Resultados y análisis 1.
Respuesta libre. a) R. M. El rehilete empezó a girar. b) Cero. c) R. M. Sí aumentó.
2.
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c) Sublimación.
4.
3
a) R. M. El calor transferido para evaporar el agua. b) R. M. El cambio en la temperatura de la lata transfirió calor al agua e hizo que hirviera. Ciencias 2. Física
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pág. 147
Página 147 3.
R. M. Que la energía en forma de calor suministrado puede generar trabajo.
4.
Respuesta libre. a) R. M. Hierve. b) R. M. Existe un aumento en la presión dentro de la lata que expulsa el aire y hace girar el rehilete.
pág. 148
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Página 148 3.
R. M. La energía proveniente del Sol se concentra en un punto donde calienta el agua hasta que hierve y genera vapor que se dirige a una turbina, haciéndola girar. Se genera así electricidad por fricción que se envía al tendido eléctrico.
B
pág. 149
Página 149 Resultados y análisis 1.
a) R. M. La temperatura será menor con respecto al inicio del experimento. b) R. M. La temperatura será mayor con respecto al inicio del experimento. c) R. M. La bolsa de agua caliente cedió calor. d) R. M. La bolsa de agua fría recibió calor. e) R. M. No, sólo estuvieron en contacto. f ) Repuesta libre. g) R. M. Que la energía calorífica se transfiere de una bolsa a otra. h) R. M. La bolsa de agua caliente.
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Página 152 Resultados y análisis 1.
a) R. M. Sí, lo recibió del agua. b) R. M. Sí, lo hizo al estar en contacto con la jeringa (por transferencia de calor). c) R. M. Sí, en el transcurso en el que la jeringa tuvo contacto con los dos depósitos de agua, el agua cambió su temperatura. d) R. M. Del agua caliente. e) R. M. Sí, cualquier cambio de energía en el sistema hace que el émbolo de la jeringa se mueva.
Página 153
pág. 153
1.
R. M. El microondas transforma la energía eléctrica (de la toma de corriente) en energía calorífica (la comida que se calienta).
2.
R. M. Cuando tomas una pluma para escribir, ésta gana calor porque le cedes calor con tu mano.
3.
R. M. Poner a secar la ropa, comer, hacer ejercicio, al utilizar un taladro, al calentar agua, al encender el motor del auto y una fogata.
Evaluación 1.
a) No, ya que el vacío no está contemplado en el modelo de Aristóteles.
2.
La energía cinética en promedio de las partículas en el recipiente caliente es mayor de las que están frías.
Pregunta 1: Volumen
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Costal de azúcar Bloque de hielo Costal de arena Bolsa de sal Aceite de cocina Botella de mercurio Lingote de cobre
3
3
0.03 m 16 cm3 156 cm3 1 366.45 cm 3 68 L 35.29 mL 2 979.91 cm3
Masa
Densidad
50 kg 11.8 g 1.7 kg 2.2 kg 62.5 kg 0.48 kg 26.7 kg
1 610 kg/m3 0.73 g/cm3 10 897.43 kg/m3 1.61 g/cm3 920 kg/m 3 13.6 g/mL 8.96 g/cm 3
Pregunta 2: Porque el otro 25% de nuestro cuerpo es menos denso que el agua. 3.
Al aumentar la temperatura del agua, aumenta la energía cinética.
4.
R. M. La separación entre partículas y la velocidad en que se mueven. En un gas la distancia entre sus partículas es mayor y también es mayor su velocidad; en un líquido, la distancia entre sus partículas es menor y disminuye su velocidad. Y en el sólido es pequeña la distancia de sus partículas y su velocidad es menor.
5.
R. M. Sabina tiene razón porque la temperatura de equilibrio debe ser un promedio de ambas temperaturas.
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