NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                              (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)NOCIONES...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                       (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)         NOCION...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                                        ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                      (Para 8° y 9° año/...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                          (Para 8° y 9° ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                 (Para 8° y 9° año/1° y ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                          (Para 8° y 9° ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                         (Para 8° y 9° a...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                      (Para 8° y 9° año/...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                   (Para 8° y 9° año/1° ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                   (Para 8° y 9° año/1° ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                   (Para 8° y 9° año/1° ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                       (Para 8° y 9° año...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                  (Para 8° y 9° año/1° y...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                                        ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                           (Para 8° y 9°...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                            (Para 8° y 9...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                           (Para 8° y 9°...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                            (Para 8° y 9...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                           (Para 8° y 9°...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                            (Para 8° y 9...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                          (Para 8° y 9° ...
NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3                                                     (Para 8° y 9° año/1...
ISBN 978-1-4583-7386-1                     90000 9 781458 373861
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

10122934 nociones fisica-ciencias_naturales

3.402 visualizaciones

Publicado el

Libro de fisica de ciencias naturales para alumnos del ex-egb3, actual cbs en República Argentina

Publicado en: Educación
0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
3.402
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
5
Acciones
Compartido
0
Descargas
38
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

10122934 nociones fisica-ciencias_naturales

  1. 1. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES De Fabiana Aida del Valle Soria Fabiana Aida del Valle Soria
  2. 2. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES De Fabiana Aida del Valle Soria © 2011 Lulu, Inc. Copyright Standard License ISBN: 978-1-4583-7386-1 Fabiana Aida del Valle Soria
  3. 3. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)ContenidoNOCIONES DE ELECTROSTÁTICA ................................................................................. 4 FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS.......................................................................... 4 CONCEPTO DE CARGA ELÉCTRICA. FUERZAS ATRACTIVAS Y REPULSIVAS ... 5CAMPO MÁGNETICO ....................................................................................................... 6CONCEPTO....................................................................................................................... 6EFECTOS DE LOS IMANES Y CONFORMACIÓN DE LAS LÍNEAS DE CAMPO ............. 7DISEÑO, PLANIFICACIÓN Y EJECUCIÓN DE EXPERIMENTOS DE FENÓMENOSELECTROSTÁTICOS Y MAGNÉTICOS ESTUDIADOS .................................................... 8APLICACIONES TECNOLÓGICAS Y CONSECUENCIAS EN EL CONFORT DE LA VIDADEL HOMBRE ................................................................................................................. 13 Fabiana Aida del Valle Soria
  4. 4. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)CONTENIDOS DE 9°AÑO (EX EGB3)/2° AÑO (CBS) NOCIONES DE ELECTROSTÁTICA FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS¿Qué es la electrostática? Quizá al conocer la etimología de la lengua castellanapensarás, cargas eléctricas en reposo… y tengo una buena noticia para ti míquerido alumno estudiante que estas en rol de lector, ¡Es correcta tu apreciación!Ahora quiero preguntarte ¿Cuántos tipos de cargas conoces? Si me dices quecargas positivas y negativas, tu afirmación también está bien. La carga positiva sellama protón y la negativa se llama electrón. Y ¿Qué será que mantiene unidas oalejadas estas partículas eléctricas?, la respuesta es la fuerza electrostática. Por lotanto puedo decirles que Electrostática es una rama de la física que se encargadel estudio de las cargas eléctricas, las fuerzas ejercidas entre ellas y sucomportamiento en los materiales. Ejemplo: la descarga de un rayo es unafenómeno de naturaleza electrostática natural producido durante una tormentaeléctrica acompañada de emisión de luz (relámpago), y la electricidad que pasa através de la atmosfera calienta y se expande en el aire con rapidez, produciéndoseun ruido denominado trueno. Las fuerzas eléctricas provienen las partículassubatómicas que te he mencionado al principio: protones (cargados positivamente)y electrones (cargados negativamente) además de los neutrones (partículassubatómicas sin carga o carga neutra). ¿Qué piensas sobre esta dualidad decargas? ¿Qué pasará? ¿Por qué en las pilas se une un extremo a un polo positivoy el otro extremo al negativo? La respuesta es que hay una ley universal que dicesque cargas de igual signo de repelen y cargas de diferente signo se atraen. Fabiana Aida del Valle Soria
  5. 5. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)CONCEPTO DE CARGA ELÉCTRICA. FUERZAS ATRACTIVAS Y REPULSIVAS La fuerza electrostática esta definida mediante una ecuación matemática que refleja este comportamiento dispar entre las cargas. Esa ecuación se llama Ley de Coulomb. Donde, Fe es la fuerza eléctrica (ley de Newton) K es una constante universal (K=9*109 N/m2C2), q1 y q2 son cargas eléctricas y r2 es la distancia entre ellas (m). No te asustes con la ecuación que eso aclara mucho el panorama, observa los gráficos siguientes, analiza cualitativamente la ecuación y resuelve los siguientes problemas. - + + + - - Figura 1: Cargas eléctricas positivas y negativas. En la imagen superior, se representa la atracción y en las dos de la parte inferior la repulsión. Problemas resueltos Si K=1/ε0/4π, la constante de proporcionalidad. Calcula la constante de permisividad en el vacío ε0. Solución: Fabiana Aida del Valle Soria
  6. 6. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)Se tienen dos cargas q1=2C y q2=5C, separadas unas distancia de 10 cm en elvacio.Calcular la fuerza (N), que actúa entre las cargas.¿Qué ocurre si se duplica la distancia entre las cargas?Solución: La fuerza disminuye la cuarta parte CAMPO MÁGNETICO CONCEPTOEs la fuerza aplicada sobre una carga eléctrica en movimiento o bien fuerzamagnética aplicada por cada unidad de carga en movimiento.B es un vector que hace referencia al campo magnético.F es fuerza, otro vector.q es una carga eléctrica.v es el vector velocidad.El campo magnético se mide en Tesla. Fabiana Aida del Valle Soria
  7. 7. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) Tienes que tener en cuenta que la B es proporcional a la fuerza F e inversamente proporcional a q y a v. EFECTOS DE LOS IMANES Y CONFORMACIÓN DE LAS LÍNEAS DE CAMPOObserva el imán de la figura, los polos norte y sur. Figura 2: Imán Un imán es un dispositivo con un campo magnético significativo de modo que tiende a alinearse con otros imanes (por ejemplo, el campo magnético terrestre). En 1.820 fue Oersted quien mencionó que una corriente eléctrica puede generar un campo magnético. Como ya he mencionado los imanes tienen dos polos, norte y sur. Polos iguales se repelen y polos diferentes se atraen. Fabiana Aida del Valle Soria
  8. 8. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) Figura 3: Líneas de campo de un imán Hay dos polos opuestos que crean líneas de fuerza que van de uno a otro.DISEÑO, PLANIFICACIÓN Y EJECUCIÓN DE EXPERIMENTOS DEFENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS Y MAGNÉTICOS ESTUDIADOS Experimento 1: Hipótesis: Todos los cuerpos pueden cargarse eléctricamente. Objetivo: Verifica que la fuerza electrostática puede ser de repulsión o de atracción dependiendo de sí las dos cargas tienen el mismo signo o signos contrarios. Material: Lana de borrego, regla de meta , palitos de madera, globos , papel desechable, confeti , goteros de vidrio , sal de mesa , corcho, bolígrafo en plástico sin la refacción con tinta , hilo de cáñamo , cacahuates naturales con cáscara , franela nueva , cinta adhesiva transparente y ancha, pañuelo de seda, 2 acetatos, unicel y recipiente de vidrio . Metodología 1. Acetato pegajosos · Colocar 2 acetatos en la mesa y frotarlos varias veces con la lana de borrego · Toma los acetatos por una orilla, uno en cada mano · Acerca los lados frotados sin que se toquen. · Voltea los acetatos y acercar los lados no frotados. · Haz exactamente lo mismo sólo que ahora con la cinta adhesiva 2. Confetis saltarines · Esparce en un recipiente de vidrio un puñado de confeti. Fabiana Aida del Valle Soria
  9. 9. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)· Frota un acetato con el pañuelo de seda varias veces· Pon la cara del acetato frotado sobre el recipiente de vidrio 3. Globo atrayente · Pon sal sobre una hoja de papel. · Infla un globo y anúdalos. · Frotar la punta del globo con la franela. · Acerca la punta del globo a la sal. · Ver el globo con la sal pegada. 4. Papel bailarín · Haz pequeños rollitos con el papel desechable. · Pela los manís y colecta únicamente las cáscaras rojas internas y delgadas desechando las externas. · Colocar sobre la mesa los rollitos de papel. · Frota un globo inflado sobre el cabello de la cabeza. · Acercar la parte del globo frotado sobre los rollitos sin tocarlos y ver como se paran · Mover el globo lentamente hacia los lados para que se muevan los rollitos. · Poner por otro lado las cáscaras rojas de los manís. · Repite la frotación del globo en la cabeza varias veces. · Acerca el globo a las cáscaras y alejarlo un poco para dar lugar a que varias cáscaras se atraigan entre si. 5. Movimiento de objetos · Amarra con hilo largo de cáñamo por separado, un trozo de unicel, un palito, la parte de vidrio del gotero, la regla de metal, el corcho y la parte de plástico del bolígrafo. · Cuelga separadamente del techo los hilos con los diferentes materiales. · Frota con la franela un globo inflado y acercarlo a un extremo de uno de los materiales a la vez. · Repite la operación con cada uno de los materiales. · Frota el globo cada vez con la lana, la cabeza y el pañuelo de seda y acercarlo a todos los materiales. Variantes Repetir los experimentos cambiando a trozos de papel aluminio, popotes, paja; frotar 2 globos y acercarlos, frotar dos reglas de metal y acercarlas, frotar dos goteros de vidrio y acercarlos, en estos 2 últimos casos un extremo de los materiales tiene que ser tomada con guantes o ponerles un poco de cinta adhesiva. Conceptos revisados Carga eléctrica, electricidad, electrostática, electrodinámica, tipos de carga eléctrica, teoría atómica, electrones, protones, neutrones, iones, ionización, polarización, atracción eléctrica, repulsión eléctrica, conductores y semiconductores eléctricos, condensadores o capacitores eléctricos, dieléctricos o aislantes eléctricos, resistencias eléctricas, los organismos vivos como conductores eléctricos. Fabiana Aida del Valle Soria
  10. 10. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)Conclusiones· Todos los cuerpos se cargan eléctricamente por frotamiento· La carga depende de la pérdida o ganancia de electrones de los átomos quecompongan al objeto· Los cuerpos constituidos del mismo material se cargan eléctricamente concargas del mismo signo y al acercarse se repelen.· Las cargas de un material si permanecen en el mismo sitio se conocen comoelectrostáticas.· Las cargas eléctricas se pueden desplazar sobre un material y se conocencomo electrodinámicas, al material se le llama conductor.· Los seres vivos conducen la electricidad.Experimento 2:Objetivo: Verificar como ocurren los fenómenos magnéticos.Hipótesis: Dentro del magnetismo ocurren fenómenos con cargas eléctricasestáticas y con cargas eléctricas en movimiento.Material: Pila de 9 V , Cable de cobre, Un clavo mediano ,Globo , 2 imanes de barra, Ajo, Confeti, Un clip ,Limadura de hierro,Bolsa de plástico , pequeña Cinta adhesiva transparente y Brújula.METODOLOGÍA1.-DETERMINACIÓN DE LOS POLOS DE UN IMÁN- Toma la brújula y colócala en la palma de la mano.- Gira el cuerpo lentamente haciendo un círculo sin dejar de ver la brújula.- Determina cual es el norte geográfico terrestre.- Colocar la brújula sobre una mesa.- Tomar un imán de barra y acercar en forma vertical uno de sus extremos sobreel norte de la brújula y así determinar el polo.- Da vuelta el imán y acercarlo en la misma forma al norte de la brújula.- Toma los 2 imanes de barra y haz que se toquen.-Vuelve a dar vuelta uno de los imanes y vuelve a hacer que se toquen- Una vez que se vea cuales son los polos que se atraen, se etiquetan con elmarcador con N y S.2.- CAMPO MAGNÉTICO- Coloca dentro de la bolsa de plástico un poco de limadura de hierro y cerrarlacon la cinta adhesiva. Fabiana Aida del Valle Soria
  11. 11. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)- Sostiene la bolsa en forma horizontal con las 2 manos.- Un compañero debe tomar un imán de barra y colocarlo por debajo de la bolsade plástico con la limadura.- Mueve la bolsa de tal manera que un poco de la limadura rodee al imán.- Observa la figura que se forma.- Quita el imán y revuelve la limadura.- Repite todo pero ahora usando los 2 imanes con sus polos N y S separados unpoco- Voltea uno de los imanes para que sus polos queden N y N- En todos los casos observar las figuras que se forman y dibujar los camposmagnéticos.3.- FABRICANDO UN ELECTROIMÁN- Quitar el recubrimiento de plástico del cable y dejar libre el alambre de cobre- Darle vueltas para que se tuerza- Conectar un extremo de alambre a un polo de la pila dándole vueltas- Enrollar con el alambre un clavo dejando libre únicamente la cabeza del clavo- Conectar el otro extremo del cable al otro polo de la pila como en la figura 1- Acercar la cabeza del clavo al clip, anotar sus observaciones.- Desconectar un extremo del cable y anotar qué sucede con el clip4.- COMPARACIÓN CON UN IMÁN PERMANENTE- Acerca un imán de barra a un clip.- Agítalo.- Haz lo mismo pero con el electroimán.- Observa las diferencias. Fabiana Aida del Valle Soria
  12. 12. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)5.- ATRACCIÓN POR FROTAMIENTO- Coloca un poco de confeti sobre la mesa- Inflar un globo.- Frota el globo inflado en los cabellos de algún compañero.- Acercar el globo al confeti sin que se toquen.- Anota las observaciones.6.- CONJURO ALQUIMISTA CONTRA UN IMÁN PREMANENTE- Frota un imán con un ajo.- Acerca el imán a la limadura de hierro.- Anota las observaciones.Conceptos por revisarImán permanente, electrostática, magnetismo, electroimán, campo magnético,magnetita, cargas, brújula y electricidad.VariantesCambiar el clavo por una varita de aluminio, el cable de cobre por un alambredelgado de hierro, la limadura de hierro por trozos de plomo y el ajo por aceite decocina.Un campo magnético ejerce una fuerza sobre una carga en movimiento pero nosobre una partícula cargada estacionaria, la magnitud de la fuerza esproporcional a la carga y a la magnitud del campo magnético. Un campomagnético rodea a cualquier sustancia magnética y se puede visualizar usandolimadura de hierro, que se alinea de forma tangente a las líneas de campo comopequeñas agujas de una brújula.Antes de que se entendiera la relación de las interacciones magnéticas con lascargas en movimiento, las interacciones de los imanes permanentes y las agujasde las brújulas se describieron en términos de polos magnéticos. La Tierra es unimán, su polo norte geográfico está cerca de un polo sur magnético, por eso elpolo norte de una brújula apunta hacia el norte, si un imán permanente con formade barra se deja girar libremente, uno de sus extremos apuntará hacia el polonorte y el otro hacia el sur, siguiendo la regla de que polos opuestos se atraen.El concepto de polo magnético puede parecer similar al de carga eléctrica y losconceptos de polo norte y polo sur a los de carga negativa y positiva; pero laanalogía es errónea porque existen las cargas positivas y negativas separadas,pero no hay evidencias de que exista un solo polo magnético aislado, siempreaparecen en pareja.La primera prueba de la relación del magnetismo con las cargas eléctricas enmovimiento fue descubierta en 1819 por el científico danés Hans ChristianOersted, quien encontró que la aguja de una brújula era desviada por un cablepor el que circulaba corriente. Ahora sabemos que las fuerzas magnéticas entredos cuerpos se deben principalmente a la interacción entre los electrones enmovimiento de los átomos de los cuerpos; dentro de un cuerpo magnetizado, como Fabiana Aida del Valle Soria
  13. 13. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) un imán permanente, existe un movimiento coordinado de algunos electrones. Un campo magnético que cambia produce un campo eléctrico y un campo eléctrico variable origina un campo magnético, esto ha proporcionado métodos para formar los electroimanes tan útiles para mover grandes cantidades de chatarra. Resumiendo, se pueden tener las siguientes conclusiones: 1.- La atracción de los cuerpos es un fenómeno de cargas. 2.- En algunas atracciones las cargas son estáticas. 3.- En el magnetismo la atracción es por cargas en movimiento. 4.- El magnetismo se puede inducir e impedir. 5.- Los fenómenos magnéticos tienen una gran aplicación en la vida cotidiana.APLICACIONES TECNOLÓGICAS Y CONSECUENCIAS EN ELCONFORT DE LA VIDA DEL HOMBRE El descubrimiento del los fenómenos de electricidad y magnetismo, de la conjunción de ambos que no es otra cosa que la fuerza electromagnética trajo consecuencias en la vida del hombre como el uso de bombillas eléctricas, el telégrafo, teléfono, radiófonos, radios, computación, CD-ROM, etc., a los largo de siglo XX cuando las aplicaciones tecnológicas fueron mejoradas en la era de la electrónica (década de los 60) y luego en la era digital y mas recientemente en la era de la sociedad de la información. Todo lo mencionado contribuyo al confort ya que se disponen en los hogares (a pequeña escala), en las pequeñas empresas y en la industria de dispositivos de dicha naturaleza. Tú en tu hogar dispones de muchos electrodomésticos que se basan en estos principios, desde la conexión de corriente alterna hasta los electrodomésticos y los equipos de música y de telefonía fija y celular que en los casos de equipos avanzados se combinan con otras tecnologías. Es que todo descubrimiento científico implica su posterior uso por parte de los hacedores de la tecnología. No obstante muchos de los dispositivos que se usan en el armado de los equipos, tienen componentes que luego pueden contaminar el medio ambiente. Ej. El uso de baterías, los diferentes plásticos, etc., los cuales no se pueden desintegrar en corto plazo. Por tanto es importante que tomes conciencia y hagas un uso racional de esto y cuando te toque desechar un equipo busque información y sigas determinado protocolo para proteger tu ambiente. Ej.: Las baterías contienen plomo y este elemento es desintegración a largo plazo y puede contaminar las napas subterráneas. Podemos decir que la revolución que está sufriendo el mundo en el campo tecnológico y que afectará sin duda toda la vida cultural, política y social de lo que resta del siglo y del subsiguiente, es producto en gran medida del avance de la física. Esto se ve de manera particular en el desarrollo de la microelectrónica y de otras áreas de alta tecnología que Fabiana Aida del Valle Soria
  14. 14. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)utilizan los principios del electromagnetismo en el diseño de aparatos y sistemasde información, medición, etc. Asimismo, la creación de nuevos materiales y suaplicación se basa en gran medida en el conocimiento logrado en elelectromagnetismo y la mecánica cuántica.Por supuesto que el magnetismo halló aplicación desde el siglo pasado. Elteléfono y el telégrafo alrededor de 1880 eran aparatos activados por baterías y,basados en el descubrimiento de Oersted, las grandes aplicaciones a laingeniería de la inducción electromagnética son el motor eléctrico y la dínamo. Elmismo Henry, codescubridor de la inducción electromagnética, había construidoun motor en 1831 y diseñado juguetes primitivos. Edison inventó un generadorbipolar en 1878, un año antes de inventar el filamento de luz eléctrico. El hechode que hubiera un generador de potencia hizo que el uso de luz eléctrica sedifundiera rápidamente. Con el experimento de Hertz se sentaron las bases parala transmisión inalámbrica de ondas de radio. De la misma forma, aparatos comola radio y la televisión utilizan muchos de los conocimientos que sobreelectromagnetismo se generaron en las primeras decenas del siglo XX.Las aplicaciones que se realizan en la actualidad son variadísimas y la cienciadel magnetismo se ha vuelto central en nuestra tecnología como medio ideal dealmacenamiento de datos en cintas magnéticas, discos magnéticos y burbujasmagnéticas. Además, se empieza a aplicar en la medicina. Como ya lomencionamos, el desarrollo de nuevos materiales y su aplicación a modernastecnologías es uno de los dínamos que mueven a la sociedad posindustrialrepresentada por los Estados Unidos y, sobre todo, por Japón, donde, por cierto,la llegada de Ewing a fines del siglo pasado motivó un esfuerzo sin precedentede Honda para desarrollar el estudio del magnetismo. Por su parte, los otrospaíses desarrollados también poseen un gran acervo de conocimientos paraobtener un considerable avance en el campo. En cuanto a los paísessubdesarrollados el gran desafío consiste en utilizar en forma óptima los escasosrecursos (sobre todo humanos) que se tienen para no quedar a la zaga de estaexplosión científica y tecnológica.A continuación presento en forma selectiva algunos de los usos del magnetismoen diversas áreas. Esta descripción no pretende cubrir todos los temas deaplicación del magnetismo, ni mucho menos asegurar que los temas quetratamos están desarrollados exhaustivamente. Sólo queremos presentar unpanorama de las inmensas posibilidades que en este campo existen cuando laciencia y la tecnología se conjugan en forma imaginativa. Para estoexaminaremos el área de nuevos materiales magnéticos sólidos, los ferrofluidos,la tecnología en informática basada en el magnetismo, la resonancia magnéticanuclear en la medicina y el efecto de campos magnéticos en tecnología nuclear.Sin duda hay una revolución que tendrá un efecto mayor que la RevoluciónIndustrial y cuyas consecuencias nadie puede prever. El humilde comienzo delmagnetismo como ciencia ha desembocado hoy en un torrente de conocimientoque la humanidad debe saber controlar. Fabiana Aida del Valle Soria
  15. 15. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) CONTENIDOS DE 8°AÑO (EX EGB3)/1° AÑO (CBS)ContenidoLEYES DE NEWTON....................................................................................................... 16LUZ .................................................................................................................................. 16 FENÓMENOS ONDULATORIOS.............................................................................. 16REFRACCIÓN, REFLEXIÓN Y DIFRACCIÓN ................................................................. 17CALOR Y TRABAJO........................................................................................................ 20 EQUIVALENCIA ENTRE CALOR Y TRABAJO......................................................... 20ENERGÍA......................................................................................................................... 20 TIPOS DE ENERGÍA ................................................................................................ 21 Fabiana Aida del Valle Soria
  16. 16. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)LEYES DE NEWTONIsaac Newton (1643 - 1727) fue un eminente matemático y físico británico autor de la leyde la gravitación universal. Fue el quien formuló las leyes de la dinámica que llevan sunombre.Esas tres leyes son:Primera ley de Newton o ley de la Inercia: Todo cuerpo permanece en su estado dereposo o con movimiento rectilíneo uniforme a menos que actúen otros cuerpos sobre el.Segunda ley de Newton o segunda ley fundamental de la dinámica: La fuerza que actúasobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración. F= ma (siendo F, lafuerza; m, la masa y a, la aceleración).Tercera ley de Newton o Principio de acción y reacción: Cuando un cuerpo ejerce unafuerza sobre otro este ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto.LUZFENÓMENOS ONDULATORIOSTe preguntarías ¿Qué es la luz? Una buena pregunta te diría porque en realidad lo es. Laluz como se descubrió en los últimos decenios, es una onda y una partícula, es decir sunaturaleza es dual. Es decir a pesar de su carácter ondulatorio también es un haz defotones (partícula de luz).La se la puede también definir como una radiación electromagnética que puede serpercibida por el ojo humano. En física específicamente la luz se considera que abarcatodo el espectro electromagnético siendo la luz visible el rango de correspondiente a laslongitudes de onda visibles por el ojo humano.En cuanto a los fenómenos ondulatorios, la luz al tener una naturaleza ondulatoria,presenta un fenómeno como conocido como fenómeno de interferencia. Las ondas debessaber se caracterizan por tener amplitud (el máximo de un pico en un perfil encoordenadas X-Y), además de longitud de onda (distancia entre dos máximos). Lo quenos permite explicar este fenómeno es el principio de superposición de ondas: si están enfase las crestas de las ondas coinciden y formaran una interferencia constructiva y si hayun máximo desfasaje se dicen que la interferencia es destructiva, anulándose la onda. Fabiana Aida del Valle Soria
  17. 17. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) Figura 1: InterferenciaVelocidad de la luzSe ha comprobado experimentalmente que la luz tiene una velocidad finita, la cual es unaconstante universal que se denota con la letra c. Actualmente el valor exactamente medidoes 299.792.458 m/s.La velocidad de la luz al propagarse a través de la materia es menor que a través del vacíoy depende de las propiedades dieléctricas del medio y de la energía de la luz. La relaciónentre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio se denomina índice de refracción delmedio:REFRACCIÓN, REFLEXIÓN Y DIFRACCIÓNLa refracción es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Estefenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes velocidades según elmedio por el que viaja. El cambio de dirección es mayor, cuanto mayor es el cambio derapidez, ya que la luz prefiere recorrer las mayores distancias en su desplazamiento por elmedio que vaya más rápido. La ley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el cambiode rapidez por medio de los índices de refracción de los medios. Fabiana Aida del Valle Soria
  18. 18. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) Figura 2: Onda de luz.Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca opolicromática a través de un medio no paralelo, como un prisma, se produce la separaciónde la luz en sus diferentes componentes (colores) según su energía, en un fenómenodenominado dispersión refractiva. Si el medio es paralelo, la luz se vuelve a recomponer alsalir de él. Observa la figura.Ejemplos muy comunes de la refracción son la ruptura aparente que se ve en un lápiz alintroducirlo en agua o el arco iris. Figura3: Prisma por medio del cual se descompone la luz blanca (colores del espectro visible al ojo humano)Una de las propiedades de la luz más notoria a simple vista es que se propaga en línearecta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través deambientes polvorientos o de atmósferas saturadas. La óptica geométrica parte de estapremisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de sutransmisión.De la propagación de la luz y su encuentro con objetos surgen las sombras. Siinterponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una pantalla, Fabiana Aida del Valle Soria
  19. 19. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luz o foco se encuentralejos del cuerpo, de tal forma que, relativamente, sea más pequeño que el cuerpo, seproducirá una sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo surgirá una sombra en laque se distinguen una región más clara denominada penumbra y otra más oscuradenominada umbra.Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta. Cuando la luz atraviesa unobstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. Estefenómeno, denominado difracción, es el responsable de que al mirar a través de un agujeromuy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan unnúmero de aumentos máximo.Al incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que está constituido retiene unos instantessu energía y a continuación la remite en todas las direcciones. Este fenómeno esdenominado reflexión. Sin embargo, en superficies ópticamente lisas, debido ainterferencias destructivas, la mayor parte de la radiación se pierde, excepto la que sepropaga con el mismo ángulo que incidió. Ejemplos simples de este efecto son los espejos,los metales pulidos o el agua de un río (que tiene el fondo oscuro).La luz también se refleja por medio del fenómeno denominado reflexión interna total, quese produce cuando un rayo de luz, intenta salir de un medio en que su rapidez es más lentaa otro más rápido, con un determinado ángulo. Se produce una refracción de tal modo queno es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.Esta reflexión es la responsable de los destellos en un diamante tallado. Figura 4: Pez reflejado.Cuando la luz es reflejada difusa e irregularmente, el proceso se denomina dispersión. Espor este fenómeno podemos seguir la trayectoria de la luz en ambientes polvorientos o enatmósferas saturadas. El color azul del cielo se debe a la luz del sol dispersada por laatmósfera. El color blanco de las nubes o el de la leche también se debe a la dispersión dela luz por el agua o por el calcio que contienen respectivamente. Fabiana Aida del Valle Soria
  20. 20. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) Figura 5: DifracciónCALOR Y TRABAJOCalor se define como la forma de energía que atraviesa las fronteras de un sistema debidoa una diferencia de temperatura, conducción y radiación. Se simboliza con la letra Q. Semide en Joule en el Sistema Internacional (J). Otras unidades muy utilizadas son lascolorías (cal) o su múltiplo, las kilocalorías (Kcal).En cuanto al trabajo es también al igual que el calor una energía de transito y esta es larazón porque un sistema solo puede realizar trabajo o recibirlo. Se simboliza con la letraW. Se mide en J o Kcal.EQUIVALENCIA ENTRE CALOR Y TRABAJOW = Q = CONSTANTE1 J = 0.24 cal (equivalente calorífico del trabajo)1 cal = 4.18 J (equivalente mecánico del calor)ENERGÍAEs la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo. En el sistema internacional se mide enJ. También se usa la Kcal. El calor es una forma de energía. Fabiana Aida del Valle Soria
  21. 21. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)TIPOS DE ENERGÍAFísica clásicaEn la mecánica se encuentran: • Energía mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos: o Energía cinética: relativa al movimiento. o Energía potencial: la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Por ejemplo, está la Energía potencial gravitatoria y la Energía potencial elástica (o energía de deformación, llamada así debido a las deformaciones elásticas). Una onda también es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.En electromagnetismo se tiene a la: • Energía electromagnética, que se compone de: o Energía radiante: la energía que poseen las ondas electromagnéticas. o Energía calórica: la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación. o Energía potencial eléctrica. o Energía eléctrica: resultado de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos.En la termodinámica están: • Energía interna, que es la suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema. • Energía térmica, que es la energía liberada en forma de calor, obtenida de la naturaleza (energía geotérmica) mediante la combustión.Física relativistaEn la relatividad están: • Energía en reposo, que es la energía debida a la masa según la conocida fórmula de Einstein, E=mc2, que establece la equivalencia entre masa y energía. • Energía de desintegración, que es la diferencia de energía en reposo entre las partículas iniciales y finales de una desintegración.Al redefinir el concepto de masa, también se modifica el de energía cinética.Física cuánticaEn física cuántica, la energía es una magnitud ligada al operador hamiltoniano. Laenergía total de un sistema no aislado de hecho puede no estar definida: en un instante Fabiana Aida del Valle Soria
  22. 22. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS)dado la medida de la energía puede arrojar diferentes valores con probabilidadesdefinidas. En cambio, para los sistemas aislados en los que el hamiltoniano no dependeexplícitamente del tiempo, los estados estacionarios sí tienen una energía bien definida.Además de la energía asociada a la materia ordinaria o campos de materia, en físicacuántica aparece la: • Energía del vacío: un tipo de energía existente en el espacio, incluso en ausencia de materia.QuímicaEn química aparecen algunas formas específicas no mencionadas anteriormente: • Energía de ionización, una forma de energía potencial, es la energía que hace falta para ionizar una molécula o átomo. • Energía de enlace, es la energía potencial almacenada en los enlaces químicos de un compuesto. Las reacciones químicas liberan o absorben esta clase de energía, en función de la entalpía y energía calórica. Si estas formas de energía son consecuencia de interacciones biológicas, la energía resultante es bioquímica, pues necesita de las mismas leyes físicas que aplican a la química, pero los procesos por los cuales se obtienen son biológicos, como norma general resultante del metabolismo celular. Fabiana Aida del Valle Soria
  23. 23. NOCIONES DE FÍSICA PARA CIENCIAS NATURALES de EBG3 (Para 8° y 9° año/1° y 2° del CBS) BIBLIOGRAFÍA• FISICA V. Miguel, C.• Elementos de Física y Química. Fernández Serventi. Miguel.• Wikipedia en español. Fabiana Aida del Valle Soria
  24. 24. ISBN 978-1-4583-7386-1 90000 9 781458 373861

×