FÍSICA
Carlos García Torres
Iván Garduño Vértiz
Serie
Comunidad Secundaria, segundo grado
Carlos García Torres
Iván Garduño Vértiz
Secundaria, segundo grado
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FÍSICAFÍSICA
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Dirección editorial
	 Doris Arroba Jácome
Gerencia editorial
	 Paulina Suárez Pérez
Coordinación editorial
	 José Martín R...
PRESENTACIÓN
Estimados alumnos:
¡Bienvenidos al curso! Esperamos que la materia de Ciencias II Física, les resulte algo má...
ÍndiceÍndice
Página
Bloque 1. Elmovimiento.Ladescripcióndeloscambiosdelanaturaleza 10
Tema1. Lapercepcióndelmovimiento 13
...
Tema2. Loquenopercibimosdelamateria 147
¿Unmodeloparadescribirlamateria? 147
Laconstruccióndeunmodeloparaexplicarlamateria...
Conoce tu libro
Antes que nada, ¡conoce tu libro Física, Claro que al inicio del curso, con tu nuevo libro en
la mano, ten...
Reconoce lo que sabes
Propósito
El propósito de esta actividad es que recuerdes lo que sabes o piensas acerca del
tema que...
Leer para comprender
1. Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con el profesor. Si no conocen el
significado de ...
Estas herramientas te servirán como apoyo
en el desarrollo de los proyectos, pero su uso
no determinará el resultado de lo...
La descripción de los cambios de la naturaleza
BLOQUE1
1. Lean la introducción. ¿Qué relación encuentran entre el título d...
Proyectos propuestos para este bloque.
Los terremotos•
La medida del tiempo y la longitud•
Comenten con el grupo:
¿Cómo af...
Organización de los temas del bloque
CUADROORGANIZADORDELBLOQUE
1. Revisa el organizador y anota el tema que te parezca má...
Reconoce lo que sabes
Propósito
El objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensas acerca del
tema q...
El movimientoyel cambio
Propósitos
En esta actividad distinguirás cuando los objetos están o no en movimiento y aprenderás...
Movimientos rápidos y lentos
Para decir si un objeto está en movimiento se requiere establecer un punto que se considera
f...
Leer para comprender
1.	 Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con su profesor. Si no conocen el
significado de...
Semana 1
¿Cómodescribimoselmovimientodelosobjetos?
Reconoce lo que sabes
Propósito
El objetivo de esta actividad es que re...
locales lo llevó, a él y a otros, en su barco a verlos. Varios tiburones se acercaron a la super-
ficie y nadaron alrededo...
Los caminos que dibujaste en tu cuaderno en la sección anterior se llaman trayectorias y
pueden ser de diferentes tipos: e...
Analizando el movimiento
Propósitos
En esta actividad comprenderán de manera más clara los sistemas de referencia. So-
lam...
Semana 2
Distancia y desplazamiento
En el lenguaje cotidiano los términos distancia y desplazamiento se
utilizan como sinó...
Leer para comprender
1.	 Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con su profesor. Si no conocen el
significado de...
Semana 3
Rapidez y velocidad
Después de leer el texto anterior, te diste cuenta de que el pez arquero
necesita varios dato...
El siguiente texto te demostrará la importancia de hacer conversiones correctamente y te
servirá de introducción al tema d...
La rapidez deAna Guevara
Propósito
En esta actividad aprenderás a calcular la rapidez media usando las herramientas matemá...
Figura 1.20 Tubo de vidrio
dentro del cual se mueve una
burbuja de aire; a este instru-
mento se le llama Nivel.
Para most...
Rapidez constante
Propósitos
En esta actividad aprenderás a graficar el comportamiento de un objeto que se mueve con
rapid...
Reconoce lo que ahora sabes
Propósito
Para que reconozcas lo que aprendiste acerca de los conceptos de trayectoria, distan...
Acciones para aprender a aprender
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Para desarrollar tu proyecto final, necesitas buscar información en Internet, libros,...
Semana 4
Reconoce lo que sabes
Propósito
El objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensas acerca d...
Propósito
En esta actividad calcularán el valor de la aceleración de la gravedad terrestre, utili-
zando la ecuación para ...
También existen ondas originadas por fuentes que vibran pero no transportan materia.
Para que entiendas mejor este tipo de...
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  1. 1. FÍSICA Carlos García Torres Iván Garduño Vértiz Serie Comunidad Secundaria, segundo grado
  2. 2. Carlos García Torres Iván Garduño Vértiz Secundaria, segundo grado I FÍSICAFÍSICA 1 SDAFIS-PREL.indd 1 2/9/09 11:09:24 AM
  3. 3. Dirección editorial Doris Arroba Jácome Gerencia editorial Paulina Suárez Pérez Coordinación editorial José Martín Ramírez Castillo Edición Diana Navarro Góngora Asistencia editorial Mauricio del Río Martínez Autores Carlos García Torres, Iván Garduño Vértiz Revisión didáctica Iraís Valdez Anaya Revisión técnica José Gabriel Zahoul Jefatura de Corrección Marxa de la Rosa Pliego Corrección Mauricio del Río Martínez/ Equipo SM Diseño de la serie Juan Bernardo Rosado Diseño de portada Juan Bernardo Rosado Coordinación de diseño gráfico Rafael Tapia Yáñez Diagramación Gerardo Larios, Punto 5 Diseño Gráfico Coordinación de imagen Herminia Olvera Imagen Yina Garza Iconografía Yoloxóchitl Corchado Gómez Fotografía Archivo SM Ilustración Hugo Miranda Digitalización y retoque Carlos López, Ernesto Negrete Producción Carlos Olvera, Teresa Amaya Física Secundaria, segundo grado Serie Comunidad Primera edición, 2009 D. R. SM de Ediciones, S.A. de C.V., 2009 Magdalena 211, Colonia del Valle, 03100, México D.F. Tel: (55) 1087 8400 www.ediciones-sm.com.mx ISBN 978-607-471-072-4 Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana Registro número 2830 No está permitida la reproducción total o parcial de este libro ni su tratamien- to informático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright. Impreso en México/Printed in Mexico Física Secundaria, segundo grado SERIE Comunidad se terminó de imprimir en el mes de febrero de 2009, en Edamsa Impresiones, S.A. de C.V., av. Hidalgo núm. 111, col. Fraccionamiento San Nicolás Tolentino, c.p. 09850, Iztapalapa, México, D.F. 2 SDAFIS-LEGAL-COLOFON-SM.indd 2 2/9/09 1:32:09 PM
  4. 4. PRESENTACIÓN Estimados alumnos: ¡Bienvenidos al curso! Esperamos que la materia de Ciencias II Física, les resulte algo más que interesante. Ahora obtendrán conocimientos acerca de muchos fenómenos naturales que ocurren a su alrededor y en su entorno, como el movimiento, las fuerzas, la electricidad y el magnetismo, así como algunas explicaciones que tienen que ver con cómo está hecha la materia; es decir, todos los objetos que los rodean. Pero al mismo tiempo, buscamos que por medio de las actividades, los experimentos y los proyectos, desarrollen habilidades, actitudes y valores que les sirvan tanto para su vida personal como para afrontar grados escolares superiores. Este libro fue elaborado, además, con la intención de que aprendan a aprender. Por ello, cuenta con diversas sugerencias para aprender a investigar, obtener conocimientos y desarrollar competencias como observar, cuestionarse acerca de los hechos y fenómenos que observan, hacer predicciones, investigar, comparar, analizar, establecer relaciones en- tre esos hechos y llegar así a las propias conclusiones. No se trata de que sepan muchas cosas de memoria, sino de que las apliquen al llevar a cabo las actividades, recomendaciones y orientaciones que les hacemos para que com- prendan con mayor facilidad la relación entre ciencia, tecnología y sociedad. Poco a poco se darán cuenta de sus avances como estudiantes al aplicar sus conoci- mientos, habilidades, actitudes y valores diariamente, además de tener una base sólida que les permita participar de manera activa y consciente en su entorno. ¡Buena suerte y traten de superarse día con día! Estimados profesores: Elaboramos este texto con la idea de que sea una valiosa herramienta en los procesos de enseñanza y aprendizaje durante el año escolar. La estructura didáctica del libro facilita el desarrollo de competencias por parte de los estudiantes, ya que los conceptos se explican de manera sencilla y con ejemplos. Además cubre los contenidos temáticos del programa de estudios y fomenta el trabajo por proyectos. Los proyectos están estructurados para que los alumnos poco a poco vayan desarrollan- do habilidades y actitudes para la autonomía, el trabajo en equipo, la toma de decisiones personales y en equipo, la organización, etc. Además, como una intención fundamental de nuestro libro, incluimos a lo largo del texto secciones denominadas acciones para aprender a aprender, que esperamos les sean útiles. Esperamos que Física, de la serie Comunidad sea un recurso que los apoye en su prác- tica docente diaria. ¡Les deseamos un buen año escolar! Los autores 3 SDAFIS-PREL.indd 3 2/9/09 11:09:25 AM
  5. 5. ÍndiceÍndice Página Bloque 1. Elmovimiento.Ladescripcióndeloscambiosdelanaturaleza 10 Tema1. Lapercepcióndelmovimiento 13 ¿Cómosabemosquealgosemueve? 13 ¿Cómodescribimoselmovimientodelosobjetos? 17 Untipoparticulardemovimiento:elmovimientoondulatorio 30 Tema2. EltrabajodeGalileo:unaaportaciónimportanteparalaciencia 38 ¿Cómoeselmovimientodeloscuerposquecaen? 38 ¿Cómoeselmovimientocuandolavelocidadcambia?Laaceleración 45 Tema3. Proyecto:Investigarimaginar,diseñaryexperimentarparaexplicaroinnovar 52 Proyecto1.Losterremotos 53 Proyecto2. Medidadelongitudytiempo 54 Evaluaciónfinal 57 Bloque 2. Lasfuerzas.Laexplicacióndeloscambios 60 Tema1. Elcambiocomoresultadodelasinteraccionesentreobjetos 63 ¿Cómosepuedenproducircambios?Elcambioylasinteracciones 63 Tema2. Unaexplicacióndelcambio:laideadefuerza 68 Laideadefuerza:elresultadodelasinteracciones 68 ¿Cuálessonlasreglasdelmovimiento?Tresideasfundamentalessobrelasfuerzas 77 DelmovimientodelosobjetosenlaTierraalmovimientodelosplanetas. LaaportacióndeNewton 89 Tema3. Laenergía:unaideafructíferayalternativaalafuerza 96 Laenergíayladescripcióndelastransformaciones 96 Laenergíayelmovimiento 100 Tema4. Lasinteraccioneseléctricaymagnética 110 ¿Cómoporactodemagia?Losefectosdelascargaseléctricas 110 Losefectosdelosimanes 121 Tema 5. Proyecto:Investigar:imaginar,diseñaryexperimentarparaexplicaroinnovar 127 Proyecto1.¿Cómoseproducenlasmareas? 128 Proyecto2.Lospuentescolgantes 129 Evaluaciónfinal 131 Bloque 3. Lasinteraccionesdelamateria. Unmodeloparadescribirloquenopercibimos 132 Tema1. Ladiversidaddelosobjetos 135 Característicasdelamateria.¿Quépercibimosdelascosas? 135 ¿Paraquésirvenlosmodelos? 143 4 SDAFIS-PREL.indd 4 2/9/09 11:09:26 AM
  6. 6. Tema2. Loquenopercibimosdelamateria 147 ¿Unmodeloparadescribirlamateria? 147 Laconstruccióndeunmodeloparaexplicarlamateria 154 Tema3. Cómocambiaelestadodelamateria 160 Calorytemperatura,¿sonlomismo? 160 Elmodelodepartículasylapresión 173 ¿Quésucedeenlossólidos,loslíquidosylosgasescuandovaríasutemperatura ylapresiónejercidasobreellos? 184 Tema4. Proyecto:Investigar:imaginar,diseñaryexperimentarparaexplicaroinnovar 191 Proyecto1.Elaboracióndeunaestufasolar 192 Evaluaciónfinal 194 Bloque 4. Manifestacionesdelaestructurainternadelamateria 196 Tema1. Aproximaciónafenómenosrelacionadosconlanaturalezadelamateria 199 Manifestacionesdelaestructurainternadelamateria 199 Tema2. Delmodelodepartículaalmodeloatómico 205 Orígenesdelateoríaatómica 205 Tema3. Losfenómenoselectromagnéticos 213 Lacorrienteeléctricaenlosfenómenoscotidianos 213 ¿Cómosegeneraelmagnetismo? 223 ¡Ysehizolaluz!Lasondaselectromagnéticas 234 Tema 4. Proyecto:Investigar:imaginar,diseñaryexperimentarparaexplicaroinnovar 243 Proyecto1.Diseñaryproyectarcolorescomplementarios 244 Evaluaciónfinal 246 Bloque 5. Conocimiento,sociedadytecnología 248 ProyectosfinalesdeCienciasII 251 Proyecto1. Lafísicayelconocimientodeluniverso(obligatorio) 254 ¿CómoseoriginóelUniverso? 254 ¿CómodescubrimoslosmisteriosdelUniverso? 261 Proyecto2. Lainfluenciadeldesarrollodelatecnologíaenelavancedelaastronomía 268 Proyecto3. Latecnologíaylaciencia. 271 Proyecto4.Físicaymedioambiente. 274 Bibliografíaparaelprofesor 278 Bibliografíaparaelalumno 279 5 SDAFIS-PREL.indd 5 2/9/09 11:09:27 AM
  7. 7. Conoce tu libro Antes que nada, ¡conoce tu libro Física, Claro que al inicio del curso, con tu nuevo libro en la mano, tendrás curiosidad por hojearlo, leer textos que te parezcan interesantes, observar sus imágenes. Pero además, para que lo aproveches de la mejor manera posible, te presenta- mos una manera práctica y sencilla de conocer las partes que lo integran. La descripción de los cambios de la naturaleza BLOQUE1 1. Lean la introducción. ¿Qué relación encuentran entre el título del bloque, la introducción y la imagen? 2. ¿Qué tipo de proyectos te gustaría desarrollar? Comenten en el grupo Propósitos del bloque 1. Lean los propósitos de este bloque. Que los estudiantes: Analicen y comprendan los conceptos básicos del movimiento y sus relaciones, lo describan e interpreten mediante algunas formas de representación simbólica y gráfica. Valoren las repercusiones de los trabajos de Galileo acerca de la caída libre en el desarrollo de la física, en especial en lo que respecta a la forma de analizar los fenómenos físicos. Apliquen e integren habilidades, actitudes y valores durante el desarrollo de proyectos enfatizando el diseño y la realización de experimentos que les permitan relacionar los conceptos estudiados con fenómenos del entorno, así como elaborar explicaciones y predicciones. Reflexionen acerca de las implicaciones sociales de algunos desarrollos tecnológicos relacionados con la medición de velocidad con que ocurren algunos fenómenos. 2. Comenten en el grupo: ¿Cómo se relaciona el movimiento con tu vida cotidiana? ¿Cuáles son los movimientos que conoces? • • • • • • El movimiento BLOQUE1 Proyectos propuestos para este bloque. Los terremotos La medida del tiempo y la longitud Comenten con el grupo: ¿Cómo afectan los terremotos a nuestra comunidad? ¿Cuál es la utilidad de medir el tiempo y la longitud? • • • • Introducción En este bloque entenderás qué es la física y para qué sirve. Vamos a estudiar la percepción del movimiento por medio de nuestros sentidos, así como las limitaciones de éstos, y ana- lizaremos cómo se encarga la física de estudiar y describir el movimiento. También aprenderás que existen conceptos básicos en física que se usan con significados diferentes en la vida cotidiana, y al final del bloque podrás distinguir la diferencia. Además, vas a ser capaz de diferenciar y describir matemáticamente diferentes tipos de movimiento. Por otra parte, en este bloque continuarás con el desarrollo de proyectos que comenzaste en tu curso de Ciencias I con énfasis en Biología. 10 11 Entrada de bloque Queremos que desde el inicio te intereses por aprender física, así que colocamos una foto y pequeñas secciones para que las ana- lices con tus compañeros y el profesor y empieces a comprender la importancia de los contenidos que vas a estudiar. Comenten con el grupo En este recuadro encontrarás preguntas que te harán reflexionar respecto a la rela- ción entre el nombre del bloque, la imagen de la página y la introducción. Introducción Aquí te damos una breve descripción de lo que estudiarás en el bloque. Propósitos del bloque Éstos te ofrecen una idea clara de los conoci- mientos, habilidades, actitudes y valores que vas a adquirir al cursar el bimestre. También encontrarás algunas preguntas para reflexio- nar y recuperar información que ya tienes acerca de lo que estudiarás. Proyectos propuestos para este bloque Te presentamos la propuesta de proyecto de integración y aplicación que hemos desarrollado para ti. Asimismo, encontrarás algunas preguntas para que reflexiones acerca de la importancia del proyecto de integración y aplicación que te sugerimos hacer. Organización de los temas del bloque CUADROORGANIZADORDELBLOQUE 1. Revisa el organizador y anota en tu cuaderno el tema que te parezca más interesante. 2. ¿Hay algún tema de proyecto que no esté en el organizador y que te gustaría desarro- llar? Anótalo. Me interesa Semana Tema Página 1 y 2 1. La diversidad de objetos 135 Características de la materia. ¿Qué percibimos de las cosas? 135 ¿Para qué sirven los modelos? 143 ¡Busca y selecciona! 146 2 y 3 2. Lo que no percibimos de la materia 147 ¿Un modelo para describir la materia? 147 ¡Investiga! 153 La construcción de un modelo para explicar la materia 154 ¡Construye! 159 4 a 7 3. Cómo cambia el estado de la materia 160 Calor y temperatura, ¿son lo mismo? 160 ¡Comunica! 172 El modelo de partículas y la presión 173 ¡Construye! 183 ¿Qué sucede en los sólidos, los líquidos y los gases cuando varía su temperatura y la presión ejercida sobre ellos? 184 Durante el bimestre 4. Proyecto: Investigar, imaginar, diseñar y experimentar para explicar o innovar 191 Proyecto sugeridos: • Estufa solar 192 7 Evaluación final 194 134 Organización de los temas del bloque En esta tabla colocamos los temas principales del bloque, así como la propuesta de dosificación en semanas y sesiones que hicimos para cada uno. Me interesa Recuadro que te acerca a los temas del bloque para ayudarte a planear las actividades de tu proyecto. 6 SDAFIS-PREL.indd 6 2/9/09 11:09:34 AM
  8. 8. Reconoce lo que sabes Propósito El propósito de esta actividad es que recuerdes lo que sabes o piensas acerca del tema que vamos a estudiar. Al finalizar encontrarás una sección llamada “Recono- ce lo que ahora sabes”, en la que te proponemos regresar a esta página y contestarla de nuevo; así identificarás qué tanto has aprendido y podrás repasar los aspectos que aún no comprendas. Instrucciones Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas. Al terminar, coméntalas con tu grupo y el profesor. 1. ¿Qué es la fuerza y con qué aspectos de tu vida diaria se relaciona? 2. ¿Cómo se relacionan las interacciones con las fuerzas? Semana 1 Tema1.Elcambiocomoresultadodelas interaccionesentreobjetos ¿Cómosepuedenproducircambios?Elcambioylasinteracciones • Analizarás algunos efectos de la interacción entre objetos, tales como el movimiento, la deformación, la atracción y la repulsión eléctrica y magnética. • Identificarás los agentes y las acciones necesarias para cambiar el estado de movimiento o de reposo de diversos objetos. • Plantearás hipótesis para explicar la causa de los cambios observados. • Compararás cualitativamente la magnitud de la interacción a partir de sus efectos en los objetos. • Reconocerás que el concepto de fuerza tiene distintos significados. Aprendizajes esperados Los cambios que ocurren en la naturaleza nos permiten percibir los fenómenos que suceden a nuestro alrededor. Por ejemplo, los astrónomos pueden estudiar el Universo por los cambios que observan en los objetos celestes, como cuando chocan dos galaxias (figura 2.1). El funcionamiento de los instrumentos de medición se basa en los cambios de las cantidades que se miden. Si no ocurrieran cambios seríamos incapaces de detec- tar cualquier fenómeno. Figura 2.1. Cuando dos galaxias coli- sionan, se producen cambios que los astrónomos pueden estudiar. Como vimos en el Bloque 1, el sonido se relaciona con los cambios en las características del medio donde se propaga; sabemos que un objeto se mueve porque observamos que su posición cambia respecto de un punto de referencia; los termómetros funcionan con los cambios que ocurren en las propiedades físicas de los materiales que son usados para me- dir la temperatura, como la longitud en el caso del termómetro de mercurio. En ocasiones nuestros sentidos perciben los cambios, pero esto no siempre sucede. Para que ocurra cualquier cambio se necesita una interacción, es decir, una acción mutua entre dos objetos. Las interacciones se clasifican de acuerdo con el tipo de cambio ocurrido y pueden ser mecánicas, térmicas, entre otras. 63 Dosificación del bloque Proponemos una dosificación en semanas y sesiones para estudiar los temas de tu libro. Aprendizajes esperados En este recuadro aparece al co- mienzo de cada subtema y enlista los principales aprendizajes que vas a alcanzar con el estudio de cada subtema. Tema y subtemas Se indica el nombre del tema y el subtema que estudiarás. Reconoce lo que sabes Al inicio de cada subtema encon- trarás actividades para que recu- peres tus ideas o conocimientos previos en torno a lo que vas a estudiar. Fuerzas entre objetos Propósitos En esta actividad pondrás en práctica lo que has aprendido acerca de las fuerzas que ac- túan entre diferentes objetos. Instrucciones 1. Lee el siguiente planteamiento y contesta las preguntas en tu cuaderno. Si F12 es la fuerza gravitacional que ejerce el objeto 1 sobre el 2, F12 la fuerza gravita- cional que ejerce el objeto 2 sobre el 1 (figura 2.54), y estas dos fuerzas son de acción y reacción, entonces: a) ¿Cuál de las dos fuerzas es mayor? b) ¿En qué dirección apuntan estas fuerzas? 2. Representa en un dibujo las fuerzas de atracción gravitacional en el caso de que los objetos que interaccionan sean la Luna y la Tierra, y responde en tu cuaderno, ¿cuál de las dos fuerzas es mayor? 3. Formen parejas y resuelvan el siguiente planteamiento en su cuaderno. Si se conocen las masas m1 y m2 , la distancia r entre ellas y la fuerza de atracción gravi- tacional, F12 , entonces, ¿cómo se determina el valor de la constante G?, ¿cuáles serían sus unidades? 4. Comparen sus resultados con los de sus compañeros y discutan sus respuestas con el profesor. Reconoce lo que ahora sabes Propósito Para que reconozcas lo que aprendiste sobre las leyes de Newton, la fuerza de gravitación universal y sus apli- caciones, te proponemos que lleves a cabo la siguiente actividad. Instrucciones 1. Regresa a la sección “Reconoce lo que sabes” en la página 89 y lee tus respuestas, ¿han cambiado? Mo- difícalas si es así. 2. Resuelve en tu cuaderno los siguientes problemas de aplicación. a) Sustituye los valores de g    .= 9 8 2 m s , G Nm kg     .      = × − 6 673 10 11 2 2 y R = 6436000 m en la última expresión de la página 94 y calcula la masa de la Tierra. b) Escribe tus resultados en el cuaderno y compá- ralos con los de tus compañeros. c) La fuerza de atracción gravitacional entre la Tie- rra y una manzana que se encuentra en la su- perficie terrestre es de aproximadamente 2 N, es decir, la manzana pesa 2 newtons si está a una distancia de 1R (un radio terrestre); si la distan- cia es de 2R su peso se reduce 4 veces, si aumenta a 3R el peso se reduce 9 veces, etc. Escribe en tu cuaderno una tabla con estos datos, en la prime- ra columna registra la distancia y en la segunda el peso. d) Calcula el peso de la manzana si se encuentra a una distancia de 4R, 5R y 6R y escribe los resul- tados en la misma tabla. e) Dibuja en tu cuaderno la gráfica de la fuerza gravitacional (peso de la manzana) en función de la distancia. 3. Compara tus resultados con los de tus compañeros y coméntenlos con el profesor. 95 Reconoce lo que ahora sabes El objetivo de esta actividad es que compares lo que sabías al empezar el subtema con lo que acabas de aprender. Te servirá como autoevaluación. Actividades Te ayudarán a desarrollar diver- sos tipos de habilidades, aplicar y reafirmar conocimientos. en tu cuaderno la gráfica de la fuerzaen tu cuaderno la gráfica de la fuerzaen tu cuaderno la gráfi gravitacional (peso de la manzana) en función tus resultados con los de tus compañeros con el profesor. 95 Fuerzas entre objetos Propósitos En esta actividad pondrás en práctica lo que has aprendido acerca de las fuerzas que túan entre diferentes objetos. Instrucciones 1. Lee el siguiente planteamiento y contesta las preguntas en tu cuaderno. Si F12 es la fuerza gravitacional que ejerce el objeto 1 sobre el 2, F12 la fuerza grav cional que ejerce el objeto 2 sobre el 1 (figura 2.54), y estas dos fuerzas son de acció reacción, entonces: a) ¿Cuál de las dos fuerzas es mayor? b) ¿En qué dirección apuntan estas fuerzas? 2. Representa en un dibujo las fuerzas de atracción gravitacional en el caso de que objetos que interaccionan sean la Luna y la Tierra, y responde en tu cuaderno, ¿cuál las dos fuerzas es mayor? 3. Formen parejas y resuelvan el siguiente planteamiento en su cuaderno. Si se conocen las masas m1 y m2 , la distancia r entre ellas y la fuerza de atracción gra tacional, F12 , entonces, ¿cómo se determina el valor de la constante G?, ¿cuáles ser sus unidades? 4. Comparen sus resultados con los de sus compañeros y discutan sus respuestas con profesor. Reconoce lo que ahora sabes Propósito Para que reconozcas lo que aprendiste sobre las leyes de Newton, la fuerza de gravitación universal y sus apli- caciones, te proponemos que lleves a cabo la siguiente actividad. Instrucciones 1. Regresa a la sección “Reconoce lo que sabes” en la página 89 y lee tus respuestas, ¿han cambiado? Mo- difícalas si es así. b) Escribe tus resultad ralos con los de tus c) La fuerza de atracci rra y una manzana perficie terrestre es decir, la manzana p distancia de 1R (un cia es de 2R su peso a 3R el peso se redu cuaderno una tabla Palabras resaltadas en actividades Con ellas podrás identificar los proce- dimientos y las acciones a efectuar en cada actividad. 7 SDAFIS-PREL.indd 7 2/9/09 11:09:37 AM
  9. 9. Leer para comprender 1. Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con el profesor. Si no conocen el significado de alguna palabra, consulten el diccionario. La mayoría de las culturas han inventado historias para explicarse qué son la Tierra y el firmamento. Los babilonios describieron el Universo como una gran sala con el firmamento como techo y la Tierra como piso. Este suelo estaba rodeado de agua como una isla lo está por el mar, y sobre el otro lado lejano del agua había montañas que sostenían la cúpula del firma- mento. Otras montañas cubiertas de nieve se elevaban en el centro del piso y de éstas nació el río Éufrates. Para los egipcios, Egipto era el centro del piso. Cuatro grandes columnas sostenían un techo del cual estaban suspendidas las estrellas. Por su parte los grie- gos, influidos por estas culturas, adoptaron sus ideas y fueron perfeccionándolas. En los tiempos de Homero, en el siglo ix a.n.e., se creía que la Tierra parecía un disco plano, y llamaron al mar “río Océano”. Encima estaba la bóveda de los cielos, y debajo el Tártaro, la mansión de los muertos, que formaba una segunda bóveda junto con los cielos. En el siglo V a.n.e, los pitagóricos hicieron mu- chos progresos en astronomía. Pitágoras pensaba que la Tierra era de forma esférica y daba una vuelta sobre un eje una vez al día. Los pitagóricos suponían que la Tierra no estaba en una posición fija en el centro del Universo, sino que se movía, con todos los demás planetas, alrededor de un fuego central. Para Platón, el Universo había sido formado para satisfacer las necesidades y los deseos humanos. Dios era un ser bueno y por consiguiente, construyó el más perfecto de todos los mundos posibles para que los humanos vivieran en él. Como la forma más perfecta es la esfera, él había hecho el Universo esférico. De igual manera, como la curva más perfecta es la cir- cunferencia, hizo que los planetas describieran un movimiento circular. Platón creía que la Tierra estaba en el centro del Universo. Aristóteles veía el Universo como un sistema de esferas concéntricas, cuyo centro común era la Tierra. La segunda esfera era la del océano; más allá de él, la esfera de la atmósfera, y al final la esfera del fuego; de manera que había esferas de los cuatro elementos; sucesivamente: tierra, agua, aire y fuego. Más allá de la esfera del fuego había otras que contenían a la Luna, el Sol y los cinco planetas conocidos, y, finalmente, la esfera de las estrellas fijas. Aristóteles sostuvo que al- guna fuerza impulsora mantenía en movimiento a las esferas y a los planetas fijados en ellas, por esta causa defendió la existencia de una esfera más, externa a to- das las demás, de la cual provenía la fuerza impulsora necesaria: el primer motor, al cual identificaba con Dios. La teoría de Aristarco de Samos (310–230, a.n.e., figura 2.45), era que las estrellas y el Sol permanecían inmóviles, que la Tierra giraba alrededor del Sol si- guiendo la trayectoria de un círculo, que el Sol se en- contraba en el centro de la órbita, y que la esfera de las estrellas situada alrededor de él era muy grande. A esta teoría se le conoce como heliocéntrica, por poner al Sol en el centro, y postula que la órbita de la Tierra guardaba la misma proporción respecto a la esfera de las estrellas fijas, que el centro de una esfera guarda respecto a su superficie. 2. Formen equipos de tres integrantes y contesten en su cuaderno las siguientes pre- guntas: a) ¿Cómo describían los primeros pensadores al Universo? b) ¿Cómo explicaban los pitagóricos el movimiento de la Tierra y los demás plane- tas? c) ¿En qué consistía la teoría de Aristóteles? d) ¿Cuál era la teoría de Aristarco de Samos y qué diferencias y coincidencias tenía con la de Aristóteles? e) ¿Cuál de las teorías que acabas de leer se parece más al modelo actual? 3. Comenten sus respuestas con el resto del grupo. La astronomía y los pueblos de la Antigüedad Figura 2.45 Aristarco de Samos. 90 Leer para comprender Se presentan lecturas relaciona- das al tema que estás estudian- do, las cuales te ayudarán a fo- mentar tu habilidad lectora. La relación entre cargas eléctricasypolos magnéticos Propósito En esta actividad recordarán los efectos de los imanes y su relación con el campo magnético. Necesitan el siguiente material: • Dos imanes de barra • Limadura de hierro • Una hoja de acetato transparente o un cartoncillo rígido Instrucciones 1. Formen parejas. 2. Tomen los imanes con sus manos; aproxímenlos por uno de sus extremos y luego aléjenlos. 3. Después, giren uno de ellos y utilicen el otro extremo; acerquen nuevamente los imanes sin que hagan contacto; presten atención a la manera en que éstos interac- cionan cuando están separados por una distancia corta o cuando están alejados. 4. Encima del cartoncillo o del acetato, esparzan la limadura de hierro al centro de su superficie, debajo coloquen uno de los imanes. 5. Respondan en su cuaderno lo siguiente. a) ¿Qué efecto observaron cuando acercaron los polos de los imanes? b) ¿Y cuando giraron uno de los imanes? c) ¿Qué ocurrió con la limadura de hierro cuando acercaron un imán? d) ¿Adoptó alguna forma específica? Hagan un dibujo de lo que observaron. 6. Retiren el imán y vuelvan a distribuir uniformemente la limadura sobre la superficie. 7. Coloquen uno de los polos de cada imán debajo del cartón y muevan en círculos pequeños los imanes mientras los aproximan (figura 4.32). 8. Respondan las siguientes preguntas en su cuaderno. a) ¿Qué figura se formó en esta ocasión con la limadura de hierro? Dibújenla. b) ¿Cómo fue la fuerza entre los imanes, atractiva o repulsiva? Dibújenla. 9. Repitan el procedimiento anterior pero giren alguno de los imanes. 10.Respondan las siguientes preguntas en su cuaderno. c) ¿Qué figura se formó esta vez con la limadura de hierro? d) ¿Cómo fue la interacción entre los polos de los imanes? 11.Comenten sus observaciones con sus compañeros y con su profesor. Actividad experimental Figura 4.32 Interacción entre campos magnéticos de dos imanes. 224 Actividades experimentales Con ellas desarrollarás tu curiosidad, creatividad y capacidad analítica. Figura 5.9. La creación del Universo tal como lo conocemos, incluyendo a la huma- nidad, ha tomado aproximadamente 14 mil millones de años. Hasta ahora nadie sabe realmente por qué o cómo se originó esa explosión; no existe una teoría que lo pueda explicar con exactitud, y los científicos siguen buscando pistas que los lleven a encontrar la respuesta. Después de la Gran Explosión, comenzaron a formarse las partículas y los elementos que constituyen la materia tal cual la conocemos (figura 5.9). Existen otras teorías que se han desechado porque no explican la mayoría de los fe- nómenos observables en el Universo. Hasta la fecha, la reina de las teorías es la de la Gran Explosión, pero todavía quedan muchos misterios por resolver. Las primeras galaxias se formaron aproximadamente mil millones de años des- pués de la Gran Explosión, y a partir de entonces se han creado estructuras más grandes como los cúmulos y supercúmulos de galaxias (figura 5.10 y 5.11). Las pri- meras estrellas evolucionaron, envejecieron y murieron, dejando material que sirvió para que se formaran nuevas estrellas. Es por esto que las galaxias más lejanas que podemos observar contienen estrellas viejas; como consecuencia, las primeras ga- laxias son muy diferentes de las galaxias cercanas, las que observamos actualmente. Figura 5.10 Gracias a los nuevos telescopios, los astró- nomos pueden observar galaxias cada vez más lejanas. Figura 5.11 Los cúmulos de galaxias son agrupaciones de decenas de galaxias. En las siguientes referencias puedes encontrar más infor- mación: • www.astromia.com/ universo/origen.htm • Luis Felipe Rodríguez. Un Universo en expansión. Col. La ciencia para todos. 3a. edición, México: Fondo de Cultura Económica, 2002. • Shahen Hacyan. El descu- brimiento del Universo. Col. La ciencia para todos, 2a. edición, México: Fondo de Cultura Económica, 2001. TIC Se calcula que una galaxia puede contener desde diez millones de estrellas ¡hasta un millón de millones de estrellas! Tienen diferentes formas; por ejemplo, existen galaxias cuya forma se parece a un balón de futbol americano, otras son de forma casi esférica, existen aquellas que no tienen una forma definida, y otras más que tienen brazos. Por esta razón el astrónomo norteamericano Edwin Hubble, en el año 1936, clasificó las galaxias según su forma, trabajo que se conoce actualmente como La clasificación mor- fológica de Hubble. GlosarioGlosario Cúmulos de galaxias: las galaxias se encuentran casi siempre en grupos o largas aglomeraciones denominadas “cúmulos”. Supercúmulos de galaxias: consisten generalmente en cadenas de poco más de una decena de cúmulos de galaxias. 259 Recuadro de glosario Contiene definiciones de palabras técnicas o poco conocidas. Sugerencias de Tecnologías de la In- formación y Comunicación Existen otras teorías que se han desechado porque no explican la mayoría de los fe- nómenos observables en el Universo. Hasta la fecha, la reina de las teorías es la de la Gran Explosión, pero todavía quedan muchos misterios por resolver. Las primeras galaxias se formaron aproximadamente mil millones de años des- pués de la Gran Explosión, y a partir de entonces se han creado estructuras más grandes como los cúmulos y supercúmulos de galaxias (fi meras estrellas evolucionaron, envejecieron y murieron, dejando material que sirvió para que se formaran nuevas estrellas. Es por esto que las galaxias más lejanas que podemos observar contienen estrellas viej laxias son muy diferentes de las galaxias cercanas, las que observamos actualmente. Figura 5.9. La creación del Universo tal como lo conocemos, incluyendo a la huma- nidad, ha tomado aproximadamente 14 mil millones de años. Hasta ahora nadie sabe realmente por qué o cómo se originó esa explosión; no existe una teoría que lo pueda explicar con exactitud, y los científicos siguen buscando pistas que los lleven a encontrar la respuesta. Después de la Gran Explosión, comenzaron a formarse las partículas y los elementos que constituyen la materia tal cual la conocemos (figura 5.9). Existen otras teorías que se han desechado porque no explican la mayoría de los fe- nómenos observables en el Universo. Hasta la fecha, la reina de las teorías es la de la Gran Explosión, pero todavía quedan muchos misterios por resolver. Las primeras galaxias se formaron aproximadamente mil millones de años des- pués de la Gran Explosión, y a partir de entonces se han creado estructuras más grandes como los cúmulos y supercúmulos de galaxias (figura 5.10 y 5.11). Las pri- meras estrellas evolucionaron, envejecieron y murieron, dejando material que sirvió para que se formaran nuevas estrellas. Es por esto que las galaxias más lejanas que podemos observar contienen estrellas viejas; como consecuencia, las primeras ga- laxias son muy diferentes de las galaxias cercanas, las que observamos actualmente. Figura 5.10 Gracias a los nuevos telescopios, los astró- nomos pueden observar galaxias cada vez más lejanas. Figura 5.11 Los cúmulos de galaxias son agrupaciones de decenas de galaxias. En las siguientes referencias puedes encontrar más infor- mación: • www.astromia.com/ universo/origen.htm • Luis Felipe Rodríguez. Un Universo en expansión. Col. La ciencia para todos. 3a. edición, México: Fondo de Cultura Económica, 2002. • Shahen Hacyan. El descu- brimiento del Universo. Col. La ciencia para todos, 2a. edición, México: Fondo de Cultura Económica, 2001. TIC Se calcula que una galaxia puede contener desde diez millones de estrellas ¡hasta un millón de millones de estrellas! Tienen diferentes formas; por ejemplo, existen galaxias cuya forma se parece a un balón de futbol americano, otras son de forma casi esférica, existen aquellas que no tienen una forma definida, y otras más que tienen brazos. Por esta razón el astrónomo norteamericano Edwin Hubble, en el año 1936, clasificó las galaxias según su forma, trabajo que se conoce actualmente como La clasificación mor- fológica de Hubble. GlosarioGlosario Cúmulos de galaxias: las galaxias se encuentran casi siempre en grupos o largas aglomeraciones denominadas “cúmulos”. Supercúmulos de galaxias: consisten generalmente en cadenas de poco más de una decena de cúmulos de galaxias. 259 Palabras resaltadas en el texto Te permiten identificar conceptos clave y te guían por la lectura. • Describirás diversos tipos de radiación electromagnética emitida por los cuerpos cósmicos en términos de su longitud de onda. • Reconocerás cómo el desarrollo tecnológico en relación con los telescopios ha permitido profundizar el conocimiento del Universo. • Relacionarás la luz emitida por las estrellas con algunas de sus características físicas: temperatura, edad, masa y distancia de la Tierra. Aprendizajes esperados Figura 5.14 Desde nuestro planeta las estrellas se ven como puntos luminosos, cuando en realidad no lo son. Onda electromagnética: es la forma en la que se propaga la radiación electromagnética a través del espacio. La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos que se propa- gan por el espacio transportando energía de un lugar a otro. A dife- rencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se propaga en el vacío. La luz visible es radiación electromagnética, al igual que las microondas y los rayos X o los ultravioleta. Para saber más ¿CómodescubrimoslosmisteriosdelUniverso? (ámbitos:delconocimientocientífico ydelatecnología) Estudiodelainformacióndelespaciomediantedelacaptación deondaselectromagnéticasdedistintasfrecuencias Los seres humanos observamos las estrellas en el cielo nocturno como puntos lumi- nosos que parecen parpadear, y esto se debe a que la atmósfera terrestre distorsiona la imagen de los objetos que vemos a través de ella (figura 5.14). Nuestro Sol no se ve así —como punto luminoso que parpadea— porque en comparación con la distancia a la que se encuentran las demás estrellas, está muy cerca de nosotros. Las estrellas son enormes y su masa se mide respecto a la del Sol. Una masa solar es la unidad de medida que se usa en astronomía y astrofísica para comparar la masa de objetos astronómicos masivos, como las galaxias. El valor de una masa solar equivale a 332 mil 950 veces la masa de nuestro planeta. Un objeto muy brillante podría parecer muy débil si se encuentra a una enorme dis- tancia de nuestro planeta, lo contrario sucede con un objeto muy cercano que teniendo un brillo real débil parece muy brillante por su proximidad. Los astrónomos han desarrollado una gran variedad de técnicas para enfrentarse al problema de medir las distancias y obtener información de los objetos celestes, para entender cómo funciona el Universo. Una de las principales herramientas para obtener información de los objetos ce- lestes es el Efecto Doppler, el cual se usa para estudiar la variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda electromagnética recibida o emitida por un objeto en movimiento. 261 Para saber más Recuadro con información complementaria,relaciona- da con el tema de estudio. Acciones para aprender a aprender 29 Para desarrollar tu proyecto final, necesitas buscar información en Internet, libros, perió- dicos y revistas de divulgación de la ciencia. • Introducción Plantea el problema que vas a resolver en el proyecto de final del bloque. Comienza escri- biendo cuáles son las preguntas clave que pueden ayudarte a resolver el problema plan- teado. Busca información para explicar los conceptos de física involucrados en el tema del proyecto. Si tu proyecto tiene una parte experimental y vas a construir algún dispositivo, asegúrate de obtener información respecto del material que necesites. • Tareas por hacer Formen equipos de cuatro integrantes y entre todos contesten las preguntas planteadas en la sección “Proceso” en esta misma página. Al finalizar la investigación deberán presentar el siguiente producto: Un resumen de dos cuartillas en el que organicen la información obtenida de las fuen- tes de consulta y las conclusiones e ideas que surgieron en el proceso de investigación. De- ben responder a las preguntas planteadas y evidenciar que comprendieron la información. Les sugerimos que utilicen un cuaderno especial para todo lo referente al desarrollo del proyecto; ésa será su bitácora. • Proceso La investigación debe resolver las preguntas planteadas en la sección de los proyectos al final del bloque. Dependiendo del proyecto elegido, si van a construir algún dispositivo o a efectuar algún experimento deben presentarlo como su producto final y explicar el pro- ceso que siguieron para hacerlo. • Recursos La revista ¿Cómo ves?, editada por la Universidad Nacional Autónoma de México, puede conseguirse en cualquier puesto de periódicos y es una herramienta muy útil y fácil de consultar. Si van a consultar los libros de la biblioteca escolar o la del aula, pregunten cuáles son los que pueden estar relacionados con su proyecto. También se recomienda el uso de In- ternet y un buscador como Google. La forma más fácil de buscar información es escribir palabras o conceptos claves. • Evaluación del producto Constará de dos partes: la primera la hará tu profesor y valdrá 50% de tu calificación, y la segunda será la evaluación de tus compañeros de clase respecto a la presentación de tu proyecto. Los parámetros de la evaluación serán claridad, confiabilidad de la información, presentación escrita del proyecto, comprensión de la información, presentación oral del proyecto y capacidad de organizar y responder a una ronda de preguntas efectuadas por tus compañeros. ¡Busca y selecciona! Acciones para aprender a aprender Este apartado te ayudará a desarrollar habilida- des. Se divide en cuatro secciones intercaladas en cada bloque. En la página 9 encontrarás una des- cripción más detallada. 8 SDAFIS-PREL.indd 8 2/9/09 11:09:45 AM
  10. 10. Estas herramientas te servirán como apoyo en el desarrollo de los proyectos, pero su uso no determinará el resultado de los mismos, sino que los enriquecerá. Además, también te serán útiles al aplicarlas en otras asignaturas. De esta manera, tú, estudiante de secun- daria, al mismo tiempo que aprendes los principales conceptos de física, desarrollarás habilidades para tener cada vez mayor autono- mía en tu educación. ¡Buscayselecciona! Esta herramienta te proporcionará recomendaciones acerca de cómo bus- car, seleccionar, interpretar y analizar información. ¡Investiga! Aquí encontrarás ideas para analizar problemas, elaborar hipótesis, clasifi- car información, diseñar experimentos y elaborar conclusiones. ¡Construyeymanipula! Parte fundamental de tu formación como estudiante será elaborar mo- delos que te permitan dar explicaciones. Además en esta sección te dare- mos recomendaciones sobre cómo utilizar instrumentos de observación y medida. ¡Comunica! Presentar los resultados de tus trabajos e investigaciones será importante en tu formación, sobre todo porque al someter tus ideas al análisis de otras personas surgen ideas y cuestionamientos que te permitirán mejorar los trabajos que harás en el futuro. Acciones para aprender a aprender Con seguridad, cursar la secundaria representará algo muy significativo en tu vida; cre- cerás y vivirás experiencias muy diversas. En cuanto a tu desarrollo como estudiante será primordial que te conviertas en protagonista de tu propio aprendizaje, es decir, que poco a poco aprendas a tomar decisiones diarias, sobre todo en cuanto a cómo estudiar. Uno de los propósitos de que estudies Ciencias es que desarrolles habilidades que te permitan enfrentar distintas situaciones de estudio y transportar ese conocimiento a tu vida cotidiana. Para ello, en cada bloque encontrarás esta sección con las siguientes herra- mientas: Este curso te servirá para continuar desarrollando habilidades científicas. 9 SDAFIS-PREL.indd 9 2/9/09 11:09:46 AM
  11. 11. La descripción de los cambios de la naturaleza BLOQUE1 1. Lean la introducción. ¿Qué relación encuentran entre el título del bloque, la introducción y la imagen? 2. ¿Qué tipo de proyectos te gustaría desarrollar? Comenten en el grupo Propósitos del bloque 1. Lean los propósitos de este bloque. Que los estudiantes: Analicen y comprendan los conceptos básicos del movimiento y sus• relaciones, lo describan e interpreten mediante algunas formas de representación simbólica y gráfica. Valoren las repercusiones de los trabajos de Galileo acerca de la caída libre en• el desarrollo de la física, en especial en lo que respecta a la forma de analizar los fenómenos físicos. Apliquen e integren habilidades, actitudes y valores durante el desarrollo• de proyectos enfatizando el diseño y la realización de experimentos que les permitan relacionar los conceptos estudiados con fenómenos del entorno, así como elaborar explicaciones y predicciones. Reflexionen acerca de las implicaciones sociales de algunos desarrollos• tecnológicos relacionados con la medición de velocidad con que ocurren algunos fenómenos. 2. Comenten en el grupo: ¿Cómo se relaciona el movimiento con tu vida cotidiana?• ¿Cuáles son los movimientos que conoces?• El movimientoBLOQUE1 10 SDAFIS-B1.indd 10 2/9/09 11:21:33 AM
  12. 12. Proyectos propuestos para este bloque. Los terremotos• La medida del tiempo y la longitud• Comenten con el grupo: ¿Cómo afectan los terremotos a nuestra comunidad?• ¿Cuál es la utilidad de medir el tiempo y la longitud?• Introducción En este bloque entenderás qué es la física y para qué sirve. Vamos a estudiar la percepción del movimiento por medio de nuestros sentidos, así como las limitaciones de éstos, y ana- lizaremos cómo se encarga la física de estudiar y describir el movimiento. También aprenderás que existen conceptos básicos en física que se usan con significados diferentes en la vida cotidiana, y al final del bloque podrás distinguir la diferencia. Además, vas a ser capaz de diferenciar y describir matemáticamente diferentes tipos de movimiento. Por otra parte, en este bloque continuarás con el desarrollo de proyectos que comenzaste en tu curso de Ciencias I con énfasis en Biología. 11 SDAFIS-B1.indd 11 2/9/09 11:21:38 AM
  13. 13. Organización de los temas del bloque CUADROORGANIZADORDELBLOQUE 1. Revisa el organizador y anota el tema que te parezca más interesante. 2. ¿Hay algún tema de proyecto que no esté en el organizador y que te gustaría desarro- llar? Anótalo. Me interesa Semana Tema Página 1 a 4 Tema 1. La percepción del movimiento 13 ¿Cómo sabemos que algo se mueve? 13 ¿Cómo describimos el movimiento de los objetos? 17 ¡Busca y selecciona! 29 Un tipo particular de movimiento: el movimiento ondulatorio 30 5 a 6 Tema 2. El Trabajo de Galileo: una aportación importante para la ciencia 38 ¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen? 38 ¡Investiga! 44 ¿Cómo es el movimiento cuando la velocidad cambia? 45 ¡Investiga! 51 1 a 6 Tema 3. Proyecto: Investigar, imaginar, diseñar y experimentar para explicar o innovar 52 Proyecto 1. Los terremotos 53 Proyecto 2. Medidas de longitud y tiempo 54 6 Evaluación final 57 12 SDAFIS-B1.indd 12 2/9/09 11:21:40 AM
  14. 14. Reconoce lo que sabes Propósito El objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensas acerca del tema que vas a estudiar. Al concluirlo encontrarás una sección llamada “Reconoce lo que ahora sabes”, en la que te proponemos regresar a esta página y contestarla de nuevo. Así identificarás lo que has aprendido y podrás repasar los aspectos que aún no comprendas. Instrucciones Escribe en el espacio indicado la respuesta a las siguientes preguntas. Al terminar, coméntalas con tu grupo y el profesor. 1. ¿Cómo percibes el movimiento? 2. ¿Cómo describes el movimiento de un objeto? 3. ¿Cómo sabrías que algo se mueve si no pudieras ver? 4. ¿Se pueden describir los movimientos que no vemos? 5. ¿Conoces algún instrumento que se utilice para movimientos que nos son per- ceptibles para nuestros ojos? Semana 1 Tema1.Lapercepcióndelmovimiento ¿Cómosabemosquealgosemueve? • Reconocerás y comparás distintos tipos de movimiento en el entorno en términos de sus características perceptibles. • Relacionarás el sonido con una fuente vibratoria y la luz con una fuente luminosa. • Describirás movimientos rápidos y lentos a partir de la información que percibes con los sentidos y valorarás sus limitaciones. • Propondrás formas de descripción de movimientos rápidos o lentos a partir de lo que percibes. Aprendizajes esperados El movimiento está en todas partes y es fácil reconocerlo, pero no lo es tanto describirlo, pues este concepto está relacionado con otros dos muy importantes: el espacio y el tiempo. La comprensión, análisis y descripción del movimiento es un tema fundamental de la física. El movimiento puede verse en las personas que caminan por una calle, en los auto- móviles que transitan en una carretera, o en el chorro de agua que sale de una manguera. Sin embargo, hay otros movimientos que no percibimos directamente, como el de las partículas que forman una gota de agua, y para hacerlo necesitamos instrumentos que aumenten la capacidad de percepción de nuestros sentidos. 13 SDAFIS-B1.indd 13 2/9/09 11:21:46 AM
  15. 15. El movimientoyel cambio Propósitos En esta actividad distinguirás cuando los objetos están o no en movimiento y aprenderás a argumentar tus respuestas. Instrucciones 1. A continuación se muestran tres objetos distintos. Obsérvalos y responde en tu cua- derno las siguientes preguntas. Figura 1.1 Automóvil en una carretera, libros apoyados en una mesa y naranja colgando de una rama. a) ¿En el momento en que se tomaron las fotografías, estos objetos se movían (figura 1.1)? Argumenta tu respuesta. b) ¿Cómo se sabe que un objeto está en movimiento? c) ¿Qué necesitas para describir el movimiento de un objeto? El movimiento y los sentidos Los seres humanos contamos con cinco sentidos: la vista, el tacto, el olfato, el gusto y el oído, y con ellos somos capaces de describir el mundo que nos rodea. Nuestros ojos nos permiten ver características de los objetos como forma, color y tamaño, pero también los empleamos para observar cómo se mueven. Para mirar todo lo que nos rodea necesitamos que la luz interaccione con los objetos de modo que nuestros ojos puedan detectarlos (figura 1.2). Por medio del tacto podemos conocer la forma, el tamaño y la textura de un objeto, e incluso es posible detectar si se está moviendo (figura 1.3). Nuestros oídos también sirven para percibir el movimiento de los objetos; por ejemplo, aun sin verlo, podemos deducir que un río que pasa por una cañada se está moviendo por el ruido que produce el agua al chocar con obstáculos (figura 1.4). Así mismo, el ruido que genera el motor de un automóvil nos indica que se está moviendo. Cualquier sonido tiene como fuente un objeto cu- yas vibraciones cuentan con un medio para propagarse. En el caso de la voz, el objeto que vibra son las cuerdas vocales y el medio es el aire. Figura 1.2 Nuestros ojos están diseñados para detectar la luz que reflejan los objetos. Figura 1.3 Cuando un ob- jeto vibra podemos detectar el movimiento por medio del tacto. Figura 1.4 Cuando escuchamos objetos que chocan podemos deducir que se están moviendo. 14 SDAFIS-B1.indd 14 2/9/09 11:21:50 AM
  16. 16. Movimientos rápidos y lentos Para decir si un objeto está en movimiento se requiere establecer un punto que se considera fijo; este punto será nuestra referencia para saber si el objeto cambia de posición. Podemos escoger cualquier objeto en reposo como nuestra referencia; por ejemplo, si analizamos el movimiento de una bicicleta, nuestro punto de referencia puede ser cualquier árbol, lo que nos permite decir si la bicicleta se está moviendo. No es suficiente preguntar si un objeto se mueve, se tiene que especificar respecto a qué se está moviendo. Así, el movimiento puede percibirse por el cambio de posición que experimenta un cuerpo en relación con un punto de referencia. Pero ¿cómo distinguimos los movimientos lentos de los rápidos? El método más sen- cillo con el que contamos es la comparación entre ellos; por ejemplo, un automóvil puede moverse más rápido que una persona y un avión es más rápido que un automóvil. Siempre necesitamos comparar dos movimientos para saber cuál es el rápido y cuál el lento. En el siguiente tema aprenderás a usar herramientas matemáticas y conceptos físicos que te permitirán comparar dos o más movimientos y decir cuál es más rápido y cuál más lento sin necesidad de observarlos. El movimientoyel cambio Propósitos En esta actividad reafirmarás que el movimiento es el cambio de posición de un objeto respecto a un punto de referencia. Instrucciones Las siguientes imágenes conforman una secuencia de tres fotografías tomadas con una cámara fija y dejando pasar un lapso de tiempo entre una y otra (figura 1.5). 1. Observa las fotografías y responde en tu cuaderno lo siguiente. a) Describe en tu cuaderno lo que ves en la serie. b) Determina si la persona que aparece en las fotografías está en reposo o en mo- vimiento y explica en el cuaderno tu respuesta. c) Formen equipos de dos o tres integrantes y escriban en el cuaderno cinco ejemplos de movimientos rápidos y cinco de movimientos lentos; expliquen la razón de cla- sificarlos en una u otra categoría. d) Finalmente comenten sus conclusiones con el grupo y con su profesor y escríbanlas en su cuaderno. Figura 1.5 Secuencia de imágenes. 15 SDAFIS-B1.indd 15 2/9/09 11:21:53 AM
  17. 17. Leer para comprender 1. Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con su profesor. Si no conocen el significado de alguna palabra consulten el diccionario. Cuando un objeto se mueve frente a nuestros ojos se va for- mando en nuestra retina una sucesión de sus imágenes. Estas imágenes se forman en diferentes regiones y nos dan la sensa- ción de que se está moviendo. Sin embargo, también podemos tener la sensación de movimiento producido por objetos que están en reposo y que aparecen y desaparecen. Por ejemplo las marquesinas de los cines, en las cuales los focos que están en reposo y colocados muy cerca uno de otro, se van prendiendo y apagando en rápida sucesión y nos dan la impresión de que se mueven. Esta sensación se llama de movimiento aparen- te, mientras que la que experimentamos cuando un objeto se mueve se llama de movimiento real. Para que el cerebro pueda distinguir entre dos imágenes que se forman en dos regiones distintas estas imágenes se tienen que formar en intervalos de tiempo bien definidos. Si las dos imágenes se forman en un intervalo muy pequeño, las señales que envían a la retina no se pueden distinguir una de otra. Para que se pueda distinguir un objeto se tiene que mover al menos cuando la velocidad es de 3° por segundo. En prome- dio, ésta es la mínima velocidad con la que el ojo puede experi- mentar la sensación de movimiento. Si esta velocidad es menor no distinguimos un movimiento y deci- mos que el cuerpo está en reposo. Si un cuerpo se mueve muy rápido, la retina envía señales que el cerebro no puede distinguir. En promedio, la máxima velocidad con la que aún pue- de haber distinción de los contornos del cuerpo que se mueve es de alrededor de 20° cada segundo. Para movimientos a una velocidad mucho mayor que ésta, lo que se ve es una imagen sin contornos, formada de líneas borradas (figura 1.6). A velocidades extremadamente altas, de hecho no se ve el objeto. En este caso la retina no tiene tiempo de responder. Eliezer Braun. El saber y los sentidos, capítulo 11. Col. La ciencia para todos, México: Fondo de Cultura Económica [en línea]. Página: http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/cien- cia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_13.htm Consultada el 30 julio de 2008. (Adaptación) Percepción del movimiento Figura 1.6 Cuando los movimientos son muy rápidos percibimos los objetos sin contornos. 2. Formen equipos de tres integrantes y contesten en su cuaderno las siguientes preguntas: a) ¿Cómo explica el texto la percepción del movimiento? b) ¿Cómo se ven los objetos que sobrepasan la velocidad máxima de percepción? c) ¿Cuál es la diferencia entre movimiento real y movimiento aparente? 3. ¿Cuáles son los aprendizajes esperados del bloque con los que se relaciona este tex- to? Anótenlos en el cuaderno. 4. Comenten sus respuestas con el resto del grupo. Reconoce lo que ahora sabes Propósito Para que reconozcas lo que aprendiste acerca de la percepción del movimiento a través de los sentidos, te proponemos que hagas la siguiente actividad. Instrucciones 1. Regresa a la sección “Reconoce lo que sabes” en la página 13 y lee tus respues- tas, ¿han cambiado? Modifícalas si es así. 2. Anota en tu cuaderno las nuevas respuestas y compáralas con las de tus com- pañeros. 16 SDAFIS-B1.indd 16 2/9/09 11:21:56 AM
  18. 18. Semana 1 ¿Cómodescribimoselmovimientodelosobjetos? Reconoce lo que sabes Propósito El objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensas acer- ca del tema que vas a estudiar. Al concluirlo encontrarás una sección lla- mada “Reconoce lo que ahora sabes”, en la que te proponemos regresar a esta página y contestarla de nuevo. Así identificarás lo que has aprendido y podrás repasar los aspectos que aún no comprendas. Instrucciones Escribe en tu cuaderno la respuesta a las siguientes preguntas. Al terminar, coméntalas con tu grupo y el profesor. 1. ¿Cuáles son los elementos necesarios para describir el movimiento? 2. ¿El movimiento depende del marco de referencia del observador o es independiente de él? 3. ¿Qué entiendes por razón de cambio en la descripción de un movimiento? 4. ¿Es lo mismo distancia que desplazamiento? 5. ¿Cómo se mide el tiempo? 6. ¿Podríamos describir un movimiento sin usar el concepto de tiempo? En el tema anterior dijimos que describir el movimiento es más complicado de lo que pensamos, y que es necesario usar los conceptos de distancia, espacio y tiempo para hacerlo. Pero primero debemos entender el concepto de razón de cambio, es decir, qué tan rápido ocurre algo. Cuando se hace referencia a razones de cambio siempre está presente el tiempo. Existen distintos tipos de movimiento y es indis- pensable saber reconocerlos y describirlos porque cada uno de ellos tiene distintas características, y por tanto su descripción es diferente. 1. Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con su profesor. Si no conocen el significado de alguna palabra consulten el diccionario. Encuentro con el tiburón blanco Ciertos depredadores han inspirado una mezcla de fascinación y te- mor, como es el caso de los grandes felinos y de los tiburones blancos (figura 1.7). A estos últimos se les considera devoradores de seres hu- manos, lo que ha dado lugar a que se les persiga y extermine. Por fortuna los tiburones blancos cuentan también con defenso- res, como los científicos que al estudiarlos se han maravillado de sus características y su grandeza. Uno de ellos es Ramón Bonfil, el “Dr. Tiburón” o “Dr. Shark”, como es conocido en el medio. Su primer encuentro real con los tiburones blancos fue en 2001, en Ciudad del Cabo, Sudáfrica, cuando uno de los investigadores Figura 1.7 Tiburón blanco. Leer para comprender • Describirás y compararás movimientos de personas u objetos utilizando diversos puntos de referencia y la representación de sus trayectorias. • Interpretarás el concepto de velocidad como la relación entre desplazamiento, dirección y tiempo, apoyado en información proveniente de experimentos sencillos. • Identificarás las diferencias entre los conceptos de velocidad y rapidez. • Construirás e interpretarás tablas de datos y gráficas de posición-tiempo, generadas a partir de datos experimentales o del uso de programas informáticos. • Predecirás características de diferentes movimientos a partir de gráficas de posición- tiempo. Aprendizajes esperados 17 SDAFIS-B1.indd 17 2/9/09 11:22:02 AM
  19. 19. locales lo llevó, a él y a otros, en su barco a verlos. Varios tiburones se acercaron a la super- ficie y nadaron alrededor de la embarcación mientras les ofrecían carnadas. Según el doctor Bonfil, sus movimientos eran a veces rápidos, pero casi todo el tiempo cautelosos y lentos, por lo que los animales parecían de una majestuosidad y un poder enormes. Ese primer encuentro cambió su percepción de los tiburones blancos: “Dejaron de ser mito- lógicos y aterrorizantes, y se volvieron algo real, bello y merecedor de respeto y admiración”. Por suerte, casi de inmediato se dieron las condiciones para que Bonfil iniciara sus estudios sobre migraciones, el tema principal de sus investigaciones. Una larga travesía Entre 2002 y 2004, cuando colaboraba para la Wildlife Conservation Society de los Estados Unidos de América, Bonfil descubrió, con el apoyo de otros colegas, que los tiburones blancos son capaces de recorrer inmensas distancias transoceánicas, incluso de un continente a otro, para luego regresar a su hogar natal; esto hace evidente que se trata de una especie migratoria y sugiere que puede existir un vínculo genético entre poblaciones de tiburón blanco muy alejadas, como las de Sudáfrica y Oceanía. Esta investigación, publicada en octubre de 2005 en la revista científica Science, consistió en colocar en el lomo de 25 tiburones pequeños aparatos conocidos como marcadores PAT (del inglés, Pop-up Archival Tags), que son microchips con sensores y un transmisor de unos 17 centímetros de largo. Estos instrumentos transmiten por radio datos como la profundidad y la temperatura del agua hasta un sistema satelital llamado ARGOS, que calcula la posición del transmisor y reenvía la información a una computadora personal, así es como se conocen las rutas y destinos de los animales marcados. Uno de ellos fue la tiburona Nicole, una adulta de casi cuatro metros, cuya travesía resultó toda una sorpresa para los investigadores. Aunque desde 2002 se sospechaba que el macho de esta especie podía viajar largas distancias, se pensaba que las hembras siempre permanecían en su área nativa. Sin embargo, Nicole refutó esta suposición al cruzar el Océano Índico desde la costa de Sudáfrica hasta el noroeste de la costa australiana en tan sólo 99 días. Por si fuera poco, seis meses más tarde los investigadores constataron que Nicole había regresado al lugar donde fue marcada originalmente, completando un circuito de más de 20 000 kilómetros en poco menos de nueve meses, todo un récord. La velocidad mínima sostenida a grandes distancias fue de 4.7 kilómetros por hora, la mayor registrada entre tiburones, y sólo comparable a la alcanzada por los atunes más rápidos. Además, Nicole realizó la mayor parte de la travesía nadando a muy poca profundidad, a menos de un metro de la superficie, lo cual hace suponer que, como otros vertebrados, los tiburones blancos podrían usar guías visuales como mecanismos de navegación —la posición del Sol o de la Luna—, además de utilizar el campo magnético de la Tierra. Verónica Guerrero Mothelet Revista ¿Cómo ves?, México: Año 9. núm. 105, unam. (Adaptación) 2. Formen equipos de tres integrantes y contesten en su cuaderno las siguientes pre- guntas: a) El Dr. Tiburón fue por primera vez a ver los tiburones a bordo de un barco. Di- buja en tu cuaderno el camino que siguió el barco desde el lugar donde subió el doctor hasta el punto donde se encontraban los tiburones. b) ¿Cómo era el camino que seguían los tiburones cuando les ofrecían carnada? Dibújalo en tu cuaderno. c) ¿De cuántos kilómetros fue el circuito que recorrió la tiburón hembra Nicole? Dibújalo a escala en tu cuaderno. 3. Compara tus dibujos con los de tus compañeros. 18 SDAFIS-B1.indd 18 2/9/09 11:22:03 AM
  20. 20. Los caminos que dibujaste en tu cuaderno en la sección anterior se llaman trayectorias y pueden ser de diferentes tipos: en línea recta, curvas, o la combinación de las anteriores, como la línea quebrada. Desde el punto de vista de la trayectoria que sigue un móvil, el movimiento se puede clasificar como: a) Movimiento rectilíneo: la trayectoria que sigue el móvil es una línea recta (figura 1.8). b) Movimiento curvilíneo: la trayectoria que sigue el móvil es una curva (figura 1.9). Como dijimos en el tema anterior, el movimiento depende del punto de referencia desde el cual se describe. A este punto se le llama sistema de referencia. En nuestra vida cotidiana vemos objetos que parecen estar en reposo, pero sólo respecto a un sistema de referencia; de la misma manera hay objetos que parecen moverse. Analicemos algunos ejemplos: 1. La persona que se ve en la fotografía parece estar en reposo en relación con la mesa donde está apoyado el libro (figura 1.10). Sin embargo, esa persona se mueve junto con la Tierra respecto al Sol. 2. Imagina que estás parado en una estación del metro (figura 1.11) y en ese momento pasa un tren en cuyo interior viaja una persona que lanza verticalmente hacia arriba una pelota. ¿Cómo es el camino que describe la pelota desde que sale de la mano del pasajero hasta que regresa a su mano? Si se le pregunta a la persona que lanzó la pelota cómo es la trayectoria que siguió el objeto seguramente dirá que fue una recta. La trayectoria que describe la pelota depende del punto desde el que se esté observando, es decir, del marco de referencia empleado para describirla. La persona que va en el interior del tren dirá que el camino que sigue la pelota es una línea recta (figura 1.12). Figura 1.8 Camino recto. Figura 1.9 Camino curvo en una carretera. Figura 1.10 Para asegurar que un objeto está en repo- so es necesario establecer un sistema de referencia. Figura 1.11 Para describir el movimiento de un objeto es necesario establecer un sistema de referencia. Figura 1.12 Trayectoria de una pelota lanzada por una persona en reposo, vista por un observador en reposo. Sin embargo, para la persona que está parada en la orilla de la estación, la trayectoria de la pelota es una línea curva (figura 1.13). Como la descripción del movimiento depende del sistema de referencia desde el cual se describe, como en los ejemplos anteriores, se dice que el movimiento es relativo. Figura 1.13 Trayectoria de una pelota lanzada por una persona en movimiento, vista por un observador en reposo. 19 SDAFIS-B1.indd 19 2/9/09 11:22:10 AM
  21. 21. Analizando el movimiento Propósitos En esta actividad comprenderán de manera más clara los sistemas de referencia. So- lamente necesitan una pelota y su cuaderno. Instrucciones 1. Forma equipos de cuatro integrantes. 2. Uno de los integrantes caminará a paso constante, es decir, dará pasos del mismo tamaño en igual intervalo de tiempo y lanzará una pelota verticalmente hacia arriba, atrapándola cuando regrese a sus manos. 3. Otro integrante se colocará aproximadamente a la mitad del camino que recorre la persona que va caminando para observar todo el movimiento y observará sola- mente la trayectoria de la pelota. 4. Al mismo tiempo, otro integrante caminará junto con la persona que lanza la pelota y observará su trayectoria. 5. Después, los dos observadores, tanto el que está en reposo como el que se mueve, trazarán en su cuaderno la trayectoria que describió la pelota, de acuerdo con lo que observaron. 6. Luego de hacer el experimento, respondan en su cuaderno la siguiente pregunta. a) ¿Las trayectorias que trazaron son iguales? ¿A qué se debe la diferencia? 7. Escriban en su cuaderno cinco ejemplos en los que se presente la misma situa- ción. 8. Comparen y comenten sus resultados en el grupo. Actividad experimental Muchos aspectos de la física están relacionados con la ubicación en el espacio; por ejemplo, en la actividad anterior la trayectoria es diferente para un observador que se mueve que para uno en reposo. Por este motivo, antes de hacer cualquier observación es indispensable establecer un sistema de referencia, y para hacerlo utilizamos herramientas matemáticas como el plano cartesiano y las coordenadas (figura 1.14). • http://es.wikipedia. org/wiki/Sistema_ de_referencia • http://personal.tele fonica.terra.es/web/ jcvilchesp/sistemas/ si000.htm TIC Figura 1.14 Plano cartesiano. 20 SDAFIS-B1.indd 20 2/9/09 11:22:14 AM
  22. 22. Semana 2 Distancia y desplazamiento En el lenguaje cotidiano los términos distancia y desplazamiento se utilizan como sinónimos, pero en realidad tienen un significado dife- rente. La distancia que recorre un objeto es la longitud de su trayec- toria y es una cantidad escalar, la cual se representa por un número y sus unidades; en el caso de la distancia podemos hablar de diez metros, y para entender lo que significa no necesitamos más detalles. Lo mismo ocurre con el tiempo y la masa: son cantidades escalares; cuando alguien nos pregunta qué hora es, basta con que le digamos el número de horas y minutos para que nos entienda. Si antes de la comida nos mandan a comprar tortillas, al llegar a la tortillería sólo necesitamos pedir el número de kilogramos que queremos. Así, existen muchas cantidades o magnitudes escalares que utili- zamos todo el tiempo en nuestra vida cotidiana. Pero también exis- ten otras cantidades llamadas vectoriales; el desplazamiento es una cantidad vectorial. Las magnitudes vectoriales se representan por medio de vectores, que a su vez se representan con flechas. El des- plazamiento es un vector, el cuerpo de la flecha indica la dirección, el tamaño o magnitud y la punta el sentido (figura 1.15). Todas las cantidades vectoriales deben tener dirección, magnitud y sentido. La distancia es la magnitud o tamaño del desplazamiento (figura 1.16). Es importante destacar que el desplazamiento es el cambio de posi- ción de un objeto. En el segundo bloque aprenderás a sumar vectores y a trazarlos en el plano cartesiano porque existen muchas cantidades físicas impor- tantes que son cantidades vectoriales. En este bloque estudiaremos dos de ellas: la velocidad y la aceleración. Figura 1.16 Distancia, trayec- toria y desplazamiento. Figura 1.15 Magnitud, dirección y sentido de un vector. Magnitud. Es la longitud del vector y representa su tamaño. Dirección. Posición espacial del vector, que coincide con la recta sobre la que se apoya. Sentido. La punta de la flecha indica el sentido del vector dentro de una dirección. Toda dirección tiene dos sentidos. 21 SDAFIS-B1.indd 21 2/9/09 11:22:18 AM
  23. 23. Leer para comprender 1. Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con su profesor. Si no conocen el significado de alguna palabra, consulten el diccionario. Medir para vivir Medir es algo que hacemos continuamente en la vida coti- diana. Cuando vemos, oímos, tocamos o cargamos un objeto estamos realizando una medición. Las formas de medir en los seres vivos tienen una larga historia y han cambiado con la evolución. Estas formas alcanzaron su complejidad y exacti- tud máxima cuando la especie humana, Homo Sapiens, apa- reció en la Tierra y desarrolló lo que ahora conocemos como la ciencia y la tecnología. Cuando al caminar por la calle vemos un charco, estima- mos su tamaño para aumentar la longitud del paso y no mo- jarnos los pies. Medimos la distancia a la que se encuentra nuestro interlocutor y subimos o bajamos el volumen de la voz. Ajustamos la velocidad a la que cruzamos una calle de acuerdo con el tráfico. Para coordinar nuestros brazos y ma- nos al tomar una bebida necesitamos estimar la distancia a la que están la taza o el vaso. Nuestros sentidos son capaces de detectar la longitud y el peso de los objetos. Medimos la dirección —el ángulo— de donde viene un sonido. Detectar las características cambian- tes del entorno y evaluar los resultados de la percepción es sumamente importante para todos los seres vivos. El pez caza desde el agua Un ejemplo extraordinario de lo anterior es el pez arquero, un pez pequeño de la familia Toxotidae que mide entre 10 y 20 cm de longitud y vive en los ríos y zonas de agua salobre del sureste de Asia. Este pez captura a sus presas desde la su- perficie del agua lanzando un chorro hasta una altura máxi- ma de dos metros. Su boca funciona mediante una pequeña boquilla y su paladar tiene una ranura, que forma un tubo delgado cuando el pez le aplica la lengua. Cerrando las bran- quias rápidamente, el pez genera una presión a lo largo del tubito y el chorro de agua sale de la boca, como si ésta fuera una pistola de agua. Dispara su chorro a los insectos que buscan refugio para des- cansar bajo las hojas de las plantas que crecen pegadas al río. Como una mosca bajo la regadera, el insecto alcanza- do cae arrastrado por el ím- petu del agua, trazando una trayectoria parabólica; y una vez que cae en el río, queda paralizado (figura 1.17). El pez tiene que ser rápido para cobrar la presa, pues sus atentos compañeros esperan atrapar también el bocadillo. A partir del momento en que la mosca da volteretas en su caída, el arquero se desplaza hacia el final de la trayectoria del insecto para recibirlo. El pez no tardará ni 100 milisegundos en desplazarse y lo hará sin echar siquiera un vistazo a la mos- ca durante el camino. El pez se enfrenta a un problema típico de la física: el tiro parabólico. Para resolverlo sólo tiene que saber algunos da- tos: la posición y velocidad inicial de la mosca en la caída. Un observador podría también conocer de manera precisa el punto donde la presa tocará la superficie del agua, haciendo un pequeño cálculo, pero por muy rápido que lo haga, el pez siempre lo encontrará antes. Si el pez fuera uno de nosotros, aparte de algunos conocimientos básicos de mecánica clási- ca, también tendría que saber algunos principios de óptica geométrica, sobre todo para asegurarse de dar en el blanco a la hora de lanzar el chorro. Hasta la fecha no se conoce ningu- na otra especie con habilidades parecidas. ¿Cómo ves?, México: año 8, núm. 87, unam. (Adaptación) 2. Formen equipos de dos o tres integrantes y discutan las siguientes preguntas, des- pués comenten sus respuestas con todo el grupo. a) ¿Para qué se necesita medir? b) ¿Cuando platicamos requerimos hacer mediciones para el mejor desarrollo de la charla? c) ¿Cómo captura el pez arquero a sus presas? d) ¿Qué tipo de trayectoria describe el insecto cuando es alcanzado por un disparo de pez arquero? Dibújala en tu cuaderno. e) ¿Qué necesita conocer el pez para llegar a la presa de manera oportuna? Figura 1.17 Pez arquero cazando a su presa. 22 SDAFIS-B1.indd 22 2/9/09 11:22:20 AM
  24. 24. Semana 3 Rapidez y velocidad Después de leer el texto anterior, te diste cuenta de que el pez arquero necesita varios datos para llegar a su presa. Necesita calcular qué tan rápido debe moverse para llegar justo cuando el insecto toque la superficie del agua, es decir, necesita saber la rapidez con que tiene que moverse para atrapar a su presa antes de que se la gane otro pez. La rapidez se mide en términos de distancia y tiempo, así que puede definirse como la distanciarecorridaporunidaddetiempo. Cualquier combinación de unidades de longitud y tiempo adecuadas pueden emplearse para medir la rapidez. Pero para hablar de ésta, debemos considerar varios casos, y para ello analizaremos el siguiente ejemplo: En un viaje entre la Ciudad de México y Querétaro un automóvil puede ir a 120 km/h, o bien disminuir a 100 km/h o detenerse completamente. Para saber con qué rapidez se desplaza el automóvil tiene que verse el velocímetro (figura 1.18). La cantidad que mide el velocímetro de un automóvil es la rapidez instantánea. En ocasiones sólo se quiere saber cuánto tiempo lleva ir de un lugar a otro, por ejemplo, ir de la Ciudad de México a Querétaro, pero no interesan los detalles. Para conocer este dato tiene que dividirse la distancia total entre el tiempo empleado en recorrerla, esto es, la rapidez promedio. rapidez promedio distancia total recorrid    = aa intervalo de tiempo Además de la rapidez, el pez arquero necesita conocer la dirección y el sentido en que debe moverse para llegar al punto exacto donde cae su presa. Si se conoce la rapidez, dirección y sentido del movimiento, entonces se conoce la velocidad. Esta cantidad es vectorial, mientras que la rapidez es escalar, así que ahora sabes cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad. Sin embargo, es muy común que en nuestra vida cotidiana hablemos indistin- tamente de estos términos, es por eso que en realidad los velocímetros deberían llamarse rapidímetros, porque están midiendo la rapidez y no la velocidad. Ahora que ya sabes la diferencia entre estos dos conceptos, para no confundirnos usa- remos el término velocidad, incluso cuando nos estemos refiriendo a la rapidez. No ten- drás ningún problema en distinguir de cuál concepto hablamos porque cuentas con los elementos necesarios para distinguirlos. Figura 1.18 La rapidez instantánea se lee en el velocímetro. • www.profisica.cl/ conceptos/5-rapidez. html • www.cneq.unam.mx/ cursos_diplomados/ diplomados/basico/ abasico092004/por tafolios/movimiento/ pag_conte/09_rapi dez_velocidad.htm TIC El pingüino de pico rojo de Papúa alcanza una rapidez de 27 km/h. El más lento es el perezoso de tres dedos; camina con una rapidez de 2.2 metros por hora. El insecto que vuela más rápido es el tába- no; alcanza una rapidez de 145 km/h. El insec- to que corre más rápido es el escarabajo tigre australiano, que alcanza una rapidez de 2.5 m/s. El animal más veloz en vuelo es el halcón peregrino, que alcanza en el vuelo en picada los 300 km/h y en vuelo normal se aproxima a 160 km/h. El ave que vuela más lento es la bécada americana, que vuela a una velocidad de 8 km/h. Y el rey de la velocidad en tierra firme es el guepardo, que alcanza una velocidad de 120 km/h; sin embargo, sólo puede mantener esa velocidad en distancias cortas, mientras que la gacela es mejor corredora de fondo. www.cneq.unam.mx/cursos_diplomados/diplomados/ basico/abasico092004/portafolios/movimiento/pag_con- te/11_veloces_lentos.htm Consultada el 30 de julio de 2008. (Adaptación) Para saber más 23 SDAFIS-B1.indd 23 2/9/09 11:22:24 AM
  25. 25. El siguiente texto te demostrará la importancia de hacer conversiones correctamente y te servirá de introducción al tema de conversión de unidades. En 1999, la nave Mars Climate Orbiter, que costó 125 millones de dólares, iba rumbo a Marte para investigar su atmósfera. La nave se acercó al planeta en septiembre, pero de repente se perdió el contacto entre ella y el personal en la Tierra, y nunca se volvió a saber del Orbiter. Las investigaciones revelaron que el Orbiter se había acer- cado a Marte a una altura mucho menor que la planeada. En lugar de pasar a 147 km (87 millas) de la superficie marciana, los datos de rastreo mostraron que la trayectoria de la nave la habría llevado quizá a 57 km (35 millas) de la superficie: unos 80 km (50 millas) más cerca del planeta que lo planeado. El resultado fue que la nave se quemó en la atmósfera marciana o bien se estrelló contra la superficie. ¿Cómo pudo pasar esto? Las investigaciones revelaron que el fallo del Orbiter fue primordialmente un problema de conver- sión de unidades, o de no efectuarlas. En Lockheed Martin Astronautics, que construyó la nave, los ingenieros calcularon la información de navegación en unidades inglesas. Cuando los científicos del Jet Propulsion Laboratory de la NASA reci- bieron los datos, supusieron que estaban en unidades métri- cas, como se estipulaba en las especificaciones de la misión. No se convirtieron las unidades, y se perdió una nave de 125 millones de dólares en el Planeta Rojo, dejando muchos ros- tros rojos de vergüenza. J.D. Wilson y A.J. Buffa. Física. México: Pearson, 2003. Conversión de unidades Para que no te pase lo que a los científicos de la NASA es importante que aprendas a hacer conversiones de unidades; por ejemplo, para convertir 300 000 000 m/s a km/h se hace como sigue. Primero se multiplica por la equivalencia de un kilómetro en metros y se eliminan los metros: 300 000000 1 1000 300 00                     m s km m × = 00  km s Después, el resultado se multiplica por la equivalencia de una hora en segundos y se eli- minan los segundos: 300000 3600 1 107738640                     km s s h = 00  km h Por tanto, 300 000 000 m/s =1 077 386 400 km/h. Para que practiques las conversiones de unidades, te proponemos la siguiente actividad. Practiquemos la conversión de unidades Instrucciones 1. Haz las conversiones necesarias en tu cuaderno y completa la siguiente tabla. Tabla 1.1 Movimiento Rapidez en m/s km/h Sonido en el aire 340 Automóvil comercial en carretera 33.3 Leopardo corriendo 27.8 2. Formen equipos de tres integrantes y comparen sus operaciones y resultados. Si come- tieron errores, corríjanlos en su cuaderno. 24 SDAFIS-B1.indd 24 2/9/09 11:22:26 AM
  26. 26. La rapidez deAna Guevara Propósito En esta actividad aprenderás a calcular la rapidez media usando las herramientas matemá- ticas y las unidades de longitud y tiempo adecuadas. Instrucciones 1. Lee la siguiente información. Osaka, 29 de agosto. La mexicana Ana Guevara se quedó a las puertas de conseguir su cuarta medalla del orbe, al finalizar en cuarto lugar con su mejor registro de la temporada: 50.16 segun- dos, en la prueba de 400 metros del Campeonato Mundial de Atletismo de Osaka. Las británicas Christine Ohurougu (49.61), oro, y Nicola Sanders (49.65), plata, hicieron el 1-2, mientras la jamaiquina Novlene Williams (49.66) fue tercera. La Jornada, jueves 30 de agosto de 2007. 2. Calcula en tu cuaderno la rapidez me- dia de los cuatro primeros lugares de la prueba de los 400 metros del Campeonato Mundial de Atletismo de Osaka. 3. En la tabla 2 se presentan los mejores tiem- pos de Ana Guevara. Calcula la rapidez me- dia que alcanzó la corredora en la carrera de los 400 metros cada año. 4. Convierte todos los resultados a km/h. Mejores registros de Guevara Año Lugar Tiempo (s) 2007 Osaka 50.16 2006 Roma 50.43 2005 Helsinki 49.81 2004 Berlín 49.53 2003 París 48.89 2002 Zurich 49.16 2001 Edmonton 49.97 2000 México, D.F. 49.70 1999 Sevilla 50.70 1998 Lisboa 50.65 1997 Toluca 52.46 Tabla 1.2 Registros de Ana Guevara en diferentes años. Un movimiento con velocidad constante es aquel en el que la rapidez, la direc- ción y el sentido se mantienen constantes, es decir, la trayectoria que describe el móvil es una línea recta. Entonces un automóvil que se mueve en una trayecto- ria circular puede tener una rapidez constante pero su velocidad no lo es porque la dirección y el sentido del movimiento cambian a cada instante (figura 1.19). Existe otro medio, aparte de tablas y ecuaciones, para describir la relación entre las variables que intervienen en el movimiento. Se trata de las gráficas, que son herramientas matemáticas que has usado en tu curso de Matemáticas I. Existen muchos tipos de gráficas, pero las que más se utilizan en física son aquellas que se dibujan en un plano cartesiano, y las variables se definen a partir del fenóme- no que se quiere analizar. En este caso, la variable independiente es el tiempo y la dependiente puede ser la distancia o la rapidez. Recuerda que la variable inde- pendiente siempre se grafica en el eje horizontal y la dependiente en el vertical. Figura 1.19 Automóviles moviéndose en una trayectoria circular. 25 SDAFIS-B1.indd 25 2/9/09 11:22:28 AM
  27. 27. Figura 1.20 Tubo de vidrio dentro del cual se mueve una burbuja de aire; a este instru- mento se le llama Nivel. Para mostrarte cómo se utilizan las gráficas en la descripción y análisis de los movimien- tos, estudia el siguiente ejemplo. El material que se empleó para desarrollar el experimento fue un tubo de vidrio de 170 cm de longitud y 2.1 cm de diámetro, pintura vegetal, dos tapones de plástico, cinta adhesiva y un cronómetro. También puedes reproducir este ex- perimento para tu proyecto o como una actividad experimental. Primero se pusieron marcas en el tubo de vidrio cada 20 cm, usando cinta adhesiva. Después se llenó con agua coloreada con pintura vegetal y se sellaron los extremos colo- cando tapones de plástico que ajustaran perfectamente para evitar fugas de agua. Dentro del tubo debe quedar un poco de aire para que cuando se invierta se mueva una burbuja de aire (figura 1.20). Para medir la posición que ocupaba la burbuja se inclinó el tubo aproximadamente cinco grados, y después se midió el tiempo que tarda la burbuja en recorrer cada una de las distan- cias marcadas con la cinta adhesiva. El tiempo se midió cinco veces (en segundos) para cada distancia, y para obtener el tiempo en cada caso, se calculó el promedio de todos los datos. Tabla 1.3 Datos tomados durante el experimento. t1 (s) t2 (s) t3 (s) t4 (s) t5 (s) t6 (s) t7 (s) 0 1.53 2.85 4.33 5.61 7.17 t6(s) 0 1.51 2.93 4.29 5.77 7.07 8.55 0 1.44 2.87 4.28 5.8 7.11 8.53 0 1.51 2.83 4.34 5.72 7.15 8.6 0 1.44 2.83 4.29 5.61 7.16 8.53 P=0 P=1.5 p=2.9 p=4.3 p=5.7 p=7.1 P=8.53 Tabla 1.4 Posiciones en función del tiempo. t(s) x(cm) 0 0 1.5 20 2.9 40 4.3 60 5.7 80 7.1 100 8.5 120 Para analizar visualmente el comportamiento de la burbuja se traza una gráfica con los datos de la tabla. El tiempo se grafica en el eje horizontal y la posición en el eje vertical, como se aprecia en la figura 1.21. Ahora observemos qué información puede obtenerse de esta gráfica. Nos dice que al empezar a medir el tiempo la burbuja estaba en la posición cero, ya que la gráfica pasa por el origen cuyas coordenadas son (0,0). También podemos calcular la inclinación de la recta (m), para lo cual hay que considerar dos puntos que se encuentren sobre la recta y dividir la diferencia de las ordenadas (graficadas sobre el eje vertical), entre la diferencia de las abscisas (graficadas en el eje horizontal); esto es, si se consideran el primer punto con coordenadas (0,0), que corresponde al primer renglón de la tabla, y el último, con coordenadas (8.5, 120), que correspon- de al último renglón de la tabla: m t t t dd      –   –       –  .  –      .= = =2 1 1 120 0 8 5 0 14 1 Por lo que la inclinación de esta recta es m = 14.1. A este valor se le llama pendiente, y representa la rapidez de la burbuja, que en este caso es constante. Siempre que se analiza un movimiento con rapidez constante la gráfica es una recta, y la pendiente es la rapidez, la cual nos dice cómo cambia la posición del objeto en estudio en función del tiempo. Figura 1.21 Gráfica de la distancia en función del tiempo para la burbuja de aire. 26 SDAFIS-B1.indd 26 2/9/09 11:22:33 AM
  28. 28. Rapidez constante Propósitos En esta actividad aprenderás a graficar el comportamiento de un objeto que se mueve con rapidez constante. Instrucciones 1. Grafica en un plano cartesiano los puntos (1.5, 20), (8.5, 120), (2.9, 40), (7.1, 100), (4.3, 60), (5.7, 80), (1.5, 20) y (7.1, 100). 2. Haz una tabla con los valores de estos puntos, la primera coordenada corresponde al tiempo y la segunda a la distancia. 3. Calcula en tu cuaderno la pendiente de la recta que pasa por estos puntos. Utiliza un par de puntos cada vez, de modo que calcularás el valor de la pendiente en cuatro oca- siones. 4. Compara los resultados para cada valor de la pendiente que calculaste. 5. Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas. a) ¿Cómo es el valor de la pendiente para cada par de puntos? b) ¿Cómo interpretas este resultado? c) ¿Qué puedes concluir de tu gráfica? 6. Compara tus resultados con los de tus compañeros y discútanlos con el profesor. Si contamos con una gráfica que representa la rapidez en función del tiempo podemos saber qué distancia recorrió el móvil en cierto intervalo de tiempo. Para obtener la distancia se calcula el área delimitada por la gráfica y dos rectas perpendiculares trazadas en el inicio y el final del intervalo en cues- tión. Si tomamos la gráfica que dibujaste en la actividad anterior podemos obtener la distancia recorrida entre dos y cuatro segundos (figura 1.22). El área señalada en gris se calcula multiplicando la longitud de la base por la altura, pues la figura es un rectángulo; así, la distancia recorrida en ese lapso de tiempo es de 28.2 cm. Retomemos el ejemplo de la burbuja de aire en el tubo de vidrio. De ha- ber empezado a medir el tiempo cuando la burbuja pasaba por la marca de los 120 cm regresando a la posición inicial, los datos obtenidos serían los que se muestran en la tabla 1.5 y la gráfica correspondiente en la figura 1.23. t(s) x(cm) 0 120 1.5 100 2.9 80 4.3 60 5.7 40 7.1 20 8.5 0 Figura 1.22 Distancia re- corrida entre dos y cuatro segundos. En este caso, la gráfica tiene pendiente negativa (–1.4.1) y su análisis nos dice que cuando comenzamos a observar la burbuja estaba en la marca de los 120 cm. Tabla 1.5 Datos obte- nidos si se comienza a medir el movimiento de la burbuja desde la mar- ca de los 120 cm hasta que regresa a la posición inicial. Figura 1.23 Gráfica correspondiente a la burbuja cuando parte de la marca de 120 cm. 27 SDAFIS-B1.indd 27 2/9/09 11:22:36 AM
  29. 29. Reconoce lo que ahora sabes Propósito Para que reconozcas lo que aprendiste acerca de los conceptos de trayectoria, distancia, desplazamiento, rapidez y velocidad, te proponemos que hagas la siguiente actividad. Instrucciones 1. Regresa a la sección “Reconoce lo que sabes” en la página 17 y lee tus respuestas, ¿han cambiado? Modifícalas si es así. 2. Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas. a) ¿Cómo es la gráfica de la posición en función del tiempo de un objeto que se mueve con rapidez constante? b) Si se tiene la gráfica posición-tiempo de un movimiento, ¿cómo se determina la rapidez de éste? c) ¿Cómo es la gráfica posición-tiempo de un objeto que se encuentra en repo- so? Dibújala en tu cuaderno. 3. La posición en función del tiempo de un automóvil que se mueve por una carre- tera recta se muestra en la siguiente gráfica (figura 1.24). Responde en tu cuader- no las siguientes preguntas relacionadas con la gráfica. Figura 1.24 Gráfica del movimiento de un automóvil en una carretera recta. a) ¿Dónde estaba el automóvil cuando el tiempo se empezó a medir? b) ¿Cuál era su rapidez en la primera hora de viaje? c) ¿Cuál era su rapidez entre la primera y la tercera hora? 4. Escribe una descripción del movimiento del automóvil entre la tercera y la quinta hora de su viaje. 5. Traza en tu cuaderno una trayectoria en la que coincidan distancia y desplaza- miento. 6. Traza en tu cuaderno un recorrido en el que el desplazamiento sea cero. 7. Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas. a) ¿Cuáles son las variables que intervienen en el concepto de velocidad? b) ¿Es lo mismo rapidez que velocidad? 8. Formen equipos de tres integrantes y comparen sus respuestas, después comén- tenlas con sus compañeros y el profesor. 28 SDAFIS-B1.indd 28 2/9/09 11:22:39 AM
  30. 30. Acciones para aprender a aprender 29 Para desarrollar tu proyecto final, necesitas buscar información en Internet, libros, perió- dicos y revistas de divulgación de la ciencia. • Introducción Plantea el problema que vas a resolver en el proyecto de final del bloque. Comienza escri- biendo cuáles son las preguntas clave que pueden ayudarte a resolver el problema plan- teado. Busca información para explicar los conceptos de física involucrados en el tema del proyecto. Si tu proyecto tiene una parte experimental y vas a construir algún dispositivo, asegúrate de obtener información respecto del material que necesites. • Tareas por hacer Formen equipos de cuatro integrantes y entre todos contesten las preguntas planteadas en la sección “Proceso” en esta misma página. Al finalizar la investigación deberán presentar el siguiente producto: Un resumen de dos cuartillas en el que organicen la información obtenida de las fuen- tes de consulta y las conclusiones e ideas que surgieron en el proceso de investigación. De- ben responder a las preguntas planteadas y evidenciar que comprendieron la información. Les sugerimos que utilicen un cuaderno especial para todo lo referente al desarrollo del proyecto; ésa será su bitácora. • Proceso La investigación debe resolver las preguntas planteadas en la sección de los proyectos al final del bloque. Dependiendo del proyecto elegido, si van a construir algún dispositivo o a efectuar algún experimento deben presentarlo como su producto final y explicar el pro- ceso que siguieron para hacerlo. • Recursos La revista ¿Cómo ves?, editada por la Universidad Nacional Autónoma de México, puede conseguirse en cualquier puesto de periódicos y es una herramienta muy útil y fácil de consultar. Si van a consultar los libros de la biblioteca escolar o la del aula, pregunten cuáles son los que pueden estar relacionados con su proyecto. También se recomienda el uso de In- ternet y un buscador como Google. La forma más fácil de buscar información es escribir palabras o conceptos claves. • Evaluación del producto Constará de dos partes: la primera la hará tu profesor y valdrá 50% de tu calificación, y la segunda será la evaluación de tus compañeros de clase respecto a la presentación de tu proyecto. Los parámetros de la evaluación serán claridad, confiabilidad de la información, presentación escrita del proyecto, comprensión de la información, presentación oral del proyecto y capacidad de organizar y responder a una ronda de preguntas efectuadas por tus compañeros. ¡Busca y selecciona! SDAFIS-B1.indd 29 2/9/09 11:22:42 AM
  31. 31. Semana 4 Reconoce lo que sabes Propósito El objetivo de esta actividad es que recuerdes lo que ya sabes o piensas acerca del tema que vas a estudiar. Al concluirlo encontrarás una sección llamada “Reconoce lo que ahora sabes”, en la que te proponemos regresar a esta página y contestarla de nuevo. Así identificarás lo que has aprendido y podrás repasar los aspectos que aún no comprendas. Instrucciones Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas. Al terminar, coméntalas con tu grupo y el profesor. 1. ¿Qué es un movimiento vibratorio? 2. ¿Cómo es posible que un temblor en las costas de Guerrero pueda afectar a la Ciudad de México? 3. ¿Qué es una perturbación? 4. ¿Qué es una onda? 5. ¿Cómo se propaga una onda? Untipoparticulardemovimiento:elmovimientoondulatorio • Aplicarás formas de descripción y representación del movimiento, analizadas anteriormente para describir el movimiento ondulatorio. • Diferenciarás las características de algunos movimientos ondulatorios. • Utilizarás el modelo de ondas para explicar algunas características del sonido. Aprendizajes esperados Al tensar una liga y jalarla de en medio o al tocar la cuerda de una guitarra éstas vibran (figura 1.25); algo similar sucede en el agua al lanzar una piedra a un charco. El movimiento que se genera se llama ondulatorio y se relaciona con las vibraciones; dicho movimiento consiste en la transmisión de ondas como las que produce el sonido o los terremotos. El movimiento ondulatorio se vincula con fenómenos importantes de la vida cotidiana; por ejemplo, las señales de radio y la televisión son ondas. Los grandes edificios y cons- trucciones, en apariencia rígidos, vibran también, así que los arquitectos e ingenieros deben tomar en cuenta esta situación. Un ejemplo sencillo de movimiento vibratorio es el de un péndulo. Para construir uno necesitas atar una pelota o algún otro objeto con un cordel (figura 1.26). Figura 1.25 Cuando toca- mos la guitarra las cuerdas vibran y producen sonidos. Para hacer oscilar el péndulo sólo hace falta moverlo de su posición de equilibrio y soltar- lo. La posición de equilibrio de un péndulo es el punto más bajo en su trayectoria, en el que se encuentra estático. Cuando el péndulo se coloca a una cierta altura y se suelta, comienza a oscilar, o dicho de otro modo, a vibrar. Galileo descubrió que el tiempo que tarda un péndulo en ir de un lado a otro cuando el ángulo es pequeño no depende del tamaño de la masa ni de la distancia recorrida. Al tiempo que tarda el péndulo en completar un ciclo, que va de la posición inicial desde la que se suelta hasta la posición final al otro extremo y a la misma altura, se le llama periodo (T), y éste depende de la longitud del péndulo (T) y de la aceleración de la gravedad (g). La ecuación que relaciona estas variables es: T L g      = 2≠ Figura 1.26 Dos instantes en el movimiento de un péndulos simple. 30 SDAFIS-B1.indd 30 2/9/09 11:22:49 AM
  32. 32. Propósito En esta actividad calcularán el valor de la aceleración de la gravedad terrestre, utili- zando la ecuación para el periodo de un péndulo. Necesitan el siguiente material: • Cronómetro • Un objeto redondo y pesado que pueda colgarse • Hilo cáñamo • Tijeras • Un soporte del que pueda colgarse el péndulo • Una regla de plástico • Un flexómetro Instrucciones 1. Formen equipos de tres o cuatro integrantes. 2. Aten el objeto con el hilo, de tal forma que tenga una longitud de 1.60 m (figura 1.27) 3. Midan el tiempo que tarda el péndulo en completar 20 ciclos y a partir de los datos que obtengan calculen el periodo con la fórmula de la página 30. 4. Recorten la longitud del hilo (L) a 1.40 m y nuevamente calculen el periodo. 5. Repitan el proceso para longitudes 1.20, 1.00, 0.80, 0.60 y 0.40 metros. 6. Hagan en su cuaderno una tabla con los datos que obtuvieron y que contenga las siguientes columnas: L (m) T (s) T2 (s2 ) g = L T   4 2 2 π 7. Calculen el valor de la aceleración de la gravedad terrestre (g) para cada longitud. 8. Tracen en su cuaderno la gráfica de la longitud L (eje vertical) contra el cuadrado del periodo (eje horizontal). 9. Respondan en su cuaderno lo siguiente. a) ¿Qué representa en este caso la pendiente de la recta? b) Describe el movimiento vibratorio tomando como modelo el movimiento del péndulo que construiste. c) En tu opinión, ¿es útil entender este tipo de movimiento? 10. Analicen el siguiente ejemplo y digan si se trata de un movimiento vibratorio. Expliquen. a) Se coloca una regla de plástico sobre una mesa, se sujeta con una mano la parte que queda encima de ésta y con la otra se le desplaza de su posición de equili- brio y se suelta, como se muestra en la figura 1.28. Actividad experimental Figura 1.27 Péndulo simple. Figura 1.28 Al agitar la regla se produce una onda. Al movimiento oscilatorio se le llama movimiento armónico simple (MAS). Un tipo de ondas con las que convivimos todos los días son las que requieren un medio para propagarse, llamadas ondas mecánicas, como las olas del mar (figura 1.29) y el sonido. Figura 1.29 El movimiento de las olas del mar es ondulatorio. 31 SDAFIS-B1.indd 31 2/9/09 11:22:53 AM
  33. 33. También existen ondas originadas por fuentes que vibran pero no transportan materia. Para que entiendas mejor este tipo de ondas, lee el siguiente texto. Leer para comprender 1. Lean el siguiente texto y al terminar coméntenlo con su profesor. Si no conocen el significado de alguna palabra, consulten el diccionario. ¡Qué onda! Aquel día yo tenía que entregar un trabajo final para la materia de óptica en la Fa- cultad de Ciencias de la unam. Pensaba levantarme tarde porque la reunión con el profesor era hasta las 11:00 de la mañana. A las 7:19 a.m. me despertó un fuerte zarandeo. Mi cama tenía patas muy altas y endebles porque debajo había una cómoda. Pegadas a mi cabecera estaban las literas de mis hermanos. Todos los muebles se agitaban y crujían. Mi casa estaba en una zona de las afueras de la Ciudad de México donde el sub- suelo es muy firme. Los temblores no se sentían tanto como en otras regiones de la ciudad porque los efectos de éstos dependen en buena medida de las condiciones locales del subsuelo. Pero ese día la sacudida fue lo bastante fuerte para sacarme del sueño. Al ver que despertaba, mi hermano Juanjo me dijo una frase inocente que en el momento fue extraña y después terrible: “Está temblando. ¡Qué padre!” Los temblores nunca nos habían asustado. La casa ya había resistido un buen número. La ciudad también. Las consecuencias de los temblores que recordábamos Juanjo y yo nunca habían sido graves, por eso nos parecía “padre” que temblara. Pero el día que les cuento era el 19 de septiembre de 1985, y el movimiento de la tierra no trajo júbilo, sino destrucción y muerte. Más de 2000 edificios se vinieron abajo o sufrieron daños graves en colonias del centro de la ciudad y los alrededores. Ese día murieron cerca de 10000 capitalinos. Los sismos que se sintieron en septiembre de 1985 en la Ciudad de México se generaron a 400 kilómetros de distancia de esta ciudad, en las costas de Guerrero, pero causaron un gran desastre. Los sismos se producen cuando se libera energía, la cual se acumula al comprimirse las placas tectónicas unas contra otras. La forma de almacenarse es parecida a como se acumula energía en una liga al estirarse ésta cada vez más; si se suelta entonces vibra (figura 1.30). Cuando la liga vibra produce sonido. En el caso de las placas tectónicas las vibraciones producen ondulaciones y compresiones. Para determinar el origen de un sismo se busca el epicentro, que es el punto de la superficie que se encuentra exactamente encima del punto de ruptu- ra (punto en el cual se libera la energía) (figura 1.31). ¿Cómo ves?, México: año 7, núm. 82, Sergio de Régules. (Adaptación) Figura 1.30 Al estirar y soltar una liga se produce un movimiento vibratorio. 2. Después de leer el texto anterior, respondan en su cuaderno las siguientes preguntas. a) ¿Qué relación existe entre los temblores y los movimientos vibratorios? b) ¿Por qué si el epicentro se ubicó a 400 km de la Ciudad de México el terremoto causó tanta destrucción en esta ciudad? c) ¿Cuál es la diferencia entre los terremotos y los maremotos? d) ¿Qué es lo que vibra cuando ocurre un terremoto? 3. Comenten sus respuestas en grupo. Figura 1.31 Tsunami producido por un ma- remoto, que es un terremoto cuyo epicentro se encuentra en el mar. 32 SDAFIS-B1.indd 32 2/9/09 11:22:56 AM

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