El documento presenta una introducción al método científico y sus principales conceptos. Explica que la ciencia surgió a partir de la capacidad humana de pensar, hablar y usar herramientas, y cómo esto permitió la evolución del conocimiento a través de la observación y acumulación de experiencias. Define conceptos como ciencia, tecnología, hecho, conocimiento, hipótesis y teoría. Además, analiza el desarrollo de la ciencia y la tecnología en las sociedades humanas y su importancia en la solución

1. ÍNDICE
1. SUMARIO
2. INTRODUCCIÓN
3. OBJETIVO GENERAL
4. PRIMERA UNIDAD:UN MÉTODO PARA ENSEÑAR CIENCIAS
4.1 OBJETIVOS-CONTENIDOS
4.2 COMO SURGIÓ LA CIENCIA
4.3 TECNOLOGÍA
4.4 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO
4.5 HIPÓTESIS
4.6 LEY
4.7 TEORÍA
4.8 EMITIENDO JUICIOS.
4.9 BIBLIOGRAFÍA.
5. SEGUNDA UNIDAD: EL MUNDO DE LA FÍSICA
5.1 OBJETIVOS-CONTENIDOS DE LA UNIDAD
5.2 MOVIMIENTO FÍSICO Y EL UNIVERSO.
5.2.1 MAGNITUDES FÍSICAS.
5.2.2 LEYES DE NEWTON.
5.2.3 ESTRATEGIAS PARA RESOLVER PROBLEMAS.
5.3 ELECTROSTÁTICA.
5.3.1 LEY DE COULOMB.
5.3.2 CONDENSADORES.
5.3.3 EJERCICIOS DE APLICACIÓN.
5.4 ELECTRODINÁMICA.
5.4.1 DIFERENCIA DE POTENCIAL.
5.4.2 LEY DE OHM.
5.4.3 LEYES DE KIRCHHOFF.
5.4.4 EJERCICIOS DE APLICACIÓN.
5.5 MAGNETISMO EN LA MATERIA.
5.5.1 CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS MAGNÉTICAS.
5.5.2 HISTERESIS.
5.6 COMPROBANDO LO APRENDIDO.
5.7 GLOSARIO
5.8 BIBLIOGRAFÍA.
6. TERCERA UNIDAD: LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES.
6.1 OBJETIVOS-CONTENIDOS
6.2 REACCIONES QUÍMICAS INORGÁNICAS
6.2.1 ECUACIONES QUÍMICAS.
6.2.2 TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS INORGÁNICAS.
6.2.3 BALANCEO DE ECUACIONES
6.3 QUÍMICA ORGÁNICA
6.3.1 REACTIVIDAD QUÍMICA.
6.3.2 REACCIONES ORGÁNICAS.
6.321 DEFINICIONES PRELIMINARES.
6.322 TIPOS DE REACCIONES ORGÁNICAS.
6.323 GRUPOS FUNCIONALES
6.324 EQUILIBRIO Y VELOCIDAD DE REACCIÓN.
6.3.3 EJERCICIOS DE APLICACIÓN.
6.4 COMPROBANDO LO APRENDIDO.
7. CUARTA UNIDAD: ASPECTOS GENERALES DE LA ECOLOGÍA
8. QUINTA UNIDAD: CICLOS BIOGEOQUÍMICOS.
9. SEXTA UNIDAD: CONOCIENDO LOS ECOSISTEMAS.
10. SÉIMA UNIDAD: REGIONES NATURALES DEL PERÚ Y LAS ÁREAS NATURALES PROTEGIDAS
11. OCTAVA UNIDAD: PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES.
12. NOVENA UNIDAD: CITOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN MOLECULAR
13. DÉCIMA UNIDAD: BIOTECNOLOGÍA Y GENOMA HUMANO
GLOSARIO.
BIBLIOGRAFÍA.
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2. SUMARIO
El presente módulo correspondiente al área curricular de Ciencia, Tecnología y Ambiente en
su primera parte, trata sobre el método científico y su aplicación en hechos y fenómenos que ocurren
en la naturaleza. Analiza el movimiento de los cuerpos, los procesos electrostáticos y electrodinámicos
de la materia, así como las características y el comportamiento de las sustancias magnéticas,
manifestando su interés en la preservación del medio ambiente.
INTRODUCCIÓN
El presente Módulo de Ciencia, Tecnología y Ambiente (Biología, Física y Química) es un
aporte de los profesores especialistas de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de
Educación Enrique Guzmán y Valle, para que se aplique en el Programa de Capacitación llevado a
cabo por nuestra Universidad en Convenio con el Ministerio de Educación Pública del Perú.
Contiene los conocimientos de las especialidades de Física. Química y Biología, desarrollados,
tomando en cuenta el Diseño Curricular Nacional emitido por el Ministerio de Educación, quien indica
los contenidos del área de CTA. Estos conocimientos están desarrollados y organizados en base a las
capacidades y contenidos básicos especificados en el diseño curricular de la especialidad.
El desarrollo del módulo esta explicitado en términos claros, sencillos y didácticamente
planteados en donde el profesor expone con toda su calidad y basados en su experiencia en la
enseñanza universitaria, siendo adaptado al Profesor de Educación Secundaria, para quienes está
dirigido este trabajo.
Sabemos que los contenidos se comprenden mejor si los conceptos principales y más
importantes se interpretan con mayor claridad, por ello se ha hecho énfasis en ese nivel para que el
profesor, ya por su cuenta en su condición de investigador pueda profundizarlo, generando así un
profesor con una mejor cultura especializada, justificando así su esfuerzo capacitándose.
En nuestra condición de Capacitadores estamos comprometidos decididamente en elevar la
Calidad Educativa de nuestro país y en esta oportunidad lo hacemos con éste módulo y en las aulas
llevamos el compromiso de trabajar lo mejor posible, entregándonos por entero, porque siempre
tenemos presente que la Cantuta es el Alma Mater del Magisterio Nacional.
OBJETIVO GENERAL
Profundizar en aspectos estratégicos del método científico como un punto de partida para la
investigación. Analizando el movimiento de los cuerpos, el fenómeno eléctrico, las sustancias
magnéticas, las transformaciones de la materia y la conservación del medio ambiente.
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3. PRIMERA UNIDAD
UN MÉTODO PARA ENSEÑAR CIENCIAS
OBJETIVOS CONTENIDOS
Definir con claridad los siguientes términos, ciencia, Relación entre ciencia y tecnología:
tecnología, hecho conocimiento, método científico, Concepciones de ciencia, tecnología, hecho,
hipótesis, teoría. conocimiento, método científico, hipótesis,
teoría.
1.1. COMO SURGIÓ LA CIENCIA
La ciencia por sí misma no existe; es un estudio que hace el hombre acerca de todos los fenómenos que le rodean, por tal
motivo es posible afirmar, sin temor a equívoco, que: la ciencia es creación del hombre.
Pero la creación de la ciencia por el hombre no es algo que haya podido lograrse de la noche a la mañana; han sido
necesarios miles de años de evolución, observación y del desarrollo de tres habilidades que, combinadas entre sí, lo hacen único y
superior a todas las formas de la vida terrestre. Dichas habilidades son:
- Habilidades para pensar (en forma razonada).
- Habilidades para hablar (expresar sus ideas).
- Habilidades para manejar herramientas.
Cada una de estas habilidades por separado no hacen al hombre superior, pero la combinación de las tres, aunadas al
desarrollo del cerebro humano, le han permitido crear innumerables objetos útiles, ciudades hermosas y expresiones artísticas,
como la música y literatura, en las cuales manifiesta toda una gama de sentimientos que forman parte de su ser. Pero si bien es
cierto que su creatividad ha sido positiva, no se debe olvidar que en su afán por dominar todo ha creado cosas tan negativas como
sustancias tóxicas y armas de guerra cada vez más complejas, que emplea para su autodestrucción. En fin, éstos ya son temas
que nos alejan de nuestro estudio y es conveniente dejarlo a un lado. El uso que se hace de la ciencia debe preocuparnos, así que
debemos asumir nuestra responsabilidad al respecto, como ciudadanos y miembros de esta sociedad.
Es indudable que la habilidad para pensar, hablar y manejar herramientas, no son privativas para el ser humano,
aunque sí es el mejor dotado y el que obtiene más provecho de ella. Veamos por qué:
En lo que se refiere a la habilidad para pensar, es cierto que el ser humano no posee el cerebro más grande de la naturaleza;
el del elefante o el del delfín son mayores que el hombre; sin embargo, puede afirmarse que ni el elefante ni el delfín tienen la
misma capacidad de aprendizaje que el ser humano. ¿A qué se debe? La respuesta no es complicada.
Existen dos cocientes que la explican; uno de ellos relaciona el peso del cerebro con el peso del cuerpo, y el otro, el número
de células cerebrales respecto del cerebro que no están comprometidas en funciones corporales. Un estudio realizado en varios
mamíferos demuestra que los cocientes más altos corresponden al hombre.
Pesos del cerebro y cuerpo y número de células cerebrales de algunos mamíferos.
Número Relación del
Millones de
aproximado de peso del
Peso del Peso del células
células cerebrales cerebro con
Animal cerebro cuerpo cerebrales por
disponibles para respecto al
(en Kg.) (en Kg ) Kg. de peso del
aprender (en peso del
cuerpo
millones) cuerpo
Rata 0.002 0.3000 20 0.007 67
Elefante 6.00 7 000 18 000 0.001 3
Delfín 1.75 150 10 000 0.012 67
Gorila 0.60 250 3 600 0.002 14
Chimpancé 0.40 45 3 400 0.009 75
Babún 0.20 20 2 100 0.010 105
Mono macaco 0.10 10 1 200 0.010 120
Homo Erectus 0.90 50 No conocido 0.018 ------
Homo Sapiens 1.30 60 8 500 0.022 146
Fuente: The Open University, La ciencia: sus orígenes y limitaciones, McGrraw.Hill, México, 1975.
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4. Respecto de la habilidad para hablar, como forma de comunicación, se sabe que gran parte de las especies de animales
irracionales tienen su propio lenguaje, e incluso viven en sociedades bien organizadas (quizá mejores que la nuestra en otros
aspectos [?]), Como las ovejas o las hormigas, pero tras largos años de observación, no parecen tener mayor interés que la
supervivencia. Existen otros tipos de lenguaje: el hablado, por medio de sonidos articulados, que tampoco es exclusivo del hombre,
ya que los pericos y las guacamayas que también hablan, pero sólo repiten las pocas palabras a fuerzas de oírlas una y otra vez;
en fin que en este caso no puede afirmarse que semejantes aves posean un lenguaje articulado como forma de comunicación,
sobre todo si las palabras aprendidas son un atentado contra el lenguaje.
Entre las formas de comunicación exclusivas del ser humano, tenemos las escrituras por medio de grafías y letras, que ha sido
decisiva en la evolución del hombre; no sólo por que permite a las personas comunicarse a grandes distancias, sino porque en
pergaminos libros y tablas, pudo el hombre transmitir las generaciones futuras, sus conocimientos y experiencias. En tal situación,
le fue posible buscar nuevos conocimientos y hacer más descubrimientos que alguna vez lo hizo constar sobre el papel. Así,
tenemos que gracias a los conocimientos acumulados durante siglos, el hombre ha podido llegar a su actual estado de evolución.
Las anteriores no son las únicas formas de comunicación; en la actualidad contamos con algunas muy complejas, como el
lenguaje en clave o las ondas de radio. Pero el punto importante es que el hombre es la única especie animal que ha evolucionado,
lo cual se debe a su capacidad para razonar y al lenguaje como forma de comunicación.
No obstante, el hombre no hubiera llegado al actual estado de evolución con razonamiento y lenguaje; Es imprescindible su
habilidad manual (vean que sin ella ni siquiera podríamos escribir) y aunque el mono también tiene mano, los movimientos de su
pulgar no le permiten tener un “control fino” sobre los objetos y menos aún sobre herramientas de precisión; dicho en otras
palabras, la diferencia entre la mano del hombre y la de un mono, está en la movilidad de su pulgar: El primero ha logrado
maravillas en la manufactura de obras de arte y maquinarias, producto de su imaginación; el segundo a pesar de su habilidad para
imitar, como el chimpancé, no podrá competir con el hombre, por fortuna para éste.
Una vez más insistiremos en que las tres habilidades mencionadas, por sí solas, no hubieran permitido evolucionar al hombre;
han sido su estrecha relación donde el lenguaje y su habilidad manual se encuentran supeditadas en esa capacidad de razonar y de
sintetizar, que solo tiene el ser humano.
1.2. TECNOLOGÍA
Con las tres habilidades mencionadas antes, el hombre primitivo, que formaba parte de pequeños grupos familiares de
cazadores y recolectores de frutos, evolucionó a la sociedad organizada (o desorganizada [?]) en la que lo conocemos. Los
primeros inventos, como el uso de herramientas cortantes, el fuego, la rueda, para pasar después a la alfarería y fundición de
metales, son productos de una vida en sociedad donde es posible distribuir tareas, lo que después dio origen a la especialización;
porque un individuo que realiza siempre el mismo trabajo se hace más diestro en su oficio que su capacidad de creación se lo
permite, puede inventar nuevos procedimientos y técnicas que le faciliten su labor. Una vez que el hombre vive como ser social,
empieza a preocuparse por aplicar sus conocimientos para solucionar los problemas de la colectividad, y es entonces cuando se
inicia la ciencia y la tecnología, si por tecnología se entiende:la aplicación de conocimientos científicos para obtener beneficios.
Pero ciencia y tecnología no fueron las únicas actividades que se iniciaron dentro de una sociedad, ya que una vez satisfechas
las necesidades más urgentes, el hombre tiene tiempo parta crear el arte como una forma de expresar sus sentimientos. Tal
deducción se desprende del hallazgo de pinturas rupestres que tienen una actividad de 20 000 a
40 000 años.
Lo expuesto hasta ahora apoya la afirmación de que la ciencia es creación del hombre. El paso siguiente es señalar las
dificultades involucradas en su definición; dicho de otra manera, analizaremos algunas definiciones y adoptaremos la que parezca
más adecuada, sin querer por ello imponer ningún criterio.
1.3. CIENCIA
Siempre que buscamos el significado de alguna palabra para conocer su definición, acudimos a un diccionario; en nuestro caso,
¿Cómo se define la palabra ciencia?
Los diccionarios más usuales dan las siguientes definiciones de ciencia:
- Conjunto de conocimientos organizados sistemáticamente en un todo lógico y coherente.
- Conocimiento exacto y razonado de ciertas cosas.
- Conjunto de conocimientos referentes a un determinado objetivo que se tiende a organizar racional o sistemáticamente.
Son tres respuestas que dan un indicio de la dificultad que representa definir “algo”; todas tienen el defecto de ser demasiado
amplias. Para darnos cuenta de ello, basta reflexionar un poco.
Respeto de la primera definición, tenemos casi cualquier cosa que puede ser ciencia, ya que no se refiere a ningún tipo
específico de conocimiento, incluso el directorio telefónico cumple la definición, porque es un conjunto de conocimientos (que son
nombres, direcciones y números telefónicos), organizados sistemáticamente (por orden alfabético) que además es lo más lógico
para la pronta localización de personas.
En igual forma, la segunda y tercera definiciones pueden incluir el directorio telefónico, por lo que tales definiciones no son
aceptables. ¿Qué hacer entonces?
Como se mencionó al principio de este capítulo, definir ciencia no es fácil y si ya vimos que las definiciones de los diccionarios
más accesibles no funcionan, pasemos ahora a revisar las definiciones de un libro científico como: La ciencia, sus orígenes,
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5. escalas y limitaciones,* Escrito para The Open University, McGraw-Hill, México (1975) donde se citan, entre otras, las siguientes
definiciones:
- El ensayo de descubrir y explicar el funcionamiento del mundo de la naturaleza.
- La aplicación de ciertas reglas de procedimiento e investigación.
- Las instituciones sociales dentro de las cuales se desarrollan estas actividades.
De estas acepciones, la primera se parece un poco a la que posteriormente emplearemos; la segunda definición confunde
ciencia con método científico y la tercera llega al grado de identificar la ciencia con las instituciones donde se lleva a cabo.
Con los ejemplos de definiciones que hemos visto queda constancia de que al definir “algo”, sobre todo si ese “algo” es tan
delicado como la ciencia, cada concepto debe analizarse lo más ampliamente posible y explicarlo con palabras precisas, para
obtener mayor claridad al comunicar nuestras ideas.
Ahora revisemos la opción de algunos filósofos y científicos sobre el tema. Ackroff dice en su libro:
La extensa literatura que ha tratado de definir o caracterizar a la ciencia está llena de punto de vista inconsistente y
demuestra que una definición adecuada no puede obtenerse fácilmente. Parte de la dificultad del hecho que el significado
de ciencia no es fijo sino dinámico. La ciencia está en desarrollo, igual su significado; toma nuevas acepciones y significados
según las épocas.
Este sencillo párrafo señala que la principal dificultad para definir ciencia estriba en el hecho de ser algo dinámico, en
constante evolución, de manera que las definiciones sólo han sido temporales y lo mismo sucederá con cualquier otra que demos,
ya sea ahora dentro de algunos años, con el tiempo se volverá obsoleta. Pero aun así es interesante conocer los significados que
la palabra ciencia tiene para diferentes personas.
Objetivos y fines de la ciencia.
Los objetivos fundamentales de la ciencia son cuatro:
- Analizar
- Explicar
- Predecir
- Actuar
1.4. HECHO:
Hecho es una afirmación acerca de un fenómeno natural, que se acepta como correcta; por lo general se obtienen por
observación directa. Por ejemplo: “si se suelta una piedra, ésta cae al suelo”. Ahora bien, la ciencia en sus principios era sólo un
conjunto de hechos; a partir de ellos, la capacidad de razonamiento del hombre le permitió encontrar explicaciones, que después de
ensayarlas en un largo camino de errores y aciertos, lo condujo a obtener conocimientos e incluso a elaborar leyes. Dicho en pocas
palabras: La ciencia comenzó su evolución de hechos a conocimientos científicos.
Por ejemplo:
- Es un hecho que el barro se endurece cuando se encuentra debajo de una fogata, pero de la fabricación de vasijas de barro
cocido a las bellísimas figuras de porcelana, donde se necesita de los conocimientos de mezcla de arcillas especiales en la
proporción adecuada, hay un largo amino de evolución.
- Otro ejemplo es el movimiento de los astros, ya que de la observación de los movimientos de los planetas con respecto a las
estrellas, a las Leyes de Kepler y a la Ley de la Gravitación Universal, también hay un largo camino de evolución en el
conocimiento científico.
1.5. CONOCIMIENTO CIENTÍFICO
Podemos decir que el conocimiento adquirido por experiencia diaria sirve de punto de partida al conocimiento científico. La
observación de que “los planetas se mueven respecto de las estrellas” fue realizada por diversas civilizaciones antiguas, y puede
explicarse a cualquier persona sin necesidad en entrenamiento formal en ciencia. Así expresado, no es un conocimiento científico,
porque no hay precisión en el lenguaje. En cambio sí lo es cuando se dice:
“Los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor del Sol, el cual se encuentran en uno de sus focos.”
Este enunciado contiene palabras como órbita, elípticas, y foco (no confundir con bulbo luminoso) las cuales tienen un
significado preciso en un libro de ciencia; y su verificación requiere equipo y procedimientos especializado.
Luego, se puede decir que:
El conocimiento científico es preciso, usa lenguaje especializado, se obtiene después de hacer un análisis
disciplinado y ordenado de los fenómenos naturales y debe estar sujeto a comprobación.
Así se podría citar más ejemplos donde la característica común a todos es la observación de “algo” que llamó la atención de
algún hombre y lo hizo buscas una explicación posible de por qué pasaba eso. En el lenguaje moderno, llamamos hipótesis a dicha
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6. posibilidad de explicación; y no debemos caer en el error de pensar que la creación de una hipótesis es trivial, ya que dada una,
situación o fenómeno, el escoger los factores relevantes y su relación con el fenómeno, exige un fuerte esfuerzo mental por parte
de la persona.
1.6. MÉTODO CIENTÍFICO
Es una forma de realizar una actividad; el camino o el proceso que la actividad ha de seguir para alcanzar su objetivo.
Es una guía procedimental producto de la experiencia y la reflexión, que provee pautas lógicas generales para desarrollar y
coordinar operaciones destinadas al planteamiento y solución de problemas relacionados con la ciencia del modo más eficaz
posible.
Pasos de una investigación:
1. Generación de ideas
2. Planteamiento del problema
3. Elaboración del marco teórico.
4. Definición del tipo de investigación.
5. Formulación de hipótesis
6. Comprobación de hipótesis
7. Recolección, elaboración e interpretación de datos
8. Presentación de resultados y conclusiones
1.7. HIPÓTESIS
Hipótesis es una situación que se plantea tentativamente como guía para la investigación. Las hipótesis dadas están sujetas a
comprobación para ser aceptadas o rechazadas: en general se inducen de hechos u observaciones.
Lo que en realidad sucede cuando se crea una hipótesis, es pasar de una situación particular a una general, proceso que se
conoce con el nombre de inducción; pero tal proceso no termina ahí, pero una vez hecha la hipótesis, supuesta general, al aplicarse
a otro fenómeno similar y extraer consecuencias de ella, es de hecho regresar a una situación particular, proceso que se conoce
como deducción. Esto en sí marca el método de trabajo con el que se crea la ciencia y consiste en una sucesión de procesos
inductivos y deductivos.
1.8. LEY
Ahora bien, una hipótesis cuyas predicciones se han visto confirmadas muchas veces, se llama Ley, para significar la
confianza que tenemos en ella, por ejemplo la Ley de la Gravitación Universal, o las Leyes de la Herencia de Mendel. Pero conviene
tener presente todas las leyes son abstracciones de la realidad, en las que aparecen los factores relevantes de la situación o
fenómeno, pero en las que se omite una variedad de otros factores que harán su aparición en cualquier situación real. De hecho,
las leyes sólo representan modelos idealizados de la naturaleza, en el mismo sentido de que un arquitecto construye la maqueta de
un conjunto residencial antes de construirla.
Ley (científica) es una expresión científica, en forma cualitativa o de preferencia cuantitativa, relaciones funcionales entre dos
o más variables. Por ejemplo, la Segunda Ley de Newton dice: “Un cuerpo sometido a la acción de una fuerza neta se mueve con
una aceleración que es proporcional a la magnitud de la fuerza y en la misma dirección y sentido.”
Para tener una idea del trabajo que hay atrás de la formulación de una ley, mencionaremos algunos datos sobre los
descubrimientos de las Leyes de la Herencia de Mendel:
Antes de mencionar sus leyes, Mendel tenía ciertas ideas sobre el problema de la herencia, que le sirvieron como hipótesis de
trabajo para planear sus experimentos. Para realizarlos escogió la planta del guisante, porque en ella podía controlar la
fertilización, por medio del corte de sus estambres; dicho de otra manera, Mendel sabía (por sus conocimientos en botánica) que
en guisante la fertilización por otra planta es muy difícil, ello le permitía mezclar variedades puras con característica bien definidas;
el análisis de las variedades le resultaba de esas mezclas, poco a poco lo condujo a descubrir las leyes sobre la herencia, que
llevan su nombre. Mendel trabajó ocho años en este problema y estudió cerca de 21 000 plantas.
Pero a pesar del esfuerzo realizado y del gran número de variedades de plantas que estudió, los resultados de sus trabajos ni
siquiera fueron reconocidos al principio (se decía que por falta de evidencia); fueron necesarios más estudios por otros
investigadores para dar validez a sus leyes. En la actualidad, gracias a estas leyes, existen centros dedicados al desarrollo de
nuevas variedades de granos, ya sea para obtener plantas que produzcan más, o para que su contenido de proteínas sea mayor, o
que soporten climas o suelos considerados no aptos para la agricultura.
Así que para llegar a formular una ley o aceptar una hipótesis como ley, se necesitan años de dedicación y esfuerzo, pero no
sólo eso, sus predicciones deben cumplirse cada vez que se aplique y basta que falle una sola vez para desecharla y empezar a
buscar una ley nueva, mejor que la anterior.
La ciencia se apoya en las leyes que sus científicos formulan y éstas pueden expresarse en lenguaje verbal con palabras y
letras o, aún mejor, en lenguaje matemático. Una ciencia que logra traducir sus leyes a ecuaciones, además de lograr una
presentación precisa y compacta, tiene la ventaja de facilitar el trabajo de obtener consecuencias de esas leyes cuando se aplica a
problemas bajo diferentes circunstancias. En sí, las matemáticas desempeñan un papel muy importante en el desarrollo de
cualquier rama de la ciencia; los ejemplos más notables son la física y la química; ramas de la ciencia; se apoyan en la
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7. matemática para resolver sus problemas, sus soluciones serán más precisas y sobre todo estará en posibilidades de predecir lo
que sucederá en diversas circunstancias.
1.9. TEORÍA
Teoría es un sistema de leyes con relacioné mutuas. Una teoría es tanto mejor cuanto mayor sea la fracción del Universo en
que se aplica.
Por ejemplo, la teoría Electromagnética está contenida en las cuatro ecuaciones de Maxwell y la fuerza de Lorentz, con las
cuales podemos interpretar los fenómenos electromagnéticos. Otro ejemplo es la teoría científica de los gases, que nos permite
calcular las propiedades de los gases a partir del conocimiento que se tiene acerca de que están constituidos por moléculas, que se
mueven de acuerdo con las leyes de la mecánica y con probabilidades de choques regidos por leyes estadísticas.
Cuestionario
1. ¿Cuál es el camino lógico de la metodología científica?
2. Describe los principales procesos de la ciencia.
3. ¿De qué manera podrías ayudar a tus alumnos a tener una actitud científica?
4. ¿Qué opinión te merece la influencia de la ciencia en nuestra vida cotidiana?
5. Elabora un organizador visual de la ciencia, tecnología, desarrollo industrial y desarrollo ambiental sustentable.
6. ¿Qué te parece la utilización de la ciencia en el manejo del ambiente?
7. ¿Cuál es tu punto de vista sobre la ciencia en el desarrollo de la sociedad?
8. ¿Cuál es la diferencia entre Ingeniería, tecnología y técnica?
9. El Capacitador plantea un experimento simple. Indique los pasos de una investigación científica hasta sus conclusiones y
explicaciones. Exponga.
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8. SEGUNDA UNIDAD
EL MUNDO DE LA FÍSICA
MOVIMIENTO FÍSICO Y EL UNIVERSO
OBJETIVOS CONTENIDOS
1. Describir la naturaleza del movimiento físico, sus leyes, y la 1.1 Concepto de movimiento físico.
naturaleza del universo. 1.2 Concepciones científicas del Universo.
2. Clasificar las magnitudes físicas, relacionándolas con los 2.1 Clasificación de las magnitudes Físicas.
conceptos de incertidumbre y cifras significativas.
3. Analizar el movimiento de los cuerpos, desde el punto de 3.1 Movimiento horizontal
vista de la composición de dos movimientos simples uno Movimiento Rectilíneo uniforme (M.R.U) y
horizontal y otro vertical. Variado. (M.R.U.V).
4. Resolver situaciones físicas cotidianas, aplicando las Leyes 4.1 Las Leyes de Newton.
de Newton. 4.2 Estrategias para resolver ejercicios aplicando las leyes
de Newton.
2. Movimiento Físico y el Universo.-Es aquél fenómeno físico, que consiste en el cambio de posición, que realiza un cuerpo
(móvil), en cada instante, con respecto a un sistema de referencia, el cual se considera fijo. Si esto es así, también nos podríamos
preguntar ¿Por qué el movimiento es el fenómeno físico se estudia siempre primero en un curso de introducción a la Física?. La
respuesta es simple: se trata de uno de los fenómenos más cotidianos que ocurre a nuestro alrededor, incluso la naturaleza nos
presenta movimientos de fácil observación y francamente bellos
2.1 Concepción del Universo.- El Universo tenido una evolución histórica, desde Aristóteles hacia el año 340 a.c en su libro
titulado “De los cielos” donde describe la tierra, como una esfera, donde el sol, la luna, los planetas y las estrellas se movían en
orbitas circulares.
Ptolomeo por el siglo II d.c. manifestaba que la tierra, está rodeada por 8 esferas y en el centro y éstas se hallan engarzadas sobre
dichas esferas. Para el año 1514 Copérnico manifiesta que el sol está en el centro del Sistema Planetario Solar, Kepler, Galileo
Galilei, apoyaron esta teoría.
Newton, luego mostraría un universo mecánico, no estático, pero nunca se pensó en suponer que podría estar expandiéndose.
Las cuestiones sobre si el universo tiene principio en el tiempo, y si está limitado en el espacio, fue examinado por E. Kant en
“Crítica a la razón pura” en 1781. En 1929 Edwin Hubble, observó que galaxias distantes se están alejando de nosotros. Sugieren
que hubo un tiempo llamado “Big-Bang” en que el universo era infinitamente pequeño e inmenso y al estallar se origino toda materia
interestelar conocida.
2.2 Consideraciones del Universo.-
Vivimos en una galaxia espiral, que tiene un diámetro de cien mil años luz y
Sol
está girando lentamente. El sol se encuentra en uno de los brazos de la
espiral y es una estrella amarilla y ordinaria. La estrella o cuerpo caliente
emite ondas electromagnéticas. La frecuencia de la luz más baja
corresponde al rojo y la más alta al azul en la radiofrecuencia. Como las
estrellas se están alejando de nosotros tendrán sus espectros desplazados
hacia el rojo en el espectro electromagnético. En 1915 Einstein introdujo la
llamada constante cosmológica y la “fuerza antigravitatoria” que estaba
inserta en el espacio-tiempo, y ésta equilibraría la expansión. Si el universo
llegara a colapsar lo haría mínimo en 10,000 millones de años. Hoy se
entiende sobre mecánica quántica y un Universo con muchas dimensiones.
Actividad N°1: Responda las siguientes preguntas sobre la lectura:
1. ¿Discuta en grupo cómo está formado el universo y como han evolucionado las teorías científicas?
2. Agregue: ¿Cómo el hombre explora el espacio? ¿Qué misión cumplen los satélites?
3. ¿A qué se denomina gigante roja, enana blanca y agujero negro?¿Qué se entiende por GRAVEDAD?
4. Elabore un organizador visual, sobre la lectura anterior proporcionada. Fundamente.
3. MAGNITUDES FÍSICAS.-
Es todo aquello que es susceptible de ser medido. Tiene como utilidad traducir en números, los resultados de las observaciones de
un fenómeno físico.
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9. 3.1Clasificación de las magnitudes físicas.-
3,1.1 Por su origen.- Se clasifican en:
A. Magnitudes Fundamentales.-Son aquellas que sirven de base para escribir las demás magnitudes. En mecánica, tres
magnitudes fundamentales son suficientes: Longitud, masa y tiempo. Además el Sistema Internacional considera: Intensidad
de corriente eléctrica, temperatura termodinámica, Intensidad Luminosa y Cantidad de una sustancia.
B. Magnitudes Derivadas.- Son aquellas que están expresadas en función de las magnitudes fundamentales. Ejemplo: La
velocidad, la aceleración, presión, densidad, fuerza, etc.
C. Magnitudes Suplementarias.- Son dos: El ángulo Plano y el sólido.
3.1.2 Por su Naturaleza.- Se clasifica en:
A. Magnitudes Escalares.- Son aquellas que para definirse requieren de un número y una unidad de medida. Ejemplo: Pepe
tiene de fiebre 39°C. Ó Son las 12:15 horas, llegaré tarde al colegio.
B. Magnitudes Vectoriales.-Son aquellas magnitudes que además de conocer su valor numérico y su unidad de medida, se
necesita conocer la dirección y sentido para dicha magnitud quede determinada. Ejemplo:
La velocidad, la aceleración, la fuerza, etc.
3.2.
Incertidumbre y Cifras Significativas
¿Cómo se expresa la medición de la longitud de la varilla que se muestra en la figura?
Suponiendo que la regla está graduada en centímetros, se tiene que la longitud de la varilla es 1,45 cm . en donde la última cifra (5)
corresponde a un estimado que estamos haciendo sobre la base de la observación, mientras que las cifras (1 y 4) son exactas. Al
conjunto de cifras exactas y estimadas de la medición se le llaman cifras significativas.
1, 4 5 = 1,45
cifras exactas + estimada = cifras significativas.
ERROR SISTEMÁTICO: un ejemplo típico es el error de calibración, es decir, cuando el aparato no mide cero apropiadamente.
Cifras Significativas.- Cuando se miden determinadas magnitudes, los valores medidos se conocen sólo dentro de los límites de la
incertidumbre experimental. El valor de la incertidumbre depende de varios factores. Tales como la calidad de los aparatos, la
habilidad del experimentador y la cantidad de medidas realizadas. El número de cifras significativas se puede utilizar para dar la
idea del grado de incertidumbre. Ejemplos:
Cualquier dígito distinto de cero es significativo.
351mm tiene tres cifras significativas .
1124 g tiene cuatro cifras significativas .
Los ceros utilizados para posicionar la coma, no son cifras significativas.
0,00593, tres cifras significativas (en notación científica 5,93 x 10 3 )
Los ceros situados entre dígitos distintos de cero son significativos
301 mm tiene tres cifras significativas
1004 g tiene cuatro cifras significativas.
4. Movimiento Horizontal.- Existen dos tipos de movimientos horizontales:
- El movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U).
- El movimiento rectilíneo Uniformemente variado (M.R.U.V).
11

10. 4.1 El Movimiento rectilíneo Uniforme (M.R.U).- La velocidad es constante y la aceleración nula. El móvil recorre espacios
iguales en tiempos iguales.
1s 1s
V V
V
d d
d
V =
t
d m km cm
t s h s
V m /s km/s cm/s
Conversiones:
1km = 1000m 1 h = 60 min
1m = 100 cm 1min = 60 segundos
1cm = 10 mm 1h = 3600 segundos.
PROBLEMA DE APLICACIÓN: Un móvil “A” que se desplaza con una velocidad de 30 m/s, se encuentra detrás de un móvil “B” a
una distancia de 50 m, sabiendo que los móviles se mueven en la misma dirección y sentido, y que la velocidad de “B” es de 20
m/s. ¿Calcular después de qué tiempo, “A” estará 50 m delante de “B”?
Solución
e A =V A .t = 30.t
e B =V B .t = 20.t
de.la. figura :
e A = 50 + e B + 50
30.t = 50 + 20.t +50
10.t =100
t =10 s
4.2 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (M.R.U.V).-Un cuerpo posee movimiento rectilíneo uniformemente variado
cuando cumple las siguientes condiciones:
12

11. A) La trayectoria que recorre es una línea recta, recorriendo tiempos iguales en espacios distintos o viceversa.
B) La velocidad cambia, permaneciendo constante el valor de la aceleración.
Actividad N°2. Demostrar las ecuaciones del M.R.U.V.
1 2  V +V F 
V F =VO ± a.t 2 2
V F = VO ± 2.a.e e = VO t ± at e = O .t
2  2 
Se usa el signo menos si el móvil desacelera y positivo si acelera.
VF = Velocidad final. e= espacio t = tiempo.
Actividad N°3. EMERGENCIA EN EL VUELO CONDOR: ANALIZA QUE OCURRIÓ.
Un avión de la aerolínea “Condor”, tiene que aterrizar de emergencia, con una velocidad de 100 m/s en una pista horizontal de un
aeropuerto de “Chachapoyas” y acelera a una tasa de -5,0m/s 2 cuando se va a detener. A) A partir del instante en que toca la pista
de aterrizaje ¿ cuál es el tiempo mínimo necesario antes de que se detenga?.B)¿Este aviòn podrá aterrizar en este pequeño
aeropuerto, cuya pista tiene 0,80 km de largo?.¿Qué sugerencia le podría Usted hacer desde la torre de control?.
R. 20s y 1 km.
5. Movimiento vertical.- La tradición aristotélica, mantenía la idea de que los cuerpos más pesados, caen más rápidos que los
ligeros. Y que éste sólo se movía, si era empujado por una fuerza o impulso. Antes de Galileo, nadie se ocupó de esto. Galileo
demostró que las ideas de Aristóteles eran falsas, después de 2 000 años de creer la ciencia esas historias. Se dice que lo soltó de
la Torre de Pisa. Pero se conoce que soltó dos bolas de distintos pesos, a lo largo de un plano inclinado, indicando que cada cuerpo
aumenta su velocidad, al mismo ritmo, independientemente de su peso. Cada cuerpo, que caía rodando, actúa sobre él, la misma
fuerza “el peso” y el efecto que se producía consistía en, acelerarlo de forma constante. Esto demostraba, que el efecto real de una
fuerza, era el de cambiar la velocidad del cuerpo, en vez de ponerlo simplemente en movimiento, como se pensaba anteriormente.
Esta idea fue formulada posteriormente y explícitamente en los Phincipia Mathemática de Newton después en 1687.
Actividad Nº4.- El capacitador presenta una serie de experimentos simples. Se solicita a los participantes manifestar sus
respuestas:
1. ¿Por qué el tiempo que demora un movimiento vertical de una billa se iguala a uno semiparabòlico? Sustente.
2. ¿Porqué los tenedores no caen al sustentarse en una aguja?. Hay equilibrio.
3. ¿Qué es fuerza boyante y cómo actúa sobre un sólido? ¿Cómo flota un barco o un pez? Explique.
4 ¿Como la fuerza centrípeta tiene relación con la conservación de la energía?
6-Movimiento Compuesto.- Es la composición de dos movimientos simples; uno horizontal y el otro vertical.
La trayectoria parabólica de un proyectil, que sale de un punto con velocidad inicial V 0 . Se aprecia que el vector V cambia en el
tiempo, tanto en magnitud, como en dirección.
7-Ecuaciones del Movimiento.- De las ecuaciones del movimiento horizontal y vertical se obtienen sus ecuaciones:
Análisis horizontal: x = Vx .t = V0 . cos θ.t …………….(1)
13

12. Análisis Vertical : Vy = Voy − g .t = V0 .senθ − gt .…….(2)
1 2 1
Además: y = v0 y .t − gt = V0 senθ.t − gt 2 …….……(3)
2 2
Despejando “t” en (1) y reemplazando en (3)
x
t =
V0 . cos θ
 g  2
y = tgθ0 x −  x corresponde a la ecuación de una parábola.
 2v cos 2 θ
2 
 0 
Altura máxima ( Máx. ).-
V 2 fy = v 2 0 sen 2θ − 2 gH
Despejando H se obtiene:
v0 sen 2θ
2
H =
2g
El alcance horizontal (D):
senθ
D = v0 cos θ.2v0
g
2 2
2v v
D = 0 senθ cosθ = 0 sen 2θ
g g
Obsérvese que 2θ es máximo cuando su valor sea uno sea 900, por ejemplo. Luego el alcance máximo es cuando θ = 45º .
Actividad N° 5.-UN BOMBERO Y EL ÀNGULO DE TIRO.-Un bombero se encuentra a 50,0 m de un edificio en llamas, dirige un
chorro de agua con una velocidad de 40 m/s por una manguera formando así un ángulo de 30º sobre la horizontal , como se ve en
la figura.¿A qué altura, el agua incide sobre el edificio?(g=10 m/s 2).
Respuesta:: h= 18,432 m
8. LEYES DE NEWTON:
• Ley de la inercia: Todo cuerpo sobre el que no actúan fuerzas o su fuerza resultante es nula, permanece en reposo con un
movimiento rectilíneo o uniforme.
14

13. • Segundo Ley de Newton: Todo cuerpo sometido a una fuerza resultante poseerá un movimiento acelerado que dependerá
de la masa de dicho cuerpo.
• Principio de acción y reacción: Cuando un cuerpo 1 ejecuta una fuerza sobre un cuerpo 2, esta acción es simétrica ya que el
cuerpo 2 ejerce la misma acción sobre el cuerpo 1, pero en diferente sentido, actuando en cuerpos distintos respectivamente.
9.
Estrategias para resolver problemas: Diagrama de cuerpo libre.
Cuando se trata de problemas es conveniente realizar un diagrama de cuerpo libre indicando las fuerzas que intervienen.
a. Haga un diagrama de cuerpo libre e identifique las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo del sistema.
b.Aisle el cuerpo para el cual se va a construir un diagrama del cuero libre. Dibuje los ejes cartesianos, con el origen en un punto a
través del cual actúan las fuerzas y uno de los ejes a lo largo de la línea de movimiento del cuerpo.
c.Dibuje sobre el diagrama con la orientación apropiada los vectores de las fuerzas que emanan del origen de los ejes. Si hay una
fuerza no equilibrada, indique la dirección del movimiento con un vector de aceleración.
d.Resuelva las componentes x e y cualquier fuerza que no esté dirigida a lo largo de los ejes x e y. Utilice el diagrama del cuerpo
libre para analizar las fuerzas en términos de la segunda ley de newton del movimiento.
15

14. Actividad N°6.-UN HECHO DE LA VIDA COTIDIANA. “Jalamos una caja”
Si el coeficiente de fricción estática entre los cajones de 40 kg de la figura y el piso es de 0,650, con qué fuerza horizontal debe
tirar el trabajador para mover el cajón? (b) Si el trabajador mantiene esa fuerza una vez que el cajón empieza a moverse y el
coeficiente de fricción cinética entre las superficies es 0,500¿cuál es la magnitud de la aceleración del cajón?
DATOS:
m =40.0 kg.
µs = 0,650
µk = 0,500
Encontrar (a) F para mover el Cajón y (b) la aceleración.
Rpta: f S màx = µs .N = 255 N y a = 1,48 m/s2 (Redondeando a dos decimales).
16

15. EJERCICIOS DE LAS LEYES DE NEWTON: Resuelve:
1.En cada caso, halle el valor de la resultante de los vectores mostrados.
15
4
5 2 6
8
a) 4 b) 7 c) 8 2 d) 5 2 e) 10
2. En el siguiente sistema de vectores, determinar el módulo del vector resultante.
y
2
45º
13
x
53º
10
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
3. Determinar la máxima aceleración horizontal del carro “M” para que el bloque “m” se mantenga en la posición indicada.
µ
µ = 0.5 ; g=10 m/s2.
F
M m
a) 10 m/s b)20 m/s c)30 m/s d)40 m/s e)50 m/s
COMPRENSIÓN DE LECTURA
MISIÓN A MARTE
En nuestro primer contexto, vamos a investigar los conceptos físicos necesarios, para enviar una nave espacial desde la
Tierra hasta Marte. Si los dos planetas estuvieran inmóviles en el espacio, separados por millones de kilómetros, este sería un
desafío bastante complejo de por sí, pero además hay que tener en cuenta que vamos a lanzar la nave, desde un objeto en
movimiento, la Tierra, y vamos a dirigirla hacia un objetivo también en movimiento, Marte. A pesar de estas aparentes dificultades,
podemos utilizar los principios de la física para planificar la misión de forma adecuada.
Los viajes por el espacio se iniciaron a principio de los años 60, con el lanzamiento de naves tripuladas tanto en Estados
Unidos, como en la Unión Soviética. La primera persona que se envió al espacio fue Yuri Gagarin, quien en 1961 realizó un viaje de
una órbita a la Tierra en la nave espacial soviética Vostok. La competencia entre los dos países dio lugar a una “carrera espacial”
que llevó al aterrizaje en la Luna de astronautas norteamericanos, en 1969.
17

16. En los años 70, una nave del proyecto Viking aterrizó en Marte para analizar el suelo con el fin de detectar signos de vida.
Las pruebas obtenidas no fueron concluyentes.
Los esfuerzos de los norteamericanos en los años 80 se centraron en el desarrollo e implementación del sistema de
plataformas de lanzamiento espaciales, un sistema de transporte espacial reutilizable.
En los años 90, los Estados Unidos volvieron a Marte, con Mars Global Surveyor. Diseñada para llevar a cabo un
cuidadoso examen de la superficie marciana y Mars Pathfinder, que se posó sobre la superficie de Marte y soltó un robot itinerante
para analizar las rocas y el suelo. En 1999, fue lanzada la nave Mars Polar Lander para posarse cerca del casquete polar y buscar
agua. En 2001 se consiguió poner en órbita de Marte la nave Mars Odissey, que servirá de enlace de comunicaciones para futuras
naves no tripuladas de exploración que aterricen en la superficie de Marte. No todos los viajes han tenido éxito, Mars Climate
Orbiter se perdió en 1999 debido a errores de comunicación, entre el constructor de la nave y el equipo de control de la misión.
Muchas personas sueñan con establecer algún día colonias en Marte. Esto pertenece todavía al futuro lejano, porque aún
tenemos mucho que aprender sobre Marte y sólo se han hecho unos pocos viajes al planeta. Viajar a Marte no es algo que se
pueda hacer todos los días, aunque vamos aprendiendo más con cada nueva misión. En este contexto, nos centraremos en la
siguiente pregunta:
¿Cómo podemos garantizar el envío de una nave espacial desde
la Tierra hasta Marte?
Extraído del Texto FÌSICA Tomo I. Serway Raymond A. Jewett Jhon W. pág.38. Edit.Thomson. España.
JUICIO CRÍTICO:
1. ¿Qué hecho propició la carrera espacial entre EE.UU y la antigua Ex.URSS?
2. ¿Cómo cree Ud. que podríamos establecer una colonia en Marte?
3. ¿Qué principios físicos tienen relación con los vuelos espaciales?
4. ¿Qué relación encuentra entre el Proyecto Apolo y la nave Mars Pathfinder?
18

17. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
OBJETIVOS CONTENIDOS
Analizar el fenómeno eléctrico y aplicar el método inductivo 1.1 Fuerza eléctrica
para organizar el tratamiento matemático, en su fase 1.2 Campo eléctrico
1
electrostática y aplicarlo considerando que es la base para 1.3 Diferencia de potencial
la comprensión de todo lo relacionado con la electricidad. 1.4 Condensadores, su asociación
Que comprenda el proceso electrodinámico del fenómeno 2.1 Corriente eléctrica
eléctrico y sea capaz de calcular las resistencias 2.2 Resistencia eléctrica
2 equivalentes, intensidades de corriente en circuitos sencillos 2.3 Ley de Ohm, ley de Joule
y redes eléctricas aplicando las leyes de Ohm y de Kirchhoff. 2.4 Análisis de circuitos, leyes de Kirchhoff
1.Analizar las características y el comportamiento de las 3.1 Magnetismo en la materia
sustancias magnéticas asociadas a la descripción de sus 3.2 Momento bipolar magnético
momentos bipolares magnéticos. 3.3 Clasificación de las sustancias como
2. Analizar la gráfica del campo magnético B, en función del Paramagnéticas, Diamagnéticas y
3
campo magnético externo H, que depende de la corriente Ferromagnéticas
eléctrica, clasificando así a los materiales como blandos o Histéresis
duros magnéticamente. 3.4
ELECTROSTÁTICA
Es el estudio del fenómeno eléctrico localizado en una sustancia o limitado en un espacio como escaso de una nube cargada o una
batería.
Carga Eléctrica.- Cualquier elemento químico está compuesto de átomos, constituidos por un núcleo en donde se encuentran las
cargas positivas o protones y los neutrones, y las orbitas electrónicas en donde se encuentran los electrones de carga negativa, el
comportamiento neutro de toda sustancia nos demuestra que dichas cargas se neutralizan
La Carga de un Electrón es Equivalente al de un protón
Ionización.- Cuando un fotón o paquete de energía incide sobre un electrón del átomo los separa de su órbita , obteniéndose de
esta forma cargas positivas y negativas, este proceso es una de las formas de cómo se puede electrizar una sustancia, otro sería
por ejemplo frotando el material.
El Electrón.- (e) Es la carga elemental que disponemos, que se encuentra en las órbitas electrónicas de todo átomo, otra carga con
que se trabaja es el Coulomb que es un múltiplo de la carga del electrón.
Un Coulomb = 6.25 x 10 18 (aproximadamente)
Con relación a las masas, la masa del protón es aproximadamente 1836 mayor que la del electrón, por ello el electrón es el
encargado físico de trasmitir la energía eléctrica, además los protones que se encuentran en el núcleo que experimentan una fuerza
nuclear de atracción entre ellos muy grande
Masa del protón = 1836 la masa del electrón
Electrizar una Sustancia:
Significa romper el equilibrio eléctrico, el átomo puede perder o ganar electrones, las formas de electrizar son por frotamiento, otra
es por calentamiento, otra es por el efecto fotoeléctrico etc.
19

18. Ley de Coulomb:
Las fuerzas de atracción o de repulsión eléctricas son directamente proporcional a las cargas eléctricas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa, la fuerza eléctrica tiene una naturaleza
vectorial actúa en la dirección de la línea que las une
q1 q2
F =K r K = constante de proporcionalidad que depende de las unidades que se usan
r2
K = 9x10 9 , en el Sistema MKS
K = 1/4 Πεo
Una descripción de la fuerza Coulombiana en tres dimensiones
q1 q2
F12 = K u
( r2 − r1 )
2
Si se tiene muchas cargas eléctricas y se quiere hallar la fuerza resultante con relación a una de ellas:
n  
q
FR = K q ∑ 

i
2
u

i  ri 
Ejemplo Nº 1:
Dos cargas iguales están suspendidas como indica el gráfico, por medio de un hilo de longitud L y separadas una distancia d, sí
debido a la fuerza de repulsión el ángulo que se forma es de 30º, ¿Cuánto vale la distancia d?
Diagrama de cuerpo libre, ya que existe equilibrio electrostático
F12 − T sen Θ = 0 Ejex
K q1 q2
F (2 L sen Θ + d ) 2
T cos Θ − peso = 0 Eje y → Tg Θ = 12 =
peso mg
3 ( K q 1 q2 )
Tg cos Θ = Tg 30º = =
3 (2 L ( 1 ) + d ) 2 mg
2
3 ( K q1 q2 )
(L + d ) 2
= −L
3mg
3 ( K q1 q2 )
d= −L
3m g
20

19. CAMPO ELECTRICO: E
Es el espacio que rodea a una carga eléctrica, en donde existe la capacidad de rechazo o de atracción con relación a las otras
cargas.
El alcance del espacio esta dado por las intensidades de las cargas eléctricas, para configurar el campo eléctrico se usan vectores
cuyas magnitudes nos indican la intensidad del campo magnético.
Definición de la Intensidad del Campo Eléctrico:
Es la relación entre la fuerza generada por la carga que produce el campo sobre una unidad de carga puntual:
F Newton
E= =
qΟ coulomb
Nota: Una carga puntual, es una carga ideal cuya intensidad no perturba el campo en donde se encuentra la carga puntual, que nos
sirve para determinar la dirección del campo
Dirección del Campo Eléctrico:
El campo y la fuerza tienen el mismo sentido
El campo y la fuerza tienen sentidos contrarios:
Campo Producido por varias cargas: Las cargas están produciendo un campo sobre la q Ο
F qq qq qq q
E= = K ( 1 2 + 2 2 + ...... + n 2 ) = K ∑ i2 u
qΟ q d1 q d2 q dn di
F
E= u En esta fórmula el campo lo produce q
q
qi
E = K∑ 2
u aquí las qi son los que producen el campo
i di
Campo Eléctrico de un Dipolo Eléctrico:
Un dipolo eléctrico esta compuesto de una carga positiva y otra negativa, su campo es la resultante de la suma de los campos
parciales de las dos cargas y su dirección esta dado por la tangente geométrica aplicado al punto del campo.
Para indicar la dirección del campo se dispone de una carga de prueba en el punto donde se desea hallar la
dirección del campo, luego se sumán los campos parciales.
Superficie Cargada:
La continuidad eléctrica se obtiene cuando se dispone de una superficie cargada, el campo en este caso es la suma de las infinitas
cargas que componen dicha superficie, para hallarlo usamos una sumatoria o la integral, suponemos que la densidad de carga es
constante,
qi dq ρdV dq
E = K∑ 2
u = K ∫ 2 u = K ∫ 2 u; ρ =
di di di dV
POTENCIAL ELECTRICO
Es la energía asociada a un punto del campo eléctrico, a cada punto de todo el campo le corresponde una energía.
21

20. La carga q (+) rechaza a la q (+) esta dentro del campo, para mantenerlo en el campo y evitar el rechazo hay que suministrarle
energía a lo cual denominamos POTENCIAL ELECTRICO, lo representamos por V
DIFERENCIA DE POTENCIAL:
Es el trabajo que hay que realizar para trasladar la carga eléctrica dentro del campo eléctrico (el campo eléctrico es un espacio
compuesto de fuerzas conservativas):
W = −F .d  →dW = −(q1.E ) dl

B B
W
W = −q1 ∫ E .dl  → q1 = −∫ E dl = VB −VA
A

A
Entre el Campo Eléctrico y la Diferencia de Potencial
W
VB − V A =
q
B b
VB −VA = −∫ E , dl  →∫ d .V = −∫ E.dl

A a
dV
= −Gradiente de E
dl
SUPERFICIE EQUIPOTENCIAL:
Es la región del espacio donde todos sus puntos están al mismo potencial. La forma de la superficie equipotencial depende de la
carga que genere el campo y el campo eléctrico siempre es perpendicular la superficie .equipotencial
qi q1 q2 q dq
V =K ∑r
i
= K( +
r1 r2
+ ..... + n ) = K
rn ∫ r
i
La superficie equipotencial tiene una dirección perpendicular a la dirección del campo eléctrico
CONDENSADORES:
Son dispositivos que permiten almacenar energía eléctrica entre las placas. Para disponerle cuando se le necesite. El cargar a un
condensador depende de la forma particular de su geometría (superficie de las placas, separación entre las placas y del dieléctrico
que se interponga entre las placas), el proceso de cargarlo se hace aplicándole una diferencia de potencial.
¿Cómo se carga el condensador?
1. Una de las placas del condensador se carga positivamente cuando se le quita los electrones, porque está conectado a la
placa positiva de la fuente de energía.
2. La otra placa se carga negativamente porqué, esta conectada a la placa negativa de la fuente de energía .
3. El factor de proporcionalidad depende de la forma física del condensador.
22

21. q α V AB
q = C V AB
q 1Coulomb
C= = = 1Faradio
V AB 1Voltio
Condensador de Placas Paralelas:
1. A = Superficie de las placas del condensador
2. d = Distancia entre las placas.
3. ε = Dielectrico que se int erpone entre las placas
Ejemplo:
Hallar la capacidad de un condensador de placas paralelas
ρ q
El campo electrico E = , ρ=
εo A
q
E=
εo A
q q
La dif de potencial V BA = −( ) d  →V AB = (
 )d
εo A εo A
q q A
Capacidad C = = = εo
V AB qd d
Aε o
ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES: En Serie y en Paralelos
En Serie:
La característica de esta asociación es que la carga eléctrica de cada condensador es constante
Demostración:
q q q
C1 = , C2 = , C3 =
V1 V2 V3
1 1 1 V V V V + V 2 + V3
+ + = 1 + 2 + 3 = 1
C1 C 2 C 3 q q q q
Si
V 1
= T =
q CT
1 1 1 1
= + +
CT C1 C 2 C 3
Si los condensadores asociados tienen la misma capacidad, se tiene:
1 1 + 1 + 1... + 1 n C
= = 
→ CT = 1
CT C1 C1 n
23

22. En Paralelo:
La característica de esta asociación es que la diferencia de potencial en cada condensador es constante
Demostración:
q1 q q
C1 = , C 2 = 2 , C3 = 3
V V V
q + q 2 + q3 qT
C1 + C 2 + C3 = 1 = = CT
V V
CT = C1 + C 2 + C3
Si los condensadores tienen la misma capacidad, la capacidad total será:
C1 = C 2 = C3 = ..... = Cn
CT = Cn (1 + 1 + 1 + ... + 1) = nC N
CT = nC N
COMPORTAMIENTO DE LOS DIELECTRICOS
1. Son sustancias malos conductores de electricidad, que se interponen entre las placas del condensador para aumentar su
capacidad.
Inicialmente un dieléctrico tiene sus moléculas polares dispuestas al azar
2. Por acción del campo eléctrico entre las placas las moléculas polares experimentan un alineamiento
3. Por ello en los extremos del dieléctrico se induce una densidad de carga eléctrica, produciendo un campo eléctrico
adicional cuyo sentido es opuesto al campo original.
4. La polarización en el dieléctrico dispone cargas que se denominan Cargas Ligadas, que no tienen libertad para moverse.
5. La densidad de las cargas inducidas, es siempre menor que la densidad de las cargas libres.
Energía Electrostática en un Condensador:
Para cargar a un condensador hay que hacer un gasto de energía, que se encuentra concentrada en el campo eléctrico entre las
placas del condensador, en forma de energía potencial electrostática.
qO
V =
C
Nos interesa la diferencia de potencial entre las placas, escogemos el potencial cero, en la placa negativa, la diferencia de potencial
entre las placas va en aumento desde 0 hasta V 0 .Cuando se carga, se va acumulando la carga ( d q ), así su energía aumenta
q dq
d EP = V dq =
C
w q
q dq qV
∫ dE = ∫
o o
C
=
2C
q2 CV2
EP = =
q 2
2
V
ELECTRODINÁMICA
La Corriente Eléctrica:
24

23. Es la circulación de los electrones (es el flujo de electrones trasmitiendo energía) a través de los circuitos medidos con relación al
tiempo.
Lo que distingue a la corriente eléctrica es su intensidad, por ello definimos la Intensidad de Corriente como la relación que hay
entre el flujo de cargas eléctricas que trasmiten la energía con relación al tiempo.
∆q 1Coulomb
I= = == 1Amperio
∆t 1segundo
18
Un Coulomb = 6.25 x 10 e
Dirección de la Corriente: Por convención la dirección de la corriente eléctrica es la dirección por donde fluyen las cargas positivas.
En los conductores metálicos la dirección de la corriente es la que tienen las cargas negativas.
∆q n ( A∆x)∆q
I= = = nVA∆q
∆t ∆t
I
J = = n∆qV → Densidaddecorriente
A
Esta expresión es válida si la dirección de la corriente es perpendicular a la superficie y la densidad de corriente es uniforme.
Diferencia de Potencial: V ( Voltios)
Es la energía aplicada al circuito que moviliza a las cargas eléctricas a través de los conductores eléctricos. Provienen de un
generador de corriente o de una batería
V ab = V
Resistencia Eléctrica: R (Ohoms)
Cuando en un circuito se dispone un foco, un horno, o un tostador y se le aplica una diferencia de potencial o tensión, el consumo
de la energía guarda una relación lineal con la corriente eléctrica, a dicha relación directa se le denomina Resistencia Eléctrica (Ley
de Ohm).
Definición de la Ley de Ohm:
La diferencia de potencial aplicada a un circuito que contiene un elemento resistivo es directamente proporcional a la intensidad de
corriente que circula en el.
R=
V 1Voltio
= = 1Ohm
I 1Amperio
La Diferencia de potencial o Tensión Eléctrica o simplemente Tensión se relaciona con el Campo Eléctrico :
B
∫
= V - E.dl = −E ( AB ) = El
A
Cuando se aplica una diferencia de potencial a un circuito se genera en el una densidad de corriente y un campo eléctrico, en esas
condiciones la J es directamente proporcional al campo eléctrico., el factor de proporcionalidad se denomina CONDUCTIVIDAD.
(σ)
V
J = σE  σ ( )
→ Densidad Eléctrica
l
I V V 1 l
=σ  → =
A l I σ A
l 1
R= ρ ; ρ= → Resistividad Eléctrica
A σ
La resistencia eléctrica depende de sus factores geométricos, de la naturaleza físico química de la sustancia y de la temperatura.
La resistencia eléctrica de un material a nivel atómico se debe a la energía que se aplica para sacar los electrones de conducción o
libres de sus órbitas y al choque entre ellos cuando se le aplica una diferencia de potencial.
25

24. Energía Eléctrica y Potencia En un circuito que consta de una fuente de energía y una resistencia, parte de la energía que se
aplica se consume en la R, el elemento resistivo condiciona la corriente que debe circular en el circuito
∆W ∆
V= → ∆ =V .∆
W q
∆q
La diferencia de potencial es la relación entre la energía que se aplica y las cargas eléctricas que permiten la trasmisión de la
energía
La Potencia Eléctrica: Es la rapidez con que la energía se consume en la resistencia
Unidad de la Potencia Eléctrica: El Watts
∆W ∆q 1Joule
=V → P = V .I  → 1Watts= = (1 Voltio )(1Amperio )
∆t ∆t 1Segundo
2
P = ( RI ) I = RI
Es la potencia que se consume en la resistencia de cualquier naturaleza en forma de calor ,
Ejemplo:
¿Cuál es la Velocidad Real de los electrones en un Conductor?
Cuál es la velocidad de los portadores de la energía (electrones) dentro del conductor que es de cobre cuya densidad es 8.95 gr/cm
3 de 3 mm 2 de sección transversal, cuando se aplica una diferencia de potencial, por donde se trasmite una corriente de 30 A.
Datos:
m m 63.5 gr
D = 8.95 gr/cm 3 D= →V =
 = 3
= 7.09cm3
v D 8.95 gr / cm
P.A.= 63.5 gr/mol Cada átomo de cobre contribuye con un electrón
6.02 x1023 electrones
No = 6.02 x 10 23 n= = 8.49x10 22 e/cm 3 = 8.49 x10 28 e / cm3
7.09cm3
I
I = nAVd q  VD =
→
nAq
30C / s
Vd = = 7.36 x10−4 m / s
(8.49 x10 )(3 x10 −6 m 2 )(1.6 x10 −19 C )
28
Compare esta velocidad considerando que la velocidad de la energía es de 3 x108 m / s
RESISTENCIAS ASOCIADAS EN SERIE Y EN PARALELO
Asociación en Serie:
Se obtiene cuando una resistencia se conecta a continuación del otro, positivo con negativo y así sucesivamente en este circuito la
corriente eléctrica tiene un solo camino.
V1 = IR1
V2 = IR2
V3 = IR3
V = V1 + V2 + V3 = I ( R1 + R2 + R3 )
V
= Req = R1 + R2 + R3
I
Características de las Resistencias asociadas en serie Serie:
1. La Intensidad de corriente es constante
2. Existe un solo recorrido para el paso de la corriente eléctrica
3. Aquí se cumple la Ley de la Conservación de la energía
4. Estos circuitos se usan como fusibles de protección.
26

25. Asociación en Paralelo:
En este tipo de circuito cada resistencia esta conectado directamente a la fuente de energía, por ello la diferencia de potencial es
constante
1 I
V = I1R3 
→ = 1
R1 V
1 I
V = I 2 R2 
→ = 2
R2 V
1 I
V = I 3 R3 
→ = 3
R3 V
1 1 1 I I I I 1
+ + = 1+ 2+ 3 = =
R3 R2 R3 V V V V Req
R1R2 R3
Req =
R1 + R2 + R3
.
Características de las Resistencias Asociadas en Paralelo:
1. Existe más de un circuito, en este caso tres.
2. La V, diferencia de potencial es constante
3. Aquí se cumple la ley de la conservación de la carga eléctrica.
4. Una de sus aplicaciones son las instalaciones eléctricas que se dan en las casas, tienen que ser en paralelo.
LEYES DE KIRCHHOFF
El análisis de los circuitos más complejos de corriente continua se simplifican al usar las reglas de Kirchhoff, que contienen baterías
y resistencias, estas son:
11.1 La Suma algebraica de las energías en una malla del circuito es igual a cero
∑V i = ∑Ri I i
11.2 En un nudo que es un punto del circuito donde concurren tres o más de tres conductores, en el la suma algebraica de las
intensidades eléctricas que convergen en el nudo es igual a cero.
n
∑ Ii = I
1
1 + I 2 + ... + I N
27

26. MAGNETISMO
Los átomos tienen momentos magnéticos debido al movimiento de sus electrones, asimismo cada electrón tiene un momento
magnético intrínseco asociado con su Spin (movimiento rotacional alrededor de su propio eje, similar al de un trompo) El momento
magnético neto de un átomo depende de la distribución de los electrones en el átomo y la alineación de los dipolos magnéticos
paralelos a un campo magnético externo tiende a aumentar el campo magnético total
Un electrón que se mueve en una orbita circular de radio El momento magnético U Spin puede ser simulado
r, tiene un momento magnético y un momento angular debido a la rotación del electrón sobre su propio eje
en direcciones opuestas
El momento magnético total de un electrón se debe a la combinación de su momento orbital y de su Spin electrónico, dichas fuerzas
mutuas entre estos dipolos magnéticos y sus interacciones con un campo magnético externo son fundamentales para entender el
comportamiento de los materiales magnéticos
Podemos Clasificar a las sustancia en tres Categorías como: PARAMAGNETICAS, DIAMAGNETICAS Y FERROMAGNETICAS.
Todas las sustancias tienen sus momentos magnéticos, los cuales no interaccionan fuertemente entre si, y están normalmente
orientados al azar. En presencia de un campo magnético externo los dipolos se alinean parcialmente en la dirección del campo
produciéndose así un incremento del mismo, sin embargo a temperaturas ordinarias y con campos externos normales, solo una
fracción muy pequeña de las moléculas se ven alineados debido a que el movimiento térmico tiende a desordenar su orientación.
Momento magnético polares orientados al azar en una Cuando se aplica un campo externo Bo, los dipolos
sustancia no magnetizada magnéticos tienden a orientarse con el campo
magnético
SUSTANCIAS PARAMAGNETICAS:
Sus momentos magnéticos no interaccionan fuertemente entre si y normalmente orientados al azar. En presencia de un campo
magnético externo los dipolos se alinean parcialmente en la dirección del campo produciéndose así un incremento del mismo, si
embargo su alineación se ven muy afectados por acción el movimiento térmico.
SUSTANCIAS FERROMAGNETIDAS:
Es una situación física muy complicada, debido a un fuerte interacción entre los dipolos magnéticos vecinos, puede conseguirse un
alto grado de alineación incluso con campos magnéticos externos débiles, originando así un incremento grande del campo total,
incluso en el caso de que no exista un campo magnético externo, los materiales magnéticos tienen sus dipolos magnéticos
alineados como sucede en el caso de los imanes permanentes.
SUSTANCIAS DIAMAGNETICAS:
Es el resultado de la orientación de los momentos magnéticos inducidos en sentido opuesto al campo externo, los dipolos inducidos
debilitan así el campo magnético resultante, este efecto se produce en todas las sustancias, pero es muy pequeño y con frecuencia
resultado enmascarado por los efectos paramagnéticos o ferromagnéticos si las moléculas individuales tienen momentos dipolares
magnéticos permanentes
EL FERROMAGNETISMO:
Se presentan en el Hierro puro, El Cobalto y el Niquel, en aleaciones de estos metales entre sí, y con algunos otros elementos y en
pocas sustancias más como: El gadolineo, disprosio, y algunos compuestos, en estas sustancias un campo magnético externo
puede producir un grado muy alto de alineación de los momentos bipolares magnéticos atómicos, que en algunos casos puede
persistir, incluso aunque no exista un campo magnético externo, esto debido a que los momentos bipolares magnéticos de los
átomos de estas sustancias ejercen fuerzas intensas sobre sus vecinos de modo que en una pequeña región del espacio de los
28

27. momentos se alinean entre si, incluso en ausencia de campos externos, LA MECANICA CUANTICA predice la existencia de estas
fuerzas bipolares. A temperaturas por encima de una temperatura crítica denominada TEMPERATURA DE CURIE, estas fuerzas
desaparecen y los materiales ferromagnéticos se trasforman en paramagnéticos
Consideremos la Imantación de una barra larga en el interior de un solenoide, haciendo que gradualmente aumente la intensidad de
corriente, con ello vamos a conseguir un fenómeno de nombre HISTERESIS
LA HISTERESIS:
Al Representar: B = u H, vamos a tener el siguiente gráfico:
1 crece desde 0 y B, va aumentando, hasta el punto de saturación P 1 , esto quiere decir que los dipolos atómicos están
alineados.
2 Cuando H, disminuye porque hacemos disminuir la corriente eléctrica, no existe una correspondencia de imantación en el
material, no es completamente reversible, entonces se produce la HISTERESIS (significa retraso), es decir que aun no
habiendo corriente en la bobina el material ferromagnético aun sigue conservando su propiedad magnética.
3 Cuando H = 0, B = B r , toma el nombre de campo remanente, el campo total no se anula.
4 Si la corriente se invierte de modo que H tenga el sentido opuesto, entonces B, tiende a cero en el punto C, el valor de H,
para reducir a B = 0, se le llama Fuerza Coercitiva.
5 La parte restante de la curva se obtiene mediante un aumento adicional de la corriente en sentido opuesto hasta que
alcance el punto P , que corresponde a otro punto de saturación.
2
6 El área cerrada por la curva de la histéresis representa una pérdida de energía debido a la irreversibilidad del proceso, la
energía aparece en forma de calor.
Si el efecto de la Histéresis es pequeño el material se denomina magnéticamente BLANDO (hierro dulce) los materiales
magnéticamente blandos se utilizan par fabricar núcleos de transformadores.
Por otra parte, si se requiere tener un campo magnético remanente B r , permanente y una fuerza coercitiva también grande H
c ,como es el caso del acero, a estos materiales se les usa para obtener imanes permanentes y se les llama magnéticamente
DUROS ( aleación ALNICO ).
29

28. PRUEBA ESCRITA DE ELECTROSTÁTICA
Nombres y Apellidos………………………………………………………………….
Centro Educativo donde labora:……………………………………………………….
1. ¿Qué relación cuantitativa hay entre el Coulomb y la carga del electrón ?
a. 6.25x10 10 b. 6.25x10 12 c. 6.25x10 18 d. 1.6x10 − 19
2. ¿Cómo se electriza un material?
a. Introduciéndolo en el agua
b. Exponiéndolo al sol
c. Frotándolo
d. Calentándolo
−15
3. Los dos protones del núcleo del átomo del helio están distantes entre sí 10 m aproximadamente, calcular la fuerza
eléctrica producida por los protones.
a. 2.56x10 − N
8 b. 2.56x10 − N23 c. 230.4 N d. 2304 N.
4. ¿Cómo se obtiene la dirección de un dipolo eléctrico?
a. No tiene dirección
b. Es la dirección de la carga positiva
c. Es la tangente geométrica en el punto donde se desea hallar la dirección
d. Es el campo resultante.
5. ¿Cuánto vale el potencial en el infinito?
a. Infinito b. Cero c. depende de la carga d. 100
6. El potencial eléctrico a cierta distancia de una carga puntual es de 1000 v, y el campo eléctrico es de 250 N/C, ¿ Cuál es
esa distancia y la magnitud de la carga eléctrica ?
a. 4m, 4/9x10 − C6 b. 4m, 4/9x10 − C
9 c. 4m, 4x10 − C
6 d. 40 m, 4/9x 10 − C
12
7. ¿De qué factores depende la capacidad de un condensador?
a. De la diferencia de potencial
b. De la carga eléctrica
c. de sus características geométricas
d. del dieléctrico
8. ¿Porqué el agua destilada es un buen dieléctrico?
a. Porque tiene sales disueltas
b. porqué es un buen conductor de corriente
c. porqué es un mal conductor de corriente
d. es una agua contaminada
9. Se tiene un condensador de láminas paralelas, se coloca una mica entre las placas de aluminio de ( K = 5.4 ) el área de
2
cada lámina es de 600 cm y su separación es de 0.3 mm , Hallar su capacidad.
a. 17.7x10 − F b. 95.58x10 − F c. 8.85x10 − F d. 10 − F.
7 7 12 10
Soluciones de la prueba: 1: c, 2: c, 3: c, 4: c, 5: b, 6: a, 7: c, 8: c, 9: b.
30

29. PRUEBA DE ELECTRODINAMICA
Nombres y Apellidos………………………………………………………………
Colegio donde Labora:……………………………………………………………..
1. Una corriente de 15 A, de intensidad de corriente, ha circulado por un conductor durante una hora ¿Qué carga eléctrica a
se ha movilizado, expresarlo en electrones?
a. 5.4x10 4 e b. 5.4x10 19 e c. 3.37.5x10 23 e d. 5.4x10 22 e.
2. Una lámpara está conectada a 220 V, pasa una corriente de 0.4 A, si el Kwh cuesta S/ 2.00 (dos soles) ¿Cuánto costará
si está encendido por 100 horas?
a. 8.8 soles b. 17.6 soles c. 100 soles d. 88 soles.
3. Por un calentador eléctrico pasa una corriente de 15 A, está conectado a 220 V, si el Kwh vale dos soles ¿Cuánto cuesta
darse un baño de 30 minutos ?
a. 16.5 soles b. 3.3 soles c. 2.0 soles d. 1.65 soles.
ρ = 0.017 Ωx mm 2
4. Calcular el radio de la sección de un alambre de cobre (resistividad ) de 10 Ω, y 10 Km. de
mt
longitud.
a. 2.32 mm b. 17 mm c. 5.2 mm d. 10 mm.
5 Dos resistencias están conectadas en serie, una vale 5 Ω , y la otra es desconocida, la caída de potencial entre los extremos de
la primera es de 10 V, y entre los de la segunda es de 30 V, ¿Cuánto vale la segunda resistencia?
a. 1.5 b. 3 c. 15 d. 10.
6 Se conectan en serie 20 pilas de 1.5 V, cada una de 0.5 Ohms de resistencia interna, si se cierra el circuito con dos alambres en
paralelo de 10 y 15 Ohms de resistencia ¿ Qué intensidad de corriente circula por el circuito?
a. 2 A b. 3 A c. 6 A d. 4 A.
7 Una lámpara de incandescencia de 600 Ohms. Consume 2 A, ¿Cuántas lámparas de este consumo se podrán mantener
encendidas durante 30 minutos con una energía equivalente de 4´320 000 Kmt ( g= 10 mt/s 2 )
a. 5 b. 10 c. 15 d. 2
SOLUCION DE LA PRUEBA:
1: c, 2: b, 3: b 4: a, 5: c, 6: a, 7: b
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30. TERCERA UNIDAD
LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES
1. OBJETIVOS Y CONTENIDOS.
OBJETIVOS CONTENIDOS
Reconocer cuándo ocurre una reacción química o fenómeno
químico. Reacciones químicas.
Diferenciar tipos de reacciones químicas
Igualar y realizar cálculos estequiométricos en una ecuación
Balance de ecuaciones.
química
Leyes ponderales
Identificar las familias de compuestos orgánicos y analizar sus
Grupos funcionales.
grupos funcionales.
Reactividad quimica.
Inferir la reactividad de los compuestos. Orgánicos
2. REACCIONES QUÍMICAS INORGÁNICAS
2.1. Definición.-
Son cambios o transformaciones en los cuales una o más sustancias iniciales llamadas reactantes, mediante choques efectivos
ocurridos entre sus átomos o moléculas, originan la ruptura de enlaces, produciéndose entonces la formación de nuevos enlaces
químicos, los que darán lugar a la formación de nuevas sustancias denominadas productos con propiedades distintas a las iniciales.
2.2. Ecuación química.-
Es la representación simbólica de una reacción donde se especifica la parte cualitativa y cuantitativa de los reactantes y los
productos.
Los símbolos y fórmulas químicas sirven para describir las reacciones químicas al identificar las sustancias que intervienen en ellas.
Tomemos como ejemplo la reacción química en la que el metano (CH 4) arde con el oxígeno (O2) formando dióxido de carbono (CO 2)
y agua H2O. Si consideramos que sólo intervienen estas cuatro sustancias, la ecuación química correspondiente es:
CH4 + 202 → CO2 + 2H2O
Significado de una ecuación química
sólido Acuoso gas Líquido Acuoso
CaCO3(g) + 2HCl(ac) -----> CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(ac
Carbonato Ácido Dióxido de Agua Cloruro
de calcio Clorhídrico carbono de calcio
2.3. TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS:
2.3.1.POR LA NATURALEZA DE LOS REACTANTES:
- Reacciones de síntesis,adición o composición.- Ocurre cuando dos o más reactantes se unen para formar un solo
producto.
A + B + C + ......... → un producto.
Ejemplos:
* 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) Síntesis de Lavoissier
* N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) Síntesis de Haber – Born
- Reacciones de descomposición o análisis.- Se caracteriza porque a partir de un reactante se forman dos o más productos:
Un reactante ..... → D + E + F + ....
32

31. Ejemplos:
Pirólisis: Debido a la acción del calor.
KclO3(s) A 2(g) + KCl(s)
O
Fotólisis. Por acción de la luz
H2O2(l) A H2O(l) + O2(g)
Electrólisis: Por acción de la electricidad.
NaCl(ac) A Na(s) + Cl2(g)
Catálisis: Por acción de un catalizador.
2H2O2(ac) A 2H2O(l) + O2(g)
- Reacciones de sustitución o desplazamiento simple. - Se presenta cuando un elemento químico más activo o más
reactivo desplaza a otro elemento menos reactivo que se encuentra formando parte de un compuesto; el elemento que ha sido
desplazado queda en forma libre.
Actividad química: A > B
Ejemplos:
Na(s) + H2O(l) → NaOH(ac) + H2(g)
F2 + NaCl(ac) → NaF(ac) + Cl2(g)
Serie de actividad química de los metales:
Rb > R > Na > Li > Ba Sr > Ca > Mg > Zn > Pb > Fe > He > Cu >
Serie de actividad química de los halógenos:
F2 > Cl2 > Br2 > I2
Cl2 (g) + 2NaBr (ac) → 2Na Cl (ac) + Br2 (g)
Br2 (g) + 2KI (ac) → 2KBr (ac) + I2 (g)
- Reacciones de doble desplazamiento o metátesis.- Es la reacción de dos compuestos donde existe un intercambio de
elementos generando dos nuevos compuesto
AB + CD → AD + BC
• AgNO3 (ac) + NaCl (ac) → AgCl (s) + NaNO3 (ac)
• Pb (NO3)2 (ac) + 2Kl (ac) → PbI2(s) + 2KNO3(ac)
2.3.2. SEGÚN LA ENERGÍA CALORÍFICA INVOLUCRADA.
- Reacción exotérmica ( ∆H < O) .- Es aquella reacción que libera energía calórica hacia el medio que lo rodea conforme
transcurra. El calor liberado se debe a que la entalpia de los productos es menor que la entalpia de los reactantes.
33

32. Corresponden a este tipo, las reacciones de combustión, de neutralización ácido – base y, en general las reacciones de adición.
Una reacción exotérmica se puede representar en general mediante la siguiente ecuación termoquímica.
Reactantes → Productos + Calor
∆H
Por definición de calor de reacción ( ∆H ), se tiene:
∆H = HProductos – Hreactantes.
Cómo: Hreactante > HProducto = ∆H es negativa ∆H < 0
Ejemplo de reacción exotérmica:
C3H8 (g) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (g) + (- ∆H )
- Reacción endotérmica ( ∆H > 0 ) .- Es aquella reacción que absorbe energía calorífica conforme se lleva a cabo, debido a
que la entalpia de los productos es mayor que la entalpia de los reactantes. Son reacciones que no ocurren naturalmente a
condiciones ambientales; por lo tanto, no son espontáneas.
En este grupo se encuentran las reacciones de descomposición térmica o pirólisis.
∆H = Hproducto – Hreactantes
HProductos > Hreactantes ⇒ ∆H es positivo ∆H > 0
Ejemplos de reacción endotérmica:
1) 6 CO2 + 6H2O →C6 H12 O6 + 6O2
2) CaCO3(s) + calor → CaO(s) + CO2 (g)
- Reacción de combustión.- Es una reacción exotérmica donde se libera calor y luz. Entre los Reactantes distinguimos el
combustible y el comburente.
El combustible puede ser una sustancia orgánica (generalmente)ó inorgánica. Entre los combustibles orgánicos tenemos los
hidrocarburos (petróleo, gas natural y sus derivados, carbón (coque, antracita, hulla, lignito y turba), alcoholes, grasas, ceras,
aceites, etc.
Entre los combustibles inorgánicos tenemos el hidrógeno, monóxido de carbono (CO), etc.
El comburente es casi siempre el oxígeno (O2) pero en algunas casos puede ser flúor (F 2).
Según la cantidad de oxígeno presente, la combustión puede ser completa o incompleta, la primera es con exceso de oxígeno y
la segunda con deficiencias de oxígeno.
Si el combustible es orgánico, en la combustión completa se forma CO 2 y H2O, únicamente. Si es incompleta los productos de
combustión son muy variados, resultando el CO, C (hollín) y H 2O.
Veamos la combustión del gas propano (C3H8)
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