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1 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
ARQUIDIOCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
DISEÑO CURRICULAR COLEGIOS ARQUIDIOCESANOS
GUÍA- TALLER
AÑO LECTIVO ____________
ÁREA:
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL:
FÍSICA
GRADO: DÉCIMO.
PERÍODO: PRIMERO.
2 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
PRESENTACIÓN
COLEGIO GRADO
DÉCIMO
ÁREA
CIENCIAS NATURALES (FÍSICA)
DOCENTE TIEMPO PREVISTO
PRIMER PERÍODO
HORAS
27
PROPÓSITOS DEL PERÍODO
A NIVEL AFECTIVO:
Que mostremos mucho interés por:
♪ Plantear y resolver situaciones problemas en la aplicabilidad práctica en el diario
vivir, y las tecnológicas con los movimientos vibratorios.
♪ Extraer pensamientos y modelar mentefactos conceptuales y proposicionales
cromatizados, con aproximación al pensamiento científico integral.
A NIVEL COGNITIVO:
♪ Comprehendamos claramente los conceptos de movimiento pendular y ondulatorio,
al igual que sus propiedades, clasificación y fenómenos.
A NIVEL EXPRESIVO:
Que nosotros los estudiantes tengamos la capacidad de:
♪ Extraigamos adecuadamente pensamientos.
♪ Modelemos mentefactos proposicionales cromatizados y conceptuales.
♪ Interpretemos, resolvamos y argumentemos situaciones problemas en la aplicabilidad
del movimiento pendular y ondulatorio, junto con las clases y propiedades de
fenómenos relacionados con ondas, demostrando avances en el desarrollo del
pensamiento científico integral.
EVALUACIÓN: INDICADORES DE DESEMPEÑO
1. Desarrollo del pensamiento a través del uso adecuado de proposiciones complejas,
conceptos y precategorías con sus respectivos mentefactos. De igual manera potenciar
los operadores del M.L.O relacionados con el movimiento ondulatorio.
2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de
decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con el movimiento
ondulatorio.
3. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el movimiento
ondulatorio.
4. Realizo lectura comprehensiva e interpreto textos relacionados con fluidos.
3 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
5. Produzco textos orales y escritos a partir de observaciones que me permiten plantear
hipótesis y regularidades sobre el movimiento ondulatorio.
COMPETENCIAS Y HABILIDADES
COMPETENCIAS HABILIDADES
► Desarrollar el pensamiento a través del uso
adecuado de la proposición modal con sus
respectivas operaciones intelectuales y
mentefactos. De igual manera potenciar los
operadores del M.L.O.
► Seguir instrucciones y utilizar flujogramas en
el planteamiento y resolución de situaciones
problemas propio de la Física.
► Interpretar y analizar datos, tablas y gráficos
como resultado de la aplicación del método
científico.
► Comprehender e interpretar textos donde:
1. Explico la utilización de cada uno de los
términos o elementos partícipes en cada
uno de los movimientos.
2. Presento la solución acorde a la
enseñanza (Modelación).
Observar.
► Construir y extraer
proposiciones de los textos
propuestos, y realizar la
modelación adecuada.
► Particularizar y generalizar.
► Estableces semejanzas y
diferencias.
► Preguntar significativamente.
► Definir (Sinonimizar,
contextualizar, radicar)
► Analizar (puntuar y
pronominalizar).
► Seguir instrucciones.
EJES TEMÁTICOS
1. EVENTOS ONDULATORIOS:
1.1 Movimiento Vibratorio.
1.2 Movimiento Pendular.
1.3 Clasificación y Propiedades de las ondas.
1.4 Fenómenos ondulatorios.
1.5 Laboratorio aplicando el método científico.
1.6 Aplicación Pruebas Saber 10º.
DIDÁCTICAS
 Didácticas proposicionales.
 Didácticas conceptuales.
 Didácticas Argumentales.
RECURSOS
 Logísticos: salón, tablero, marcadores, carteleras
 Audiovisuales: video-bean, sala de internet, diapositivas, videos, grabadoras.
4 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
A. se desplaza hacia abajo.
B. no gira.
C. gira en sentido antihorario.
D. gira en sentido horario
ARQUIDIÓCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
ÁREA DE CIENCIAS NATURALES
PRUEBA DE DIAGNÓSTICA DE FÍSICA
Propósito Expresivo: Que yo Interprete, plantee y resuelva situaciones problemas
aplicados a la caracterización de la Medición en la Ciencia.
► Utiliza el siguiente texto, para dar
solución a las siguientes situaciones.
La física se basa en unos principios y
comprende el desarrollo de conceptos. La
aplicación de estos principios y conceptos
generalmente incluye la medición de una o
más cantidades.
Las magnitudes fundamentales son
aquellas que no pueden expresarse en
función de otras y con las cuales toda la
Física puede ser descrita. Utilizaremos, la
longitud (L), la masa (m), el tiempo (t), y una
cuarta magnitud llamada carga eléctrica (Q).
No olvide que tenemos como unidades de
longitud el metro y todos sus múltiplos y
submúltiplos, para la masa, el kilogramo y
sus derivados; el tiempo con la hora,
minutos, segundos; por último para la carga
Q, su unidad viene dada en calorías (cal),
kilocalorías (Kcal), donde 1cal = 4,186
julios (4,186J).
Las magnitudes derivadas se obtienen de
las magnitudes fundamentales mediante el
desarrollo de las relaciones matemáticas
(Ecuaciones).
1.) Un chef observa un programa de cocina
en TV. En la receta se pide que precaliente
en el horno una pequeña porción de
algunas legumbres para que reciba 40 cal.
El caballero revisa su horno y se da cuenta
que se encuentra calibrado en julios (J),
entonces pide a su hijo de grado 10° que le
realice la conversión. La respuesta que
debe dar el hijo, es:
A. 16,744 J.
B. 167,44 J.
C. 1674,4 J.
D. 16744 J.
2.) Se tienen dos discos en contacto como
lo muestra la gráfica. Si el disco 2 gira en
sentido horario, podemos decir que el disco
1.
3.) Una unidad dimensional derivada es la
velocidad, que se expresa en L.t -1
o L/t, es
decir en nuestro diario vivir decimos en
algún caso m/seg, si un móvil lleva una
velocidad de 41.4km/h; podemos inferir que:
A.) el móvil recorre 11.5m cada segundo.
B.) el móvil recorre 115m cada segundo
C.) el móvil es muy veloz.
D.) el móvil por cada seg recorre 1.15m.
4.) Para expresar unidades muy pero muy
grandes, al igual que las muy pequeñas, se
sugiere utilizar notación científica, donde se
expresa la medida con una parte entera
entre 0 y 10 seguida de decimales con la
potencia de 10. Ejemplo 2,35x108
m, o
5,6x10-10
mm.
Si tenemos la medida distancia Tierra-Sol
como 150.000.000km, y queremos
expresarla en metros con notación
científica, la expresión correcta sería:
A.) 1,5x1011
m.
B.) 1,5X10-11
m.
C.) 1,5X1010
m.
D.) 1,5X10-10
m.
5.) La densidad volumétrica (р) es una
magnitud física derivada, que se define
como el cociente entre la masa de un
cuerpo y su volumen (V), es decir р =
m/V. Si deseamos encontrar la densidad
volumétrica en Kg/m3
, de un cilindro de
aluminio cuya masa es de 32,97gramos,
con un radio de 2 centímetro y una altura de
0,7 centímetro. Dicha densidad en notación
científica es:
A.) 375X103
kg/m3
.
B.) 3,75X103
kg/m3
.
C.) 0,375X106
kg/m3
.
D.) 3,75X106
kg/m3
.
6.) El gráfico representa un cilindro de radio
5cm y altura 4cm. Determina el volumen y la
densidad si la masa es 2 g, y exprésala en
notación científica.
h=4
cm
r =5 cm
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Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
GUÍA –TALLER N° 1.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
MOVIMIENTO OSCILATORIO
Existen fenómenos en la naturaleza que se repiten con las mismas características en
lapsos de tiempos iguales, así como algunos objetos describen movimientos que se
repiten en un determinado tiempo, ocupando las mismas posiciones. Todos estos
movimientos se pueden denominar periódicos.
Responde en el cuaderno:
► Expresa fenómenos de la naturaleza, que se repiten con las mismas características
en lapsos de tiempos iguales
► Expresa si es posible el nombre de algunos objetos o cuerpos que describen
movimientos que se repiten tomando posiciones idénticas en lapsos de tiempos iguales.
► ¿Cómo podemos denominar, estos movimientos?
PROPÓSITO EXPRESIVO:
► Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada
de las situaciones problemas, gráficos, problemas de movimiento pendular y
movimiento ondulatorio.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
► Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de los
movimientos pendulares y ondulatorios.
► Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre los movimientos
pendulares y ondulatorios.
Un péndulo simple está constituido por un objeto, generalmente regular, que oscila
suspendido de un hilo cuya masa es despreciable. Con ello nos damos cuenta que
participa un período de oscilación, la longitud del hilo, y la masa del objeto, por tal sería
bueno preguntar: ¿Existe una relación entre el período del péndulo y la longitud, y con
la masa?, ¿Cómo cambia el período si modificamos la longitud, o modificamos la masa?
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Ahora, considere el movimiento de un columpio, una vez que este en movimiento, y no
hay intervención de la persona que se mece, el columpio oscila como un péndulo. Las
oscilaciones se producen con la frecuencia propia del columpio y se mantendrán
indefinidamente si no hay fricción.
►Respondo las preguntas 1 a 4, teniendo en cuenta la siguiente información.
Gráfico.
Péndulo simple
Es una masa colgada de una cuerda inextensible que oscila de lado a lado de un eje de
referencia vertical. Se considera un oscilador armónico simple, donde existe una
relación entre el período T la longitud L del péndulo, así:
T = 2π.√ (L/g)
π = 3,14
En un lugar terrestre, donde la acción de la Tierra es g = 10 m/seg2
, un péndulo simple
tiene un período de 1,5 seg, se transporta este péndulo a otro sitio, y se encuentra con
un período de 3 seg.
1.) Se puede inferir que la longitud L del péndulo simple en el lugar de la Tierra alcanza
un valor de
A.) 5,7m. B. 0,57 m. C. 57 m. D. 0,76 m.
2.) La aceleración (g’) de este nuevo sitio en m/seg2
es
A.) igual que la gravedad del primer sitio de la Tierra.
B.) la cuarta parte de la gravedad del primer sitio de la Tierra.
C.) la mitad de la gravedad del primer sitio de la Tierra.
D.) el doble de la gravedad del primer sitio de la Tierra.
3.) Siendo g = 10 m/seg2
la gravedad del sitio de la Tierra y g’ la gravedad del nuevo
sitio de la Tierra donde se lleva el péndulo, es equivocado decir que
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A.) g > g’. B. g = 4g’. C. g’ = 10g. D. g’ > g.
B.)
4.) Al interpretar la relación T = 2π.√ (L/g), podemos deducir que:
A.) el período T es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la longitud del
péndulo.
B.) el período T del péndulo es directamente proporcional a la longitud.
C.)el período T del péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la
longitud.
D.)el período T es inversamente proporcional a la longitud del péndulo.
5.) Si un péndulo de 6,68cm de longitud se coloca en la luna donde la gravedad es un
sexto de la terrestre, luego el período T, se expresa por:
A.) 4π/10 seg. B. 2π seg. C. Π seg. D. 8π seg.
► Responda las preguntas 6 y 7, de acuerdo a la siguiente información.
Un péndulo realiza 12 oscilaciones cada 30 segundos.
6.) Siendo la gravedad g = 10 m/seg2
, la longitud L del péndulo, se puede expresar
aproximadamente por:
A.) 1,58 m. B. 0,04 m. C. 1,27 m. D. 0,63 m.
7.) El período T y la frecuencia f respectivamente es:
A.) 0,4 seg y 2,5 seg-1
.
B.) 2,5 seg y 0,4 seg-1
.
C.)4 seg y 2,5 seg-1
.
D.)2,5 seg y 4 seg-1
.
LEYES DEL PÉNDULO.
Sabemos que el movimiento pendular es armónico simple porque es periódico y está
producido por una fuerza recuperadora, siempre u cuando la amplitud sea bastante
pequeña.
PASO N° 1.
Toma dos péndulos con la misma longitud pero de diferentes masas oscilantes. Déjelos
oscilar libremente y mida el período de cada uno, ¿Depende el período del péndulo de
la masa que oscila, si o no, ¿Por qué? Justifique la respuesta en el cuaderno.
PASO N° 2.
Toma dos péndulos con la misma masa oscilante pero de diferente pero de diferente
longitud. Déjalos oscilar libremente, mida el período de cada uno. ¿Depende el período
del péndulo de su longitud, si o no, ¿Por qué? Justifique la respuesta en el cuaderno.
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► Dada la relación del período de un péndulo, donde participa la longitud L, la acción
de la gravedad g, expresa por:
T = 2π.√ (L/g)
Usted debe escribir la relación de T respecto de L y g en el cuaderno.
PROBLEMAS BÁSICOS
1.) ¿Cuántas oscilaciones aproximadamente, realiza un péndulo de 90cm en 0,5
minutos?
A. 15,9 oscilaciones. B. 1,59 oscilaciones. C. 159 oscilaciones. D. 0,159 oscilaciones.
► RESPONDO LAS PREGUNTAS 2 A 5, DE ACUERDO CON EL SIGUIENTE
GRÁFICO.
El período de un péndulo es independiente de la masa, sólo depende en forma directa
de la raíz cuadrada de la longitud y en forma inversa de la raíz cuadrada de la
aceleración de la gravedad.
En el punto de equilibrio “0”.
2.) ¿Qué podemos decir de X?
A.) X > 0. B. X < 0. C. X = 0. D. X = 1.
3.) ¿Qué podemos decir de la energía cinética?
A.) EC = 0. B. EC máxima. C. EP máxima. D. EP = EC.
En el punto de retorno “A; B”.
4.) ¿Qué le sucede a X?
A.) X = 0. B. X máximo. C. X < 0. D. X = 1.
5.) ¿Al hablar de la energía potencial, qué podemos inferir?
A.) EP = 0. B. EP = EC. C. EC máxima. D. EP máxima.
9 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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TRABAJO EN EQUIPO
Instrucciones: trabajo en el cuaderno.
► Formo en el salón de clase, un equipo de trabajo, máximo 4 personas.
Diseño adecuadamente un procedimiento que te permita medir el valor de la gravedad
terrestre en el lugar donde te encuentres; utilizo el concepto del péndulo simple.
SITUACIÓN.
En la construcción de un péndulo que se quería tuviera un período T de 0,3 segundos,
se comete un error y su longitud, se hace 0,5cm más grande, ¿Cuánto se atrasa este
péndulo en un minuto?
Para su posible solución usted debe seguir los siguientes pasos.
I. Busca la longitud L que debe tener el péndulo para que su período sea 0,3
Segundos.
II. Como hay un error de construcción suma el valor hallado de L, con 0,5 cm y
llámalo L’.
III. Encuentra el período T’ con la nueva longitud L’, teniendo en cuenta que
T = 2π. .
IV. Busca el atraso del péndulo por cada segundo, realizando la diferencia entre T’ y
T, (T’ – T).
V. Por último, para determinar el atraso en un minuto, usted debe efectuar el
producto entre diferencia anterior y 60, que será el atraso del péndulo en un
minuto.
EL MOTOR DE GASOLINA
10 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
Movimiento del pistón en un motor de cuatro tiempos.
► Un ejemplo de la relación entre el movimiento circular y el movimiento oscilatorio lo
encontramos en el funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos.
En este dispositivo se observa cómo a partir de un movimiento oscilatorio se puede
producir un movimiento circular.
En el primer tiempo, el de admisión, la mezcla de gasolina y aire llega a la cámara de
combustión a través de la válvula de admisión, mientras el pistón baja a lo largo del
cilindro.
En el segundo tiempo, el de compresión, la válvula de admisión se cierra y el pistón
sube y comprime la mezcla.
En el tercer tiempo, el de explosión, la bujía produce chispa, en este tiempo se realiza
trabajo sobre el pistón, pues éste baja a causa de la expansión de los gases
resultantes.
En el cuarto tiempo, el de escape, se abre la válvula de escape y permite la salida de
los gases mientras el pistón sube por el cilindro, entonces se cierra la válvula de escape
y se abre la de admisión para iniciar otro ciclo.
Observa que durante el ciclo, el movimiento oscilatorio del pistón se transmite a través
de la biela al eje E, que describe un movimiento circular.
EL TRABAJO EN EQUIPO ES PRODUCTIVO.
11 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
GUÍA – TALLE N° 2.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
VIBRACIONES AL SERVICIO DE LA SALUD
En la salud, existen muchos lugares de recién nacidos donde utilizan osciladores de alta
frecuencia para facilitar la respiración de los neonatos. Estos producen vibraciones que generan
corrientes de aire (como un pequeño vibrador), que ayudan en la difusión de gases hacia los
pulmones que aún no se encuentran completamente formados.
Las oscilaciones de alta frecuencia también son utilizados para ayudar a los sordos y a lo
hipoacústicos a percibir señales sonoras. Los osciladores también pueden ser utilizados con
éxito para evitar algunas de las dolencias que afectan a los astronautas.
Para responder en el cuaderno:
► Expresa que son los neonatos.
► ¿A qué se debe que los astronautas, utilicen los osciladores de alta frecuencia?
► En lo profesional de la salud, ¿Quiénes son las personas que más utilizan los aparatos de
alta frecuencia, para prestar un debido tratamiento a quien lo necesite?
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo resuelva, argumente y siga instrucciones para dar solución a situaciones
gráficas, problemas de movimiento vibratorio.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
 Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de
los movimientos vibratorios.
 Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre los
movimientos vibratorios.
12 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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Observe el gráfico, para que el cuerpo de masa m, describa una movimiento oscilatorio, debe
actuar una fuerza y ésta siempre se encuentra dirigida hacia la posición de equilibrio, por tal se
le llama fuerza de restitución.
Un tipo especial de movimiento oscilatorio es llamado movimiento armónico simple, en el cual
despreciamos la fricción y el valor de la fuerza de restitución es directamente proporcional a la
elongación. Todo cuerpo u objeto que describa un movimiento armónico simple se le llama un
oscilador armónico.
INTERPRETACIÓN DE GRÁFICO
1.)
► Realizo adecuadamente la interpretación, para la energía cinética, energía potencial, y la
energía mecánica (E), en los puntos:
1. Equilibrio “0”.
2. Punto de retorno “A, y – A”.
2.) Observo el gráfico.
► Busco el valor de la velocidad máxima Vmáx, si la altura del cuerpo en el extremo A’ de la
trayectoria es ho.
A. Vmáx = 2gho.
13 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
B. Vmáx = ½ gho.
C. Vmáx = √ ½ gho
D. Vmáx = √ 2 gho
PROBLEMAS BÁSICOS
Contesto las preguntas 1 a 3, teniendo en cuenta la siguiente información.
Un cuerpo de 9kg oscila atado a un resorte de constante de elasticidad k igual a 100N/m. La
velocidad en el punto de equilibrio es de 1,8m/seg, no se ha considerado fricción en ese
espacio.
1.) Siendo T = 2.π. , el período de oscilación de un cuerpo atado a un resorte, por tanto,
es correcto afirmar que:
A. el período de oscilación es menor que 1 seg.
B. el período de oscilación es mayor que 2 seg.
C. el período de oscilación se encuentra entre 1 seg y 2 seg;
Es decir 1 seg < T < 2 seg.
D. el período de oscilación es igual π seg.
2.) Siendo que la energía mecánica E, es igual a la suma de las energía cinética y potencial, es
decir
E = EC + EP.
Al determinar el valor de la energía mecánica en la posición de equilibrio, resulta.
A. 14,58 Julios. B. 16,2 Julios. C. 0 Julios. D. 29,16 Julios.
3.) Como se sabe que en el punto donde el resorte alcanza la máxima elongación, la energía
potencial elástica EP es máxima, la energía cinética EC = 0, por tanto resulta que la energía
mecánica es E = ½ k.A2
, siendo A la amplitud.
En la búsqueda adecuada de la amplitud del movimiento descrito por el cuerpo, resulta.
A. la amplitud tiene un valor aproximado menor que 0,5m.
B. 0,5m < A < 1m. C. A > 1m. D. A = 1m.
4.) Para una varilla de aluminio que realiza 180 vibraciones en 1,5minutos. Podemos concluir
que su período y frecuencia respectivamente es.
A. 0,5seg y 2seg-1
. B. 2,5seg y 0,4seg-1
. C. 0,4seg-1
y 2,5seg.
D.2, 5seg-1
y 0,4seg.
5.) Para disminuir el período de un cuerpo atado a un resorte se debería.
A. llevar a la luna. B. aumentar la masa. C. disminuir la masa. D. disminuir la longitud.
MOMENTO PARA VERIFICAR CONCEPTOS
► Escribo correctamente al frente de cada frase V si es verdadera, o F si es falsa, justifico
además mis respuestas.
1. El período de un movimiento armónico simple indica el número de oscilaciones en
determinado tiempo… ( ).
2. La máxima elongación en un movimiento armónico simple es la amplitud… ( ).
3. La frecuencia es el número de oscilaciones que efectúa un cuerpo en cada unidad de
tiempo… ( ).
4. La frecuencia de oscilación se mide en segundos… ( ).
5. La elongación indica la posición de un objeto en cualquier punto, con respecto a la
posición de equilibrio… ( )
6. En un movimiento oscilatorio la frecuencia es inversa al período… ( ).
7. Cuando un péndulo oscila y pasa por la posición de equilibrio, la energía cinética es
mínima… ( ).
8. La energía cinética de un cuerpo con movimiento armónico simple en la posición de
equilibrio es igual a la energía potencial en la posición de máxima elongación… ( ).
14 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
► Imagino mi alrededor con los siguientes instrumentos: Una guitarra de tu gusto, un gran reloj
de pared, un péndulo con una pequeña cuerda de longitud, y observo el satélite girando
alrededor de nuestra hermosa Tierra.
Realizo el dibujo de cada uno de ellos, luego escribo, qué diferencias y qué semejanzas
encuentras en los movimientos representados en ellos.
► Cito algunos ejemplos de objetos cotidianos que vibren.
¿Cuáles de ellos presentan movimiento armónico simple, al menos en forma aproximada?
COSAS MARAVILLOSAS DE LA VIDA COTIDIANA QUE USTED DEBE SABER
♥ Resorte sobre la Luna.
Un resorte acoplado a una masa tiene un determinado período. Si el
resorte se transporta a la Luna con la misma masa, ¿Cambiará el
período?
R// No, porque el período de una masa atada a un resorte es
independiente de la aceleración de la gravedad “g”.
♥ Péndulo e la Luna.
Un péndulo simple tiene, sobre la Tierra, un determinado período. Si se
transporta el péndulo a la Luna, ¿Cambiará el período?
R// Si, porque el período si depende de la aceleración de la gravedad “g”.
♥ Relojes en planetas.
¿Todos los relojes marcarán el mismo tiempo en cualquier planeta?
R// Tener presente que, los relojes de péndulos no marcarán el mismo tiempo, ya que ellos
depende de la gravedad, mientras que los otros, como los de resorte espiral, los electrónicos, si
marcarán el mismo tiempo porque no dependen de g.
♥ Violines en una orquesta.
Al empezar un concierto, todos los violinistas tensionan las cuerdas de sus aparatos, ¿Por qué?
R// Con el tiempo, generalmente, las cuerdas del violín se aflojan un “poco” y las notas suenan
algo bajo. Al aumentar la tensión, crece la frecuencia de la nota musical.
SITUACIONES DE PROFUNDIZACIÓN
1.) Una masa m está conectada a dos resortes como lo indica
la figura abajo, cuyas constantes elásticas son k1 y k2
respectivamente.
Demuestro que el período T de oscilación del sistema de los
dos resortes es:
2.) Una esfera unida a un resorte
oscila entre las posiciones A y B
como se muestra en la figura
dada a continuación.
Si al cabo de 20 segundos ha pasado 30 veces por el punto A.
Determino:
2.1) El período de oscilación de la esfera.
2.2) La frecuencia de oscilación.
2.3) La amplitud del movimiento.
► Analizo, interpreto y propongo situaciones, para el siguiente gráfico.
.
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GUÍA – TALLER N° 3 Y 4.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
EL PÉNDULO
Un péndulo simple está constituido por un cuerpo, generalmente regular, que oscila
suspendido de un hilo (pita, cabuya), cuya masa se asume como despreciable. Cabe
preguntarse, ¿Cómo se relaciona el período T de oscilación del péndulo con la longitud
L del hilo, y con la masa del cuerpo?, igualmente, ¿Cómo cambia el período si se
modifica la longitud del hilo?, y ¿Si se cuelga un cuerpo de mayor o menor masa?
ACTIVIDAD
► COMPRUEBA: 1.) ¿El período de oscilación de un péndulo es o no independiente de
la masa?
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________
2.) ¿El período de oscilación T de un péndulo depende o no de la longitud?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
16 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
INDICADORES DE DESEMPEÑO.
 Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de
movimiento pendular.
 Modelo proposiciones seleccionadas de diferentes textos sobre movimiento
pendular.
CONOZCAMOS MÁS SOBRE EL PÉNDULO
Un péndulo es una masa suspendida de un hilo que suponemos de masa despreciable,
que oscila en forma periódica. En el péndulo se produce un movimiento oscilatorio con
una aceleración que es proporcional al punto central y dirigido hacia él.
Al separar el péndulo de su posición de equilibrio adquiere energía potencial, en este
caso gravitacional. Al dejarlo libre se inicia el proceso de sustitución de energía
potencial por la energía cinética, hasta llegar el péndulo al punto “0” donde toda la
energía se transforma en cinética. El péndulo continúa su movimiento; llega al punto B,
donde nuevamente toda la energía es potencial, continuando así los ciclos. De esta
forma el movimiento continúa periódicamente.
En un péndulo, la fuerza recuperadora es igual a la componente del peso dirigido al
punto de equilibrio.
Sabemos que el movimiento del péndulo es armónico simple, al analizar el gráfico,
verificamos que la fuerza resultante que actúa sobre él es recuperadora siendo su
forma F = - kx. Sobre la masa m actúan las fuerzas T y (mg).
Observe que (mg) se descompone en mgsenθ, y en mgcosθ.
La tensión T se equilibra con mgcosθ, por tanto T = mgcosθ, luego la fuerza resultante
que actúa es F = - mgsenθ; que al considerar senθ = θ, siendo θ ángulo medido en
radianes.
Por lo tanto F = - mgθ, como θ = x/L, con lo podemos concluir que F = - [(mgx)/L].
La constante (mg/L) hará las veces de k, por lo que encontramos que la fuerza
recuperadora F = - kx.
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo interprete, argumente y siga instrucciones en la búsqueda de solución a
situaciones problemas de movimiento pendular.
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TÉRMINOS QUE PARTICIPAN EN UN
MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE
►PUNTO DE EQUILIBRIO.
Es el punto de la trayectoria en el cual, la fuerza recuperadora es nula, en el gráfico el
punto “0”.
►PUNTOS DE RETORNO.
Son los dos puntos extremos de la trayectoria en los cuales el movimiento cambia de
sentido.
►ELONGACIÓN.
Se simboliza por x, es el desplazamiento del cuerpo en un instante dado, referido al
punto de equilibrio, se mide en m, y sus derivados.
►AMPLITUD.
Simbolizado por la letra “A”, es la máxima elongación que puede tener l cuerpo, también
se mide en metro. Tener presente que la distancia entre los dos puntos de retorno es
2A.
►OSCILACIÓN.
Es el movimiento efectuado por el cuerpo hasta volver a su posición inicial recorriendo
todos los puntos de su trayectoria. Según el gráfico la partícula parte de A, llega a B, y
regresa nuevamente al punto A.
►PERÍODO.
Se simboliza con la letra T, es el tiempo que tarda el cuerpo o partícula en hacer una
oscilación completa. Se mide en unidades de tiempo, ejemplo: seg, min.
►FRECUENCIA.
Se simboliza con f, es el número de oscilaciones que realiza un cuerpo o partícula en la
unidad de tiempo. Se expresa en oscilaciones por segundo, es decir osc/seg o por seg-
o en Hertz (Hz).
MOMENTO PARA VERIFICAR CONCEPTOS
1.) Los puntos A y B, son los puntos de retorno del péndulo… ( ).
2.) La fuerza mg representa el peso de la masa del cuerpo suspendido en el péndulo
simple dado… ( ).
3.) El hecho de decir que θ = x/L, se debe a que θ = senθ, y senθ es cateto opuesto
sobre hipotenusa… ( ).
4.) El punto de equilibrio del péndulo del gráfico, es “0”… ( ).
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5.) El período del péndulo depende de su longitud… ( ).
6.) En un péndulo, la fuerza recuperadora F es igual a la componente del peso dirigido
al punto de equilibrio… ( ).
7.) La constante k, es inversamente proporcional a la longitud del péndulo y
directamente proporcional a la masa y la gravedad… ( ).
8.) El péndulo es un oscilador armónico simple… ( ).
9.) En el punto de equilibrio del péndulo, la energía potencial es 0… ( ).
10.) En los puntos de retorno A, B, la energía cinética es igual a cero… ( ).
COMPLETO LA SIGUIENTE TABLA
EN EL PUNTO DE EQUILIBRIO “0”. EN LOS PUNTOS DE RETORNO “A, B”.
X = X
Velocidad máxima. V = 0
Aceleración “a” a
EC EC
EP EP máxima.
MOMENTO DE SEGUIR INSTRUCCIONES
► Con el fin buscar el valor de la aceleración de la gravedad “g”, al realizar algunas
mediciones del período de oscilación T de un péndulo, y modificando la longitud del hilo
L, se dan los siguientes datos:
T (seg) 1,50 1,60 1,70 1,80
L (m) 0,56 0,64 0,72 0,81
MODELACIÓN:
► Determino valor de la aceleración de la gravedad “g”, de la primera, usted hará el
proceso de los otros propuestos en la tabla.
Observo que T = 1,50seg. L = 0,56m.
Puesto que,
T = 2π.√ (L/g)
Al despejar g en proceso matemático, resulta
g = (4 π2
L) / T2
,
Donde g = 4(9,86) (0,56m) / 2,25seg2
= 9,82m/seg2
.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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TIEMPO DE DEMOSTRAR
►Utilizo una circunferencia, y en centro de ella traza el origen de un plano cartesiano,
luego realizo la demostración cuidadosa de las ecuaciones para un movimiento
armónico simple al proyectar el M.C.U. en el eje horizontal, donde:
1. ELONGACIÓN.
x = A.cos w.t
2. VELOCIDAD.
v = - Aw.sen w.t
3. ACELERACIÓN.
a = - Aw2
.cos w.t
PROBLEMAS BÁSICOS
1.) Una partícula que oscila con M.A.S.
de 15cm de amplitud, posee un período
de 3seg. Al determinar el valor de la
elongación, y la velocidad
respectivamente, cuando ha
transcurrido un octavo de período,
resulta
A. 10,65cm; - 7,1πcm/seg.
B. 7,1cm; 10,65πcm/seg.
C. - 10,65cm; 7,1πcm/seg.
D. 10,65cm; 7,1πcm/seg.
2.) Un cuerpo que posee M.A.S. de
0,5m de amplitud y 5seg de período;
podemos asegura que
A.) su aceleración máxima es 0,8π2
m/seg2
.
B.) su velocidad máxima es
0,08πm/segundos.
C.)su aceleración máxima es
0,08π2
m/seg2
.
D.) su velocidad máxima es
0,8πm/seg.
►CONTESTO LAS PREGUNTAS 3 A 6, DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN.
Una partícula de 10.000gramos de masa, se ata a un resorte de constante de
elasticidad k = 0,8N/m. Si se desplaza 10cm del punto de equilibrio.
3.) El valor aproximado en Julios (J), de la energía mecánica total del sistema es
A.) 0,004J.
B.) 0,04J.
C.)0,08J.
D.)40J.
4.) La velocidad máxima que adquiere la masa, se obtiene en el punto e equilibrio
donde toda la energía mecánica del sistema es energía cinética, ya que x = 0. Por tanto
el valor aproximado de la velocidad máxima es
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A.) 0,28m/seg.
B.) 2,8m/seg.
C.)0,028m/seg.
D.)28m/seg.
5.) La elongación x cuando ha transcurrido un tercio de período (t = T/3), se puede
expresar por
A.) – 0,50m.
B.) – 5,0cm.
C.) 0,50m.
D.) 500cm.
6.) Con el valor hallado de la elongación, usted puede encontrar la energía potencial y
la energía cinética respectivamente, expresa por
A.) 0,001J, y 0,003J.
B.) 0,01J, y 0,03J.
C.) 0,003J, y 0,001J.
D.) 0,03J, y 0,01J.
7.) La aceleración de la gravedad en la Luna es equivalente aproximadamente a la
sexta parte de la de la Tierra ( ), ¿Qué longitud L debe tener un péndulo para que su
período T sea de 1,5seg?
A.) 9,52m.
B.) 0,952m.
C.)0,0952m.
D.)92,5m.
8.) Un péndulo oscila con un período de 0,8 segundos. Si su longitud L se reduce a sus
partes, podemos deducir que su nuevo período, es
A. Π.√ (2L/g).
B. Π.√ L/g.
C. Π.√ L/2g.
D. Π.√ 2(L/g).
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semana)
PRE-EVALUACIÓN ICFES
1. El tiempo mínimo que debe
transcurrir, para que una partícula
que oscila con movimiento
armónico simple, de 15cm de
amplitud con un período de 3,5
segundos, alcanza una
elongación de 10cm, es
A. 0,53 seg.
B. 5,3 seg.
C. 0,053 seg.
D. 0,84 seg.
2. En un carnaval un guitarrista viaja
sobre un carro que s mueve a
velocidad constante V. Para
afinar la guitarra el hombre pulsa
una de las cuerdas de manera
intermitente. Las ondas sonoras
producidas por los pulsos
intermitentes de la cuerda de la
guitarra cuando e está afinando
pueden presentarse como se
observa en la figura con una
frecuencia de la forma
f = .
Si el guitarrista quiere producir un
sonido más agudo, debe
A. disminuir la longitud de la
cuerda sin cambiar su tensión.
B. disminuir la tensión en la
cuerda sin cambiar su
longitud.
C. cambiar la cuerda por una
más gruesa sin cambiar su
longitud.
D. Aumentar la longitud de la
cuerda sin cambiar su tensión.
3. El movimiento ondulatorio de la forma
representado como en el gráfico, con velocidad
de propagación de 2 m/seg, al buscar su
período y su frecuencia respectivamente, se
concluye que es:
A. 0,1seg y 100hz.
B. 0,01seg y 100hz.
C. 0,01seg y 1000hz.
D. 0,1seg y 1000hz.
♥ PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo comprehenda y analice los procesos aplicados en el planteamiento y
la solución de situaciones problemas relacionados con movimiento pendular y
ondulatorio.
♥ INDICADORES DE DESMPEÑO:
1. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la
interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones
relacionados con el desarrollo de los movimientos.
2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas
lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas
relacionados con el desarrollo genético de los organismos.
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► Responda las preguntas 4 a 7 de acuerdo
con la siguiente información: En un
laboratorio se estudian las ondas generadas
por cierto aparato eléctrico. Las gráficas
representan las ondas observadas en el
osciloscopio.
4. Del análisis de la gráfica (I), se deduce que
A. la amplitud de la onda es de 1 metros.
B. la longitud de onda es 2m.
C. la amplitud de la onda es 0,5 metros.
D. La longitud de onda es 3m.
5. De la gráfica (II) se puede determinar que el período de la onda es
A. 2 segundos. B. 1 segundo. C. 5 segundos. D. 4 segundos.
6. Se deduce entonces, que la velocidad de propagación de la onda tiene un valor
en m/seg, de
A. 0,5 B. 5,0 C.1,0 D.3,0
7. Por último, se concluye, que la frecuencia de la onda, es
A. 0,5 Hz B.2,0 Hz C. 1,0 Hz D. 4,0 Hz.
► Responda las preguntas 8 y 9 de acuerdo con la siguiente información: Una onda se
propaga hacia la derecha a lo largo de una cuerda, como lo ilustra la gráfica.
8. Si la frecuencia de la onda es de 2Hz, podemos inferir que
A. el período de la onda es de 2 segundos
B. la longitud de onda es de 60cm
C. la velocidad de propagación de la onda es de 30 cm/seg
D. la amplitud de la onda es 10 cm.
9. En el instante que se muestra en el gráfico, la velocidad del punto P, está mejor
representada por el vector
A. B. C. D.
10.Para un péndulo de 14,4 metros de longitud se coloca en un sitio fuera de la
Tierra, donde su gravedad es de 1,6 m/seg2
, podemos decir que
A. su período aproximadamente es igual de 9,42seg
B. su período es aproximadamente igual a 18,84 seg
C. su período es menor a 18,84 seg
D. su período es menor a 9,42 seg.
► Responda las preguntas 11 a 14, teniendo en cuenta, la siguiente información:
Dadas las representaciones gráficas, donde el período de oscilación es de 1seg, y la
amplitud de 4cm.
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11.Del análisis del gráfico (I), se deduce que
A. la elongación x, en t = 1 seg, adquiere un valor de 4m
B. la elongación x, en t = 1 seg, adquiere un valor de 4cm.
C. la amplitud A es de 8cm.
D. la amplitud A es de 8m.
12.En el gráfico (II), para t = 1/3 seg, se infiere que
A. la velocidad es de 21,85m/seg
B. la velocidad es de – 21,85cm/seg
C. la velocidad es de 21,85cm/seg
D. la velocidad es de – 21,85m/seg.
13. Al analizar el gráfico representado en (III), si t = T, podemos deducir que
A. la aceleración es 16π2
cm/seg2
B. la aceleración es 16π2
m/seg2
C. la aceleración es - 16π2
m/seg2
D. la aceleración es - 16π2
cm/seg2
.
14.Los puntos de corte de la onda con el eje horizontal, representada por la
velocidad, son
A. 0seg, ½ seg, 1seg
B. 0seg, ¼ seg, ¾ seg
C. 0seg, ¼ seg, 1seg
D. 0seg, ½ seg, ¾ seg.
15.Se llama longitud de onda a
A. el número de oscilaciones en un período T
B. la distancia recorrida por la onda en un tiempo de 1 segundo
C. la distancia recorrida por la onda en un período T
D. el número de oscilaciones en la unidad de tiempo t.
► Coloca verdadero (V), o falso (F), a las siguientes afirmaciones, Justifica.
A. Las ondas electromagnéticas son transversales, y se polarizan… ( ).
B. Al producir ondas estacionarias en un resorte, la velocidad de propagación
depende de la frecuencia… ( ).
C. El sonido es una onda mecánica, y necesita de un medio para propagarse…( ).
D. Las ondas que se producen en la superficie del agua son longitudinales… ( ).
E. El sonido es una onda de tipo mecánico y longitudinal… ( ):
F. Si las partículas del medio vibran paralelamente a la dirección de propagación de
las ondas, la onda es mecánica longitudinal… ( ).
G. Si en una ilustración de una onda de amplitud 2cm, con período de 1segundo, y
su longitud de onda 3,5cm, entonces su velocidad es igual a 3,5cm/seg… ( ).
H. Con la información anterior, podemos inferir que la aceleración máxima de la
onda, es de 8π2
cm/seg2
… ( ).
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► Responda las preguntas 16 y 17, teniendo en cuenta la siguiente información.
Se muestra la ilustración de una onda transversal, de la forma.
Del análisis concreto de la ilustración, se hacen las siguientes
Afirmaciones:
I.la longitud de onda es de 9cm.
II. la amplitud corresponde a 10cm.
III. el período de la onda es de 18cm.
16. Podemos decir que las afirmaciones correctas son
A. la I y II
B. la II y III
C. sólo la II
D. sólo la III.
17. Si la rapidez de propagación de la onda es de 360cm/seg, puede afirmarse que
A. se realizan 20 oscilaciones cada segundo.
B. el período es de 20 segundos.
C. la onda recorre una distancia de 40 cm.
D. la amplitud aumenta con el tiempo.
18. A continuación se muestran dos tipos de
ondas, los puntos representan l vibración de las
partículas del medio en el cual se propagan
dichas ondas.
Puede concluirse que las ondas I y II son
respectivamente
A. longitudinal y transversal.
B. longitudinal y longitudinal.
C. transversal y longitudinal.
D. transversal y transversal.
► Responda las preguntas 19 y 20 de
acuerdo a la siguiente información. En la
ilustración se muestran dos momentos
distintos de una onda.
19. Puede asegurase que el punto P
A. vibra de izquierda a derecha.
B. se propaga hacia la derecha.
C. se propaga hacia abajo.
D. vibra de arriba hacia abajo.
20. Con respecto a la propagación de la onda es equivocado afirmar que
A. se dirige a la derecha.
B. es paralela a la vibración de P.
C. lo hace con rapidez constante.
D. es perpendicular al movimiento que realiza P.
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GUIA – TALLER Nº 7.
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semana)
FASE AFECTIVA:
FUNCIÓN DE ONDA
A partir de una función, llamada función de onda, es posible describir la forma de una
onda en cualquier instante. Esta función depende de la posición de cada punto, del
medio de propagación y para que la información sea completa, se requiere que dicha
función dependa también del tiempo. Por ejemplo, por medio de la función de onda
podemos describir para cualquier instante la forma de la onda que se propaga a través
de una cuerda, si conocemos para cada punto de la cuerda la distancia x al extremo de
la misma.
La función de onda, nos indica la distancia, y, de cada punto del medio a l posición de
equilibrio en cada instante t, es decir f(x, t).
ACTIVIDAD
► Analicemos la gráfica Y = A.cos w.t; para x = v.t, y siendo λ = v.T.
Cuando x = 0; λ/2; λ. Expresa tus conclusiones.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
________________________________________________________________
INDICADORES DE DESEMPEÑO
Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con movimiento pendular y
ondulatorio.
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Interpretar situaciones, realizando descripción cualitativa y cuantitativa de las
propiedades de las ondas.
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P1: La longitud de onda que es la mínima distancia entre dos puntos sobre una onda
que se comportan idénticamente en una oscilación completa, equivale al producto de la
rapidez y el período de una onda, que representa un producto escalar, de acuerdo a los
eventos ondulatorios.
Equivaler
P2: Por interpretación de la definición, la rapidez es directamente proporcional a la
longitud de onda, mientras que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud
de onda que son elementos partícipes de una onda.
Diferir
ACTIVIDAD
1. Debo realizar el apareamiento entre un paralelepípedo y un cilindro
adecuadamente.
Distancia mínima entre
dos puntos sobre una
onda que se comportan
idénticamente en una
oscilación completa
Representa un
producto
escalar
Longitud de onda
“λ”
V.T
De acuerdo a los eventos ondulatorios
Que son elementos
partícipes de una onda
Que son elementos
partícipes de una
onda
V = λ.f f =
Según interpretación de la definición de los elementos en una onda
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2. Modelo la siguiente proposición: Las ondas de radio son ondas
electromagnéticas, mientras que el sonido es una onda mecánica, según
clasificación de las ondas en los eventos ondulatorios.
3. Actividad práctica: Construyendo Ondas
Principios a explicar: Propiedades de las Ondas.
Material: 1 Resorte plástico o metálico grande, gusano o slinky.
Procedimientos:
Mientras un participante detiene un extremo, el resorte es estirado hasta unas 8 veces
su tamaño original. En un primer caso un participante hará oscilar el resorte hacia
delante y hacia atrás (en la misma dirección en que se encuentra extendido) para
revisar la propagación longitudinal de ondas.
Ahora se hace oscilar de modo transversal, de modo que todo el resorte describa una
onda grande (o pancita); poco a poco se aumenta la frecuencia para generar dos
ondas, luego tres y así sucesivamente.
Se podrá realizar un concurso con los participantes para ver quien logra hacer
un mayor número de ondas con el resorte.
Las ondas
Mecánica longitudinal
Una onda transversal
Una onda mecánica
longitudinal.
Transmiten energía, pero
no materia.El sonido, es
Aquellas en que el movimiento
de las partículas tiene la misma
dirección del movimiento de la
onda
Si la vibración de las partículas
es perpendicular a la velocidad
de la onda, se tiene
Llamadas ondas
longitudinalesLa luz es una onda
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Marco Teórico:
Se dice que un cuerpo oscila cuando realiza un movimiento de vaivén entre dos puntos.
Una onda es una oscilación que se propaga, esto es, que se está desplazando. En caso
de que tratemos con una onda mecánica, se tratará siempre de una perturbación que
se propaga en un medio material.
Existen dos tipos de ondas: las transversales, en las que la perturbación se efectúa en
dirección ortogonal a la de propagación (atravesada); mientras que las longitudinales
perturban el medio en la misma dirección que se propagan. Un caso clásico de
onda transversal son las que se generan en un estanque cuando lanzamos una piedra,
ya que las ondas van hacia arriba y hacia abajo mientras que se propagan hacia los
lados. El sonido es el principal ejemplo de una onda longitudinal, ya que se perturba el
medio en la misma dirección en que se propaga.
Si analizamos una onda transversal en un plano bidimensional, encontramos que tiene
ciertas característica que la definen: una onda completa tiene siempre un ascenso y un
descenso, a la parte que va hacia arriba se le conoce como cresta y a la que va hacia
abajo como valle, entonces toda onda debe tener una cresta y un valle completos. A la
línea de propagación, que siempre queda en medio de los valles y crestas, se el conoce
como eje de la onda. La altura que separa al eje de la punta de una cresta, o de la parte
baja de un valle, se le conoce como amplitud de onda. La distancia entre dos puntos
iguales (dos crestas o dos valles, u otro punto de la onda) se conoce como longitud de
onda. A el número de ondas que efectúan un ciclo completo en una unidad de tiempo
se le llama frecuencia y normalmente se mide en ciclos por segundo, llamados Hertz. Al
tiempo que le lleva a una onda completar un ciclo se le llama periodo.
Explicación:
Preguntas: ¿Cuáles son las diferencias entre las primeras ondas y las segundas?
(longitudinales y transversales), ¿Qué hay que hacer para lograr que se formen muchas
ondas en el resorte?
Para empezar podemos decir que una onda es una perturbación que se está moviendo,
se está propagando. Los dos tipos de ondas que conocemos se diferencian entre sí porque en
uno las ondas se van haciendo en la misma dirección que se mueve la perturbación y por eso
se le llama longitudinal, porque la onda se presenta a través de la longitud de propagación. A
las otras las llamamos transversales, porque las ondas se presentan atravesadas con la
propagación.
Con las transversales es con las
que podemos hacer “pancitas”, cuando
vemos sólo una pancita en realidad
estamos viendo la mitad de una onda
porque necesitamos una pancita hacia
arriba y seguida una hacia abajo para
formar una completa. A la línea que
marca la propagación de la onda se le
llama eje y está siempre en medio de las
“pancitas”. A las pancitas hacia arriba se
les llama crestas y las que están hacia
abajo valles, los puntos que están justo
en el cambio de cresta a valle, y
viceversa, son llamados puntos de
inflexión. Si medimos la distancia entre
dos puntos iguales en ondas seguidas tendremos lo que se conoce como longitud de onda, a la
distancia que hay del eje a la parte más alta de la cresta (o más baja del valle) le llamamos
amplitud de onda. Al número de ondas que se completan por segundo se le conoce como
frecuencia.
Entonces si queremos ser los que hagan más “pancitas”, más ondas, lo que tenemos que hacer
es darle mucha frecuencia a la oscilación, moviendo rápidamente el resorte. De otro modo
podremos variar la amplitud e incluso la longitud, pero no otra cosa.
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FASE AFECTIVA:
Las ondas en su camino de propagación pueden experimentar
una serie de cambios tanto en su velocidad, como en su
dirección e intensidad. Estas se pueden ver afectadas en su
comportamiento característico cuando en su trayectoria
encuentran obstáculos, cambian de medio o se encuentran con
otras ondas de la misma naturaleza. Pulsaciones, son superposiciones de dos
vibraciones de frecuencias ligeramente diferentes; las frecuencias de las pulsaciones
son iguales a la diferencia de las frecuencias de las ondas individuales. Existen
fenómenos ondulatorios unidimensionales, otros bidimensionales.
PROPUESTA
1.) ¿Cómo se presentan los fenómenos unidimensionales, y las bidimensionales?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2.) ¿Qué puede suceder, cuando usted toma un resorte y lo fija en uno de sus
extremos, luego envía un determinado pulso por el extremo libre?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3.) Expreso la relación existente de la frecuencia de las pulsaciones de dos
vibraciones de frecuencias ligeramente diferentes.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
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INDICADORES
1. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción cualitativa
y cuantitativa.
2. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, y siguiendo
instrucciones.
REFLEXIÓN
Cuando una onda retorna al propio medio tras
incidir sobre un obstáculo, es decir es un
cambio brusco en la dirección de una onda,
cuando choca contra una superficie.
REFRACCIÓN
Cuando una onda que viaja en un medio encuentra una
frontera que lleva a otro medio, parte de la onda pasa a
segundo medio.
DIFRACCIÓN
Se presenta cuando una onda pasa a través de un
orificio de tamaño menor que la longitud de onda,
cambiando su dirección; o cuando rodea algún obstáculo.
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Yo, como estudiante analizo, e identifico cada fenómeno
ondulatorio, según su característica esencial.
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INTERFERENCIA
Es la superposición de dos o más ondas aumentando
o disminuyendo la amplitud de la onda. La amplitud
de las ondas se suma algebraicamente.
POLARIZACIÓN
Reducción de los planos de vibración a uno solo.
Es un fenómeno muy especial, ya que solo se
presenta en ondas transversales.
PRINCIPIO DE HUYGENS
Cada punto de frente de onda, proveniente de un centro emisor de ondas puede
considerarse como un nuevo centro emisor de ondas, llamado centro secundario.
PRINCIO DE SUPERPOSICIÓN
La superposición se presenta cuando dos o más ondas
se entrecruzan. Como podemos observar en el siguiente
gráfico, la onda resultante corresponde a la onda
periódica.
VERIFICACIÓN E INTERPRETACIÓN CONCEPTUAL
►Analizo e interpreto los gráfico, 1 a 4, y propongo el fenómenos correspondiente.
1.)
_________________________
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2.)
________________________
3.)
_________________________
4.) El siguiente gráfico, expresa la ley fundamental de la reflexión, ¿qué se deduce de la
medida del ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión?
A. Medida del ángulo de incidencia es mayor que la medida del ángulo de reflexión.
B. Medida del ángulo de incidencia es menor que la medida del ángulo de reflexión.
C. Medida del ángulo de incidencia es igual a la medida del ángulo de reflexión.
D. Medida del ángulo de incidencia es el doble de la medida del ángulo de reflexión.
5.) La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción,
es igual a la razón entre las velocidades del movimiento ondulatorio en los dos medios,
es decir: = .
Aprovechando esto usted puede demostrar la proporción = .
______________________________________________________________________
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► El gráfico muestra una onda que pasa de un medio a otro.
Respondo las preguntas 6 a 8.
6.) ¿Es o no igual la frecuencia de las ondas? Justifico.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
7.) ¿Cómo es la longitud de onda en cada medio?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
8.) ¿En cuál de los dos medios es mayor la velocidad de propagación?
Justifico.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
OBSERVACIÓN:
La reflexión y la refracción pueden ocurrir tanto en partículas como en ondas, mientras
que la difracción es exclusiva de las ondas.
► Las preguntas 9 a 13, son de afirmación y razón y se contestan de acuerdo con los
criterios expresados a continuación.
A, Si la afirmación y la razón son verdaderas, y la razón es una explicación de la
afirmación.
B, Si la afirmación y la razón son verdaderas, pero la razón no es una explicación de la
afirmación.
C, Si la afirmación es verdadera y la razón es falsa.
D, Si la afirmación es falsa y la razón es verdadera.
E, Si la afirmación y la razón son falsas.
10.) Una onda cuando cambia de medio se refracta porque la frecuencia de la onda
varía.
A.
B.
C.
D.
E.
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11.) Cuando una onda choca contra un obstáculo se refleja porque la dirección de
propagación cambia.
A. B. C. D. E.
12.) El movimiento de una pelota que se mueve cerca a la superficie terrestre es un
movimiento ondulatorio porque la pelota rebota y se refracta.
A. B. C. D. E.
13.) Las ondas que se producen en la superficie del agua son trasversales porque las
partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación.
A. B. C. D. E.
14.) Cuando una onda se refracta la razón entre el seno del ángulo de incidencia y el
seno del ángulo de refracción es igual a la razón de las velocidades porque el medio de
propagación no ha cambiado.
A. B. C. D. E.
15.) En una onda longitudinal, el fenómeno físico que no se cumple es
A. Reflexión.
B. Difracción.
C. Polarización.
D. Interferencia.
16.) El fenómeno de refracción se produce cuando
A. la onda choca contra un obstáculo.
B. la onda reduce los planos de vibración a uno solo.
C. la onda cambia de medio de propagación.
D. la onda pasa a través de un orificio.
17.) En la gráfica, se muestra una onda que
de un medio a otro. Al analizarla, podemos
decir que:
A. V1 = V2.
B. V1 V2.
C. V1 V2
D. .
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► Coloco al frente de cada afirmación una V si es verdadero,
o una F si es falso, según corresponda.
18.) El cambio de dirección que experimenta una onda cuando pasa de un medio se
denomina refracción… ( ).
19.) Las ondas al chocar contra una barrera se reflejan y cambian la longitud de onda…
( ).
20.) En el extremo fijo de una cuerda, en la cual se produce una onda estacionaria
siempre hay un nodo… ( ).
21.) El principio de Huygens es un modelo que se aplica únicamente a ondas
circulares… ( ).
22.) Las ondas al cambiar de medio de propagación, cambian de frecuencia. ( ).
23.) La interferencia constructiva se presenta cuando dos ondas se encuentran y se
anulan… ( ).
24.) Cuando se trata de un flujo de partículas, tiene sentido la ocurrencia o aplicación de
A. Difracción.
B. Reflexión.
C. Principio de Huygens.
D. Principio de superposición.
25.) Un frente de onda al pasar del medio
1 al medio 2, y luego al medio 3 muestra
el comportamiento indicado en el gráfico a
continuación.
Al comparar las velocidades de
propagación, se cumple
A. V1 V2
B. V1 = V3
C. V3 V2.
D. V1 V3.
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GUÍA – TALLER N° 10.
Semana número ___ del ___ al ___ de_____________________ de
20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA:
Los fenómenos ondulatorios que podemos observar a nuestro alrededor son muy
frecuentes y variados, tal es el caso, si en un punto de la superficie tranquila del agua
de una piscina, de un recipiente de capacidad volumétrica, ocasionamos un pequeño
hundimiento, se produce una perturbación que se propaga por la superficie.
Ahora bien si hacemos oscilar una cuerda desde uno de sus extremos, la perturbación
se transmite por la cuerda. Estas perturbaciones son de carácter ondulatorio. También
se produce una onda cuando hacemos vibrar una cuerda de una guitarra, caso en el
cual la vibración se extiende a través de las moléculas de aire, propagándose en el aire.
Esta vibración percibida por el oído humano es el sonido.
PROPUESTAS
► Cita algunos fenómenos ondulatorios, de tu alrededor.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
► Del primer gráfico anterior, ¿Qué transmiten los círculos que observamos al producir
una perturbación en un punto de la superficie del agua?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Dominó en serieGotas de agua
Dominó en serie
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Existen sensaciones que percibimos del medio ambiente como el sonido, la luz, las
ondas formadas en la superficie del agua, que nos llegan a través de movimientos
ondulatorios, con características de “transportar energía” de un punto del medio a otro,
sin que haya “desplazamiento de masa”.
Los objetos vibrantes tienen la capacidad de generar
ondas; podemos decir entonces que una onda es una
perturbación que viaja a través del espacio o en un
medio elástico, transportando energía sin que haya
desplazamiento de masa.
Una onda se propaga a través de un medio gracias a
la vibración que se produce en las partículas de éste.
La dirección de propagación de la onda puede ser
paralela o perpendicular a la dirección de oscilación
de las partículas del medio de propagación.
Las ondas periódicas, son aquellas en las cuales las
partículas del medio tienen un movimiento periódico,
debido a que la fuente perturbadora vibra
continuamente.
Pulso o perturbación, es aquel en el cual cada
partícula del medio permanece en reposo hasta que
llegue el impulso, realizando así una oscilación con
movimiento armónico simple (M.A.S.).
Las ondas las podemos clasificar según dos criterios,
llamados medio de propagación, y dirección de propagación.
Según el medio de propagación, encontramos las ondas mecánicas y las ondas
electromagnéticas; y según la dirección de propagación, aparecen las ondas
longitudinales y las transversales.
Las ondas mecánicas, transportan energía a través
de un medio elástico que vibre, como ejemplo,
tenemos las ondas sonoras, las ondas de las
cuerdas, las ondas formadas en la superficie del
agua; Obsérvese en el gráfico que la vibración es
longitudinal.
CLASIFICASIÓN DE LAS ONDAS
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo plantee y argumente hipótesis y regularidades, haciendo uso adecuado de
la interpretación de situaciones, con la ayuda de modelos y la verificación de hipó
tesis.
INDICADOR DE DESEMPEÑO: Analizo y argumento datos, tablas y gráficos
como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de
condiciones relacionados con el movimiento ondulatorio.
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Las ondas electromagnéticas, transportan energía por medio
de campos eléctricos (E), y campo magnéticos (B) que s
pueden propagar en el vacío, no requieren de medio de
propagación, como ejemplo, se presentan las ondas de la luz,
la radiación ultravioleta, lo rayos X, ondas de radio, las
microondas. Obsérvese que la vibración de campos es
perpendicular.
Las ondas longitudinales, se caracterizan
porque las partículas del medio vibran en la
misma dirección de propagación de la onda,
es decir el movimiento de la partícula tiene la
misma dirección del movimiento de la onda.
Ej. Onda de sonido, ondas de resortes.
Las ondas transversales, se
caracterizan porque las
partículas del medio vibran
perpendicularmente a la
dirección de propagación de la
onda. Ej. Ondas en la superficie
del agua, una onda de luz, ondas
en una cuerda.
OBSERVACIÓN: 1.) LONGITUD DE ONDA: Es la distancia mínima entre dos puntos
cualesquiera sobre una onda que s comportan
idénticamente en una oscilación completa.
2.) ECUCIONES EN UNA ONDA VIAJERA.
2.1) Número de onda. k = .
2.2) Velocidad angular. w = = . 2.3) Período. T = t/n.
2.4) Velocidad de propagación. V = . 2.5) Densidad lineal.
►Respondo las preguntas 1 y 2 de acuerdo a la siguiente información.
Una cuerda tiene 5,5m de longitud y una masa de 0,055kg, se encuentra
tensionada con una fuerza de 16N. Un extremo de la cuerda vibra con una
frecuencia de 10Hz.
1.) Deseo saber la velocidad de propagación de la onda de la cuerda al aplicarle la
tensión, luego al comparar el valor en m/seg, puedo expresar que es:
A. menor que 40 m/seg.
B. mayor que 40 m/seg.
C. exactamente igual a 40 m/seg.
D. exactamente igual a 80 m/seg.
2.) Al determinar la longitud de onda λ, puedo inferir
A. 4m. B. 0,25m. C. 8m. D. 0,5m.
3.) Se llama longitud de onda “λ”, a
A. el número de oscilaciones en un período.
B. la distancia recorrida por la onda en un período.
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C. el número de oscilaciones en la unidad de tiempo.
D. la distancia entre dos nodos consecutivos.
►Las preguntas 4 a 7, se marcan de acuerdo con el siguiente criterio.
A, si 1 y 2 son verdaderas. B, si 2 y 3 son verdaderas.
C, si 3 y 4 son verdaderas. D, si 2 y 4 son verdaderas.
4.) El sonido es una onda de tipo:
1. electromagnético. 2. mecánico. 3. longitudinal. 4. transversal.
A. B. C. D.
► En la siguiente ilustración de una onda.
5.) Al interpretar el gráfico, se infiere que
1. la amplitud, es igual a 0,5m.
2. la longitud de onda, es igual a 4m.
3. la amplitud es igual a 1m.
4. la longitud de onda, es igual a 2m.
A. B. C. D.
6.) Si el período de propagación de la onda en la ilustración anterior es de 0,4seg
1. la velocidad de propagación de la onda, es igual a 10 m/seg.
2. la frecuencia de propagación de la onda, es igual a 2,5 Hz.
3. la longitud de onda, es igual a 2 m.
4. la velocidad de propagación de la onda, es igual a 5 m/seg.
A. B. C. D.
7.) La masa de la cuerda de la onda del gráfico es de 0,08kg, por tanto, podemos decir que
1. el número de onda, es 15,7.
2. el número de onda, es 1,57.
3. la densidad lineal, es de 0,02kg/m.
4. la densidad lineal, es de 0,2kg/m.
A. B. C. D.
HORA DE PLANTEAR HIPÓTESIS Y REGULARIDADES
Escribo las respuesta en el cuaderno
1.) ¿Por qué factor se debe multiplicar la tensión de una cuerda para que la velocidad de las
ondas que se propagan en ella se triplique?
2.) ¿De qué manera, un aumento en la frecuencia de una onda afecta la longitud de onda
de la onda producida?
3.) Una cuerda de 24m de largo, se divide en 6 segmentos y con cinco de ellos se forma
una cuerda más gruesa. Las dos cuerdas, la delgada y la gruesa, se someten a la
misma tensión y se generan en cada una de ellas 25 vibraciones en 10 segundos.
Expresa en cuál de las dos, es:
3.1) Mayor la densidad lineal o densidad longitudinal.
3.2) Mayor la velocidad de propagación de las ondas.
3.3) Mayor la frecuencia de las ondas producidas.
3.4) Mayor el período de vibración.
HORA DE LA MODELACIÓN
► Para cada una de las siguientes proposiciones conceptuales, realizo el mentefacto
proposicional.
P1: Las ondas de radio, las ondas de luz, y las microondas que son ondas
electromagnéticas ya que la vibración de campos se hace en forma perpendicular,
mientras que las ondas de sonido, ondas de resortes que son ondas mecánicas
longitudinales, según criterio de clasificación.
P2: Según la dirección de propagación las ondas pueden ser longitudinales y
transversales, las primeras son aquellas que se caracterizan porque las partículas del
medio vibran en la misma dirección de propagación de la onda, mientras que las
segundas se caracterizan ya que las partículas del medio vibran perpendicularmente a la
dirección de propagación de la onda.
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FASE AFECTIVA:
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
Al variar la profundidad del agua en una cubeta
de ondas colocando en ella un vidrio plano como
lo muestra el gráfico, obtenemos dos medios
diferentes. Al generar ondas periódicas planas,
se obtiene la configuración observada.
Si realizamos un pequeño corte transversal de la
cubeta d ondas, se nos puede presentar el
siguiente gráfico.
PREGUNTAS
1.) ¿Cómo son las longitudes de onda en cada uno de los medios?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
2.) ¿Las velocidades son iguales en los dos medios, si o no, por qué?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
INDICADORES
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Yo, realizo adecuadamente la experiencia, y expreso en forma
cualitativa y cuantitativa las observaciones resultantes.
41 Equipo Académico-Pedagógico.
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1. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción cualitativa
y cuantitativa.
2. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, y siguiendo
instrucciones.
3. Valoro el trabajo en equipo, con la participación activa en la toma de decisiones
para la búsqueda de solución a situaciones problemas.
4. Interpreto situaciones con ayuda de modelos.
5. Formulo hipótesis desde un argumento explicativo.
6. Verifico hipótesis, y elaboro conclusiones.
♥ LEY FUNDAMENTAL DE LA REFRACCIÓN
En el primer gráfico se muestra un pulso en varias posiciones, éste alcanza la superficie
de separación entre los medios y se sigue propagando por el medio 2.
Cuando el pulso cambia de medio, ¿Varía la longitud de onda? ¿Varía la frecuencia?
¿Varía la velocidad? ¿En qué medio es mayor la velocidad? ¿Qué fenómeno
experimenta el pulso al pasar de un medio a otro?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Consideremos que el pulso alcanza la superficie de separación en el punto B grafico 2,
y se refracta. Teniendo en cuenta que su propagación en el primer medio es con
velocidad constante V1, mientras que en el segundo medio es con velocidad constante
V2.
¿Qué distancia recorre el extremo del pulso que incidió en B y llegó a C en el intervalo
de tiempo Δt?
¿Qué distancia recorre el extremo del pulso que se encontraba en A y llega a D, en el
mismo intervalo de tiempo Δt?
42 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Hallo el valor de Sen θi, sabiendo que el triángulo BAD es rectángulo en A.
______________________________________________________________________
¿Qué representa θi? ¿Qué clase de triángulo es BCD?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Hallo Sen θr.
______________________________________________________________________
¿Qué representa θr?
______________________________________________________________________
Teniendo las informaciones anteriores, podemos comprobar que al dividir Sen θi entre
Sen θr se obtiene…
______________________________________________________________________
Expreso con este resultado la LEY FUNDAMENTAL DE LA REFRACCIÓN…
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
♥ MODELO DE ONDA TRANSVERSAL (SOBRE PAPEL)
Sobre una hoja e cartulina o papel de 10cmx28cm,
dibuja una sinusoidal, donde λ es de 6cm, y la
amplitud A = 4cm, tal como lo muestra el gráfico 1.
Recorta otra cartulina o papel de 22cmx28cm, y
hágale tres ranuras, de 7cm de longitud y de 3mm de
ancho, separadas entre sí λ/2 “(es decir 3cm)”, tal
como lo indica el gráfico 2.
Pliegue esta cartulina e introduzca en el interior la
sinusoidal ya hecha.
Hale lentamente la sinusoidal, y expresa tu
observación (¿Qué sucede?)
1.) Con la onda.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.) Respecto a los puntos que aparecen en las ranuras.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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♥ ESTUDIO DINÁMICO DE UN RESORTE
Fija el extremo de un resorte tal como lo indica el gráfico, y
cuelga masa m1, m2, m3, como te parezca, en el otro extremo.
Estira adecuadamente el resorte con la mano y luego suéltalo.
Nota que se producen oscilaciones verticales, cuyo período es
de la forma T2
= m (4π2
/k) + mo (4π2
/k), donde k es la constante
del resorte, y mo l masa equivalente del resorte que oscila.
Mida ahora el período T de oscilaciones para varias masas m, y
trace la curva T v/s m. [T = f (m)].
¿Cómo es la representación gráfica?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Dibujo ahora, el gráfico de T2
= f (m).
¿Cómo se observa la representación gráfica, en cuanto a la curva?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Expreso la pendiente de la recta resultante, donde tan θ = , deduzca el valor para k.
______________________________________________________________________
Por último deduzca por extrapolación como lo indica el gráfico dado a continuación, el
valor de la masa mo.
44 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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GUÍA – TALLE R N° 12.
► Responda las preguntas 1 a 4, de acuerdo con la siguiente información.
El mecanismo más simple considera una masa suspendida de un resorte que está
atado a un soporte anclado al suelo. Cuando el resorte se agita al paso de las ondas
sísmicas, la inercia de la masa hace que ésta permanezca un instante en el mismo
punto de reposo y cuando sale del mismo, tiende a oscilar.
Si se adhiere a la masa suspendida un pincel o lápiz a fin de que inscriba en un papel
sobre un cilindro que gira a tiempo constante, se registraría una componente del
movimiento del suelo. En este caso, puede ser un sismógrafo de componente vertical
tal como lo muestra el gráfico. El papel o lámina sobre el cual se registra el movimiento
del suelo se llama sismograma.
1.) El sismógrafo se prueba haciendo oscilar la masa manualmente y sobre el
sismograma queda el siguiente registro, en un tiempo de 1 segundo.
Del gráfico se puede afirmar que:
A.) la longitud de onda es de 6cm.
B.) la amplitud es de 20cm.
C.) La velocidad de giro del temblor es de 3cm/seg.
D.) La frecuencia de vibración es Hz.
2.) Si la masa que cuelga del resorte se hace cuatro veces menor, el período T
A.) disminuye a la cuarta parte.
PROPÓSITO EXPRESIVO: Yo, interpreto y doy solución a cada interrogante,
realizando su argumentación.
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B.) disminuye a la mitad.
C.) aumenta cuatro veces.
D.) no cambia.
3.) Si el movimiento generado en el resorte es armónico simple, la fuerza recuperadora
es nula en:
A.) el punto de equilibrio.
B.) el punto de máximo estiramiento del resorte.
C.) el punto de máxima contracción del resorte.
D.) todos los puntos del movimiento.
4.) La energía liberada en un temblor, puede relacionarse con un elemento de la onda
registrada en el sismograma.
Dicho elemento, es:
A.) la amplitud.
B.) la velocidad de propagación.
C.) la longitud de onda.
D.) la frecuencia de oscilación.
5.) En un planeta x, un péndulo simple de 0,6m oscila con un período de 2 segundos, al
tomar π2
= 10, podemos decir que la aceleración de la gravedad g en m/seg2
, es:
A.) 6.
B.) 60.
C.) 0,6.
D.) 3.
► Responda las preguntas 6 y 7, teniendo en cuenta la información: Sobre la superficie
de una piscina, un vibrador vertical tiene un movimiento armónico simple de 4cm
amplitud, 5Hz de frecuencia, la velocidad de las ondas en la superficie del agua es
50cm/seg.
6.) La frecuencia o velocidad angular w, es de la forma:
A.) 31, 4 rad/seg
B.) 3, 14 rad/seg
C.) 314 rad/seg
D.) 0,628 rad/seg
7.) Si, π2
= 10, podemos decir que la aceleración máxima am, es.
A.) 40 m/seg2
.
46 Equipo Académico-Pedagógico.
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B.) 400 cm/seg2
.
C.) 400 m/seg2
.
D.) 40 cm/seg2
.
► Responda las preguntas 8 a 10, teniendo en cuenta la información: Un hilo de
caucho tiene una longitud natural de 1,5 m y una masa de 4 gramos.
8.) Para doblar su longitud se necesita una tensión de 3 Newton, luego el valor de la
constante k, equivale a:
A.) 0,2 N/m.
B.) 20 N/m.
C.) 2 N/m.
D.) 6 N/m.
9.) Si se dispone este hilo entre dos puntos separados 2 m, la velocidad de propagación
de una onda transversal en este hilo, es:
A.) V = 22, 36 m/seg
B.) V = 2, 24 m/seg
C.) V = 223,6 m/seg
D.) V = 2236 m/seg.
10.) Podemos decir, que el tiempo aproximado que emplea una onda para recorrer todo
el hilo, es:
A.) 0,09 seg.
B.) 0,9 seg.
C.) 4,47 seg.
D.) 0,447 seg.
► Responda las preguntas 11 y 14, teniendo en cuenta la información: Una cuerda de
longitud 0,2 m, masa 0,4 kg, se somete a una tensión de 18 N. Si se producen 40
vibraciones en 10 segundos.
11.) La masa por unidad de longitud, más conocida como densidad lineal μ, es:
A.) 2 kg/cm
B.) 2 g/m
C.) 2 kg/m
D.) 2 g/cm.
47 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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12.) La velocidad de propagación V, siendo que V = , por tanto es lógico decir que
su valor, es:
A.) 3 m/seg
B.) 4, 5 m/seg
C.) 0, 3 m/seg
D.) 45 m/seg.
13.) La frecuencia de las ondas que expresa oscilaciones en la unidad de tiempo es
A.) 0,4 Hz.
B.) 4,0 Hz.
C.) 0,25 Hz.
D.) 2,5 Hz.
14.) La longitud de onda λ que expresa distancia entre dos puntos idénticos de la onda
en una oscilación completa, en este caso podemos decir que su valor está dado por
A.) 7,5 m
B.) 75 m
C.) 0,075 m
D.) 0,75 m
15.) Analiza el gráfico del movimiento ondulatorio representado por siendo que la
velocidad de propagación es de 8,6 m/seg. Al buscar el valor de la frecuencia y el
período respectivamente, se toma a
A.) 430 Hz y 2,33x10- 3
seg
B.) 430 Hz y 2,33x103
seg
C.) 43 Hz y 2,33x10- 3
seg
D.) 43 Hz y 2,33x103
seg.
16.) El fenómeno de refracción se produce cuando:
A.) la onda cambia de medio de propagación.
B.) la onda reduce los planos de vibración a uno solo.
C.) la onda choca contra un obstáculo.
D.) la onda pasa a través de un orificio.
48 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
ARQUIDIOCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
DISEÑO CURRICULAR COLEGIOS ARQUIDIOCESANOS
GUÍA TALLER
AÑO LECTIVO ____________
ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN
AMBIENTAL: FÍSICA
GRADO: DÉCIMO
PERÍODO: SEGUNDO
49 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
PRESENTACIÓN.
COLEGIO GRADO
DÉCIMO
ÁREA
CIENCIAS NATURALES (FÍSICA)
DOCENTE TIEMPO PREVISTO
SEGUNDO PERÍODO
HORAS
27.
PROPÓSITOS DEL PERÍODO
A NIVEL AFECTIVO:
Que mostremos mucho interés por:
♪ Plantear y resolver situaciones problemas en la aplicabilidad práctica en el diario
vivir, y las tecnológicas con la acústica y óptica.
♪ Extraer pensamientos y modelar mentefactos conceptuales y proposicionales
cromatizados, con aproximación al pensamiento científico integral.
A NIVEL COGNITIVO:
♪ Comprehendamos claramente los conceptos de acústica y óptica.
A NIVEL EXPRESIVO:
Que nosotros los estudiantes tengamos la capacidad de:
♪ Extraigamos adecuadamente pensamientos.
♪ Modelemos mentefactos proposicionales cromatizados y conceptuales.
♪ Interpretemos, resolvamos y argumentemos situaciones problemas en la aplicabilidad
del movimiento pendular y ondulatorio, junto con las clases y propiedades de
fenómenos relacionados con ondas, demostrando avances en el desarrollo del
pensamiento científico integral.
EVALUACIÓN: INDICADORES DE DESEMPEÑO
1. Desarrollo del pensamiento a través del uso adecuado de proposiciones complejas,
conceptos y precategorías con sus respectivos mentefactos. De igual manera potenciar
los operadores del M.L.O relacionados con el movimiento ondulatorio.
2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de
decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con el movimiento
ondulatorio.
3. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el movimiento
ondulatorio.
4. Realizo lectura comprehensiva e interpreto textos relacionados con fluidos.
5. Produzco textos orales y escritos a partir de observaciones que me permiten plantear
hipótesis y regularidades sobre el movimiento ondulatorio.
50 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
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COMPETENCIAS Y HABILIDADES
COMPETENCIAS HABILIDADES
► Desarrollar el pensamiento a través del uso
adecuado de la proposición modal con sus
respectivas operaciones intelectuales y
mentefactos. De igual manera potenciar los
operadores del M.L.O.
► Seguir instrucciones y utilizar flujogramas en
el planteamiento y resolución de situaciones
problemas propio de la Física.
► Interpretar y analizar datos, tablas y gráficos
como resultado de la aplicación del método
científico.
► Comprehender e interpretar textos donde:
3. Explico la utilización de cada uno de los
términos o elementos partícipes en cada
uno de los movimientos.
4. Presento la solución acorde a la
enseñanza (Modelación).
Observar.
Construir y extraer proposiciones
de los textos propuestos, y
realizar la modelación adecuada.
Particularizar y generalizar.
Estableces semejanzas y
diferencias.
Preguntar significativamente.
Definir (Sinonimizar,
contextualizar, radicar)
Analizar (puntuar y
pronominalizar).
Seguir instrucciones.
EJES TEMÁTICOS
1. ACUSTICA – OPTICA:
1.1Cualidades del sonido.
1.2Efecto Doppler.
1.3Espejo.
1.4Lentes
1.5Acercamiento de la relatividad y velocidad de la luz.
1.6Laboratorio.
DIDÁCTICAS
 Didácticas proposicionales.
 Didácticas conceptuales.
 Didácticas Argumentales.
RECURSOS
 Logísticos: salón, tablero, marcadores, carteleras
 Audiovisuales: video-bean, sala de internet, diapositivas, videos, grabadoras.
51 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
ARQUIDIÓCESIS DE CALI
FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS
ÁREA DE CIENCIAS NATURALES
PRUEBA DE DIAGNÓSTICA DE FÍSICA
Propósito Expresivo:
Que nosotros interpretemos, y resolvamos situaciones
Problemas aplicados a la acústica y la óptica.
►Responda las preguntas 1 a 5,
teniendo en cuenta el siguiente texto: La
acústica es el estudio del sonido. El
sonido es una onda de tipo mecánico y
naturaleza longitudinal. La velocidad de
propagación del sonido en el aire a una
temperatura aproximada de 15°C se
considera en 340m/seg.
Como el sonido es una onda mecánica
necesita de un medio de propagación.
De acuerdo con el medio, el sonido
tiene una velocidad diferente de
propagación. La mayor velocidad se
presenta en los sólidos, luego en los
líquidos y por último en los gases.
Se puede calcular la velocidad del
sonido en el aire a cualquier
temperatura ya que por cada grado
centígrado se aumenta la velocidad
0,6m/seg. Entonces tenemos que
331m/seg +/- (0,6m/seg).T.
Donde 331m/seg es la velocidad del
sonido a 0°C y T es la temperatura en
°C.
La velocidad de propagación del sonido
también se puede calcular conociendo
la distancia recorrida y el tiempo
empleado en recorrerla mediante la
expresión V = .
1.) En una tarde soleada de 35°C para
la ciudad de Cali, entonces podemos
decir acertadamente que
A.) la velocidad del sonido es 21m/seg
B.) la velocidad del sonido es 352m/seg
C.) la velocidad del sonido es 340m/seg
D.) la velocidad del sonido es 21,6m/seg
2.) Para la ciudad capital Bogotá, capital
de nuestro país Colombia, si la
velocidad del sonido es de 335,1m/seg,
entonces la temperatura T es
A.) 4,9°C.
B.) 8,5°C.
C.) 9,8°C.
D.) 4,1°C.
3.) Si una onda sonora recorre en el
agua 1,035km en 0,69 segundos,
podemos decir que
A.) la velocidad del sonido en el agua es
de 1500m/seg.
B.) la velocidad del sonido en el agua es
de 340m/seg.
C.) la temperatura en el agua es de
194,83°C.
D.) la temperatura en el agua es de
19,48°C.
4.) para determinar la longitud de onda
de un sonido cuya frecuencia es de
174,5Hz si se propaga en aire a 30°C,
siendo que V = , entonces
podemos decir acertadamente que λ, es
A.) 2 metros.
B.) 1,5 metros.
C.) 0,5 metros.
D.) 3 metros.
5.) El tiempo que emplea el sonido en
recorrer 2,04km en el aire a 15°C, es
A.) 3 segundos.
B.) 6 segundos.
C.) 30,6 segundos.
D.) 1,36 segundos.
52 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
GUIA – TALLER N° 13.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
ONDAS SONORAS
El sonido es una onda mecánica longitudinal porque las partículas del medio vibran en
la dirección de propagación de las ondas.
La frecuencia de las ondas sonoras está comprendida en el intervalo de 20 a 20.000
vibraciones por segundo. La onda de frecuencia inferior a 20 vib/seg se llama
infrasónica, mientras que la superior a 20.000 vib/seg se llama ultrasónica, y no son
captadas por el oído humano, esto quiere decir que nuestro oído capta sonidos entre
20Hz y 20.000Hz.
El sonido, para transmitirse necesita de un medio elástico, ya sea sólido, líquido o
gaseoso. En el vacío las ondas sonoras no se propagan por ser ondas mecánicas.
Los sonidos que el oído puede percibir, dependen de la variación de presión que el aire
experimenta al transmitirlos, es así como la máxima variación de presión que nuestro
oído puede tolerar es de 28 N/m2
.
1.) En la expresión: “La máxima variación de presión que nuestro oído puede tolerar es
de 28 N/m2
”, ¿Qué expresa la unidad N?, y la unidad m2
?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.) Tomando la misma expresión de la situación anterior, donde 28 N/m2
indica
variación de presión que nuestro oído puede tolerar, según esto, usted podrá escribir la
relación existente, de los tres elementos participantes.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
3.) ¿Cuál es el significado de las 20.000 vib/seg en el texto?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
4.) Sabemos que las ondas ultrasónicas pueden ser creadas por medio de vibración de
cristales de cuarzo, ¿consulta en qué se utiliza el ultrasonido, y qué animal emite y
percibe este tipo de sonido?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
53 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de
las situaciones problemas, gráficos, problemas de acústica y óptica.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
1. Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a la acústica y la óptica.
2. Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre acústica y óptica.
Generalmente, las ondas mecánicas pueden ser observadas directamente, pero no
podemos hacer lo mismo para la luz que también es una transferencia de energía: de la
fuente hacia los objetos y de éstos hacia el ojo. Actualmente, es imposible observar
directamente la forma de un rayo o de la onda luminosa en función del tiempo. Por
tanto acerca de la naturaleza de esta transferencia, se han desarrollado varias teorías,
basadas en postulados que deben conducir a resultados de acuerdo con la experiencia.
La luz se considera como el paso de un electrón de un orbital superior a un orbital
inferior.
TEORÍA CORPUSCULAR
La luz está compuesta de corpúsculos de materia, que se rigen por las leyes mecánicas
y se desplazan a gran velocidad.
Newton enunció el siguiente postulado: “Todas las fuentes luminosas emiten pequeñas
partículas materiales en línea recta con gran velocidad”.
La luz no necesita soporte material para propagarse, por tanto puede viajar en el vacío.
TEORÍA ONDULATORIA
La luz se comporta como una onda, que necesita de un medio para su propagación, la
onda es de naturaleza longitudinal.
Huygens, secundado por Young y Fresnel, postuló:
► La luz se debe a vibraciones periódicas.
► La luz simple o monocromática está formada de vibraciones sinusoidales de
frecuencia bien definida del tipo Y = A.cos (2 Y es la elongación, A su amplitud y f
su frecuencia.
El conjunto de todas las vibraciones luminosas forma la onda o radiación luminosa.
► En el vacío, todas las radiaciones se propagan a velocidad constante, c, donde λ= .
Como esta longitud es muy pequeña, se utilizan nuevas unidades, como:
1 angstrom = 1 A = 10-7
mm = 10-10
m.
1 micrómetro = 1 = 10-3
mm = 10-6
m.
54 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
TEORÍA CUÁNTICA
Para poder explicar este último hecho se debió postular la existencia de paquetes de
energía, llamados fotones o cuantos, asociados a las vibraciones luminosas. La luz es
de naturaleza discontinua, está formada por paquetes de energía, llamados quantum.
La mecánica cuántica, la luz tiene una naturaleza dual, se comporta como onda y a
veces se comporta como partícula.
► DESCRIPCIÓN DE FENÓMENOS ACÚSTICOS.
Con base en los comportamientos característicos de las
ondas, y teniendo en cuenta que el sonido es una onda
longitudinal, identifico los fenómenos de reflexión, refracción,
difracción, e interferencia, para dar solución a los siguientes
enunciados.
1.) Cambio de dirección del sonido, cuando choca con un obstáculo… ( ).
2.) Superposición de los movimientos de los sonidos presentes en una misma región
del espacio… ( ).
3.) Cambio de velocidad que experimenta el sonido al cambiar de medio… ( ).
4.) Desdoblamiento que experimenta el sonido alrededor de un obstáculo… ( ).
► En un apartamento dos personas hablan; las personas se encuentran en cuartos
diferentes. Debo analizar cada una de las afirmaciones colocando (F) para falso, y (V)
para verdadero:
5.) Las personas se escuchan lo que hablan debido a que el sonido se transmite por
reflexión de pared a pared… ( ).
6.) Se escuchan por transmisión a través de las paredes… ( )
7.) Se escuchan porque al llegar el sonido a cada puerta, éstas se convierten en
centros productores de ondas… ( ).
8.) El sonido como cualquier otra onda al chocar contra un obstáculo se refleja, el
sonido reflejado se llama eco… ( ).
► Situación Problema:
9.) Un joven situado entre dos montañas a 15ºC, emite un sonido, luego si él percibe
el primer eco a los 3 seg, y el segundo a los 5 seg. Podemos decir que
A.) las montañas están separadas 340 metros.
B.) las montañas están separadas 1360 metros.
C.)las montañas están separadas 510 metros.
D.)las montañas están separadas 850 metros.
55 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
RESUELVO LOS SIGUIENTES CASOS APLICANDO TUS HABILIDADES DE LA
ARGUMENTACIÓN:
¿Qué ocurre si aleja o acerca los objetos al frasco?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
¿Qué sucede?
Sustente.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
CASO 1. ¿Qué está pasando?
Al pasar la luz por el frasco con agua se refracta. Los
rayos se desvían igual que una lente de aumento. Esta
lente tiene una distancia focal muy pequeña, por lo que
presenta las imágenes invertidas de los objetos que se
encuentran un poco alejados del frasco.
AGUA
CASO 2. Montaje:
Se coloca la moneda en el fondo del vaso vacío tal
como se indica en la figura A. La luz que sale de la
moneda se transmite en línea recta e incide en el ojo.
Al bajar un poco la posición del ojo, la moneda
desaparece. Al llenar el vaso con agua, la moneda
aparece de nuevo (figura B).
56 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
GUÍA – TALLER N° 14.
Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana)
FASE AFECTIVA
ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN
CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO
Las sensaciones percibidas por nuestro oído nos sugieren que existen diferentes
características del sonido. Una guitarra, por ejemplo, produce diferentes notas
musicales. Algunas notas, las producidas por las cuerdas más delgadas, son percibidas
como más agudas.
Entre las características más conocidas, para los diferentes sonidos, tenemos: el tono,
la intensidad, y el timbre.
1.) Al producir dos veces la misma nota en una guitarra al pulsar la misma cuerda cada
vez con diferente intensidad, ¿Será que encontramos alguna diferencia entre los dos
sonidos producidos?, ¿Por qué?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.) Si en lugar de utilizar una guitarra, utilizamos además una flauta y producimos la
misma nota, con los dos instrumentos, ¿Encontramos alguna diferencia entre los
sonidos producidos?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
57 Equipo Académico-Pedagógico.
Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física.
Colegios Arquidiocesanos de Cali.
PROPÓSITO EXPRESIVO:
Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de
las situaciones problemas respecto a las cualidades del sonido.
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de
situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con acústica y óptica.
TONO
También conocido como altura de un sonido, nos permite decir cuando un sonido es
alto o agudo, y cuando es bajo o grave.
El tono depende de la frecuencia. A un tono alto corresponde una frecuencia alta,
quiere decir que el sonido es más agudo, y a un tono bajo una frecuencia menor, es
decir el tono es grave.
TIMBRE
Cualidad que nos permite distinguir de donde proviene el sonido. El timbre depende de
la fuente emisora y de la forma de la onda.
Si dos objetos diferentes emiten simultáneamente sonidos del mismo tono e intensidad
podemos diferenciar el sonido producido por cada uno.
INTENSIDAD
Cualidad que nos permite oír a mayor o menor distancia. La intensidad depende de la
distancia del observador, la amplitud de vibración y la masa vibrante. Esta cualidad nos
permite diferenciar un sonido fuerte de uno débil (grito – susurro).
Relación útil, donde A área del frente de onda, P potencia, I intensidad: I = .
P (watios); A (cm2
), siendo A = 4 R2
superficie de la esfera de radio R.
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  • 1. 1 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ARQUIDIOCESIS DE CALI FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS DISEÑO CURRICULAR COLEGIOS ARQUIDIOCESANOS GUÍA- TALLER AÑO LECTIVO ____________ ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL: FÍSICA GRADO: DÉCIMO. PERÍODO: PRIMERO.
  • 2. 2 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. PRESENTACIÓN COLEGIO GRADO DÉCIMO ÁREA CIENCIAS NATURALES (FÍSICA) DOCENTE TIEMPO PREVISTO PRIMER PERÍODO HORAS 27 PROPÓSITOS DEL PERÍODO A NIVEL AFECTIVO: Que mostremos mucho interés por: ♪ Plantear y resolver situaciones problemas en la aplicabilidad práctica en el diario vivir, y las tecnológicas con los movimientos vibratorios. ♪ Extraer pensamientos y modelar mentefactos conceptuales y proposicionales cromatizados, con aproximación al pensamiento científico integral. A NIVEL COGNITIVO: ♪ Comprehendamos claramente los conceptos de movimiento pendular y ondulatorio, al igual que sus propiedades, clasificación y fenómenos. A NIVEL EXPRESIVO: Que nosotros los estudiantes tengamos la capacidad de: ♪ Extraigamos adecuadamente pensamientos. ♪ Modelemos mentefactos proposicionales cromatizados y conceptuales. ♪ Interpretemos, resolvamos y argumentemos situaciones problemas en la aplicabilidad del movimiento pendular y ondulatorio, junto con las clases y propiedades de fenómenos relacionados con ondas, demostrando avances en el desarrollo del pensamiento científico integral. EVALUACIÓN: INDICADORES DE DESEMPEÑO 1. Desarrollo del pensamiento a través del uso adecuado de proposiciones complejas, conceptos y precategorías con sus respectivos mentefactos. De igual manera potenciar los operadores del M.L.O relacionados con el movimiento ondulatorio. 2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con el movimiento ondulatorio. 3. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el movimiento ondulatorio. 4. Realizo lectura comprehensiva e interpreto textos relacionados con fluidos.
  • 3. 3 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 5. Produzco textos orales y escritos a partir de observaciones que me permiten plantear hipótesis y regularidades sobre el movimiento ondulatorio. COMPETENCIAS Y HABILIDADES COMPETENCIAS HABILIDADES ► Desarrollar el pensamiento a través del uso adecuado de la proposición modal con sus respectivas operaciones intelectuales y mentefactos. De igual manera potenciar los operadores del M.L.O. ► Seguir instrucciones y utilizar flujogramas en el planteamiento y resolución de situaciones problemas propio de la Física. ► Interpretar y analizar datos, tablas y gráficos como resultado de la aplicación del método científico. ► Comprehender e interpretar textos donde: 1. Explico la utilización de cada uno de los términos o elementos partícipes en cada uno de los movimientos. 2. Presento la solución acorde a la enseñanza (Modelación). Observar. ► Construir y extraer proposiciones de los textos propuestos, y realizar la modelación adecuada. ► Particularizar y generalizar. ► Estableces semejanzas y diferencias. ► Preguntar significativamente. ► Definir (Sinonimizar, contextualizar, radicar) ► Analizar (puntuar y pronominalizar). ► Seguir instrucciones. EJES TEMÁTICOS 1. EVENTOS ONDULATORIOS: 1.1 Movimiento Vibratorio. 1.2 Movimiento Pendular. 1.3 Clasificación y Propiedades de las ondas. 1.4 Fenómenos ondulatorios. 1.5 Laboratorio aplicando el método científico. 1.6 Aplicación Pruebas Saber 10º. DIDÁCTICAS  Didácticas proposicionales.  Didácticas conceptuales.  Didácticas Argumentales. RECURSOS  Logísticos: salón, tablero, marcadores, carteleras  Audiovisuales: video-bean, sala de internet, diapositivas, videos, grabadoras.
  • 4. 4 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. A. se desplaza hacia abajo. B. no gira. C. gira en sentido antihorario. D. gira en sentido horario ARQUIDIÓCESIS DE CALI FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS ÁREA DE CIENCIAS NATURALES PRUEBA DE DIAGNÓSTICA DE FÍSICA Propósito Expresivo: Que yo Interprete, plantee y resuelva situaciones problemas aplicados a la caracterización de la Medición en la Ciencia. ► Utiliza el siguiente texto, para dar solución a las siguientes situaciones. La física se basa en unos principios y comprende el desarrollo de conceptos. La aplicación de estos principios y conceptos generalmente incluye la medición de una o más cantidades. Las magnitudes fundamentales son aquellas que no pueden expresarse en función de otras y con las cuales toda la Física puede ser descrita. Utilizaremos, la longitud (L), la masa (m), el tiempo (t), y una cuarta magnitud llamada carga eléctrica (Q). No olvide que tenemos como unidades de longitud el metro y todos sus múltiplos y submúltiplos, para la masa, el kilogramo y sus derivados; el tiempo con la hora, minutos, segundos; por último para la carga Q, su unidad viene dada en calorías (cal), kilocalorías (Kcal), donde 1cal = 4,186 julios (4,186J). Las magnitudes derivadas se obtienen de las magnitudes fundamentales mediante el desarrollo de las relaciones matemáticas (Ecuaciones). 1.) Un chef observa un programa de cocina en TV. En la receta se pide que precaliente en el horno una pequeña porción de algunas legumbres para que reciba 40 cal. El caballero revisa su horno y se da cuenta que se encuentra calibrado en julios (J), entonces pide a su hijo de grado 10° que le realice la conversión. La respuesta que debe dar el hijo, es: A. 16,744 J. B. 167,44 J. C. 1674,4 J. D. 16744 J. 2.) Se tienen dos discos en contacto como lo muestra la gráfica. Si el disco 2 gira en sentido horario, podemos decir que el disco 1. 3.) Una unidad dimensional derivada es la velocidad, que se expresa en L.t -1 o L/t, es decir en nuestro diario vivir decimos en algún caso m/seg, si un móvil lleva una velocidad de 41.4km/h; podemos inferir que: A.) el móvil recorre 11.5m cada segundo. B.) el móvil recorre 115m cada segundo C.) el móvil es muy veloz. D.) el móvil por cada seg recorre 1.15m. 4.) Para expresar unidades muy pero muy grandes, al igual que las muy pequeñas, se sugiere utilizar notación científica, donde se expresa la medida con una parte entera entre 0 y 10 seguida de decimales con la potencia de 10. Ejemplo 2,35x108 m, o 5,6x10-10 mm. Si tenemos la medida distancia Tierra-Sol como 150.000.000km, y queremos expresarla en metros con notación científica, la expresión correcta sería: A.) 1,5x1011 m. B.) 1,5X10-11 m. C.) 1,5X1010 m. D.) 1,5X10-10 m. 5.) La densidad volumétrica (р) es una magnitud física derivada, que se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y su volumen (V), es decir р = m/V. Si deseamos encontrar la densidad volumétrica en Kg/m3 , de un cilindro de aluminio cuya masa es de 32,97gramos, con un radio de 2 centímetro y una altura de 0,7 centímetro. Dicha densidad en notación científica es: A.) 375X103 kg/m3 . B.) 3,75X103 kg/m3 . C.) 0,375X106 kg/m3 . D.) 3,75X106 kg/m3 . 6.) El gráfico representa un cilindro de radio 5cm y altura 4cm. Determina el volumen y la densidad si la masa es 2 g, y exprésala en notación científica. h=4 cm r =5 cm
  • 5. 5 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA –TALLER N° 1. Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA MOVIMIENTO OSCILATORIO Existen fenómenos en la naturaleza que se repiten con las mismas características en lapsos de tiempos iguales, así como algunos objetos describen movimientos que se repiten en un determinado tiempo, ocupando las mismas posiciones. Todos estos movimientos se pueden denominar periódicos. Responde en el cuaderno: ► Expresa fenómenos de la naturaleza, que se repiten con las mismas características en lapsos de tiempos iguales ► Expresa si es posible el nombre de algunos objetos o cuerpos que describen movimientos que se repiten tomando posiciones idénticas en lapsos de tiempos iguales. ► ¿Cómo podemos denominar, estos movimientos? PROPÓSITO EXPRESIVO: ► Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de las situaciones problemas, gráficos, problemas de movimiento pendular y movimiento ondulatorio. INDICADORES DE DESEMPEÑO: ► Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de los movimientos pendulares y ondulatorios. ► Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre los movimientos pendulares y ondulatorios. Un péndulo simple está constituido por un objeto, generalmente regular, que oscila suspendido de un hilo cuya masa es despreciable. Con ello nos damos cuenta que participa un período de oscilación, la longitud del hilo, y la masa del objeto, por tal sería bueno preguntar: ¿Existe una relación entre el período del péndulo y la longitud, y con la masa?, ¿Cómo cambia el período si modificamos la longitud, o modificamos la masa?
  • 6. 6 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. Ahora, considere el movimiento de un columpio, una vez que este en movimiento, y no hay intervención de la persona que se mece, el columpio oscila como un péndulo. Las oscilaciones se producen con la frecuencia propia del columpio y se mantendrán indefinidamente si no hay fricción. ►Respondo las preguntas 1 a 4, teniendo en cuenta la siguiente información. Gráfico. Péndulo simple Es una masa colgada de una cuerda inextensible que oscila de lado a lado de un eje de referencia vertical. Se considera un oscilador armónico simple, donde existe una relación entre el período T la longitud L del péndulo, así: T = 2π.√ (L/g) π = 3,14 En un lugar terrestre, donde la acción de la Tierra es g = 10 m/seg2 , un péndulo simple tiene un período de 1,5 seg, se transporta este péndulo a otro sitio, y se encuentra con un período de 3 seg. 1.) Se puede inferir que la longitud L del péndulo simple en el lugar de la Tierra alcanza un valor de A.) 5,7m. B. 0,57 m. C. 57 m. D. 0,76 m. 2.) La aceleración (g’) de este nuevo sitio en m/seg2 es A.) igual que la gravedad del primer sitio de la Tierra. B.) la cuarta parte de la gravedad del primer sitio de la Tierra. C.) la mitad de la gravedad del primer sitio de la Tierra. D.) el doble de la gravedad del primer sitio de la Tierra. 3.) Siendo g = 10 m/seg2 la gravedad del sitio de la Tierra y g’ la gravedad del nuevo sitio de la Tierra donde se lleva el péndulo, es equivocado decir que
  • 7. 7 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. A.) g > g’. B. g = 4g’. C. g’ = 10g. D. g’ > g. B.) 4.) Al interpretar la relación T = 2π.√ (L/g), podemos deducir que: A.) el período T es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la longitud del péndulo. B.) el período T del péndulo es directamente proporcional a la longitud. C.)el período T del péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la longitud. D.)el período T es inversamente proporcional a la longitud del péndulo. 5.) Si un péndulo de 6,68cm de longitud se coloca en la luna donde la gravedad es un sexto de la terrestre, luego el período T, se expresa por: A.) 4π/10 seg. B. 2π seg. C. Π seg. D. 8π seg. ► Responda las preguntas 6 y 7, de acuerdo a la siguiente información. Un péndulo realiza 12 oscilaciones cada 30 segundos. 6.) Siendo la gravedad g = 10 m/seg2 , la longitud L del péndulo, se puede expresar aproximadamente por: A.) 1,58 m. B. 0,04 m. C. 1,27 m. D. 0,63 m. 7.) El período T y la frecuencia f respectivamente es: A.) 0,4 seg y 2,5 seg-1 . B.) 2,5 seg y 0,4 seg-1 . C.)4 seg y 2,5 seg-1 . D.)2,5 seg y 4 seg-1 . LEYES DEL PÉNDULO. Sabemos que el movimiento pendular es armónico simple porque es periódico y está producido por una fuerza recuperadora, siempre u cuando la amplitud sea bastante pequeña. PASO N° 1. Toma dos péndulos con la misma longitud pero de diferentes masas oscilantes. Déjelos oscilar libremente y mida el período de cada uno, ¿Depende el período del péndulo de la masa que oscila, si o no, ¿Por qué? Justifique la respuesta en el cuaderno. PASO N° 2. Toma dos péndulos con la misma masa oscilante pero de diferente pero de diferente longitud. Déjalos oscilar libremente, mida el período de cada uno. ¿Depende el período del péndulo de su longitud, si o no, ¿Por qué? Justifique la respuesta en el cuaderno.
  • 8. 8 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ► Dada la relación del período de un péndulo, donde participa la longitud L, la acción de la gravedad g, expresa por: T = 2π.√ (L/g) Usted debe escribir la relación de T respecto de L y g en el cuaderno. PROBLEMAS BÁSICOS 1.) ¿Cuántas oscilaciones aproximadamente, realiza un péndulo de 90cm en 0,5 minutos? A. 15,9 oscilaciones. B. 1,59 oscilaciones. C. 159 oscilaciones. D. 0,159 oscilaciones. ► RESPONDO LAS PREGUNTAS 2 A 5, DE ACUERDO CON EL SIGUIENTE GRÁFICO. El período de un péndulo es independiente de la masa, sólo depende en forma directa de la raíz cuadrada de la longitud y en forma inversa de la raíz cuadrada de la aceleración de la gravedad. En el punto de equilibrio “0”. 2.) ¿Qué podemos decir de X? A.) X > 0. B. X < 0. C. X = 0. D. X = 1. 3.) ¿Qué podemos decir de la energía cinética? A.) EC = 0. B. EC máxima. C. EP máxima. D. EP = EC. En el punto de retorno “A; B”. 4.) ¿Qué le sucede a X? A.) X = 0. B. X máximo. C. X < 0. D. X = 1. 5.) ¿Al hablar de la energía potencial, qué podemos inferir? A.) EP = 0. B. EP = EC. C. EC máxima. D. EP máxima.
  • 9. 9 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. TRABAJO EN EQUIPO Instrucciones: trabajo en el cuaderno. ► Formo en el salón de clase, un equipo de trabajo, máximo 4 personas. Diseño adecuadamente un procedimiento que te permita medir el valor de la gravedad terrestre en el lugar donde te encuentres; utilizo el concepto del péndulo simple. SITUACIÓN. En la construcción de un péndulo que se quería tuviera un período T de 0,3 segundos, se comete un error y su longitud, se hace 0,5cm más grande, ¿Cuánto se atrasa este péndulo en un minuto? Para su posible solución usted debe seguir los siguientes pasos. I. Busca la longitud L que debe tener el péndulo para que su período sea 0,3 Segundos. II. Como hay un error de construcción suma el valor hallado de L, con 0,5 cm y llámalo L’. III. Encuentra el período T’ con la nueva longitud L’, teniendo en cuenta que T = 2π. . IV. Busca el atraso del péndulo por cada segundo, realizando la diferencia entre T’ y T, (T’ – T). V. Por último, para determinar el atraso en un minuto, usted debe efectuar el producto entre diferencia anterior y 60, que será el atraso del péndulo en un minuto. EL MOTOR DE GASOLINA
  • 10. 10 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. Movimiento del pistón en un motor de cuatro tiempos. ► Un ejemplo de la relación entre el movimiento circular y el movimiento oscilatorio lo encontramos en el funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos. En este dispositivo se observa cómo a partir de un movimiento oscilatorio se puede producir un movimiento circular. En el primer tiempo, el de admisión, la mezcla de gasolina y aire llega a la cámara de combustión a través de la válvula de admisión, mientras el pistón baja a lo largo del cilindro. En el segundo tiempo, el de compresión, la válvula de admisión se cierra y el pistón sube y comprime la mezcla. En el tercer tiempo, el de explosión, la bujía produce chispa, en este tiempo se realiza trabajo sobre el pistón, pues éste baja a causa de la expansión de los gases resultantes. En el cuarto tiempo, el de escape, se abre la válvula de escape y permite la salida de los gases mientras el pistón sube por el cilindro, entonces se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión para iniciar otro ciclo. Observa que durante el ciclo, el movimiento oscilatorio del pistón se transmite a través de la biela al eje E, que describe un movimiento circular. EL TRABAJO EN EQUIPO ES PRODUCTIVO.
  • 11. 11 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLE N° 2. Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA VIBRACIONES AL SERVICIO DE LA SALUD En la salud, existen muchos lugares de recién nacidos donde utilizan osciladores de alta frecuencia para facilitar la respiración de los neonatos. Estos producen vibraciones que generan corrientes de aire (como un pequeño vibrador), que ayudan en la difusión de gases hacia los pulmones que aún no se encuentran completamente formados. Las oscilaciones de alta frecuencia también son utilizados para ayudar a los sordos y a lo hipoacústicos a percibir señales sonoras. Los osciladores también pueden ser utilizados con éxito para evitar algunas de las dolencias que afectan a los astronautas. Para responder en el cuaderno: ► Expresa que son los neonatos. ► ¿A qué se debe que los astronautas, utilicen los osciladores de alta frecuencia? ► En lo profesional de la salud, ¿Quiénes son las personas que más utilizan los aparatos de alta frecuencia, para prestar un debido tratamiento a quien lo necesite? PROPÓSITO EXPRESIVO: Que yo resuelva, argumente y siga instrucciones para dar solución a situaciones gráficas, problemas de movimiento vibratorio. INDICADORES DE DESEMPEÑO:  Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de los movimientos vibratorios.  Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre los movimientos vibratorios.
  • 12. 12 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. Observe el gráfico, para que el cuerpo de masa m, describa una movimiento oscilatorio, debe actuar una fuerza y ésta siempre se encuentra dirigida hacia la posición de equilibrio, por tal se le llama fuerza de restitución. Un tipo especial de movimiento oscilatorio es llamado movimiento armónico simple, en el cual despreciamos la fricción y el valor de la fuerza de restitución es directamente proporcional a la elongación. Todo cuerpo u objeto que describa un movimiento armónico simple se le llama un oscilador armónico. INTERPRETACIÓN DE GRÁFICO 1.) ► Realizo adecuadamente la interpretación, para la energía cinética, energía potencial, y la energía mecánica (E), en los puntos: 1. Equilibrio “0”. 2. Punto de retorno “A, y – A”. 2.) Observo el gráfico. ► Busco el valor de la velocidad máxima Vmáx, si la altura del cuerpo en el extremo A’ de la trayectoria es ho. A. Vmáx = 2gho.
  • 13. 13 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. B. Vmáx = ½ gho. C. Vmáx = √ ½ gho D. Vmáx = √ 2 gho PROBLEMAS BÁSICOS Contesto las preguntas 1 a 3, teniendo en cuenta la siguiente información. Un cuerpo de 9kg oscila atado a un resorte de constante de elasticidad k igual a 100N/m. La velocidad en el punto de equilibrio es de 1,8m/seg, no se ha considerado fricción en ese espacio. 1.) Siendo T = 2.π. , el período de oscilación de un cuerpo atado a un resorte, por tanto, es correcto afirmar que: A. el período de oscilación es menor que 1 seg. B. el período de oscilación es mayor que 2 seg. C. el período de oscilación se encuentra entre 1 seg y 2 seg; Es decir 1 seg < T < 2 seg. D. el período de oscilación es igual π seg. 2.) Siendo que la energía mecánica E, es igual a la suma de las energía cinética y potencial, es decir E = EC + EP. Al determinar el valor de la energía mecánica en la posición de equilibrio, resulta. A. 14,58 Julios. B. 16,2 Julios. C. 0 Julios. D. 29,16 Julios. 3.) Como se sabe que en el punto donde el resorte alcanza la máxima elongación, la energía potencial elástica EP es máxima, la energía cinética EC = 0, por tanto resulta que la energía mecánica es E = ½ k.A2 , siendo A la amplitud. En la búsqueda adecuada de la amplitud del movimiento descrito por el cuerpo, resulta. A. la amplitud tiene un valor aproximado menor que 0,5m. B. 0,5m < A < 1m. C. A > 1m. D. A = 1m. 4.) Para una varilla de aluminio que realiza 180 vibraciones en 1,5minutos. Podemos concluir que su período y frecuencia respectivamente es. A. 0,5seg y 2seg-1 . B. 2,5seg y 0,4seg-1 . C. 0,4seg-1 y 2,5seg. D.2, 5seg-1 y 0,4seg. 5.) Para disminuir el período de un cuerpo atado a un resorte se debería. A. llevar a la luna. B. aumentar la masa. C. disminuir la masa. D. disminuir la longitud. MOMENTO PARA VERIFICAR CONCEPTOS ► Escribo correctamente al frente de cada frase V si es verdadera, o F si es falsa, justifico además mis respuestas. 1. El período de un movimiento armónico simple indica el número de oscilaciones en determinado tiempo… ( ). 2. La máxima elongación en un movimiento armónico simple es la amplitud… ( ). 3. La frecuencia es el número de oscilaciones que efectúa un cuerpo en cada unidad de tiempo… ( ). 4. La frecuencia de oscilación se mide en segundos… ( ). 5. La elongación indica la posición de un objeto en cualquier punto, con respecto a la posición de equilibrio… ( ) 6. En un movimiento oscilatorio la frecuencia es inversa al período… ( ). 7. Cuando un péndulo oscila y pasa por la posición de equilibrio, la energía cinética es mínima… ( ). 8. La energía cinética de un cuerpo con movimiento armónico simple en la posición de equilibrio es igual a la energía potencial en la posición de máxima elongación… ( ).
  • 14. 14 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ► Imagino mi alrededor con los siguientes instrumentos: Una guitarra de tu gusto, un gran reloj de pared, un péndulo con una pequeña cuerda de longitud, y observo el satélite girando alrededor de nuestra hermosa Tierra. Realizo el dibujo de cada uno de ellos, luego escribo, qué diferencias y qué semejanzas encuentras en los movimientos representados en ellos. ► Cito algunos ejemplos de objetos cotidianos que vibren. ¿Cuáles de ellos presentan movimiento armónico simple, al menos en forma aproximada? COSAS MARAVILLOSAS DE LA VIDA COTIDIANA QUE USTED DEBE SABER ♥ Resorte sobre la Luna. Un resorte acoplado a una masa tiene un determinado período. Si el resorte se transporta a la Luna con la misma masa, ¿Cambiará el período? R// No, porque el período de una masa atada a un resorte es independiente de la aceleración de la gravedad “g”. ♥ Péndulo e la Luna. Un péndulo simple tiene, sobre la Tierra, un determinado período. Si se transporta el péndulo a la Luna, ¿Cambiará el período? R// Si, porque el período si depende de la aceleración de la gravedad “g”. ♥ Relojes en planetas. ¿Todos los relojes marcarán el mismo tiempo en cualquier planeta? R// Tener presente que, los relojes de péndulos no marcarán el mismo tiempo, ya que ellos depende de la gravedad, mientras que los otros, como los de resorte espiral, los electrónicos, si marcarán el mismo tiempo porque no dependen de g. ♥ Violines en una orquesta. Al empezar un concierto, todos los violinistas tensionan las cuerdas de sus aparatos, ¿Por qué? R// Con el tiempo, generalmente, las cuerdas del violín se aflojan un “poco” y las notas suenan algo bajo. Al aumentar la tensión, crece la frecuencia de la nota musical. SITUACIONES DE PROFUNDIZACIÓN 1.) Una masa m está conectada a dos resortes como lo indica la figura abajo, cuyas constantes elásticas son k1 y k2 respectivamente. Demuestro que el período T de oscilación del sistema de los dos resortes es: 2.) Una esfera unida a un resorte oscila entre las posiciones A y B como se muestra en la figura dada a continuación. Si al cabo de 20 segundos ha pasado 30 veces por el punto A. Determino: 2.1) El período de oscilación de la esfera. 2.2) La frecuencia de oscilación. 2.3) La amplitud del movimiento. ► Analizo, interpreto y propongo situaciones, para el siguiente gráfico. .
  • 15. 15 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLER N° 3 Y 4. Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN EL PÉNDULO Un péndulo simple está constituido por un cuerpo, generalmente regular, que oscila suspendido de un hilo (pita, cabuya), cuya masa se asume como despreciable. Cabe preguntarse, ¿Cómo se relaciona el período T de oscilación del péndulo con la longitud L del hilo, y con la masa del cuerpo?, igualmente, ¿Cómo cambia el período si se modifica la longitud del hilo?, y ¿Si se cuelga un cuerpo de mayor o menor masa? ACTIVIDAD ► COMPRUEBA: 1.) ¿El período de oscilación de un péndulo es o no independiente de la masa? ______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2.) ¿El período de oscilación T de un péndulo depende o no de la longitud? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________
  • 16. 16 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. INDICADORES DE DESEMPEÑO.  Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a los procesos de movimiento pendular.  Modelo proposiciones seleccionadas de diferentes textos sobre movimiento pendular. CONOZCAMOS MÁS SOBRE EL PÉNDULO Un péndulo es una masa suspendida de un hilo que suponemos de masa despreciable, que oscila en forma periódica. En el péndulo se produce un movimiento oscilatorio con una aceleración que es proporcional al punto central y dirigido hacia él. Al separar el péndulo de su posición de equilibrio adquiere energía potencial, en este caso gravitacional. Al dejarlo libre se inicia el proceso de sustitución de energía potencial por la energía cinética, hasta llegar el péndulo al punto “0” donde toda la energía se transforma en cinética. El péndulo continúa su movimiento; llega al punto B, donde nuevamente toda la energía es potencial, continuando así los ciclos. De esta forma el movimiento continúa periódicamente. En un péndulo, la fuerza recuperadora es igual a la componente del peso dirigido al punto de equilibrio. Sabemos que el movimiento del péndulo es armónico simple, al analizar el gráfico, verificamos que la fuerza resultante que actúa sobre él es recuperadora siendo su forma F = - kx. Sobre la masa m actúan las fuerzas T y (mg). Observe que (mg) se descompone en mgsenθ, y en mgcosθ. La tensión T se equilibra con mgcosθ, por tanto T = mgcosθ, luego la fuerza resultante que actúa es F = - mgsenθ; que al considerar senθ = θ, siendo θ ángulo medido en radianes. Por lo tanto F = - mgθ, como θ = x/L, con lo podemos concluir que F = - [(mgx)/L]. La constante (mg/L) hará las veces de k, por lo que encontramos que la fuerza recuperadora F = - kx. PROPÓSITO EXPRESIVO: Que yo interprete, argumente y siga instrucciones en la búsqueda de solución a situaciones problemas de movimiento pendular.
  • 17. 17 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. TÉRMINOS QUE PARTICIPAN EN UN MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE ►PUNTO DE EQUILIBRIO. Es el punto de la trayectoria en el cual, la fuerza recuperadora es nula, en el gráfico el punto “0”. ►PUNTOS DE RETORNO. Son los dos puntos extremos de la trayectoria en los cuales el movimiento cambia de sentido. ►ELONGACIÓN. Se simboliza por x, es el desplazamiento del cuerpo en un instante dado, referido al punto de equilibrio, se mide en m, y sus derivados. ►AMPLITUD. Simbolizado por la letra “A”, es la máxima elongación que puede tener l cuerpo, también se mide en metro. Tener presente que la distancia entre los dos puntos de retorno es 2A. ►OSCILACIÓN. Es el movimiento efectuado por el cuerpo hasta volver a su posición inicial recorriendo todos los puntos de su trayectoria. Según el gráfico la partícula parte de A, llega a B, y regresa nuevamente al punto A. ►PERÍODO. Se simboliza con la letra T, es el tiempo que tarda el cuerpo o partícula en hacer una oscilación completa. Se mide en unidades de tiempo, ejemplo: seg, min. ►FRECUENCIA. Se simboliza con f, es el número de oscilaciones que realiza un cuerpo o partícula en la unidad de tiempo. Se expresa en oscilaciones por segundo, es decir osc/seg o por seg- o en Hertz (Hz). MOMENTO PARA VERIFICAR CONCEPTOS 1.) Los puntos A y B, son los puntos de retorno del péndulo… ( ). 2.) La fuerza mg representa el peso de la masa del cuerpo suspendido en el péndulo simple dado… ( ). 3.) El hecho de decir que θ = x/L, se debe a que θ = senθ, y senθ es cateto opuesto sobre hipotenusa… ( ). 4.) El punto de equilibrio del péndulo del gráfico, es “0”… ( ).
  • 18. 18 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 5.) El período del péndulo depende de su longitud… ( ). 6.) En un péndulo, la fuerza recuperadora F es igual a la componente del peso dirigido al punto de equilibrio… ( ). 7.) La constante k, es inversamente proporcional a la longitud del péndulo y directamente proporcional a la masa y la gravedad… ( ). 8.) El péndulo es un oscilador armónico simple… ( ). 9.) En el punto de equilibrio del péndulo, la energía potencial es 0… ( ). 10.) En los puntos de retorno A, B, la energía cinética es igual a cero… ( ). COMPLETO LA SIGUIENTE TABLA EN EL PUNTO DE EQUILIBRIO “0”. EN LOS PUNTOS DE RETORNO “A, B”. X = X Velocidad máxima. V = 0 Aceleración “a” a EC EC EP EP máxima. MOMENTO DE SEGUIR INSTRUCCIONES ► Con el fin buscar el valor de la aceleración de la gravedad “g”, al realizar algunas mediciones del período de oscilación T de un péndulo, y modificando la longitud del hilo L, se dan los siguientes datos: T (seg) 1,50 1,60 1,70 1,80 L (m) 0,56 0,64 0,72 0,81 MODELACIÓN: ► Determino valor de la aceleración de la gravedad “g”, de la primera, usted hará el proceso de los otros propuestos en la tabla. Observo que T = 1,50seg. L = 0,56m. Puesto que, T = 2π.√ (L/g) Al despejar g en proceso matemático, resulta g = (4 π2 L) / T2 , Donde g = 4(9,86) (0,56m) / 2,25seg2 = 9,82m/seg2 . ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________
  • 19. 19 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. TIEMPO DE DEMOSTRAR ►Utilizo una circunferencia, y en centro de ella traza el origen de un plano cartesiano, luego realizo la demostración cuidadosa de las ecuaciones para un movimiento armónico simple al proyectar el M.C.U. en el eje horizontal, donde: 1. ELONGACIÓN. x = A.cos w.t 2. VELOCIDAD. v = - Aw.sen w.t 3. ACELERACIÓN. a = - Aw2 .cos w.t PROBLEMAS BÁSICOS 1.) Una partícula que oscila con M.A.S. de 15cm de amplitud, posee un período de 3seg. Al determinar el valor de la elongación, y la velocidad respectivamente, cuando ha transcurrido un octavo de período, resulta A. 10,65cm; - 7,1πcm/seg. B. 7,1cm; 10,65πcm/seg. C. - 10,65cm; 7,1πcm/seg. D. 10,65cm; 7,1πcm/seg. 2.) Un cuerpo que posee M.A.S. de 0,5m de amplitud y 5seg de período; podemos asegura que A.) su aceleración máxima es 0,8π2 m/seg2 . B.) su velocidad máxima es 0,08πm/segundos. C.)su aceleración máxima es 0,08π2 m/seg2 . D.) su velocidad máxima es 0,8πm/seg. ►CONTESTO LAS PREGUNTAS 3 A 6, DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN. Una partícula de 10.000gramos de masa, se ata a un resorte de constante de elasticidad k = 0,8N/m. Si se desplaza 10cm del punto de equilibrio. 3.) El valor aproximado en Julios (J), de la energía mecánica total del sistema es A.) 0,004J. B.) 0,04J. C.)0,08J. D.)40J. 4.) La velocidad máxima que adquiere la masa, se obtiene en el punto e equilibrio donde toda la energía mecánica del sistema es energía cinética, ya que x = 0. Por tanto el valor aproximado de la velocidad máxima es
  • 20. 20 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. A.) 0,28m/seg. B.) 2,8m/seg. C.)0,028m/seg. D.)28m/seg. 5.) La elongación x cuando ha transcurrido un tercio de período (t = T/3), se puede expresar por A.) – 0,50m. B.) – 5,0cm. C.) 0,50m. D.) 500cm. 6.) Con el valor hallado de la elongación, usted puede encontrar la energía potencial y la energía cinética respectivamente, expresa por A.) 0,001J, y 0,003J. B.) 0,01J, y 0,03J. C.) 0,003J, y 0,001J. D.) 0,03J, y 0,01J. 7.) La aceleración de la gravedad en la Luna es equivalente aproximadamente a la sexta parte de la de la Tierra ( ), ¿Qué longitud L debe tener un péndulo para que su período T sea de 1,5seg? A.) 9,52m. B.) 0,952m. C.)0,0952m. D.)92,5m. 8.) Un péndulo oscila con un período de 0,8 segundos. Si su longitud L se reduce a sus partes, podemos deducir que su nuevo período, es A. Π.√ (2L/g). B. Π.√ L/g. C. Π.√ L/2g. D. Π.√ 2(L/g).
  • 21. 21 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLER 5 y 6. Semana número ___ del ___ al ___ de___________________ de 20___ (3 horas / semana) PRE-EVALUACIÓN ICFES 1. El tiempo mínimo que debe transcurrir, para que una partícula que oscila con movimiento armónico simple, de 15cm de amplitud con un período de 3,5 segundos, alcanza una elongación de 10cm, es A. 0,53 seg. B. 5,3 seg. C. 0,053 seg. D. 0,84 seg. 2. En un carnaval un guitarrista viaja sobre un carro que s mueve a velocidad constante V. Para afinar la guitarra el hombre pulsa una de las cuerdas de manera intermitente. Las ondas sonoras producidas por los pulsos intermitentes de la cuerda de la guitarra cuando e está afinando pueden presentarse como se observa en la figura con una frecuencia de la forma f = . Si el guitarrista quiere producir un sonido más agudo, debe A. disminuir la longitud de la cuerda sin cambiar su tensión. B. disminuir la tensión en la cuerda sin cambiar su longitud. C. cambiar la cuerda por una más gruesa sin cambiar su longitud. D. Aumentar la longitud de la cuerda sin cambiar su tensión. 3. El movimiento ondulatorio de la forma representado como en el gráfico, con velocidad de propagación de 2 m/seg, al buscar su período y su frecuencia respectivamente, se concluye que es: A. 0,1seg y 100hz. B. 0,01seg y 100hz. C. 0,01seg y 1000hz. D. 0,1seg y 1000hz. ♥ PROPÓSITO EXPRESIVO: Que yo comprehenda y analice los procesos aplicados en el planteamiento y la solución de situaciones problemas relacionados con movimiento pendular y ondulatorio. ♥ INDICADORES DE DESMPEÑO: 1. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el desarrollo de los movimientos. 2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con el desarrollo genético de los organismos.
  • 22. 22 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ► Responda las preguntas 4 a 7 de acuerdo con la siguiente información: En un laboratorio se estudian las ondas generadas por cierto aparato eléctrico. Las gráficas representan las ondas observadas en el osciloscopio. 4. Del análisis de la gráfica (I), se deduce que A. la amplitud de la onda es de 1 metros. B. la longitud de onda es 2m. C. la amplitud de la onda es 0,5 metros. D. La longitud de onda es 3m. 5. De la gráfica (II) se puede determinar que el período de la onda es A. 2 segundos. B. 1 segundo. C. 5 segundos. D. 4 segundos. 6. Se deduce entonces, que la velocidad de propagación de la onda tiene un valor en m/seg, de A. 0,5 B. 5,0 C.1,0 D.3,0 7. Por último, se concluye, que la frecuencia de la onda, es A. 0,5 Hz B.2,0 Hz C. 1,0 Hz D. 4,0 Hz. ► Responda las preguntas 8 y 9 de acuerdo con la siguiente información: Una onda se propaga hacia la derecha a lo largo de una cuerda, como lo ilustra la gráfica. 8. Si la frecuencia de la onda es de 2Hz, podemos inferir que A. el período de la onda es de 2 segundos B. la longitud de onda es de 60cm C. la velocidad de propagación de la onda es de 30 cm/seg D. la amplitud de la onda es 10 cm. 9. En el instante que se muestra en el gráfico, la velocidad del punto P, está mejor representada por el vector A. B. C. D. 10.Para un péndulo de 14,4 metros de longitud se coloca en un sitio fuera de la Tierra, donde su gravedad es de 1,6 m/seg2 , podemos decir que A. su período aproximadamente es igual de 9,42seg B. su período es aproximadamente igual a 18,84 seg C. su período es menor a 18,84 seg D. su período es menor a 9,42 seg. ► Responda las preguntas 11 a 14, teniendo en cuenta, la siguiente información: Dadas las representaciones gráficas, donde el período de oscilación es de 1seg, y la amplitud de 4cm.
  • 23. 23 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 11.Del análisis del gráfico (I), se deduce que A. la elongación x, en t = 1 seg, adquiere un valor de 4m B. la elongación x, en t = 1 seg, adquiere un valor de 4cm. C. la amplitud A es de 8cm. D. la amplitud A es de 8m. 12.En el gráfico (II), para t = 1/3 seg, se infiere que A. la velocidad es de 21,85m/seg B. la velocidad es de – 21,85cm/seg C. la velocidad es de 21,85cm/seg D. la velocidad es de – 21,85m/seg. 13. Al analizar el gráfico representado en (III), si t = T, podemos deducir que A. la aceleración es 16π2 cm/seg2 B. la aceleración es 16π2 m/seg2 C. la aceleración es - 16π2 m/seg2 D. la aceleración es - 16π2 cm/seg2 . 14.Los puntos de corte de la onda con el eje horizontal, representada por la velocidad, son A. 0seg, ½ seg, 1seg B. 0seg, ¼ seg, ¾ seg C. 0seg, ¼ seg, 1seg D. 0seg, ½ seg, ¾ seg. 15.Se llama longitud de onda a A. el número de oscilaciones en un período T B. la distancia recorrida por la onda en un tiempo de 1 segundo C. la distancia recorrida por la onda en un período T D. el número de oscilaciones en la unidad de tiempo t. ► Coloca verdadero (V), o falso (F), a las siguientes afirmaciones, Justifica. A. Las ondas electromagnéticas son transversales, y se polarizan… ( ). B. Al producir ondas estacionarias en un resorte, la velocidad de propagación depende de la frecuencia… ( ). C. El sonido es una onda mecánica, y necesita de un medio para propagarse…( ). D. Las ondas que se producen en la superficie del agua son longitudinales… ( ). E. El sonido es una onda de tipo mecánico y longitudinal… ( ): F. Si las partículas del medio vibran paralelamente a la dirección de propagación de las ondas, la onda es mecánica longitudinal… ( ). G. Si en una ilustración de una onda de amplitud 2cm, con período de 1segundo, y su longitud de onda 3,5cm, entonces su velocidad es igual a 3,5cm/seg… ( ). H. Con la información anterior, podemos inferir que la aceleración máxima de la onda, es de 8π2 cm/seg2 … ( ).
  • 24. 24 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ► Responda las preguntas 16 y 17, teniendo en cuenta la siguiente información. Se muestra la ilustración de una onda transversal, de la forma. Del análisis concreto de la ilustración, se hacen las siguientes Afirmaciones: I.la longitud de onda es de 9cm. II. la amplitud corresponde a 10cm. III. el período de la onda es de 18cm. 16. Podemos decir que las afirmaciones correctas son A. la I y II B. la II y III C. sólo la II D. sólo la III. 17. Si la rapidez de propagación de la onda es de 360cm/seg, puede afirmarse que A. se realizan 20 oscilaciones cada segundo. B. el período es de 20 segundos. C. la onda recorre una distancia de 40 cm. D. la amplitud aumenta con el tiempo. 18. A continuación se muestran dos tipos de ondas, los puntos representan l vibración de las partículas del medio en el cual se propagan dichas ondas. Puede concluirse que las ondas I y II son respectivamente A. longitudinal y transversal. B. longitudinal y longitudinal. C. transversal y longitudinal. D. transversal y transversal. ► Responda las preguntas 19 y 20 de acuerdo a la siguiente información. En la ilustración se muestran dos momentos distintos de una onda. 19. Puede asegurase que el punto P A. vibra de izquierda a derecha. B. se propaga hacia la derecha. C. se propaga hacia abajo. D. vibra de arriba hacia abajo. 20. Con respecto a la propagación de la onda es equivocado afirmar que A. se dirige a la derecha. B. es paralela a la vibración de P. C. lo hace con rapidez constante. D. es perpendicular al movimiento que realiza P.
  • 25. 25 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUIA – TALLER Nº 7. Semana número ___ del ___ al ___ de_____________________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA: FUNCIÓN DE ONDA A partir de una función, llamada función de onda, es posible describir la forma de una onda en cualquier instante. Esta función depende de la posición de cada punto, del medio de propagación y para que la información sea completa, se requiere que dicha función dependa también del tiempo. Por ejemplo, por medio de la función de onda podemos describir para cualquier instante la forma de la onda que se propaga a través de una cuerda, si conocemos para cada punto de la cuerda la distancia x al extremo de la misma. La función de onda, nos indica la distancia, y, de cada punto del medio a l posición de equilibrio en cada instante t, es decir f(x, t). ACTIVIDAD ► Analicemos la gráfica Y = A.cos w.t; para x = v.t, y siendo λ = v.T. Cuando x = 0; λ/2; λ. Expresa tus conclusiones. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ________________________________________________________________ INDICADORES DE DESEMPEÑO Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con movimiento pendular y ondulatorio. PROPÓSITO EXPRESIVO: Interpretar situaciones, realizando descripción cualitativa y cuantitativa de las propiedades de las ondas.
  • 26. 26 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. P1: La longitud de onda que es la mínima distancia entre dos puntos sobre una onda que se comportan idénticamente en una oscilación completa, equivale al producto de la rapidez y el período de una onda, que representa un producto escalar, de acuerdo a los eventos ondulatorios. Equivaler P2: Por interpretación de la definición, la rapidez es directamente proporcional a la longitud de onda, mientras que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda que son elementos partícipes de una onda. Diferir ACTIVIDAD 1. Debo realizar el apareamiento entre un paralelepípedo y un cilindro adecuadamente. Distancia mínima entre dos puntos sobre una onda que se comportan idénticamente en una oscilación completa Representa un producto escalar Longitud de onda “λ” V.T De acuerdo a los eventos ondulatorios Que son elementos partícipes de una onda Que son elementos partícipes de una onda V = λ.f f = Según interpretación de la definición de los elementos en una onda
  • 27. 27 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 2. Modelo la siguiente proposición: Las ondas de radio son ondas electromagnéticas, mientras que el sonido es una onda mecánica, según clasificación de las ondas en los eventos ondulatorios. 3. Actividad práctica: Construyendo Ondas Principios a explicar: Propiedades de las Ondas. Material: 1 Resorte plástico o metálico grande, gusano o slinky. Procedimientos: Mientras un participante detiene un extremo, el resorte es estirado hasta unas 8 veces su tamaño original. En un primer caso un participante hará oscilar el resorte hacia delante y hacia atrás (en la misma dirección en que se encuentra extendido) para revisar la propagación longitudinal de ondas. Ahora se hace oscilar de modo transversal, de modo que todo el resorte describa una onda grande (o pancita); poco a poco se aumenta la frecuencia para generar dos ondas, luego tres y así sucesivamente. Se podrá realizar un concurso con los participantes para ver quien logra hacer un mayor número de ondas con el resorte. Las ondas Mecánica longitudinal Una onda transversal Una onda mecánica longitudinal. Transmiten energía, pero no materia.El sonido, es Aquellas en que el movimiento de las partículas tiene la misma dirección del movimiento de la onda Si la vibración de las partículas es perpendicular a la velocidad de la onda, se tiene Llamadas ondas longitudinalesLa luz es una onda
  • 28. 28 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. Marco Teórico: Se dice que un cuerpo oscila cuando realiza un movimiento de vaivén entre dos puntos. Una onda es una oscilación que se propaga, esto es, que se está desplazando. En caso de que tratemos con una onda mecánica, se tratará siempre de una perturbación que se propaga en un medio material. Existen dos tipos de ondas: las transversales, en las que la perturbación se efectúa en dirección ortogonal a la de propagación (atravesada); mientras que las longitudinales perturban el medio en la misma dirección que se propagan. Un caso clásico de onda transversal son las que se generan en un estanque cuando lanzamos una piedra, ya que las ondas van hacia arriba y hacia abajo mientras que se propagan hacia los lados. El sonido es el principal ejemplo de una onda longitudinal, ya que se perturba el medio en la misma dirección en que se propaga. Si analizamos una onda transversal en un plano bidimensional, encontramos que tiene ciertas característica que la definen: una onda completa tiene siempre un ascenso y un descenso, a la parte que va hacia arriba se le conoce como cresta y a la que va hacia abajo como valle, entonces toda onda debe tener una cresta y un valle completos. A la línea de propagación, que siempre queda en medio de los valles y crestas, se el conoce como eje de la onda. La altura que separa al eje de la punta de una cresta, o de la parte baja de un valle, se le conoce como amplitud de onda. La distancia entre dos puntos iguales (dos crestas o dos valles, u otro punto de la onda) se conoce como longitud de onda. A el número de ondas que efectúan un ciclo completo en una unidad de tiempo se le llama frecuencia y normalmente se mide en ciclos por segundo, llamados Hertz. Al tiempo que le lleva a una onda completar un ciclo se le llama periodo. Explicación: Preguntas: ¿Cuáles son las diferencias entre las primeras ondas y las segundas? (longitudinales y transversales), ¿Qué hay que hacer para lograr que se formen muchas ondas en el resorte? Para empezar podemos decir que una onda es una perturbación que se está moviendo, se está propagando. Los dos tipos de ondas que conocemos se diferencian entre sí porque en uno las ondas se van haciendo en la misma dirección que se mueve la perturbación y por eso se le llama longitudinal, porque la onda se presenta a través de la longitud de propagación. A las otras las llamamos transversales, porque las ondas se presentan atravesadas con la propagación. Con las transversales es con las que podemos hacer “pancitas”, cuando vemos sólo una pancita en realidad estamos viendo la mitad de una onda porque necesitamos una pancita hacia arriba y seguida una hacia abajo para formar una completa. A la línea que marca la propagación de la onda se le llama eje y está siempre en medio de las “pancitas”. A las pancitas hacia arriba se les llama crestas y las que están hacia abajo valles, los puntos que están justo en el cambio de cresta a valle, y viceversa, son llamados puntos de inflexión. Si medimos la distancia entre dos puntos iguales en ondas seguidas tendremos lo que se conoce como longitud de onda, a la distancia que hay del eje a la parte más alta de la cresta (o más baja del valle) le llamamos amplitud de onda. Al número de ondas que se completan por segundo se le conoce como frecuencia. Entonces si queremos ser los que hagan más “pancitas”, más ondas, lo que tenemos que hacer es darle mucha frecuencia a la oscilación, moviendo rápidamente el resorte. De otro modo podremos variar la amplitud e incluso la longitud, pero no otra cosa.
  • 29. 29 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLER N° 8 – 9. Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA: Las ondas en su camino de propagación pueden experimentar una serie de cambios tanto en su velocidad, como en su dirección e intensidad. Estas se pueden ver afectadas en su comportamiento característico cuando en su trayectoria encuentran obstáculos, cambian de medio o se encuentran con otras ondas de la misma naturaleza. Pulsaciones, son superposiciones de dos vibraciones de frecuencias ligeramente diferentes; las frecuencias de las pulsaciones son iguales a la diferencia de las frecuencias de las ondas individuales. Existen fenómenos ondulatorios unidimensionales, otros bidimensionales. PROPUESTA 1.) ¿Cómo se presentan los fenómenos unidimensionales, y las bidimensionales? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 2.) ¿Qué puede suceder, cuando usted toma un resorte y lo fija en uno de sus extremos, luego envía un determinado pulso por el extremo libre? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3.) Expreso la relación existente de la frecuencia de las pulsaciones de dos vibraciones de frecuencias ligeramente diferentes. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________
  • 30. 30 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. INDICADORES 1. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción cualitativa y cuantitativa. 2. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, y siguiendo instrucciones. REFLEXIÓN Cuando una onda retorna al propio medio tras incidir sobre un obstáculo, es decir es un cambio brusco en la dirección de una onda, cuando choca contra una superficie. REFRACCIÓN Cuando una onda que viaja en un medio encuentra una frontera que lleva a otro medio, parte de la onda pasa a segundo medio. DIFRACCIÓN Se presenta cuando una onda pasa a través de un orificio de tamaño menor que la longitud de onda, cambiando su dirección; o cuando rodea algún obstáculo. PROPÓSITO EXPRESIVO: Yo, como estudiante analizo, e identifico cada fenómeno ondulatorio, según su característica esencial.
  • 31. 31 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. INTERFERENCIA Es la superposición de dos o más ondas aumentando o disminuyendo la amplitud de la onda. La amplitud de las ondas se suma algebraicamente. POLARIZACIÓN Reducción de los planos de vibración a uno solo. Es un fenómeno muy especial, ya que solo se presenta en ondas transversales. PRINCIPIO DE HUYGENS Cada punto de frente de onda, proveniente de un centro emisor de ondas puede considerarse como un nuevo centro emisor de ondas, llamado centro secundario. PRINCIO DE SUPERPOSICIÓN La superposición se presenta cuando dos o más ondas se entrecruzan. Como podemos observar en el siguiente gráfico, la onda resultante corresponde a la onda periódica. VERIFICACIÓN E INTERPRETACIÓN CONCEPTUAL ►Analizo e interpreto los gráfico, 1 a 4, y propongo el fenómenos correspondiente. 1.) _________________________
  • 32. 32 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 2.) ________________________ 3.) _________________________ 4.) El siguiente gráfico, expresa la ley fundamental de la reflexión, ¿qué se deduce de la medida del ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión? A. Medida del ángulo de incidencia es mayor que la medida del ángulo de reflexión. B. Medida del ángulo de incidencia es menor que la medida del ángulo de reflexión. C. Medida del ángulo de incidencia es igual a la medida del ángulo de reflexión. D. Medida del ángulo de incidencia es el doble de la medida del ángulo de reflexión. 5.) La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción, es igual a la razón entre las velocidades del movimiento ondulatorio en los dos medios, es decir: = . Aprovechando esto usted puede demostrar la proporción = . ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________
  • 33. 33 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ► El gráfico muestra una onda que pasa de un medio a otro. Respondo las preguntas 6 a 8. 6.) ¿Es o no igual la frecuencia de las ondas? Justifico. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 7.) ¿Cómo es la longitud de onda en cada medio? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 8.) ¿En cuál de los dos medios es mayor la velocidad de propagación? Justifico. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ OBSERVACIÓN: La reflexión y la refracción pueden ocurrir tanto en partículas como en ondas, mientras que la difracción es exclusiva de las ondas. ► Las preguntas 9 a 13, son de afirmación y razón y se contestan de acuerdo con los criterios expresados a continuación. A, Si la afirmación y la razón son verdaderas, y la razón es una explicación de la afirmación. B, Si la afirmación y la razón son verdaderas, pero la razón no es una explicación de la afirmación. C, Si la afirmación es verdadera y la razón es falsa. D, Si la afirmación es falsa y la razón es verdadera. E, Si la afirmación y la razón son falsas. 10.) Una onda cuando cambia de medio se refracta porque la frecuencia de la onda varía. A. B. C. D. E.
  • 34. 34 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 11.) Cuando una onda choca contra un obstáculo se refleja porque la dirección de propagación cambia. A. B. C. D. E. 12.) El movimiento de una pelota que se mueve cerca a la superficie terrestre es un movimiento ondulatorio porque la pelota rebota y se refracta. A. B. C. D. E. 13.) Las ondas que se producen en la superficie del agua son trasversales porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación. A. B. C. D. E. 14.) Cuando una onda se refracta la razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es igual a la razón de las velocidades porque el medio de propagación no ha cambiado. A. B. C. D. E. 15.) En una onda longitudinal, el fenómeno físico que no se cumple es A. Reflexión. B. Difracción. C. Polarización. D. Interferencia. 16.) El fenómeno de refracción se produce cuando A. la onda choca contra un obstáculo. B. la onda reduce los planos de vibración a uno solo. C. la onda cambia de medio de propagación. D. la onda pasa a través de un orificio. 17.) En la gráfica, se muestra una onda que de un medio a otro. Al analizarla, podemos decir que: A. V1 = V2. B. V1 V2. C. V1 V2 D. .
  • 35. 35 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ► Coloco al frente de cada afirmación una V si es verdadero, o una F si es falso, según corresponda. 18.) El cambio de dirección que experimenta una onda cuando pasa de un medio se denomina refracción… ( ). 19.) Las ondas al chocar contra una barrera se reflejan y cambian la longitud de onda… ( ). 20.) En el extremo fijo de una cuerda, en la cual se produce una onda estacionaria siempre hay un nodo… ( ). 21.) El principio de Huygens es un modelo que se aplica únicamente a ondas circulares… ( ). 22.) Las ondas al cambiar de medio de propagación, cambian de frecuencia. ( ). 23.) La interferencia constructiva se presenta cuando dos ondas se encuentran y se anulan… ( ). 24.) Cuando se trata de un flujo de partículas, tiene sentido la ocurrencia o aplicación de A. Difracción. B. Reflexión. C. Principio de Huygens. D. Principio de superposición. 25.) Un frente de onda al pasar del medio 1 al medio 2, y luego al medio 3 muestra el comportamiento indicado en el gráfico a continuación. Al comparar las velocidades de propagación, se cumple A. V1 V2 B. V1 = V3 C. V3 V2. D. V1 V3.
  • 36. 36 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLER N° 10. Semana número ___ del ___ al ___ de_____________________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA: Los fenómenos ondulatorios que podemos observar a nuestro alrededor son muy frecuentes y variados, tal es el caso, si en un punto de la superficie tranquila del agua de una piscina, de un recipiente de capacidad volumétrica, ocasionamos un pequeño hundimiento, se produce una perturbación que se propaga por la superficie. Ahora bien si hacemos oscilar una cuerda desde uno de sus extremos, la perturbación se transmite por la cuerda. Estas perturbaciones son de carácter ondulatorio. También se produce una onda cuando hacemos vibrar una cuerda de una guitarra, caso en el cual la vibración se extiende a través de las moléculas de aire, propagándose en el aire. Esta vibración percibida por el oído humano es el sonido. PROPUESTAS ► Cita algunos fenómenos ondulatorios, de tu alrededor. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ► Del primer gráfico anterior, ¿Qué transmiten los círculos que observamos al producir una perturbación en un punto de la superficie del agua? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Dominó en serieGotas de agua Dominó en serie
  • 37. 37 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. Existen sensaciones que percibimos del medio ambiente como el sonido, la luz, las ondas formadas en la superficie del agua, que nos llegan a través de movimientos ondulatorios, con características de “transportar energía” de un punto del medio a otro, sin que haya “desplazamiento de masa”. Los objetos vibrantes tienen la capacidad de generar ondas; podemos decir entonces que una onda es una perturbación que viaja a través del espacio o en un medio elástico, transportando energía sin que haya desplazamiento de masa. Una onda se propaga a través de un medio gracias a la vibración que se produce en las partículas de éste. La dirección de propagación de la onda puede ser paralela o perpendicular a la dirección de oscilación de las partículas del medio de propagación. Las ondas periódicas, son aquellas en las cuales las partículas del medio tienen un movimiento periódico, debido a que la fuente perturbadora vibra continuamente. Pulso o perturbación, es aquel en el cual cada partícula del medio permanece en reposo hasta que llegue el impulso, realizando así una oscilación con movimiento armónico simple (M.A.S.). Las ondas las podemos clasificar según dos criterios, llamados medio de propagación, y dirección de propagación. Según el medio de propagación, encontramos las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas; y según la dirección de propagación, aparecen las ondas longitudinales y las transversales. Las ondas mecánicas, transportan energía a través de un medio elástico que vibre, como ejemplo, tenemos las ondas sonoras, las ondas de las cuerdas, las ondas formadas en la superficie del agua; Obsérvese en el gráfico que la vibración es longitudinal. CLASIFICASIÓN DE LAS ONDAS PROPÓSITO EXPRESIVO: Que yo plantee y argumente hipótesis y regularidades, haciendo uso adecuado de la interpretación de situaciones, con la ayuda de modelos y la verificación de hipó tesis. INDICADOR DE DESEMPEÑO: Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el movimiento ondulatorio.
  • 38. 38 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. Las ondas electromagnéticas, transportan energía por medio de campos eléctricos (E), y campo magnéticos (B) que s pueden propagar en el vacío, no requieren de medio de propagación, como ejemplo, se presentan las ondas de la luz, la radiación ultravioleta, lo rayos X, ondas de radio, las microondas. Obsérvese que la vibración de campos es perpendicular. Las ondas longitudinales, se caracterizan porque las partículas del medio vibran en la misma dirección de propagación de la onda, es decir el movimiento de la partícula tiene la misma dirección del movimiento de la onda. Ej. Onda de sonido, ondas de resortes. Las ondas transversales, se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Ej. Ondas en la superficie del agua, una onda de luz, ondas en una cuerda. OBSERVACIÓN: 1.) LONGITUD DE ONDA: Es la distancia mínima entre dos puntos cualesquiera sobre una onda que s comportan idénticamente en una oscilación completa. 2.) ECUCIONES EN UNA ONDA VIAJERA. 2.1) Número de onda. k = . 2.2) Velocidad angular. w = = . 2.3) Período. T = t/n. 2.4) Velocidad de propagación. V = . 2.5) Densidad lineal. ►Respondo las preguntas 1 y 2 de acuerdo a la siguiente información. Una cuerda tiene 5,5m de longitud y una masa de 0,055kg, se encuentra tensionada con una fuerza de 16N. Un extremo de la cuerda vibra con una frecuencia de 10Hz. 1.) Deseo saber la velocidad de propagación de la onda de la cuerda al aplicarle la tensión, luego al comparar el valor en m/seg, puedo expresar que es: A. menor que 40 m/seg. B. mayor que 40 m/seg. C. exactamente igual a 40 m/seg. D. exactamente igual a 80 m/seg. 2.) Al determinar la longitud de onda λ, puedo inferir A. 4m. B. 0,25m. C. 8m. D. 0,5m. 3.) Se llama longitud de onda “λ”, a A. el número de oscilaciones en un período. B. la distancia recorrida por la onda en un período.
  • 39. 39 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. C. el número de oscilaciones en la unidad de tiempo. D. la distancia entre dos nodos consecutivos. ►Las preguntas 4 a 7, se marcan de acuerdo con el siguiente criterio. A, si 1 y 2 son verdaderas. B, si 2 y 3 son verdaderas. C, si 3 y 4 son verdaderas. D, si 2 y 4 son verdaderas. 4.) El sonido es una onda de tipo: 1. electromagnético. 2. mecánico. 3. longitudinal. 4. transversal. A. B. C. D. ► En la siguiente ilustración de una onda. 5.) Al interpretar el gráfico, se infiere que 1. la amplitud, es igual a 0,5m. 2. la longitud de onda, es igual a 4m. 3. la amplitud es igual a 1m. 4. la longitud de onda, es igual a 2m. A. B. C. D. 6.) Si el período de propagación de la onda en la ilustración anterior es de 0,4seg 1. la velocidad de propagación de la onda, es igual a 10 m/seg. 2. la frecuencia de propagación de la onda, es igual a 2,5 Hz. 3. la longitud de onda, es igual a 2 m. 4. la velocidad de propagación de la onda, es igual a 5 m/seg. A. B. C. D. 7.) La masa de la cuerda de la onda del gráfico es de 0,08kg, por tanto, podemos decir que 1. el número de onda, es 15,7. 2. el número de onda, es 1,57. 3. la densidad lineal, es de 0,02kg/m. 4. la densidad lineal, es de 0,2kg/m. A. B. C. D. HORA DE PLANTEAR HIPÓTESIS Y REGULARIDADES Escribo las respuesta en el cuaderno 1.) ¿Por qué factor se debe multiplicar la tensión de una cuerda para que la velocidad de las ondas que se propagan en ella se triplique? 2.) ¿De qué manera, un aumento en la frecuencia de una onda afecta la longitud de onda de la onda producida? 3.) Una cuerda de 24m de largo, se divide en 6 segmentos y con cinco de ellos se forma una cuerda más gruesa. Las dos cuerdas, la delgada y la gruesa, se someten a la misma tensión y se generan en cada una de ellas 25 vibraciones en 10 segundos. Expresa en cuál de las dos, es: 3.1) Mayor la densidad lineal o densidad longitudinal. 3.2) Mayor la velocidad de propagación de las ondas. 3.3) Mayor la frecuencia de las ondas producidas. 3.4) Mayor el período de vibración. HORA DE LA MODELACIÓN ► Para cada una de las siguientes proposiciones conceptuales, realizo el mentefacto proposicional. P1: Las ondas de radio, las ondas de luz, y las microondas que son ondas electromagnéticas ya que la vibración de campos se hace en forma perpendicular, mientras que las ondas de sonido, ondas de resortes que son ondas mecánicas longitudinales, según criterio de clasificación. P2: Según la dirección de propagación las ondas pueden ser longitudinales y transversales, las primeras son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran en la misma dirección de propagación de la onda, mientras que las segundas se caracterizan ya que las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
  • 40. 40 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLER N° 11. Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA: ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN Al variar la profundidad del agua en una cubeta de ondas colocando en ella un vidrio plano como lo muestra el gráfico, obtenemos dos medios diferentes. Al generar ondas periódicas planas, se obtiene la configuración observada. Si realizamos un pequeño corte transversal de la cubeta d ondas, se nos puede presentar el siguiente gráfico. PREGUNTAS 1.) ¿Cómo son las longitudes de onda en cada uno de los medios? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2.) ¿Las velocidades son iguales en los dos medios, si o no, por qué? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________ INDICADORES PROPÓSITO EXPRESIVO: Yo, realizo adecuadamente la experiencia, y expreso en forma cualitativa y cuantitativa las observaciones resultantes.
  • 41. 41 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 1. Identifico situaciones en esquemas ilustrativos, y realizo la descripción cualitativa y cuantitativa. 2. Resuelvo situaciones problemas a partir de observaciones, y siguiendo instrucciones. 3. Valoro el trabajo en equipo, con la participación activa en la toma de decisiones para la búsqueda de solución a situaciones problemas. 4. Interpreto situaciones con ayuda de modelos. 5. Formulo hipótesis desde un argumento explicativo. 6. Verifico hipótesis, y elaboro conclusiones. ♥ LEY FUNDAMENTAL DE LA REFRACCIÓN En el primer gráfico se muestra un pulso en varias posiciones, éste alcanza la superficie de separación entre los medios y se sigue propagando por el medio 2. Cuando el pulso cambia de medio, ¿Varía la longitud de onda? ¿Varía la frecuencia? ¿Varía la velocidad? ¿En qué medio es mayor la velocidad? ¿Qué fenómeno experimenta el pulso al pasar de un medio a otro? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Consideremos que el pulso alcanza la superficie de separación en el punto B grafico 2, y se refracta. Teniendo en cuenta que su propagación en el primer medio es con velocidad constante V1, mientras que en el segundo medio es con velocidad constante V2. ¿Qué distancia recorre el extremo del pulso que incidió en B y llegó a C en el intervalo de tiempo Δt? ¿Qué distancia recorre el extremo del pulso que se encontraba en A y llega a D, en el mismo intervalo de tiempo Δt?
  • 42. 42 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Hallo el valor de Sen θi, sabiendo que el triángulo BAD es rectángulo en A. ______________________________________________________________________ ¿Qué representa θi? ¿Qué clase de triángulo es BCD? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Hallo Sen θr. ______________________________________________________________________ ¿Qué representa θr? ______________________________________________________________________ Teniendo las informaciones anteriores, podemos comprobar que al dividir Sen θi entre Sen θr se obtiene… ______________________________________________________________________ Expreso con este resultado la LEY FUNDAMENTAL DE LA REFRACCIÓN… ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ♥ MODELO DE ONDA TRANSVERSAL (SOBRE PAPEL) Sobre una hoja e cartulina o papel de 10cmx28cm, dibuja una sinusoidal, donde λ es de 6cm, y la amplitud A = 4cm, tal como lo muestra el gráfico 1. Recorta otra cartulina o papel de 22cmx28cm, y hágale tres ranuras, de 7cm de longitud y de 3mm de ancho, separadas entre sí λ/2 “(es decir 3cm)”, tal como lo indica el gráfico 2. Pliegue esta cartulina e introduzca en el interior la sinusoidal ya hecha. Hale lentamente la sinusoidal, y expresa tu observación (¿Qué sucede?) 1.) Con la onda. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2.) Respecto a los puntos que aparecen en las ranuras. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________
  • 43. 43 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ♥ ESTUDIO DINÁMICO DE UN RESORTE Fija el extremo de un resorte tal como lo indica el gráfico, y cuelga masa m1, m2, m3, como te parezca, en el otro extremo. Estira adecuadamente el resorte con la mano y luego suéltalo. Nota que se producen oscilaciones verticales, cuyo período es de la forma T2 = m (4π2 /k) + mo (4π2 /k), donde k es la constante del resorte, y mo l masa equivalente del resorte que oscila. Mida ahora el período T de oscilaciones para varias masas m, y trace la curva T v/s m. [T = f (m)]. ¿Cómo es la representación gráfica? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Dibujo ahora, el gráfico de T2 = f (m). ¿Cómo se observa la representación gráfica, en cuanto a la curva? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Expreso la pendiente de la recta resultante, donde tan θ = , deduzca el valor para k. ______________________________________________________________________ Por último deduzca por extrapolación como lo indica el gráfico dado a continuación, el valor de la masa mo.
  • 44. 44 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLE R N° 12. ► Responda las preguntas 1 a 4, de acuerdo con la siguiente información. El mecanismo más simple considera una masa suspendida de un resorte que está atado a un soporte anclado al suelo. Cuando el resorte se agita al paso de las ondas sísmicas, la inercia de la masa hace que ésta permanezca un instante en el mismo punto de reposo y cuando sale del mismo, tiende a oscilar. Si se adhiere a la masa suspendida un pincel o lápiz a fin de que inscriba en un papel sobre un cilindro que gira a tiempo constante, se registraría una componente del movimiento del suelo. En este caso, puede ser un sismógrafo de componente vertical tal como lo muestra el gráfico. El papel o lámina sobre el cual se registra el movimiento del suelo se llama sismograma. 1.) El sismógrafo se prueba haciendo oscilar la masa manualmente y sobre el sismograma queda el siguiente registro, en un tiempo de 1 segundo. Del gráfico se puede afirmar que: A.) la longitud de onda es de 6cm. B.) la amplitud es de 20cm. C.) La velocidad de giro del temblor es de 3cm/seg. D.) La frecuencia de vibración es Hz. 2.) Si la masa que cuelga del resorte se hace cuatro veces menor, el período T A.) disminuye a la cuarta parte. PROPÓSITO EXPRESIVO: Yo, interpreto y doy solución a cada interrogante, realizando su argumentación.
  • 45. 45 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. B.) disminuye a la mitad. C.) aumenta cuatro veces. D.) no cambia. 3.) Si el movimiento generado en el resorte es armónico simple, la fuerza recuperadora es nula en: A.) el punto de equilibrio. B.) el punto de máximo estiramiento del resorte. C.) el punto de máxima contracción del resorte. D.) todos los puntos del movimiento. 4.) La energía liberada en un temblor, puede relacionarse con un elemento de la onda registrada en el sismograma. Dicho elemento, es: A.) la amplitud. B.) la velocidad de propagación. C.) la longitud de onda. D.) la frecuencia de oscilación. 5.) En un planeta x, un péndulo simple de 0,6m oscila con un período de 2 segundos, al tomar π2 = 10, podemos decir que la aceleración de la gravedad g en m/seg2 , es: A.) 6. B.) 60. C.) 0,6. D.) 3. ► Responda las preguntas 6 y 7, teniendo en cuenta la información: Sobre la superficie de una piscina, un vibrador vertical tiene un movimiento armónico simple de 4cm amplitud, 5Hz de frecuencia, la velocidad de las ondas en la superficie del agua es 50cm/seg. 6.) La frecuencia o velocidad angular w, es de la forma: A.) 31, 4 rad/seg B.) 3, 14 rad/seg C.) 314 rad/seg D.) 0,628 rad/seg 7.) Si, π2 = 10, podemos decir que la aceleración máxima am, es. A.) 40 m/seg2 .
  • 46. 46 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. B.) 400 cm/seg2 . C.) 400 m/seg2 . D.) 40 cm/seg2 . ► Responda las preguntas 8 a 10, teniendo en cuenta la información: Un hilo de caucho tiene una longitud natural de 1,5 m y una masa de 4 gramos. 8.) Para doblar su longitud se necesita una tensión de 3 Newton, luego el valor de la constante k, equivale a: A.) 0,2 N/m. B.) 20 N/m. C.) 2 N/m. D.) 6 N/m. 9.) Si se dispone este hilo entre dos puntos separados 2 m, la velocidad de propagación de una onda transversal en este hilo, es: A.) V = 22, 36 m/seg B.) V = 2, 24 m/seg C.) V = 223,6 m/seg D.) V = 2236 m/seg. 10.) Podemos decir, que el tiempo aproximado que emplea una onda para recorrer todo el hilo, es: A.) 0,09 seg. B.) 0,9 seg. C.) 4,47 seg. D.) 0,447 seg. ► Responda las preguntas 11 y 14, teniendo en cuenta la información: Una cuerda de longitud 0,2 m, masa 0,4 kg, se somete a una tensión de 18 N. Si se producen 40 vibraciones en 10 segundos. 11.) La masa por unidad de longitud, más conocida como densidad lineal μ, es: A.) 2 kg/cm B.) 2 g/m C.) 2 kg/m D.) 2 g/cm.
  • 47. 47 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. 12.) La velocidad de propagación V, siendo que V = , por tanto es lógico decir que su valor, es: A.) 3 m/seg B.) 4, 5 m/seg C.) 0, 3 m/seg D.) 45 m/seg. 13.) La frecuencia de las ondas que expresa oscilaciones en la unidad de tiempo es A.) 0,4 Hz. B.) 4,0 Hz. C.) 0,25 Hz. D.) 2,5 Hz. 14.) La longitud de onda λ que expresa distancia entre dos puntos idénticos de la onda en una oscilación completa, en este caso podemos decir que su valor está dado por A.) 7,5 m B.) 75 m C.) 0,075 m D.) 0,75 m 15.) Analiza el gráfico del movimiento ondulatorio representado por siendo que la velocidad de propagación es de 8,6 m/seg. Al buscar el valor de la frecuencia y el período respectivamente, se toma a A.) 430 Hz y 2,33x10- 3 seg B.) 430 Hz y 2,33x103 seg C.) 43 Hz y 2,33x10- 3 seg D.) 43 Hz y 2,33x103 seg. 16.) El fenómeno de refracción se produce cuando: A.) la onda cambia de medio de propagación. B.) la onda reduce los planos de vibración a uno solo. C.) la onda choca contra un obstáculo. D.) la onda pasa a través de un orificio.
  • 48. 48 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ARQUIDIOCESIS DE CALI FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS DISEÑO CURRICULAR COLEGIOS ARQUIDIOCESANOS GUÍA TALLER AÑO LECTIVO ____________ ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL: FÍSICA GRADO: DÉCIMO PERÍODO: SEGUNDO
  • 49. 49 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. PRESENTACIÓN. COLEGIO GRADO DÉCIMO ÁREA CIENCIAS NATURALES (FÍSICA) DOCENTE TIEMPO PREVISTO SEGUNDO PERÍODO HORAS 27. PROPÓSITOS DEL PERÍODO A NIVEL AFECTIVO: Que mostremos mucho interés por: ♪ Plantear y resolver situaciones problemas en la aplicabilidad práctica en el diario vivir, y las tecnológicas con la acústica y óptica. ♪ Extraer pensamientos y modelar mentefactos conceptuales y proposicionales cromatizados, con aproximación al pensamiento científico integral. A NIVEL COGNITIVO: ♪ Comprehendamos claramente los conceptos de acústica y óptica. A NIVEL EXPRESIVO: Que nosotros los estudiantes tengamos la capacidad de: ♪ Extraigamos adecuadamente pensamientos. ♪ Modelemos mentefactos proposicionales cromatizados y conceptuales. ♪ Interpretemos, resolvamos y argumentemos situaciones problemas en la aplicabilidad del movimiento pendular y ondulatorio, junto con las clases y propiedades de fenómenos relacionados con ondas, demostrando avances en el desarrollo del pensamiento científico integral. EVALUACIÓN: INDICADORES DE DESEMPEÑO 1. Desarrollo del pensamiento a través del uso adecuado de proposiciones complejas, conceptos y precategorías con sus respectivos mentefactos. De igual manera potenciar los operadores del M.L.O relacionados con el movimiento ondulatorio. 2. Sigo instrucciones y utilizo diferentes procedimientos en flujogramas lineales y de decisión en el planteamiento y solución de problemas relacionados con el movimiento ondulatorio. 3. Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con el movimiento ondulatorio. 4. Realizo lectura comprehensiva e interpreto textos relacionados con fluidos. 5. Produzco textos orales y escritos a partir de observaciones que me permiten plantear hipótesis y regularidades sobre el movimiento ondulatorio.
  • 50. 50 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. COMPETENCIAS Y HABILIDADES COMPETENCIAS HABILIDADES ► Desarrollar el pensamiento a través del uso adecuado de la proposición modal con sus respectivas operaciones intelectuales y mentefactos. De igual manera potenciar los operadores del M.L.O. ► Seguir instrucciones y utilizar flujogramas en el planteamiento y resolución de situaciones problemas propio de la Física. ► Interpretar y analizar datos, tablas y gráficos como resultado de la aplicación del método científico. ► Comprehender e interpretar textos donde: 3. Explico la utilización de cada uno de los términos o elementos partícipes en cada uno de los movimientos. 4. Presento la solución acorde a la enseñanza (Modelación). Observar. Construir y extraer proposiciones de los textos propuestos, y realizar la modelación adecuada. Particularizar y generalizar. Estableces semejanzas y diferencias. Preguntar significativamente. Definir (Sinonimizar, contextualizar, radicar) Analizar (puntuar y pronominalizar). Seguir instrucciones. EJES TEMÁTICOS 1. ACUSTICA – OPTICA: 1.1Cualidades del sonido. 1.2Efecto Doppler. 1.3Espejo. 1.4Lentes 1.5Acercamiento de la relatividad y velocidad de la luz. 1.6Laboratorio. DIDÁCTICAS  Didácticas proposicionales.  Didácticas conceptuales.  Didácticas Argumentales. RECURSOS  Logísticos: salón, tablero, marcadores, carteleras  Audiovisuales: video-bean, sala de internet, diapositivas, videos, grabadoras.
  • 51. 51 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. ARQUIDIÓCESIS DE CALI FUNDACIONES EDUCATIVAS ARQUIDIOCESANAS ÁREA DE CIENCIAS NATURALES PRUEBA DE DIAGNÓSTICA DE FÍSICA Propósito Expresivo: Que nosotros interpretemos, y resolvamos situaciones Problemas aplicados a la acústica y la óptica. ►Responda las preguntas 1 a 5, teniendo en cuenta el siguiente texto: La acústica es el estudio del sonido. El sonido es una onda de tipo mecánico y naturaleza longitudinal. La velocidad de propagación del sonido en el aire a una temperatura aproximada de 15°C se considera en 340m/seg. Como el sonido es una onda mecánica necesita de un medio de propagación. De acuerdo con el medio, el sonido tiene una velocidad diferente de propagación. La mayor velocidad se presenta en los sólidos, luego en los líquidos y por último en los gases. Se puede calcular la velocidad del sonido en el aire a cualquier temperatura ya que por cada grado centígrado se aumenta la velocidad 0,6m/seg. Entonces tenemos que 331m/seg +/- (0,6m/seg).T. Donde 331m/seg es la velocidad del sonido a 0°C y T es la temperatura en °C. La velocidad de propagación del sonido también se puede calcular conociendo la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla mediante la expresión V = . 1.) En una tarde soleada de 35°C para la ciudad de Cali, entonces podemos decir acertadamente que A.) la velocidad del sonido es 21m/seg B.) la velocidad del sonido es 352m/seg C.) la velocidad del sonido es 340m/seg D.) la velocidad del sonido es 21,6m/seg 2.) Para la ciudad capital Bogotá, capital de nuestro país Colombia, si la velocidad del sonido es de 335,1m/seg, entonces la temperatura T es A.) 4,9°C. B.) 8,5°C. C.) 9,8°C. D.) 4,1°C. 3.) Si una onda sonora recorre en el agua 1,035km en 0,69 segundos, podemos decir que A.) la velocidad del sonido en el agua es de 1500m/seg. B.) la velocidad del sonido en el agua es de 340m/seg. C.) la temperatura en el agua es de 194,83°C. D.) la temperatura en el agua es de 19,48°C. 4.) para determinar la longitud de onda de un sonido cuya frecuencia es de 174,5Hz si se propaga en aire a 30°C, siendo que V = , entonces podemos decir acertadamente que λ, es A.) 2 metros. B.) 1,5 metros. C.) 0,5 metros. D.) 3 metros. 5.) El tiempo que emplea el sonido en recorrer 2,04km en el aire a 15°C, es A.) 3 segundos. B.) 6 segundos. C.) 30,6 segundos. D.) 1,36 segundos.
  • 52. 52 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUIA – TALLER N° 13. Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN ONDAS SONORAS El sonido es una onda mecánica longitudinal porque las partículas del medio vibran en la dirección de propagación de las ondas. La frecuencia de las ondas sonoras está comprendida en el intervalo de 20 a 20.000 vibraciones por segundo. La onda de frecuencia inferior a 20 vib/seg se llama infrasónica, mientras que la superior a 20.000 vib/seg se llama ultrasónica, y no son captadas por el oído humano, esto quiere decir que nuestro oído capta sonidos entre 20Hz y 20.000Hz. El sonido, para transmitirse necesita de un medio elástico, ya sea sólido, líquido o gaseoso. En el vacío las ondas sonoras no se propagan por ser ondas mecánicas. Los sonidos que el oído puede percibir, dependen de la variación de presión que el aire experimenta al transmitirlos, es así como la máxima variación de presión que nuestro oído puede tolerar es de 28 N/m2 . 1.) En la expresión: “La máxima variación de presión que nuestro oído puede tolerar es de 28 N/m2 ”, ¿Qué expresa la unidad N?, y la unidad m2 ? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2.) Tomando la misma expresión de la situación anterior, donde 28 N/m2 indica variación de presión que nuestro oído puede tolerar, según esto, usted podrá escribir la relación existente, de los tres elementos participantes. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3.) ¿Cuál es el significado de las 20.000 vib/seg en el texto? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4.) Sabemos que las ondas ultrasónicas pueden ser creadas por medio de vibración de cristales de cuarzo, ¿consulta en qué se utiliza el ultrasonido, y qué animal emite y percibe este tipo de sonido? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________
  • 53. 53 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. PROPÓSITO EXPRESIVO: Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de las situaciones problemas, gráficos, problemas de acústica y óptica. INDICADORES DE DESEMPEÑO: 1. Formulo, y resuelvo situaciones problemas aplicados a la acústica y la óptica. 2. Modelo proposiciones seleccionadas de los diferentes textos sobre acústica y óptica. Generalmente, las ondas mecánicas pueden ser observadas directamente, pero no podemos hacer lo mismo para la luz que también es una transferencia de energía: de la fuente hacia los objetos y de éstos hacia el ojo. Actualmente, es imposible observar directamente la forma de un rayo o de la onda luminosa en función del tiempo. Por tanto acerca de la naturaleza de esta transferencia, se han desarrollado varias teorías, basadas en postulados que deben conducir a resultados de acuerdo con la experiencia. La luz se considera como el paso de un electrón de un orbital superior a un orbital inferior. TEORÍA CORPUSCULAR La luz está compuesta de corpúsculos de materia, que se rigen por las leyes mecánicas y se desplazan a gran velocidad. Newton enunció el siguiente postulado: “Todas las fuentes luminosas emiten pequeñas partículas materiales en línea recta con gran velocidad”. La luz no necesita soporte material para propagarse, por tanto puede viajar en el vacío. TEORÍA ONDULATORIA La luz se comporta como una onda, que necesita de un medio para su propagación, la onda es de naturaleza longitudinal. Huygens, secundado por Young y Fresnel, postuló: ► La luz se debe a vibraciones periódicas. ► La luz simple o monocromática está formada de vibraciones sinusoidales de frecuencia bien definida del tipo Y = A.cos (2 Y es la elongación, A su amplitud y f su frecuencia. El conjunto de todas las vibraciones luminosas forma la onda o radiación luminosa. ► En el vacío, todas las radiaciones se propagan a velocidad constante, c, donde λ= . Como esta longitud es muy pequeña, se utilizan nuevas unidades, como: 1 angstrom = 1 A = 10-7 mm = 10-10 m. 1 micrómetro = 1 = 10-3 mm = 10-6 m.
  • 54. 54 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. TEORÍA CUÁNTICA Para poder explicar este último hecho se debió postular la existencia de paquetes de energía, llamados fotones o cuantos, asociados a las vibraciones luminosas. La luz es de naturaleza discontinua, está formada por paquetes de energía, llamados quantum. La mecánica cuántica, la luz tiene una naturaleza dual, se comporta como onda y a veces se comporta como partícula. ► DESCRIPCIÓN DE FENÓMENOS ACÚSTICOS. Con base en los comportamientos característicos de las ondas, y teniendo en cuenta que el sonido es una onda longitudinal, identifico los fenómenos de reflexión, refracción, difracción, e interferencia, para dar solución a los siguientes enunciados. 1.) Cambio de dirección del sonido, cuando choca con un obstáculo… ( ). 2.) Superposición de los movimientos de los sonidos presentes en una misma región del espacio… ( ). 3.) Cambio de velocidad que experimenta el sonido al cambiar de medio… ( ). 4.) Desdoblamiento que experimenta el sonido alrededor de un obstáculo… ( ). ► En un apartamento dos personas hablan; las personas se encuentran en cuartos diferentes. Debo analizar cada una de las afirmaciones colocando (F) para falso, y (V) para verdadero: 5.) Las personas se escuchan lo que hablan debido a que el sonido se transmite por reflexión de pared a pared… ( ). 6.) Se escuchan por transmisión a través de las paredes… ( ) 7.) Se escuchan porque al llegar el sonido a cada puerta, éstas se convierten en centros productores de ondas… ( ). 8.) El sonido como cualquier otra onda al chocar contra un obstáculo se refleja, el sonido reflejado se llama eco… ( ). ► Situación Problema: 9.) Un joven situado entre dos montañas a 15ºC, emite un sonido, luego si él percibe el primer eco a los 3 seg, y el segundo a los 5 seg. Podemos decir que A.) las montañas están separadas 340 metros. B.) las montañas están separadas 1360 metros. C.)las montañas están separadas 510 metros. D.)las montañas están separadas 850 metros.
  • 55. 55 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. RESUELVO LOS SIGUIENTES CASOS APLICANDO TUS HABILIDADES DE LA ARGUMENTACIÓN: ¿Qué ocurre si aleja o acerca los objetos al frasco? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ¿Qué sucede? Sustente. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ CASO 1. ¿Qué está pasando? Al pasar la luz por el frasco con agua se refracta. Los rayos se desvían igual que una lente de aumento. Esta lente tiene una distancia focal muy pequeña, por lo que presenta las imágenes invertidas de los objetos que se encuentran un poco alejados del frasco. AGUA CASO 2. Montaje: Se coloca la moneda en el fondo del vaso vacío tal como se indica en la figura A. La luz que sale de la moneda se transmite en línea recta e incide en el ojo. Al bajar un poco la posición del ojo, la moneda desaparece. Al llenar el vaso con agua, la moneda aparece de nuevo (figura B).
  • 56. 56 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. GUÍA – TALLER N° 14. Semana número ___ del ___ al ___ de_______________ de 20___ (3 horas / semana) FASE AFECTIVA ACTIVIDAD DE MOTIVACIÓN CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO Las sensaciones percibidas por nuestro oído nos sugieren que existen diferentes características del sonido. Una guitarra, por ejemplo, produce diferentes notas musicales. Algunas notas, las producidas por las cuerdas más delgadas, son percibidas como más agudas. Entre las características más conocidas, para los diferentes sonidos, tenemos: el tono, la intensidad, y el timbre. 1.) Al producir dos veces la misma nota en una guitarra al pulsar la misma cuerda cada vez con diferente intensidad, ¿Será que encontramos alguna diferencia entre los dos sonidos producidos?, ¿Por qué? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2.) Si en lugar de utilizar una guitarra, utilizamos además una flauta y producimos la misma nota, con los dos instrumentos, ¿Encontramos alguna diferencia entre los sonidos producidos? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________
  • 57. 57 Equipo Académico-Pedagógico. Área Ciencias Naturales y Educación Ambiental: Física. Colegios Arquidiocesanos de Cali. PROPÓSITO EXPRESIVO: Que yo analice, resuelva y siga instrucciones precisas para dar solución adecuada de las situaciones problemas respecto a las cualidades del sonido. INDICADORES DE DESEMPEÑO: Analizo y argumento datos, tablas y gráficos como resultado de la interpretación de situaciones y establecimiento de condiciones relacionados con acústica y óptica. TONO También conocido como altura de un sonido, nos permite decir cuando un sonido es alto o agudo, y cuando es bajo o grave. El tono depende de la frecuencia. A un tono alto corresponde una frecuencia alta, quiere decir que el sonido es más agudo, y a un tono bajo una frecuencia menor, es decir el tono es grave. TIMBRE Cualidad que nos permite distinguir de donde proviene el sonido. El timbre depende de la fuente emisora y de la forma de la onda. Si dos objetos diferentes emiten simultáneamente sonidos del mismo tono e intensidad podemos diferenciar el sonido producido por cada uno. INTENSIDAD Cualidad que nos permite oír a mayor o menor distancia. La intensidad depende de la distancia del observador, la amplitud de vibración y la masa vibrante. Esta cualidad nos permite diferenciar un sonido fuerte de uno débil (grito – susurro). Relación útil, donde A área del frente de onda, P potencia, I intensidad: I = . P (watios); A (cm2 ), siendo A = 4 R2 superficie de la esfera de radio R.