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Ejercicios sobre: oscilaciones, ondas, sonido

1. Confecciona un listado, lo más amplio posible, de aquellas oscilaciones que, en tu opinión, tienen interés para la ciencia y la tecnología.

Comentario. Puede reflexionarse en cuestiones como las siguientes: Muchas oscilaciones se transmiten de un lugar a otro. Ejemplos de ello son las que provocamos en uno de los extremos de una cuerda o resorte y las producidas al tocar con  algún objeto la superficie del agua. Otros casos más complejos, pero de suma importancia para la vida práctica son, la propagación de los temblores de tierra, del sonido, de las oscilaciones originadas en las antenas transmisoras de radio y televisión.

2. Experimental. Monta un péndulo (o un cuerpo que cuelga de un resorte o una banda elástica).

a) Mide el tiempo que demora en realizarse una sola oscilación. c) Describe las principales fuentes de incertidumbre en el resultado obtenido. c) Reflexiona acerca del procedimiento a seguir para medir el período con mayor exactitud.

3. Determina la frecuencia de las oscilaciones de un péndulo (o de un cuerpo que cuelga de un resorte). Menciona las principales fuentes de incertidumbre en el resultado.

4. Averigua la frecuencia de las oscilaciones de algunos equipos e instalaciones utilizados en la vida cotidiana, por ejemplo, de: a) el voltaje en la red eléctrica, b) el microprocesador de la computadora en que trabajas, c)las oscilaciones que transmite alguna emisora de radio. Trata de interpretar el significado de dichas frecuencias en cada caso.

5. Estudia las oscilaciones que ocurren en diversos sistemas (péndulo, cuerpo que cuelga de un resorte o banda elástica, fleje fijo por un extremo...). ¿De qué factores dependerá la frecuencia (y por tanto el período) de las oscilaciones? ¿y la amplitud de ellas?

Comentario.

El estudio de las oscilaciones que tienen lugar en diversos sistemas (péndulo, cuerpo-resorte, fleje sujeto por un extremo...), sugiere que:

Si la  amplitud de las oscilaciones no es muy grande, la frecuencia es independiente de ella.

La frecuencia depende de ciertas características propias del sistema: por ejemplo, de la longitud, como en el péndulo o el fleje; de la masa, como en el sistema cuerpo-resorte; del material, como en el cuerpo-resorte o el fleje; etc.

6. Examina la escala de frecuencias del radio de tu casa. ¿Cuál es el rango de frecuencias a que puede sintonizarse? Determina, aproximadamente, la frecuencia a la que transmite alguna de las emisoras de radio.

7. Comenta la información proporcionada en la tabla 1.1. Reflexiona sobre el interés que puede tener para la ciencia, la tecnología, o la vida en general, medir la velocidad de las ondas. 

8. Averigua las frecuencias en que transmiten Radio Rebelde (onda larga) y Radio Taíno (FM) y calcula las longitudes de onda correspondientes a esas frecuencias. Menciona las posibles fuentes de incertidumbre en los resultados obtenidos.

9. Calcula el rango de longitudes de onda correspondientes a la propagación del sonido en el aire. Indica las principales fuentes de incertidumbre en los resultados obtenidos.

 10. Explica desde el punto de vista de la energía, por qué cuando el sonido se propaga en medios abiertos, por ejemplo en el aire circundante, su intensidad disminuye mucho al aumentar la distancia respecto a la fuente. ¿Cómo pudiera transmitirse el sonido de un lugar a otro sin grandes pérdidas en su volumen?

11. Algunos cetáceos se comunican entre sí a enormes distancias mediante sonidos emitidos en el agua. ¿Por qué no podrían hacer lo mismo mediante sonidos emitidos en el aire?

 12. Indaga acerca de la ecolocalización (o ecolocación) y su empleo por el hombre y los animales.

13. La contaminación ambiental es producida no sólo por desechos vertidos al ambiente, sino también por energía dispersada en ella en forma de ondas. Reflexiona acerca de las fuentes de contaminación ambiental por ruido y sobre el perjuicio que este acarrea.

14. Indaga acerca del proceso de audición, desde que la onda sonora llega al oído hasta que se produce la sensación de sonido.

15. Se sabe que la duración de una descarga eléctrica atmosférica (rayo) es de tan solo fracciones de segundo. ¿Por qué entonces el sonido que la acompaña (trueno) se prolonga durante un tiempo mucho mayor?

Bibliografía

Colectivo de autores. Enseñanza de la física elemental. Editorial Pueblo y Educación

Colectivo de autores. Programa de Ciencias Naturales  para Secundaria Básica octavo  grado.

 

 

 

  

 

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El movimiento mecánico

OBJETIVOS GENERALES.

 

Valorar, tomando como ejemplo el movimiento mecánico de los cuerpos, el condicionamiento y la repercusión económica, militar y, en general social, de la ciencia y la tecnología.

Mostrar una actitud crítica, de profundización e investigación, durante el estudio de los factores que determinan las características del movimiento, en particular, al analizar la idea errónea de que la fuerza es la causa del movimiento.

Participar en el planteamiento y resolución de problemas, empleando para analizar diversas situaciones de la vida práctica, los conceptos de fuerza e inercia, así como ideas simples acerca de las tres leyes del movimiento y la ley de gravitación universal.

Manifestar una visión global acerca de la Mecánica, exponiendo acerca de su diversidad y unidad (las características de todos los movimientos, por diferentes que parezcan, pueden explicarse utilizando los conceptos de fuerza e inercia, las fuerzas que actúan entre los cuerpos es posible agruparlas en sólo tres tipos fundamentales), acerca del momento histórico y el lugar en que surgieron las ideas fundamentales y vivieron científicos como Galileo Galilei e Isaac Newton.

Utilizar durante el estudio de los factores que determinan las características del movimiento, elementos de métodos y formas de trabajo habitua­lmente utilizados en la actividad científica: análisis del interés que tiene el estudio de los factores que determinan las características del movimiento; formulación y argumentación de suposiciones, por ejemplo, acerca de la caída de los cuerpos de diferentes masas; diseño de experimentos para contrastar las suposiciones formuladas; realización de mediciones de fuerza; cálculo de la fuerza de gravedad; elaboración de informes.

 OBJETIVOS INSTRUCTIVOS

·      Ejemplificar la importancia que tiene el estudio del movimiento en la naturaleza.

·      Identificar movimientos mecánicos de deformación, rotación, traslación, rectilíneos, curvilíneos, uniformes y no uniformes.

·      Ilustrar mediante ejemplos el carácter relativo del reposo y del movimiento.

·      Caracterizar los conceptos de: movimiento mecánico, movimientos rectilíneos y curvilíneos, movimiento uniforme, velocidad, fuerza, fuerza resultante y fuerza de gravedad, masa, peso, densidad y presión.

·      Construir e interpretar gráficos y tablas de movimientos de diferentes cuerpos.

·      Calcular la velocidad, la distancia recorrida y el intervalo de tiempo empleado en recorrer una trayectoria, en casos de movimiento rectilíneo uniforme.

·      Interpretar las ideas básicas relativas a las tres leyes del movimiento y el concepto de inercia.

·      Medir fuerzas utilizando un dinamómetro.

·      Resolver tareas teóricas y experimentales, cualitativas y cuantitativas, dirigidas al estudio del movimiento mecánico de los cuerpos usando las leyes de Newton a través de la aplicación de los conocimientos, los cálculos, el diseño de experimentos y la realización de mediciones directas e indirectas valorando la incerti­dumbre de los resultados. 

·      Resolver problemas cualitativos y cuantitativos sobre  la fuerza de gravedad.

·      Resolver tareas teóricas y experimentales, cualitativas y cuantitativas, dirigidas a la descripción del movimiento mecánico de los cuerpos, la determinación de la velocidad del movimiento rectilíneo uniforme a través de la aplicación de los conocimientos, los cálculos, el diseño de experimentos y la realización de mediciones directas e indirectas valorando la incerti­dumbre de los resultados.

·      Enunciar la Ley de Pascal y utilizarla para analizar múltiples situaciones partiendo de las características del concepto de Presión.

·      Resolver tareas teóricas y experimentales, cualitativas y cuantitativas, relacionadas con la presión ejercida sobre cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos, así como con la fuerza de empuje y las condiciones de flotación de los cuerpos aplicando las leyes de Pascal y de Arquímedes.

 

TEMÁTICAS

·         Introducción al movimiento.

·         Concepto  movimiento mecánico. Movimiento de traslación y rotación.

·         Apuntes biográficos de Galileo Galilei.

·         Medios utilizados para describir el movimiento mecánico

·         Inercia y masa. Primera ley que describe al movimiento mecánico

·         Acción externa: fuerza. Segunda ley que describe al movimiento mecánico.

·         Fuerza resultante. Medición de fuerzas.

·         Interacción entre los cuerpos. Tercera ley que describe al  movimiento mecánico

·         Apuntes biográficos. Isaac Newton.

·         Relación entre fuerza y movimiento.

·         Distinción entre la masa y el peso.

·         Densidad de los cuerpos.

·         Presión de los cuerpos. 

·         Presión sobre los cuerpos sumergidos en líquidos y gases. Ley de Pascal.

·         El barómetro: un instrumento para medir la presión atmosférica.

·         Fuerza de empuje de líquidos y gases. Ley de Arquímedes.

 IDEAS ESENCIALES Y ALGUNAS CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS

Antecedentes.  

Los antecedentes de la unidad se encuentran en las asignaturas “Ciencias Naturales” y “El mundo en que vivimos” en la enseñanza primaria. En estas unidades  se estudian diferentes formas de movimientos mecánicos de la naturaleza y de la vida cotidiana en general (Ej: Movimiento de la Tierra y otros planetas, autos, el viento, etc.  

Matemática: Varios temas estudiados en sexto y séptimo grado son importantes: operaciones básicas con números, razón, proporcionalidad directa, magnitudes y conversión de unidades, representación en un sistema de coordenadas,  ecuaciones lineales (ax=b y ax+b=c), hallar el valor numérico de una ecuación, operaciones con números racionales.  

La unidad introductoria al analizar los sistemas y cambios que ocurren en el universo se presentan algunos elementos que deben ser retomados al estudiar  el movimiento mecánico. Recordar que dentro de los cambios que se estudia está el movimiento mecánico. En este sentido el movimiento mecánico es un cambio fundamental en la naturaleza que se abordara con detenimiento en esta unidad.  

Contenidos Principales.

En la introducción de esta unidad se abordan aspectos estudiados en las unidades anteriores, en lo referente a los conceptos: sistema y cambios fundamentales en la naturaleza y el universo. Un cambio fundamental es el movimiento mecánico porque está en la base de otros muchos más complejos. Es sumamente importante reflexionar esta idea mediante algunos ejemplos como son: movimiento mecánico y sus clasificaciones a partir de ejemplo de la vida. Posteriormente se agrupan siguiendo los criterios de clasificación estudiados.

Constituye un objetivo esencial del curso estudiar los medios que se emplean para describir los movimientos, por esta razón deben realizarse múltiples actividades que propicien el aprendizaje activo de este contenido. A partir de las tablas y gráficas que aparecen en el capítulo, realizar preguntas a fin de profundizar en estos contenidos. Ejemplos de algunas posibles preguntas: ¿Qué magnitudes se controlan en la tabla? ¿Qué tiempo empleó en recorrer determinada distancia? (el valor lo selecciona en dependencia de la tabla que escoja), ¿Qué distancia recorrió en determinado tiempo?, entre otras preguntas. De modo análogo  se procede con las gráficas.

En la clase de sistematización en la escuela correspondiente a este tema, se recomienda la realización de una actividad experimental, la cual puede ser: Descripción de la carrera de un alumno del grupo, donde participarán todos los estudiantes, unos como corredores y otros realizando las mediciones necesarias, debidamente organizados por el profesor En dicha práctica deben  diseñar el experimento, y en el diseño planificar la toma de datos, o sea, la tabla a completar con el experimento.

Con relación a las ecuaciones se particulariza en la del movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y a este tema se le deben asignar múltiples actividades en aras de propiciar el desarrollo de habilidades en la resolución de problemas, donde apliquen la fórmula y sus despejes y estudien este movimiento con todas las herramientas. En la parte correspondiente a la sistematización y resumen de esta unidad en el propio libro se encuentran las tareas de aprendizaje, que pueden ser utilizadas.

El estudio de los factores que determinan las características del movimiento surge como una necesidad de explicar por qué son las características de determinados movimientos. Hasta el momento, con lo estudiado, solo podemos describirlos, para diseñarlos con determinadas características es preciso conocer los factores de los que dependen. El concepto de fuerza constituye un concepto esencial en la vida, de ahí la necesidad de retomarlo en las clases de sistematización en la escuela.

Son variadas las demostraciones y los hechos de la vida donde se manifiestan las leyes del movimiento. Al terminar el estudio de cada una de ellas se deben realizar las siguientes actividades en aras de reforzar lo estudiado en la videoclase. Para reforzar la Primera ley del movimiento se recomienda trabajar las tareas de aprendizaje  del texto y otras que se encuentran en texto de Física de la Secundaria Básica.

Un contenido importante y de dificultad para los estudiantes es el de fuerza resultante. Se resalta que las características del movimiento de un cuerpo dependen de la resultante de las fuerzas aplicadas y partir de ahí se aborda la Segunda Ley del Movimiento, pues está enunciada para la fuerza resultante; es decir, solo la fuerza resultante define cómo cambia el movimiento del cuerpo sobre el cual actúan varias fuerzas o si sale del reposo.

Para la medición de fuerzas debe proponerse la posible confección de dinamómetros caseros, a partir de uno de la escuela, utilizando recursos propios

La utilización de la ecuación Fg= g ? m donde g = 9,8 N/Kg es otro objetivo esencial, utilizando el dinamómetro confeccionado por los alumnos pueden medir la fuerza de gravedad y comprobar los resultados de las mediciones con el cálculo.

Si se cuenta con los recursos necesarios deben realizarse las actividades para profundizar en la Tercera Ley de Movimiento.

Existe un tercer bloque de conocimientos a desarrollar en la unidad, relacionado con los conceptos de densidad de los cuerpos, la presión de los cuerpos y las leyes de Pascal y Arquímedes

Atendiendo a que la presión es una magnitud que mide la fuerza distribuida por una superficie resulta muy cómoda para el caso en que se trate de cuerpos líquidos o gaseosos. El análisis en este sentido confirma, mediante la demostración de experimentos, que las sustancias líquidas y gaseosas transmiten la presión ejercida sobre ellos en todas direcciones sin alteración. Esta regularidad se conoce con el nombre de Ley de Pascal. Debe orientarse la confección de la ficha biográfica de Blaise Pascal.

En la sistematización se propone la construcción de un freno neumático (si utiliza aire) o hidráulico (si utiliza agua) utilizando dos jeringuillas de diferentes diámetros unidos por una manguerita (puede ser de suero), como se ilustra en la página 61 del libro de Física. Posteriormente aplican lo estudiado sobre la transmisión  de la presión en líquidos y gases. Constituye también una actividad experimental en esta unidad la Medición de la presión  ejercida por gases y líquidos. En el Software “El Navegante”, puede profundizar en esto y realizar las mediciones, no obstante es posible la construcción de un manómetro de líquido utilizando una manguerita de suero como indica el libro de texto de Física en la página 63.

Sobre la presión ejercida sobre los cuerpos sumergidos en líquidos y gases y los factores de los que dependen, debe insistirse en particular en la presión atmosférica, aspecto este que conocen de grados anteriores, pero que incide directamente sobre todos los cuerpos sobre el planeta. Se tratará por la vía de la demostración. El empleo del barómetro para medir la presión atmosférica.  También deben ser analizadas las consecuencias que para el organismo humano tiene la sumersión en aguas profundas. Es necesario comparar cómo la presión aumenta con mucha mayor rapidez hacia las profundidades en los líquidos que lo que disminuye hacia las capas altas de la atmósfera

Al concluir el estudio de la Ley de Arquímedes se desarrollará el seminario integrador: caracterización de los ciclones tropicales.

 Sistema de conceptos y leyes:

En la unidad se comienza el estudio de uno de los cambios que investiga la Física en particular y las Ciencias naturales en general “El movimiento mecánico”. Este es un cambio fundamental porque se encuentra en la base de otros mucho más complejos, se mueve el viento, las partículas que componen a los cuerpos, los animales, etc.

La primera parte de la unidad está destinada al estudio de cómo describir los movimientos, correspondiente a la Cinemática, como parte de la Mecánica, posteriormente se estudian los factores de los que dependen las características de los movimientos. Estos factores son la masa y la fuerza. Por último se dedican algunas horas al estudio de la densidad y la presión.

A continuación presentaremos la relación de los conceptos y leyes que se estudian en la unidad. Para mayor profundización en los contenidos específicos para cada temática se puede consultarlos temas enlazados al inicio del documento

Conceptos: Movimiento mecánico, movimiento de traslación, movimiento de Rotación, relatividad del movimiento, velocidad, medios para describir el movimiento (gráficas, tablas de datos y ecuaciones), movimiento rectilíneo uniforme, fuerza, inercia, masa, fuerza resultante, intensidad de la gravedad, densidad de los cuerpos, presión, presión sobre los cuerpos sumergidos en líquidos y gases, fuerza de empuje de líquidos y gases.

Leyes: Primera ley del movimiento, Tercera ley del movimiento, Segunda ley del movimiento (simplificada). Además se estudiará la Ley de Pascal y la Ley de Arquímedes.

Habilidades Generales:

Planteamiento de problemas.

Acotamiento de situaciones problémicas.

Emisión de suposiciones.

Búsqueda de información.

Elaboración de estrategias para la resolución de problemas.

Diseño de experimentos, medición de magnitudes y análisis de las fuentes de incertidumbre.

Comprobación de las suposiciones o hipótesis.

Valorar las implicaciones del estudio realizado para CTS.

Elaboración, comunicación y discusión de los resultados.

Métodos y formas de trabajo.

Elaboración conjunta.

Trabajo en colectivo.

Trabajo independiente.

Problémico

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL

w  Descripción de la carrera de un alumno del grupo.

w  Medición de fuerzas.

w  Utilización del manómetro para la medición de la presión ejercida por líquidos y gases.

w  Fuerza de empuje de líquidos y gases.

 

Demostraciones

1.    El fenómeno de la inercia

2.    Primera y tercera ley del movimiento

3.    Cambios que provoca la acción de una fuerza resultante sobre un cuerpo.

4.    Ilustración de la dependencia de la presión con el área de la superficie del cuerpo.

 

EVALUACIÓN

Invariantes  que no deben dejar de evaluarse en la asignatura de acuerdo a lo establecido en la 226/03 sobre los contenidos de la unidad.

·      Calcular la velocidad, la distancia recorrida y el intervalo de tiempo empleado en recorrer determinada distancia, en casos de movimiento uniforme.

·      Caracterizar los conceptos de: movimiento mecánico, movimientos rectilíneos y curvilíneos, movimiento uniforme, velocidad, fuerza, fuerza resultante y fuerza de gravedad.

 

PROPUESTA DE ACTIVIDADES A DESARROLLAR

Descripción del movimiento

1. Reflexiona sobre el interés que puede tener el estudio del movimiento mecánico para la sociedad.

 

Comentario. La importancia del estudio del movimiento mecánico está determinada no sólo por su presencia en casi todo lo que nos rodea, y sus innumerables aplicaciones prácticas, sino también por el hecho de que ha contribuido a responder preguntas cruciales sobre el universo y el lugar que en él ocupa el hombre: ¿Es la Tierra el centro del universo? ¿Tienen igual naturaleza los movimientos en la Tierra y en el cielo? ¿Cuál es la edad del universo?

El movimiento mecánico fue el primero de los cambios examinados por la física en profundidad. A través de su estudio se desarrollaron importantes conceptos, mé­todos e instrumentos de la ciencia. También se desarrollaron conceptos claves de las matemáticas. Entre los científicos que estudiaron el movimiento mecánico sobresalen Galileo Galilei e Isaac Newton.

 

2. Confecciona dos listados de ejemplos, uno con cuerpos que estén en movimiento y otro con cuerpos en reposo.

 

Comentario. Resulta que todo cuerpo puede estar al mismo tiempo en reposo y en movimiento. Analicemos, por ejemplo, el caso de un pasajero sentado en un tren en marcha. Considerado en relación con el tren, el pasajero está en reposo; en cambio, considerado en relación con un cuerpo sobre la Tierra - digamos un árbol - el pasajero está en movimiento. Debemos añadir algo más: es tan correcto afirmar que el pasajero está en movimiento en relación al árbol, como a la inversa, que el árbol está en movimiento respecto al pasajero. Reflexiones como estas llaman la atención sobre el carácter relativo del reposo y del movimiento.

 

3. Dos alumnos, Ana y Pedro, caminan tomados de las manos desde la parte delantera del aula hasta la parte trasera. ¿Cómo describirán el movimiento de Ana: a) un alumno de la primera fila del aula, b)un alumno de la última fila, c)Pedro, d)un alumno que se está moviendo de la parte trasera del aula a la delantera.

 

4. Experimental. Diseña una actividad en la que durante una carrera puedan registrarse algunas posiciones de los corredores y los tiempos correspondientes. Realiza la actividad con 2-3 alumnos de diferentes aptitudes y luego construye una tabla con los datos obtenidos. Valora la posible incertidumbre en los datos.

 

5. Describe las características principales de diversas carreras de 100 m, utilizando datos recogidos en tablas: dónde fue más rápida, dónde más lenta, etc. En tu opinión, ¿qué es velocidad?

 

6. Experimental. Diseña y lleva a cabo una actividad con el propósito de registrar en una tabla las posiciones y tiempos correspondientes al movimiento de traslación de un caminante. Compara los datos obtenidos con los de la tabla del texto (Conviene registrar los datos para dos situaciones: una en que el caminante se mueve lentamente y otra en que lo hace con mayor velocidad).

 

7. ¿Qué distancia recorreremos en una hora si nos movemos por una autopista a una velo­cidad aproximada de 100 km/h?

 

8. ¿Qué tiempo demoraremos en llegar a un merendero que está a 20 km, si nos movemos por una autopista a una velocidad aproximada de 80 km/h?

 

9. Expresa en m/s y en km/h, efectuando los cálculos correspondientes, algunos valores de velocidad de movimientos que pudieran ser de interés, por ejemplo: a) el de un caminante b) el de un auto que viaja por una carretera, etc.

Consulta la tabla de valores de velocidad que aparece en el tema.

 10.  ¿Qué distancia aproximada recorre la Tierra alrededor del Sol en 1 minuto. ¿Qué distancia aproximada recorren cada minuto, debido a la rotación de la Tierra, las personas que viven cerca del ecuador. ¿Por qué los resultados obtenidos son necesariamente aproximados?

11. ¿A qué velocidad debemos viajar para llegar a un punto que está a 50 km en menos de 40 minutos?

12. ¿Qué tiempo demorará una señal de radio enviada desde la Tierra en llegar a: a) la Luna (la Luna se encuentra a unos 400 000 km de la Tierra), b) Marte (considera que Marte se encuentra a 100 millones de kilómetros de la Tierra)? ¿Por qué los resultados obtenidos tienen que ser considerados aproximados? ¿Qué dificultades pudieran existir para teledirigir un robot que se mueva en la superficie de Marte?

 

Factores de los que dependen las características de los movimientos

1. Se lanza una esferita sobre la superficie horizontal de una mesa. Explica porqué su velocidad disminuye. ¿Qué pudiera hacerse para que, una vez lanzada, se moviera el mayor tramo posible?

2. ¿Se ejercerá alguna fuerza sobre una piedra que: a) cae desde cierta altura, b) se ha lanzado verticalmente hacia arriba y está ascendiendo, c) se ha lanzado horizontalmente y describe una curva hacia abajo. Argumenta tus respuestas. Representa mediante un dibujo esquemático las situaciones anteriores y, en el caso que corresponda, la fuerza ejercida sobre la piedra. ¿Qué cuerpo origina dicha fuerza?

3. Experimental. Diseña y lleva a cabo algún experimento, a fin de apoyar la idea de que la mayor o menor facilidad con que un cuerpo varía su velocidad al aplicarle una fuerza, depende de su masa.

4. ¿Por qué resulta imposible detener bruscamente un tren, un auto, u otro medio de transporte en movimiento?

5. Ilustra mediante ejemplos de la vida, la conclusión de que mientras mayor sea la masa de un cuerpo mayor será su inercia.

6. Menciona las características de la fuerza resultante sobre los cuerpos siguientes: a) un carrito que desciende por un plano inclinado aumentando su velocidad, b) un ciclista que se mueve en línea recta ascendiendo por una cuesta con velocidad constante, c) un carrito que asciende por un plano inclinado disminuyendo su velocidad, d) un globo que se ha dejado caer y desciende con velocidad constante.

7. Representa mediante un diagrama la fuerza resultante y todas las fuerzas ejercidas sobre los cuerpos siguientes: a) un libro en reposo situado encima de una mesa, b) una lámpara que cuelga del techo de una habitación, c) un bloque que es empujado y se mueve con velocidad constante sobre una superficie horizontal, d) un bloque que es empujado sobre una superficie horizontal y se mueve aumentando su velocidad, e) un avión que se mueve en línea recta con velocidad constante.

8. Experimental. Un cuerpo que se coloca encima de una mesa ejerce determinada fuerza sobre ella, sin embargo, habitualmente no observamos ningún cambio. ¿Por qué? Diseña una experiencia con el objetivo de apoyar la idea de que en tales casos sí se producen cambios. 

9. Utiliza un dinamómetro para medir: a) la fuerza de gravedad sobre diferentes cuerpos, b) la fuerza de fricción sobre un bloque que deslizamos con movimiento aproximadamente uniforme sobre la superficie de una mesa.

10. Compara los valores de la fuerza de gravedad ejercida sobre un cosmonauta en la Tierra y en la Luna. ¿A qué se debe la diferencia entre dichos valores? ¿Cómo se manifestará esa diferencia al correr o saltar?

11. ¿Cómo se explica que la intensidad de la gravedad en Júpiter sea mucho mayor que la de la Tierra?

12. Entre dos carritos iguales, situados juntos sobre una mesa, hay un resorte comprimido. Cuando el resorte se libera, los carritos se ponen en movimiento y alcanzan iguales velocidades. Analiza el experimento descrito desde el punto de vista de la tercera ley de Newton.

13. Si uno de los carritos del experimento anterior tiene mayor masa que el otro, entonces al liberar el resorte adquieren velocidades diferentes. Discute la posibilidad de que en este caso las fuerzas ejercidas mutuamente entre ellos sean de igual valor. 

Presión de los cuerpos

1. Se tiene un bloque apoyado sobre una superficie. Compara la fuerza de gravedad sobre el bloque y la presión ejercida sobre la superficie en dos situaciones: a )la superficie en la que se apoya el cuerpo es horizontal y b) la superficie está inclinada. Argumenta tu respuesta.

 

 

Comentario. La distribución de las fuerzas en determinada área, y por tanto el concepto de presión, es esencial en las interacciones que intervienen líquidos y gases, como veremos en próximamente. Pero también tiene importancia en algunos casos de interacciones entre cuerpos sólidos, por ejemplo, mientras más grande sea una edificación, y en consecuencia la fuerza ejercida por ella sobre el suelo, mayor deberá ser el área de los cimientos; los instrumentos de corte se afilan para que la fuerza ejercida se distribuya en un área menor; etc.

 

2. ¿Cómo debe utilizarse el pico para romper una parte dura del terreno con más facilidad? Argumenta tu respuesta utilizando el concepto de presión.

 

Comentario. La respuesta debe girar alrededor de la siguiente idea: El pico debe romper la tierra por el extremo más fino que es el que penetra la tierra. En esta posición la fuerza que ejercemos se distribuye en una menor área y por tanto la presión que se ejerce sobre la tierra es mayor.

 

3. Experimental. Diseña y lleva a cabo una actividad para comprobar que la presión ejercida por una hoja de papel corriente sobre la porción de la superficie horizontal en que se apoya es, aproximadamente, 1Pa. ¿Cuáles son las principales fuentes de incertidumbre en el resultado obtenido? ¿Cuál será la presión ejercida sobre la mesa por un cuadrado de 1cm de lado del mismo papel?

Bibliografía

Colectivo de autores. Enseñanza de la física elemental. Editorial Pueblo y Educación

Colectivo de autores. Programa de Ciencias Naturales  para Secundaria Básica octavo  grado.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Confecciona un listado, lo más amplio posible, de aquellas oscilaciones que, en tu opinión, tienen interés para la ciencia y la tecnología.

Comentario. Puede reflexionarse en cuestiones como las siguientes: Muchas oscilaciones se transmiten de un lugar a otro. Ejemplos de ello son las que provocamos en uno de los extremos de una cuerda o resorte y las producidas al tocar con  algún objeto la superficie del agua. Otros casos más complejos, pero de suma importancia para la vida práctica son, la propagación de los temblores de tierra, del sonido, de las oscilaciones originadas en las antenas transmisoras de radio y televisión.

2. Experimental. Monta un péndulo (o un cuerpo que cuelga de un resorte o una banda elástica).

a) Mide el tiempo que demora en realizarse una sola oscilación. c) Describe las principales fuentes de incertidumbre en el resultado obtenido. c) Reflexiona acerca del procedimiento a seguir para medir el período con mayor exactitud.

3. Determina la frecuencia de las oscilaciones de un péndulo (o de un cuerpo que cuelga de un resorte). Menciona las principales fuentes de incertidumbre en el resultado.

4. Averigua la frecuencia de las oscilaciones de algunos equipos e instalaciones utilizados en la vida cotidiana, por ejemplo, de: a) el voltaje en la red eléctrica, b) el microprocesador de la computadora en que trabajas, c)las oscilaciones que transmite alguna emisora de radio. Trata de interpretar el significado de dichas frecuencias en cada caso.

5. Estudia las oscilaciones que ocurren en diversos sistemas (péndulo, cuerpo que cuelga de un resorte o banda elástica, fleje fijo por un extremo...). ¿De qué factores dependerá la frecuencia (y por tanto el período) de las oscilaciones? ¿y la amplitud de ellas?

Comentario.

El estudio de las oscilaciones que tienen lugar en diversos sistemas (péndulo, cuerpo-resorte, fleje sujeto por un extremo...), sugiere que:

Si la  amplitud de las oscilaciones no es muy grande, la frecuencia es independiente de ella.

La frecuencia depende de ciertas características propias del sistema: por ejemplo, de la longitud, como en el péndulo o el fleje; de la masa, como en el sistema cuerpo-resorte; del material, como en el cuerpo-resorte o el fleje; etc.

6. Examina la escala de frecuencias del radio de tu casa. ¿Cuál es el rango de frecuencias a que puede sintonizarse? Determina, aproximadamente, la frecuencia a la que transmite alguna de las emisoras de radio.

7. Comenta la información proporcionada en la tabla 1.1. Reflexiona sobre el interés que puede tener para la ciencia, la tecnología, o la vida en general, medir la velocidad de las ondas.

8. Averigua las frecuencias en que transmiten Radio Rebelde (onda larga) y Radio Taíno (FM) y calcula las longitudes de onda correspondientes a esas frecuencias. Menciona las posibles fuentes de incertidumbre en los resultados obtenidos.

9. Calcula el rango de longitudes de onda correspondientes a la propagación del sonido en el aire. Indica las principales fuentes de incertidumbre en los resultados obtenidos.

 10. Explica desde el punto de vista de la energía, por qué cuando el sonido se propaga en medios abiertos, por ejemplo en el aire circundante, su intensidad disminuye mucho al aumentar la distancia respecto a la fuente. ¿Cómo pudiera transmitirse el sonido de un lugar a otro sin grandes pérdidas en su volumen?

11. Algunos cetáceos se comunican entre sí a enormes distancias mediante sonidos emitidos en el agua. ¿Por qué no podrían hacer lo mismo mediante sonidos emitidos en el aire?

 12. Indaga acerca de la ecolocalización (o ecolocación) y su empleo por el hombre y los animales.

13. La contaminación ambiental es producida no sólo por desechos vertidos al ambiente, sino también por energía dispersada en ella en forma de ondas. Reflexiona acerca de las fuentes de contaminación ambiental por ruido y sobre el perjuicio que este acarrea.

14. Indaga acerca del proceso de audición, desde que la onda sonora llega al oído hasta que se produce la sensación de sonido.

15. Se sabe que la duración de una descarga eléctrica atmosférica (rayo) es de tan solo fracciones de segundo. ¿Por qué entonces el sonido que la acompaña (trueno) se prolonga durante un tiempo mucho mayor?

Bibliografía

Colectivo de autores. Enseñanza de la física elemental. Editorial Pueblo y Educación

Colectivo de autores. Programa de Ciencias Naturales  para Secundaria Básica octavo  grado.