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FSICA5 AO(ES)

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NDICE

Fsica y su enseanza en el Ciclo Superior de la Escuela Secundaria .....................143

Mapa curricular ........................................................................................................................147

Carga horaria ............................................................................................................................147

Objetivos de enseanza .........................................................................................................147

Objetivos de aprendizaje .......................................................................................................148

Contenidos .................................................................................................................................149

Desarrollo de los contenidos ...................................................................................151

Orientaciones didcticas .......................................................................................................169

Hablar, leer y escribir en Fsica ..............................................................................169

Trabajar con problemas de Fsica ...........................................................................175

Conocer y utilizar modelos en Fsica ...................................................................180

Orientaciones para la evaluacin .......................................................................................183

Relaciones entre actividades experimentales y evaluacin ................. .......... 183

Criterios de evaluacin .............................................................................................183

Instrumentos de evaluacin ...................................................................................185

Evaluacin de conceptos y procedimientos ......................................................186

Autoevaluacin, coevaluacin y evaluacin mutua ........................................187

Bibliografa ................................................................................................................................189

Disciplinar ....................................................................................................................189

Historia y filosofa de la ciencia .............................................................................189

Didctica de las ciencias experimentales ............................................................189

Recursos en Internet .................................................................................................190

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Orientacin Ciencias Naturales | Fsica | 143

FSICAYSUENSEANZAENELCICLOSUPERIORDELAESCUELASECUNDARIA

Para que un pas est en condiciones de atender a las necesidades fundamentales de su po-blacin, la enseanza de las ciencias y la tecnologa es un imperativo estratgico[]. Hoy msque nunca, es necesario fomentar y difundir la alfabetizacin cientfica en todas las culturasy en todos los sectores de la sociedad.1

Fsica es la materia que presenta los contenidos de la fsica escolar que completarn la formacin eneste campo de conocimientos para la mayora de las orientaciones del Ciclo Superior. Sus conteni-dos estn concebidos en una continuidad de enfoque con la formacin que se desarroll a lo largode los tres primeros aos de la Educacin Secundaria con Ciencias Naturales (1 ao), Fisicoqumica

(2 y 3), as como en el Ciclo Superior Orientado en Ciencias Naturales con Introduccin a la Fsicaen el 4 ao.

La materia est diseada de modo tal que cubra aquellos contenidos necesarios para una for-macin en fsica acorde a los fines de la alfabetizacin cientfica para esta etapa de la esco-laridad y brinda a los estudiantes un panorama de la fsica actual, sus aplicaciones a camposdiversos, y algunas de sus vinculaciones con la tecnologa cotidiana.

Se articula con los fines establecidos para la Educacin Secundaria en relacin con la formacinpara la ciudadana, el mundo del trabajo y la continuidad de los estudios. En este sentido, resulta

fundamental establecer que estos fines para la Educacin Secundaria, comn y obligatoria, implicancambios en la perspectiva curricular de la educacin en ciencias en general y de fsica, en particular.Cambios que no se dan de manera arbitraria, sino que resultan requisitos para el logro de los pro-psitos mencionados. Una educacin cientfica entendida en funcin de estos logros, implica unatransformacin profunda respecto de la formacin en ciencias que se produjo hasta el momento.

La ciencia en la Escuela Secundaria tuvo tradicionalmente la finalidad casi exclusiva de prepararpara los estudios posteriores y un enfoque centrado en la presentacin acadmica de unos pocoscontenidos. Esta finalidad y enfoque encontraban su fundamento en la funcin misma de la EscuelaSecundaria: una Secundaria para un nmero reducido de estudiantes que continuaran sus estudios

en la Educacin Superior, en particular en la universidad. Este vnculo entre la Escuela Secundariay la universidad encontraba su correlato natural en una concepcin de la primera como no obliga-toria y reservada solo a una minora de la poblacin con intenciones de ascenso social por mediode su formacin y calificacin laboral como profesionales. Para esa concepcin, resultaba naturalque las materias fueran los antecedentes de las respectivas asignaturas en la universidad y, por lotanto, la educacin en ciencias no haca ms que reflejar la situacin, tratando los contenidos de lasdisciplinas cientficas, solo como prerrequisito para esos estudios superiores.

La ciencia en la escuela se defina a partir de la enseanza de unos pocos conceptos, principiosy leyes de las disciplinas cientficas. Esta orientacin de la enseanza, sin embargo, resulta

1 Declaracin de Budapest, Conferencia Mundial sobre la ciencia para el siglo XXI, auspiciada por la UNESCOy el Consejo Internacional para la ciencia, UNESCO; 1999,

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insuficiente incluso como preparacin para los futuros cientficos, fundamentalmente porquese trasmite una idea deformada y empobrecida de la actividad cientfica, al presentarla comoalgo ajeno e inaccesible al conjunto de la poblacin.

De este modo, el enfoque tradicional, que se presenta defendiendo la funcin propedutica,y la excelencia acadmica, logra, paradjicamente, los resultados inversos: desinters de los

jvenes por los contenidos y las prcticas cientficas, escasa formacin en ciencias, as comola imposibilidad de relacionar o transferir los conocimientos cientficos a la comprensin delmundo natural o tecnolgico que los rodea.

En particular, la enseanza de la Fsica desde esta visin implica una especie de ritual de inicia-cin. Los estudiantes son introducidos, sin mayores explicaciones, a un mundo de definiciones,frmulas y ecuaciones, con un fuerte peso de la operatoria matemtica, que son aprendidos demanera ms o menos mecnica y que, adems, tienen escasa vinculacin con lo tecnolgico olo cotidiano que, en general, son de inters para los estudiantes.

Esta opcin resulta insuficiente en las actuales condiciones, porque a partir de la Ley Nacionalde Educacin, la Escuela Secundaria resulta obligatoria para todos los estudiantes del pas. Estoimplica un cambio importante respecto de la educacin en ciencias, es decir, que sirva a la for-macin de todos los estudiantes, para su participacin como miembros activos de la sociedad,ya sea que se incorporen al mundo del trabajo o continen estudios superiores.

Una educacin cientfica as entendida, requiere ser pensada desde la concepcin de la alfa-betizacin cientfica tecnolgica. La alfabetizacin cientfica constituye una metfora de laalfabetizacin tradicional, entendida como una estrategia orientada a lograr que la poblacinadquiera cierto nivel de conocimientos de ciencia y saberes acerca de la ciencia que le permi-

tan participar y fundamentar sus decisiones con respecto a temas cientfico-tecnolgicos queafecten a la sociedad en su conjunto.

La alfabetizacin cientfica est ntimamente ligada a una educacin dey parala ciudadana.Es decir, que la poblacin sea capaz de comprender, interpretar y actuar sobre la sociedad,participar activa y responsablemente sobre los problemas del mundo, con la conciencia de quees posible cambiar la propia sociedad, y que no todo est determinado desde un punto de vistabiolgico, econmico o tecnolgico.

En palabras de Berta Marco, Formar ciudadanos cientficamente []no significa hoy dotarles

slo de un lenguaje, el cientfico en s ya bastante complejo sino ensearles a desmitificary decodificar las creencias adheridas a la ciencia y a los cientficos, prescindir de su aparenteneutralidad, entrar en las cuestiones epistemolgicas y en las terribles desigualdades ocasiona-das por el mal uso de la ciencia y sus condicionantes socio-polticos.2

Desde esta visin las clases de Fsica deben estar pensadas en funcin de crear situacionespropicias para el logro de estos propsitos; ambientes que reclaman docentes y estudiantesactivos, que construyen conocimiento en la comprensin de los fenmenos naturales y tecno-lgicos en toda su riqueza y complejidad.

2Marco, Berta, Alfabetizacin cientfica: un puente entre la ciencia escolar y las fronteras cientficas, enCultura y educacin, vol. 16, n 3, 2004.

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Acceder a los conceptos, procederes y explicaciones propias de las ciencias naturales es no slouna necesidad para los estudiantes durante su escolarizacin por lo que implica respecto desu formacin presente y futura, sino tambin un derecho. La escuela debe garantizar que estecampo de conocimientos que la humanidad ha construido a lo largo de la historia,se ponga encirculacin dentro de las aulas, se comparta, se recree y se distribuya democrticamente.

Estos conocimientos constituyen herramientas para comprender, interpretar y actuar sobre losproblemas que afectan a la sociedad y participar activa y responsablemente en ella, valorndo-los pero a la vez reconociendo sus limitaciones, en tanto no aportan soluciones para todos losproblemas, ni todos los conflictos pueden resolverse slo desde esta ptica.

La alfabetizacin cientfica consiste no slo en conocer conceptos y teoras de las diferentes dis-ciplinas, sino tambin en entender a la ciencia como actividad humana en la que las personas seinvolucran, dudan y desconfan de lo que parece obvio, formulan conjeturas, confrontan ideas ybuscan consensos, elaboran modelos explicativos que contrastan empricamente, avanzan, perotambin vuelven sobre sus pasos, revisan crticamente sus convicciones. En este sentido, una

persona cientficamente alfabetizada, podr interiorizarse sobre estos modos particulares en quese construyen los conocimientos que producen los cientficos, que circulan en la sociedad, y quedifieren de otras formas de conocimiento. Tambin, estrn en condiciones de ubicar las produc-ciones cientficas y tecnolgicas en el contexto histrico y cultural en que se producen, a partirde tomar conciencia de que la ciencia no es neutra ni asptica y que, como institucin, est atra-vesada por el mismo tipo de intereses y conflictos que vive la sociedad en que est inmersa.

Un nuevo enfoque de la funcin de la Educacin Secundaria debe necesariamente replantearselos objetivos y las formas de ensear ciencias, ms orientadas a la comprensin. Toda la in-vestigacin desarrollada por las didcticas especficas de las ciencias ha demostrado dentro de

las aulas que la comprensin solo se logra superando el reduccionismo conceptual a partir depropuestas de enseanza de las ciencias ms cercanas a las prcticas cientficas, que integrenlos aspectos conceptuales, procedimentales y axiolgicos. En palabras de Hodson, los estu-diantes desarrollan mejor su comprensin conceptual y aprenden ms acerca de la naturalezade la ciencia cuando participan en investigaciones, con tal que haya suficientes oportunidadesy apoyos para la reflexin.3

El enfoque que se explicita en este Diseo Curricular, basado en la idea de alfabetizacin cien-tfica y tecnolgica para la educacin en ciencias, propone una labor de enseanza fundamen-talmente diferente, que atienda a las dificultades y necesidades de aprendizaje del conjunto

de los jvenes que transitan la Educacin Secundaria. La impronta que la educacin cientficadeje en ellos, debe facilitar su comprensin y su desempeo en relacin con los fenmenoscientfico-tecnolgicos. En este sentido, La mejor formacin cientfica inicial que puede reci-bir un futuro cientfico coincide con la orientacin que se d a la alfabetizacin cientfica delconjunto de la ciudadana [][ya que] dicha alfabetizacin exige, precisamente, la inmersinde los estudiantes en una cultura cientfica.4

3Hodson, Dereck, In search of a meaningful Relationship: an exploration of some issues relating to inte-gration in science and science education, en International Journal of science education, n 14, 1992, pp.541-566.

4 Gil Prez, Daniel y Vilches, Amparo, Educacin, ciudadana y alfabetizacin cientfica: mitos y realidades,en Revista Iberoamericana de Educacin, OEI, N 42, 2006.

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Qu es la cultura cientfica? Cmo se la puede ensear en las aulas? Es necesario considerarcomo dimensiones de la cultura cientfica, entre otras:

la capacidad de interpretar fenmenos naturales o tecnolgicos;la comprensin de mensajes, informaciones, textos de contenido cientfico y, en su caso,la posibilidad de producirlos;

la evaluacin de enunciados o conclusiones de acuerdo con los datos o justificaciones que los apoyan.

El aprendizaje de la cultura cientfica, y de la Fsica en particular, incluye, adems de compren-der y usar modelos y conceptos, el desarrollo de las destrezas de comunicacin en relacin conmensajes de contenido cientfico, la capacidad de comprender y emitir mensajes cientficos.Hay que tener en cuenta que estos mensajes utilizan distintos lenguajes, adems de textos es-critos (u orales), lenguajes especficos de las ciencias, sistemas de smbolos como las curvas denivel que representan el relieve en los mapas. Por eso, se considera que en el aprendizaje tienetanta importancia distinguir entre el uso que se hace de un trmino en el lenguaje cientfico y

en el lenguaje cotidiano como el aprendizaje de trminos nuevos. Es importante prestar aten-cin a los aspectos relacionados con la comunicacin y el lenguaje en la clase de ciencias, yaque sin ellos no podra hablarse de una cultura cientfica.

Las actividades vinculadas con el uso del lenguaje se deben ofrecer en todos y cada uno delos ncleos de contenidos, as como en toda tarea escolar en el mbito de la Fsica. Al resolverproblemas, es necesario trabajar sobre el significado de los datos y consignas. Al encarar inves-tigaciones tanto bibliogrficas como experimentales se har necesario enfrentar los usos dellenguaje en los textos que sean abordados y en la redaccin de informes de las experiencias.Del mismo modo, al dar una definicin, formular una hiptesis o argumentar se dan oportuni-

dades claras de ejercitar las prcticas de lenguaje y su uso en el mbito de la Fsica.

Debe quedar claro que no se trata de dejar de lado el uso de clculos u operaciones propiasde la Fsica, sino de entender que la enseanza centrada solo en estas habilidades provocaaprendizajes que dan una visin empobrecida de la ciencia, y que la desvinculan de su carctercultural y de sus aplicaciones cotidianas. Los clculos y las formalizaciones deben integrarse,junto con el lenguaje coloquial, para crear una comunidad de habla dentro de las clases de F-sica. Estas herramientas lingsticas y matemticas tendrn significado en la medida en que sepermita discutir acerca de sus aplicaciones y efectos, sirvan para dar explicaciones o corroborarhiptesis, y no porque se transformen en una finalidad en s misma.

Estas ltimas consideraciones deben ser tenidas en cuenta tanto durante el desarrollo de cadauno de los ejes temticos propuestos como en la evaluacin de las actividades vinculadas conel lenguaje en el mbito especfico de esta disciplina.

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MAPACURRICULAR

Materia Fsica

Ao 5

Ejes y ncleos de contenidos

Eje. Fuerzas elctricas y magnticas

La fuerza elctrica.

Los materiales frente a la electricidad.

Las fuerzas magnticas.

Los materiales frente el magnetismo.

Eje. Corrientes y efectos

Conduccin en slidos y lquidos.

Circuitos elctricos.

Efectos de la corriente elctrica.

Eje. Fenmenos electromagnticos

Interacciones electromagnticas: induccin, motores y ge-neradores.

Campos y ondas electromagnticas.

Eje. La propagacin de la luz

La ptica geomtrica.

Guas de onda y fibras pticas.

CARGAHORARIA

La materia Fsica corresponde al 5 ao de la Escuela Secundaria Orientada en Ciencias Na-turales. Su carga horaria es de 108 horas totales; si se implementa como materia anual, sufrecuencia ser de 3 horas semanales.

OBJETIVOSDEENSEANZA

Generar en el aula de Fsica espacios de colaboracin entre pares para favorecer el dilogosobre los fenmenos naturales y tecnolgicos que se trabajen y los procesos de expresin

cientfica de los mismos.Favorecer el encuentro entre la experiencia concreta de los estudiantes, a propsito delestudio de ciertos fenmenos naturales o tecnolgicos, y las teoras cientficas que dancuenta de los mismos.Poner en circulacin en el mbito escolar el saber ciencias, el saber hacer sobre cien-cias y el saber sobre las actividades de las ciencias en sus implicancias ticas, sociales ypolticas.Modelizar, desde su actuacin, los modos particulares de pensar y hacer que son propiosde la fsica como actividad cientfica. En este sentido, el pensamiento en voz alta en elque se refleje, por ejemplo, la formulacin de preguntas y el anlisis de variables ante un

cierto problema permite a los estudiantes visualizar cmo un adulto competente en estascuestiones, piensa y resuelve los problemas especficos que se le presentan.

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Considerar, como parte de la complejidad de la enseanza de conceptos cientficos, lasrepresentaciones y marcos conceptuales con los que los estudiantes se aproximan a losnuevos conocimientos, para acompaarlos en el camino hacia construcciones ms cerca-nas al conocimiento cientfico.Plantear problemas apropiados, a partir de situaciones cotidianas y/o hipotticas, quepermitan transitar el camino desde las concepciones previas personales hacia los modelos

y conocimientos cientficos escolares a ensear.Planificar actividades que impliquen investigaciones escolares, que combinen situacionescomo: bsquedas bibliogrficas, trabajos de laboratorio o salidas de campo, en los que sepongan en juego los contenidos que debern aprender los estudiantes.Disear actividades experimentales y salidas de campo con una planificacin previa que per-mita entender y compartir el sentido de las mismas dentro del proceso de aprendizaje.Explicitar los motivos de las actividades propuestas, as como los criterios de concrecin delas mismas y las demandas especficas que se plantean a los estudiantes para la realizacinde sus tareas de aprendizaje en Fsica.Trabajar con los errores de los estudiantes como fuente de informacin de los procesos

intelectuales que estn realizando y como parte de un proceso de construccin de signi-ficados compartidos.Evaluar las actividades con criterios explcitos, concordantes con las tareas propuestas ylos objetivos de aprendizaje que se esperan alcanzar.

OBJETIVOSDEAPRENDIZAJE

Incorporar al lenguaje cotidiano trminos provenientes de la Fsica que permitan darcuenta de fenmenos naturales y tecnolgicos.Utilizar conceptos y procedimientos fsicos durante las clases, para dar argumentaciones yexplicaciones de fenmenos naturales o artificiales.Leer textos de divulgacin cientfica o escolares relacionados con los contenidos de fsicay comunicar, en diversos formatos y gneros discursivos, la interpretacin alcanzada.Producir textos de ciencia escolar adecuados a diferentes propsitos comunicativos (justi-ficar, argumentar, explicar, describir).Comunicar a diversos pblicos (al grupo, los estudiantes ms pequeos, los pares, los pa-dres, la comunidad, etc.) una misma informacin cientfica como forma de romper con eluso exclusivo del texto escolar;Elaborar hiptesis pertinentes y contrastables sobre el comportamiento de sistemas fsicospara indagar las relaciones entre las variables involucradas.

Utilizar conceptos, modelos y procedimientos de la Fsica en la resolucin de problemascualitativos y cuantitativos relacionados con los ejes temticos trabajados.Evaluar los impactos medioambientales y sociales de los usos tecnolgicos de la energa yreflexionar crticamente sobre el uso que debe hacerse de los recursos naturales.Identificar el conjunto de variables relevantes para el comportamiento de diferentes sis-temas fsicos.Establecer relaciones de pertinencia entre los datos experimentales y los modelos tericos.Disear y realizar trabajos experimentales de fsica escolar utilizando instrumentos y dis-positivos adecuados que permitan contrastar las hiptesis formuladas acerca de los fen-menos fsicos vinculados con los contenidos especficos.

Distinguir la calidad de la informacin pblica disponible sobre asuntos vinculados con lafsica, valorando la informacin desde los marcos tericos construidos.

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CONTENIDOS

Para esta segunda materia de Fsica del Ciclo Superior la primera de la Orientacin en CienciasNaturales se han seleccionado contenidos que pertenecen al electromagnetismo,una de las

ramas ms abarcativas tanto por la variedad de fenmenos que involucra como su utilizacincientfica y tecnolgica.

Los fenmenos electromagnticos permiten trabajar sobre varias de las dimensiones que se con-sideran importantes en la enseanza de la Fsica: el desarrollo histrico de los conceptos, la pers-pectiva experimental y el formalismo creciente al servicio de la explicacin y la prediccin.

Adems, ofrecen una perspectiva histrica interesante pues son fenmenos conocidos desdehace mucho tiempo, sencillos de reproducir y observar, aunque su comprensin y explicacinen trminos actuales es relativamente moderna. Esto permite trabajar la dimensin histrica

del surgimiento de los conceptos, como necesidad de una comunidad de investigacin, y evitar,de ese modo, una perspectiva de enseanza centrada solo en las formalizaciones.

La sencillez propia de estos fenmenos y su presencia en casi todas las prcticas cotidianaspermite trabajarlos con materiales de bajo costo y realizacin muy sencilla. Esta condicin im-pulsa la posibilidad de realizar un gran nmero de actividades en el aula a partir de las cualesse debe hacer especial hincapi en la perspectiva experimental y en la elaboracin de hiptesisque luego sern corroboradas mediante experiencia. Los libros de texto abundan en esquemassobre circuitos y experiencias, pero la riqueza de la experiencia permite mostrar la importanciade la articulacin entre la manipulacin de objetos concretos y el uso de un lenguaje abstracto

para dar cuenta de lo observado.

Los fenmenos electromagnticos tienen dos perspectivas de formalizacin que deben presen-tarse en equilibrio con los fenmenos observables para no caer en un formalismo desprovistode experiencia:

por un lado, la introduccin de conceptos tericos (como campos, lneas de campoy otros)necesarios para una descripcin que trascienda lo meramente observable, que pueden traba-jarse a partir de esquemas grficos como lneas de fuerza o eventualmente vectores;por otro, el formalismo matemtico propio de la fsica: el uso de ecuaciones para hallarrelaciones entre observables es un elemento distintivo de la fsica. Sin embargo, debemanejarse con cuidado porque muchas veces se corre el riesgo de confundir el fenmenofsico con la expresin matemtica que lo describe y centrar la enseanza del fenmenoen la operatoria del clculo dejando de lado su relacin con el observable.

Por otra parte, su papel creciente en las aplicaciones tecnolgicas y su importancia dentro dela fsica como primer teora unificadora (Maxwell, 1860) hacen que se ajuste perfectamentea los criterios rectores para la seleccin de contenidos del Marco General de la Orientacin:relevancia(cientfica y social), pertinencia(en relacin con los propsitos y el enfoque para laenseanza), adecuacin(en vistas a una alfabetizacin cientfica) y relacin de continuidad yprogresiva complejizacin(respecto de los temas trabajados los aos anteriores). Los conteni-dos seleccionados se han organizado jerrquicamente de la siguiente manera:

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ejes temticos : su denominacin da unidad a los contenidos. Los ejes indican grandes blo-ques temticos que posibilitan la comprensin de los fenmenos segn las interpretacionestericas actuales; en este caso, se trata de las fuerzas elctricas y magnticas, las corrienteselctricas y sus efectos, los fenmenos electromagnticos y la propagacin de la luz;ncleos de contenidos : constituyen agrupaciones de contenidos dentro de los ejes, orga-nizados por afinidades temticas que facilitan la exposicin de los contenidos.

Es preciso recordar que los contenidos tienen carcter prescriptivo y constituyen los conoci-mientos que sern objeto de enseanza a lo largo del ao. No obstante, los contenidos selec-cionados, y el orden que se establece en la presentacin, no implican una estructura secuencialnica dentro del aula.

La organizacin y la secuencia que se ofrece en Desarrollo de los contenidosno representa elorden a seguir en la planificacin de la actividad del aula. Contenidos como campo elctricootransformacin de la energa elctrica, por dar un ejemplo, debern tratarse vinculados a otrosncleos. Por lo tanto, se propone que el docente, en funcin de sus elecciones didcticas y en

conocimiento de su contexto, elabore a partir de estos ncleos temticos las unidades didcti-cas que permitan dar verdadero sentido y posibilidad de aprendizaje a los estudiantes.


Ncleos de contenidos La fuerza elctrica/Los materiales

frente a la electricidad. Las fuerzas magnticas/ Los materiales

frente al ma netismo

Ncleos de contenidos La corriente elctrica Circuitos elctricos Efectos de la corriente

elctrica


Ncleos de contenidos Interacciones electromagnticas:

induccin, motores y generadores Campos y ondas electromagnticos


Ncleos de contenidos La ptica geomtricaGuas de onda y fibras pticas

Eje. Las corrientes y sus efectos

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DESARROLLODELOSCONTENIDOS


En este Eje se busca una aproximacin a los conocimientos acerca del magnetismo y la electricidad

con un enfoque similar al que se us en el 2 ao. Se trata de introducir los conceptos a partir de lanecesidad de explicar fenmenos naturales o desarrollos tecnolgicos, en contraposicin al enfoquetradicional que se apoya en definiciones formales de campo o potenciales, para luego dar paso alas aplicaciones o ejemplos. De esta manera, los estudiantes se acercan al uso de nuevos trminospara otorgar nuevos significados a explicaciones coloquiales, y recin entonces, se desarrollan de-finiciones ms formales y ecuaciones. En continuidad con lo propuesto en los aos anteriores, seintroducirn las expresiones matemticas necesarias para poder hacer clculos predictivos o aplicaren problemas de corte cuantitativo. La profundidad y rigurosidad de las expresiones matemticas seexplicitarn en cada caso, teniendo en cuenta que el clculo cuantitativo debe ser un aspecto msdel trabajo sobre los conceptos y no un objetivo en s mismo. Por ello se insiste en la integracinnecesaria entre el lenguaje coloquial, los nuevos conceptos y el lenguaje matemtico, que puederesultar til para los clculos, pero que de ninguna manera puede reemplazar los otros.

La fuerza elctrica

La electricidad observable: de Tales a Van de Graaff. El desarrollo de la nocin de campoelctrico. Interaccin entre cuerpos con carga elctrica. Ley experimental de Coulomb. Trabajopara mover una carga elctrica. Diferencia de potencial. Energa electrosttica.

El uso coloquial de la palabra electricidad alude necesariamente a tecnologa moderna: com-putadoras, televisores, telfonos, motores y energa elctrica. Sin embargo, las interacciones

entre cargas no slo se observan en los objetos tecnolgicos, sino que tambin desempean unpapel fundamental en los modelos explicativos de fenmenos microscpicos como los modelosatmicos, las fuerzas que mantienen unidos a los tomos en las molculas de lquidos y slidos.Incluso al empujar un objeto o tirar de l, si se lo piensa a nivel microscpico, el movimiento esel resultado de la fuerza elctrica entre las molculas de nuestra mano y las de dicho objeto.

A lo largo de este Ncleo se presentarn fenmenos macroscpicos y microscpicos en loscuales la electricidad juega un papel central. Uno de los objetivos es poder distinguir entre ladescripcin de fenmenos elctricos (macroscpicos) como la atraccin entre objetos, la cargapor frotamiento ,el efecto de puntas y el modelado de situaciones microscpicas, donde las

fuerzas elctricas juegan un papel explicativo.

En 2 ao, en el ejeEl carcter elctrico de la materia, los estudiantes analizaron fenmenoselectrostticos cotidianos como atracciones entre bolitas de telgopor y objetos frotados y seintrodujo el campo elctrico como mediador de fuerzas elctricas. En ese Diseo Curricular seaclar que no se pretende introducir la descripcin de campo como fuerza por unidad de carga,ni tampoco sus unidades, sino dar un tratamiento cualitativo de los fenmenos elctricos ydescribir al campo como un portador de interaccin, analizando en qu lugares puede ser msdbil y en cules ms intenso.

Este ao se volver sobre el tema de la generacin de campos elctricos por electrificacinde materiales y se analizarn con ms detalle los mecanismos de electrificacin: frotamiento,

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contactoe induccina partir del trabajo con materiales concretos; se busca que los estudiantesutilicen el modelo atmico de la materia para explicar la electrizacin de distintos materiales.

En este sentido, se sabe que algunos tomos tienen ms facilidad para perder sus electronesque otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contactocon otro, se dice que es ms positivo en la serie triboelctrica. Es interesante introducir las elec-

trizaciones que distintos cuerpos producen sobre otros al ser frotados y hacer as una serie enel aula, para lo cual ser necesario construir y consensuar el uso de un instrumento (que puedeser un pequeo pndulo de hilo de seda con una bolita de telgopor o bien un electroscopio dehojas metlicas). La construccin de este instrumento es una investigacin escolar interesante,de bajo costo, y que hace posible los debates y la formulacin de hiptesis.

En este ao, adems de trazar grficos cualitativos de las direcciones y sentidos de los camposelctricos y de las fuerzas elctricas, se desarrollar la cuantificacin de los mismos a partir dela Ley de Coulomb (slo para cargas puntuales y con la finalidad de cuantificar la interaccin).Las unidades para el campo se definirn a partir de las de fuerza y carga y se retomar la nocin

de lneas de campo elctrico o lneas de fuerza.

En electrosttica, el tema de las unidades suele ser complicado por la diversidad de sistemas deunidades existentes; por ello, se restringirn, a los fines de la simplicidad del tratamiento, lasunidades de carga al Coulomb y a sus submltiplos, y a la relacin entre la carga del electrny el Coulomb. Una vez cuantificado el campo elctrico se puede investigar la magnitud de loscampos elctricos que existen en objetos cotidianos como televisores y otros.

El movimiento de un objeto en presencia de una fuerza implica un cierto trabajo. En este caso,se usar para definir la energa electrosttica, y tambin el Volt como trabajo para mover la

carga unidad (aunque en realidad debera decirse trabajo dividido carga unitaria porque elVoltno es una unidad de trabajo). A partir de la nocin de potencial se introducen las lneasequipotenciales.

Es importante no perder de vista que las nociones de fuerza, campo y potencial son fundamen-tales para dar explicaciones o descripciones de algunos fenmenos cotidianos; por lo tanto,corresponde incluir en este Ncleo un trabajo de bsqueda bibliogrfica y la consiguienteexplicacin acerca de las xerografas, fotocopiadoras, mquinas generadoras de electricidad (alestilo de Van de Graff), aceleradores lineales y sus aplicaciones.

Sera interesante incluir una investigacin histrica vinculada a la electricidad dado que, porsu cercana con artefactos elctricos y pilas, los jvenes tienden a pensar que los fenmenoselctricos siempre fueron conocidos. Sin embargo, la historia de la ciencia muestra cmo laelectricidad y la idea de carga y campo se fueron construyendo a partir de la necesidad de unlenguaje comn acerca de distintos fenmenos.

Deber quedar claro que al hablar de electrosttica y luego de magnetosttica, o al analizarfenmenos electrostticos siempre se incurre en una paradoja; por ejemplo, se dice que unobjeto se carga mediante frotamiento. No obstante, el proceso de carga no es esttico, con locual siempre se apela a un estado idealizado en el que las cargas no se mueven.

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Los materiales frente a la electricidad

Conductores, aislantes y semiconductores. Modelo microscpicos. Potencial de ruptura. Ca-pacitores, dielctricos.

Desde un punto de vista formal, la distincin entre conductores, dielctricos y semiconductores esde origen cuntico. A pesar de la complejidad del tema, es posible hacer un modelo relativamentesencillo del fenmeno de conduccin en los slidos teniendo en cuenta que los slidos cristalinosse caracterizan por una marcada periodicidad estructural, de manera tal que las propiedadesasociadas a una regin se repiten regularmente a lo largo de toda la muestra.

Esta regularidad estructural se debe a la particular disposicin de los tomos de la red, quehace que los electrones de los tomos individuales se repartan (compartan) entre los tomosvecinos con energas equivalentes. Energa equivalente no significa energa idntica, de maneratal que los niveles energticos permitidos al conjunto de electrones del slido van formandoun continuo que se conoce como banda de energa. Las bandas de energa permitidas estnseparadas unas de otras por intervalos o bandas de energa prohibida.

La banda de mayor energa se denomina banda de conduccin, mientras que la siguiente, demenor energa, banda de valencia.

Banda de valencia

Banda deconduccin

La capacidad de conduccin de cargas de un elemento queda determinada, entonces, por laenerga necesaria para desplazar sus electrones de valencia (que, naturalmente, se hallan enla banda de valencia), desde su nivel normal de energa hasta el nivel ms elevado, esto es, labanda de conduccin.

En un conductor, las bandas de valencia y de conduccin se hallan prcticamente solapadas,y un pequeo campo elctrico aplicado al material pone en movimiento los electrones provo-cando la corriente elctrica.

Contrariamente a lo que sucede con los tomos de los metales, que conducen bien la corrienteelctrica, los de los elementos aislantes poseen entre cinco y siete electrones fuertemente liga-dos a su ltima rbita, lo que les impide cederlos.

Banda prohibida

Banda de valencia

Eg = 6 eV

Banda deconduccin

Los electrones no pasan ala banda de conduccin

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Esa caracterstica los convierte en malos conductores de la electricidad. En los materiales ais-lantes, la banda de conduccin se encuentra prcticamente vaca de portadores de cargaselctricas o electrones, mientras que la banda de valencia est completamente llena de estos.La energa propia de los electrones de valencia equivale a unos 0,03 eV aproximadamente, cifraque se halla muy por debajo de los 6 a 10 eV de energa de salto de banda (Eg) que requeriranlos electrones para atravesar el ancho de la banda prohibida en los materiales aislantes.

Por ltimo, estn aquellos materiales en los que la separacin entre ambas bandas no es de-masiado grande. Este es el caso de los semiconductores. En el caso de los semiconductoresintrnsecos, como se puede observar en la ilustracin, el espacio correspondiente a la bandaprohibida es mucho ms estrecho en comparacin con los materiales aislantes. La energa desalto de banda (Eg) requerida por los electrones para saltar de la banda de valencia a la deconduccin es de 1 eV aproximadamente. En los semiconductores de silicio (Si), la energa desalto de banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras que en los de germanio (Ge)es de 0,785 eV.

Banda prohibida

Banda de valencia

Eg = 1 eV

Banda deconduccin

Hay electrones en labanda de conduccin

Hay huecos en labanda de valencia

Una vez comprendido el esquema, es importante resaltar que la clasificacin que surge de unparmetro macroscpico como la conduccin, puede vincularse a un modelo microscpico

como el de las bandas y que la diferencia entre unos y otros es una cuestin de grado. Porotra parte, es necesario insistir en que las bandas no son posiciones o lugares espaciales, sinoenergticas. Esto implica poner una vez ms el foco sobre las limitaciones de los modelos, enparticular de las representaciones icnicas. Sobre este tema los estudiantes pueden analizar loscomportamientos de distintos elementos de la Tabla peridica, incluso puede mencionarse elhecho de que los materiales a los que se denomina metales (ya sean puros o aleaciones) sonsolo un pequeo grupo de las sustancias que presentan unin metlica. En general, los metalesque se usan diariamente no estn en los grupos I ni II de la Tabla peridica, sino que son, msbien, elementos de transicin.

Por ltimo, debe quedar claro que si se aplica un campo elctrico fuerte a cualquier dielctrico,los electrones de valencia pueden pasar a la banda de conduccin. A ese campo, ms especifi-camente a la diferencia de potencial a partir de la cual un aislante se transforma en conductor,se la conoce como potencial de ruptura. A efectos comparativos puede ser ms til el valorde la rigidez dielctricadel material, que es la intensidad de campo elctrico para la cual eldielctrico pasa a comportarse como conductor. Por ejemplo, la rigidez dielctrica del papeles del orden de 40 MV/m (40.000.000 V/m), el de la mica vara entre 10 y 70 MV/m, la del airehmedo es de 1 MV/m y la rigidez dielctrica del aire seco alcanza los 3MV/m.

Dentro de las aplicaciones tecnolgicas de los fenmenos de electricidad esttica (o cuasi es-

ttica) estn los capacitores, que se presentarn como elementos pasivos dentro de circuitoscreados para la acumulacin de energa electrosttica. Al analizar el fenmeno electrosttico

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es fcil ver que no pueden guardar grandes cantidades de carga elctrica porque los camposelctricos generan descargas por efecto de puntas.

En este Ncleo se analizarn los capacitores y sus arreglos en serie y paralelo, y se podrn cal-cular las energas acumuladas en casos sencillos, dando especial nfasis al anlisis cualitativode los distintos arreglos, o bien a la interpretacin de los resultados. Al igual que en otros temas

existe una diversidad de ejercicios tipo que permiten una gran variedad de clculos. Pero esimportante tener en cuenta que la ejercitacin sobreabundante produce ms mecanizacin delproceso de clculo que aprendizaje conceptual; por esta razn, se recomienda mantener unequilibrio imprescindible entre actividades de ejercitacin numrica y otro tipo de actividadesque impliquen, por ejemplo, la lectura o produccin de textos escolares sobre el tema.

Las fuerzas magnticas

El campo magntico. Fuerzas sobre imanes y sobre corrientes. El campo terrestre. Variacionesseculares. Magnetosfera y proteccin terrestre. Ley de Biot y Savart. Clculo de algunos cam-pos y fuerzas sencillos.

Ya en el 2 ao se inici el estudio de los fenmenos magnticos y se introdujo la nocin decampo como mediador de interacciones magnticas. Este ao se continuar con el estudio delos fenmenos magnticos y su vinculacin con los elctricos. En particular, en este Ncleo setrabajar sobre la interaccin entre campos magnticos y objetos magnetizados y entre cam-pos y corrientes.

El tema se desarrollar a partir de algunas experiencias sencillas en las que se har especial hin-capi en tratar de dilucidar la forma en que los imanes actan sobre imanes y sobre corrientes.La diferencia esencial que se pretende mostrar es que las agujas imantadas, las brjulas o laslimaduras de hierro se alinean con el campo magntico mientras que las corrientes sufren unafuerza que es proporcional a la corriente y al campo, pero que es perpendicular a ambos. Estoda origen a la nocin de lneas de campo que ya fueron tratadas al hablar del campo elctrico,pero sobre las cules es necesario volver para mostrar su carcter de construccin terica.

Al tratar sobre las fuerzas magnticas y elctricas se har hincapi sobre el carcter de magni-tud orientada, definida a partir de modulo, direccin y sentido aunque no resulta imprescindibleintroducir el clculo con vectores. El docente podr optar por incluir el uso de vectores siempreque esto sea un elemento que simplifique la comprensin. Aunque se hayan mencionado losvectores, no es necesario introducir la nocin de producto vectorial para el clculo de la fuerza

sobre las corrientes, ya que sera suficiente utilizar la regla de la mano derecha, para encontrarla direccin y sentido, y utilizar la frmula para hallar el mdulo a los fines del clculo.

A partir de estos clculos puede determinarse la fuerza sobre una espira (cuadrada, por ejem-plo) a partir de las fuerzas sobre sus lados y, una vez introducida esta fuerza, puede hacerse laexperiencia o bien el esquema de las fuerzas que sufre una espira cuadrada dentro del campode un imn, lo cual permite introducir la temtica de los motores elctricos, que se desarrollaren otro eje.

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Los campos se expresarn en Tesla (T), y se explicitar el valor del campo magntico terrestrepara dar una idea de su magnitud. Con una conocida experiencia puede medirse, aunque seacon un error considerable, el campo magntico terrestre en el lugar, usando una brjula y unbobinado.

El campo terrestre se volver a estudiar, esta vez a partir de experiencias que permitan deter-minar su valor o bien de investigaciones en las cuales se profundicen los conocimientos con la

inclusin de temas como declinacin magntica y su significado, hiptesis acerca del campoterrestre y sus variaciones en una recta histrica de hallazgos vinculados con el magnetismoterrestre o el magnetismo en general.

Es importante remarcar que la idea de la Tierra como un gran imn para explicar la declinacin(ya observada por Cristbal Coln) fue propuesta por Gilbert en 1600, la idea de campo fueintroducida por Faraday y recin fue medido por Gauss casi 200 aos despus.5

Otro de los fenmenos necesarios en el estudio del magnetismo es la produccin de campomagntico por corrientes elctricas. Esto ya se ha sealado en 2 ao y remite a que el arro-llamiento de un cable que conduce la corriente alrededor de un clavo o una barra de algnmaterial ferromagntico es capaz de atraer objetos metlicos, es decir, que se comporta comoun imn.

Al abordar este tema, ahora en 5 ao, se profundizarn estas ideas introduciendo la Ley deBiot y Savart para el clculo de campos magnticos producidos por corrientes. Este tratamien-to, si bien utilizar ecuaciones matemticas para poder calcular algunos campos magnticosy su dependencia con la posicin, no pretende ser exhaustivo, sino ms bien ilustrativo. Setrata de retomar un fenmeno conocido, para cuantificarlo y dar cuenta de las interaccionesentre campos elctricos y magnticos. Por ello, se restringir al clculo de campo generado porconductores rectilneos o bien campo en el interior de solenoides (por el inters que presentandebido a su uniformidad). Las expresiones matemticas no son difciles y, una vez ms se tratade que los estudiantes describan y cuantifiquen un fenmeno ya conocido. Si se dispone de unabrjula y un cable por el que circula una corriente que se pueda variar (por ejemplo variandola diferencia de potencial sobre sus extremos), es posible analizar las distintas magnitudesque permiten describir la interaccin entre la brjula (dipolo magntico) y la corriente de lasiguiente manera:

5Esto refuerza la importancia de la inclusin de temas histricos dentro de la enseanza de las cienciasporque permite mostrar cmo en las distintas comunidades de prcticas, en particular la cientfica, sesuele comenzar por dotar de nuevos significados a trminos coloquiales en este caso campo o magne-tismo terrestre, luego se va consolidando una nocin y, finalmente, se puede pensar cmo medir dichapropiedad.

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al variar la posicin de la brjula, sin variar su distancia, es posible analizar la direccinyel sentidode la fuerza que hace el campo del conductor sobre la aguja (aunque hay quetener en cuenta que la aguja tambin est sometida al campo terrestre y que haran faltainstrumentos ms sofisticados para medir slo el campo de la corriente);al variar la distancia de la brjula a la corriente es posible ver que el efecto se disminuyecon el aumento de la distancia;

por ltimo, al variar la intensidad de la corriente es posible ver que, manteniendo las otrasvariables, el efecto de desviacin crece con la corriente.

Es preciso que se realicen este tipo de prcticas, aunque sean de carcter cualitativo, y que nosolo se las relate, porque el armado experimental y la discusin de los resultados son una parteesencial del trabajo sobre estos fenmenos, ya que no es habitual observar las desviaciones deuna brjula en las cercanas de una corriente. El trabajo experimental sobre el control de va-riables y la elaboracin de informes, orales o escritos, es tan importante como la formalizacinde las leyes para su clculo.

Una vez establecida la dependencia de la fuerza magntica respecto de la corriente y la distan-cia, no ser posible deducir la ley de Biot Savart, pero bastar con introducir su expresin ymostrar que se adapta a las observaciones realizadas.

Los materiales frente el magnetismo

Diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo (anti-ferromagnetismo). Modelo micros-cpico de cada uno. Ejemplos. Imanes permanentes y temporales. Los imanes en la vida coti-diana. Comparacin entre valores de las fuerzas provocadas por diferentes imanes.

Ya se ha visto en 2 ao que las corrientes elctricas crean campo magntico. Adems, existenmateriales naturales o sintticos que crean campo magntico como los imanes. Los camposcreados por los materiales magnticos surgen de dos fuentes atmicas: los momentos angula-res orbitales y de espn de los electrones, que al estar en movimiento continuo en el materialexperimentan fuerzas ante un campo magntico aplicado.

Este ao solo se estudiarn los modelos sencillos que dan cuenta del diamagnetismo y delferromagnetismo, ya que los modelos de paramagnetismo resultan de un nivel demasiado ele-vado para la Educacin Secundaria.

Se puede afirmar que en general los materiales magnticos se caracterizan por su permeabili-dad, la relacin entre el campo de induccin magntica (el campo externo) y el campo magn-tico dentro del material. Una posible aproximacin a estas nociones sera:

diamagnetismo: esta propiedad magntica consiste en que parte de los pequeos camposmagnticos inducidos por el movimiento de rotacin de los electrones del propio material,en presencia de un campo magntico externo, se orientan de forma opuesta a este;paramagnetismo: esta propiedad magntica consiste en que parte de los pequeos camposmagnticos inducidos por el movimiento de rotacin de los electrones del propio material,en presencia de un campo magntico externo, se alinean en la misma direccin que este;ferromagnetismo: en los materiales ferromagnticos, las fuerzas entre los tomos prxi-

mos hace que se creen pequeas regiones, llamadas dominios, en las que el campo magn-tico originado por el movimiento de rotacin de los electrones est alineado en la misma

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direccin. En ausencia de campo magntico externo, los dominios estn orientados al azar,pero al aplicar un campo magntico externo, estos dominios se alinean en la direccin delcampo aplicado, haciendo que este se intensifique en el interior del material de formaconsiderable.

Los usos de los imanes en la vida diaria son muy variados y los estudiantes deben aprender

como describir esos usos en lenguaje coloquial aplicando, adems, trminos como campo, in-tensidad, atraccin, imanes inducidos y otros.

Al completar los contenidos de este Eje los estudiantes deberan:

caracterizar y diferenciar campos elctricos y magnticos tanto en forma coloquial comoconceptual;describir distintos fenmenos elctricos y magnticos en trminos de los campos presentesutilizando el lenguaje coloquial e incorporando paulatinamente trminos cientficos;interpretar los comportamientos de distintos materiales frente a la electricidad y al mag-

netismo en trminos macroscpicos y microscpicos;conocer algunas aplicaciones tecnolgicas de campos elctricos en artefactos cotidianos;reconocer y utilizar correctamente las unidades de energa elctrica en cada uno de losdiferentes niveles;conocer y reconocer fuentes de campos elctricos y magnticos;explicar las interacciones entre campos magnticos y corrientes elctricas y poder calcularlos valores cuantitativos de las mismas.

Eje. Corrientes y efectos

La corriente elctrica es un fenmeno tan cotidiano que su inclusin dentro de un Diseo Curricu-lar de Fsica casi no necesita fundamentacin. Los ejemplos abundan, desde las grandes corrientesque constituyen los relmpagos hasta las diminutas corrientes nerviosas que regulan la actividadmuscular. Desde el sentido comn es muy frecuente mencionar el tema de la corriente y sus con-secuencias, aunque no es tan frecuente su explicacin en trminos de cargas que fluyen por losconductores slidos (en el alambrado domstico o en un foco elctrico), por los semiconductores(en los circuitos integrados), por los gases (en las lmparas fluorescentes), por ciertos lquidos (en lasbateras de los automviles), e incluso por espacios al vaco (los tubos de imagen del televisor).

Es importante que a medida que se avanza en la introduccin de conceptos propios de la co-rriente elctrica, como resistencia, potencialy dems, siempre estn presentes estas situaciones

cotidianas, que son las que dan origen al estudio de estos conceptos. Por ejemplo, al hablar decircuitos es posible generar una gran variedad de ejercicios realizados con lpiz y papel destina-dos exclusivamente a la operatoria sobre el clculo de valores de resistencias y corrientes paracircuitos en serie y paralelo. Estas ejercitaciones deben tener un significado y no constituirse enlgebras vacas. Al igual que en todos los ejes se hace hincapi en que los conceptos y ecuacionesque se presenten deben ser analizados a partir de la solucin que dan a un problema, o a la pro-fundizacin de una respuesta, evitando las definiciones formales y los conceptos vacos.

Conduccin en slidos y lquidos

El fenmeno de conduccin. Conduccin electrnica y conduccin inica. Corriente elctrica.Ley de Ohm. Dependencia de la resistencia con la temperatura.

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En este Ncleo se busca la aproximacin del estudiante a la comprensin de ciertos fenmenosque ocurren a nivel microscpico, pero que bajo condiciones adecuadas se manifiestan a escalamacroscpica. Nuevamente, como en el Eje sobre campos, aparece la distincin entre descrip-cin de fenmenos macroscpicos y su explicacin mediante modelos microscpicos. La ideacentral es la conduccin.

Se trata de analizar el movimiento (transporte) de cargas elctricas y la resistencia que los mate-riales ofrecen al mismo. Para ello es til recordar que el tipo de cargas que pueden transportarseen diferentes materiales depende fundamentalmente del estado de agregacin de la sustancia(puede tratarse esencialmente de iones o electrones). Aunque es interesante y de importancia envarias ramas de la Fsica, no se analizarn situaciones como la conduccin en gases y plasmas.

Se eligen los casos de conduccin en slidos y lquidos porque, por un lado, la situacin se presenta mssencilla y concreta, y por otro, est vinculada a fenmenos ms cercanos a los estudiantes. De hechopueden realizarse algunas experiencias que guen la discusin acerca de cules son las condiciones ne-cesarias para transportar cargas elctricas en diferentes medios. En el caso de los slidos, el estudiante,

en general, conoce algunos ejemplos de buenos y malos conductores de la corriente elctrica; noobstante, podra resultar interesante volver sobre esta clasificacin para establecer cundo se dice quealgo es buen o mal conductor de la corriente. En este Ncleo se profundizar sobre las razones mi-croscpicas que dan a ciertos materiales la facilidad para conducir cargas elctricas mejor que otros.

El docente puede guiar la discusin acerca de la conductividad a partir de una experienciasencilla: en una cubeta con agua destilada se introducen dos placas que habrn de cerrar el cir-cuito entre la pila y la lmpara si el lquido es conductor (puede usarse algn otro instrumentopara cuantificar la corriente en caso de disponerse).

Con agua destilada la lmpara no se enciende. Se disuelve azcar y luego sal de mesa y se ano-ta. Con el azcar disuelto tampoco hay conduccin porque la solucin no es electroltica. Unasolucin es electroltica cuando el soluto se disuelve en el solvente formando iones.6

Pila

Llave

LmparaPlacas

Cubeta

En el caso especfico de los conductores slidos puede establecerse la ley fundamental de la co-rriente elctrica, la ley de Ohm. Si bien ya se ha discutido en relacin con diversos temas en 3 y4 ao, no est de ms recordar aqu su expresin; no su deduccin, pero s la relacin definiday directa que existe entre la diferencia de potencial y la intensidad de la corriente.

6Para esta actividad los estudiantes pueden proponer distintos tipos de disoluciones que sean conductoras,e incluso variarles la temperatura. An cuando no sea un tema especfico contar la cantidad de electricidadque circula, sino compararla (por el brillo relativo de la lmpara), es fcil ver que el brillo de la lmparavara con la variacin de la temperatura de la solucin.

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Con todo, a partir de la observacin de que en las soluciones electrolticas la intensidad de lacorriente vara con la temperatura, es posible pensar que en los slidos la resistencia tambindebe variar con la temperatura; por ejemplo, puede investigarse qu efecto provoca la eleva-cin de la temperatura en una solucin.

Circuitos elctricos

Pilas y generadores de diferencia de potencial. Circuitos elementales. Circuitos serie y parale-lo. Conservacin de la energa y conservacin de la carga. Leyes de Kirchhoff. Circuitos domi-ciliarios. Generacin y transmisin de energa elctrica: corriente continua y alterna.

El conjunto de los tpicos desarrollados en este Ncleo refiere a modelos sencillos, numrica-mente tratables y potencialmente evaluables, que no importan el conocimiento de la estruc-tura ntima de la materia y, fundamentalmente, que le permiten al estudiante formarse unaidea concreta de los rdenes de magnitud de potenciales de ruptura, intensidad de corrienteelctrica y diferencia de potencial que se manejan en diferentes aplicaciones cotidianas.

En el 4oao se trat el aspecto energtico de la corriente elctrica. En este Ncleo se presta msatencin a la conceptualizacin de lo que representa un circuito elctrico. Este es un buenpunto para reiniciar la discusin tanto acerca de las representaciones en papel de situacionesfsicas,7como el anlisis del rol que cumplen los diversos dispositivos de un circuito sencillo.Se puede empezar con el rol que cumple una pila en un circuito elctrico. En este sentido, noser necesaria mucha explicacin para comprender que si retira la pila de su aparato porttilreproductor de msica, por ejemplo, el aparato no funciona.

Una parte muy importante de este Ncleo es familiarizar al estudiante con un componenteelectrnico pasivo (se denomina as porque no realiza trabajo) que forma parte de cualquiercircuito de todos los aparatos electrnicos: el resistor, un elemento diseado para aumentar laresistencia propia de un circuito en el sentido de limitador del paso de una corriente elctricay, en consecuencia, disipador de energa en forma de calor.

Es importante introducir al estudiante en el clculo de resistencias equivalentes en serie, enparalelo y en asociaciones combinadas, pero fundamentalmente que comprenda el conceptode divisor de tensin (tpico de resistencias en serie) y un divisor de corriente (tpico de resis-tencias en paralelo).

La resolucin de ejercicios numricos sencillos se acompaar de los clculos de potencia, para

mostrar que cualquiera sea el arreglo, la potencia entregada por la pila es siempre igual a la sumade las potencias disipadas en las resistencias por efecto Joule. Y que la suma de las corrientes encada resistencia en un circuito paralelo es la misma en la entrada y la salida del arreglo.

En este sentido, no es tan importante el clculo de la potencia o de la corriente como lo es lacorroboracin de que hay dos cantidades fundamentales que se conservan: la carga y la energa.Estos dos teoremas de conservacin son esenciales para construir cualquier futuro andamiajeterico, toda vez que sintetizan los vnculos que se imponen en el estudio de circuitos de com-plejidad arbitraria. Vistos de manera sistematizada, estos principios de conservacin se conocen

7Ver en Orientaciones didcticas el apartado Conocer y utilizar modelos en Fsica.

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como las dos leyes de Kirchhoff, aunque no est de ms que el docente pueda eventualmentediscutir que en realidad se trata de las leyes de conservacin de la carga y la energa.

Completar el esquema de la red de una casa es ahora un objetivo plausible. A partir de las potenciasindicadas en cada aparato electrodomstico y sabiendo que funciona con 220V es posible calcularlos consumos de corriente de cada dispositivo. Y eventualmente calcular cul es el valor de corriente

mximo que puede permitirse. Luego, la discusin puede orientarse al funcionamiento de los ele-mentos de proteccin elctrica domiciliaria, las llaves trmicas y los disyuntores diferenciales.

Es recomendable que el estudiante investigue acerca las formas de transmisin de la corrienteelctrica que se han discutido histricamente: continua o alterna y analizar, incluso desde elmarco histrico, la competencia entre los dos gigantes monoplicos del transporte de corrien-te, General Electricy Westinghouse.

Efectos de la corriente elctrica

Termocuplas. Efectos magnticos. Electroimanes. Parlantes. Proteccin y seguridad elctrica:cable a tierra, llaves trmicas, termomagnticas, disyuntores diferenciales.

En este Ncleo se propone introducir algunas aplicaciones industriales y tecnolgicas de los fe-nmenos discutidos en los ejes y ncleos anteriores, fundamentalmente desde una perspectivade actualizacin y de investigacin ulica. En particular, el docente podr hacer referencia a lavariacin de la resistencia con la temperatura.

Un buen trabajo de investigacin que puede proponerse a los estudiantes es acerca del funciona-miento de la termocupla. No en particular las de las estufas a gas, cuyo funcionamiento se basaen la dilatacin de un par y no en un fenmeno elctrico, sino en aquellas que, al calentarse,generan una pequea diferencia de potencial que puede calibrarse y usarse como termmetro.

Otro dispositivo presente en la vida cotidiana es el electroimn (ya mencionado en 2 ao). Se tratade un imn inducido en un metal ferroso (ncleo) por la circulacin de una corriente elctrica porun cable enrollado (bobinado) sobre l.La sencillez de su diseo elemental permite planificar traba-jos prcticos muy sencillos para fabricarlos en clase, porque alcanza con una pila, un clavo grueso yun poco de alambre. A partir de un electroimn es muy fcil imaginar formas de aplicacin, inclusoinvestigar de cuntas maneras los electroimanes participan en las actividades diarias: lallave trmi-ca (o termomagntica) es otro buen ejemplo de aplicacin de fenmenos electromagnticos, por-que trabaja en funcin del consumo de corriente; el disyuntor diferencial, que se basa en el sensadopermanente de las corrientes de consumo que entran y salen y la puesta a tierra.


conceptualizar el fenmeno de conduccin y caracterizar los diferentes mecanismos queintervienen a nivel atmico-molecular;reconocer las diferencias que existen a nivel macroscpico entre las diferentes formas deconduccin;comprender la relevancia de la exigencia de continuidad en un flujo de cargas para aso-ciarlo a una corriente elctrica;

identificar las escalas de corriente elctrica en diferentes aparatos y electrodomsticos;formalizar el fenmeno de resistencia elctrica y su dependencia de la temperatura;

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identificar los procesos internos de una pila, al menos aquellos que permiten la transfor-macin de energa qumica en energa elctrica;distinguir asociaciones de resistencias en serie y paralelo y poder calcular la resistenciaequivalente de un circuito elemental;comprender las hiptesis centrales de conservacin de la carga y energa al recorrer uncircuito;

estar capacitado para volcar los conocimientos circuitales a la esquematizacin de una redelctrica domiciliaria;aplicar los conceptos discutidos para comprender el funcionamiento de dispositivos sen-cillos de uso cotidiano.


Interacciones electromagnticas: induccin, motores y generadores

Ley de induccin de Faraday. Un campo de fuerzas magnticas como generador de una co-rriente elctrica. Aplicaciones cotidianas. Motores sencillos. Generadores de electricidad.

En este Ncleo se propone una visin integral de los fenmenos electromagnticos a partir de unesquema sencillo: existen tres entidades, electricidad(campos elctricos y cargas), magnetismo(di-polos y campos magnticos) y movimientos(los efectos de las fuerzas); la presencia de dos de ellasda origen siempre a la tercera (ver esquema ms abajo). La integracin de estas tres entidades dosde carcter terico, los campos y una observable (los movimientos o los efectos mviles), permitirdar una unidad a los fenmenos electromagnticos y no considerarlos como efectos aislados.

Ya se ha visto que las corrientes los movimientos de cargas elctricas por presencia de camposelctricos producen campos magnticos, y que estos producen fuerzas sobre las corrientes

generando movimientos. Resta entonces ver el fenmeno electromagntico por excelencia:lainduccinque vincula una vez ms los tres aspectos esenciales para la integracin de los con-ceptos: electricidad, magnetismo y movimiento.

La induccin es un fenmeno sencillo de relatar, aunque difcil de formalizar por la variedady abstraccin de los objetos que implica. Es necesario introducir la idea de flujo magntico,variacin del flujo y fuerza electromotriz, para integrarlas en la ley de Faraday, que cientfica-mente implica un salto formidable pero que est muy lejos de la comprensin de los estudian-tes. Recorrer este camino, slo por el hecho de operar sobre la formalizacin, implicara ir encontra del enfoque de alfabetizacin cientfica y de formacin integral de los estudiantes. Lo

fundamental es que el estudiante conozca que los campos elctricos y magnticos se entrela-zan para producir fenmenos naturales y objetos tecnolgicos como motores y generadores, ypueda describirlos incorporando nuevos conceptos y realizando algunos clculos sencillos.

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Campo

Elctrico MovimientoCampo

Magntico

CampoElctrico

CampoMagntico Movimiento

CampoMagntico Movimiento

CampoElctrico

GENERACION DE CAMPOS MAGNTICOS PORCORRIENTES (Ley de Biot y Savart)

MOVIMIENTO DE ESPIRAS CON CORRIENTE ENCAMPOS MAGNTICOS (Motores)

GENERACION DE FEM POR MOVIMIENTO DECONDUCTORES EN CAMPO MAGNETICO (Faraday)

Se propone entonces hacer una introduccin experimental o histrica a los fenmenos de induccinmediante experiencias como las de induccin en dos bobinas, que pueden explicarse sencillamente ysometerse a debate para ser analizadas por los estudiantes. Luego, pueden introducirse algunas ex-presiones para calcular diferencias de potencial o fuerzas electromotrices en casos sencillos como:

la fuerza electromotriz de movimiento de una barra que atraviesa lneas de campo =Blv;la fuerza electromotriz de un disco que gira cortando lneas de campo magntico (dinamode Faraday);la fuerza electromotriz de una espira que gira a velocidad constante en un campo.

En este ltimo caso es importante enfatizar el hecho experimental de que la bobina girandopuede ser reemplazada por una espira fija y un campo que no sea constante; y que esos doscasos son equivalentes. Puede incluso mencionarse que si una espira por la que no circula co-rriente se mantiene fija frente a un conductor no circular corriente en ella, pero si se la aleja ose vara la corriente en el conductor, entonces podr detectarse una corriente en la espira debi-do al fenmeno de induccin. Esto ser til a la hora de estudiar las ondas electromagnticas.

A partir de este tema resulta importante indagar acerca de las formas de produccin de energaelctrica en centrales de diverso tipo, estudiadas y analizadas en cuanto a su potencia e impactoambiental. Asimismo, resaltar que todas las centrales utilizan algn tipo de energa (hidrulica,trmica, elica) para hacer mover espiras en forma de grandes bobinados en un campo magnti-co, y con ello generan una fuerza electromotriz variable como la descripta ms arriba.

Campos y ondas electromagnticas

El campo electromagntico. Aplicaciones de los fenmenos electromagnticos en la vida co-tidiana. Maxwell y Hertz. Ondas electromagnticas y ondas mecnicas: diferencias y similitu-des. La luz como onda. Diferentes tipos de ondas electromagnticas. El espectro electromag-ntico. Usos y aplicaciones de ondas electromagnticas.

Al analizar la induccin se destac la idea de que las variaciones de campo (en realidad de flujo)en una regin del espacio (por ejemplo, en un cable por el que circula corriente alterna) pro-ducen circulacin de corriente en otra regin. Eso significa que de alguna manera se transfiereenerga de un dispositivo a otro, sin que haya contacto material entre ellos. Sin embargo, no

es posible en este nivel demostrar que esta energa se trasmite en forma de ondas. El docentesealar que esto ha sido probado tericamente por Maxwell y experimentalmente por Hertzpor primea vez, pero que est fuera de las posibilidades de este curso demostrar este hecho.

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Pueden analizarse diversos dispositivos entre los cuales se intercambia energa electromagnticasin transporte de materia, como por ejemplo hornos a microondas, radios, telfonos celulares,controles remoto. Una actividad inicial y necesaria consiste en identificar estos artefactos y ana-lizar de qu manera se transmite la energa electromagntica entre ellos, y averiguar las bases desu funcionamiento a partir de las nociones de campos e induccin. Es importante que los estu-diantes propongan situaciones en la que suelen observarse efectos como los sealados aqu.8

Sera adecuado que los estudiantes realicen una investigacin bibliogrfica acerca de JamesClerk Maxwell (1831-1879) y Heinrich Hertz (1857-1894) y sus aportes al tema. Puede mencio-narse en este sentido que en los primeros aos posteriores al descubrimiento de Hertz muchosfsicos se dedicaron a la bsqueda del medio materia sobre el cual se propagaban estas ondas,ya que no exista hasta entonces evidencia de ondas que no transportaran materia. Hoy se sabeque estas ondas se propagan en el vaco y lo hacen con una velocidad nica de 300.000 km/s,la velocidad de la luz, mxima en el Universo. Puede incluso mencionarse, vinculado al temade ptica, que en otros medios, como el agua o el vidrio, la velocidad con que se propaga laenerga electromagntica es inferior y tambin, que un mismo medio, por ejemplo la madera,

puede resultar opaco para la luz visible y transparente para las ondas radiales.

Aqu se hace necesario una vez ms volver sobre el tema de las ondas y sus caractersticas. Estetema ya ha sido abordado tanto en 3 como en 4 ao. En este 5 ao se profundiza sobre algunascuestiones que completan el tratamiento de la temtica de las ondas electromagnticas. Las ca-ractersticas principales de estas ondas, que deben surgir del debate con los estudiantes son:

transportan energa: por ejemplo, parte de la energa del conductor con corriente alternaproduce efectos externos, lo que puede ponerse de manifiesto ya sea por la corriente quecircula, o colocando una pequea brjula y observando que pasa del reposo al movimientoy por lo tanto adquiere energa cintica;posee una longitud de onda ( ) y una frecuencia (f). Recordar que entre estas magnitudesse cumple la relacin c = , en que c es la velocidad de la luz;segn su frecuencia, las detectamos de distinta manera. Las ondas electromagnticas semanifiestan en nuestras vidas a veces como ondas de radio, otras como luz, rayos X, rayosultravioleta, etctera. La luz que nos llega del Sol, de planetas o de lejanas estrellas y ga-laxias, a travs del vaco del espacio ha permitido conocer algunos aspectos del Universo.Tambin, de esos astros nos llegan ondas de radio, lo que ha permitido que se desarrolle laradioastronoma, la astronoma de rayos X, de microondas, etctera. As, se desarrollaronotras tcnicas de observacin astronmica que en las ltimas dcadas incrementaron sig-nificativamente el conocimiento que se posee del cosmos.

en ellas, mientras el campo elctrico vibra en una direccin, el magntico lo hace en ladireccin perpendicular. La figura que sigue a continuacin ilustra las curvas sinusoidales,semejantes a ondas en una cuerda, que caracterizan los vectores campo elctrico y mag-ntico de una onda electromagntica que se propaga por el espacio.

8Si se dispone de una bobina de alta tensin, por ejemplo de una clsica bobina de Ruhmkorff, comn enalgunos viejos laboratorios de fsica, y de un chispero, su utilizacin puede producir espectaculares efectosen una radio o televisor a pilas que se encuentre en las proximidades. Tambin, con una bobina de auto-mvil y una batera de 12 volts pueden obtenerse efectos similares. Cabe aclarar que por los peligros queimplica su uso, el manejo de estas bobinas de induccin debe estar siempre coordinado por el docente.

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Si bien se trata de una mera enumeracin, estas afirmaciones deben quedar respaldadas porargumentos de plausibilidad dadas por el docente o investigados por los estudiantes.

Los estudiantes pueden hacer una investigacin sobre los usos prcticos de las ondas electro-magnticas pertenecientes a las diferentes zonas del espectro y de los instrumentos que lasgeneran. Desde luego, est todo lo que ocurre en la regin visible del espectro, pero adems esde gran importancia el uso de los rayos X en medicina y en la industria. En el otro lado del es-

pectro nos encontramos con las microondas que, adems de agitar las molculas de agua de losalimentos en el horno de microondas, se emplean en el tratamiento de la artrosis, osteoporosis,artritis mediante la aplicacin simultnea de microondas teraputicas. Tambin, es interesanteinvestigar los usos prcticos de las radiaciones infrarrojas y las ultravioletas.

Sin embargo, las ondas electromagnticas no siempre trasmiten informacin; para poder en-viar un mensaje es necesario alterar la onda, modularla. Pueden tratarse cualitativamente lossignificados de ondas de radio AM y FM y las caractersticas de dichas emisiones (frecuencia,alcance, potencia).

Sera interesante que los estudiantes puedan hacer una visita a una estacin de radio local,para conversar y hacer una entrevista al encargado de las cuestiones tcnicas de la emisora. Alcompletar los contenidos de este Eje los estudiantes deberan:

conceptualizar el fenmeno de induccin electromagntica y explicar el funcionamientode distintos artefactos en los que se utiliza;reconocer los intercambios de energa que ocurren entre campos elctricos y magnticosen los motores elctricos;comprender la relevancia de la induccin para la existencia de generacin de corrienteelctrica a partir de energa mecnica;

describir la propagacin de energa electromagntica a partir de la nocin de campo elec-

tromagntico;

Direccin depropagacin

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conocer los parmetros que caracterizan a una onda, en particular a las ondas electromag-nticas y poder identificarlas por sus frecuencia o longitudes de onda;aplicar los conceptos para comprender el funcionamiento de dispositivos sencillos de usocotidiano, ya sea vinculados a la comunicacin o de uso medicinal.


La ptica geomtrica

Las leyes de la ptica: leyes fundamentales de la ptica geomtrica. Lentes y espejos. Marchade los rayos. El sistema ptico del ojo. Anteojos. Telescopios. Microscopios.

En este Ncleo se propone avanzar sobre la formalizacin prctica del conocimiento adquiridoen el campo de la ptica. Desde una perspectiva histrica, los conocimientos de ptica geom-trica aplicada son muy anteriores al desarrollo de la teora del electromagnetismo. Para expre-sarlo con un ejemplo concreto, el telescopio se invent doscientos aos antes que se postularaque la luz es una perturbacin electromagntica.

La ley ms conocida desde la antigedad es la Ley de Reflexin. Esta ley aparece implcitamenteincluso en la historia de los espejos ardientes de Arqumedes, hace ya 2.200 aos, y ms allde que refiera ms a una leyenda que a una historia real, el hecho concreto es que para esapoca se conocan los espejos y las leyes prcticas para su diseo.

Otra de las leyes fundamentales de la ptica geomtrica es la ley de Snell, que data de prin-cipios del siglo XVII. No obstante, esta ley aparece en escritos rabes sobre lentes trescientosaos antes. La ley de Snell permite calcular el ngulo de desviacin de un rayo de luz cuandocambia de medio ptico (por ejemplo, al atravesar la superficie que separa aire de agua). Ms

all del valor del ngulo de desviacin, fcilmente calculable en funcin de parmetros cono-cidos de los medios pticos (su densidad ptica o ndice de refraccin), es posible detenerse enla historia y en las consecuencias de esta ley.

En la discusin en el aula, ser importante destacar que el ndice de refraccin de un medio esuna medida de la velocidad de la luz en ese medio. De manera tal que cuando un rayo de luzatraviesa la superficie de separacin entre dos medios pticos, cambia su velocidad. Debe mos-trarse, adems, que si el medio por el que incide a la superficie de separacin tiene un ndicede refraccin menor que el medio por el que se transmite, entonces el rayo transmitido seacerca a la lnea perpendicular a la superficie de separacin de los medios. En trminos ms

sencillos, medidos respecto a una lnea perpendicular a la superficie de separacin, el ngulode incidencia es mayor que el de transmisin o refraccin.

En particular, con las leyes de Reflexin y de Snell es posible enfrentar el anlisis de sistemas pticossencillos como las lentes (convergentes y divergentes) y analizar tambin la forma y el tamao relativode las imgenes formadas. Una tarea esclarecedora en tal sentido es tomar diferentes objetos quepuedan considerarse lentes (anteojos, lupas, gotas de agua, etctera) y medirles la distancia focal.

Es tambin posible y necesario avanzar con sistema pticos compuestos como el ojo humano,telescopios, microscopios. En este marco, el docente puede plantear el anlisis del sistema pti-

co formado por anteojos y ojos, para analizar la manera en que se corrigen diferentes defectosen la captacin y/o formacin de la imagen por parte de los individuos.

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Asimismo, se pueden investigar las observaciones en distintas zonas del espectro. Por ejemplo,si bien el principio ptico del ojo y el telescopio es el mismo, entre un aparato y otro existendiferencias que no slo tienen que ver con la escala de construccin. Posiblemente, la msnotable sea la iluminacin.9Cualquier otro tipo de radiacin es absorbida por la atmsferaterrestre, de manera tal que, por ejemplo, un telescopio que capte informacin en la bandadel ultravioleta debe se colocado por encima de la atmsfera planetaria. Sin embargo, vale la

pena recordar que el telescopio ms famoso que se halla orbitando el planeta, el Hubble, esun telescopio ptico. Una de las ms grandes ventajas de los radiotelescopios, que no proveenimgenes como si fueran fotos, sino ms bien parecidas a las imgenes de calor, es que re-quieren de una tecnologa sencilla y accesible econmicamente para cualquier sociedad.

Guas de onda y fibra ptica

Guas de onda de materiales dielctricos y conductores. Modos de propagacin. Aplicaciones.Fibras pticas. Guas y fibras en la vida cotidiana. Aplicaciones en comunicaciones. Aplica-ciones medicinales.

Este Ncleo tiende a esclarecer las formas de funcionamiento de las guas de onda y las fibraspticas. No est de ms recordar, quizs como manera de iniciar la discusin, que en la locali-dad bonaerense de Las Toninas puede verse una especie de central telefnica que en realidad esel centro de un anillo de banda ancha. Este centro presta servicios a todo el Partido de la Costamediante dos subestaciones que reciben el cable submarino de fibra ptica que da conectivi-dad a todo el pas. Las Toninas es lo que se llama un nodo.

La base conceptual para la discusin de estos temas es otro de los caminos que permite explo-rar la ley de Snell, referida en el Ncleo anterior, y es la posibilidad de que el rayo incida desdeun medio pticamente ms denso, es decir, con mayor ndice de refraccin que el del medio alque se transmite, de manera tal que el rayo transmitido se separa de la lnea perpendicular ala superficie de separacin de los medios. Parece evidente que en esta situacin puede existirun ngulo de incidencia que haga que no exista rayo transmitido. Para este Ncleo se sugiere,como uno de los objetivos centrales, que los estudiantes armen una experiencia sencilla sumer-giendo una linterna en agua, vayan cambiando el ngulo de incidencia del rayo de luz sobre lasuperficie de separacin agua-aire y corroboren que, en efecto, existe un ngulo a partir delcual el rayo transmitido (que en este caso se vera en el aire) desaparece. Al ngulo a partir delcual el rayo transmitido desaparece se lo denomina ngulo lmite.

Lo que se resalta en este Ncleo es que dados dos medios pticos, si el haz de luz incide desde

el medio ms denso con un ngulo mayor que el ngulo lmite, la luz siempre se reflejar enla superficie de separacin entre ambos medios. De esta forma se puede guiar la luz de formacontrolada. Este tipo de dispositivo es una fibra ptica.

Antes de esquematizar una fibra ptica es conveniente estimular al estudiante a que sugiera

9No est de ms mencionar que as como hay telescopios pticos (llamados de este modo porque captanradiacin en las bandas de frecuencia a las que son sensibles el ojo humano), con base en tierra. Existentambin radiotelescopios que captan informacin en la regin de las radioondas y son enormes antenasparablicas, en la provincia de Buenos Aires, se hallan en el Instituto Argentino de Radioastronoma, enCity Bell, y telescopios Cherenkov que capturan radiacin de muy alta energa y estn situados en la loca-lidad de Malarge, en Mendoza.

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formas de construirla. Cules son las ventajas de la fibra ptica respecto de los cables de te-lefona convencionales? Deben ser voluminosas o su nombre, fibra, sugiere un espesor com-parativamente pequeo? Qu longitud puede alcanzar una fibra ptica? El estudiante puedeinvestigar estas cuestiones antes de cerrar el tema.

El objetivo es que se puntualicen dos o tres aspectos centrales: los materiales con que se fabri-

can las fibras pticas (generalmente son filamentos de vidrio o plstico), el espesor (entre 10 y300 micrones, algo as como el espesor de un pelo) y la longitud que pueden alcanzar (la red dela que Las Toninas es un nodo que mide alrededor de 25.000 km).

Otro de los avances tecnolgicos que introduce este Ncleo est referido a las guas de onda,estructuras que constan de un solo conductor. Los dos tipos usados ms frecuentemente sonlos de seccin rectangular y seccin circular, aunque tambin hay elpticas y flexibles. El es-tudiante puede investigar, como en el caso de la fibra ptica, las ventajas y desventajas deestos dispositivos. La posibilidad de un anlisis exhaustivo excede el marco propuesto por esteNcleo, pero vale la pena mencionar que el tamao mnimo es directamente proporcional a

la longitud de onda que se desea transmitir. En consecuencia, se propone que los estudiantesestimen las dimensiones caractersticas de una gua de onda para transmitir datos de televisin,radio FM, radio AM y radioaficionados, por ejemplo. Por otra parte, para las dimensiones carac-tersticas de una gua de onda, puede proponerse al estudiante que estime la frecuencia con laque se transmite la informacin. Una investigacin estimulante puede ser anotar los diferentescampos tecnolgicos y cotidianos que hacen uso de estos dispositivos. Y por supuesto resaltarlas aplicaciones medicinales.


comprender el marco histrico del desarrollo de la ptica geomtrica, y los avances a partir

de las invenciones relacionadas con este campo;formalizar las leyes centrales de la ptica geomtrica;conceptualizar la idea de que la luz es un fenmeno ondulatorio y que, como tal, sufre losmismos efectos que todas las ondas;interpretar correctamente la idea de ndice de refraccin y cambio de velocidad de la luzcuando cambia de medio;asociar los fenmenos de reflexin y refraccin a distintos fenmenos cotidianos;reconocer la similitud en el diseo de telescopios y microscopios;distinguir las diferentes bandas en las que pueden usarse lo que en general se denominantelescopios;identificar los diferentes tipos de microscopios por la forma de explorar el objeto y asociarsus aplicaciones;asociar correctamente la idea de reflexin interna al desarrollo de guas de onda y fibras pticas;analizar el avance tecnolgico en diferentes campos vinculado al desarrollo de guas deonda y fibras pticas.

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ORIENTACIONESDIDCTICAS

En esta seccin se proponen orientaciones para el trabajo en el aula, a partir de los contenidosestablecidos para este ao. Las orientaciones toman en consideracin dos aspectos. Por un

lado, presentar como actividades de aula algunas de las prcticas que son especficas de estadisciplina y que estn relacionadas tanto con los conceptos como con sus metodologas. Porotro, resignificar prcticas escolares y didcticas que, aunque puedan ser habituales en la en-seanza de la Fsica, a veces, por un uso inadecuado o rutinario, van perdiendo su significadoy su valor formativo. Se incluyen, adems, orientaciones para la evaluacin consistentes con laperspectiva de enseanza.

Las orientaciones se presentan como actividades, no en el sentido de ser ejercitaciones paralos estudiantes, sino prcticas sociales especficas, compartidas y distribuidas entre todos losactores en el mbito del aula, que deben ser promovidas por el docente.

De acuerdo con el enfoque de enseanza propuesto para esta materia y en consonancia con losfundamentos expuestos en el Diseo Curricular para la Educacin Secundaria, se sealan tresgrandes pilares del trabajo en el aula, que si bien no deberan pensarse ni actuarse en formaaislada, constituyen unidades separadas a los fines de la presentacin. Estos pilares son:

hablar, leer y escribir en Fsica;trabajar con problemas de Fsica;conocer y utilizar modelos en Fsica.

HABLAR, LEERYESCRIBIRENFSICA

La comunicacin (de ideas y/o resultados) es una actividad central para el desarrollo cientficoy por lo tanto, desde la perspectiva de la ACTconstituye un elemento central en la enseanzade la ciencia escolar, lo que significa que debe ser explcitamente trabajada, dando tiempo yoportunidades variadas para operar con ella y sobre ella.

Como dice Lemke [] no nos comunicamos slo a travs del intercambio de signos o seales,sino gracias a la manipulacin de situaciones sociales. La comunicacin es siempre una crea-cin de una comunidad.10Comunicar ideas cientficas no implica slo manejar los trminos

especficos de las disciplinas sino poder establecer puentes entre este lenguaje especfico y ellenguaje ms coloquial acerca de la ciencia.

Por ello es que se pretende establecer en el aula de Fsica una comunidad de aprendizaje. Estoimplica gestionar el aula de tal manera que los intercambios de ideas, opiniones y fundamen-tos ocurran como prcticas habituales, permitiendo a los alumnos adentrarse en un mundo deconceptos, procedimientos y acciones especficas.

Son conocidos los obstculos que enfrentan los estudiantes con el lenguaje en las clases deciencias: es habitual comprobar que presentan dificultades para diferenciar hechos observables

10Lemke, Jay, Aprender a hablar ciencias. Buenos Aires, Paids, 1997.

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e inferencias, identificar argumentos significativos y organizarlos de manera coherente. Otrasveces, no distinguen entre los trminos de uso cientfico y los de uso cotidiano y por ende losutilizan en forma indiferenciada. A menudo, o bien escriben oraciones largas con dificultadesde coordinacin y subordinacin, o bien muy cortas sin justificar ninguna afirmacin.

Muchas veces es difcil precisar si las dificultades se deben a una mala comprensin de los

conceptos necesarios para responder a la demanda que plantean las tareas o vinculadas conel dominio del gnero lingstico correspondiente. A menudo, se sostiene que los diferentesgneros lingsticos se aprenden en las clases de lengua y que no son objeto de aprendizaje enlas clases de ciencias.

Sin embargo, desde el enfoque sostenido en este Diseo se acuerda con lo expresado por San-mart11cuando dice las ideas de la ciencia se aprenden y se construyen expresndolas, y el co-nocimiento de las formas de hablar y de escribir en relacin con ellas es una condicin necesariapara su evolucin y debe realizarse dentro de las clases de ciencias. Es decir, las dificultades queexperimentan los estudiantes en relacin con las prcticas de lenguaje propias de las materias de

ciencias, solo pueden superarse por medio de un trabajo sistemtico y sostenido sobre el lenguajeen el contexto de las disciplinas especficas en la que tales prctica

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