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Identificación
Asignatura/Submódulo: TEMAS DE FÍSICA
(PLANEACIÓN 1-3)
Plantel : Querétaro
No 5
Profesor (es): ENRIQUE ALBERTO OLVERA LECHUGA
Periodo Escolar: Febrero-Junio 2017
Academia/ Módulo: Ciencias experimentales
Semestre: 60
Horas/semana: 5
Competencias: Disciplinares ( X ) Profesionales ( ) 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11 Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
Competencias Genéricas:
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos
Resultado de Aprendizaje:
Integra los conocimientos adquiridos para solucionar problemas de su entorno
Tema Integrador: EL REFRIGERADOR
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447):
3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los
ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios.
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3.1 Identifica los conocimientos previos y necesidades de formación de los estudiantes, y desarrolla
estrategias para avanzar a partir de ellas.
3.2 Diseña y utiliza en el salón de clases materiales apropiados para el desarrollo de competencias.
5. Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque formativo.
5.1 Establece criterios y métodos de evaluación del aprendizaje con base en el enfoque de
competencias, y los comunica de manera clara a los estudiantes.
5.4 Fomenta la autoevaluación y coevaluación entre pares académicos y entre los estudiantes para
afianzar los procesos de enseñanza y de aprendizaje.
6. Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo.
6.5 Fomenta el gusto por la lectura y por la expresión oral, escrita o artística.
6.6 Propicia la utilización de la tecnología de la información y la comunicación por parte de los estudiantes para obtener, procesar e interpretar información, así como para expresar ideas.
Dimensiones de la Competencia
Conceptual: Concepto de masa. Leyes de los gases. Procesos termodinámicos
Procedimental: Análisis de la termodinámica Calor. Trabajo. Equilibrio termodinámico Primera, segunda y tercera ley de la termodinámica.
Actitudinal: Puntualidad Compromiso Lenguaje Creatividad Orden Participación Respeto Comunicación escrita Limpieza en su trabajo Trabajo en equipo
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Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: 20 Hrs
Tiempo Real:
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
1.-Presentación del curso, planeación didáctica y aplica examen diagnóstico. Aplica autoevaluación o coevaluación. (1 Hora) 2.-Recibe el mapa conceptual y califica. Aplica rúbrica. (1 Hora) 3.-Recibe las presentaciones PowerPoint impresas y califica. (2 Horas) 4.-Recibe los resúmenes de las exposiciones y complementa con la solución de problemas referentes al tema.
1.-Realiza la lectura de “La física” que se te proporciona y posteriormente contestar el examen de diagnóstico. (Anexo 1) 2.-Realiza un mapa conceptual con el tema central de GASES y los conceptos de: Masa, gas, temperatura, calor, ley general del estado gaseoso, ley de Boyle, ley de Charles, ley de Gay-Lussac, trabajo termodinámico, equilibrio termodinámico, así mismo con sus ecuaciones representativas. 3.- Realiza una presentación PowerPoint con el tema desarrollado en el MAPA CONCEPTUAL, preséntala al grupo e imprímela. 4.- Redacta un breve resumen sobre las exposiciones de tus compañeros que contenga los datos que no incluiste en tu trabajo.
Examen (Anexo 1)
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006
Computadora Proyector Computadora Cuaderno
Examen contestado.
Mapa conceptual
Presentación impresa de PowerPoint Resumen en cuaderno/portafolio de evidencias.
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(1 Hora) 5.-Se plantean preguntas sobre el tema, recibe la investigación sobre el funcionamiento del refrigerador, y califica. (2 Horas)
5.- Realiza la lectura del refrigerador que se te proporciona y posteriormente una investigación sobre el ciclo de funcionamiento del mismo, anéxalo al portafolio de evidencias.
Portafolio de evidencias. Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias.
Investigación en cuaderno/portafolio de evidencias.
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Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
1.-Recibe la investigación y la solución del problema planteado, posteriormente resuelve como retroalimentación, para calificar. (2 Horas) 2.- Recibe la investigación y la solución del problema planteado, posteriormente resuelve como retroalimentación, para calificar.
1. –Investiga la primera ley de la termodinámica y resuelve el siguiente problema: A un sistema formado por un gas encerrado en un cilindro con émbolo, se le suministran 200 calorías y realiza un trabajo de 300 joules, ¿cuál es la variación de la energía interna del sistema expresada en joules y BTU? 2.-Investiga la segunda ley de la termodinámica y ¿qué es la eficiencia térmica?, resuelve el siguiente problema:
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007
Investigación en cuaderno/portafolio de evidencias
Investigación
en
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(2 Horas) 3.- Recibe la investigación y la solución del problema planteado, posteriormente resuelve como retroalimentación, para calificar. (2 Horas) 4.-Recibe la investigación y se realiza una retroalimentación de los temas. (1 Hora) 5.-Explica el software de Cmaptools y recibe el mapa conceptual de los conceptos solicitados, para calificar. (2 Horas)
Calcular la eficiencia de una máquina térmica a la cual se le suministran 5.8 x 108 cal realizando un trabajo de 6.09 x 108 J. 3.-Investiga la tercera ley de la termodinámica y ¿ qué es el trabajo termodinámico?, resuelve el siguiente problema: Calcular el trabajo realizado al comprimir un gas que está a una presión de 2.5 atm desde un volumen inicial de 1800cm3 a un volumen final de 800 cm3, expresar el resultado en joules y BTU. 4.-Investiga que es un proceso adiabático, isocórico e isotérmico, da un ejemplo de cada uno de ellos. 5.-Realiza un mapa conceptual en Cmaptools de los siguientes conceptos: Termodinámica. 1ª ley de la termodinámica. 2ª ley de la termodinámica. 3ª ley de la termodinámica. Trabajo termodinámico. Equilibrio termodinámico.
Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición,
Investigación
en
cuaderno/porta
folio de
evidencias
Investigación
en
cuaderno/porta
folio de
evidencias
Mapa
conceptual
Cuaderno/port
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Proceso de estrangulación. Ley cero de la termodinámica. Proceso adiabático. Proceso isocórico. Proceso isotérmico. Entalpia. Entropía. Energía interna. Imprime el mapa conceptual y anéxalo al portafolio de evidencias.
Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias Computadora Cuaderno Portafolio de evidencias.
Fase III Cierre
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
1.-Explica y resuelve problemas de termodinámica. (1 Horas)
1.-Toma apuntes de la solución de problemas resueltos por el facilitador.
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias
Apuntes de problemas resueltos en su cuaderno.
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2.-Recibe los problemas del anexo 2 y califica, aplica autoevaluación o coevaluación. (1 Hora) 3.-Recibe los experimentos solicitados y sus reportes, califica a través de la rúbrica correspondiente. (1 Hora) 4.-Aplica examen (1 Hora)
2.- Resuelve los ejercicios
propuestos por el
facilitador. (Anexo 2)
3.-Realiza y presenta un
experimento donde se
aplique alguno de los temas
antes vistos y realiza su
reporte.
4.-Examen
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias Computadora. N/A
Anexo 2 Resuelto. Experimento y reporte. Examen
10% 10% 20%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
Registra los cambios realizados:
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Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
Computadora Software: Cmaptools Internet
Paul G. Hewit, Física conceptual, décima edición, Pearson, 2007. Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Raymond A. Serway, Clement J. Moses Curt A. Moyer, Física Moderna, tercera edición, Thomson, 2006 Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn, Física, Para bachillerato general, Volumen 1, sexta edición, Thomson, 2006 Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn, Física, Para bachillerato
general, Volumen 2, sexta edición, Thomson Evaluación
Criterios: Planeación …………80% Examen………………20%
Instrumento: Portafolio de evidencias Mapa conceptual Examen de conocimiento.
Porcentaje de aprobación a lograr:
85% Fecha de validación: 26/Enero/2017
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 23/Enero/2017
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LA FÍSICA
Los antiguos griegos intentaban dar una explicación a fenómenos físicos mediante el uso de un
razonamiento lógico, pero en muchas de las ocasiones sus teorías eran erróneas dado el
secretísimo que tiene la naturaleza en las leyes que le rigen.
Podemos datar el origen de la física clásica en el siglo XVII cuando en 1632; Galileo Galilei
demostró experimentalmente que dos esferas de diferente peso lanzadas simultáneamente desde
una misma altura llegaban al suelo al mismo tiempo, el mismo Galileo pronuncio " el libro del
universo está escrito en el lenguaje de las matemáticas" a partir de este momento la física
experimento un punto de inflexión utilizando la experimentación para la obtención de datos que
confirmarán las teorías físicas que describían los fenómenos que ocurrían en la naturaleza.
El salto del conocimiento físico se produjo de la mano de Isaac Newton, cuando en el año 1687
pública su libro "Principios matemáticos de la filosofía natural" presentando en dicho escrito las 3
leyes de la dinámica o de los movimientos constituyendo la base de la mecánica clásica, por otro
lado Newton dedujo la existencia de una fuerza de atracción entre 2 cuerpos con masa, Newton
presentó la ley de la gravitación universal, explicando mediante una fórmula matemática la fuerza
de la gravedad siendo la misma fuerza responsable de hacer que las manzanas caigan al suelo y
que los planetas se mantengan en órbita, una fuerza que se aplica indistintamente a lo pequeño
y a lo gigante.
El siglo XIX la física se centró en el estudio de los fenómenos magnéticos y eléctricos, gracias a
los estudios de Michael Faraday, Luigi Galvani y de Charles Coulomb hasta que en 1855 otra de
las revoluciones de la historia de la física vino de la mano de Maxwell cuando relaciono las fuerzas
magnéticas y eléctricas unificándola en una sola fuerza conocida como el electromagnetismo.
Durante este mismo siglo XIX otros científicos de la talla de Thomas Young, Augustin Fresnel,
Nicolas Sadi Carnot o Rudolf Clauisious impulsaron las ramas de la mecánica ondulatoria y la
termodinámica.
En 1905 Einstein presentó la teoría de la relatividad especial enunciado que el tiempo no es
absoluto sino relativo y la velocidad de la luz en el vacío es invariante independientemente de la
velocidad de la fuente emisora, diez años más tarde en 1915 se presentó la relatividad general
descubriendo el verdadero origen de la gravedad, Newton descubrió su existencia pero
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desconocía su origen y funcionamiento hasta que Einstein descubrió que la gravitación es el
resultado de la deformación del tejido formado por el espacio tiempo, descubriendo que el tiempo
formaba la cuarta dimensión presente en todo el universo.
En los inicios del siglo XX se gesta el desarrollo de la física cuántica, descubriendo que las leyes
de la física clásica no se cumplían cuando se estudiaba los fenómenos que ocurrían entre átomos,
en este mismo siglo gracias a los aceleradores de partículas se descubrió la composición íntima
de los átomos y la materia, descubriendo una gran variedad de partículas subatómicas a la que
el modelo estándar ordeno y clasifico permitiendo conocer otras formas de materia y energía así
como teorizar el origen de nuestro universo a los pocos segundos de ocurrir la gran explosión o
Big Bang.
Actualmente el reto de la física es la demostración y descubrimiento de una ley universal que
unifique las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravitación, el electromagnetismo y la
fuerza nuclear débil y fuerte, una sola teoría que se convierta en el santo grial de la física
resultando una ley que explique el origen y funcionamiento que rige todos los fenómenos que
ocurren en el universo.
La física es la ciencia que estudia el comportamiento y las relaciones entre la materia, la energía,
el espacio y el tiempo, podemos decir que la física investiga los fenómenos que ocurren en la
naturaleza y en el universo con el objeto de establecer leyes matemáticas que puedan predecir
su comportamiento.
La física abarca todo, por un lado estudia lo infinitamente pequeño como son las partículas
fundamentales conocidas como quarks que componen los átomos, mientras que en el otro
extremo también se ocupa de los lejanos y gigantescos fenómenos astronómicos como son los
quásares, los agujeros negros o los movimientos que se producen entre las galaxias del universo.
Por otro lado la física trata de dar una respuesta científica a las grandes preguntas de la
humanidad, gracias a la física disponemos de teorías como el Big Bang que explican el origen del
universo, la teoría de cuerdas nos explica la composición en última instancia de la materia y la
energía, mientras otras teorías nos abren la puerta a la existencia de universos paralelos al
nuestro que vivimos.
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Por otro lado la física es el pilar básico y fundamental de otras ciencias como la ingeniería, la
electrónica o la astronomía, sería imposible diseñar un televisor sin tener conocimientos de las
leyes electromagnéticas, fabricar un motor de combustión sin los conocimientos de la
termodinámica o disponer de la fibra óptica sin tener los conocimientos de la mecánica
ondulatoria, gracias a la física tenemos satélites que orbitan alrededor de la tierra permitiéndonos
enviar y recibir señales de radio, disponemos de telescopios que analizan la composición de otros
planetas y galaxias, hemos desarrollado sistemas de transporte como el coche, el avión, el barco,
el ferrocarril o los transbordadores espaciales, sin la física la tecnología actual que disponemos
no sería un realidad.
La física es una ciencia práctica que se apoya en la experimentación con la finalidad de comprobar
y validar leyes y teorías, a través de los siglos la tecnología empleada en la experimentación ha
avanzado de la mano de los conocimientos físicos que se descubrían, al inicio Galileo Galilei
disponía de una maqueta de madera por dónde deslizaba esferas a distintas inclinaciones que el
propio se había fabricado, hoy en día disponemos de complejos y tecnológicos aceleradores de
partículas que investigan las interacciones y partículas fundamentales que componen la materia
así como telescopios y sondas espaciales que nos permiten obtener información sobre otros
planetas, estrellas o galaxias.
Podemos clasificar las diferentes materias o disciplinas que componen la ciencia de la física en 2
grandes familias, la física clásica y la física moderna.
Física clásica
La física clásica abarcar todos los conocimientos físicos adquiridos por la humanidad a lo largo de
todo el tiempo hasta el siglo XX, durante este tiempo se desarrollaron las siguientes materias o
disciplinas:
Mecánica clásica – Abarca el estudio de las fuerzas y movimientos que ocurren en cuerpos
macroscópicos tanto sólidos como fluidos a velocidades sensiblemente inferiores a la velocidad
de la luz. La estática, dinámica y cinemática son partes de esta disciplina.
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Mecánica ondulatoria – Estudia todos los fenómenos y propiedades relacionadas con las ondas,
la óptica que estudia los fenómenos ondulatorios de la luz y la acústica que estudia los fenómenos
ondulatorios del sonido forman parte de esta disciplina.
Electromagnetismo – Es la disciplina física que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos
unificándolos en una sola teoría.
Termodinámica – Es la rama de la física que estudia los procesos de intercambio de energía
calorífica y como pueden ser utilizados para realizar trabajo, analizando y describiendo los estados
de equilibrio de los sistemas.
Física moderna
La física moderna inicia sus orígenes con el descubrimiento a principios del siglo XX del cuanto
de energía por parte del físico alemán Max Planck. Las 2 principales materias de la física moderna
son la relatividad y la física cuántica presentando ambas una visión totalmente diferente del
concepto del espacio, tiempo y la materia presentados por la física clásica.
Relatividad – Disciplina de la física que estudia y analiza los fenómenos físicos que ocurren a
velocidades cercanas a la velocidad de la luz.
Mecánica cuántica – Rama de la física que estudia el comportamiento y los fenómenos que
ocurren a escalas microscópicas entre átomos y las partículas que los componen.
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Física de partículas – Estudia la composición de las partículas que conforman los átomos así
como sus interacciones.
EL REFRIGERADOR
El refrigerador es un aparato que se usa para la conservación, a baja temperatura, de alimentos perecederos. Según el principio en el que se basa la producción del frío, se distinguen dos tipos, los de compresión y los de absorción.
Para reducir la temperatura, los primeros utilizan la compresión y la posterior expansión de un gas, mientras que los de absorción aprovechan la evaporación y posterior condensación de una mezcla de agua y amoníaco calentada mediante una resistencia eléctrica.
Esto es lo moderno, lo actual, pero la idea de utilizar hielo o nieve para conservar los alimentos, o mantenerlos fríos, es muy antigua.
El uso que más interesó fue el de conservar los alimentos retardando su descomposición, siendo posterior su otra utilización.
Con ambos fines la emplearon los chinos hace más de dos mil trescientos años: elaborar uno de los postres de sus emperadores, el sorbete y la pulpa de fruta helada, para cuya preparación los reposteros imperiales tenían siempre hielo a mano. En el palacio imperial se almacenaba hasta mil barras de hielo que se iban desmenuzando según las necesidades del momento.
Cuenta Marco Polo en su “Libro de las maravillas del mundo”,
donde recoge sus experiencias y viajes por la China del siglo XIII, que cuando estuvo en la corte de Kublai Khan le ofrecieron leche helada con azúcar, golosina que se vendía a la sazón por las calles de Pekín.
Y tres siglos antes los califas cordobeses disponían de hielo y nieve que se hacían traer desde Sierra Nevada para hacer sus helados.
El médico español Blas de Villafranca, residente en Roma, inventó en 1550 un medio de conservar el hielo por más tiempo que lo normal, e incluso de aumentar su poder congelador.
El secreto era sencillo: añadir sal. Este pequeño e ingenioso hallazgo permitió el uso de los pequeños “armarios de nieve”, modelo más antiguo conocido de lo que hoy llamamos nevera.
Un moderno refrigerador
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Un siglo después, el filósofo inglés Francis Bacon moría víctima de su curiosidad, al tratar de congelar un pollo rellenándolo de hielo; el buen sabio cogió una congestión a consecuencia de ello, y murió.
Según algunas fuentes, en 1805, el inventor estadounidense Oliver Evans diseñó la primera máquina refrigerante. Diez años después, su compatriota el doctor John Goorie, un médico de Florida, construyó un refrigerador basado en el diseño de Evans para hacer hielo que enfriara el aire para sus pacientes de fiebre amarilla.
Pero todo esto no eran sino paliativos de escasa eficacia. Hubo que esperar a 1834. Aquel año el norteamericano, residente en Londres, Jacob Perkins, fabricó por primera vez en la historia el hielo artificial. Cuando sus empleados le presentaron la primera muestra, él se limitó a decir: 'Verdaderamente está muy frío’. Era un paso importante para
la fabricación de los primeros refrigeradores.
El primer aparato moderno que utilizó el invento de Perkins, apareció en 1850. Era un armatoste voluminoso, a modo de
armario en cuyo interior se introducía grandes bloques de hielo. Esas cámaras se aislaban con forro de pizarra, y los alimentos se depositaban en compartimentos pequeños, ya que el hielo, junto con el material aislante, ocupaba casi todo el espacio útil. Más que frigoríficos o refrigeradores eran simples neveras que no diferían en mucho de los “armarios de nieve” del siglo XVI.
Hacia 1879 salió al mercado el primer frigorífico doméstico de naturaleza mecánica. Lo inventó y fabricó el alemán Karl van Linde. Empleaba un circuito de amoníaco, y su sistema se accionaba mediante bomba de vapor. De este artefacto se vendieron más de doce mil unidades en 1891, un año después de que el ingeniero Seeger diera al frigorífico su forma externa definitiva.
En 1923, Balzer von Platen y Karl Munters inventaron el frigorífico eléctrico, el modelo Electrolux, cuya patente compró la firma norteamericana Kelvinator, que lo fabricó en serie dos años después.
Pero era un electrodoméstico peligroso debido uso de gases tóxicos como el amoníaco y el ácido sulfúrico. Problema que se superó con el invento del freón, en 1930. Con aquel último toque, el refrigerador adquiría su forma definitiva.
En 1931, Thomas Midgley descubre el clorofluorocarbono, (nombre comercial: Freón o R-12), que por sus propiedades fue desde entonces muy empleado en máquinas de enfriamiento como equipos de aire acondicionado y refrigeradores, tanto a escala industrial como doméstica.
Sin embargo, estos compuestos también conocidos como CFC, se han demostrado como los principales causantes de la destrucción en la capa de ozono, produciendo el agujero detectado en
Marco Polo: En China bebió "leche helada"
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la Antártica, por lo que en 1987 se firma el Protocolo de Montreal para restringir el uso de estos compuestos y se prohíbe su fabricación y uso.
Conservación y mantenimiento del refrigerador
En el mercado hay un gran número de modelos, pero básicamente el funcionamiento de todos ellos es idéntico, desde los más antiguos que solo tenían un compartimiento de congelación, hasta los modernos que tienen los accesos a los compartimentos separados, cada uno de ellos con su propia puerta. La descongelación era manual mientras que ahora son con procesos completamente automáticos.
Lo que no se ha podido evitar hasta ahora es tener que descongelarlo periódicamente para realizar tareas de limpieza, cuidado y mantenimiento.
Funcionamiento:
El funcionamiento es muy sencillo. Consta básicamente de un termostato para regular el frío del interior, el cual controla un compresor cargado de un gas.
Por un proceso de compresión y descompresión de este gas logramos entregar frío al interior del refrigerador y sacar el calor a través de la rejilla de la parte posterior. El circuito de refrigeración es un circuito cerrado, que se estropea en raras ocasiones, pero si esto ocurre tendremos que llamar a un profesional para que ajuste los niveles medios de gas necesarios o incluso que lo sustituya completamente, para su perfecto funcionamiento.
Caja con hielo, aparato fabricado en 1834
Un flamante Kelvinator de su época
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En cambio hay una serie de operaciones de mantenimiento que podremos efectuar y con las cuales alargaremos la vida media de nuestro refrigerador.
La descongelación automática funciona básicamente de la siguiente forma. La escarcha y el hielo se transforman en agua que se desliza por una canaleta hasta un depósito o una cubeta, situada encima del motor. Al volver a poner el refrigerador en marcha, el calor del motor provocará la evaporación del agua. A su vez el agua nos produce la refrigeración del motor.
CUIDADOS
Es recomendable descongelar el refrigerador cuando la capa de escarcha sea superior a 6 mm.
Esta capa limita el correcto funcionamiento, con lo que disminuye el rendimiento del congelador. No utilizaremos ningún objeto punzante para eliminar la escarcha porque podemos perforar el circuito de refrigeración.
Se puede acelerar el proceso de descongelación introduciendo recipientes de agua caliente, cerrando las puertas a continuación.
Recomendamos que para el proceso de limpieza, se realice con agua y un producto no muy agresivo, desconectando previamente el aparato de la red.
La goma situada en la puerta está sometida a un esfuerzo constante y sufre deterioros que hacen que no cierre herméticamente, haciendo que se produzca escarcha en el refrigerador más rápidamente.
Si las condiciones de la goma o bien por rotura o endurecimiento no permiten el cierre hermético, habrá que cambiarla.
Un Kelvinator de 1932
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RÚBRICA PARA MAPA CONCEPTUAL DE GASES.
Nombre del alumno:____________________________________________________________
Grupo: ________________________________Especialidad:____________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha: __________________________________
CATEGORÍA MUY BIEN BIEN SUFICIENTE NO CUMPLIÓ Mapa El contenido del
mapa está bien
colocado y contiene
completo los
términos usados en
GASES.
El contenido del
mapa contiene los
términos usados en
GASES.
El contenido del
mapa contiene un
juego casi completo
de los términos
usados en GASES.
No hay leyenda o le
faltan varios
términos usados en
GASES.
Título El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, está
identificado
claramente como el
título (por ejemplo,
letras grandes,
subrayado, etc.), y
está impreso al
principio de la
página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa y está
impreso al principio
de la página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, pero no
está localizado al
principio de la
página.
El
propósito/contenido
del mapa no
concuerda con el
título.
Conocimiento
Ganado
Cuando se le
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
por lo menos 10
características.
Cuando se la
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
de 8-9
características.
Cuando se le
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
de 6-7
características.
Cuando se le
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
menos de 6
características.
Sombras El estudiante usa el
sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos (por ejemplo,
negro para la
densidad de la
población, gris para
la población
moderada, etc.).
El estudiante
siempre usa el
sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos (por ejemplo,
negro para la
densidad de la
población, gris para
la población
moderada, etc.).
El sombreado varía
de alguna forma en
intensidad, pero
sigue siendo
adecuado para
mostrar las
diferencias entre los
datos (por ejemplo,
negro para la
densidad de la
población, gris para
la población
moderada, etc.).
El estudiante no usó
el sombreado o está
hecho en una forma
que no es adecuada
para mostrar la
diferencia entre los
datos.
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RÚBRICA PARA MAPA CONCEPTUAL DE LA TERMODINÁMICA.
Nombre del alumno: ____________________________________________________________
Grupo: ________________________________Especialidad:____________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha: __________________________________
CATEGORÍA MUY BIEN BIEN SUFICIENTE NO CUMPLIÓ Mapa El contenido del
mapa está bien
colocado y contiene
completo los
elementos de la
termodinámica y sus
fórmulas.
El contenido del
mapa contiene
completo los
elementos de la
termodinámica y sus
fórmulas.
El contenido del
mapa contiene un
juego casi completo
los elementos de la
termodinámica y sus
fórmulas.
No hay leyenda o le
faltan varios
elementos de la
termodinámica y sus
fórmulas.
Título El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, está
identificado
claramente como el
título (por ejemplo,
letras grandes,
subrayado, etc.), y
está impreso al
principio de la
página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa y está
impreso al principio
de la página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, pero no
está localizado al
principio de la
página.
El
propósito/contenido
del mapa no
concuerda con el
título.
Conocimiento
Ganado
Cuando se le
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
por lo menos 10
características.
Cuando se la
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
de 8-9
características.
Cuando se le
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
de 6-7
características.
Cuando se le
muestra un mapa en
blanco, el estudiante
puede rápidamente y
con precisión marcar
menos de 6
características.
Sombras El estudiante usa el
sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos.
El estudiante
siempre usa el
sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos.
El sombreado varía
de alguna forma en
intensidad, pero
sigue siendo
adecuado para
mostrar las
diferencias entre los
datos.
El estudiante no usó
el sombreado o está
hecho en una forma
que no es adecuada
para mostrar la
diferencia entre los
datos.
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RÚBRICA PARA EXPERIMENTO
Nombre del alumno: ____________________________________________________________
Grupo: ________________________________Especialidad:____________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha: __________________________________
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ANEXO 1
EXAMEN DE DIAGNÓSTICO
ALUMNO(A):………………………………………GRUPO……………FECHA…………
1.-Define masa.
2.-Define gas.
3.-Define termodinámica.
4.-Define temperatura.
5.-Convertir 350°C a °K
6.-Convertir 36°K a °C
7.-Definir calor.
8.-Enuncie la Ley General del Estado Gaseoso.
9.-Enuncie la Ley de Boyle.
10.-Ley de Charles.
11.-Encuentra las componentes x y y de una fuerza de 200N que abre un ángulo θ=235o a
partir del eje x positivo.
12.-Al momento del aterrizaje de un avión este mantiene la velocidad de 180Km/h y necesita
400m para detenerse por completo. ¿Cuál es la aceleración y el tiempo necesario para que el
avión se detenga?
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ANEXO 2
EJERCICIOS.
ALUMNO(A):……………………………………GRUPO……………FECHA……………
1.-Convertir 127 grados centígrados a kelvin.
2.-Convertir 35 grados kelvin a centígrados.
3.-Convertir 15 grados Fahrenheit a centígrados.
4.-Convertir -30 grados centígrados a Fahrenheit.
5.-Convertir 115 BTU a calorías.
6.-Convertir 504 calorías a BTU
7.-Convertir 35 Joules a calorías.
8.-Convertir 200 calorías a Joules.
9.-Una masa de hidrogeno gaseoso ocupa un volumen de 2 litros a una temperatura de 38º c
y a una presión absoluta de 696 mm de hg ¿cuál será su presión absoluta si su temperatura
aumenta a 60º c y su volumen es de 2.3 litros?
10.-Calcular el volumen que ocupa un gas en condiciones normales si a una presión de 858
mm de hg y 23º c su volumen es de 230 cm3.
11.-Una masa de oxigeno gaseoso ocupa un volumen de 50 cm3 a una temperatura de 18º c
y a una presión de 690 mm de hg. ¿Qué volumen ocupara a una temperatura de 24º c si la
presión recibida permanece constante?
12.-Calcular la temperatura absoluta a la cual se encuentra un gas que ocupa un volumen de
0.4 litros a una presión de 1 atmosfera, si a una temperatura de 45º c ocupa un volumen de
1.2 litros a la misma presión.
13.-Un gas ocupa un volumen de 200cm3 a una presión de 760 mm de hg ¿cuál será el
volumen si la presión recibida aumenta a 900 mm de hg?
14.-Calcula el volumen de un gas al recibir una presión de 2 atmosferas si su volumen es de
0.75 litros a una presión de 1.5 atmosferas.
15.-En determinado proceso, un sistema absorbe 800 cal de calor y al mismo tiempo realiza
un trabajo de 150j sobre sus alrededores. ¿Cuál es el incremento en la energía interna del
sistema?
16.-Convertir 5 atmosferas a n/m2.
17.-Convertir 4.5 x 105 n/m2 en atmosferas.
18.-Calcular el trabajo realizado al comprimir un gas que está a una presión de 2.0 atmosferas
desde un volumen inicial de 600cm3 a un volumen final de 400 cm3. (Expresar el resultado
en Joules)
19.- Un globo se encuentra a una presión de 500mmHg y tiene un volumen de 5L ¿Qué
volumen ocupará si la presión es de 600mmHg?
20.- Una bolsa está inflada. Tiene un volumen de 900ml a una presión de 1atm ¿Qué presión
se necesita para que el globo reduzca su volumen 200ml?
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Identificación
Asignatura/Submódulo: TEMAS DE FÍSICA
(PLANEACIÓN 2-3)
Plantel : Querétaro
Profesor (es): ENRIQUE ALBERTO OLVERA LECHUGA
Periodo Escolar: Febrero-Junio 2017
Academia/ Módulo: Ciencias experimentales
Semestre: 60
Horas/semana: 5
Competencias: Disciplinares ( X ) Profesionales ( ) 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de
riesgo e impacto ambiental
Competencias Genéricas: 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.
Resultado de Aprendizaje: Integra los conocimientos adquiridos para solucionar problemas de su entorno.
Tema Integrador:
EL HORNO DE MICROONDAS
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447):
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3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y
los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios.
3.1 Identifica los conocimientos previos y necesidades de formación de los estudiantes, y desarrolla
estrategias para avanzar a partir de ellas.
3.2 Diseña y utiliza en el salón de clases materiales apropiados para el desarrollo de competencias.
5. Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque formativo.
5.1 Establece criterios y métodos de evaluación del aprendizaje con base en el enfoque de
competencias, y los comunica de manera clara a los estudiantes.
5.4 Fomenta la autoevaluación y coevaluación entre pares académicos y entre los estudiantes para
afianzar los procesos de enseñanza y de aprendizaje.
6. Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo.
6.5 Fomenta el gusto por la lectura y por la expresión oral, escrita o artística.
6.6 Propicia la utilización de la tecnología de la información y la comunicación por parte de los estudiantes para obtener, procesar e interpretar información, así como para expresar ideas.
Dimensiones de la Competencia
Conceptual: Concepto de Movimiento Ondulatorio Ondas electromagnéticas Ondas mecánicas
Procedimental: Análisis de las Ondas longitudinales Ondas transversales Longitud de onda Periodo Frecuencia
Actitudinal: Puntualidad Compromiso Lenguaje Creatividad Orden Participación Respeto
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Comunicación escrita Limpieza en su trabajo Trabajo en equipo
Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: 20 Hrs
Tiempo Real:
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.
1.-Presentación de la planeación didáctica y aplica examen diagnóstico. Realiza autoevaluación o coevaluación. (1 Hora) 2.-Recibe el mapa conceptual y califica. Aplica rúbrica. (1 Hora)
1.- Realiza la lectura de “El horno de microondas” que se te proporciona y posteriormente contestar el examen de diagnóstico. (Anexo 1) 2.-Realiza un mapa conceptual con el tema central de ondas y los conceptos de: Ondas mecánicas Ondas transversales Onda longitudinal Longitud de onda Frecuencia Periodo Nodo Elongación Amplitud de onda Velocidad de propagación. Tren de ondas Ondas lineales Ondas superficiales Ondas tridimensionales Reflexión de onda Refracción de onda
Examen (Anexo 1) Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006
Examen contestado.
Mapa conceptual
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3.-Recibe las presentaciones PowerPoint impresas y califica. (2 Horas) 4.-Recibe los resúmenes de las exposiciones y complementa con la solución de problemas referentes al tema. (1 Hora) 5.-Recibe los informes sobre la contaminación auditiva, retroalimenta y califica. (1 Hora)
3.- Realiza una presentación PowerPoint con el tema desarrollado en el MAPA CONCEPTUAL, preséntala al grupo e imprímela. 4.- Redacta un breve resumen sobre las exposiciones de tus compañeros que contenga los datos que no incluiste en tu presentación. 5.-Realiza un análisis a la contaminación auditiva y propone soluciones, redacta tu informe en tu cuaderno.
Computadora Proyector Computadora Cuaderno Portafolio de evidencias. Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Internet
Presentación impresa de PowerPoint Resumen en cuaderno/portafolio de evidencias. Análisis escrito en cuaderno.
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Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
1.-Recibe la investigación y la solución del problema planteado, posteriormente resuelve como retroalimentación, para calificar. (2 Horas)
1. –Investiga el concepto de ondas electromagnéticas y resuelve el siguiente problema:
Una onda plana se propaga en el vacío de modo tal que
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007
Investigación en cuaderno/portafolio de evidencias
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5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. .
2.-Recibe la investigación y la solución del problema planteado, posteriormente resuelve como retroalimentación, para calificar. (2 Horas) 3.-Recibe la investigación y la solución del problema planteado, posteriormente resuelve como retroalimentación, para calificar. (2 Horas)
la amplitud del campo eléctrico es de 240V/m y oscila en la dirección z. Además, sabemos que la onda EM se propaga en la dirección +x y que w=2.0πTrad/seg. Con estos datos, calcular: a) la frecuencia de oscilación f, b) el periodo T, c) la longitud de onda λ. 2.- –Investiga el concepto de ondas mecánicas y resuelve el siguiente problema: Un hombre se sienta a pescar en el borde de un muelle y cuenta las ondas de agua que golpean uno de los postes de soporte de la estructura. En un minuto cuenta 60 ondas. Si una cresta determinada recorre 10 m en 6 s, ¿cuál es la longitud de onda? 3.- Investiga el concepto de sonido, ondas sonoras y resuelve el siguiente problema: Una patrulla de caminos se mueve a una velocidad de 110 Km/h, haciendo sonar su sirena con una frecuencia de 900 Hz. Encontrar la frecuencia aparente escuchada por un observador en reposo cuando:
a) La patrulla se acerca a él.
b) La patrulla se aleja de él.
Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Internet Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Internet Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Internet
Investigación en cuaderno/portafolio de evidencias Investigación en cuaderno/portafolio de evidencias
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4.- Recibe la investigación de los conceptos y resuelve ejemplos referentes al tema y califica. (2 Hora) 5.-Asesora al alumno en el manejo y uso del osciloscopio en la realización de la práctica del transformador reductor. (2 Horas)
4.- Investiga los conceptos de intensidad, tono, timbre, eco, resonancia, reflexión, reverberación, y realiza un esquema del oído y sus partes, anéxalo a tu cuaderno. 5.-Investiga el tema del “osciloscopio” y observa con este la forma de onda ca/cd, de un transformador reductor de 127/12/9 v.c.d, realiza el reporte de lo observado, comprueba los voltajes obtenidos con un multímetro digital.
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Internet Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Internet Osciloscopio Puntas de prueba. Transformador reductor Multímetro digital
Investigación en cuaderno/portafolio de evidencias Investigación en cuaderno/portafolio de evidencias
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Fase III Cierre
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.
1.-Explica y resuelve problemas de ondas y da los conceptos de luz, lentes y espejos. (1 Hora) 2.-Recibe los problemas del anexo 2 y califica, aplica autoevaluación o coevaluación. (1 Hora) 3.-Recibe los experimentos solicitados y sus reportes, califica a través de la rúbrica correspondiente.
1.-Toma apuntes de la solución de problemas resueltos por el facilitador. 2.- Resuelve los ejercicios propuestos por el facilitador. (anexo 2) 3.- Realiza y presenta un experimento donde se aplique alguno de los temas antes analizados y su reporte.
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Internet Osciloscopio Puntas de prueba. Transformador reductor Multímetro digital Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007
Apuntes en su cuaderno Anexo 2 Resuelto. Experimento y reporte
N/A 10% 10%
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(1 Hora) 4.-Aplica examen (1 hora)
Examen
Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Cuaderno/portafolio de evidencias Computadora. N/A
Examen
20%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
Registra los cambios realizados:
Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
Computadora Osciloscopio Puntas de prueba Multímetro digital Transformador reductor
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006
Evaluación
Criterios: Planeación …………80% Examen………………20%
Instrumento: Portafolio de evidencias Mapa conceptual Examen de conocimiento.
Porcentaje de aprobación a lograr:
85% Fecha de validación: 26/Enero/2017
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 23/Enero/2017
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EL HORNO DE MICROONDAS
Un horno de microondas es un electrodoméstico usado en la cocina para calentar alimentos que funciona mediante la generación de ondas electromagnéticas en la frecuencia de las microondas, en torno a los 2,45 GHz.
Un microondas es un electrodoméstico usado en la cocina para calentar alimentos. Funciona mediante la generación de ondas de radio de alta frecuencia. El agua, las grasas y otras sustancias presentes en los alimentos absorben la energía producida por las microondas en un proceso llamado calentamiento dieléctrico (conocido también como calentamiento electrónico, calentamiento por RF, calefacción de alta frecuencia o como la diatermia). Muchas moléculas (como las de agua) son dipolos eléctricos, lo que significa que tienen una carga positiva parcial en un extremo y una carga negativa parcial en el otro, y por tanto giran en su intento de alinearse con el campo eléctrico alterno de las microondas. Al rotar, las moléculas chocan con otras y las ponen en movimiento, dispersando así la energía que se dispersa en forma de calor, como vibración molecular en sólidos y líquidos (tanto en energía potencial como en energía cinética de los átomos).
Los hornos de microondas funcionan de la siguiente manera: un aparato llamado tubo magnetrónico que convierte la energía eléctrica en microondas de radio de alta frecuencia, estas ondas son "absorbidas" por los alimentos, es decir, las ondas electromagnéticas "agitan" moléculas "bipolares" presentes en los alimentos, como por ejemplo la del agua. Esta agitación no es más que simple movimiento en estas moléculas, no representando ningún tipo de alteración en la composición en sí del alimento, excepto por la posible deshidratación del mismo debido al excesivo calentamiento y evaporación del agua del mismo.
El calentamiento por microondas es más eficiente en el agua líquida que en el agua congelada, ya que en el estado sólido del agua, el movimiento de las moléculas está más restringido. También es menos eficiente en grasas y azúcares (que tienen un momento dipolar molecular menor) que en el agua líquida.
A veces se explica el calentamiento por microondas como una resonancia de las moléculas de agua, pero esto es incorrecto ya que esa resonancia sólo se produce en el vapor de agua y a frecuencias mucho más altas (a unos 20 GHz). Por otra parte, los grandes hornos de microondas industriales que operan la mayoría en la frecuencia de 915 MHz (longitud de onda de 328 milímetros), también calientan el agua y los alimentos de forma efectiva.
Los azúcares y triglicéridos (grasas y aceites) absorben las microondas debido a los momentos dipolares de sus grupos hidroxilo o éster. Sin embargo, debido a la capacidad calorífica específica más baja de las grasas y aceites, y a su temperatura más alta de vaporización, a menudo alcanzan temperaturas mucho más altas dentro de hornos de microondas. Esto puede inducir en el aceite o alimentos muy grasos, como el tocino, a temperaturas muy por encima del punto de ebullición del agua, en reacciones de tostado, como en el asado a la parrilla convencional o en las freidoras. Los alimentos en alto contenido de agua y con poco aceite rara vez superan temperaturas superiores a las de ebullición del agua.
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El calentamiento por microondas puede provocar un exceso de calentamiento en algunos materiales con baja conductividad térmica, que también tienen constantes dieléctricas que aumentan con la temperatura. Un ejemplo de ello es el vidrio, que puede exhibir embalamiento térmico en un horno de microondas hasta el punto de fusión. Además, las microondas pueden derretir algunos tipos de rocas, produciendo pequeñas cantidades de lava sintética. Algunas cerámicas también se pueden fundir, e incluso pueden llegar a aclarar su color al enfriarse. El embalamiento térmico es más típico de líquidos eléctricamente conductores, tales como agua salada.
Un error común es creer que los hornos microondas cocinan los alimentos "desde dentro hacia afuera", es decir, desde el centro de toda la masa hacia el exterior de alimentos. Esta idea surge del comportamiento del calentamiento si una capa absorbente de agua se encuentra debajo de una capa seca, menos absorbente, en la superficie de un alimento. En la mayoría de los casos en alimentos uniformemente estructurados o razonablemente homogéneos en su composición física, las microondas son absorbidas en las capas exteriores de forma similar al calor de otros métodos. Dependiendo del contenido de agua, la profundidad de la deposición de calor inicial puede ser de varios centímetros o más con los hornos de microondas, en contraste con el asado (infrarrojos) o el calentamiento convectivo (métodos que depositan el calor en una fina capa de la superficie de los alimentos). La profundidad de penetración de las microondas depende de la composición de los alimentos y de la frecuencia, siendo las frecuencias de microondas más bajas (longitudes de onda más largas) las más penetrantes. Las microondas penetran únicamente de 2 a 4 cm en el interior de los alimentos, por lo que el centro de una porción grande no se cocinará con la energía de estas ondas, sino por el calor que se produce en el horno y por el que se transfieren las partes superficiales que sí son alcanzadas por las ondas.
El horno de microondas es un subproducto de otra tecnología al igual que otros inventos. Esto sucedió durante el curso de un proyecto de investigación relacionado con el radar, alrededor de 1946 en el que el doctor Percy Spencer, ingeniero de la Raytheon Corporation, notó algo muy peculiar. Estaba probando un nuevo tubo al vacío llamado magnetrón cuando descubrió que una chocolatina que tenía en su bolsillo se había derretido. Intrigado y pensando que quizá la barra de chocolate había sido afectada casualmente por esas ondas, el doctor Spencer hizo un experimento. Esta vez colocó algunas semillas de maíz para hacer palomitas, cerca del tubo y, permaneciendo algo alejado, vio con una chispa de inventiva en sus ojos cómo el maíz se movía, se cocía e hinchaba y brincaba esparciéndose por todo el laboratorio.
A la mañana siguiente, el científico decidió colocar el magnetrón cerca de un huevo de gallina. Le acompañaba un colega curioso, que atestiguó cómo el huevo comenzó a vibrar debido al aumento de presión interna originada por el rápido incremento de la temperatura de su contenido. El curioso colega se acercó justamente cuando el huevo explotaba, salpicándole la cara con yema caliente. El rostro del doctor Spencer, por el contrario, se iluminó con una lógica conclusión científica: lo acaecido a la barra de chocolate, a las palomitas de maíz y ahora al huevo, podía atribuirse a la exposición a la energía de baja densidad de las microondas. Y si se podía cocinar tan rápidamente un huevo, ¿por qué no probar con otros alimentos? Así comenzó la experimentación.
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El doctor Spencer diseñó una caja metálica con una abertura en la que introdujo energía en forma de microondas. Esta energía, dentro de la caja, no podía escapar y por lo tanto creaba un campo electromagnético de mayor densidad. Cuando se le colocaba alimento la temperatura del alimento aumentaba rápidamente. El doctor Spencer había inventado lo que iba a revolucionar la forma de cocinar y sentaba las bases de una industria multimillonaria: el horno de microondas.
Los ingenieros se dedicaron a trabajar en el invento del doctor Spencer, mejorándolo y modificándolo para un uso práctico. A finales de 1946, la Raytheon Company solicitó una patente para emplear las microondas en el cocimiento de los alimentos. Un horno que calentaba los alimentos mediante energía de microondas se instaló en un restaurante de Boston para hacer pruebas. En 1947, salió al mercado el primer horno comercial de microondas. Estas primeras unidades eran grandes y aparatosas, de 1,60 m de altura y 80 kg de peso. El magnetrón se enfriaba con agua, de modo que era necesario instalar una tubería especial. También, su precio era elevado, costaban alrededor de 5.000 dólares cada uno.
Hubo bastante resistencia contra estas unidades y no fueron aceptadas de inmediato. Las ventas iniciales eran desalentadoras. Sin embargo, las mejoras y refinamientos ulteriores produjeron un horno más fiable y liviano, menos caro y con un nuevo magnetrón enfriado por aire, se eliminó la necesidad de colocar tuberías. Finalmente el horno de microondas alcanzó un nivel de aceptación relativa, particularmente en el campo de la venta de alimentos rápidos.
Los comerciantes tenían el problema de cómo podrían mantener calientes los alimentos hasta que se los comprasen, ya que si se descomponían sería una pérdida obviamente cuantiosa. Al aparecer el empleo del horno de microondas, pudieron mantener los productos congelados en el lugar donde se servían y luego los podían calentar rápidamente en el horno de microondas. Esto proporcionaba alimentos más frescos, con menos desperdicio y más ahorro.
De inmediato los negocios de alimentos rápidos y restaurantes se dieron cuenta que el horno de microondas resolvía más problemas de los que creaba. Al encontrarse con el mismo problema de mantener calientes los alimentos durante largos periodos, los propietarios de restaurantes comenzaron a apreciar el valor del horno de microondas en sus operaciones. Actualmente pueden mantener en refrigeración sus alimentos y calentarlos a la orden de los clientes.
Cuando la industria alimentaria comenzó a reconocer todo el potencial y versatilidad del nuevo invento, éste se aplicó a nuevos y variados usos. Las industrias comenzaron a emplear las microondas para secar rebanadas de patata, tostar granos de café y cacahuetes. Se podían descongelar, preasar y dar cocimiento final a las carnes. Aún el abrir ostras se facilitaba con el uso de las microondas. Otras industrias encontraron conveniente las diversas aplicaciones del calentamiento por microondas. Con el tiempo, se emplearon éstas para secar corcho, cerámica, papel, cuero, tabaco, fibras textiles, lápices, flores, libros húmedos y cabezas de cerillo. También se emplearon las microondas en el proceso de curado de materiales sintéticos como nailon, hule y uretano. El horno de microondas se transformó en una necesidad para el mercado comercial y las posibilidades parecían interminables.
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Los avances tecnológicos y el desarrollo posterior condujeron a un horno de microondas evolucionado y al alcance de la cocina del consumidor. Sin embargo, aparecieron muchos mitos y desconfianza acerca de las nuevas y misteriosas estufas electrónicas de "radar", de modo que se retrasó algo el florecimiento, aunque no mucho. En los años setenta más y más gente encontró que las ventajas de cocinar con microondas compensaban los riesgos probables y al parecer, nadie moría de "envenenamiento" por las radiaciones, ni quedaba ciego, estéril o impotente (al menos debido al uso de hornos de microondas). Cuando se desvanecieron los temores, comenzó a filtrarse una creciente ola de aceptación en las cocinas de Estados Unidos, contradiciendo mitos y convirtiendo la duda en demanda. Había empezado el auge.
En 1975, por primera vez, las ventas de hornos de microondas rebasaron el número de estufas de gas vendidas. El año siguiente se informó que 17% de todos los hogares de Japón cocinaban con microondas, en comparación de sólo cuatro por ciento de los hogares de Estados Unidos durante ese año. En 1971, menos del 1% de los hogares estadounidenses tenían microondas; en 1978 la cifra ascendió al 12-13% de hogares estadounidenses, llegando al 25% de hogares estadounidenses en 1986. Los hábitos de cocinar en Estados Unidos cambiaron por la comodidad en tiempo y ahorro de energía del horno microondas. Si alguna vez se consideró como lujo, éste ha evolucionado gracias a la moderna tecnología y por la demanda popular, en una necesidad práctica para un mundo activo. El mercado en expansión ha originado un estilo de acuerdo a cada gusto, un tamaño y forma que se acomodan a cada cocina y un precio accesible a casi cualquier bolsillo. Las opciones y particularidades, como la adición de calor de convección, horneado con sensor, etc., satisfacen las necesidades de casi cualquier aplicación en el horneado, cocinado o secado. Ahora, la magia de hornear con microondas se ha esparcido por el mundo y convertido en un fenómeno internacional. El doctor Percy Spencer, fue el inventor, y autor de más de 100 patentes y se le consideraba uno de los principales expertos en el campo de las microondas, aunque carecía de instrucción secundaria.
La mayoría de gobiernos, industrias y la propia OMS defienden su uso como un electrodoméstico seguro para la salud.
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Las medidas de seguridad deben ser consideradas al intentar realizar una reparación, ya que el momento en que se abre la tapa del horno microondas se detiene la conversión de la energía eléctrica (en el momento en que está en funcionamiento convierte la energía eléctrica en ondas de radiofrecuencia). Según investigaciones no es necesario dejar por unos segundos en reposo los alimentos dentro del horno, ya que no quedan residuos de las partículas de radiofrecuencia, por lo que no existe peligro de radiación por exposición a ellas.
Un típico horno de microondas utiliza entre 500 y 1000 W de energía de microondas a 2,45 GHz para calentar la comida. Este calentamiento es causado principalmente por la vibración de las moléculas de agua. Por tanto, los recipientes de plástico, vidrio o papel sólo se calientan por están en contacto con la comida caliente. Esos materiales absorben directamente poca de energía.
¿Porqué 2,45 GHz? Las moléculas de agua no son resonantes en esta frecuencia. Una amplia gama de frecuencias de trabajo pueden calentar el agua de manera eficiente. La elección de la frecuencia de 2,45 GHz tiene una serie de razones, entre ellas no interferir con las frecuencias asignaciones del espectro electromagnético (comunicaciones y otras) y de conveniencia en la aplicación. Además, la longitud de onda da resultados razonables de penetración de las microondas en los alimentos.
Dado que las paredes de cavidad de la cámara del horno reflejan las microondas, casi toda la energía generada por el horno es usada para calentar los alimentos y la velocidad de calentamiento, por tanto, sólo depende de la potencia disponible y la cantidad de alimento que se está cocinado. Sin tomar en cuenta las pérdidas por convección, el tiempo para calentar los alimentos es aproximadamente proporcional a su peso. Así pues, a dos tazas de agua le tomaran dos veces más tiempo para llevar a ebullición, que una sola.
El calentamiento no es (como popularmente se cree) de adentro hacia afuera. La profundidad de penetración de la energía de microondas solo alcanza unos pocos centímetros. Sin embargo, a diferencia de un horno convencional donde se aplica el calor al exterior de los alimentos, las microondas que penetran unos pocos cm y generan el calor dentro del alimento.
Un efecto muy real que puede ocurrir con líquidos es el sobrecalentamiento. Es posible calentar un líquido como el agua pura que por encima de su punto de ebullición sin que se formen burbujas. Ese líquido súper calentado puede hervir de repente y con violencia si se retira del horno, con consecuencias peligrosas. Esto puede tener lugar en un horno de microondas ya que el calentamiento es relativamente uniforme en todo el líquido. En una hornilla, el calor llega desde la parte inferior y habrá tiempo de ver las pequeñas burbujas en el fondo mucho antes de que el volumen total de líquido alcance el punto de ebullición.
La mayoría de los objetos de metal deben ser excluidos de un horno de microondas, especialmente si tienen bordes filosos (zonas de alto gradiente de campo eléctrico) que puede generar chispas o arcos, que como mínimo es un riesgo de incendio. Algunos microondas tienen estantes de metal con esquinas bien redondeadas.
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Un horno de microondas nunca debe ser activado sin nada dentro. Si no tiene una carga que absorba las microondas generadas, toda la energía rebota dentro y una gran cantidad se refleja de vuelta a la fuente. Esto puede causar costosos daños al magnetrón y otros componentes.
COMPONENTES DE UN HORNO DE MICROONDAS
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ANEXO 1
EXAMEN DE DIAGNÓSTICO.
ALUMNO(A):…………………………………………GRUPO………………FECHA……
1.-Define ondas mecánicas.
2.-Define ondas electromagnéticas.
3.- ¿Cuándo se presentan ondas longitudinales?
4.- ¿Cuándo se presentan ondas transversales?
5.- ¿Que es un tren de ondas?
6.- ¿Qué es la longitud de onda?
7.- ¿Qué es frecuencia?
8.- ¿Qué es periodo?
9.- ¿Qué es el sonido?
10.- ¿Qué es resonancia?
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ANEXO 2
CUESTIONARIO.
ALUMNO(A):…………………………………………..…GRUPO…………FECHA..……
1.- ¿Qué es la luz?
2.- ¿Qué es la reflexión?
3.- ¿Qué es la refracción?
4.- ¿Cuál es la velocidad de la luz?
5.- ¿Qué es un espejo?
6.- ¿Qué es una imagen virtual?
7.- ¿Qué es una imagen real?
8.- ¿Qué es un lente?
9.- ¿Qué es un lente convergente?
10.- ¿Qué es un lente divergente?
11.-Calcular el valor de la velocidad con la que se propaga una onda longitudinal cuya
frecuencia es de 180 ciclos/s y su longitud de onda es de 35 m/ciclo.
12.-Por una cuerda tensa se propagan ondas con una frecuencia de 350 Hertz y una velocidad
de propagación cuyo valor es igual a 150 m/s. ¿cuál es su longitud de onda?
13.-Una ambulancia lleva una velocidad cuyo valor es de 100 km/h y su sirena suena con una
frecuencia de 950 Hz. Qué frecuencia aparente escucha un observador que está parado,
cuando:
A) la ambulancia se acerca a él.
B) la ambulancia se aleja de él. Considere la velocidad del sonido en el aire con un valor de
340 m/s.
14.-Una fuente sonora produce un sonido con una frecuencia de 750 Hz, calcular su longitud
de onda en: a) el aire b) el agua. Considere el valor de la velocidad del sonido en el aire de
340m/s y en el agua de 1435 m/s.
15.-Un submarino emite una señal ultrasónica detectando un obstáculo en su camino; la señal
tarda 2 segundos en ir y regresar al submarino. ¿A qué distancia se encuentra el obstáculo?
Considere el valor de la velocidad del sonido en el agua a 1435 m/s.
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RÚBRICA PARA MAPA CONCEPTUAL DE ONDAS
Nombre del alumno: ____________________________________________________________
Grupo: ________________________________Especialidad:____________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha: __________________________________
CATEGORÍA MUY BIEN BIEN SUFICIENTE NO CUMPLIÓ Mapa El contenido del
mapa está bien
colocado y contiene
completo los
elementos de las
ondas y sus fórmulas.
El contenido del
mapa contiene
completo los
elementos de las
ondas y sus fórmulas.
El contenido del
mapa contiene un
juego casi completo
los elementos de las
ondas y sus fórmulas.
No hay leyenda o le
faltan varios
elementos de las
ondas y sus fórmulas.
Título El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, está
identificado
claramente como el
título (por ejemplo,
letras grandes,
subrayado, etc.), y
está impreso al
principio de la
página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa y está
impreso al principio
de la página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, pero no
está localizado al
principio de la
página.
El
propósito/contenido
del mapa no
concuerda con el
título.
Conocimiento
Ganado
Cuando se le muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar por
lo menos 10
características.
Cuando se la muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar de
8-9 características.
Cuando se le muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar de
6-7 características.
Cuando se le muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar
menos de 6
características.
Sombras El estudiante usa el
sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos.
El estudiante siempre
usa el sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos.
El sombreado varía
de alguna forma en
intensidad, pero
sigue siendo
adecuado para
mostrar las
diferencias entre los
datos.
El estudiante no usó
el sombreado o está
hecho en una forma
que no es adecuada
para mostrar la
diferencia entre los
datos.
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RÚBRICA PARA EXPERIMENTO
Nombre del alumno: ____________________________________________________________
Grupo: ________________________________Especialidad:____________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha: __________________________________
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Identificación
Asignatura/Submódulo: TEMAS DE FÍSICA
(PLANEACIÓN 3-3)
Plantel : Querétaro
Profesor (es): ENRIQUE ALBERTO OLVERA LECHUGA
Periodo Escolar: Febrero-Junio 2017
Academia/ Módulo: Ciencias experimentales
Semestre: 60
Horas/semana: 5
Competencias: Disciplinares ( X ) Profesionales ( ) 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental
Competencias Genéricas: 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.8.1Propone maneras de solucionar un problema
o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.
8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro
de distintos equipos de trabajo.
Resultado de Aprendizaje:
Integra los conocimientos adquiridos para solucionar problemas de su entorno.
Tema Integrador:
LAS DESCARGAS ELÉCTRICAS.
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447):
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3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los ubica en
contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios.
3.1 Identifica los conocimientos previos y necesidades de formación de los estudiantes, y desarrolla estrategias
para avanzar a partir de ellas.
3.2 Diseña y utiliza en el salón de clases materiales apropiados para el desarrollo de competencias.
5. Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque formativo.
5.1 Establece criterios y métodos de evaluación del aprendizaje con base en el enfoque de competencias, y los
comunica de manera clara a los estudiantes.
5.4 Fomenta la autoevaluación y coevaluación entre pares académicos y entre los estudiantes para afianzar los
procesos de enseñanza y de aprendizaje.
6. Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo.
Fomenta el gusto por la lectura y por la expresión oral, escrita o artística.
Propicia la utilización de la tecnología de la información y la comunicación por parte de los estudiantes para
obtener, procesar e interpretar información, así como para expresar ideas.
Dimensiones de la Competencia
Conceptual: Análisis de los circuitos eléctricos y sus variables.
Procedimental: Solución de problemas de circuitos eléctricos de CA y CD.
Actitudinal: Puntualidad Compromiso Lenguaje Creatividad Orden Participación
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Respeto Comunicación escrita Limpieza en su trabajo Trabajo en equipo
Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: 25 Hrs
Tiempo Real:
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.1Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.
1.-Presentación de la planeación didáctica y aplica examen diagnóstico. Realiza autoevaluación o coevaluación. (1 Hora) 2.-Recibe el collage y retroalimenta, califica. Aplica rúbrica. (1 Hora) 3.-Recibe la presentación PowerPoint y retroalimenta sobre el tema, califica. (2 Horas)
1.- Realiza la lectura de “Principales inventos de Nikola Tesla” que se te proporciona y posteriormente contestar el examen de diagnóstico. (Anexo 1) 2.-Elabora un collage sobre los siguientes conceptos: Corriente alterna. Corriente directa. Ley de ohm. Corriente eléctrica. Resistencia eléctrica. Voltaje o diferencia de potencial. Potencia eléctrica. Circuito serie. Circuito paralelo Circuito mixto. 3.-Realiza una presentación PowerPoint con el tema realizado en el collage e imprímela.
Examen (Anexo 1) Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora.
Examen contestado. Collage Presentación PowerPoint
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4.-Recibe los resúmenes de las exposiciones y califica. (1 Hora) 5.-Recibe los reportes sobre la generación de electricidad nuclear, retroalimenta y califica. (1 Hora)
4. –Redacta un breve resumen sobre las exposiciones de tus compañeros que contenga los datos que no incluiste en tu trabajo. 5.-Investiga los principios y conceptos relacionados con la generación nuclear de la electricidad y su impacto en el medio ambiente, realiza su reporte.
Libreta. Portafolio de evidencias. Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006
Resumen en libreta/ portafolio de evidencias. Resumen en libreta/ portafolio de evidencias.
6% 6%
Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.1Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los
1.-Recibe la investigación y resuelve ejemplos sobre el método de mallas, califica. (3 Horas) 2.-Recibe la investigación y resuelve ejemplos
1. –Investiga la solución de circuitos por el método de Mallas y realiza un ejemplo. 2.- Investiga la solución de circuitos por el método de Nodos y realiza un ejemplo.
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta
Resumen en libreta/ portafolio de evidencias. Resumen en libreta/
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conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.
sobre el método de nodos, califica. (2 Horas) 3.- Recibe la investigación y resuelve ejemplos sobre los circuitos RL, RC Y RLC, califica. (3 Horas) 4.-Recibe la investigación y retroalimenta, califica. (1 Hora) 5.-Recibe los mapas conceptuales y califica. Aplica rúbrica. (1 Hora)
3.- Investiga la solución de circuitos RL, RC y RLC realiza un ejemplo de cada uno. 4.-Investiga los siguientes conceptos: Física clásica, física moderna, postulados de la teoría especial de la relatividad, radiación, radiactividad, isotopos, fusión nuclear, fisión nuclear, clasificación de la física. 5.- Realiza Un Mapa Conceptual en Cmaptools de los diferentes conceptos mencionados en el punto anterior sobre la clasificación de la física e imprímelo.
edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Computadora Cmaptools
portafolio de evidencias. Resumen en libreta/ portafolio de evidencias. Resumen en libreta/ portafolio de evidencias. Libreta Portafolio de evidencias
6% 6% 6% C
OP
IA IM
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Fase III Cierre
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.1Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. .
1. -Explica el facilitador
en clase magistral la
resolución de problemas
de los diferentes circuitos
eléctricos en mallas,
nodos, R-L, R-C, R-L-C,
(1 Hora).
2.-Recibe los problemas del anexo 2 y califica, aplica autoevaluación o coevaluación. (1 Hora) 3.-Recibe las minibobinas y sus reportes, califica a través de la rúbrica correspondiente. (1 Hora)
1.-Toma apuntes de la solución de problemas resueltos por el facilitador.
2.- Resuelve los ejercicios
propuestos por el
facilitador. (Anexo 2).
3.- Realiza una minibobina
de Tesla, consulta el video
en YouTube para su
construcción.
Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera
Apuntes en libreta. Anexo 2 Contestado. Experimento y reporte.
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4.-Aplica examen (1 Hora)
4.-Examen
edición, Publicaciones Cultural, 2006
N/A
Examen
20%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
Registra los cambios realizados:
Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
Computadora Software: Cmaptools
Paul G. Hewit, Física conceptual, décima edición, Pearson, 2007. Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, sexta edición, Mc Graw – Hill, 2007 Héctor Pérez Montiel, Física General, tercera edición, Publicaciones Cultural, 2006 Raymond A. Serway, Clement J. Moses Curt A. Moyer, Física Moderna, tercera edición, Thomson, 2006 Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn, Física, Para bachillerato general, Volumen 1, sexta edición, Thomson, 2006 Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn, Física, Para bachillerato general, Volumen 2, sexta edición, Thomson
Evaluación
Criterios: Planeación …………80% Examen………………20%
Instrumento: Rúbrica para collage de corriente alterna y corriente directa. Rúbrica para mapa conceptual de física clásica. Examen de conocimiento
Porcentaje de aprobación a lograr:
85% Fecha de validación: 26/Enero/2017
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 23/Enero/2017
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RÚBRICA PARA COLLAGE DE CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE DIRECTA. Alumno: _____________________________________________________________________________
Grupo: _________________________________________Especialidad:___________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha:_____________________________________________
CATEGORÍA MUY BIEN BIEN SUFICIENTE NO CUMPLIÓ Calidad de la
construcción
El collage muestra una
considerable atención
en su construcción. Sus componentes están
nítidamente cortados.
Todos elementos están
cuidadosa y seguramente pegados
al fondo. No hay
marcas, rayones o
manchas de pegamento. Nada
cuelga de los bordes.
El collage muestra
atención en su
construcción. Los elementos están
nítidamente cortados.
Todos los elementos
están cuidadosa y seguramente pegados
al fondo. Tiene algunas
marcas notables,
rayones o manchas de pegamento presentes.
Nada cuelga de los
bordes.
El collage muestra algo
de atención en su
construcción. La mayoría de los
elementos están
cortados. Todos los
elementos están seguramente pegados
al fondo. Hay unas
pocas marcas notables,
rayones o manchas de pegamento presentes.
Nada cuelga de los
bordes.
El collage fue
construido
descuidadamente, los elementos parecen estar
"puestos al azar". Hay
piezas sueltas sobre los
bordes. Rayones, manchas, rupturas,
bordes no nivelados y
/o las marcas son
evidentes.
Creatividad Varias de las gráficas u
objetos usados en el
collage reflejan un excepcional grado de
creatividad del
estudiante en su
creación y/o exhibición.
Una o dos de las
gráficas u objetos
usados en el collage reflejan la creatividad
del estudiante en su
creación y/o
exhibición.
Una o dos gráficas u
objetos fueron hechos
o personalizados por el estudiante, pero las
ideas eran típicas más
que creativas (ej.
utilizar el filtro de estampado a un dijo en
Photoshop).
El estudiante no hizo o
personalizó ninguno de
los elementos en el collage.
Tiempo y esfuerzo El tiempo de la clase
fue usado sabiamente.
Mucho del tiempo y
esfuerzo estuvo en la planeación y diseño
del collage. Es claro
que el estudiante
trabajó en su hogar así como en la escuela.
El tiempo de la clase
fue usado sabiamente.
El estudiante pudo
haber puesto más tiempo y esfuerzo de
trabajo en su hogar.
El tiempo de clase no
fue usado sabiamente,
pero el estudiante hizo
sólo algo de trabajo adicional en su hogar.
El tiempo de clase no
fue usado sabiamente y
el estudiante no puso
esfuerzo adicional.
Atención al tema El estudiante da una
explicación razonable
de cómo cada
elemento en el collage
está relacionado al tema asignado. Para la
mayoría de los
elementos, la relación es clara sin ninguna
explicación.
El estudiante da una
explicación razonable
de cómo la mayoría de
los elementos en el
collage están relacionados con el
tema asignado. Para la
mayoría de los elementos, la relación
está clara sin ninguna.
El estudiante da una
explicación bastante
clara de cómo los
elementos en el collage
están relacionados al tema asignado.
Las explicaciones del
estudiante son vagas e
ilustran su dificultad en
entender cómo los
elementos están relacionados con el
tema asignado.
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RÚBRICA PARA MAPA CONCEPTUAL DE LA CLASIFICACIÓN DE LA FÍSICA.
Nombre del alumno: ____________________________________________________________
Grupo: ________________________________Especialidad:____________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha: __________________________________
CATEGORÍA MUY BIEN BIEN SUFICIENTE NO CUMPLIÓ Mapa El contenido del
mapa está bien
colocado y contiene
completo los
elementos de los
circuitos de c-a y c-d
y sus fórmulas.
El contenido del
mapa contiene
completo los
elementos de los
circuitos de c-a y c-d
y sus fórmulas.
El contenido del
mapa contiene un
juego casi completo
los elementos de los
circuitos de c-a y c-d
y sus fórmulas.
No hay leyenda o le
faltan varios
elementos de los
circuitos de c-a y c-d
y sus fórmulas.
Título El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, está
identificado
claramente como el
título (por ejemplo,
letras grandes,
subrayado, etc.), y
está impreso al
principio de la
página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa y está
impreso al principio
de la página.
El título claramente
refleja el
propósito/contenido
del mapa, pero no
está localizado al
principio de la
página.
El
propósito/contenido
del mapa no
concuerda con el
título.
Conocimiento
Ganado
Cuando se le muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar por
lo menos 10
características.
Cuando se la muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar de
8-9 características.
Cuando se le muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar de
6-7 características.
Cuando se le muestra
un mapa en blanco,
el estudiante puede
rápidamente y con
precisión marcar
menos de 6
características.
Sombras El estudiante usa el
sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos.
El estudiante siempre
usa el sombreado
constantemente para
demostrar las
diferencias entre los
datos.
El sombreado varía
de alguna forma en
intensidad, pero
sigue siendo
adecuado para
mostrar las
diferencias entre los
datos.
El estudiante no usó
el sombreado o está
hecho en una forma
que no es adecuada
para mostrar la
diferencia entre los
datos.
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RÚBRICA PARA EXPERIMENTO DE BOBINA DE TESLA
Nombre del alumno: ____________________________________________________________
Grupo: ________________________________Especialidad:____________________________
Materia: TEMAS DE FÍSICA Fecha: __________________________________
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ANEXO 1
EXAMEN DE DIAGNÓSTICO.
ALUMNO(A):…………………………………………GRUPO……………FECHA………
1.-Describe las aportaciones que dieron los siguientes personajes a la electricidad:
Charles Coulomb, Michael Faraday, James Joule, James Maxwell, Benjamin Franklin, Tales
de Mileto, Joseph Henry.
2.-Define corriente eléctrica.
3.-Define ampere (a).
4.-Define resistencia eléctrica.
5.- ¿Qué factores influyen en la resistencia eléctrica?
6.-Enuncie la ley de ohm.
7.-Define circuito eléctrico.
8.-Calcular la resistencia equivalente de 4 resistencias conectadas en: a) serie b) paralelo.
9.- Calcular el valor de la resistencia que se debe conectar en paralelo con una resistencia de
10Ω para que la resistencia equivalente del circuito se reduzca a 6Ω.
10.-Una serie formada por nueve focos de navidad con una resistencia de 20 Ω cada uno, se
conecta a un voltaje de 120v. Calcular: a) ¿Cuál es el valor de la resistencia equivalente? b)
¿Cuál es la intensidad de la corriente que circula por cada resistencia? c) ¿Qué valor tendrá
la caída de tensión en cada uno de los focos?
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ANEXO 2
CUESTIONARIO.
ALUMNO(A):…………………………………………GRUPO…………FECHA…………
1. Enuncie La Primera Ley de Kirchhoff.
2. Enuncie La Segunda Ley de Kirchhoff.
3. Resolver los ejercicios propuestos de la página 447 del libro de Física General de
Héctor Pérez Montiel, tercera edición.
4. Resolver los ejercicios propuestos de la página 450 del libro de Física General de
Héctor Pérez Montiel, tercera edición del tema Leyes de Kirchhoff.
5. Resolver los ejercicios propuestos 28-25, 28-26, 28-27, 28-28, 28-29 del libro de
Física de Tippens de Mc Graw Hill, sexta edición del tema Leyes de Kirchhoff.
6. Defina impedancia y cuál es su fórmula.
7. Defina reactancia inductiva y cuál es su fórmula.
8. Defina capacitancia y cuál es su fórmula.
9. Defina reactancia capacitiva y cuál es su fórmula.
10. ¿Cuál es la resistencia de un circuito en serie RL cuando la impedancia es de 130Ω
y la reactancia inductiva de 50Ω?
11. ¿Cuál es la resistencia de un circuito en serie RC cuando la impedancia es de 150Ω
y la reactancia inductiva de 80Ω?
12. Calcular la corriente en un circuito RLC en serie con una fuente de 120v, R=50Ω,
Xl=180Ω, XC=150Ω.
13. ¿Cuál es la corriente en un circuito serie RL con una fuente de 250v, 50Hz, R=1200Ω,
L=15H?
14. ¿Cuál es la corriente en un circuito serie RC con una fuente de 200v, 50Hz, R=70Ω,
Xc=20Ω y el ángulo de fase?
15. Se tiene un circuito RLC en serie donde R=80Ω, L=3H, C=30µf, y una fuente de
200v con una frecuencia de 90Hz, determinar si el circuito es inductivo o capacitivo.
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NIKOLA TESLA
(1856-1943)
Fue un gran inventor; entre sus aportaciones está la de realizar una transferencia inalámbrica
de energía eléctrica por ondas electromagnéticas, es decir, enviar energía eléctrica sin cables
a grandes distancias.
Estudio y descubrió la corriente alterna, la radio, la bombilla sin filamento o lámpara
fluorescente y la bombilla que lleva su nombre, la cual entregaba en la salida una energía de
alto voltaje y de alta frecuencia.
Estableció los principios teóricos del radar, diseño prototipos del submarino eléctrico,
invento el control remoto y un sistema de propulsión por medios electromagnéticos que no
requería partes móviles, así como la bujía para encendido de motores de explosión, e
incursionó en el estudio de los rayos X.
En aquellos tiempos, Tesla y Edison tenían una malísima relación, Tesla trabajó en el diseño
de generadores de corriente continua y Edison se adjudicaba las patentes derivadas de ese
trabajo además de que se negaba a pagarle por el mismo, argumentando que era una “broma
estadounidense”. Edison promovió la invención de la silla eléctrica con el uso de corriente
alterna que finalmente desarrollo Nikola Tesla, y eso dio mala fama a Nikola.
En 1909, Guillermo Marconi (1874-1937) recibió el premio Nobel de Física, que compartió
con Karl Ferdinand Braun (1850-1918), por el descubrimiento de la radio. Sin embargo,
Nikola Tesla argumentó que fue él, y no Marconi, quien hizo dicho descubrimiento. Se
generó una disputa entre ambos inventores, la cual se resolvió en 1943 cuando el Tribunal
Supremo de Estados Unidos dictamino concederle a Tesla dicho descubrimiento disputado
con Marconi, quien finalmente recibió el premio Nobel en 1909 justamente por esta
invención. Tesla fue un genio, gran inventor de muchas de las aplicaciones, ya que era capaz
de formarse la idea completa con todo el detalle posible de sus inventos y no necesitaba de
planos o dibujos para inventarlos. Se especuló que Thomas Edison y Nikola Tesla
compartirían el premio nobel en 1915, pero Edison se negó a compartirlo en caso de que
fuera otorgado; finalmente, ninguno lo ganó. En cambio. Tesla sólo fue premiado con la
medalla Edison.
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PRINCIPALES INVENTOS DE NIKOLA TESLA
BOBINA DE TESLA Una bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante que produce altas tensiones de elevadas frecuencias (radiofrecuencias), llamado así en honor a su inventor, Nikola Tesla, un extraordinario ingeniero serbio-estadounidense, quien en 1891 desarrolló un generador de alta frecuencia y alta tensión con el cual proyectaba trasmitir la energía eléctrica sin necesidad de conductores. Las bobinas de Tesla están compuestas por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados. En realidad Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones, así que es difícil describir un modo específico de construcción que satisfaga a aquéllos que hablan sobre bobinas de Tesla. Las primeras bobinas y las bobinas posteriores varían en configuraciones y montajes. Generalmente las bobinas de Tesla crean descargas eléctricas de largo alcance, lo que las hace muy espectaculares con efectos observables por el ojo humano como chispas, coronas y arcos eléctricos. Aunque la idea de Tesla no prosperó, a él le debemos la corriente trifásica, los motores de inducción que mueven las industrias y otras 700 patentes más.
La bobina Tesla funciona de la siguiente manera: El transformador T1 carga al capacitor C1 y se establece una alta tensión entre sus placas. El voltaje tan elevado es capaz de romper la resistencia del aire, y hace saltar una chispa entre las terminales del explosor EX. La chispa descarga al capacitor C1 a través de la bobina primaria L1 (con pocas espiras) y establece una corriente oscilante. Enseguida el capacitor C1 se carga nuevamente y repite el proceso. Así resulta un circuito oscilatorio de radio frecuencia al que llamaremos circuito primario. La energía que produce el circuito primario se induce en la bobina secundaria L2 (con más vueltas). El circuito secundario se forma con la inductancia de la bobina L2 y la pequeña capacidad distribuida en ella misma, diseñado de modo que el circuito secundario oscila a la misma frecuencia que el circuito primario, entrando en resonancia. Lo interesante de esta bobina es que la condición de resonancia es como empujar a un niño en un columpio, si le das un empujón en el momento exacto, el niño irá cada vez más alto. Finalmente, el circuito secundario produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y voltajes muy elevados. Estas se propagan en el medio ionizando las moléculas del aire, convirtiéndolo en trasmisor de corriente eléctrica.
ADVERTENCIA:
Las bobinas de Tesla y amplificadores pueden producir niveles peligrosos de corriente de alta frecuencia, y también altos voltajes (250.000/500.000 voltios o más). Debido a sus altos voltajes se pueden producir descargas potencialmente letales desde los terminales superiores. Doblando el potencial exterior se cuadruplica la energía electrostática almacenada en un terminal de cierta
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capacitancia dada. Si un experimentador se sitúa accidentalmente en el camino de una descarga de alto voltaje a tierra, el shock eléctrico puede causar espasmos involuntarios y puede inducir fibrilación ventricular y otros problemas que puedan matarnos. Incluso bobinas de baja potencia de vacío o de estado sólido pueden producir corriente de radio frecuencia que son capaces de causar daños temporales en tejidos internos, nervios o articulaciones a través de calentamiento Joule. Además un arco eléctrico puede carbonizar la piel, produciendo dolorosas y peligrosas quemaduras que pueden alcanzar el hueso, y que pueden durar meses hasta su curación. Debido a estos riesgos, los experimentadores con conocimientos evitan el contacto con los streamers de todos excepto los sistemas más pequeños. Los profesionales suelen usar otros medios de protección como una jaula de Faraday, o trajes de cota de malla para evitar que las corrientes penetren en el cuerpo. Una amenaza que no se suele tener en cuenta es que un arco de alta frecuencia puede golpear el primario, pudiendo producirse también descargas mortales.
No es su invento más útil pero se continúa enseñando en escuelas con fines didácticos.
Afortunadamente, el instrumento lleva su nombre y es fácil reconocer su autoría. Elaborado
a partir de la teoría del condensador de descarga que había descubierto Lord Kelvin varias
décadas antes, la intención original del inventor era usarlo para generar y transmitir
inalámbricamente energía (lo que hoy conocemos como Witricity).
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¿POR QUÉ CONSTRUIR UNA BOBINA DE TESLA?
Construir una Bobina de Tesla es una excelente manera de aprender sobre electricidad, componentes eléctricos, componentes de montaje, cableado y seguridad, además de que la creación de descargas eléctricas es totalmente genial y llamativa ante la vista y de esta forma podrás tener mejor éxito para tratar de impresionar a las personas y de hacer que se interesen por la teoría detrás de la Bobina de Tesla, por la física aplicada y por las ciencias en general y especialmente para lograr su atención y curiosidad por el nombre de ellas y su inventor Nikola Tesla y así poder enseñarles un poco de su historia, ya que fue uno de los científicos más grandes de nuestros tiempos y lamentablemente no tiene el reconocimiento que merece por todos sus inventos y descubrimientos y aun así muchas personas ni siquiera saben que existe .
Hoy hace 159 años nacía Nikola Tesla, ese gran olvidado durante todo el siglo XX. Mientras poco a poco va recuperando el lugar que se merece en la historia, todos los días continuamos utilizando diversos aparatos y tecnologías que él ideó cuando otros sólo se atrevían a soñarlos.
Tesla amaba la ciencia pero miraba con cierto desdén los negocios. Esto provocó que muchos de sus inventos no fuesen puestos bajo protección de patentes o que otros se los robasen sin mucha consideración. Aquí están algunos de los inventos olvidados que el genio descubrió antes que nadie:
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LA RADIO
Probablemente el “robo” más flagrante que nunca le hicieron a Tesla. En colegios, en las
tarjetas de Trivial o simplemente en la cultura general la respuesta a quién fue el inventor de
la radio es siempre la misma: Guillermo Marconi. Fue Tesla sin embargo el principal padre
del invento y Marconi el que, simplemente, jugó mejor sus cartas. Entre ellas utilizar 17 de
las patentes de Tesla. Marconi manejó mejor a la prensa, se alió con Edison y en 1901
consiguió transmitir la letra S en código Morse a través del Atlántico. Años más tarde, en
1909, un Nikola Tesla deprimido tuvo que ver cómo Marconi ganaba el Nobel gracias a su
descubrimiento. La denuncia no se resolvió hasta varias décadas después y justo en medio de
la Segunda Guerra Mundial, en 1943, cuando Tesla y Marconi ya habían muerto.
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RAYO DE LA MUERTE
Un nombre espectacular para un invento espectacular. El Rayo de la Muerte era una
gigantesca maquinaria que Tesla construyó y que tenía un enfoque principalmente bélico,
aunque él siempre se empeñó en defender el valor científico de su invento más allá del ámbito
militar. Nunca llegó a terminarse, ni siquiera con las presiones del gobierno de Estados
Unidos al llegar la Segunda Guerra Mundial pero la propaganda lo definía como “un arma
de 60 millones de voltios capaz de exterminar a 300 kilómetros de distancia”.
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CORRIENTE ALTERNA
Es cierto que probablemente sea el descubrimiento que más se le ha reconocido, pero incluso
con eso es probable que nunca recuerdes al llegar a casa y encender la luz, o al enchufar y
poner a cargar tu Smartphone, que le debes una a Tesla.
Se cumplen 158 años del nacimiento de Nikola Tesla (1856 - 1943).
La guerra que el inventor mantuvo con Edison por extender el uso de la corriente es de sobra
conocida, y Tesla la ganó cuando se instaló una central de corriente en las cataratas del
Niágara. Desde entonces ha sido el método más usado en todo el mundo para transportar la electricidad desde las centrales hasta donde sea necesaria.
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MOTOR POLIFÁSICO DE INDUCCIÓN
El motor polifásico de inducción, aunque poco conocido según qué ámbito, se continúa
utilizando a día de hoy en algunas áreas. En este tipo de motor la corriente está rotando todo
el rato, y en su propia rotación hace girar mediante inducción el rotor. No es el tipo de motor
más común, ni el más conocido, pero fue inventado por Tesla en una época en la que el
hombre todavía estaba descubriendo cómo moverse adecuadamente en automóvil.
AEROPLANO DE DESPEGUE Y ATERRIZAJE VERTICAL
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O lo que es lo mismo: un helicóptero. Aunque lo que Tesla llegó a inventar realmente se
puede considerar un precursor primitivo y el descubrimiento como tal se lo podemos atribuir
al español Juan de la Cierva y su autogiro, lo interesante es ver cómo Tesla describía el
aparato y auguraba que en un futuro sería un instrumento básico para la industria y el
comercio. No se equivocó.
TERAPIA MECÁNICA
Hoy en día la terapia mecánica, o vibratoria, se utiliza habitualmente en varias áreas de la
Medicina y la Fisioterapia. Tesla descubrió accidentalmente sus beneficios un día que se
subió a una gran máquina que estaba probando. Las vibraciones de la misma se transmitieron
a su cuerpo e intrigado por la sensación y por el cosquilleo instó a sus asistentes que la
probaran. Para sorpresa de Tesla, unos minutos más tarde sintieron todos unas ganas
irrefrenables de ir al cuarto de baño. Aunque él todavía no lo sabía, había conseguido replicar
en cierta manera los movimientos peristálticos que mueven el alimento por el tubo digestivo.
TELEAUTÓMATA
Aunque hoy en día no hay nada que se parezca del todo al teleautómata de Tesla, podemos
considerarlo como una mezcla intermedia entre el primer submarino que perfeccionaría años
más tarde Isaac Peral y los primeros vehículos a control remoto. El Teleautómata (de
Teleautomaton, el nombre con el que fue presentado) era un dispositivo capaz de codificar y
descodificar ondas hertzianas directamente desde el dispositivo. Aunque era un método algo
rudimentario, todo esto ocurrió casi 50 años antes de la invención del primer transistor y de
las primeras puertas lógicas AND/OR. La electrónica, los robots o los drones le deben mucho
a ese primer Teleautomaton de Tesla.
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Identificación
Asignatura/submódulo: TEMAS DE FÍSICA (Primer Parcial)
1 de 3
Plantel :
Plantel 5 Querétaro
Profesor (es): M. en D. Requena Malagón Blanca Estela
Periodo Escolar: Febrero- Junio 2017
Academia/ Módulo: CIENCIAS EXPERIMENTALES
Materia: Temas de física
Semestre: Sexto Semestre
Horas/semana: 5 Horas / 80 Horas Semestre
Competencias: Disciplinares ( X ) Profesionales ( ) BASICAS 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11 Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. EXTENDIDAS 7. Diseña prototipos o modelados para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos relacionados con las ciencias experimentales.
Competencias Genéricas: 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados 4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Atributo 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida 7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo
Resultado de Aprendizaje: Integra los conocimientos adquiridos para solucionar problemas de su entorno.
El estudiante producirá conclusiones y formula nuevas preguntas, diseñará prototipos o modelos que le permiten resolver problemas o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos con el movimiento ondulatorio, tales como sonido y luz, así como de la electricidad y el magnetismo, a través de la experimentación y aplicación de conocimientos adquiridos. Además se introducirá en el ámbito de la física moderna a través de abordar fenómenos relacionados con la teoría atómica, la energía nuclear, la teoría de la relatividad.
Tema Integrador: EL RITMO CARDIACO, LA MÚSICA Y SUS EFECTOS
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447): 3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios. 3.1 Identifica los conocimientos previos y necesidades de formación de los estudiantes y desarrolla estrategias para avanzar a partir de ellas. 3.3 Diseña y utiliza en el salón de clases materiales apropiados para el desarrollo de las competencias.
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Dimensiones de la Competencia
Conceptual: Interacciones masa-energía
Movimiento ondulatorio o Ondas mecánicas y
electromagnéticas Sonido
o Óptica ondulatoria Luz
Fenómenos ondulatorios o Óptica geométrica
Campo eléctrico Potencial eléctrico
Procedimental: Investigación de campo, Documental y vía internet, Recopilación de ideas claves y de datos, Aplicación del método científico,
Actividad experimental y uso de modelos matemáticos.
Actitudinal:
Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: (25 Horas / 31.25%) / 1 Febrero al 3 Marzo 2017
Tiempo Real:
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.
Actividad 1 Encuadre El facilitador informa y/o presenta:
Competencia, forma de trabajar, criterios de evaluación y asistencia
Reglas de trabajo
Actividad 1 Encuadre El estudiante :
Realiza portada en formato digital y anexa lista de cotejo que se encuentra en secuencia
Computadora bocinas, cañón,
pintarron, plumones
Hoja separador para portada
Portada
digitalizada e impresa
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Coordina co evalúa actividad (1 sesiones)
Realiza co-evaluación de actividad
Cuaderno cuadricula chica
(Portafolio de evidencias)
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 2 Evaluación Diagnóstica.
Prepara, aplica y evalúa su evaluación diagnostica
Ajusta estrategias o actividades de aprendizaje (1 sesiones)
Actividad 2 Evaluación Diagnóstica
Consulta, responde e investiga evaluación diagnóstica.
Evaluación Diagnóstica
Bolígrafo Cañón/Proyector
PC Presentación Power
Point de Coevaluación
Pintarron/plumones
Evaluación diagnóstica secuencia
primer parcial
3%
4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.
Actividad 3 Integradora ConstruyeT El facilitador
Coordina, promueve aplica actividad construye T
SE ANEXA COMPETENCIA
GENERICA
Actividad 3 Integradora ConstruyeT El estudiante
Consulta, lee, analiza y da respuesta a la información solicitada en la actividad integradora
Copia de hoja actividad construye
T anexa a secuencia
Contestar y participar en
actividad construye T
3%
Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo
Actividad 4 Exposiciones
Organiza, equipos de trabajo
Presenta rubrica de exposición
Entrega temas de exposición de acuerdo con la dimensión conceptual de la secuencia
Presenta información de secuencia, bibliografía o páginas de consulta
Evalúa y promueve la co-evaluación de la exposición (5 sesiones)
Actividad 4 Exposiciones
Lee información de secuencia, consulta información extra y observa videos sugeridos en referencias bibliográficas.
Consulta rubrica de exposición anexa en secuencia y expone temas asignado sobre los puentes
Prepara dinámica de recuperación de conocimientos de su exposición
Toma nota y participa de las exposiciones de los otros compañeros
Realiza mapa de los temas expuestos
Computadora Proyector Bocinas Video
Portafolio de evidencias
Impresiones
D: Exposición (10%)
P: 5 Mapas
sobre exposiciones y dimensiones conceptuales
que marca esta secuencia (5%)
15%
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7. Diseña prototipos o
modelados para resolver problemas,
satisfacer necesidades o demostrar principios
científicos, hechos o fenómenos
relacionados con las ciencias
experimentales.
Actividad 5 Proyecto / Práctica El facilitador
Explica, guía, revisa y califica prácticas y reportes de: ondas mecánicas, electromecánicas, ondas de luz, y campo eléctrico (5 sesiones)
Actividad 5 Práctica El estudiante
Cuenta con los materiales para el desarrollo de las prácticas de ondas mecánicas, electromecánicas, ondas de luz y campo eléctrico
Realiza y entrega reporte de evidencias, concreción de hipótesis y resultados
PRACTICA: ONDAS MECANICAS: Regla, refractario papel, 2 lápices transportador, 2 trozos de madera, lámpara, manguera, agua ONDAS ELECTROMAGNETICAS Vaso de aluminio, refractario o recipiente con agua, imán, hilo ONDAS DE LUZ y SONIDO Leds de varios colores
Pila, Resistencia 330 Generador de funciones, osciloscopio CAMPO ELECTRICO
Multímetro, pila, refractario, agua, sorgo, aceite de oliva
D: Práctica de:
1. Ondas mecánicas
2. Electromagneticas
3. Ondas de luz
4. Campo eléctrico
10%
4. Obtiene, registra y sistematiza la
información para responder a
preguntas de carácter científico,
consultando fuentes relevantes y
realizando experimentos pertinentes.
Actividad 6 Ejercicios
Propone los ejercicios de movimiento ondulatorio, frecuencia, periodo, longitud de onda, ondas de luz y sonido
Resuelve ejercicios, dudas
Evalúa ejercicios Realiza actividad de
co evaluación de ejercicios
Retroalimenta a sus estudiantes ( 5 sesiones)
Actividad 6 Ejercicios
Resuelve los ejercicios propuestos por el facilitador los cuales podrá consultar bibliografía propuesta en secuencia u otros complementarios
Consulta otros ejercicios
Co-evalua los ejercicios
Copias de ejercicios Impresión de
ejercicios Lápiz, revisa
Goma Bolígrafos Formulario Calculadora
P: Resolución de ejercicios de
movimiento ondulatorio, frecuencia,
periodo, longitud de
onda, ondas de luz y sonido
10%
8.3. Asume una actitud
constructiva, congruente con los
conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro
de distintos equipos de trabajo
Actividad 7 Actividades complementarias
Explica actividad complementaria:
1 Oscilaciones de tu corazón (2p) 2. Búsqueda de información de las frecuencias cerebrales (1p) 3. Lista de fenómenos oscilantes (2p)
Actividad 7 Actividades complementarias
Consulta, realiza y entrega en tiempo y forma las actividades complementarias
Participa en plenaria y co-evalua las actividades complementarías
Portafolio de evidencias
Folder Hojas
Diagramas o esquemas
Copias Lápiz
Colores Bolígrafos
Colores
P: Hoja de gráfico de
oscilaciones del pulso cardiaco.
Consulta de
ondas cerebrales
Lista de
fenómenos oscilantes
5%
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Resuelve dudas, antes, durante y después de las actividades (2 sesiones)
Fase III Cierre
wneCompetencias a desarrollar
(habilidad, conocimiento y
actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 8 Autoevaluación
Prepara, explica, revisa de manera individual, en pares o en grupo autoevaluación
Registra los resultados de la autoevaluación (1 sesión)
Actividad 8 Autoevaluación Da respuesta a las
preguntas realizadas en la evaluación diagnóstica
Reflexiona su proceso de aprendizaje y los nuevos conocimientos, experiencias y habilidades alcanzados
Da respuesta la lista de cotejo de autoevaluación de desempeños
Autoevaluación Bolígrafo
Portafolio de evidencias Imágenes
Impresiones Computadora
P: autoevaluación
movimiento ondulatorio y fenómenos
ondulatorios y autoevaluación de desempeños
P:5%
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 9 Coevaluación
Prepara material, realiza, aplica, coordina y modera co-evaluación (Jeopardy)
Explica reglas de participación en la co-evaluación
Evalúa y registra las co-evaluaciones
Actividad 9 Coevaluación
Participa argumentando y contestando en el momento de su participación
Se apoyan como equipo de trabajo
Láminas de preguntas y puntajes
Diurex Plumones
Hojas de registro de puntos
Hojas de colores Imágenes
D: Registro de puntos alcanzados por equipo en la
co evaluación (Jeopardy) de los
temas presentados en la
dimensión conceptual de la
secuencia
D:5%
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 10 Evaluación teórica
Prepara, mide tiempos, aplica, califica y retroalimenta
(2 sesiones)
Actividad 10 Evaluación teórica
Realiza guía de evaluación Nota: Guía de examen es derecho a examen
Presenta evaluación Atiende indicaciones de
retroalimentación
Copias de Heteroevaluación
Bolígrafo/Lápiz
Guía de aprendizaje
C: Copias de
examen ondas mecánicas,
electromecánicas, ondas de luz y campo eléctrico
n y guía de estudio
C:40%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
*EN CASO DE REALIZAR CAMBIOS VER REGISTRO DE LOS MISMO EN ANEXO*
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Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
Estetoscopio Osciloscopio Generador de frecuencias Circuito 555 Calculadora Lápiz Goma Sacapuntas Colores Bolígrafos Rotafolios Papel Bond Plumines Gises PC Cañon Plumones Copias con actividades a desarrollar Secuencia Libros de consulta Portafolio de evidencias ORDENADO y COMPLETO MATERIAL PARA PRACTICAS ONDAS MECANICAS: Regla, refractario papel, 2 lápices transportador, 2 trozos de madera, lámpara, manguera, agua ONDAS ELECTROMAGNETICAS Vaso de aluminio, refractario o recipiente con agua, imán, hilo ONDAS DE LUZ y SONIDO Leds de varios colores
Pila, Resistencia 330 Generador de funciones, osciloscopio CAMPO ELECTRICO
Multímetro, pila, refractario, agua, sorgo, aceite de oliva_
Material bibliográfico disponible en biblioteca del colegio
Paul E. Tippens. (2011). Física conceptos y aplicaciones. (7ª Ed. revisada) México. Mc. Graw Hill. Pág. 384-387., 404-418.
Pérez Montiel Héctor. (2012). FISICA general. (4ª Edición) México. Grupo editorial Patria. Pág. 298-319.
Tarango Frutos Bernardo. ( 2010). Física. (2da Edición). México. Preuniversitario Santillana. Pág. 196-234
VIDEOS
s.a. (21 enero 2010). Ondas mecánicas. Consultado ( 21 Enero 2017) En. https://www.youtube.com/watch?v=VPEucHW8DOg Duración 4.14 Minutos
s.a. ( 4 Abril 2015.) Las ondas mecánicas que on como se propaga tutorial fácil. Consultado ( 21 Enero 2017). En https://www.youtube.com/watch?v=rrdSL2Uw4D0 Duración 6:55 minutos
Borras Bautista Carlos Alberto. ( 30 Marzo 2016). Ondas definiciones, longitudinales y transversales. Consultado (22 Enero 2017). En https://www.youtube.com/watch?v=mldpY3B9qtk Duración 8:36
s.a. (25 feb 2014) Ondas mecánicas, practica 2. Consultado (25 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=0_Mhadb1k5E Duración 3:47 (PRACTICA ONDAS MECANICAS)
Rodríguez Méndez Mario Edwin. (12 Marzo 2016) Consultado (25 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=sr7OFk4Qb-U Duración 12:38 (PRACTICA ONDAS DE LUZ Y SONIDO)
s.a. (7 jun 2008). Potencial eléctrico y campo eléctrico. Consultado (25 enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=zxmGUpIF7dw Duración 9:11 minutos (PRACTICA POTENCIAL Y CAMPO ELECTRICO)
s.a. (17 feb 2014). Campo Eléctrico-Mostrado con semilas de sorgo. Consultado ( 25 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=fNeun2gh1_Y Duración 1:18
Venegas Adolfo ( 2 Jun 2014). Experimento de ondas electromágneticas. Consultado ( 25 enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=dbXrzhHD-wE Duración 6:40
Evaluación
Criterios: Conocimientos (Evaluación parcial) 40% Desempeño (Prácticas) 30% Productos (Trabajos, reportes) 30%
Instrumento: Listas de asistencia Lista de cotejo Guía de observaciones Portafolio de evidencias Mapas conceptuales Examen teórico-práctica
Porcentaje de aprobación a lograr: 85% Fecha de validación: 26 Enero 2017
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 23 Enero 2017.
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Lista de cotejo portafolio de evidencias TEMAS DE FISICA
PRIMER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
No. Actividades
No.
sesiones % %
alcanzada
Observaciones Firma y comentario
del padre o tutor
1 Portada 2 P: 5%
Nombre y
firma del padre
o tutor
Nombre y
firma del
estudiante
2 Evaluación
diagnóstica
2 D: 3%
3 Actividad
integradora
2 D: 3%
4 Exposición 5 D: 15%
5 Proyecto-
Prácticas
5 D: 10%
6 Ejercicios 3 P: 10%
7 Actividades
complementarias
2 P: 5%
8 Autoevaluación 1 P: 5%
9 Coevaluación 1 D: 4%
10 Evaluación 2 C: 40%
25 100%
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TEMAS DE FISICA
PRIMER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
LISTA DE COTEJO PORTADA PRIMER PARCIAL
No. Actividad Ponderación Cumplió No cumplió
Ponderación Alcanzados
1. Cuenta completo nombre
completo del colegio y logo de
lado izquierdo parte superior
0.5
2. Nombre del estudiante 0.5
3. Materia 0.5
4. Tema integrador 0.5
5. Nombre del facilitador 0.5
6. Imagen del tema integrador 0.5
7. Fecha de entrega 0.5
8. Criterios de evaluación y de
asistencia
0.5
9. Sin faltas de ortografía y
haciendo uso de la tecnología
0.5
10. Entrega en tiempo 0.5
Acumulación de puntos por producto 5
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TEMAS DE FISICA
PRIMER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
Evaluación diagnóstica y Auto evaluación
AL INICIO DEL PARCIAL PREGUNTA AL FINALIZAR PARCIAL
1. Explique por medio de ejemplos observables en su entorno que es una onda mecánica y qué es una onda electromagnética.
2. ¿Qué origina una onda mecánica?
3. Explique con un ejemplo de su entorno cuáles son las ondas longitudinales
4. Explique con un ejemplo de su entorno cuales son las ondas transversales
5. Explique los siguientes conceptos:
a. Longitud de onda b. Frecuencia c. Periodo d. Elongación e. Amplitud de onda
6. ¿Cómo se pueden producir ondas estacionarias?
7. Describe en qué consiste el fenómeno de difracción de las ondas
8. ¿Qué tipos de ondas son las ondas sonoras y por qué?
9. ¿Qué produce un cuerpo cuando vibra?
10. Explique los siguientes fenómenos acústicas
a. Reflexión b. Eco c. Resonancia d. Reverberación
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ACTIVIDAD INTEGRADORA “CONSTRUYE T”
TEMAS DE FISICA
PRIMER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
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GUIA DE OBSERVACIONES DE EXPOSICION DE TEMAS DE FISICA
PRIMER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
s.a.s.f. Rubricas para evaluar la exposición del tema. Consultado (25 Enero 2017) En https://es.scribd.com/doc/28722782/RUBRICA-PARA-EVALUAR-LA-EXPOSICION-DEL-TEMA
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LISTA DE COTEJO DE MAPAS PARA TEMAS DE FISICA
PRIMER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
No. Actividad Ponderación
Cumplió No cumplió OBSERVACIONES
1. Nombre del estudiante, fecha
de la actividad
0.1
2. 5 Imágenes 0.1
3. Definiciones y formulas 0.1
4. Características 0.1
5. Ventajas 0.1
6. Des ventajas 0.1
7. Aplicaciones en los carros 0.1
8. 0 errores ortográficos 0.1
9. 3 Referencias Bibliográficas:
(página de internet, libro y
revista).
0.1
10 Conclusión 0.1
Acumulación de puntos por producto 1
Nota: Se presentarán 5 mapas en este parcial para acumular 5% en total
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Lista de cotejo de autoevaluación de desempeños
TEMAS DE FISICA PRIMER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
Evaluación de desempeño
Desempeño actitudinal consciente SI NO En
ocasiones
Evidencia
1. Mostrar respecto tolerancia frente a las opiniones y en el trabajo de sus compañeros
2. Tengo disposición para valorar racional y lógicamente las posturas sugeridas.
3. Evalúo conjeturas o ideas que no contribuyan a tu construcción del conocimiento.
4. Participo proactivamente en las actividades planteadas
5. Comunico mis ideas con honestidad y precisión.
Observaciones
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA TEMAS DE FISICA QUINTO SEMESTRE
Estudiante:________________________________________________________________
Grupo-grado:___________________ Especialidad:______________ Fecha:_________
ACTIVIDAD COMPLEMENTRIA 1: Acude a un examen médico y que te tomen el pulso. Solicita que te indiquen cuantos pulsos por minuto está presentando tu ritmo cardiaco. Determina cual es el periodo y la frecuencia de las oscilaciones de tu corazón. ACTIVIDAD COMPLEMENTRIA 2: Consulta en internet cuales son las frecuencias de tu cerebro, regístralo y dibuja las frecuencias e tu cerebro ACTIVIDAD COMPLEMENTRIA 3: Elabora una lista de fenómenos o situaciones de la vía cotidiana o de otras ciencias, en las que haya oscilaciones. Clasifica cada uno como movimiento armónico simple o no
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TEXTO DE APOYO TEMAS DE FISICA QUINTO SEMESTRE Estudiante:________________________________________________________________ Grupo-grado:___________________ Especialidad:______________ Fecha:____________
Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material (posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propaga en el medio.
Todas las ondas mecánicas requieren:
1. Alguna fuente que cree la perturbación. 2. Un medio en el que se propague la perturbación. 3. Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.
El sonido es el ejemplo más conocido de onda mecánica, que en los fluidos se propaga como onda longitudinal de presión. Los terremotos, sin embargo, se modelan como ondas elásticas que se propagan por el terreno. Por otra parte, las ondas electromagnéticas no son ondas mecánicas, pues no requieren un material para propagarse, ya que no consisten en la alteración de las propiedades mecánicas de la materia (aunque puedan alterarlas en determinadas circunstancias) y pueden propagarse por el espacio libre (sin materia).
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Profesor (es): M. en D. Requena Malagón Blanca Estela
Periodo Escolar: Febrero- Junio 2017
Academia/ Módulo: CIENCIAS EXPERIMENTALES
Materia: Temas de física
Semestre: Sexto Semestre
Horas/semana: 5 Horas / 80 Horas Semestre
Competencias: Disciplinares ( X ) Profesionales ( ) BASICAS 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11 Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. EXTENDIDAS 7. Diseña prototipos o modelados para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos relacionados con las ciencias experimentales.
Competencias Genéricas: 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados 4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Atributo 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida 7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo
Resultado de Aprendizaje: Integra los conocimientos adquiridos para solucionar problemas de su entorno.
El estudiante producirá conclusiones y formula nuevas preguntas, diseñará prototipos o modelos que le permiten resolver problemas o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos con el movimiento ondulatorio, tales como sonido y luz, así como de la electricidad y el magnetismo, a través de la experimentación y aplicación de conocimientos adquiridos. Además se introducirá en el ámbito de la física moderna a través de abordar fenómenos relacionados con la teoría atómica, la energía nuclear, la teoría de la relatividad.
Tema Integrador: EL TIMBRE
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447): 3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios.
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3.1 Identifica los conocimientos previos y necesidades de formación de los estudiantes y desarrolla estrategias para avanzar a partir de ellas. 3.3 Diseña y utiliza en el salón de clases materiales apropiados para el desarrollo de las competencias.
Dimensiones de la Competencia
Conceptual: Interacciones masa-energía
Electromagnetismo o Fuerza eléctrica
Potencial eléctrico Capacitancia
o Corriente eléctrica Circuito eléctrico
o Imanes
Campo magnético
Procedimental:
Investigación de campo, Documental y vía internet, Recopilación de ideas claves y de datos, Aplicación del método científico,
Actividad experimental y uso de modelos matemáticos.
Actitudinal:
Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: 25Hrs (Segundo parcial: 31.25%) 6 DE MARZO AL 7 ABRIL 2017
Tiempo Real:
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener
Actividad 1 Encuadre El facilitador informa y/o presenta:
Competencia, forma de trabajar, criterios
Actividad 1 Encuadre El estudiante :
Realiza portada en formato digital y anexa lista de cotejo
Computadora bocinas, cañón,
pintarron, plumones
Hoja separador para portada
Portada
digitalizada e impresa
5%
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información y expresar ideas.
de evaluación y asistencia
Reglas de trabajo Coordina co evalúa
actividad (1 sesiones)
que se encuentra en secuencia
Realiza co-evaluación de actividad
Cuaderno cuadricula chica
(Portafolio de evidencias)
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 2 Evaluación Diagnóstica.
Prepara, aplica y evalúa su evaluación diagnostica
Ajusta estrategias o actividades de aprendizaje (1 sesiones)
Actividad 2 Evaluación Diagnóstica
Consulta, responde e investiga evaluación diagnóstica.
Evaluación Diagnóstica
Bolígrafo Cañón/Proyector
PC Presentación Power
Point de Coevaluación
Pintarron/plumones
Evaluación diagnóstica secuencia
segundo parcial
3%
4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.
Actividad 3 Integradora ConstruyeT El facilitador
Coordina, promueve aplica actividad construye T
SE ANEXA COMPETENCIA
GENERICA
Actividad 3 Integradora ConstruyeT El estudiante
Consulta, lee, analiza y da respuesta a la información solicitada en la actividad integradora
Copia de hoja actividad construye
T anexa a secuencia
Actividad construye T
3%
Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
7. Diseña prototipos o modelados para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos relacionados con las ciencias experimentales.
Actividad 4 Práctica Explica, guía, revisa y
califica prácticas y reportes de:
POTENCIAL ELECTRICO: Resistencia serie Resistencia paralelo Circuito mixto
CORRIENTE ELECTRICA Ley de ohm Capacitancia en serie Capacitancia en
paralelo CAMPO MAGNÉTICO
Timbre (5 sesiones)
Actividad 5 Práctica Se coordina con el equipo
de trabajo para desarrollar las actividades encomendadas tanto en la práctica como en el reporte
Cuenta con los materiales para el desarrollo de la práctica y proyecto
Multímetro Resistencias Capacitores
Focos Cable calibre 16
Timbre Soquets
Capacitores Multímetro o
amperímetro de gancho
Relevador Transformador
PRACTICA DE: Potencial
eléctrico Circuito
eléctrico Ley de
ohm Timbre –
relevador o transformador (Campo magnético)
18%
5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.
Actividad 5 Mapas Explica los temas fuerza
eléctrica, corriente eléctrica, circuito eléctrico y campo magnético
Actividad 5 Mapas Consulta material
bibliográfico, videos Realiza mapa o actividad
complementaria Co evalúa los mapas o
actividades
Hojas impresas con los mapas
Bolígrafos Impresiones Consulta de información
P: Mapas de: los temas fuerza
eléctrica, corriente
eléctrica, circuito eléctrico y campo
magnético
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8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.
Solicita que los estudiantes consulten bibliografía y lista de cotejo para realizar mapas
Solicita que los estudiantes realicen un mapa de cada tema antes mencionados
Evalúa o co evalúa los mapas
Retroalimenta (5 sesiones)
Participa en plenaria y enriquece mapas
Aporta ideas
Portafolio de evidencias
Lista de cotejo de cada mapa
4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
Actividad 6 Ejercicios Propone, resuelve y
evalúa ejercicios sobre los temas fuerza eléctrica, corriente eléctrica, circuito eléctrico y campo magnético
Realiza actividad de co evaluación de ejercicios
Retroalimenta a sus estudiantes ( 5 sesiones)
Actividad 6 Ejercicios Resuelve los ejercicios
propuestos por el facilitador
Consulta otros ejercicios Co-evalua los ejercicios
Copias de ejercicios Impresión de
ejercicios Lápiz Goma
Bolígrafos Formulario Calculadora
P: La resolución de ejercicios
Fuerza eléctrica, corriente eléctrica
y campo magnético
10%
8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los
conocimientos y habilidades con los
que cuenta dentro de distintos equipos de
trabajo
Actividad 7 Actividades complementarias
Explica actividad complementaria:
Esquema gráfico del funcionamiento del capacitor Argumentación de la resistencia eléctrica que presentan algunos materiales Investigación, construcción, video y fundamentación de la brújula
(2 sesiones)
Actividad 7 Actividades complementarias
Consulta, realiza y entrega en tiempo y forma las actividades complementarias
Participa en plenaria y co-evalua las actividades complementarías
Portafolio de evidencias
Folder Hojas
Diagramas o esquemas
Copias Lápiz
Colores Bolígrafos
Colores
Esquema gráfico del funcionamiento del capacitor (0.5) Argumentación de la resistencia eléctrica que presentan algunos materiales (0.5)
Investigación, construcción,
video y fundamentación de la brújula (1)
2 %
Fase III Cierre
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 8 Autoevaluación
Prepara, explica, revisa de manera individual, en pares o en grupo autoevaluación
Actividad 8 Autoevaluación Reflexiona su proceso
de aprendizaje y los nuevos conocimientos, experiencias y habilidades alcanzados
Autoevaluación Bolígrafo
Portafolio de evidencias Imágenes
Impresiones Computadora
P: Da respuesta a la autoevaluación fuerza eléctrica,
corriente y circuito eléctrico, campo magnético
y a la lista de cotejo de
P:5%
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Registra los resultados de la autoevaluación (1 sesión)
Da respuesta la lista de cotejo de autoevaluación de desempeños
autoevaluación de desempeños
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 9 Coevaluación
Prepara material, realiza, aplica, coordina y modera co-evaluación
Explica reglas de participación en la co-evaluación
Evalúa y registra las co-evaluaciones
Actividad 9 Coevaluación
Trabaja ordenada y colaborativamente
Presenta su lista de cotejo en la actividad
Se apoyan como equipo de trabajo
Láminas de preguntas y puntajes
Diurex Plumones
Hojas de registro de puntos
Hojas de colores Imágenes
D: Hoja de registro de puntos
alcanzados por equipo en la co
evaluación de los temas
presentados en la dimensión
conceptual de la secuencia
D:5%
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 10 Evaluación teórica
Prepara, mide tiempos, aplica, califica y retroalimenta
(2 sesiones)
Actividad 10 Evaluación teórica
Realiza guía de evaluación Nota: Guía de examen es derecho a examen
Presenta evaluación Atiende indicaciones de
retroalimentación
Copias de Heteroevaluación
Bolígrafo/Lápiz
Guía de aprendizaje
C: Copias de
examen fuerza eléctrica,
corriente y circuito
eléctrico, campo
magnético y
guía de estudio
C:40%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
*EN CASO DE REALIZAR CAMBIOS VER REGISTRO DE LOS MISMO EN ANEXO*
Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
Alambre Imanes Multímetro Resistencias Calculadora Lápiz Goma Sacapuntas Colores Bolígrafos Rotafolios Papel Bond Plumines Gises PC Cañon Plumones Calculadora Copias con actividades a desarrollar Secuencia Libros de consulta Portafolio de evidencias ORDENADO y COMPLETO Multímetro Resistencias Capacitores Focos Cable calibre 16 Timbre Soquets Capacitores Multímetro o amperímetro de gancho Relevador Transformador
Material bibliográfico disponible en biblioteca del colegio
Paul E. Tippens. (2011). Física conceptos y aplicaciones. (7ª Ed. revisada) México. Mc. Graw Hill. Pág. 384-387., 404-418.
Pérez Montiel Héctor. (2012). FISICA general. (4ª Edición) México. Grupo editorial Patria. Pág. 372-454.
Tarango Frutos Bernardo. ( 2010). Física. (2da Edición). México. Preuniversitario Santil lana. Pág. 240-284
VIDEOS s.a. (12 sep 2017). ¿Qué es el magnetismo y el
electromagnetismo? Magnetismo y electromagnetismo. Consultado ( 23 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=-17h1YEGPbc Duración 12:47
s.a. (21 agosto 2015). Imán y electroimán documental completo. Consultado (23 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=uG6F3eqTHtc Duración 44:01
López Caeiro Moisés. (31 Oct 2011). Física y Tecnología – Electricidad y magnetismo. Motores Generadores. Consultado (23 Enero 2017) En
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https://www.youtube.com/watch?v=moO-XhyGG8M Duración 14:31
s.a. (2 septiembre 2013) El magnetismo terrestre, sus variaciones y sus consecuencias sobre la humanidad y los seres vivos. Consultado ( 23 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=cLZ82NWtyJ8 Duración 55:04
Evaluación
Criterios: Conocimientos (Evaluación parcial) 40% Desempeño (Prácticas y proyecto multidisciplinario) 25% Productos (Trabajos, reportes) 35%
Instrumento: Listas de asistencia Lista de cotejo Guía de observaciones Portafolio de evidencias Mapas conceptuales Examen teórico-práctica
Porcentaje de aprobación a lograr: 85% Fecha de validación: 26 Enero 2017
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 23 Enero 2017.
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Lista de cotejo portafolio de evidencias
TEMAS DE FISICA
SEGUNDO PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
No. Actividades
No.
sesiones % %
alcanzada
Observaciones Firma y comentario
del padre o tutor
1 Portada 2 P: 5%
Nombre y
firma del padre
o tutor
Nombre y
firma del
estudiante
2 Evaluación
diagnóstica
2 D: 3%
3 Actividad
integradora
2 D: 3%
4 Proyecto-
Prácticas
5 D: 10%
5 Mapas 5 P: 5%
6 Ejercicios 3 P: 10%
7 Actividades
complementarias
2 P: 10%
8 Autoevaluación 1 P: 5%
9 Coevaluación 1 D: 4%
10 Evaluación 2 C: 40%
25 100%
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TEMAS DE FISICA
LISTA DE COTEJO PORTADA SEGUNDO PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
No. Actividad Ponderación Cumplió No cumplió
Ponderación Alcanzados
1. Cuenta completo nombre
completo del colegio y logo de
lado izquierdo parte superior
0.5
2. Nombre del estudiante 0.5
3. Materia 0.5
4. Tema integrador 0.5
5. Nombre del facilitador 0.5
6. Imagen del tema integrador 0.5
7. Fecha de entrega 0.5
8. Criterios de evaluación y de
asistencia
0.5
9. Sin faltas de ortografía y
haciendo uso de la tecnología
0.5
10. Entrega en tiempo 0.5
Acumulación de puntos por producto 0.5
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TEMAS DE FISICA
SEGUNDO PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
Evaluación diagnóstica
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ACTIVIDAD INTEGRADORA “CONSTRUYE T”
TEMAS DE FISICA
SEGUNDO PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
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ACTIVIDAD INTEGRADORA “CONSTRUYE T”
TEMAS DE FISICA
SEGUNDO PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
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TEMAS DE FISICA SEGUNDO PARCIAL
LISTA DE COTEJO MAPAS
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
No. Actividad Ponderación Cumplió No cumplió
1. Nombre del estudiante, fecha de la
actividad
0.2
2. 5 Imágenes o diagramas eléctricos 0.2
3. Definiciones 0.2
4. Características 0.2
5. Ventajas 0.2
6. Des ventajas 0.2
7. Aplicaciones 0.2
8. 0 errores ortográficos 0.2
9. 3 Referencias Bibliográficas: (página
de internet, libro y revista).
0.2
10. Conclusión 0.2
Acumulación de puntos por producto 2
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TEMAS DE FISICA
SEGUNDO PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
Rubrica de productos
Nombre del alumno:________________________________________________________________
Especialidad:_________________________Grupo:_____________Materia:_____________________
Observaciones:________________________________________________________________________________
PRODUCTO MUY BIEN 10 BIEN 9-8 REGULAR 7-6 INSUFICIENTE 5-0
Proyecto Presenta la información completa, clara y correcta. Contiene las definiciones de los conceptos. Participa activamente en el equipo de trabajo
Presenta la información correcta. Contiene la definición de los conceptos Participa activamente en el equipo de trabajo
Presenta la información correcta pero incompleta de la definición de los conceptos. Participa activamente en el equipo de trabajo
Presenta la información incorrecta de las definiciones, poco o ningún trabajo en equipo.
Glosario Entrega su glosario con todas las definiciones y conceptos, en tiempo y forma, demostrando que sí se hizo la consulta previa.
Entrega su glosario a tiempo y falta alguna definiciones de conceptos y demuestra la consulta previa.
Entrega su glosario a tiempo, esta incompleto y manifiesta mínima consulta.
Entrega su glosario con pocas definiciones, esta muy incompleto. Manifiesta que no realizó la consulta.
Ejercicios Responde en tiempo y forma presentando el 100% de cada de los ejercicios demostrando el aprendizaje esperado
Responde en tiempo y forma, Presenta el 80-70%. De cada de los ejercicios demostrando el aprendizaje esperado
Responde en tiempo y forma, Presenta el 60-50%. De cada de los ejercicios demostrando el aprendizaje esperado
Entrega ejercicio incompleto y/o equivocados no conoce el tema y tiene muchos errores.
Organizador
gráfico
Entrega organizador con todas las definiciones y conceptos, en tiempo y forma, demostrando que sí se hizo la consulta previa.
Entrega su organizador a tiempo y falta alguna definiciones de conceptos y demuestra la consulta previa.
Entrega su organizador gráfico a tiempo, esta incompleto y manifiesta mínima consulta.
Entrega el organizador gráfico con pocas definiciones, esta muy incompleto. Manifiesta que no realizó la consulta.
Prácticas Presenta la elaboración en
el tiempo y forma el 100% de
prácticas con investigación,
con orden limpieza
demostrando el aprendizaje
esperado
Presenta y elabora el
tiempo y forma el 80% a
70% practicas con
investigación, con la
aplicación competa
demostrando el
aprendizaje esperado
Presenta y elabora el
tiempo y forma el 70% a
60% de las practicas con
investigación, con la
aplicación competa
demostrando el
aprendizaje esperado
Presenta y elabora 50%
de las prácticas de
investigación, con
pasos incompletos
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Lista de cotejo de autoevaluación de desempeños
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Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
Evaluación de desempeño
Desempeño actitudinal consciente SI NO En
ocasiones
Evidencia
1. Mostrar respecto tolerancia frente a las opiniones y en el trabajo de sus compañeros
2. Tengo disposición para valorar racional y lógicamente las posturas sugeridas.
3. Evalúo conjeturas o ideas que no contribuyan a tu construcción del conocimiento.
4. Participo proactivamente en las actividades planteadas
5. Comunico mis ideas con honestidad y precisión.
6. Contribuyo el conocimiento a partir de los resultados experimentales, al descartar prejuicios o ideas previas.
Observaciones
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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TEXTO DE APOYO TEMAS DE FISICA QUINTO SEMESTRE
Estudiante:________________________________________________________________
Grupo-grado:___________________ Especialidad:______________ Fecha:____________
ELECTROMAGNETISMO
El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.
Así, hasta esa fecha el magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por ciencias diferentes. Sin embargo, esto cambió a partir del descubrimiento que realizó Hans Chirstian Oersted , observando que la aguja de una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno: las fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento.
El electromagnetismo es la base de funcionamiento de todos los motores eléctricos y generadores eléctricos.
Orígenes del electromagnetismo: el experimento de Oersted
Esta relación entre la electricidad y el magnetismo fue descubierta por el físico danés Hans Christian Øersted. Éste observó que si colocaba un alfiler magnético que señalaba la dirección norte-sur paralela a un hilo conductor rectilíneo por el cual no circula corriente eléctrica, ésta no sufría ninguna alteración.
Sin embargo en el momento en que empezaba a pasar corriente por el conductor, el alfiler magnético se desviaba y se orientaba hacia una dirección perpendicular al hilo conductor.
En cambio, si dejaba de pasar corriente por el hilo conductor, la aguja volvía a su posición inicial.
De este experimento se deduce que al pasar a una corriente eléctrica por un hilo conductor se crea un campo magnético.
Campo magnético creado por una corriente eléctrica
Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo.
El valor del campo magnético creado en un punto dependerá de la intensidad del corriente eléctrico y de la distancia del punto respecto el hilo, así como de la forma que tenga el conductor por donde pasa la corriente eléctrica.
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El campo magnético creado por un elemento de corriente hace que alrededor de este elemento se creen líneas de fuerzas curvas y cerradas. Para determinar la dirección y sentido del campo magnético podemos usar la llamada regla de la mano derecha.
La regla de la mano derecha nos dice que utilizando
dicha mano, y apuntando con el dedo pulgar hacia el
sentido de la corriente, la curvatura del resto de dedos
nos indicará el sentido del campo magnético
En el caso de un hilo conductor rectilíneo se crea un campo magnético circular alrededor del hilo y perpendicular a él.
Cuando tenemos un hilo conductor en forma de espira, el campo magnético sera circular. La dirección y el sentido del campo magnético depende del sentido de
la corriente eléctrica.
Cuando tenemos un hilo conductor enrollado en forma de hélice tenemos una bobina o solenoide. El campo magnético en su interior se refuerza todavía más en existir más espiras: el campo magnético de cada espira se suma a la siguiente y se concentra en la región central.
Espira por la cual circula una corriente, esta corriente genera un campo magnético a su alrededor
Una aplicación muy común de las bobinas es utilizarlas como electroimanes. Este tipo de electroimanes consiste en una bobina, por donde circula una corriente eléctrica, y un núcleo ferromagnético, colocado en el interior de la bobina. Cuando por la bobina circula una corriente
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eléctrica, el núcleo de hierro se convierte en un imán temporal. Cuantas más espiras tenga la bobina, mayor será su campo magnético.
Fuerza electromagnética
Cuando una carga eléctrica está en movimiento crea un campo eléctrico y un campo magnético a su alrededor.
Así pues, este campo magnético realiza una fuerza sobre cualquier otra carga eléctrica que esté situada dentro de su radio de acción. Esta fuerza que ejerce un campo magnético será la fuerza electromagnética.
Si tenemos un hilo conductor rectilíneo por donde circula una corriente eléctrica y que atraviesa un campo magnético, se origina una fuerza electromagnética sobre el hilo. Esto es debido a que el campo magnético genera fuerzas sobre cargas eléctricas en movimiento.
Si en lugar de tener un hilo conductor rectilíneo tenemos un espiral rectangular, aparecerán un par de fuerzas de igual valor pero de diferente sentido situadas sobre los dos lados perpendiculares al campo magnético. Esto no provocará un desplazamiento, sino que la espira girará sobre si misma.
Espira rectangular girando de un campo magnético
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La dirección de esta fuerza creada se puede determinar por la regla de la mano izquierda.
Si la dirección de la velocidad es paralela a la dirección del campo magnético, la fuerza se anula y la trayectoria de la partícula será rectilínea.
Si la dirección de la velocidad es perpendicular al campo magnético la fuerza vendrá dada por la expresión:
Y si esta fuerza es perpendicular al plano formado por la velocidad y el campo magnético, la partícula entonces describirá una trayectoria circular.
Si la dirección de la velocidad es oblicua a la del campo magnético, la partícula describirá una trayectoria en espiral.
Faraday-Lenz, la inducción electromagnética y la fuerza electromotriz inducida
La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Este fenómeno es justamente el contrario al que descubrió Oersted, ya que es la existencia de un campo magnético lo que nos producirá corrientes eléctricas. Además, la corriente eléctrica incrementa en aumentar la rapidez con la que se producen las variaciones de flujo magnético.
Estos hechos permitieron enunciar la ley que se conoce como la Ley de Faraday-Lenz.
La ley de Faraday-Lenz
Basado en el principio de conservación de la energía, Michael Faraday pensaba que si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica.
En 1831 Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción electromagnética . Descubrió que, moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor, se generaba una corriente eléctrica, llamada corriente inducida. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre el mismo imán quieto.
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Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue posteriormente expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo.
La Ley de Faraday nos dice que :
"La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual y de signo opuesto a la rapidez con que varia el flujo magnético que atraviesa un circuito, por unidad de tiempo”.
Para determinar el sentido de una corriente inducida se utiliza la llamada Ley de Lenz, que formulaba que:
"La corriente inducida crea un campo magnético que se opone siempre a la variación de flujo magnético que la ha producido”.
Estas leyes se pueden resumir en la siguiente expresión:
Donde se establece que el cociente entre la variación de flujo(Δϕ) respecto la variación del tiempo(Δt) es igual a la fuerza electromotriz inducida(ξ). El signo negativo viene dado por la ley de Lenz , y indica el sentido de la fuerza electromotriz inducida, causa de la corriente inducida.La corriente inducida, pues, se debe al movimiento relativo que hay entre la bobina y el imán.
La inducción electromagnética constituye un fenómeno destacado en el electromagnetismo. Se han desarrollado un sin número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico:
El transformador , que se emplea para conectar un teléfono móvil a la red.
La dinamo de una bicicleta.
El alternador de una gran central hidroeléctrica .
La inducción electromagnética en una bobina
Para entender correctamente qué es la inducción electromagnética analizaremos una bobina (componente del circuito eléctrico en forma de espiral que almacena energía eléctrica):
Cuando el imán y la bobina están en reposo el galvanómetro no señala paso de corriente eléctrica a través de la bobina.
Si acercamos un imán a esta bobina, observamos que el galvanómetro marca el paso de una corriente eléctrica en la bobina.
Si alejamos el imán, el galvanómetro marcará el paso de la corriente eléctrica a través de la bobina, pero de sentido contrario a cuando lo acercábamos.
Si en vez de mover el imán movemos la bobina, podemos comprobar los mismos efectos a través del galvanómetro.
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De esta experiencia se puede deducir que el corriente dura mientras se realiza el movimiento del imán o de la bobina y es más intenso como mas rápido se haga este movimiento. La corriente eléctrica que aparecen a la bobina es la corriente inducida.
Corrientes de Foucault
Las corrientes de Foucault, también conocidas como corrientes parásitas, fueron descubiertas por el físico francés Léon Foucault en 1851, al construir un dispositivo que utilizaba un disco de cobre el cual se movía en un campo magnético intenso.
Este fenómeno se produce cuando un material conductor atraviesa un campo magnético variable (o viceversa. En este caso, el movimiento relativo entre el material conductor y el campo magnético variable, causa una circulación de electrones, o corriente inducida a través del material conductor.
Estas corrientes circulares, de Foucault crean campos magnéticos variables con el tiempo, que se oponen al sentido del flujo del campo magnético aplicado.
Las corrientes de Foucault, y los campos opositores generados serán mayores cuanto:
Más fuerte sea el campo magnético aplicado.
Mayor la conductividad del conductor.
Mayor la velocidad relativa de movimiento.
Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule, que es un fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.
Sin embargo, hay infinidad de aplicaciones que se basan en las corrientes de Foucault, como:
Los hornos de inducción, de gran utilidad en la industria ya que funcionan a altas frecuencias y con grandes corrientes.
Las corrientes Foucault, también, son la base del funcionamiento de los detectores de metales.
También están presentes en los sistemas de levitación magnética usado en los trenes.
Pero las corrientes parásitas también disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos que usan campos magnéticos variables, como los transformadores de núcleo de hierro y los motores eléctricos. Estas pérdidas son minimizadas utilizando núcleos con materiales magnéticos que tengan baja conductividad eléctrica (como por ejemplo ferrita) o utilizando delgadas hojas de acero eléctrico, apiladas pero separadas entre sí mediante un barniz aislante u oxidadas tal que queden mutuamente aisladas eléctricamente.
En general, las corrientes de Foucault son indeseadas, ya que representan una disipación de energía en forma de calor, pero, como ya hemos visto, estas corrientes son la base de muchas
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aplicaciones. También son la causa principal del efecto pelicular en conductores que transportan corriente alterna , lo que crea la mayor parte de las pérdidas en el transporte de la electricidad.
Preguntas sobre electromagnetismo
¿Cómo funciona el tren magnético? ¿Qué es el efecto pelicular?
EL CIRCUITO ELÉCTRICO
1.- El circuito eléctrico elemental.
El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por por el que se desplazan las cargas eléctricas.
Circuito elemental
Las cargas eléctrica que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el
otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica.
Si quieres ver los componentes de un circuito eléctrico elemental pincha aquí.
Se distinguen dos tipos de corrientes:
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Corriente continua: Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a través de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batería.
Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrónicos portátiles que requieren de un voltaje relativamente pequeño. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios de polaridad, ya que puede acarrear daños irreversibles en el equipo.
Corriente alterna: La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte periódicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se
conoce en castellano por la abreviación CA y en inglés por la de AC.
Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podríamos utilizar nuestros artefactos eléctricos y no tendríamos iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energía mecánica en eléctrica.
El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por una turbina el cual al girar en el interior de un campo magnético (masa), induce en sus terminales de salida un determinado voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna (a).
Pilas y baterías:
Las pilas y las baterías son un tipo de generadores que se utilizan como fuentes de electricidad.
Las baterías, por medio de una reacción química producen, en su terminal negativo, una gran cantidad de electrones (que tienen carga negativa) y en su terminal positivo se produce una gran ausencia de electrones (lo que causa que este terminal sea de carga positiva).
Ahora si esta batería alimenta un circuito cualquiera, hará que por éste circule una corriente de electrones que saldrán del terminal negativo de la batería, (debido a que éstos se repelen entre si y repelen también a los electrones libres que hay en el conductor de cobre), y se dirijan al terminal positivo donde hay un carencia de electrones, pasando a través del circuito al que está conectado. De esta manera se produce la corriente eléctrica.
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Fuerza electromotriz de un generador:
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.
A. Circuito eléctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulación de la corriente eléctrica desde la fuente de FEM (la batería en este caso). B. Circuito eléctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a través de la cual se establece la circulación de un flujo de corriente eléctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batería.
Resumiendo, un generador se caracteriza por su fuerza electromotriz, fem, que es la energía que proporciona a la unidad de carga que circula por el conductor.
Fuerza electromotriz = energía/Carga fem= E/Q
La unidad de fuerza electromotriz en el SI es el voltio (V): 1 voltio = 1 julio / 1 culombio
Voltímetro:
La ddp y la fem se pueden medir conectando un voltímetro entre dos puntos de un circuito o entre los terminales de un generador. El voltímetro siempre se conecta en paralelo. La escala de un voltímetro viene expresada en voltios.
Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.
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En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan
la función del voltímetro presentando unas características
de aislamiento bastante elevadas empleando complejos
circuitos de aislamiento.
En la Figura se puede observar la conexión de un voltímetro (V) entre los puntos de a y b de un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.
En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.
Conexión de un voltímetro en un circuito
Asociación de pilas:
Asociación De Pilas En Serie
Las pilas pueden conectarse en serie cualesquiera que sean las fuerzas electromotrices y la
máxima corriente que cada una de ellas pueda suministrar. Evidentemente, al conectarlas en
serie, las fuerzas electromotrices se suman, así como sus resistencias internas. Se puede
notar que la pila equivalente al conjunto de las n pilas resulta con una f.e.m. mayor, pero, con
una resistencia interna mayor, lo cual empeora la situación en este punto. Se debe considerar,
además, la corriente máxima que puede suministrar cada una de ellas. La asociación serie
sólo podrá suministrar la corriente de la pila que menos corriente es capaz suministrar.
pilas en serie
Asociación De Pilas En Paralelo
Al conectar pilas en paralelo debe tenerse en cuenta que sean todas de la misma f.e.m., ya que,
en caso contrario, fluiría corriente de la de más f.e.m. a la de menos, disipándose potencia en
forma de calor en las resistencias internas, agotándolas rápidamente. Si todas ellas son del
mismo voltaje el conjunto equivale a una sola pila de la misma tensión, pero con menor
resistencia interna. Además, la corriente total que puede suministrar el conjunto es la suma de
las corrientes de cada una de ellas, por concurrir en un nudo. La asociación en paralelo por tanto,
podrá dar más corriente que una sola pila, o, dando la misma corriente, tardará más en
descargarse.
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pilas en paralelo
2.- Intensidad de corriente.
La intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones que circulen por el circuito será mayor en comparación con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice más el paso de los electrones.
Por tanto, definimos la intensidad de corriente eléctrica, I, como la cantidad de carga eléctrica que circula por una sección de un conductor en la unidad de tiempo.
Intensidad = carga/tiempo I= Q/t
Analogía hidráulica. El tubo del depósito "A", al tener un diámetro reducido, ofrece más resistencia a la salida del líquido que el tubo del tanque "B", que tiene mayor diámetro. Por tanto, el caudal o cantidad de agua que sale por el tubo "B" será mayor que la que sale por el tubo "A".
Mediante la representación de una analogía hidráulica se puede entender mejor este concepto. Si tenemos dos depósitos de
líquido de igual capacidad, situados a una misma altura, el caudal de salida de líquido del depósito que tiene el tubo de salida
de menos diámetro será menor que el caudal que proporciona otro depósito con un tubo de salida de más ancho o diámetro,
pues este último ofrece menos resistencia a la salida del líquido.
De la misma forma, una carga o consumidor que posea una resistencia de un valor alto en ohm, provocará que la circulación
de los electrones se dificulte igual que lo hace el tubo de menor diámetro en la analogía hidráulica, mientras que otro
consumidor con menor resistencia (caso del tubo de mayor diámetro) dejará pasar mayor cantidad de electrones. La diferencia
en la cantidad de líquido que sale por los tubos de los dos tanques del ejemplo, se asemeja a la mayor o menor cantidad de
electrones que pueden circular por un circuito eléctrico cuando se encuentra con la resistencia que ofrece la carga o
consumidor.
La intensidad de la corriente eléctrica se designa con la letra ( I ) y su unidad de medida en el Sistema Internacional ( SI ) es
el amper (llamado también “amperio”), que se identifica con la letra ( A ).
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EL AMPER
De acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente eléctrica en amper ( A ) que circula por un circuito está estrechamente
relacionada con el voltaje o tensión ( V ) y la resistencia en ohm ( ) de la carga o consumidor conectado al circuito.
Definición del amper
Un amper ( 1 A ) se define como la corriente que produce una tensión de un volt ( 1 V ), cuando se aplica a una resistencia
de un ohm ( 1 ).
Un amper equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo ( 1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico, o lo que es
igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 · 1017 ) (seis mil trescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por el
conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad ( I ) de una corriente eléctrica equivale a la cantidad de carga eléctrica (
Q ) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.
Los submúltiplos más utilizados del amper son los siguientes:
miliamper ( mA ) = 10-3 A = 0,001 amper
microamper ( mA ) = 10-6 A = 0, 000 000 1 amper
El amperímetro:
La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro o un miliamperímetro, según sea el caso, conectado en serie en el propio circuito eléctrico. Para medir amper se emplea el "amperímetro" y para medir milésimas de amper se emplea el miliamperímetro.
La intensidad de circulación de corriente eléctrica por un circuito cerrado se puede medir por medio de un amperímetro conectado en serie con el circuito o mediante inducción electromagnética utilizando un amperímetro de gancho. Para medir intensidades bajas de corriente
se puede utilizar también un multímetro que mida miliamper (mA). El ampere como unidad de medida se utiliza, fundamentalmente, para medir la corriente que circula por circuitos eléctricos de fuerza en la industria, o en las redes eléctricas doméstica, mientras que los submúltiplos se emplean mayormente para medir corrientes de poca intensidad que circulan por los circuitos electrónicos.
3.- Resistencia.
La resistencia de un material es una medida que indica la facilidad con que una corriente eléctrica puede fluir a través de él.
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La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección y varía con la temperatura.
Símbolos eléctricos
Medida de la resistencia. Ley de Ohm.
La resistencia de un conductor es el cociente entre la diferencia de potencial o voltaje que se le aplica y la intensidad de corriente que lo atraviesa
R= Va-Vb /I. Es la expresión matemática de la ley de Ohm.
La unidad de resistencia en el SI es el ohmio : 1 ohmio = 1 voltio / 1 amperio.
Un ohmio es la resistencia que opone un conductor al paso de la corriente cuando, al aplicar a sus extremos una diferencia de potencial
de un voltio, deja pasar una intensidad de corriente de un amperio.
A partir de la ley de Ohm se puede calcular la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia de la siguiente forma:
Va-Vb = I * R
Asociación de resistencias:
Serie: Es cuando las resistencias están una detrás de otra. La intensidad en cada resistencia son iguales.
VT = V1 + V2 + V3 + ...
RT = R1 + R2 + R3 + ...
Ejemplo:
RT = 5 + 3 + 10 = 18 IT = VCC / RT
VR1 = 5 x IT
VR2 = 3 x IT
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VR3 = 10 x IT
Paralelo: Es cuando las entradas de cada resistencia están conectadas a un mismo punto y las de salida en otro. El voltaje de cada resistencia es igual al de la Vcc.
IT = IR1 + IR2 + IR3 + ...
RT = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) + ...
Ejemplo:
RT = (1 / 5) + (1 / 3) + (1 / 10 ) = 1.57
RR1+R2 = (5 x 3) / (5 + 3) = 1.87
RT = (1.87 x 10) / (1.87 + 10) = 1.57
IT = Vcc / RT
IR1 = Vcc / 5
IR2 = Vcc / 3
IR3 = Vcc / 10
Pasos a seguir para resolver problemas aplicando la ley de Ohm:
Dibuja un esquema del circuito.
Halla la resistencia equivalente del circuito
Utiliza la expresión I = (Va-Vb)/ R o I = fem/R para calcular la intensidad del circuito principal
Aplica la ley de Ohm en las diferentes secciones del circuito.
4.- Potencia
La potencia de un aparato electrónico es la energía eléctrica consumida en una unidad de tiempo (por lo general, un segundo). Potencia = energía consumida/ tiempo P=E/t La unidad de potencia en el SI es el vatio (W). A menudo la potencia viene expresada en kilowatios. 1kW= 1000 W. P = (VA-VB)*I De esta ecuación se deduce que:
Una diferencia de potencial más elevada origina una potencia mayor, porque cada electrón transporta mucha más energía.
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Una intensidad mayor incrementa la potencia, pues hay más electrones que gastan su energía cada segundo. Ejemplo: Calcula la intensidad de una bombilla de 100W a 220V y calcula su resistencia. I = P / V = 100 / 200 = 0.45A R = P / I2 = 100 / (0.45)2 = 483 El consumo de energía eléctrica: La energía eléctrica consumida se calcula a partir de la expresión de la potencia multiplicada por el tiempo- Energía consumida = potencia * tiempo E=P*t La energía viene dada en Julios (1 Julio = 1 vatio * 1 segundo). No obstante, esta no es la unidad de energía eléctrica que aparece en algunos sitios, sino el kilovatio por hora. 1Kw *h = 3600000 J. 5.- Efectos de la corriente eléctrica. Al hablar de los efectos de la corriente eléctrica, nos referimos a las diferentes posibilidades de transformación de la energía eléctrica en otras formas de energía útiles para los seres humanos. Efecto calorífico o térmico. Podemos describir el movimiento de los electrones en un conductor como una serie de movimientos acelerados, cada uno de los cuales termina con un choque contra alguna de las partículas fijas del conductor. Los electrones ganan energía cinética durante las trayectorias libres entre choques, y ceden a las partículas fijas, en cada choque, la misma cantidad de energía que habían ganado. La energía adquirida por las partículas fijas (que son fijas solo en el sentido de que su posición media no cambia) aumenta la amplitud de su vibración o sea, se convierte en calor. Para deducir la cantidad de calor desarrollada en un conductor por unidad de tiempo, hallaremos primero la expresión general de la potencia suministrada a una parte cualquiera de un circuito eléctrico. Cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, éste experimenta un aumento de temperatura. Este efecto se denomina “efecto Joule”. Es posible calcular la cantidad de calor que puede producir una corriente eléctrica en cierto tiempo, por medio de la ley de Joule. E = I 2 * R * t Efecto luminoso. La energía eléctrica se transforma en energía lumínica a través de la energía calorífica. Efecto químico. La energía eléctrica se transforma en energía química a través de la electrólisis. Electrólisis: Electrolisis, parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electrolisis es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes. La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas se disocian en componentes cargados positiva y negativamente que tienen la propiedad de conducir la corriente eléctrica. Si se coloca un
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par de electrodos en una disolución de un electrolito (o compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado. La acción de una corriente sobre un electrolito puede entenderse con un ejemplo sencillo. Si el sulfato de cobre se disuelve en agua, se disocia en iones cobre positivo e iones sulfatos negativos. Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, los iones cobre se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan, y se depositan en el electrodo como elemento cobre. Los iones sulfato, al descargarse en el electrodo positivo, son inestables y combinan con el agua de la disolución formando ácido sulfúrico y oxígeno. Esta descomposición producida por una corriente eléctrica se llama electrólisis. En todos los casos, la cantidad de material que se deposita en cada electrodo al pasar la corriente por un electrolito sigue la ley descubierta por el químico físico británico Michael Faraday.
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA TEMAS DE FISICA QUINTO SEMESTRE
Estudiante:________________________________________________________________
Grupo-grado:___________________ Especialidad:______________ Fecha:_________
1. Consulta que es y que hace un electroscopio
Construye desarrollando y aplicando tu creatividad tu propio electroscopio y detecta
cargas eléctricas acumuladas en el ambiente.
2. Esquema gráfico del funcionamiento del capacitor empleando el lenguaje que se utilizó al desarrollar la noción de campo eléctrico.
3. Explica por qué se utilizan ciertos materiales para la industria eléctrica y otros no, utilizando la idea de resistividad
4. Con un compañero o compañera investiga cómo construir una brújula casera. Constrúyela y preparen una presentación sobre el proceso de elaboración de la brújula. Comparte tu presentación en la red social que acurden con su facilitador
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Identificación
Asignatura/submódulo: TEMAS DE FÍSICA (Tercer Parcial)
3 de 3
Plantel :
Plantel 5 Querétaro
Profesor (es): M. en D. Requena Malagón Blanca Estela
Periodo Escolar: Febrero- Junio 2017
Academia/ Módulo: CIENCIAS EXPERIMENTALES
Materia: Temas de física
Semestre: Sexto Semestre
Horas/semana: 5 Horas / 80 Horas Semestre
Competencias: Disciplinares ( X ) Profesionales ( ) BASICAS 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 11 Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. EXTENDIDAS 7. Diseña prototipos o modelados para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos relacionados con las ciencias experimentales.
Competencias Genéricas: 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados 4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Atributo 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida 7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo
Resultado de Aprendizaje: Integra los conocimientos adquiridos para solucionar problemas de su entorno.
El estudiante producirá conclusiones y formula nuevas preguntas, diseñará prototipos o modelos que le permiten resolver problemas o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos con el movimiento ondulatorio, tales como sonido y luz, así como de la electricidad y el magnetismo, a través de la experimentación y aplicación de conocimientos adquiridos. Además se introducirá en el ámbito de la física moderna a través de abordar fenómenos relacionados con la teoría atómica, la energía nuclear, la teoría de la relatividad.
Tema Integrador: EL ATOMO EN EL UNIVERSO
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447): 3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios.
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3.1 Identifica los conocimientos previos y necesidades de formación de los estudiantes y desarrolla estrategias para avanzar a partir de ellas. 3.3 Diseña y utiliza en el salón de clases materiales apropiados para el desarrollo de las competencias.
Dimensiones de la Competencia
Conceptual: Fuerza
Átomo o Mecánica cuántica
Núcleo Relatividad Cuantos
Procedimental: Investigación de campo, Documental y vía internet, Recopilación de ideas claves y de datos, Aplicación del método científico, Actividad experimental y uso de modelos matemáticos.
Actitudinal:
Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: 36Hrs (Tercer parcial: 37.5%)
26 DE ABRIL AL 9 JUNIO 2017
Tiempo Real:
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.
Actividad 1 Encuadre El facilitador informa y/o presenta:
Competencia, forma de trabajar, criterios de evaluación y asistencia
Reglas de trabajo
Actividad 1 Encuadre El estudiante :
Realiza portada en formato digital y anexa lista de cotejo que se encuentra en secuencia
Realiza co-evaluación de actividad
Computadora bocinas, cañón,
pintarron, plumones
Hoja separador para portada
Cuaderno cuadricula chica
Portada
digitalizada e impresa
5%
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Coordina co evalúa actividad (1 sesiones)
(Portafolio de evidencias)
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 2 Evaluación Diagnóstica.
Prepara, aplica y evalúa su evaluación diagnostica
Ajusta estrategias o actividades de aprendizaje (1 sesiones)
Actividad 2 Evaluación Diagnóstica
Consulta, responde e investiga evaluación diagnóstica.
Evaluación Diagnóstica
Bolígrafo Cañón/Proyector
PC Presentación Power
Point de Coevaluación
Pintarron/plumones
Evaluación diagnóstica
secuencia tercer parcial
3%
4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.
Actividad 3 Integradora ConstruyeT El facilitador
Coordina, promueve aplica actividad construye T (1 sesiones)
SE ANEXA COMPETENCIA
GENERICA
Actividad 3 Integradora ConstruyeT El estudiante
Consulta, lee, analiza y da respuesta a la información solicitada en la actividad integradora
Copia de hoja actividad construye
T anexa a secuencia
Contestar y participar en
actividad construye T
2%
Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
7. Diseña prototipos o modelados para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos, hechos o fenómenos relacionados con las ciencias experimentales.
Actividad 4 Práctica Explica, guía, revisa y
califica prácticas y reportes de: Mecánica cuántica Estructuras cristalinas Relatividad y cuanto (7 sesiones)
Actividad 5 Práctica Desarrollar las actividades
encomendadas tanto en la práctica como en el reporte
Cuenta con los materiales para el desarrollo de la práctica y proyecto
50 cm de cordón de estambre
Agua Olla o jarrita para
hervir agua Clips de metal Taza de azúcar Vaso de vidrio
Fieltro Lámpara
Hielo seco
PRACTICA Mecánica cuántica (3) Estructuras cristalinas (3) Relatividad y cuanto (4)
10%
5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. 8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y
Actividad 5 Mapas Explica los temas de
Mecánica cuántica, núcleo, estructuras cristalinas, relatividad y cuanto
Solicita que los estudiantes: consulten
Actividad 5 Mapas Consulta material
bibliográfico, videos Realiza mapa o actividad
complementaria Co evalúa los mapas o
actividades
Hojas impresas con los mapas
Bolígrafos Impresiones Consulta de información Portafolio de
evidencias
P: Mapas de
Mecánica cuántica, núcleo, estructuras cristalinas, relatividad y cuanto
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habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.
bibliografía, lista de cotejo y realicen sus mapas de temas antes mencionados
Evalúa o co evalúa y retroalimenta (5 sesiones)
Participa en plenaria y enriquece mapas
Aporta ideas
Lista de cotejo de cada mapa
4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
Actividad 6 Ejercicios Propone, resuelve y
evalúa ejercicios sobre los temas Mecánica cuántica, núcleo, estructuras cristalinas, relatividad y cuanto
Realiza actividad de co evaluación de ejercicios
Retroalimenta a sus estudiantes ( 8 sesiones)
Actividad 6 Ejercicios Resuelve los ejercicios
propuestos por el facilitador
Consulta otros ejercicios Co-evalua los ejercicios
Copias de ejercicios Impresión de
ejercicios Lápiz Goma
Bolígrafos Formulario Calculadora
P: La resolución de ejercicios Mecánica cuántica, núcleo, estructuras cristalinas, relatividad y cuanto
10%
8.3. Asume una actitud
constructiva, congruente con los
conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro
de distintos equipos de trabajo
Actividad 7 Actividades complementarias
Solicita a los estudiantes que consulten actividades relacionadas con la electronegatividad, realicen un experimento lo graven, expliquen con una argumentación y compartan en Facebook su actividad
Resuelve dudas, antes, durante y después de las actividades
Evalúa actividad (7 sesiones)
Actividad 7 Actividades complementarias
Buscan material del tema ELECTRONEGATIVIDAD
Realizan video de práctica-proyecto de electronegatividad, sustentando el principio de este tema
Comenta a por lo menos 2 equipos argumentando los comentarios de lo visto redactado en el video
Redes sociales Cámara
Material apropiado acorde a su
investigación y la forma de demostrar
el principio de electronegatividad
P: Video argumentado
sobre actividad complementari
as DE ELECTRONEGAT
IVIDAD
10%
Fase III Cierre
wneCompetencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 8 Autoevaluación
Prepara, explica, revisa de manera individual, en pares o en grupo autoevaluación
Actividad 8 Autoevaluación Reflexiona su proceso
de aprendizaje y los nuevos conocimientos, experiencias y habilidades alcanzados
Autoevaluación Bolígrafo
Portafolio de evidencias Imágenes
Impresiones Computadora
P: Da respuesta a la autoevaluación
MECÁNICA CUÁNTICA y a la
lista de cotejo de autoevaluación de
desempeños
P:5%
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Registra los resultados de la autoevaluación (1 sesión)
Da respuesta la lista de cotejo de autoevaluación de desempeños
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 9 Coevaluación
Prepara material, realiza, aplica, coordina y modera co-evaluación
Explica reglas de participación en la co-evaluación
Evalúa y registra las co-evaluaciones
Actividad 9 Coevaluación
Trabaja ordenada y colaborativamente
Presenta su lista de cotejo en la actividad
Se apoyan como equipo de trabajo
Láminas de preguntas y puntajes
Diurex Plumones
Hojas de registro de puntos
Hojas de colores Imágenes
D: Hoja de registro de puntos
alcanzados por equipo en la co
evaluación de los temas
presentados en la dimensión
conceptual de la secuencia
D:5%
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana
Actividad 10 Evaluación teórica
Prepara, mide tiempos, aplica, califica y retroalimenta
(3 sesiones)
Actividad 10 Evaluación teórica
Realiza guía de evaluación Nota: Guía de examen es derecho a examen
Presenta evaluación Atiende indicaciones de
retroalimentación
Copias de Heteroevaluación
Bolígrafo/Lápiz
Guía de aprendizaje
C: Copias de examen
MECÁNICA CUÁNTICA y
guía de estudio
C:40%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
*EN CASO DE REALIZAR CAMBIOS VER REGISTRO DE LOS MISMO EN ANEXO*
Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
Alambre Imanes Multímetro Resistencias Calculadora Lápiz Goma Sacapuntas Colores Bolígrafos Rotafolios Papel Bond Plumines Gises PC Cañon Plumones Calculadora Copias con actividades a desarrollar Secuencia Libros de consulta Portafolio de evidencias ORDENADO y COMPLETO
Material bibliográfico disponible en biblioteca del colegio Paul E. Tippens. (2011). Física conceptos y aplicaciones. (7ª Ed. revisada) México. Mc. Graw Hill. Pág. 384-387., 404-418. Pérez Montiel Héctor. (2012). FISICA general. (4ª Edición) México. Grupo editorial Patria. Pág. 562 -
Tarango Frutos Bernardo. ( 2010). Física. (2da Edición). México. Preuniversitario Santillana. Pág. 350 - 426 VIDEOS Aragon Juan José. (9 septiembre 2011).Mecánica cuántica 1/6. Consultado ( 19 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=zqZtfxZM0jU Duración 12:23 minutos
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s.a. (9 marzo 2016) La Mecánica Cuántica y sus aplicaciones. Consultado (20 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=ReNW6v2H2wM Duración 49:40 minutos s.a. (21 Junio 2016) Documental puede la física cuántica explicar el nacimiento del universo. Consultado (18 Enero 2017) En https://www.youtube.com/watch?v=p8Zua91TOMw Duración 49:05 minutos
Evaluación
Criterios: Conocimientos (Evaluación parcial) 40% Desempeño (Prácticas y proyecto multidisciplinario) 25% Productos (Trabajos, reportes) 35%
Instrumento: Listas de asistencia Lista de cotejo Guía de observaciones Portafolio de evidencias Mapas conceptuales Examen teórico-práctica
Porcentaje de aprobación a lograr: 85% Fecha de validación: 26 Enero 2017
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 23 Enero 2017.
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Lista de cotejo portafolio de evidencias
TEMAS DE FISICA
TERCER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
No. Actividades
No.
sesiones % %
alcanzada
Observacciones Firma y comentario
del padre o tutor
1 Portada 1 P: 5%
2 Evaluación
diagnóstica
1 D: 3%
3 Actividad
integradora
1 D: 2%
4 Proyecto-
Prácticas
7 D: 10%
5 Mapas 5 P: 10%
6 Ejercicios 8 P: 10%
7 Actividades
complementarias
7 P: 10%
8 Autoevaluación 1 P: 5%
9 Coevaluación 1 D: 5%
10 Evaluación 3 C: 40%
35 100%
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TEMAS DE FISICA
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
LISTA DE COTEJO PORTADA TERCER PARCIAL
No. Actividad Ponderación Cumplió No cumplió
Ponderación Alcanzados
1. Cuenta completo nombre
completo del colegio y logo de
lado izquierdo parte superior
1
2. Nombre del estudiante 1
3. Materia 1
4. Tema integrador 1
5. Nombre del facilitador 1
6. Imagen del tema integrador 1
7. Fecha de entrega 1
8. Criterios de evaluación y de
asistencia
1
9. Sin faltas de ortografía y
haciendo uso de la tecnología
1
10. Entrega en tiempo 1
Acumulación de puntos por producto 10
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TEMAS DE FISICA
TERCER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
Evaluación diagnóstica
1. De acuerdo con su origen etimológico, la palabra átomo resulta incorrecta en la actualidad, esto es debido a que:
a. Es partícula invisible b. El átomo se puede dividir c. Significa partícula diminuta d. Molécula es más apropiada
2. Teoría que se contraponía a la idea de cuatro elementos constitutivos
de toda la materia y que fue sustentada desde la época de los griegos
a. Atómica b. Molecular c. Mecanicista d. De partículas
3. El peso molecular de un compuesto depende fundamentalmente de:
a. La masa atómica b. El número atómico c. El número de elementos d. Los elementos presentes
4. Partículas que constituyen al núcleo de los átomos y definen la masa
atómica de un elemento
a. Protones y neutrones b. Electrones y protones c. Neutrones y electrones d. Nucleones y electrones
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ACTIVIDAD INTEGRADORA “CONSTRUYE T”
TEMAS DE FISICA
TERCER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
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ACTIVIDAD INTEGRADORA “CONSTRUYE T”
TEMAS DE FISICA
TERCER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
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TEMAS DE FISICA
TERCER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
Rubrica de productos
Nombre del alumno:________________________________________________________________
Especialidad:_________________________Grupo:_____________Materia:_____________________
Observaciones:________________________________________________________________________________
PRODUCTO MUY BIEN 10 BIEN 9-8 REGULAR 7-6 INSUFICIENTE 5-0
Proyecto Presenta la información completa, clara y correcta. Contiene las definiciones de los conceptos. Participa activamente en el equipo de trabajo
Presenta la información correcta. Contiene la definición de los conceptos Participa activamente en el equipo de trabajo
Presenta la información correcta pero incompleta de la definición de los conceptos. Participa activamente en el equipo de trabajo
Presenta la información incorrecta de las definiciones, poco o ningún trabajo en equipo.
Glosario Entrega su glosario con todas las definiciones y conceptos, en tiempo y forma, demostrando que sí se hizo la consulta previa.
Entrega su glosario a tiempo y falta alguna definiciones de conceptos y demuestra la consulta previa.
Entrega su glosario a tiempo, esta incompleto y manifiesta mínima consulta.
Entrega su glosario con pocas definiciones, esta muy incompleto. Manifiesta que no realizó la consulta.
Ejercicios Responde en tiempo y forma presentando el 100% de cada de los ejercicios demostrando el aprendizaje esperado
Responde en tiempo y forma, Presenta el 80-70%. De cada de los ejercicios demostrando el aprendizaje esperado
Responde en tiempo y forma, Presenta el 60-50%. De cada de los ejercicios demostrando el aprendizaje esperado
Entrega ejercicio incompleto y/o equivocados no conoce el tema y tiene muchos errores.
Organizador
gráfico
Entrega organizador con todas las definiciones y conceptos, en tiempo y forma, demostrando que sí se hizo la consulta previa.
Entrega su organizador a tiempo y falta alguna definiciones de conceptos y demuestra la consulta previa.
Entrega su organizador gráfico a tiempo, esta incompleto y manifiesta mínima consulta.
Entrega el organizador gráfico con pocas definiciones, esta muy incompleto. Manifiesta que no realizó la consulta.
Prácticas Presenta la elaboración en
el tiempo y forma el 100% de
practicas con investigación,
con orden limpieza
demostrando el aprendizaje
esperado
Presenta y elabora el
tiempo y forma el 80% a
70% practicas con
investigación, con la
aplicación competa
demostrando el
aprendizaje esperado
Presenta y elabora el
tiempo y forma el 70% a
60% de las practicas con
investigación, con la
aplicación competa
demostrando el
aprendizaje esperado
Presenta y elabora 50%
de las practicas de
investigación, con
pasos incompletos
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Lista de cotejo de autoevaluación de desempeños
TEMAS DE FISICA TERCER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad:______________ Grupo y grado:_________________ Fecha:___________________
Evaluación de desempeño
Desempeño actitudinal consciente SI NO En
ocasiones
Evidencia
1. Mostrar respecto tolerancia frente a las opiniones y en el trabajo de sus compañeros
2. Tengo disposición para valorar racional y lógicamente las posturas sugeridas.
3. Evalúo conjeturas o ideas que no contribuyan a tu construcción del conocimiento.
4. Participo proactivamente en las actividades planteadas
5. Comunico mis ideas con honestidad y precisión.
6. Contribuyo el conocimiento a partir de los resultados experimentales, al descartar prejuicios o ideas previas.
Observaciones
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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TEMAS DE FISICA TERCER PARCIAL
Estudiante:_______________________________________________________________________
Especialidad: ___________________ Grupo y grado:_________________ Fecha:____________
No. Actividad Ponderación Cumplió No cumplió
1. Nombre del estudiante, fecha de la
actividad
1
2. 5 Imágenes o diagramas eléctricos 1
3. Definiciones 1
4. Características 1
5. Ventajas 1
6. Des ventajas 1
7. Aplicaciones 1
8. 0 errores ortográficos 1
9. 3 Referencias Bibliográficas: (página
de internet, libro y revista).
1
10. Conclusión 1
Acumulación de puntos por producto 10
TEXTO DE APOYO TEMAS DE FISICA QUINTO SEMESTRE Estudiante:________________________________________________________________ Grupo-grado:___________________ Especialidad:______________ Fecha:____________
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¿Qué es la Mecánica Cuántica?
La Mecánica Cuántica y la teoría de la relatividad son
las dos grandes teorías de la Física del siglo XX.
Ambas surgieron a principios del siglo pasado para
explicar fenómenos que contradecían las predicciones
de la Física Clásica, nacida con Isaac Newton en el
siglo XVII [1] El nombre Mecánica Cuántica fue
utilizado por primera vez por Max Born en 1924 en un
paper que llevaba como título:
Sobre Mecánica Cuántica (Zur Quantummechanik).
La Mecánica Cuántica brinda el marco general para
describir sistemas físicos en todas las escalas, desde las partículas elementales (tales como electrones y quarks), núcleos, átomos y moléculas hasta la estructura estelar. Su campo de aplicación es universal, pero es en sistemas de dimensiones muy pequeñas donde sus predicciones difieren sustancialmente de aquellas proporcionadas por la física clásica. Recordemos aquí que la dimensión de un átomo es muy pequeña: Típicamente una diez millonésima de milímetro! (0,0000001 mm, equivalente a un Angstrom). Y la de un núcleo atómico es aún cien mil veces menor (0,000000000001 mm, equivalente a un Fermi).
Según expresa Richard Feynman
Richard Feynman
[2] en su texto de Mecánica Cuántica, la relación entre la física clásica y la cuántica es la misma que hay entre un objeto y su sombra. La sombra nos permite conocer de manera aproximada la forma del objeto, pero no es posible reconstruir de forma directa el objeto original a partir de su sombra. Análogamente, en la mecánica clásica existen sombras de las leyes de la mecánica cuántica que son las que verdaderamente se encuentran en la base de todo. La mecánica clásica es solo una aproximación.
La mecánica cuántica resulta así imprescindible para explicar satisfactoriamente todas las propiedades de la materia. Es la base de los desarrollos tecnológicos de mayor éxito de la segunda mitad del siglo XX, constituyendo el fundamento de la química moderna y de la microelectrónica actual (incluyendo las computadoras).
La mecánica cuántica (también llamada física cuántica) nos revela aspectos muy sorprendentes de la naturaleza, aún más lejanos a nuestra intuición que los predichos por la teoría de la relatividad. Esto es natural pues nuestra intuición se desarrolló en el mundo macroscópico cotidiano (donde las distancias son mucho mayores que las atómicas y las velocidades mucho menores que la velocidad
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de la luz), el cual es correctamente descripto por la física clásica. En sistemas macroscópicos las predicciones cuánticas coinciden normalmente con las de la física clásica.
¿Porqué se llama Mecánica Cuántica?
Porque en esta teoría, las magnitudes físicas tales como la energía y otras cantidades importantes están normalmente cuantizadas: No pueden tomar cualquier valor, sino sólo ciertos valores posibles, que pueden ser determinados en experimentos o mediante complejas (¡pero elegantes!) ecuaciones matemáticas.
Veamos un ejemplo: Mientras que una rueda de bicicleta puede en principio girar alrededor de su eje con cualquier velocidad de rotación, y por lo tanto tener cualquier energía (energía cinética de rotación), una molécula rotante (rotador cuántico) puede tener sólo determinadas energías de rotación. Así, mientras la energía de la rueda de bicicleta puede variarse en forma continua incrementando su velocidad, la energía de rotación de una molécula sólo puede incrementarse de a saltos.
Y más sorprendente aún resultan los valores que
puede tomar la energía. Por ejemplo, para una
molécula diatómica como la del cloruro de
hidrógeno (HCl, que en solución acuosa se
denomina ácido clorhídrico o comunmente ácido
muriático) los valores son
0, 2, 6, 12, 20, etc.,
en unidades de energía apropiadas. Es decir, no son valores al azar sino ciertos múltiplos enteros de una determinada unidad de energía. Parece mágico, ¿no? Estos valores son los predichos por la teoría cuántica y coinciden, por supuesto, con los medidos experimentalmente. La cuantización de la energía explica en particular las señales de
luz emitida por átomos (espectro de emisión).
Para los interesados en conocer más detalles, las energías del rotador cuántico son de la forma E L(L+1) ...
Si esto te pareció sorprendente, es sólo el comienzo de las grandes sorpresas que nos depara la mecánica cuántica (Einstein se refería a veces a la misma como "cálculo de magia negra".)
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Algunas fechas importantes
Las ideas que posibilitaron el desarrollo de la Teoría nacieron hacia fines del siglo XIX con Planck.
Los aportes más notables fueron:
1900: Postulado de Planck[3] de la radiación del cuerpo negro.
1905: Einstein da la explicación del efecto fotoeléctrico. [4]
1913: Bohr introduce el llamado Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno. [5]
Planck
Einstein
Bohr
1924: de Broglie postula que la materia se comporta también como una onda [6]
1925: Pauli Postula el llamado Principio de Exclusión [7]
1926: Schrödinger introduce la Ecuación de onda [8]
De Broglie
Pauli
Schrodinger
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1926: Born introduce el concepto de densidad de probabidad asociado a la función de onda [9]
1927: Heisenberg introduce el Principio de Incertidumbre [10]
1928: Dirac introduce la ecuación de onda relativista de la Mecánica Cuántica [11]
Born
Heisenberg
Dirac
La formulación general de la Teoría Cuántica la realizan Heisenberg-Schrodinger y Dirac entre 1925 y 1926 dando un Marco general para describir sistemas físicos, desde partículas elementales, núcleos y átomos.... y hasta estructura estelar. La teoría implica limitaciones a la precisión con que se puede caracterizar el estado de un sistema, pero realiza predicciones muy precisas sobre los valores medibles de cantidades físicas (energía, spin, etc.) asignando valores discretos (en lugar de continuos)
Efecto fotoeléctrico
El efecto fotoeléctrico da cuenta de la capacidad que poseen los fotones de transferir energía a la materia cuando interactúan con ella, en forma de cuantos o paquetes de energía, y con ello permitir la extracción de electrones del material.
En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales ya que no tienen suficiente energía. (Si es posible extraer estos electrones calentando el material para aumentar su energía y de esta forma evaporarlos (termoelectrones)).
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Esquema del experimento
En el efecto fotoeléctrico en cambio la energía necesaria la proporcionan los fotones. Un haz de luz se compone de fotones, donde cada fotón lleva una cierta energía característica que depende de su frecuencia. Aumentar la intensidad del haz implica aumentar el número de fotones pero no la energía que lleva cada fotón. Cuando el fotón choca contra un material es capaz de ceder esta energía en un único choque a un electrón. Si esta energía es mayor o igual que la energía que requiere el electrón para escapar del material, que se denomina función trabajo, el electrón es extraído. Este proceso es
instantáneo. Si por el contrario, la energía es menor el electrón no puede ser extraído. Si el fotón posee energía suficiente, es decir una energía e mayor que la función trabajo, entonces el fotón cede su energía al electrón, que es arrancado y que gracias a la energía remanente adquiere energía cinética en este proceso. La frecuencia mínima necesaria que debe tener el fotón incidente para poder extraer un electrón se denomina frecuencia umbral. Cada material posee un valor determinado de la frecuencia umbral, por debajo de la cual ningún electrón puede ser extraído. Este valor varía dependiendo del material, la luz incidente puede estar en la región visible o corresponder a la frecuencia ultravioleta. Los metales alcalinos como Sodio o Calcio requieren poca energía para extraer un electrón. El esquema de la figura muestra el dispositivo. Hay una diferencia de potencial eléctrico V entre las placas A (ánodo) y C (cátodo). Los electrones arrancados alcanzan el cátodo y la corriente es medida por el amperimétro A.
El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887. Sin embargo, la explicación teórica del fenómeno fue dada por Albert Einstein en 1905. En este año Einsten publicó su trabajo Sobre un punto de vista heurístico concerniente con la producción y transformación de la luz en el que extendió la teoría cuántica de Planck[[12]].
Principio de Incertidumbre
Heisenberg
Un aspecto fundamental de la Mecánica Cuántica es el Principio de Incertidumbre, debido a Werner Heisenberg. Dicho principio dice que a mayor precisión sobre la medida de la posición de una partícula, menor precisión habrá sobre su velocidad y viceversa. Esto implica que en mecánica cuántica no podemos hablar ni siquiera de trayectoria (si sabemos donde está, no sabemos para donde se mueve y
viceversa). Por supuesto que en estas consideraciones interviene nuevamente la constante de Planck h, y por ello estos efectos se vuelven insignificantes en el mundo macroscópico cotidiano. Más detalles interesantes sobre el principio de incertidumbre pueden encontrarse aquí.
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Efecto túnel
En nuestro universo cotidiano gobernado por las leyes de la Física Clásica, sabemos que es imposible que al arrojar una pelota contra una pared, la pelota pase a través de ella. Sin embargo, en la mecánica cuántica un objeto sí puede atravesar una pared (que en el mundo microscópico corresponde a una barrera de potencial), con una cierta probabilidad. Este fenómeno, que es uno de los más interesantes y curiosos del mundo cuántico, se conoce como efecto túnel y es la base del funcionamiento de los circuitos integrados que se usan para construir computadoras. Es también la base de la fisión nuclear. Otra aplicación importantísima es el microscopio de efecto túnel [13].
¿Ondas o partículas? ¡Ambas!
En la física clásica, las ondas son ondas y las partículas son partículas. Sin embargo, esto no es así en la mecánica cuántica!, donde las ondas electromagnéticas (que de acuerdo a su frecuencia se manifiestan como luz, rayos infrarrojos, ondas de radio, TV, rayos ultravioleta, rayos X, rayos Gamma, etc.) pueden exhibir propiedades de partícula (fotones), mientras que las partículas pueden también exhibir propiedades de onda!
Puede decirse que tanto la luz y la materia existen en la mecánica cuántica como partículas, y lo que se comporta como onda es la probabilidad de encontrar dichas partículas en algún lugar. Véase también [14].
El principio de superposición
En nuestro mundo cotidiano (que de aquí en más llamaremos el mundo clásico), uno puede estar vivo o muerto, es decir, en un estado vivo, o en un estado muerto, pero claramente no puede estar en una superposición de ambos estados, es decir, vivo y muerto al mismo tiempo.
Sin embargo, un sistema cuántico sí puede estar en una superposición de estados. El principio de superposición, uno de los principios fundamentales de la Mecánica Cuántica, establece que si un sistema cuántico puede estar en un estado A (por ejemplo vivo) o en un estado B (muerto), puede también estar en una superposición de ambos!
¿Qué significa esto?: Supongamos un sistema cuántico que puede tener energías A y B. Si el sistema está en el estado de energía A, cuando medimos su energía se obtiene el valor A. Y si está en el estado de energía B, al medir obtenemos la energía B. Pero cuando está en una superposición de ambos estados, cuando medimos se puede obtener tanto la energía A como la B, con ciertas probabilidades, las cuales quedan determinadas por el tipo de superposición. Es importante destacar que no se obtiene un valor intermedio entre A y B.
No es sólo un problema de probabilidades! En este punto, algunos lectores pensaran que la situación es confusa pero controlable. Es decir, podrían pensar "Lo que sucede es que cuando el sistema cuántico está en una superposición de estados, tiene una cierta probabilidad de estar en el estado con energía A, y otra de estar en el estado con energía B. Cuando se mide, se sabe entonces en cuál de los dos estados estaba."
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Pero ahora la mecánica cuántica nos sorprende nuevamente: No es posible suponer que el sistema YA ESTABA en el estado A o en el estado B, sino que, para decirlo en forma breve, esto se decide en el momento de la medición, como consecuencia de la interacción entre nuestro aparato de medida y el sistema cuántico que es medido. Es decir, no es posible interpretar la superposición cuántica desde un punto de vista probabilístico tradicional. No existe un modelo clásico local puramente probabilístico que pueda predecir los resultados cuánticos. Este aspecto se ha investigado profundamente en los últimos años y las predicciones de la mecánica cuántica han salido siempre victoriosas en los experimentos! (Proximamente se darán en este sitio detalles sobre las desigualdades de Bell y la muy famosa paradoja EPR).
Entre otras cosas, el principio de superposición permite el fenómeno del entrelazamiento cuántico, el cual a su vez posibilita la teleportación cuántica. Y como si fuera poco, la superposición de estados hace factible una forma completamente nueva de computación, denominada computación cuántica, todavía en fase experimental y actualmente objeto de intensa investigación, la cual está basada en qubits (quantum bits) en lugar de bits, y permitiría reducciones extraordinarias en el tiempo de cómputo de ciertos cálculos.
Algunos desarrollos conceptuales notables de las últimas decadas:
1981: W. Zurek indtroduce los conceptos de decoherencia y estados puntero, proporcionando una teoría consistente de la medida en la mecánica cuántica
1982: W. Wooters y W. Zurek demuestran la imposibilidad de clonación exacta en la mecánica cuántica y sus profundas implicancias
1984: C.H. Bennett y G. Brassard introducen el concepto de criptografía cuántica (distribución cuántica de claves)
1985: David Deutsch introduce el concepto de computadora cuántica
1989: R.F. Werner introduce el concepto de entrelazamiento cuántico para estados cuánticos generales
1991: A. Ekert introduce la criptografía cuántica basada en entrelazamiento
1993: C.H. Bennett, G. Brassard, W. Wootters y otros introducen la teleportación cuántica, basada en el entrelazamiento cuántico
1994: P. Shor demuestra que una computadora cuántica puede resolver el problema de la factorización en forma mucho más eficiente que uno computadora clásica, transformando el problema de duro a factible
1996: L. Grover demuestra que una computadora cuántica puede resolver el problema de búsqueda de manera más eficiente que una computadora clásica
2001: W. Zurek introduce el concepto de discordancia cuántica, que distingue correlaciones cuánticas no equivalentes al entrelazamiento
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2008: C. Caves y otros demuestran que la discordancia cuántica juega un rol central en la computación cuántica basada en estados no puros
Contracorriente
Usos y abusos de la mecánica cuántica
Alberto C. De la Torre
La mecánica cuántica tiene un problema con su nombre. Es demasiado atractivo y misterioso. Si se hubiese llamado "teoría de cota inferior a la acción para el modelado de sistemas físicos", la habrían dejado tranquila y no sería necesario salir a explicar que en numerosos usos de la palabra "cuántica" no hay ninguna relación válida con la física. A diferencia de lo que sucede con la medicina, no existe una ley que proteja contra el "ejercicio ilegal de la física" y no hay penalidad para los que abusan de ella para propagar falsedades o para justificar ideologías esotéricas. Debemos entonces informar y educar a la sociedad para que no se deje embaucar por los charlatanes que invocan a la mecánica cuántica con el fin de hacer creíbles sus delirios.
Un poco de historia
A fines del siglo XIX se creía que las teorías físicas disponibles eran suficientes para explicar todos los fenómenos de la naturaleza. Se pensaba entonces que toda pregunta referida al comportamiento de los sistemas físicos encontraría una respuesta correcta mediante la aplicación de las llamadas teorías clásicas. Tal era la confianza que se tenía en la física clásica, que se anunciaba "el fin de la física". Solamente había un par de "pequeños problemas" que la física clásica no lograba explicar. Uno estaba relacionado con el color de los cuerpos incandescentes y el otro con la variación en la velocidad de la luz cuando la fuente emisora está en movimiento. El anuncio del fin de la física resultó ser tan falso como esperamos que sea falso el anuncio -promulgado a fines del siglo XX- del fin de las ideologías. En efecto, de esos "pequeños problemas" surgieron dos grandes revoluciones de la física que conmocionaron a todos los ambientes culturales: la mecánica cuántica y la relatividad. No trataremos aquí a la relatividad y nos dedicaremos a exponer los aspectos esenciales de la revolución cuántica.
Éxitos y fracasos de la física clásica
La física clásica, la del siglo XIX, es extremadamente exitosa para describir el comportamiento de sistemas físicos, llamados macroscópicos, que son los que podemos percibir directamente con nuestros sentidos. Las piedras, los motores, la luna y los planetas, los ríos, los relojes, los rayos y los truenos, el viento, las olas y mareas, las máquinas y los procesos con todas sus propiedades de masa, energía, impulso, el calor, la luz y los colores y una inmensidad de cosas que encontraban explicación satisfactoria con la física clásica. Es interesante notar que todos estos sistemas físicos y procesos son los que han intervenido en el desarrollo de nuestra intuición, esto es, en la expectativa que tenemos y que usamos para predecir el comportamiento de las cosas. Si soltamos un objeto, predecimos que va a caer, porque eso es lo que hemos experimentado miles de veces. Si dejamos un objeto en un lugar, esperamos que permanezca allí o que se mueva de acuerdo a causas conocidas. Si un objeto puede tener alguna propiedad como cierta posición o cierta velocidad, o cierto color, esperamos que estas propiedades estén presentes o ausentes, pero con certeza. Debido
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a que el desarrollo de la intuición ha sido influenciado por nuestro contacto con sistemas que describe correctamente la física clásica, decimos que la intuición es clásica.
La física clásica fracasa, hace predicciones falsas (que no se corroboran en los experimentos) cuando se la aplica a sistemas físicos muy pequeños, livianos y tenues. Para éstos se desarrolló la mecánica cuántica, que se aplica con formidable éxito a sistemas 10 mil millones (1010) de veces más pequeños que los sistemas perceptibles por nuestros sentidos, 1.000 cuatrillones (1027) de veces más livianos y 10.000 quintillones (1034) de veces menos activos y más débiles. ¿Tenemos derecho a pensar que nuestra intuición, desarrollada con los sistemas clásicos, se aplique correctamente a sistemas físicos tan alejados de nuestros sentidos? ¡Claramente no! Otorgarnos ese derecho sería repetir el error antropocéntrico tantas veces cometido en la historia de la ciencia. Por ello, debemos estar preparados para aceptar que el comportamiento de los sistemas cuánticos viole nuestra intuición y nos asombre. La mecánica cuántica nos sugiere educar la intuición para hacer aceptables ideas altamente anti-intuitivas y asombrosas pero necesarias en la descripción del comportamiento de los sistemas cuánticos. En cierto sentido, la mecánica cuántica es "paranormal" porque los sistemas cuánticos se comportan en forma diferente a lo que "normalmente" estamos acostumbrados a observar. Sin embargo, a diferencia de los supuestos fenómenos paranormales, las predicciones asombrosas de la mecánica cuántica cuentan con una abrumadora evidencia experimental. La teoría cuántica es asombrosa pero ha sido confirmada por experimentos de altísima precisión. Por ejemplo, el cálculo del momento magnético del electrón ha sido comprobado con una precisión tan grande como la que resultaría de medir la longitud del ecuador de la tierra con un error menor a una décima de milímetro.
La revolución cuántica
La característica esencial y revolucionaria de la mecánica cuántica es que, además del valor asociado a cada observable de la realidad, aparece indisociablemente otra cantidad que está relacionada con cierta indeterminación, o incerteza, o error, o imprecisión, o difusión, o dispersión, o variación, en el valor asignado al observable. Los múltiples nombres que hemos presentado son indicativos de la ambigüedad de interpretación que aqueja a esta cantidad. Los dos primeros, indeterminación e incerteza, son los más usuales y corresponden a dos interpretaciones opuestas que no explicaremos aquí. Cuando la indeterminación de una cantidad es grande y hacemos experimentos para observar dicha cantidad, obtendremos diferentes valores que manifiestan la incerteza en la cantidad medida. La teoría no puede predecir con exactitud el valor que mediremos y sólo nos da la probabilidad asociada a cada valor. La mecánica cuántica sugiere la existencia del indeterminismo en la realidad. Más asombroso aún, sucede que las indeterminaciones en las cantidades observables no son todas independientes sino que están relacionadas de manera inexplicable para nuestra intuición clásica. Por ejemplo, la indeterminación en la posición de un objeto puede hacerse pequeña, pero lo hará a expensas de una gran indeterminación en su velocidad. Un electrón bien localizado se comporta como una partícula, aunque con velocidad indefinida. Viceversa, si lo obtenemos con una velocidad bien definida se comportará como una onda sin ubicación precisa. Esta es la llamada dualidad onda-partícula. Existen experimentos en que los electrones se manifiestan como ondas, similares a la luz, cuando pasan por rendijas: interfieren y difractan pero en otros experimentos, los mismos electrones impactan puntualmente como partículas. ¿Qué es entonces un electrón, una partícula o una onda? La mejor respuesta a esta difícil pregunta es: ¡ni una cosa ni la otra! La realidad del electrón es algo maravillosamente bello y sutil que no debe describirse con nuestra intuición clásica, aunque en ciertos experimentos muestre una cara similar a la de una partícula y en otros a la de una onda. Onda y partícula son dos diferentes perspectivas clásicas de una misma realidad cuántica compleja. Son dos visiones complementarias
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de la realidad. Niels Bohr creó el concepto de "complementariedad" para caracterizar a la posibilidad de coexistencia de propiedades opuestas, incompatibles, que son por un lado necesarias para la descripción completa del sistema físico pero por otro lado no pueden ser consideradas simultáneamente porque se excluyen.
La distorsión paranormal
La aparición de la mecánica cuántica ha tenido grandes consecuencias culturales y filosóficas por un lado, científicas y tecnológicas por el otro y, desafortunadamente, también ha sido avasallada como instrumento para engañar y estafar. Veamos brevemente estos tres aspectos. Primero, la mecánica cuántica ha introducido una nueva forma de concebir la existencia de los objetos microscópicos. Estos objetos existen pero sus propiedades difieren de las que asignamos a los objetos grandes que percibimos directamente con nuestros sentidos. Así podemos concebir que una partícula puede existir (ser) pero no tener una localización exacta (estar); que la observación de alguna característica de la realidad no implica la puesta en evidencia de una propiedad preexistente (indeterminismo); que toda descripción que hagamos del objeto con conceptos clásicos, obligatoriamente excluye otras posibles descripciones (complementariedad). La mecánica cuántica ha hecho un gran aporte al debate filosófico al demostrar que el realismo ingenuo, que propone que la realidad es tal cual como nosotros la percibimos, es falso. En el segundo aspecto, el impacto científico y tecnológico de la mecánica cuántica es gigantesco. "La mecánica cuántica explica toda la química y gran parte de la física" dijo algún famoso. El desarrollo de nuevos materiales, toda la electrónica, la superconductividad, la energía nuclear y casi la totalidad de la tecnología moderna no hubiera logrado el nivel de desarrollo alcanzado sin la mecánica cuántica. Finalmente, es importante aclarar que los efectos asombrosos de la mecánica cuántica aparecen en sistemas físicos extremadamente pequeños, tenues y livianos, pero para sistemas físicos grandes, como los que nosotros percibimos con nuestros sentidos, estos efectos asombrosos se promedian, se cancelan, y emerge así el comportamiento "normal" que acostumbramos a percibir. La transición de lo cuántico a lo clásico, llamada "decoherencia", se presenta ya al nivel submolecular y es por lo tanto falso pensar que la mecánica cuántica pueda explicar fenómenos macroscópicos "paranormales" (en rigor, nunca observados) tales como la telekinesis, bilocalidad y otros. Tampoco brinda la mecánica cuántica algún soporte a creencias religiosas o misticismos orientales. Ying-yang, tao, holismo, terapias cuánticas, fenómenos paranormales y teletransportación, entre otros, no tienen nada que ver con la física cuántica, y los que invocan el enorme prestigio y rigor de esta teoría para aportar alguna credibilidad a esas charlatanerías están simplemente engañando; si además, como es usual, sacan de eso algún rédito económico, están estafando.
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA TEMAS DE FISICA QUINTO SEMESTRE
Estudiante:________________________________________________________________
Grupo-grado:___________________ Especialidad:______________ Fecha:_________
LECTURA: Estructura atómica de la sustancia en la profundidad de la materia.
Tenemos mucho que aprender de la estructura de la materia. La primera idea que surgió en ese aprendizaje fue la del átomo. Este es el término científico más básico y antiguo inherente a dicha estructura; los filósofos griegos lo usaron hace más de dos mil años. Para ellos el átomo era uso de los “bloques de construcción” de la naturaleza- Pensaban en pequeñas partículas indivisibles con las cuales estaban formadas todas las sustancias. La palabra átomo se deriva del latín átomos y
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éste del griego (privar, cortar o dividir), que significa indivisible. Ellos comparaban a esas partículas con los tabiques utilizados en la edificación de sus templos. Tal idea resulta muy rudimentario si la confrontamos con nuestros conocimientos actuales. A principios del siglo XIX. Entonces el concepto de átomo fue corregir por un individuo común y corriente, descolorido pero brillante, un profesor inglés llamado John Dalton (1766-1844), quien sugirió que todos los átomos de un elemento tenían el mismo tamaño y el mismo peso, es decir; introdujo la idea de la masas atómicas (cada elemento tienen su propia masa atómica).
Aunque Dalton desconocía las partículas subatómicas (electrones, protones y neutrones) fue capaz de predecir algunas de las leyes más esenciales de la química.
1. De acurdo con la lectura, ¿crees que el significado actual de la palabra átomo siga siendo el de indivisible?, ¿Por qué?
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2. ¿Cuáles fueron las dos ideas referentes a los átomos planteadas por John Dalton?. Para ampliar tu respuesta te sugerimos consultar el tema La evidencia química, que será tratado después de este.
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3. De las suposiciones hechas por Dalton al desarrollar su teoría atómica, ¿cuál de las siguientes posee validez actual?. Responde y explica tu respuesta
a) Cualquier elemento consiste en la agrupación de pequeñas partículas llamadas átomos. b) Los átomos de cualquier elemento son exactamente iguales c) Los átomos son indestructibles d) Los átomos se combinan en números pequeños
ACTIVIDAD PRACTICA TEMAS DE FISICA QUINTO SEMESTRE
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Grupo-grado:___________________ Especialidad:______________ Fecha:_________
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En esta actividad podrás elaborar cristales en un cordón de algodón o estambre. Harás crecer esos cristales como si fuesen joyas; lo sorprendente es que te los podrás comer, ya que serán de azúcar.
Material
1 ½ taza de agua 50cm de cordón de algodón o de estamble Cuchara sopera Lápiz Olla o jarrita para hervir agua 3 clips de metal ¾ de taza de azúcar Vaso de vidrio
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PROCEDIMIENTO Vacía la taza y media de agua en la jarrita y hiérvela. Cuando esto suceda, retira el traste del fuego y disuelve la los ¾ de taza de azúcar. Deja enfriar u poco la mezcla mientras anudas tres trozos de cordón a cada uno de los clips (Deben estar bien limpios y enjuagados). Prepara el vaso de vidrio. Cuando la solución de azúcar esté más fría, vacia dentro del vaso hasta que su nivel llegue a 1cm de la boca del mismo. Es muy importante que dejes reposar el vaso durante varias horas. ¡No lo mueva! Los cristales podrían llegar a medir un centímetro. Presenta tu hipótesis Registra tus observaciones Argumenta tu conclusión, determinando si se cumple o no la hipótesis y porque
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