Download pdf - Ciencias Naturales EJE FISICA - curriculumnacional.cl · > ¿Cuál de los dos casos tiene similitud con el movimiento del oleaje en el mar? > Acudiendo a sus conocimientos previos,

Ciencias Naturales|ProgramadeEstudio|1°medio-EJEFISICA

1

ACTIVIDADES

Habilidades de investigación

OAaObservarydescribirdetalladamentelas

característicasdeobjetos,procesosyfenómenos.

OAjAnalizaryexplicarlos

resultadosdeunainvestigacióncientífica,

paraplantearinferenciasyconclusiones.

Actitudes OAA

Mostrarinterésporconocerycomprenderfenómenos

científicos.OAD

Manifestarpensamientocríticoyargumentaren

baseaevidenciasválidasyconfiables.

1. Concepto de onda

> Lasylosestudiantesobservanlasiguientefiguraquerepresentadostiposdemovimientodelamateria.Conestostiposdemovimientoseintroduciráelconceptodeondacomoformadetransmitirenergíadeunlugaraotro.

> Porobservaciónyanálisisdelafigura,alumnasyalumnoscaracterizan

losmovimientospresentesenloscasos1y2.> ¿Cómosecomportalamateriaquesemueveencadaunodeloscasos?> ¿Cuáldelosdoscasostienesimilitudconelmovimientodeloleajeenelmar?> Acudiendoasusconocimientosprevios,¿algunodelosdoscasosse

asemejaaunmovimiento ondulatorio?> Proporcionanejemplosqueconocenyquecatalogancomomovimientos

ondulatorios.> Juntoalaoeldocenterevisanlasrespuestasyseelaboraunconcepto

deondacomomecanismoparatransmitirenergía.

19TodaslassugerenciasdeactividadesdeesteProgramaconstituyenunapropuestaquepuedeseradaptadadeacuerdoacadacontextoescolar,paralocualserecomiendaconsiderar,entreotros,lossiguientescriterios:característicasdelosy lasestudiantes(intereses,conocimientosprevios,incluyendopreconcepciones,creenciasyvaloraciones),característicasdelcontextolocal(urbanoorural,sectoreconómicopredominante,tradiciones)yaccesoarecursosdeenseñanzayaprendizaje(biblioteca,internet,disponibilidaddematerialesdeestudioenelhogar).

Demostrarquecomprende,pormediodelacreacióndemodelosyexperimentos,quelasondastransmitenenergíayquesepuedenreflejar,refractaryabsorber,explicandoy considerando:

> Suscaracterísticas(amplitud,frecuencia,longituddeondayvelocidaddepropagación,entreotras).

> Loscriteriosparaclasificarlas(mecánicas,electromagnéticas,transversales,longitudinales,superficiales).

Piezasdedominó

SUGERENCIASDEACTIVIDADES19

2

2. Ondas en el agua

> Enunrecipienteviertenaguayesperanaqueestaquedeenequilibrio;luegotocan,conlapuntadeunlápiz,unlugardesusuperficie,comosemuestraenlasiguientefigura:

Corcho

> Describenyregistranloqueobservan.> Analizansiloquevenmoversesobreelaguaesonounaonday

proponenmétodosexperimentalesquepermitanprobarlo.

> Colocanenelaguauncorchoocualquiercosaquefloteypredicenquéocurriráconeseelementocuandosetoqueelaguaconlapuntadellápiz.

> Verificansupredicciónyanotanlasconclusiones.> Organizanundebateparaanalizarsilasolasdemarconstituyenonoun

fenómenoondulatorio.

> Responden:¿cuántasmanerasconocenacercadecómosepuedepropagarlaenergíaenelUniverso?

Habilidades de investigación OAaObservarydescribirdetalladamentelascaracterísticasdeobjetos,procesosyfenómenos.OAmDiscutirenformaoralyescritalasideasparadiseñarunainvestigacióncientífica.

Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OADManifestarpensamientocríticoyargumentarenbaseaevidenciasválidasyconfiables.

Observaciones a la o el docente

Sesugierequeestaactividadserealiceconlosmaterialesseñaladosenlafigura.

Esimportantequelaoeldocenteresalteelhechodeque,paraqueunfenómenoseaondulatorio,noseexcluyeelmovimientodemateria;losdominóssemueven,peronohayningunapiezaquesemuevadelpuntoAalZ.


Laoeldocentedebeorientarladiscusiónentresusestudiantesconelobjetodequereconozcanquelasolasdemarsonunfenómenocomplejo;muchasvecesconstituyenunfenómenoondulatorio(concomponenteslongitudinalesytransversales)yenpartenoondulatorio,cuandohayarrastredeagua.Seaconsejadejarclaro,asimismo,quesibienlosmaremotosotsunamistienengrandesdiferenciasconlasolasnormales(producidasprincipalmenteporelviento),enaltamarsonunfenómenoclaramenteondulatorio,peroalllegaralascostassuelenarrastrargrandescantidadesdeagua.

Lápiz

Recipienteconagua

U1

3


OAaObservarydescribirdetalladamentelas


OAfConducirrigurosamente

investigacionescientíficas.

Actitudes OAA


científicos.OAC

Trabajar,responsablemente,enequiposenlasolucióndeproblemascientíficos.

OADManifestarpensamientocríticoyargumentaren



OAbFormularpreguntasy/oproblemas, a partir deconocimientocientífico.

OAjAnalizaryexplicar

losresultadosdeunainvestigacióncientífica,

paraplantearinferenciasyconclusiones.

Actitudes OAA


científicos.OAD



3. Ondas en resortes

> Enunresorteparaondas,dispuestocomosemuestraenlasiguientefigura,agitanunextremoconlamano,mientraselladocontrariodebeestarfijo.Alrespecto,observanyregistranquéocurreenlossiguientescasos:

- Subiéndoloybajándolounavez(generandounpulsotransversal).- Subiéndoloybajándolorepetidasveces(generandounaondaperiódica

transversal).

- Moviéndoloenlamismadirecciónenqueestádispuestoelresorte(generandounaondaopulsolongitudinal).

> Responden:deacuerdoaloobservado,¿conquéserelacionalaenergíaquetransportaunresorteparaondas?

4. longitud de onda de una onda

> Basándoseenunafiguracomolaquesemuestraacontinuación,lasylos

estudiantesdefinenelconceptodelongituddeonda(l),entérminosdeladistanciaquerecorrelaondaenuncicloy/operiodo.

> Debatensobre lasiguientesituación:unounaestudianteafirmaque lalongituddeondatambiénsepuedemedirentresupuntomásalto(crestaomonte)yelmásbajo(valle).Estaafirmación,¿escorrectaoerrónea?

> Siesincorrecta,¿cómoexplicaríanelerrorquehayensuafirmación?Siescorrecta,danunejemploqueconozcandondelalongituddeondasemidadeeseforma.

> ¿Quérepresentalaamplituddeunaonda?> Laenergíaquetransportaunaondamecánica,¿serelacionaconlalongitud

deonda,consufrecuenciaoconsuamplitud?

Pulsotransversal

Ondaviajera

Pulsolongitudinal

l

l

4


Uncuadrocomoelsiguientepuedeorientaracercadelresultadoqueseesperaenesta investigación.

5. Clasificación de ondas

> Realizanunainvestigacióndestinadaaclasificarlosfenómenosondulatoriosdeacuerdoadistintoscriterios,mencionandoejemplosparacadaunodeloscasos.

> Responden:Enrelaciónconlaenergíaquetransportanlasondas,¿cuálesladiferenciaentrelasondasmecánicasylaselectromagnéticas?

Habilidades de investigación OAePlanificarunainvestigaciónnoexperimentaly/odocumental.OAhOrganizardatoscuantitativosy/ocualitativosconprecisión.

Actitudes OABTrabajarytratardatosconrigurosidad,precisiónyorden.OACTrabajar,responsablemente,enequiposenlasolucióndeproblemascientíficos.


Sesugiereestaratentocuandosegraficaunaonda;conlavariabletiempoenelejehorizontal,escomúnqueenlamismacurvaseseñaleelperiododelaondaylalongituddeondadelamisma.Siestoocurre,lasylosestudiantespuedenconfundirlosconceptosdeperiodoconeldelongitudde onda.

Pulso

Sonidobreve,golpe,explosiónDuración

Ondaperiódica Notamusical

delmedio

Longitudinales Sonidoenelaire

Transversales Cuerdaguitarra

Torsión Cuerdadeviolín

LímitesViajera Sonidoenelaire

Estacionaria Ondaatrapadaenunacuerda

Mediode

mecánicasSonido,sismosyenresortes,entreotros

Inmaterialeso

Luz,radioyrayosX,entreotros

Dimensiones

Unidimensional Cuerdasoresorteslargos

Bidimensional Superficiales(agua,teladetambor)

Tridimensional Espacio(sonidoenelaire)

U1

5


OAhOrganizarconprecisión

datosconfiablesypresentarlosentablas,

gráficos,modelos,conlaayudadelasTIC.

Actitudes OAB

Trabajarytratardatosconrigurosidad,precisióny

orden.OAD




OAcFormular y fundamentarhipótesis comprobables.

OAdPlanificardiversosdiseños

deinvestigacionesexperimentalesqueden

respuestaaunapreguntay/oproblemasobrelabase

dediversasfuentesdeinformacióncientífica.

OAfConducirrigurosamente

investigacionescientíficas.OAi

Crear,seleccionar,usaryajustarmodelosparadescribirmecanismosyparapredeciryapoyar

explicaciones.

6. Clasificación de ondas

> Consideranelsiguientemapaconceptualinconclusoylocompletanconlosconectoresyconceptosquefaltan.

7. Características de las oscilaciones explicadas con un péndulo simple o un resorte vertical

a. Utilizandounpéndulosimpleounovertical,comolosqueseilustranenlas

figuras, explican los conceptos de ciclo, elongación, amplitud, periodo yfrecuenciaenunaoscilación,refiriéndosealasunidadesdemedidasusualesenqueestosseexpresan.

a Hilo

Péndulosimple Péndulovertical

6

> Respondenpreguntascomo:- Paraunobjetoquevibramuyrápidamente,conunperiododeoscilación

de0,01s,¿cuálessufrecuencia?

- Silafrecuenciadeunavibraciónesde500hertz,¿cuálessuperiododeoscilación?

- Unpéndulodado,¿puedeoscilarcondiferentesamplitudes?,¿ycondiferentesfrecuencias?Argumentansus respuestas.

Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OADManifestarpensamientocríticoyargumentarenbaseaevidenciasválidasyconfiables.OAHReconoceryvalorarlosaportesdehombresymujeresalconocimientocientífico.

b. Formulanunahipótesisenrelaciónconlosfactoresdeloscualesdependeel

periododeoscilacióndeunpéndulo.

> Diseñanyllevanacabounexperimentoquepermitaponerlahipótesispostuladaaprueba.

> Realizanelexperimentoenequiposdetrabajoydespuésredactansusconclusiones.

> Responden:¿cómoseexplicaelhechodequelaamplituddeunpéndulo,mientrasoscila,vayadisminuyendo?

> Enunpéndulo,¿suenergíaestáasociadaasufrecuenciaoasuamplituddeoscilación?


Definir,enconjuntoconlasylosestudiantes,losconceptosde:

> Ciclo,comounaoscilacióncompleta,porejemplodeidayvuelta.> Periodo,comoladuracióndeunciclo.

> Elongación,comolaseparacióndelpénduloapartirdelaposicióndeequilibriodeeste,enuninstantecualquiera.

> Amplitud,comolaelongaciónmáxima.

> Frecuencia,comoelnúmerodeoscilacionesporunidaddetiempo.

Acordarquesedebeusarelsegundoparamedirelperiododelasvibraciones,yelhertz,o Hzo 1 ,paramedirlafrecuencia.

U1

7

c. Desafío:Estudianexperimentalmentelasoscilacionesverticalesdeunamasaquecuelgadeunresorteoelástico,constatandoquesonaplicableslosmismosconceptosquepermitendescribirlasoscilacionesdeunpéndulo(elongación,amplitud,periodoyfrecuencia),loscualespuedenasociarseaunaondaperiódica,segúnseilustraenlafigurasiguiente:

> Alrespectoresponden:¿quéocurreconlafrecuenciadeoscilaciónsisemodificalamasaquecuelgadelresorte?

> Laamplitudquetienelamasaoscilante,¿dependedesumagnitud?


Serecomiendautilizarcronómetros(disponiblesenmuchosteléfonoscelulares)paramedireltiempoquetardaunpéndulo,dealrededorde30centímetrosa1metrodelargo,enrealizardiezoscilacionesseguidasyasídeterminarsuperiodo. Repetir la medición duplicando, triplicando, etc., la masa; luegocambiandolaamplitudy,finalmente,modificandolalongituddelpéndulo.

Puedeserinteresanteenfatizarque:GalileoGalileifuequiendescubrióqueelperiododeoscilacióndeunpéndulodependefundamentalmentedesulongitud,observandolaoscilacióndelalámparacentraldelaCatedraldePisa.EstedescubrimientollevóalcientíficoChristiaanHuygensainventarelrelojdepénduloenSuiza.Elperiododeoscilacióndeunpéndulodealrededorde25centímetrosdelongitudesdeprácticamente1segundo.

Paraexperimentar conpéndulos simplesserecomiendausar lasimulacióndisponible en la dirección http://phet.colorado.edu/sims/pendulum-lab/pendulum-lab_en.html

Sesugiereexplicarqueelpropósitodeestudiarelmovimientodeunpéndulosedebeaqueesteconstituyeunbuenmodelodevibración,quelespermitirácomprendervariosdelosmásimportantesconceptosquecaracterizanalasondas,conlaventajadequesonobservablesasimplevista,comosiocurrieranencámara lenta.

8

8. Rapidez de propagación de una onda

> Lasylosestudiantesdebatensobreelconceptoderapidezdelasondasydelosfactoresdeloscualesestadepende.Paraelloesconvenientequerespondapreguntascomo:

- ¿Cómoserelacionalarapidezdeunaondacon:

• laformadeoscilardequiénlagenera?

• laenergíaqueellatransporta?

• suamplitud?

- ¿Quérelaciónexisteentrelalongituddeondadeunaondaperiódicay:• sufrecuencia?

• larapidezdelaonda?

- Paraelcasodelapropagacióndeunaonda,¿eslomismorapidezquevelocidad?Sinoloes,¿quédiferenciashayentreambosconceptos?

> A partir de las respuestas dadas a las preguntas anteriores, alumnos yalumnasproponenydebatensobrelasideas,paraverificarunoomásdesusplanteamientosenformaexperimental.

Habilidades de investigación OAiCrear,seleccionar,usaryajustarmodelosparadescribirmecanismosyparapredeciryapoyarexplicaciones.OAmDiscutirenformaoralyescritalasideasparadiseñarunainvestigacióncientífica.

Actitudes OABTrabajarytratardatosconrigurosidad,precisiónyorden.OAHReconoceryvalorarlosaportesdehombresymujeresalconocimientocientífico.


Laoeldocentedebeasegurarsedeque,despuésdeldebate,susestudiantesreconozcanquelarapidezconquesepropagaunaonda:

> Nodependedelmecanismoquelogeneranidelaenergíaoamplitudinvolucradaenelfenómeno.

> Dependedelmedioporelquesepropagaydelascondicionesfísicasalasqueseencuentresometido.Porejemplo,larapidezdeunaondasuperficialenaguadependesolodelaprofundidaddeesta;larapidezdeunaondaenunresortedependedelmaterial,grosordelalambre,entreotrosfactores,delresorteydelasfuerzasentresusextremos.

> Periódicaesv=lf,dondel yfsoncantidadesinversamenteproporcionales.

Serecomiendatambiénrealizarvariadosejercicios,encontextoscercanosalosylasestudiantes,destinadosafamiliarizaralestudianteconlarelaciónv=lf.Probablementeseanecesarioreforzarelsignificadodelosconceptosdevelocidadyderapidez,dondevelocidadserefiereacuántosedesplazaunobjetoenuntiempodeterminado,y rapidez,a ladistanciaquerecorreunobjetoenuntiempodeterminado.Asimismo,queenuntrayectorectilíneo,enunúnicosentido,lamagnituddelavelocidadtieneelmismovalorquelarapidez.

U1

9


OAhOrganizardatos

cuantitativosy/ocualitativosconprecisión.

OAiCrear,seleccionar,usaryajustarmodelosparadescribirmecanismosyparapredeciryapoyar

explicaciones.OAj

Analizaryexplicarlosresultadosdeuna

investigacióncientífica,paraplantearinferenciasy

conclusiones.

Actitudes OAB

Trabajarytratardatosconrigurosidad,precisióny

orden.OAD



Habilidades de

investigación OAa

Observarydescribirdetalladamentelas


OAlExplicar y argumentar conevidenciasprovenientesdeinvestigacionescientíficas.

9. Parámetros de una onda

> Enlafigurasiguientesemuestraelperfildeunaondaquesepropagadeizquierdaaderecha.Respondenlaspreguntasquesiguen,considerandolainformaciónpresenteenlafigurayquecadarectángulodelcuadriculadotiene2cmdealtoy3cmdeancho.

- ¿Cuáleslaamplituddelaonda?

- ¿Cuáleslalongituddeondadelaonda?- ¿Cuáleselperiododelaonda?- ¿Cuáleslafrecuenciadelaonda?- ¿Conquérapidezsepropagalaonda?- Siesaondasepropagaradurante10s,¿quédistanciarecorrería?- Aldibujarelperfildelaondaluegode20s,¿cuántascrestasomontes

habríaque representar?

10. Absorción y reflexión de una onda

> Utilizanunacuerdaounresortelargoyrealizanexperimentoscomolos

siguientes,registrandoloqueobservan:

a. Hacenoscilarunacuerdaoresorte,tomándoladeunextremoydejandoelotroextremolibre,afindeproducirunaúnicaoscilación.

- Respectoalo observado:• ¿Cómosecomportabalaamplituddelaoscilaciónamedidaquese

propagabaalolargodelacuerda?,¿porqué?

• Silacuerdaoresortefueramuylargo,¿laoscilaciónprovocadahastadóndellegaría?,¿porqué?

• ¿Ocurreloqueseobservóenlacuerdaoresorteenotrosmediosconotrotipodeondas,conondassonorasporejemplo?

10

• ¿Habrían cambiado las respuestas anteriores si en vez de unaoscilación se hubiesen provocado una serie de oscilaciones enformaconsecutiva?

b. Atanunextremodelacuerdaoresorteytomandodelotroextremoprovocanuna oscilación.

- Responden:¿Quéocurrióconlaoscilacióncuandollegóalextremofijodelacuerdaoresorte?

> Finalmente,enequipos,utilizanlasobservacionesyrespuestasalaspreguntasparadefinirlosconceptosdeabsorciónyreflexióndeunaonda.

> Proponenlosconceptosalcursoymejoranlaredaccióndelasrespuestas.

11. interferencia de ondas

> Lasylosestudiantesdebatenacercadeloqueocurreensituaciones

comolassiguientes:

> Luegoresponden:- ¿Quéocurreconelpuntomediodelacuerdacuandolosdospulsosllegan

aél,tantoenelcasoAcomoenelB?

- ¿Quéocurriríasilospulsostuvierandistintaamplitud?

- ¿Quéocurriríasilospulsostuvierandistintaforma?

- ¿Quéocurreconlaenergíamientrasdospulsosestáninterfiriendo?

Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OACTrabajar,responsablemente,enequiposenlasolucióndeproblemascientíficos.OADManifestarpensamientocríticoyargumentarenbaseaevidenciasválidasyconfiables.

Habilidades de investigación OAaObservarydescribirdetalladamentelascaracterísticasdeobjetos,procesosyfenómenos.OAlExplicaryargumentarconevidenciasprovenientesdeinvestigacionescientíficas.

Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OABTrabajarytratardatosconrigurosidad,precisiónyorden.

Cuerdaoresorte

U1

11


Esimportantequeeldebatedelcursoconcluyaquelasondasnochocan(comosucedeconlosobjetos),sinoqueellassesuperponenointerfierencuandoseencuentranenelmismolugardelacuerda,ydespuéscadaunacontinúasucaminocomosinadahubieseocurrido.Sepuedeexplicar,opcionalmente,elprincipiodesuperposiciónconunafiguracomola siguiente:

a+b

Zonadeinterferencia

Otrosaspectosimportantesdeseñalarson:

> Lainterferenciaesunapropiedadcaracterísticadelasondasyenalgunoscasospermiteconcluirsiunfenómenoesonodetipoondulatorio.

> EnelcasoAsehabladeinterferenciaconstructivayenelB,deinterferenciadestructiva.

> Elprincipiodesuperposiciónpermiteexplicarlaondaestacionariaylaformacióndenodosopuntosestacionarios.

12