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es una obra colectiva creada y diseñada en el Departamento Editorial de Ediciones Santillana, bajo la dirección de Alejandra Campos, por el siguiente equipo:
Redacción: María Dibarboure
Edición: Omar Adi Santos
Colaboración en edición: Verónica Pimienta y Mariana Rivero
Saber hacer
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La realización artística y gráfica de este libro ha sido efectuada por el equipo de EDICIONES SANTILLANA S.A., integrado por:
Coordinadora de arte: Andrea Natero Felipe Diseño y diagramación: Andrea Natero Felipe y Verónica PimientaFotografía e ilustraciones: Archivo Santillana y Getty Corrección de estilo: María Lila Ltaif
Este libro no puede ser reproducido total ni parcialmente en ninguna forma, ni por ningún medio o procedimiento, sea reprográfico, fotocopia, microfilmación, mimeógrafo o cualquier otro sistema mecánico, fotoquímico, electrónico, informático, magnético, electroóptico, etcétera. Cualquier reproducción sin el permiso de la editorial viola derechos reservados, es ilegal y constituye un delito.
© 2017, Ediciones Santillana S.A.Juan Manuel Blanes 1132Montevideo, UruguayCorreo electrónico: [email protected]
ISBN: 978-9974-92-001-9Queda hecho el depósito que dispone la ley.
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Índice
Unidad I. La ciencia 8
Capítulo 1.
Las ciencias y los modelos 10
¿Qué es esa cosa llamada ciencia? 10
¿Qué es una revolución científica? 11
Nueva forma de explicar, nuevo modelo 11
Modelos que causaron revoluciones científicas 12
Revolución en el universo:
del modelo geocéntrico de Ptolomeo
al modelo heliocéntrico de Galileo Galilei 12
Revolución en los seres vivos:
de las ideas de Lamarck a las ideas de Darwin 13
Un modelo a manera de ejemplo: la célula 14
Darwin y el origen de las especies 14
En un comienzo… 15
¿Qué caracteriza a un ser vivo? 15
En la célula está todo 16
Observando células 16
Una célula, muchas células 17
Las células y sus funciones 17
La célula por dentro 18
Organización celular 18
Estructura y función 19
Volvemos a la historia:
la construcción del modelo 19
Tema en imágenes: Modelos de células
procariotas y eucariotas 20
Ordenando ideas 22
Construyo ciudadanía: Cuidar el ambiente,
responsabilidad de todos 23
Soy científico: Buscando respuestas 24
Unidad II. Lo que es 26
Capítulo 2.
Los seres vivos y el ambiente 28
Ambientes acuáticos y terrestres 28
Poblaciones y comunidades 29
¿Qué es un ecosistema? 30
El componente biótico 31
Individuos y especies 32
La importancia de una definición 33
Cómo se relaciona el componente biótico 34
Dentro de la especie 34
Entre especies 34
Formas de vincularse 35
Mutualismo 35
Simbiosis 35
Depredación 35
Comensalismo 35
Tema en imágenes: Relaciones en acción 36
Otras relaciones entre especies 38
El crecimiento de las poblaciones 39
Capítulo 3.
Modelo corpuscular de la materia 40
¿Qué es la materia? 40
La historia del modelo corpuscular
de la materia (MCM) 40
La idea se modifica 41
Dialogando con los griegos 41
Átomos, corpúsculos y moléculas 42
¿Qué hay entre los corpúsculos? 43
Para pensar 43
Búsqueda de explicaciones 44
Los estados de la materia 44
Acción de la presión 45
Variación de temperatura 45
Una particularidad: más espacio en estado sólido 45
La ley de conservación de la masa 46
Un ejemplo para comprender 47
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Índice
Capítulo 4.
Fenómenos ondulatorios 48
¿Qué son las ondas? 48
¿Cómo se representan? 48
La luz y el sonido… fenómenos ondulatorios 49
El sonido… ¿qué es? 49
Intensidad, tono y timbre 50
El eco 50
Los oídos, grandes receptores 51
La luz como onda 52
Newton y el espectro luminoso 52
Un espectro luminoso natural 53
Lo que vemos y lo que no 53
Los objetos y la luz 54
Las sombras 54
Colores reflejados 55
Capítulo 5.
El universo 56
¿Qué es el universo? 56
Buscando los orígenes 56
Teorías que conviven 57
¿Por qué la teoría del Big Bang es por
ahora la mejor explicación? 57
El universo y sus orígenes 58
¿Cómo se leen esas luces? 58
¿Cómo está constituido el universo? 59
Los químicos responden 59
Capítulo 6.
Nuestro planeta Tierra 60
El agua líquida lo distingue 60
La Tierra mirada desde fuera 60
La Tierra mirada desde dentro 61
Estudios sísmicos 62
¿Qué es el tiempo geológico? 63
Estableciendo una escala 63
Las grandes etapas de la historia de la Tierra 63
Las eras geológicas 64
Los fósiles 65
Los fósiles, «huellas del pasado» 66
Los dinosaurios… fósiles famosos 66
Pasos para descubrir un yacimiento
donde pueda haber restos fósiles 67
Sobre dientes de tiburón y estratos plegados 68
Construyo ciudadanía:
Ambientes en problemas 69
Soy científico: Experimentando y analizando 70
Unidad III. Lo que pasa 72
Capítulo 7.
Energía en los seres vivos 74
El proceso de nutrición 74
Tipos de nutrición 74
La fotosíntesis 75
Tema en imágenes:
Fotosíntesis: La base de la vida 76
Organismos productores y consumidores 78
Pirámides de energía 79
El ciclo de la materia 80
Las relaciones tróficas 81
Un ejemplo: las lagunas 82
Redes tróficas 83
Capítulo 8.
Una mezcla particular: el aire 84
Una mezcla con componentes gaseosos,
líquidos y sólidos 84
Otros componentes 85
El aire ocupa un lugar y tiene peso 86
La presión de la atmósfera 86
¿La presión atmosférica vale lo mismo
en cualquier lugar? 86
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¿Por qué no percibimos esa presión? 87
La resistencia del aire 88
Galileo Galilei y su famoso experimento 89
El aire tiende a expandirse 90
La densidad 91
Capítulo 9.
Energía: ¿todo tiene energía? 92
Partiendo de una pregunta 92
La energía se manifiesta 92
Energías cinética y potencial 93
Pasando en limpio 94
La energía de un sistema se conserva 94
La energía no se pierde, pero se degrada 94
La transferencia de energía 95
La energía eólica 96
El aire en movimiento 96
Los combustibles fósiles 97
Capítulo 10.
El universo también cambia 98
El universo cambia 98
El universo se está expandiendo 99
Datos acerca de las galaxias 100
¿Qué es un físico teórico? 101
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Capítulo 11.
El planeta Tierra y sus cambios 102
La deriva continental 102
Wegener proponía pruebas de la
«deriva continental» 102
¿Qué se mueve en realidad? 103
La tectónica de placas 104
Los bordes de las placas 104
Consecuencias del movimiento 105
Evidencias del movimiento 106
Construyo ciudadanía:
Un problema material: los residuos sólidos 107
Soy científico: Construyendo experiencias 108
Proyecto de ciencia en la escuela 111
Proyecto de ciencia en la escuela:
Con juguetes pero no jugando 111
La investigación científica 112
Selección del problema 112
Objetivos y plan de trabajo 112
Un diseño de investigación para la escuela 113
Proyecto: Con juguetes pero no jugando 114
Fundamento 114
Problema 114
Objetivos 114
Plan de trabajo 115
Síntesis 120
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Cómo se organiza el libro
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El proceso de nutrición
Todos los seres vivos requieren energía para cumplir sus funciones, como crecer o reproducirse.
Por ejemplo, si te cortas un dedo se forma una cascarita, pero al poco tiempo tu dedo queda como nuevo otra vez. ¿De dónde salió el «material» para reparar tu dedo? Tu organismo utilizó energía y creó nuevas células que usó para reparar la herida. Lo mismo ocurre cuando las partes de tu cuerpo crecen al formarse más tejido. Igual que tú, todos los seres vivos, ya sean plantas, bacterias, hongos o animales, requieren materiales y energía para poder vivir. ¿Cómo los obtienen? Pues, a través de la nutrición.
A veces oímos hablar de nutrición y alimentación como si fueran la misma cosa; ¿qué opinas?
La nutrición es un conjunto de procesos mediante los cuales los or-ganismos obtienen, transforman, distribuyen y utilizan los nutrientes. También incluye la eliminación de los desechos; todos los seres vivos pro-ducen desechos que eliminan en su ambiente.
Tipos de nutriciónSi bien todos los seres vivos necesitan y utilizan nutrientes, no los ob-
tienen del mismo modo. Algunos, como las plantas, utilizan nutrientes que ellas mismas producen, y por eso son seres vivos autótrofos. Y están los que, en cambio, obtienen sus nutrientes a partir de otros; son los seres vi-vos heterótrofos.
7 Energía en los seres vivos
Las algas son organismos autótrofos, producen su propio alimento.
Glosario
Autótrofo: del término griego auto, que quiere decir ‘por uno mismo’, y trofos, que significa ‘que se alimenta’.
Heterótrofo: hetero significa ‘otro’, ‘diferente’, que se alimenta de otros seres vivos.
Los seres vivos del reino animal tienen nutrición heterótrofa.
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Los oídos, grandes receptores
Nuestras orejas son grandes pantallas, y nuestros oídos son los re-ceptores de las ondas sonoras. El mecanismo es tan maravilloso como complejo, ya que el sonido viaja por al aire en forma de vibración y llega a nuestro tímpano. Esta membrana empieza a vibrar y genera, a su vez, el movimiento articulado de tres pequeños huesos: martillo, yunque y estribo. El último mueve la membrana oval. Esta inicia unas ondas en el líquido contenido en el oído interno. Finalmente, las ondas del líquido estimulan las células receptoras, que se encuentran en una zona llamada caracol. Estas neuronas del caracol, al recibir el estímulo, gene-ran un impulso nervioso que es conducido a través del nervio auditivo.
Explico
La velocidad del sonido depende del medio en el que se propaga y la temperatura del medio. En los sólidos se propaga con más facilidad que en los líquidos, y en estos mejor que en los gases.• ¿Cómo se explica la diferencia de velocidades
en los distintos estados? Para escribirlo usa el modelo corpuscular que aprendiste en el bloque de química.
2 La vibración producida es transmitida al aire.
1 Las cuerdas vocales vibran con el aire que la persona expulsa.
3 En el interior del oído hay una membrana, el tímpano, que recibe la vibración del aire. La información es transmitida al cerebro, donde se interpretan los sonidos.
Pabellón auricular
Conducto auditivo externo
Ondas sonoras
Tímpano
Trompa de Eustaquio
Caracol
Huesillos
Nervio auditivo
Membrana oval
Nervio vestibularConductossemicirculares
Oído externo Oído medio Oído interno
Impulso nervioso
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UNIDAD
Conozco sobre... 1. Las ciencias y los modelos
Me preguntoSi la ciencia se expresa como verdades provisorias, ¿cómo explicamos la expresión de la gente cuando dice «está científicamente comprobado»?
Comprendo sobre...En años anteriores has visto lo que significa el conocimiento que la ciencia produce y sus diferencias con el conocimiento cotidiano. El conocimiento científico es el producto de un largo proceso que supone un recorrido en el que se intenta comprender una situación o fenómeno. En la vida cotidiana nos acercamos a esos mismos fenómenos y situaciones de una manera más natural y en muchos casos sin percibir que estamos frente a algún conflicto o problema.Los científicos tienen maneras muy diversas de exponer sus ideas: hipótesis, teorías, modelos.En todos los casos son construcciones elaboradas, que se expresan afirmativamente pero que siempre serán provisorias, es decir, están sujetas a modificaciones.
La ciencia
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La ciencia en imágenes
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Modelo corpuscular de la materia.
Modelo de célula. Modelo de onda. Modelo planetario.
Pienso sobreLos fenómenos y situaciones de la vida real son muy complejos. Para estudiarlos, los científicos simplifican la realidad lo más posible y desarrollan modelos. En otros años has estudiado el modelo corpuscular de la materia. ¿Has trabajado con otros modelos de la ciencia? ¿En esos casos también se ajusta la idea de modelo?
Conozco sobre…Presenta los números y nombres de los capítulos que leerás en la unidad.
Páginas de contenidoAquí se desarrollan las ideas fundamentales del tema, acompañadas de fotografías, ilustraciones, gráficos actualizados, esquemas y cuadros.
ActividadesEn distintas páginas del libro se te propondrán actividades para abordar la información de diferentes maneras.
RecuadrosEn las páginas de contenido vas a encontrar información complementaria en forma de recuadros de color. Aportan miradas diferentes acerca del tema que estés estudiando en cada caso.
GlosarioEn algunas páginas de contenido podrás encontrar un glosario que te ayudará a comprender mejor el texto central.
Comprendo sobre…Enfoca los temas de la unidad desde una lectura corta que recoge los aspectos más importantes que estudiarás.
La ciencia en imágenesA través de imágenes se otorgan pistas acerca de los temas a trabajar.
Me preguntoLas preguntas de esta sección te permitirán fortalecer la capacidad de interpretar textos relacionados con las ciencias naturales.
Pienso sobreContiene preguntas problematizadoras relacionadas con el desarrollo de la unidad.
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Reviso mi trabajo
Los tsunamis
Los tsunamis son enormes olas generadas principalmente a partir de
terremotos localizados en el mar y en algunos casos a partir de erupciones
volcánicas o de deslizamientos de tierra submarinos. Las sacudidas
provocadas por estos eventos en ocasiones originan grandes olas que
arrasan todo lo que encuentran a su llegada a las zonas costeras.
El cuadro que te presentamos muestra en porcentajes la frecuencia con
que ocurren tsunamis en diferentes partes de la Tierra.
Toma un planisferio, ubica las zonas y junto con tus compañeros trata
de responder:
¿Qué opinan sobre la frecuencia de tsunamis en las diferentes zonas?
¿Tendrá que ver con la profundidad oceánica?
Evidencias del movimiento
Fenómenos como los terremotos y el vulcanismo nos demuestran que el interior de la Tierra está lejos de permanecer quieto. Se están dan-do procesos que a veces se manifiestan con mucha evidencia —como los terremotos y los volcanes— y otras veces sin que podamos percibirlos.
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Localización %
Costa atlántica 1,6
Mediterráneo 10,1
Golfo de Bengala 0,8
Este de la India 20,3
Oceanía 25,4
Japón-Rusia 18,6
Costa este del Pacífico 8,9
Caribe 13,8
El volcán Agung, en Bali, se activó en 2017. Su última erupción había ocurrido en 1963.
El 19 de setiembre de 2017 se registró un terremoto de 7,1 mw en la escala de magnitud del momento en la ciudad de Puebla, México. Afectó gravemente a varios estados mexicanos.
Construyo ciudadanía
Un problema material: los residuos sólidos
Cada día nuestras sociedades producen más de-sechos. Algunos de ellos son sólidos y su tratamien-to constituye uno de los desafíos más importantes para la vida en ciudades, pueblos y zonas rurales.
Con el aumento del consumo, aumenta la basura que se produce. Surgen muchos desafíos que se tie-nen que abordar en el presente, porque incidirán di-rectamente en el futuro de las nuevas generaciones.
El relleno sanitario aprovecha la basura para rellenar zonas bajas. Los residuos se trituran y se compactan en capas para rellenar un terreno. Lue-go de 10 años, el espacio puede forestarse, y en 20, usarse como área para recreación o habitación.
La recuperación y reutilización de residuos per-mite volver a usar materiales sin ningún trata-miento o con modificaciones mínimas. Se recu-peran los objetos que se emplean con el propó-sito inicial (como los envases retornables), y se reutilizan los que se usan para algo que no era su destino original (por ejemplo, una goma de auto que se convierte en hamaca).
El reciclado permite obtener materias primas (es decir, sustancias con las cuales se fabricarán productos) a partir de la basura. Se pueden reci-clar vidrio, papel, metales, plásticos, etcétera.
El compostaje es una forma particular de reci-clado. La materia orgánica de los residuos sóli-dos fermenta y produce un compost que sirve para la agricultura.
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Desafíos sobre los que vale la pena pensar:
¿Podemos cambiar nuestra forma de consumo? Se generan montañas de residuos porque consumi-mos montañas de objetos. ¿Todos ellos son nece-sarios? ¿Es posible que los envases y las presenta-ciones de productos lleven menos material? ¿Cómo lograr que la industria sea eficiente y genere menos basura?
¿Cómo se pueden tratar los residuos de manera que buena parte de ellos puedan ser reciclados o reutilizados?
Centro de reciclado de plástico en Berlín, Alemania.
Jardinería con objetos reciclados.
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Modelos de células procariotas y eucariotas Organización de las células
Procariotas o eucariotas, todas las células comparten al menos tres características:Tienen una membrana plasmática que aísla el contenido celular del medio externo y controla el paso de sustancias.Contienen el citoplasma, formado por un líquido viscoso y por estructuras y sustancias necesarias para las funciones vitales.Tienen material genético (ADN), en el que se encuentra la información codificada que controla todo el funcionamiento celular.
Los primeros y únicos organismos que habitaron la Tierra durante casi 1.500 millones de años fueron las células procariotas. Hace unos 2.000 millones de años evolucionaron las primeras células eucariotas. Estas estructuras se consideran más complejas debido a su organización y a las funciones que realizan.Las células procariotas son las bacterias y las arqueas, y las eucariotas forman parte de todos los demás grupos de seres vivos.
Esquema de célula procariota
Nucleoide
Ribosoma
Flagelo
Pared celular
Membrana plasmática
Pili
Cápsula
Esquema de célula eucariota animal
Esquema de célula eucariota vegetal
Las bacterias están formadas por células procariotas.
Todos los animales están formados por células como esta.
Los seres vivos que forman el reino Plantae, más allá de su tamaño, se componen por células vegetales.
Soy científico Buscando respuestas
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1. Para pensar y responder«La ciencia está lejos de ser un instrumento de conocimiento perfecto. Simplemente es el mejor que tenemos… Nos invita a aceptar los hechos, aunque no se adapten a nuestras ideas preconcebidas. Nos aconseja tener hipótesis alternativas en la cabeza y ver cuál se adapta mejor a los hechos. Nos insta a un delicado equilibrio entre una apertura sin barreras a las nuevas ideas… nuevas ideas y saber tradicional. La razón por la que la ciencia funciona tan bien es por ese mecanismo incorporado de corrección de errores… la ciencia se autocorrige…» Extraído de Carl Sagan, El mundo y sus demonios, Buenos Aires, Planeta, 1997.
Reúnete con tus compañeros. Lean el texto y establezcan cuáles son para ustedes las dos o tres ideas más importantes. ¿Pueden dar ejemplos de lo que plantea Sagan?
2. Mirando a través del microscopioEn esta ficha te proponemos mirar a través del microscopio. Al observar, seguro que ves líneas y figuras redondeadas. Para quien no es experto y no tiene experiencia en mirar al microscopio, no es fácil decir lo que ve. Son figuras que tienen sentido para quienes entienden sobre el tema.Por esa razón, es bueno disponer de una variedad de imágenes y comparar la que se está viendo con una imagen que ya se sabe lo que es.Te proponemos ver seres vivos unicelulares. Trata de encontrarlos y dibujarlos.
¿Hay vida?Necesitarás: un microscopio un porta- y un cubreobjetos muestra de agua de un florero o cuneta (si no dispones de muestras a mano, deja una lechuga
sin limpiar en agua por unos cuantos días)
1. ¿Qué ves?2. ¿Crees que hay vida? Explica tu respuesta.
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3. Utilicemos la imaginaciónA lo largo de la historia los científicos han buscado maneras de imaginar cómo es la materia por dentro. Así, existieron diferentes modelos y diferentes maneras de explicar los mismos fenómenos y hechos. Te invitamos a realizar una experiencia que nos hará pensar sobre esto.
Hazlo así:1. Coloca la muestra
de agua en el portaobjetos.
2. Cúbrela con el cubreobjetos.
3. Ubícala en el microscopio.
4. Intenta localizar.
Carl Sagan (1934-1996) durante una presentación
en televisión en 1974.
Hazlo así:Introduce un objeto dentro de una caja cerrada.Entrégasela a un compañero y pídele que diga qué le parece que hay dentro y porqué.
a. ¿Cuál fue el resultado?b. ¿Qué dificultades se le
presentaron para llegar a conocer cuál era el objeto?
Reviso mi trabajoSon actividades que van al
final de cada capítulo. Te permitirán hacer un análisis
de los contenidos más importantes, así como también
organizar tus ideas.
Construyo ciudadaníaEn el marco del Programa para convivir mejor desde la escuela, esta sección plantea un trabajo permanente de educación en valores, con especial atención a la convivencia, la protección del ambiente, el pluralismo, la tolerancia y la defensa de la paz.
Tema en imágenesEn todas las unidades hay Tema en imágenes, en el que los contenidos están expresados, fundamentalmente, mediante imágenes. Son páginas dobles con un breve texto e imágenes llamativas, que te ayudarán a comprender los temas de una manera distinta, clara y muy amena.
Soy científicoEste es un proyecto para que puedas poner en práctica tus habilidades de investigador, para que desarrolles y afiances tus actitudes y destrezas, y para que ejercites el pensamiento científico.