guia tsf ii

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA

TEMAS SELECTOS DE FSICA II

GUA DE ACTIVIDADES DEL ALUMNO PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS

SEXTO SEMESTRE

FEBRERO DE 2013

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA LIC. RAL S. ALEMN SALAZAR DIRECTOR GENERAL ING. ANA LILIA MARTNEZ MUOZ DIRECTORA DE PLANEACIN ACADMICA Edicin, febrero de 2013 Diseado por: Ing. Francisca Aragn ayala I.B.Q. Sujey Mendvil Muoz La presente edicin es propiedad del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California, prohibida la reproduccin total o parcial de esta obra. En la realizacin del presente material, participaron: JEFE DEL DEPARTAMENTO DE ACTIVIDADES EDUCATIVAS, Teresa Lpez Prez; COORDINACIN DE EDICIN, Roque Juan Soriano Moreno; EDICIN, Elvia Mungua Carrillo.

N D I C E

PRESENTACIN COMPETENCIAS GENRICAS QUE EXPRESAN EL PERFIL DEL EGRESADO COMPETENCIAS DISCIPLINARES EXTENDIDAS DEL CAMPO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES BLOQUE I: APLICAS LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL .......................... 2 BLOQUE II: DESCRIBES FENMENOS ELECTROMAGNTICOS .................................. 47 BLOQUE III: ANALIZAS LA NATURALEZA DE LA MECNICA ONDULATORIA ............. 72

PRESENTACIN

Qu es formacin de competencias en bachillerato? Es un enfoque didctico

que pretende desarrollar en el estudiante conocimientos, habilidades de pensamiento,

destrezas, actitudes y valores que le permitan incorporarse a la sociedad de una forma

inteligente, consciente, propositiva, activa y creativa; y que en un momento dado, las

utilice para enfrentarse a una situacin de vida concreta, resuelva problemas, asuma

retos, etc.

En la actualidad, es una exigencia ofrecer una educacin de calidad que logre la

formacin y consolidacin del perfil de egreso en el bachiller de tal forma que pueda

contar con los elementos necesarios que le permitan crecer y desarrollarse en un

mundo cambiante, globalizado, competitivo y complejo; por lo que el proceso educativo

debe caracterizarse por presentar estrategias que contemplen actividades de

aprendizaje en diversos contextos y escenarios reales, donde pongan en juego,

movilice y transfiera las competencias desarrolladas.

Este material dirigido al estudiante, es producto de la participacin de los

docentes, donde pusieron de manifiesto su experiencia, conocimiento y compromiso

ante la formacin de los jvenes bachilleres; mismo que se presenta en dos

modalidades: Guas de actividades para el alumno y la planeacin didctica para el

docente y se podrn consultar en la pgina web del Colegio: www.cobachbc.edu.mx

en la seccin de alumnos o en docentes respectivamente.

COMPETENCIAS GENRICAS QUE EXPRESAN

EL PERFIL DEL EGRESADO Las competencias genricas son aquellas que todos los bachilleres deben estar en la capacidad de desempear, y les permitirn a los estudiantes comprender su entorno (local, regional, nacional o internacional e influir en l, contar con herramientas bsicas para continuar aprendiendo a lo largo de la vida, y practicar una convivencia adecuada en sus mbitos social, profesional, familiar, etc. Estas competencias junto con las disciplinares bsicas constituyen el Perfil del Egresado del Sistema Nacional de Bachillerato. Se autodetermina y cuida de s:

1. Se conoce y valora a s mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue

2. Es sensible al arte y participa en la apreciacin e interpretacin de sus expresiones en distintos gneros

3. Elige y practica estilos de vida saludables

Se expresa y se comunica 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la

utilizacin de medios, cdigos y herramientas apropiados

Piensa crtica y reflexivamente 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de mtodos

establecidos 6. Sustenta una postura personal sobre temas de inters y relevancia general,

considerando otros puntos de vista de manera crtica y reflexiva

Aprende de forma autnoma 7. Aprende por iniciativa e inters propio a lo largo de la vida

Trabaja en forma colaborativa

8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos

Participa con responsabilidad en la sociedad 9. Participa con una conciencia cvica y tica en la vida de su comunidad, regin, Mxico y

el mundo 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias,

valores, ideas y prcticas sociales 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crtica, con acciones responsables

COMPETENCIAS DISCIPLINARES EXTENDIDAS DEL CAMPO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

1. Valora de forma crtica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el desarrollo de la ciencia y la aplicacin de la tecnologa en un contexto histrico-social, para dar solucin a problemas.

2. Evala las implicaciones del uso de la ciencia y la tecnologa y los fenmenos relacionados con el origen, continuidad y transformacin de la naturaleza, para establecer acciones a fin de preservarla en todas sus manifestaciones.

3. Aplica los avances cientficos y tecnolgicos en el mejoramiento de las

condiciones de su entorno social.

4. Evala los factores y elementos de riesgo fsico, qumico y biolgico presentes en la naturaleza que alteran la calidad de vida de una poblacin para proponer medidas preventivas.

5. Aplica la metodologa apropiada en la realizacin de proyectos interdisciplinarios

atendiendo problemas relacionados con las ciencias experimentales. 6. Utiliza herramientas y equipos especializados en la bsqueda, seleccin,

anlisis y sntesis para la divulgacin de la informacin cientfica que contribuya a su formacin acadmica.

7. Disea prototipos o modelos para resolver problemas, satisfacer necesidades o

demostrar principios cientficos, hechos o fenmenos relacionados con las ciencias experimentales.

8. Confronta las ideas preconcebidas acerca de los fenmenos naturales con el

conocimiento cientfico para explicar y adquirir nuevos conocimientos.

9. Valora el papel fundamental del ser humano como agente modificador de su medio natural proponiendo alternativas que respondan a las necesidades del hombre y la sociedad, cuidando el entorno.

10. Resuelve problemas establecidos o reales de su entorno, utilizando las ciencias

experimentales para la comprensin y mejora del mismo.

11. Propone y ejecuta acciones comunitarias hacia la proteccin del medio y la biodiversidad para la preservacin del equilibrio ecolgico.

12. Propone estrategias de solucin, preventivas y correctivas a problemas

relacionados con la salud, a nivel personal y social, para favorecer el desarrollo de su comunidad.

13. Valora las implicaciones en su proyecto de vida al asumir de manera asertiva el

ejercicio de su sexualidad, promoviendo la equidad de gnero y el respeto a la diversidad.

14. Analiza y aplica el conocimiento sobre la funcin de los nutrientes en los

procesos metablicos que se realizan en los seres vivos para mejorar su calidad de vida.

15. Analiza la composicin, cambios e interdependencia de la materia y la energa

en los fenmenos naturales, para el uso racional de los recursos de su entorno.

16. Aplica medidas de seguridad para prevenir accidentes en su entorno y/o para enfrentar desastres naturales que afecten su vida cotidiana.

17. Aplica normas de seguridad para disminuir riesgos y daos a si mismo y a la

naturaleza, en el uso y manejo de sustancias, instrumentos y equipos en cualquier contexto

BLOQUE I

APLICA LA ELECTRICIDAD EN SU ENTORNO NATURAL

2

Desempeos a demostrar:

Desarrolla las aplicaciones de la electricidad a partir de la construccin de modelos esquemticos y analticos de las fuerzas elctricas en hechos notables de la vida cotidiana, valorando las implicaciones metodolgicas.

Competencias a desarrollar:

- Valora la electricidad al aplicar el mtodo analtico y esquemtico, en situaciones

de su vida cotidiana. - Confronta las ideas preconcebidas acerca de los fenmenos naturales con el

conocimiento cientfico para explicar los elementos relacionados con la electricidad y adquirir nuevos conocimientos.

- Evala las implicaciones del uso de la electricidad y los relaciona con fenmenos naturales.

El rayo

El fenmeno electrosttico ms conocido y, a la vez, el ms peligroso para los seres humanos es el rayo. En Estados Unidos, a causa de los rayos cada ao mueren entre 75 y 100 personas y se producen 10,000 incendios forestales y daos materiales de 100 millones de dlares.

APLICA LA ELECTRICIDAD EN SU

ENTORNO NATURAL

OBJETO DE APRENDIZAJE:

Electricidad Ohm Kirchhoff

Bloque I

3

Sin embargo, los peligros relacionados con los fenmenos electrostticos no se limitan a los provocados por los rayos y son, de hecho, mucho ms numerosos de lo que uno puede imaginar. En los casos extremos, tambin pueden causar prdidas de vidas humanas y grandes daos materiales.

Preguntas

Cmo ocurre un rayo? Cul es la trayectoria que describe un rayo?, de la nube a la tierra o de la tierra a la nube? Si te atrapa una tormenta en la intemperie, por qu no te debes parar bajo un rbol? Puedes imaginar algn motivo por el que no te debas parar con las piernas separadas? O Por qu puede ser peligroso acostarte?

Qu origina el fenmeno de electricidad? Consideras til la electricidad en tu vida diaria? (Sugerencia: Imagina la diferencia de potencial elctrico.)

ACTIVIDAD 1.

Realiza la siguiente lectura y realiza una consulta bibliogrfica de las caractersticas de la electricidad as como los conceptos de: carga elctrica, campo elctrico, potencial elctrico, diferencia de potencial, resistencia elctrica, corriente elctrica, circuito elctrico para elaborar un cuadro sinptico o mapa conceptual con lo investigado, ejemplificar su aplicacin, cmo llega la energa elctrica a tu hogar? Entrgalo a tu maestro para que sea evaluado con una lista de cotejo.

Mediante una lluvia de ideas, plantea al resto del grupo una hiptesis sobre la posible respuesta al conflicto cognitivo. Considera otros puntos de vista de manera crtica y reflexiva.

ELECTRICIDAD

La electricidad es un fenmeno fsico originado por cargas elctricas estticas o en movimiento y por su interaccin. Cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su entorno. Si la carga se desplaza produce tambin fuerzas magnticas. Hay dos tipos de cargas

elctricas, llamadas positivas y negativas. Las cargas de igual nombre se repelen y las de distinto nombre se atraen.

La electricidad est presente en algunas partculas subatmicas. La partcula ms ligera que lleva carga elctrica es el electrn.

4

En algunas sustancias, como los metales, proliferan los electrones libres. De esta manera un cuerpo queda cargado elctricamente gracias a la reordenacin de los electrones. Un tomo normal tiene cantidades iguales de carga elctrica positiva y negativa, por lo tanto es elctricamente neutro. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones quedar cargado negativamente. Por lo contrario, con la ausencia de electrones un cuerpo queda cargado positivamente, debido a que hay ms cargas elctricas positivas en el ncleo.

La electricidad es una manifestacin de energa y para su estudio se ha dividido en:

a) Electrosttica: que estudia las cargas elctricas en reposo y

b) Electrodinmica que estudia las cargas elctricas en movimiento

ELECTROSTTICA

Una de las leyes bsicas de la electricidad es:

Los cuerpos con cargas diferentes se atraen. Los cuerpos con cargas semejantes se repelen.

Cargas del mismo signo Cargas de signo contrario

El campo elctrico invisible de fuerza que existe alrededor de un cuerpo cargado, puede detectarse con un electroscopio. Por lo tanto llamaremos electricidad al movimiento de electrones.

Esta idea consiste en que la materia est compuesta por tomos, los cuales estn formados por la misma cantidad de cargas elctricas positivas y negativas (adems de partculas elctricamente neutras).

5

Toda la materia se compone de tomos y estos de partculas elementales como los electrones, protones y neutrones. Los electrones y los protones tienen una propiedad llamada carga elctrica.

Los neutrones son elctricamente neutros porque carecen de carga. Los electrones poseen una carga negativa, mientras los protones la tienen positiva.

Campo elctrico

Una carga elctrica se encuentra siempre rodeada por un campo elctrico. Alrededor de este campo se manifiestan fuerzas elctricas de atraccin y de repulsin. Este campo es invisible pero se representa por medio de lneas de fuerza.

Si la carga es positiva las lneas de fuerza salen radialmente de la carga, mientras que en una negativa llegan radialmente a ella.

Para estudiar cmo es la Intensidad del campo elctrico de una carga, se utiliza una carga de prueba, de valor pequeo y carga positiva.

Unidades de carga elctrica:

Un cuerpo tiene carga negativa si posee exceso de electrones y carga positiva si tiene carencia o dficit de ellos. Por tal motivo, la unidad elemental para medir carga elctrica es el electrn, pero como es una unidad muy pequea se utilizan unidades prcticas de acuerdo con el sistema de unidades empleado.

En el sistema internacional (S.I.) se utiliza el Coulomb (C) y en Sistema CGS, la unidad electrosttica de carga (ues) o estatocoulomb. La equivalencia entre estas unidades es la siguiente:

S.I. CGS

1 Coulomb 1 C 6.24 X 10 18 electrones 1 Estatocoulomb 1 ues 2.08 x 10 9 electrones

1 C = 3 x 10 9 ues

1 electrn = -1.6 x 10 -19 C 1 protn = 1.6 x 10 -19 C

6

El Coulomb es una unidad de carga elctrica muy grande, por lo cual es comn utilizar submltiplos, como:

Nombre Smbolo Equivalencia

El milicoulomb mC 1 x 10-3 C

El microcoulomb C 1 x 10-6 C

El nanocoulomb nC 1 x 10-9 C

El picocoulomb pC 1 x 10-12 C

Ley de Coulomb:

El cientfico francs Charles Coulomb estudio las leyes rigen la atraccin y repulsin de dos cargas elctricas puntuales en reposo.

En 1777 invento la balanza de torsin, esta cuantificaba la fuerza de atraccin o repulsin por medio del retorcimiento de un alambre de plata rgido. Coloco una pequea esfera con carga elctrica a diversas distancias de otra tambin cargada, as logro medir la fuerza de atraccin o repulsin segn la torsin observada en la balanza.

Coulomb observo que a mayor distancia entre dos cuerpos cargados elctricamente, menor es la fuerza de atraccin o repulsin. Pero la fuerza no se reduce en igual proporcin al incremento de la distancia, sino respecto al cuadrado de la misma.

As, entre dos cargas elctricas

Distancia Fuerza de Repulsin 1 cm 2 Newtons

2cm 0.5 Newtons

3 cm 0.055 Newtons

Coulomb tambin descubri que la fuerza elctrica de atraccin o repulsin entre dos cuerpos cargados, aumenta de modo proporcional al producto de sus cargas. Por tanto, si una carga duplica su valor, la fuerza tambin se duplica; y si adems la otra carga se triplica, el valor de la fuerza entre las cargas seria seis veces mayor.

221

rqqkF

donde k = 9 X 10 9

2

2

CNm

7

La constante de proporcionalidad k tendr un valor de acuerdo con el sistema de unidades utilizado:

Ley de Coulomb

La fuerza elctrica de atraccin o repulsin entre dos cargas puntuales q1 y q2, es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa.

221

rqqkF

La ecuacin de la Ley de Coulomb solo es vlida cuando las cargas se encuentran en el vaci; o en forma aproximada si estn en el aire. Pero si entre las cargas existe una sustancia o medio aislante, la fuerza elctrica de interaccin entre estas sufrir una disminucin, la cual ser mayor o menor dependiendo del medio. La relacin que existe entre la fuerza elctrica de dos cargas en el vaci y la fuerza elctrica de estas mismas.

Intensidad del campo elctrico (E) En un punto al cociente de dividir la fuerza (F) que recibe la carga de prueba entre su valor (q), cuando la carga de prueba se coloca en el punto considerado.

qFE

Donde:

E: intensidad del campo elctrico (CN )

F= fuerza que recibe la carga de prueba (N) q= carga de prueba (C)

Para calcular la intensidad de campo elctrico (E) a una distancia (r) de una carga (q) se utiliza la expresin:

2rkqE Donde:

E = Intensidad de campo elctrico

k = constante dielctrica(9 X109 22

CNm )

q = carga de prueba en Coulombs(C)

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Potencial elctrico

En Fsica I aprendimos que un objeto tiene energa potencial gravitacional debido a su ubicacin en un campo gravitacional. De igual manera, un objeto con carga tiene energa potencial elctrica en virtud de su lugar en un campo elctrico. De igual manera, as como se requiere trabajo para levantar un objeto contra el campo gravitacional de la Tierra, tambin

Se requiere de un trabajo para mover una partcula cargada contra el campo elctrico de un cuerpo cargado.

Siempre que una carga positiva se mueve en contra del campo elctrico, la energa potencial aumenta; y siempre que una carga negativa se mueve en contra del campo elctrico, la energa potencial disminuye.

Por definicin, el potencial elctrico V en cualquier punto de un campo elctrico, es igual al trabajo T que se necesita realizar para transportar a la unidad de carga positiva q desde el potencial cero hasta el punto considerado.

qTV

Donde:

V=potencial elctrico en el punto considerado medido en (Volts)

T=trabajo realizado en (Joules)

q= carga trasportada en (Coulombs)

En conclusin: Si una carga elctrica se le mueve de una distancia grande, hasta un punto de un campo elctrico, aplicando una fuerza en contra del mismo, se realiza un trabajo, cuya energa es almacenada por la carga elctrica en forma de energa potencial.

rKQVA

Donde:

= potencial elctrico en (Volts) K= 9X

Q= valor de la carga elctrica (Coulombs) r= distancia en (metros)

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Diferencia de potencial

Por definicin, la diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga positiva realizado por fuerzas elctricas para mover una pequea carga de prueba desde el punto de mayor potencial hasta el punto de menor potencial.

qTV ABAB

Donde:

VAB=diferencia de potencial entre los puntos A y B determinada en (Volts)

TAB= Trabajo ejecutado para llevar a la unidad de carga q del punto A al punto B en (Joules)

q= Carga de prueba transportada de A a B medida en (Coulombs)

La diferencia de potencial entre dos placas con cargas de igual magnitud; pero de sentido contrario, se puede determinar a partir de la siguiente ecuacin:

V = E.d

Donde:

V= Diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera (Volts)

E= intensidad del campo elctrico (V/m)

d= distancia entre los puntos, medida en la misma direccin del vector campo elctrico (m).

ELECTRODINMICA

Corriente elctrica.

La corriente elctrica es el flujo de electrones a travs de un conductor. O bien dos terminales o diferencia de potenciales y conectados por medio de un conductor dan origen a una corriente elctrica.

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Para hacer que fluya continuamente una corriente de electrones por un alambre, debe disponerse de un abastecimiento continuo de electrones en un extremo y un abasto contino de cargas positivas en el otro. El abasto continuo de cargas positivas en un extremo del alambre ofrece el medio de salida de los electrones. Si no se provee esto, los electrones se acumularan en el extremo del alambre, y la repulsin de cargas hacia ste, detendr el flujo de la corriente.

Intensidad de la corriente elctrica.

La intensidad de la corriente elctrica es la cantidad de la carga elctrica que pasa por cada seccin de un conductor en un segundo. Por tanto:

tqI

Donde:

I= intensidad de la corriente elctrica C/s = amapere = A

q= carga elctrica que pasa por cada de un conductor en coulombs (C)

t = tiempo que tarda en pasar la carga q en segundos (s)

La unidad ampliada del Sistema Internacional para medir la intensidad de la corriente elctrica es el ampere (A)

En el caso de la electricidad, la utilizacin de aparatos es de suma importancia ya que la electricidad no se puede ver, slo se puede detectar y cuantificar por los efectos que produce

Resistencia elctrica: Es la oposicin que presenta un conductor al paso de la corriente elctrica.

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La resistencia elctrica se mide en OHMS y su smbolo es .

Smbolo En el Sistema Internacional (SI), la unidad de resistencia es el VOLT/AMPERE, a lo que llamamos OHM.

Circuito elctrico

Consiste en un foco o bombilla, conectado a una batera. De la terminal negativa fluyen electrones a la terminal positiva a travs del filamento del foco. La batera proporciona energa que produce el flujo de cargas por todo el circuito

Los circuitos elctricos pueden estar conectados en serie paralelo o mixto.

Cuando los circuitos estn en serie, los elementos conductores estn unidos uno a a continuacin del otro. La corriente puede fluir nicamente por una trayectoria a travs de los elementos en serie. Si el circuito se encuentra en paralelo, los elementos conductores se encuentran separados en variaos ramales y la corriente elctrica se divide en forma paralela entre cada uno de ellos. Un circuito mixto significa que los elementos conductores se conectan tanto en serie como en paralelo.

12

4

3

6

12 V

6

5

ACTIVIDAD 2.

En equipos de 4 alumnos como mximo, realizar una entrevista a un electricista o ingeniero elctrico donde se aborden las definiciones y caractersticas de la electricidad, as como la importancia del conocimiento y su aplicacin en su comunidad al cuestionarlo sobre la necesidad de poner malla ciclnica alrededor de las torres de alta tensin.

Cada equipo expone la entrevista realizada al grupo y obteniendo al final una conclusin.

Cada equipo evala la exposicin de la entrevista realizada por sus compaeros, manteniendo una actitud atenta y respetuosa utilizando una rbrica donde se indican los aspectos a evaluar.

Circuito en serie

I1 = I2 = I3 In

V= V1 + V2 + V3 + Vn

ne RRRRR .....321

Donde:

eR = resistencia equivalente de los resistores R1, R2 y R3

Cuando dos o ms resistores estn en serie se suman sus resistencias para obtener su resistencia total

Circuito en paralelo

V1 = V2 = V3 = =Vn

I = I1 + I2 + I3 + In

ne RRRR1.....111

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Cuando dos o ms resistores se conectan en paralelo, se suman los valores recprocos de sus resistencias; para obtener el valor reciproco de la resistencia total.

Circuito mixto

La forma de resolver matemticamente estos circuitos es calculando parte por parte las resistencias equivalentes de cada conexin, ya sea en serie o en paralelo, de tal manera que se simplifique el circuito hasta encontrar el valor de la resistencia equivalente de todo el sistema elctrico.

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ACTIVIDAD 3.

Realiza la siguiente lectura.

Formar equipos de cuatro alumnos como mximo para compartir la informacin obtenida y mediante una lluvia de ideas elaborar una definicin de lo que es campo elctrico y Ley de Gauss as como sus aplicaciones en su entorno diario y completa el siguiente cuadro con la informacin requerida, el cual entregars a tu maestro para su evaluacin por medio de una escala de valor.

Se realiza el trabajo de manera colaborativa manteniendo una actitud atenta y respetuosa.

Ley de Gauss.

La ley de Gauss, llamada as en honor a Karl Friedrich Gauss (1777 1855), desempea un papel importante dentro de la electrosttica, porque permite calcular de manera ms sencilla el campo elctrico o electrosttico (E) producido por una distribucin de cargas, cuando esta distribucin presenta ciertas propiedades de simetra (esfrica, cilndrica o plana). Esta ley establece que el flujo elctrico neto (E), a travs de cualquier superficie cerrada, (llamada superficie gaussiana) es igual a la carga encerrada en su interior (Qint) dividida por la permitividad elctrica del vaco ()

= Campo elctrico

Definicin Aplicacin

Ley de Gauss

Enunciado Aplicacin

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ACTIVIDAD 4:

Trabaja en equipo en forma colaborativa respetando las opiniones de los compaeros, analiza ejemplos que se proporcionan y utiliza las frmulas de potencial para resolver los problemas propuestos acerca de aplicacin de la electricidad en tu entorno. Toma en cuenta los siguientes criterios: Nmero de integrantes (mximo 3), tiempo de entrega (los primeros cinco ejercicios, los resuelves en clase y el resto en la fecha que te indique tu profesor). Se evaluarn con escala de valor.

Ejemplos

Potencial elctrico

1. Determina el valor del potencial elctrico a una distancia de 15 cm, de una carga puntual de C6 . b) Cual es la energa potencial de un electrn en ese punto?

Datos Frmulas Sustitucin Resultados

a) V = ?

r = 15 cm

CXCQ 61066

2

29109

CNmXK

b) ?pE

a)

rKQV

b) qVE p

a)

m

CxC

NmXV

15.0

)106)(109( 622

9

b) )106.1)(106.3( 195 CXVxE p

a)

V = 360000 v

b)

JXE p

141076.5

2. Calcular:

a) El potencial elctrico en un punto A que se encuentra a 30 cm de una carga de C5 .

b) La energa potencial elctrica si en el punto A se coloca una carga de .7 C

CXqe 19106.1

15


a) ?AV

r = 30 cm = 0.3 m

CXCq 61055

2

29109

CNmXK

b) ?pE

CXCq 61077

a)

rKqVA

b) qVE Ap

a)

m

CXC

NmXVA 3.0

)105)(109( 622

9

b)

)107)(105.1( 65 CXvXE p

a) VXVA

5105.1

b) JE p 05.1

El valor de la Energa potencial es negativo porque debe realizarse un trabajo en contra del campo elctrico.

Diferencia de Potencial elctrica.

1- La diferencia de potencial entre dos placas es 24 V, si la separacin es 0.3 cm. Cul es la intensidad del campo elctrico?

DATOS ECUACIN DESARROLLO SUSTITUCION E = ?

V = 24 Volts

d = 0.3 cm = 3 X 10-3

m

V = E d Despejando

E

dVE

E = (24 V) / (3 X 10-3 m) E = 8,000 N/C

2- Al medir la diferencia a potencial o voltaje entre dos placas que se encuentran separadas 5 cm, encontr un valor de 400 Volts.

a. Cunto vale la intensidad del campo elctrico entre las placas? y b. Si una carga de 4 mC se encontrara entre las placas, que fuerza elctrica

recibira?

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DATOS FORMULA SUSTITUCION RESULTADO

E= ?

V = 400 V

d = 5 cm = 0.05 m

q = 4 mC = 4 x 10-3 C

dVE

F = E q

a) E = (400 V) / (0.05 m)

b) F = (8,000 N/C)(4 x 10-3 C)

E = 8,000 N/C

F = 32 N

3- Calcular el valor del trabajo realizado para transportar una carga de 5 C desde un punto a otro entre los cuales se tiene diferencia de potencial de 6 x 104 V.

DATOS FORMULA SUSTITUCION RESULTADO

W = ?

q = 5 C = 5 x10-6 C

V = 6 x 104 V

W = V q

W = (6 x 104 V)(5 x 10-6 C)

W = 0.3 J

4. Una carga de prueba se mueve del punto A al punto B como se ve en la figura. Calcular: a) la diferencia de potencial VAB, si la distancia del punto A a la carga Q de 5C es de 10 cm y la distancia del punto B a la carga Q es de 20 cm.

b) El valor del trabajo realizado por el campo elctrico de la carga Q para mover a la carga de prueba q igual a 2 nC del punto A al B.

A B

q+

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Ejercicios

1. Cul es el valor del potencial elctrico en un punto, si para trasladar una carga positiva q = 8 C, desde el suelo hasta l se realiz un trabajo de 200 X 10-5J?

Datos Frmula(s) Sustitucin Resultado


a) ?AV

r = 10 cm = 0.1 m

CXCq 61055

2

29109

CNmXK

?BV

r = 20 cm = 0.2 m

CXCq 61055

2

29109

CNmXK

b) ?pE

CXnCq 91022

a) r

KqVA

r

KqVB

La diferencia de potencial es:

BAAB VVV

b) T= qVE Ap

a)

m

CXC

NmXVA 1.0

)105)(109( 622

9

m

CXC

NmXVB 2.0

)105)(109( 622

9

b) )102)(1025.2( 95 CXVXT

a) VXVA5105.4

VXVB

51025.2

VXVAB51025.2

b) JXT 4105.4

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2. Una Carga de 4 nC es transportada desde el suelo hasta la superficie de una esfera cargada, con un trabajo de 7 X 10-5 J. Determina el valor del potencial elctrico de la esfera:


3. Una batera de 4.5 V se conecta a una bombilla de 1.6 . Cuntos electrones deja la batera por minuto?


4. La batera de un automvil tiene un voltaje de 12 volts. Para cargar completamente la batera es necesario mover una carga q= 288,000 C, desde el polo negativo hasta el polo positivo. Cul es el trabajo elctrico que se tiene que realizar para cargar la pila?

Datos Frmula (s) Sustitucin Resultado

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5. Una pila opera a un voltaje V= 4.5 Volts. Para cargarla completamente se realiz un trabajo elctrico de 88, 290 J. Qu cargas tuvo que mover del polo negativo al polo positivo?


6. El generador tipo Van de Graaff, fabricado por PASCO, genera un potencial elctrico de 390,000 voltios. Su esfera colectora tiene un dimetro de 25 cm.

a) Cunta carga se colecta en la esfera? b) Cul es la intensidad del campo elctrico?


Un modelo del globo terrqueo tiene un dimetro de 18 cm. Si se cargara con una carga Q = 1C, Cul sera su potencial elctrico?, Cul sera su potencial si se cargara con 0.5 mC?


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7. La diferencia de potencial entre dos placas metlicas de cargas opuestas es 12,000 V. Si hay aire entre las placas, hasta qu distancia deben acercarse para que comiencen a saltar chispas entre ellas? La intensidad del campo elctrico a la que el aire se vuelve conductor es E = 3x106 V/m


8. Si la diferencia de potencial entre las placas del ejercicio anterior fuera:

a) 6,000 V y b) 24,000 V, a qu distancia entre ellas comenzaran a saltar las

chispas?


9. Una barra colectora de cobre que se utiliza para conducir grandes cantidades de

corriente en una estacin de potencia tiene 1.5 m de largo y 8 cm por 4 cm de seccin transversal. Qu diferencia de potencial se requiere aplicar a los extremos de la barra para que fluyan 300 A?


21

SITUACIN DIDCTICA 2:

Una corriente de 0.1 A puede matar a una persona. La corriente de una instalacin elctrica de una vivienda, es con frecuencia 100 veces superior a ese valor y sin embargo; muchas descargas elctricas en una casa no son mortales.

CONFLICTO COGNITIVO:

Cmo es posible que no sean mortales? El voltaje causa la corriente, o la corriente causa el voltaje? Cul es la causa y cul es el efecto? Qu causa el choque elctrico, la corriente o el voltaje?Los efectos de la corriente elctrica son iguales en todos los organismos? Explica la causa. ACTIVIDAD 5:

Realiza la siguiente lectura y realiza una consulta bibliogrfica para ampliar la informacin acerca del enunciado de la Ley de Ohm (notacin cientfica, factores que afectan la resistencia de un conductor: tabla de resistividad, calibre del alambre, factores de temperatura y cdigo de colores) y sus aplicaciones en la vida cotidiana.

Mediante una lluvia de ideas, socializa con tus compaeros la informacin obtenida, para concluir escribe la informacin que te solicita el cuadro.

Ley de Ohm Propuesta en 1826 por el fsico alemn George Simn Ohm. Esta ley es fundamental en electricidad y nos permite determinar la corriente que fluye a travs de un circuito cuando se conoce la resistencia del circuito y la diferencia de potencial que hay entre las terminales de un conductor y la corriente que fluye a travs de l. La intensidad de corriente que fluye a travs de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia.

RVI Donde:

I = intensidad de corriente en amperes(A) V = diferencia de potencial entre sus extremos en voltios (V). R = resistencia del conductor en ohms ()

22

Ley de Ohm Enunciado

Aplicaciones

ACTIVIDAD 6.

Trabaja en equipo en forma colaborativa respetando las opiniones de los compaeros, y utiliza las frmulas de Ley de Ohm para resolver la serie de ejercicios propuestos de aplicacin de la electricidad en tu entorno, tomando en cuenta los siguientes criterios: Nmero de integrantes (mximo 3), tiempo de entrega (los primeros cinco ejercicios, los resuelves en clase y el resto en la fecha que te indique el profesor). Se evaluarn con escala de valor.

Ejemplos

La Ley de Ohm.

1.- Un tostador elctrico tiene una resistencia de 20 ohms cuando est caliente. Cul ser la intensidad de la corriente cuando lo conectamos a una diferencia de potencial de 120 V.?

DATOS ECUACIN DESARROLLO SUSTITUCIN I = ? R = 20 V = 120 V R

VI I = 120 V / 20 I = 6 Amperes(A)

2.- Un alambre conductor deja pasar 8 Amperes al aplicarle una diferencia de potencial de 120 V. Cul es el valor de su resistencia?

DATOS ECUACIN DESARROLLO SUSTITUCIN

R = ? V = 120 V I = 8 A I

VR R = 120 V / 8 A R = 15

23

Ejercicios.

1. Con la resistencia de 100 000 , Cul ser la corriente a travs de tu cuerpo al tocar las terminales de un acumulador de 12 volts?


2. Si la piel est mojada y tu resistencia es de slo 1000 y tocas las terminales de un acumulador de 112 V, Cunta corriente pasa a travs de ti?


3. Si la resistencia del filamento de un faro de automvil es de 3 ohms, Cuntos amperes pasan cuando se conecta con un acumulador de 12 volts?


4. Un conductor de hierro con una resistencia de 1.75 a 20 C se conecta a una fuente de 12 V. si el conductor se coloca en un horno y se calienta a 300 C, cul ser el cambio o variacin en la corriente que fluye a travs de l?


24

5. Una pila de 6 V se conecta a una bobina que tiene enrollada 20 m de alambre de cobre y 0.8 mm de dimetro, cul es la corriente que circula inicialmente por el alambre?


ACTIVIDAD 7.

Realiza la actividad experimental eligiendo una de las opciones que se presentan a continuacin.

Actividad experimental 1

En equipos de 4 5 alumnos como mximo, realizar la actividad experimental en donde se aplicar la fuerza electromotriz (fem) en el funcionamiento de un motor, as como la representacin esquemtica de la actividad realizada. Se evaluar utilizando una rbrica donde se considerarn los pasos del proceso experimental.

El motor elctrico

PROPSITO: Construir un modelo de motor elctrico de corriente continua. Material que proporcionarn los alumnos, por equipo:

a) 40 cm de cable aislado calibre 22 b) 1 imn c) 2 cables conductores d) 2 Clips e) 1 Vaso de plstico como base f) 2 pilas de 1.5 V, tamao D g) 1 cinta de aislar

25

PROCEDIMIENTO:

1. Forma una bobina enrollando el cable en un palo de escoba. 2. Los clips se desdoblan teniendo cuidado que quede un rizo en el centro, el cual

servir de apoyo para los extremos libres de la bobina y que previamente han sido lijados para eliminar el barniz aislante. Es muy importante mantener limpios estos extremos para un mejor funcionamiento.

3. Coloca la madera sobre la mesa, para que te sirva de base al colocar el imn. 4. Fija los clips al vaso con la cinta de aislar o silicn, diametralmente opuestos.

Observa la figura. 5. Coloca los extremos de la bobina en cada uno de los rizos de los clips. 6. Coloca los cables conductores a los clips y los extremos libres a los polos negativo y

positivo de las pilas elctricas conectadas en paralelo de modo que pase corriente elctrica a travs de la bobina.

CLIPSIMAN I IMN

Esquema: BOBINA

IMN

INTERRUPTOR

CUESTIONARIO

1. Qu observas cundo se conecta los cables a las pilas elctricas? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

2. Explica por qu gira la bobina. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

3. Qu ocurre si varas el voltaje quitando una de las pilas y volvindola a conectar? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

4. Qu sucede si la bobina se forma con el doble doble de espiras? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

26

CONCLUSIONES: Actividad experimental 2 Realiza en equipo de 4 5 integrantes la siguiente actividad experimental participando y colaborando de manera efectiva.

CIRCUITO MIXTO

OBJETIVO

Comprobar que los focos conectados en serie constituyen un divisor de voltaje y que la corriente es constante como en un circuito de resistencias en serie

Comprobar que los focos conectados en paralelo constituyen un divisor de corriente y que el voltaje o tensin es constante con en un circuito de resistencias en paralelo.

MATERIAL

Fuente de poder (o pilas) Focos Multmetro Cables Tablero (o tabla de madera)

PROCEDIMIENTO

1. Conecte los focos de tal manera que forme un circuito mixto. 2. Tome el voltmetro en la gama de DC y mida la diferencia de potencial en los

extremos de la conexin de cada foco y la diferencia de potencial en la entrada de los focos (total)

3. Registre en la tabla 1 la potencia de cada foco y los voltajes medidos. 4. Tome el ampermetro, conecte en serie el ampermetro en cada una de los focos

y mida la corriente que pasa por cada una de ellas. 5. Registre sus medidas en la tabla 1. 6. Calcule la resistencia de cada foco aplicando la ley de Ohm.

27

RESULTADOS

Tabla 1.

Focos

Voltaje (V)

Corriente (A)

Resistencia ()

PREGUNTAS

1. Cuando los focos estn conectados en serie, Qu sucede si se desconecta o se quema una de ellas cuando estn encendidas? ___________________________________________________________________

2. Cuando los focos estn conectados en paralelo, qu sucede si se desconecta o se quema una de ellas cuando estn encendidas? ___________________________________________________________________

3. Cmo deben conectarse cada uno de los efectos elctricos en su casa?

Explica dos motivos verdaderos. ___________________________________________________________________

4. Cmo es la corriente cuando los focos estn conectados en serie? ___________________________________________________________________

5. Haga una conclusin del experimento realizado.

ACTIVIDAD 8: En binas realiza la lectura que se proporciona, analiza los ejemplos que se plantean y trabaja en forma colaborativa para resolver los ejercicios propuestos de las Leyes de Kirchhoff de una red elctrica, tomando en cuenta los siguientes criterios: Nmero de integrantes (mximo 3), tiempo de entrega (los primeros cinco ejercicios, los resuelves en clase y el resto en la fecha que te indique tu profesor), consulta de apuntes y bibliografa. Se evaluarn con escala de valor.

28

Leyes de Kirchhoff.

En el ao de 1845, el cientfico alemn Gustav Robert Kirchhoff (18241887) estableci dos leyes que son indispensables para calcular valores desconocidos de voltaje y corriente en cada punto de un circuito elctrico complejo.

Para facilitar el estudio de un circuito conviene definir primeramente los trminos: Nodos y Mallas.

Un nodo es la unin de ms de dos cables.

Una malla es un recorrido cerrado.

Fig. 1

El enunciado de la Primera Ley de Kirchhoff o Ley de Kirchhoff de corrientes, dice lo siguiente:

La suma algebraica de las corrientes en cualquier nodo en un circuito es cero. Las corrientes que entran al nodo se toman con un mismo signo y las que salen, con el signo contrario.

0...21 nT IIII

Los puntos A y B son los dos nicos nodos existentes en este circuito.

El punto C es la unin de dos elementos, pero no es un nodo.

ABDA es una malla (malla 1) y ACBA es otra malla (malla 2). Tambin lo es el recorrido exterior BDACB, pero es redundante con las anteriores (I y II) que ya cubren todos los elementos recorridos por la ltima.

29

La Segunda Ley de Kirchhoff o Ley de Kirchhoff de voltajes, establece que:

En una malla, la suma algebraica de las diferencias de potencial en cada elemento de sta es cero.

Las cadas de voltaje se consideran con un mismo signo, mientras que las subidas de voltaje se consideran con el signo contrario.

En otras palabras, la suma de las fuerzas electromotrices en un circuito cerrado o malla es igual a la suma de todas las cadas de potencial IR en el circuito; es decir : = IR

De acuerdo a la figura a):

= IR

Es decir:

321 VVVVT

VVVV 27312

Para la figura b), con el circuito en

Paralelo tenemos: = IR

Es decir:

321 VVVVT

6V=2V+4V=6V

En el nodo A llega una corriente I que se divide en I1 e I2. Esto ejemplifica la primera ley de Kirchhoff, la cual dice: la suma algebraica de todas las intensidades de corriente que entran y salen de un punto en un circuito es igual a cero.

a)

b)

30

En el circuito de la figura a) el voltaje total suministrado por la batera es igual a la suma de las cadas de tensin en cada resistencia (12 V). En b) como el circuito est en paralelo R3 tiene una cada de tensin de 6 V igual que la suma de V1 + V2 corresponde al valor de la fem proporcionada por la batera.

Regla de signos: a) Al pasar a travs de una pila del terminal positivo al negativo se considera positivo

la f.e.m b) Al pasar a travs de una pila del terminal negativo al positivo se considera negativa

la f.e.m c) Al pasar a travs de un resistor de mayor a menor potencial se considerar la

existencia de una cada d) Al pasar a travs de un resistor de menor a mayor potencial se considerar la

existencia de una ganancia

Anlisis de circuitos por el mtodo de las mallas. El siguiente mtodo de formato es usado para abordar el anlisis de mallas. 1. Asignar una corriente de malla a cada trayectoria cerrada independiente en el

sentido de las manecillas del reloj (Esquema 1). 2. El nmero de ecuaciones necesarias es igual al nmero de trayectorias cerradas

independientes escogidas. La columna 1 de cada ecuacin se forma sumando los valores de resistencia de los resistores por los que pasa la corriente de malla que interesa y multiplicando el resultado por esa corriente de malla.

3. Debemos considerar los trminos mutuos, se restan siempre de la primera columna. Es posible tener ms de un trmino mutuo si la corriente de malla que interesa tiene un elemento en comn con ms de otra corriente de malla. Cada trmino es el producto del resistor mutuo y la otra corriente de malla que pasa por el mismo elemento.

4. La columna situada a la derecha del signo igual es la suma algebraica de las fuentes de tensin por las que pasa la corriente de malla que interesa. Se asignan signos positivos a las fuentes de fuerza electromotriz que tienen una polaridad tal que la corriente de malla pase de la terminal negativa a la positiva. Se atribuye un signo negativo a los potenciales para los que la polaridad es inversa.

5. Se resuelven las ecuaciones simultneas resultantes para las corrientes de malla deseadas.

31

Esquema 1. Una red elctrica donde claramente se distinguen dos mallas. Ntese como las corrientes de

malla se dibujan en el sentido de las agujas del reloj.

Ejemplos.

1.-Determinar el valor de la intensidad de la corriente que pasa por I 2 en el siguiente circuito, aplicando la primera ley de Kirchhoff.


AII

AI

3?8

3

2

1

Como I que entran = I que salen en el nodo A:

321 III

312 III

AAI 382

AI 52

32

1. Determinar la cada de tensin en R1, R2 y R3 usando la ley de Kirchhoff. 250 V


V= 250 Volt

R1 = 5000

R2= 20 K

R3= 8000

V1 = ?

V2 = ?

V3 = ?

Re = R1 + R2 + R3

De acuerdo a la Ley de Ohm:

I = V/ R

Por lo tanto la cada de tensin en cada resistencia es:

V1 = I x R1

V2 = I x R2

V3 = I x R3

Por la segunda ley de Kirchhoff:

VT = V1 + V2 + V3

Re = 5000 + 20000 +

8000

I = 33000

250 V

V1 = (0.0075 A)(5000 )

V2 = (0.0075A)(20000)

V3 = (0.0075A)(8000)

Re = 33000

I = 0.0075 A

V1= 37.9 V

V2 = 151.5 V

V3= 60.6 V

VT = 37.9 + 151.5 + 60.6

= 250 V

Ejercicios.

1. Determina las corrientes desconocidas que muestra la figura usado las leyes de Kirchhoff.

R1 = 5000

R2= 20 K

R3= 8000

33


2. Aplica la segunda ley de Kirchhoff a la malla de corriente de la figura siguiente.

a) Cul es el voltaje neto en la malla? b) Cul es la cada IR neta? c) Cul es la corriente en la malla?


34

3. Responde las mismas preguntas del problema anterior cuando la polaridad de la batera de 20 V se invierte, es decir, cuando su nueva direccin de salida es hacia la izquierda.


4. Rellena el siguiente cuadro con el voltaje y la corriente elctrica disipada por cada resistor:

R1 R2 R3 R4

Voltaje(V)

Corriente(mA)

35


PROBLEMARIO

1A que distancia de una carga puntual de 9 nC existir un potencial de 4 X 102 V? Datos Frmula

(s) Sustitucin Resultado

36

5. Un conductor esfrico de 16 cm de dimetro tiene una carga de 3 X 10-6 C. Calcular: a) El potencial elctrico en la superficie de la esfera, b) El potencial elctrico a 24 cm de su superficie:


6. Calcular el valor del trabajo realizado para transportar una carga de 3 nC desde un punto a otro donde la diferencia de potencial es de 3 x 103 V.


4- Determina el valor del trabajo realizado para transportar una carga de 6 C desde un punto a otro entre los cuales se tiene diferencia de potencial de 5 x 104 V.


5- En la cada de un rayo se gastaron 4,000,000 J de energa para pasar una carga de 4 C de la nube al suelo. Cual era la diferencia de potencial entre la nube y el suelo?


37

6- Cul debera ser la carga de un globo, cuyo radio es de 0.1 m, para que el potencial elctrico del globo sea de 5,000 voltios? Suponer que la carga est igualmente distribuida sobre el globo.


7- La diferencia de potencial entre una nube y el suelo es de 108 V. Para que ocurra una descarga elctrica en el aire hmedo, el campo elctrico debe se de 105 V/m. A qu altura debe estar la parte inferior de una nube para que comiencen a caer rayos?


8- Dos placas metlicas estn cargadas con cargas elctricas opuestas y hay aire entre ellas. Cuando las placas estn a una distancia d = 5 mm, comienzan a saltar chispas entre ellas. Si la intensidad del campo elctrico que rompe las molculas del aire es de 3,000 V/mm, Cul es la diferencia de potencial entre las placas?


38

9- Calcular el valor del trabajo realizado para transportar a una carga de 3 nC desde un punto a otro en que la diferencia de potencial es de 3 X 103 V:


10- Durante una prueba con un detector de mentiras, se imprimen 6 V a travs de dos

dedos. Cuando se hace cierta pregunta, la resistencia entre los dedos baja de 400,000 Ohms a 200,000 Ohms. a) Cul es la corriente inicial entre los dedos? b) Cul es la corriente cuando baja la resistencia entre ellos?


11- Cunta resistencia permite que un voltaje de 6 V produzca una corriente de 0.006 A?


39

12- Cul es la resistencia de una plancha domstica que toma 12 A de corriente a 120 V?


13- Cul es la corriente en el serpentn de calentamiento de 30 Ohms de una cafetera que trabaja en un circuito de 120 volts?


14- Cul es el voltaje a travs de un elemento de circuito de 100 Ohms por el que

pasa una corriente de 1 A?


15- Qu voltaje produce 3 A a travs de un resistor de 15 Ohms?


40

16- La corriente de una lmpara incandescente es de 0.5 A cuando se conecta a un circuito de 120 V, y 0.2 A cuando se conecta a una fuente de 10 V. Cambia la resistencia de la lmpara en esos casos? Explica tu respuesta y defindela con valores numricos.


17- Aplica las leyes de Kirchhoff y resuelva las expresiones para calcular el valor de la corriente en todo el circuito que muestra la figura.


41

18- .Aplica las leyes de Kirchhoff y resuelva para hallar las corrientes de la siguiente figura.


42

19- Rellena el cuadro con las variables elctricas pedidas:

R1 R2 R3 R4 R5 R6

Voltaje(V)

Corriente(A)

43

Instrumentos de evaluacin.

Bloque I

Lista de cotejo para el Portafolio de evidencias

Portafolio No.

Bloque No.

Nombre del alumno:

Se contara la actividad slo si cumple con los cuatro indicadores.

Actividad evaluada

Se entrego en el tiempo

estipulado

Se realizo la actividad en su totalidad

La actividad fue realizada

por el alumno

Entrego el trabajo con los requerimientos

solicitados

Firma o sello

Actividad 1

Actividad 2

Actividad 3

Actividad 4

Actividad 5

Actividad 6

Actividad 8

Total

44

Lista de cotejo de Prctica de laboratorio Equipo No._____ Grupo.

Plantel.

Integrantes:

Aspectos a evaluar S No Observaciones

1. Aplica las reglas de seguridad del laboratorio utilizando con cuidado el material de la prctica de experimental.

2. Formula hiptesis coherente referente al tema e implica la pregunta planteada de la actividad experimental.

3. Sigue instrucciones de manera reflexiva comprendiendo cada uno de los pasos y colabora en la realizacin de la prctica asumiendo una actitud constructiva dentro del equipo de trabajo.

4. Los resultados, observaciones y conclusiones son claros y explican lo ocurrido o comprobado en el laboratorio de manera coherente

5. Entrega el reporte de la actividad experimental en tiempo y forma.

TOTAL

Lista de cotejo para Problemario

45

No. Problemario: No. Bloque: Nombre del alumno:

Aspectos a evaluar S No Observaciones 1.- Muestra el procedimiento correcto sin omitir pasos para resolver sus ejercicios propuestos

2.- Entrega el procedimiento en el cuaderno o material solicitado

3,- Domina el manejo de operaciones necesarias para resolver el ejercicio propuesto.

4.- Obtiene y comprueba el resultado para verificar que sea correcto

5.- Cuando se requiere hace buen uso de la calculadora.

6.- Entrega con orden sus ejercicios.

7.- Entrega en sus ejercicios en la fecha sealada.

8.- Trabaja respetando las indicaciones (individual o equipo)

9.- Muestra respeto y disciplina con sus compaeros.

10.- Entrega con limpieza sus ejercicios.

TOTAL

BLOQUE II

DESCRIBE FENMENOS ELECTROMAGNTICOS

47

Desempeos a demostrar:

Conoce y describe el comportamiento y aplicacin del electromagnetismo, utilizando herramientas y equipos que le permitan identificar la Ley de Lenz, Ley de Faraday y Circuitos RC, basndose en prototipos relacionados a su entorno.

Competencias a desarrollar:

Disea prototipos o modelos para demostrar la relacin entre los fenmenos elctricos y magnticos, aplicando principios cientficos

relacionados con el electromagnetismo. Confronta las ideas preconcebidas acerca de los fenmenos naturales con

el conocimiento cientfico para explicar las aplicaciones del electromagnetismo. Resuelve problemas establecidos o reales de su entorno con el uso de

herramientas y equipos que permitan identificar las diferentes leyes del electromagnetismo, utilizando las ciencias experimentales para la

comprensin y mejora del mismo.

DESCRIBE FENMENOS ELECTROMAGNTICOS


Electromagnetismo

Ley de Lenz

Ley de Faraday

Circuitos RC

Bloque II

48

SITUACIN DIDCTICA

En la vida diaria utilizamos la electricidad para hacer funcionar aparatos elctricos, como la licuadora y el ventilador. Encendemos el interruptor para suministrar electricidad y de pronto empiezan a funcionar, pero, cmo funcionan? Por qu al suministrar electricidad se empiezan a mover las cuchillas del motor de la licuadora y las aspas del ventilador? Qu diferencia tiene aquellas licuadoras que hacen girar sus cuchillas ms rpido que otras?

Podras tu disear una licuadora o un ventilador que funcionara ms rpido? Sabes cmo funciona un motor elctrico?

Actividad 1. Realiza una consulta bibliogrfica o en internet de los siguientes trminos y comenta las respuestas con tus compaeros de forma respetuosa y ordenada y uno de tus compaeros escribir las definiciones correctas apoyados por el profesor.

Conceptos Definicin

Electricidad

Magnetismo

Campo magntico

Intensidad de campo magntico

Experimento de Oersted

Ley de Lenz

Ley de Faraday

Capacitor (condensador)

Resistencia elctrica

Fuerza electromotriz

Densidad de flujo magntico

Declinacin magntica

Inclinacin magntica

Induccin electromagntica

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Actividad 2. Escribe el nombre que corresponde a cada imagen, utilizando las siguientes palabras: Resistencia elctrica, Experimento de Oersted, Electricidad, Ley de Lenz, Campo magntico terrestre, Capacitor, Induccin Electromagntica, Flujo magntico, Fuerza electromotriz.

Tarea: Investigar tipos de imanes, aplicaciones y permeabilidad magntica. Actividad 3. De forma individual lee la siguiente informacin, analiza los problemas resueltos, resuelve los ejercicios propuestos y evala tus resultados con el apoyo del profesor.

50

FLUJO MAGNTICO

Un flujo magntico que atraviesa perpendicularmente una unidad de rea A, recibe el nombre de densidad de flujo magntico o induccin magntica B. Por definicin, la densidad de flujo magntico en la regin de un campo magntico equivale al nmero de lneas de fuerza que atraviesan perpendicularmente a la unidad de rea. Matemticamente se expresa:

=

Donde:

B = Densidad de flujo magntico o induccin magntica (Tesla) A = rea sobre la que acta el flujo magntico (m2) = Flujo magntico (Weber)

En el sistema SI la unidad de flujo magntico es el wb/m2, el cual recibe el nombre de Tesla, en honor del fsico yugoslavo Nicols Tesla. Cuando las lneas de flujo no atraviesan perpendicularmente la unidad de rea en dicha regin, sino que lo hacen con un cierto ngulo, la ecuacin para calcular la densidad de flujo magntico es:

=

Ejemplos 1. Un solenoide tiene un rea de 8 cm2 y lo atraviesa un flujo magntico de 54x10-6

Wb. Calcular la densidad de flujo magntico.

DATOS FRMULA Y DESPEJE DESARROLLO RESULTADO

A = 8 cm2

= 54x10-6 Wb

B = ?

=

B = 54x10-6 Wb/8x10-4 m2

B = 6.75x10-2 T

51

2. La espira de un cuarto de crculo tiene un rea de 15x10-2m2 en la cual existe una densidad de flujo magntico de 0.16 T. Encuntrese el flujo magntico a travs de la espira.


A = 15x10-2m2

B = 0.16 T

= ?

=

= BA = 15x10-2m2 x 0.16 T

= 0.024 Wb

3. Un campo horizontal de 0.5 T atraviesa una espira rectangular de 8.4 x10-3 m2 de rea. Determinar el flujo magntico que atraviesa la espira cuando su plano forma un ngulo de 30.


A = 8.4 x10-3 m2

B = 0.5 T

= 30

= ?

=

= BA sen

= (8.4 x10-3 m2)(0.5 T)(sen 30)

= 2.1x10-3 Wb

Ejercicios 1. Un solenoide tiene un rea de 14 cm2 y lo atraviesa un flujo magntico de 6.7x10-6

Wb. Calcular la densidad de flujo magntico. 2. La espira de un crculo tiene un rea de 94x10-2m2 en la cual existe una densidad

de flujo magntico de 0.22 T. Determina el flujo magntico a travs de la espira 3. Un campo horizontal de 0.7 T atraviesa una espira rectangular de 3.2 x10-4 m2 de

rea. Determina el flujo magntico que atraviesa la espira cuando su plano forma un ngulo de 45.

52

Actividad 4. Realiza una consulta bibliogrfica sobre la Ley de Faraday y Ley de Lenz, completa el siguiente cuadro correctamente.

LEY DE FARADAY

Concepto Frmula Aplicacin

LEY DE LENZ

Concepto Representacin grfica Aplicacin

53

Actividad 5. De forma individual lee la siguiente informacin, analiza los problemas resueltos, resuelve los ejercicios propuestos y evala tus resultados con el apoyo del profesor.

LEY DE FARADAY-HENRY

En base a los estudios tericos de Michael Faraday y a los matemticos de Joseph Henry, el fenmeno de la induccin electromagntica se resume en la siguiente manera:

1. El movimiento relativo entre el conductor y un campo magntico, induce una FEM en el inductor.

2. La direccin de la FEM inducida, depende de la direccin del movimiento del conductor, con respecto al campo.

3. La magnitud de la FEM es directamente proporcional a la rapidez con la cual las lneas del campo magntico son cortadas por el conductor.

4. La magnitud de la FEM es directamente proporcional al nmero de vueltas del conductor que corta las lneas de flujo

La ley de Faraday-Henry matemticamente se expresa:

=

Donde:

= FEM inducida (V) N = nmero de vueltas = Flujo magntico (Wb) t = Tiempo (s) LEY DE LENZ

El sentido de la corriente inducida se puede obtener de la ley de Lenz que establece que,

El sentido de la corriente inducida sera tal que su flujo se opone a la causa que la produce.

En las figuras se puede observar que cuando el imn se acerca a las espiras, el flujo magntico a travs de las espiras aumenta. De acuerdo con la Ley de Lenz, las

54

corrientes inducidas deben crear flujos , que se deben oponer al aumento del flujo inicial, y los sentidos de las corrientes sern los indicados. Ejemplos

1. Una bobina rectangular de 50 vueltas y dimensiones de 5 cm x 10 cm se deja caer desde una posicin donde B=0 hasta una posicin donde B = 0.5 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la FEM promedio resultante inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.25s


N = 50

L = 10 cm

H = 5 cm

B1= 0 T

B2= 0.5 T

T = 0.25s

= ?

= BA

= t

A = L x h

A= 5 cm x 10 cm

=(0.5 T 0T)50cm2

= (.).

A= 50 cm2

=2.5x10-3Wb

= -0.5 V

2. Una bobina de alambre que tiene un rea de 0.002 m2 se coloca en una regin de

densidad de flujo constante igual a 0.65 T. En un intervalo de 0.003 s, la densidad de flujo aumenta a 1.4 T. Si la bobina consta de 20 espiras de alambre, Cul es la FEM inducida?


N = 50

A = 0.002 m2

B1= 0.65 T

B2= 1.4 T

T = 0.003s

= ?

= BA

= t

= (1.4 T 0.65T) 0.002 m2

= (.).

=1.5x10-3Wb

= -10 V

55

3. Una bobina cuadrada que mide 20 cm de un lado y consta de 16 espiras de alambre, est colocada en forma perpendicular a un campo B de densidad de flujo de 0.8 T. si la bobina se gira hasta que su plano es paralelo al del campo en un tiempo de 0.2 s, Cul es la FEM media inducida?


N = 16

L = 20 cm

B= 0.8 T

T = 0.25s

= ?

= BA

= t

A = L x L

A= 0.2m x 0.2 m

= (0 m2 0.04 m2) 0.8T

= (0.032Wb)0.2s

A= 0.04 m2

=-0.032 Wb

= 2.56 V

4. Un poderoso electroimn tiene un campo de 1.6 T y un rea de seccin transversal de 0.20 m2. Si colocamos una bobina que tiene 200 vueltas y una resistencia total de 20 alrededor del electroimn y luego activamos la potencia del electroimn en 0.02 s, Cul es la corriente inducida en la bobina?


N = 200

A = 0.20 m2

B= 1.6 T

T = 0.25s

R = 20

I = ?

= BA

= t

A = L x L

V = RI

I = V/R

= 0.20 m2 x 1.6 T

= 200(0.32Wb)0.02s I = 3200 V/ 20

=-0.32 Wb

= -3200 V

I = 160 A

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Ejercicios

1. Una bobina rectangular de 80 vueltas y dimensiones de 7 cm x 10 cm se deja caer desde una posicin donde B=0.3 T hasta una posicin donde B = 0.9 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcula la FEM promedio resultante inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.35s



3. Una bobina cuadrada que mide 35 cm de un lado y consta de 48 espiras de

alambre, est colocada en forma perpendicular a un campo B de densidad de flujo de 0.95 T. si la bobina se gira hasta que su plano es paralelo al del campo en un tiempo de 0.42s, Cul es la FEM media inducida?

4. Un poderoso electroimn tiene un campo de 2.3 T y un rea de seccin transversal

de 0.55 m2. Si colocamos una bobina que tiene 250 vueltas y una resistencia total de 25 alrededor del electroimn y luego activamos la potencia del electroimn en 0.46 s, Cul es la corriente inducida en la bobina?

Actividad 6. Identifica problemas de tu entorno relacionados con el electromagnetismo. Desarrolla un reporte donde utilices las definiciones, Leyes de electromagnetismo y propongas la manera de solucionarlos. Consultar el Material de apoyo 1. Tarea: En parejas traer material para la construccin de un electroimn.

57

Actividad 7. En equipo construye un electroimn, anota los pasos que seguiste para realizarlo y anota tus conclusiones. Pasos: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Conclusiones ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Tarea: Capacitancia elctrica, circuitos capacitivos serie y paralelo. Actividad 8. Lee la siguiente informacin sobre circuitos RC, observa el ejemplo y resuelve correctamente los ejercicios propuestos.

CIRCUITOS RC

Algo Nuevo y diferente ocurre cuando combinamos resistores y capacitores en el mismo circuito: la corriente cambia con el tiempo. Esto abre muchas posibilidades para un diseador de dispositivos elctricos: mquinas que repiten peridicamente un movimiento o una tarea, por ejemplo:

Limpiaparabrisas Marcapasos Reloj Sintetizadores

58

Cmo funciona? Resulta ser que una combinacin simple de R y C describe el comportamiento del circuito.

Carga de un capacitor

Supongamos que un circuito simple RC aun no se ha cerrado, y el capacitor an no se ha cargado. Cuando el interruptor est cerrado, inicia el cronometro: t= 0 s. La corriente empieza a circular con un valor inicial: Pero inmediatamente empieza a disminuir. La carga en el capacitor empieza en Q = 0 Coulomb, pero empieza a incrementar. Eventualmente alcanza el valor esperado: La corriente y la carga muestran un cambio caracterstico con el tiempo.

R1

5

V112 V

C12F

S

Key = A

AVRVIo 4.25

12

C24)12)(2( VFCVQo

TIEMPO

Io

TIEMPO

Qo

59

Ambas cambian rpidamente al inicio, despus lo hacen lentamente. Ambas se acercan a, pero no alcanzan, un valor conforme el tiempo pasa. Este comportamiento se llama cambio exponencial, debido a que involucra una funcin exponencial: Cada ecuacin tiene un trmino, El argumento de una funcin exponencial no tiene unidades, o si? Y efectivamente no tiene unidades. Bien. La combinacin RC es llamada la constante del tiempo del circuito, y es denotada por la letra griega tao ( )

RCt

oeItI

)(

)1()( RCt

o eQtQ

)()(

718281828.2:

iacapacitanc

resultante

abierto)(ocerradocircuitoeldesdetiempo

FCRtedonde

e RCt

segseg

RCt

seg

segCoulombCoulomb

voltCoulomb

Ampvolt

faradohmRC

tantoloPor

)(SegRC

60

Es un valor til, debido a que describe a groso modo la duracin del tiempo requerido para que la corriente (o la carga) disminuya (o aumente) por un factor de 2. En nuestro ejemplo: La corriente disminuir casi un factor de 2 en 10 segundos. Para una capacitancia tpica: Y la corriente disminuir muy rpido.

Ms sobre el cambio exponencial Para encontrar la cantidad exacta a la cual cambia una funcin exponencial, simplemente sustituye valores en la ecuacin:

En solo unos pocos mltiplos de la constante de tiempo , la funcin decrece a valores muy pequeos. El decrecimiento exponencial puede ser descrito por su vida media: la cantidad de tiempo que le toma al valor en decrecer por un factor de 2.

t

21

1

2

3

10

0

)(tI

oI00.1

oI61.0

oI37.0

oI14.0

oI05.0

oI00005.0

segF 1025

segFx 56 101025

RCt

oeItI

)(

69.01 mediavida

61

Observa: La vida media de la corriente en nuestro ejemplo es:

Descarga de un capacitor

Se puede colocar un capacitor precargado en un circuito para tomar el papel de una fuente de voltaje: Supongamos que el capacitor ha sido cargado por una batera de 12 V, tiene una carga Qo = 24 C. Cuando se cierra el interruptor, la corriente fluir de la placa positiva del capacitor a su placa negativa. Inicialmente,

oo

oo

oo

oo

o

II

II

II

III

tIt

161

81

41

21

063.077.2

125.008.2

25.039.1

50.069.000.10

segF

RCmediaVida

9.62569.0

69.0

2 F

192

AVRVI

VoltsV

oo

o

063.019212

12

62

Pero mientras la carga en las placas disminuye, tambin lo hace el voltaje a travs de ellas, as como la corriente en el circuito. La corriente del tiempo para todas estas variaciones es la misma:

Ejemplo: Determina la Constante de tiempo del siguiente circuito:


C = 0.22 F

R = 1200

V = 5 V

= ?

RCt

oeVtV

)(

RCt

oeQtQ

)(

RCt

oeItI

)(

minutosseg

FRC

4.6384

)2)(192(

)(SegRC )22.0)(1200( F seg264

63

Ejercicios: 1. Calcular la Constante de tiempo de los siguientes circuitos:

Actividad 9. Realiza una Consulta bibliogrfica sobre las aplicaciones del motor, el transformador y generador elctrico. Aplicaciones de un motor 1. ___________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

64

3. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Aplicaciones del transformador 1. ___________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________

Aplicaciones del Generador elctrico 1. ___________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________

Actividad 10.

PROYECTO FINAL

Aplicacin del magnetismo y electromagnetismo en la solucin de un problema OBJETIVO

Fomentar en el alumno la creatividad e investigacin en la aplicacin de los conocimientos adquiridos durante el bloque II.

65

DESCRIPCIN

El proyecto se desarrollar en 4 fases:

FFaassee 11

Los equipos exponen y entregan la maqueta (segn especificaciones de hoja anexa).

FFaassee 22

Los equipos exponen el modulo de informacin, (segn especificaciones de hoja anexa).

FFaassee 33

Los equipos entregan el documento denominado memoria, (segn especificaciones de hoja anexa).

FFaassee 44

Los equipos exponen el proyecto completo, es decir, la maqueta, el stand y la memoria, (segn especificaciones de hoja anexa).

MATERIAL Y EQUIPO NECESARIO

Est en funcin de cada equipo de trabajo.

REQUISITOS PARA ENTREGAR LAS 4 FASES DEL PROYECTO FINAL DE BLOQUE II

1. MAQUETA

Fecha de entrega:

El tamao y materiales para la elaboracin de la maqueta ser el que se considere pertinente (cartn, madera, plstico, etc). Se recomienda tomar fotos, sern indispensables en etapas posteriores.

66

2. STAND (DEMOSTRACION DE INFORMACION).

Fecha de entrega:

Las medidas sern como seala la imagen:

El tipo de letra ser ARIAL, color negro.

El tamao ser: TITULOS 45, TEXTO 33,

Se debe de mostrar lo siguiente:

1. Logo

2. Nombre del plantel

3. Nombre del tema

4. Nombres de los integrantes con foto

5. Nombre de la materia

6. Nombre del profesor

7. Objetivos (mnimo)

8. Preceso de elaboracin (con imgenes)

9. Metodologia.

3. MEMORIA (DOCUMENTO).

Fecha de entrega:

El tipo de letra ser ARIAL, color negro.

El tamao ser: TITULOS 12, negrita y TEXTO 12 normal

Se debe de mostrar lo siguiente:

1. Portada

2. Datos de integrantes

3. ndice con nmero de pgina

4. Objetivos

5. Conceptos, formulas, explicacin de variables.

6. Lista de materiales de maqueta y stand.

7. Bibliografa y consultas en Internet.

8. Conclusiones individuales.

67

4. EXPOSICIN DEL PROYECTO (TODOS LOS ELEMENTOS)

Fecha de entrega:

La exposicin se calificar de forma individual midiendo el dominio del tema y las respuestas del profesor y el evaluador.

Actividad 11. Resuelve correctamente los siguientes problemas y entregar al profesor

1. Un electroimn tiene un campo de 1.3 T y un rea de seccin transversal de 0.20 m2. Si colocamos una bobina que tiene 25 vueltas y una resistencia total de 10 alrededor del electroimn y luego activamos la potencia del electroimn en 0.12 s, Cul es la corriente inducida en la bobina?



3. Un poderoso electroimn tiene un campo de 2.0 T y un rea de seccin transversal

de 0.28 m2. Si colocamos una bobina que tiene 250 vueltas y una resistencia total de 30 alrededor del electroimn y luego activamos la potencia del electroimn en 0.02 s, Cul es la corriente inducida en la bobina?



5. Un electroimn tiene un campo de 1.6 T y un rea de seccin transversal de 0.40

m2. Si colocamos una bobina que tiene 400 vueltas y una resistencia total de 18 alrededor del electroimn y luego activamos la potencia del electroimn en 0.60 s, Cul es la corriente inducida en la bobina?



68

7. Una bobina rectangular de 100 vueltas y dimensiones de 7 cm x 8 cm se deja caer desde una posicin donde B=0 T hasta una posicin donde B = 1.4 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la FEM promedio resultante inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.4s



9. Una bobina rectangular de 120 vueltas y dimensiones de 8 cm x 10 cm se deja caer

desde una posicin donde B=0.2 T hasta una posicin donde B = 0.98 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la FEM promedio resultante inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.05s



11. Una bobina rectangular de 90 vueltas y dimensiones de 8 cm x 12 cm se deja caer

desde una posicin donde B=0 T hasta una posicin donde B = 1.8 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la FEM promedio resultante inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.03s



13. De los siguientes circuitos RC, determina la constante de tiempo y la intensidad de

corriente, cuando el interruptor J1 se encuentra cerrado.

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COLEGIO DE BACHILLERES DE BAJA CALIFORNIA

PLANTEL: ________________ TEMAS SELECTOS DE FSICA 2

ESCALA DE VALORES PARA EL PROYECTO DEL BLOQUE 2

Nombre del maestro ________________________________________________

Nombre de la actividad _________________________________________________

Fecha ________________________________________________

Grupo ________________________________________________

Clave de la escala: 1 = Deficiente 2 = Regular 3 = Muy bien 4 = Excelente

Nombre del alumno

Maqueta o modelo

Documento (memoria)

Exposicin oral Cartel

Funcionamiento

PUNTUACIN OBSERVACIONES

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

70

Lista de cotejo para Problemario

Problemario No. 1 Bloque: 2 Nombre del alumno: Aspectos a evaluar S No Observaciones

1.- Muestra el procedimiento correcto sin omitir pasos para resolver sus ejercicios propuestos

2.- Entrega el procedimiento en el cuaderno o material solicitado

3,- Domina el manejo de operaciones necesarias para resolver el ejercicio propuesto.

4.- Obtiene y comprueba el resultado para verificar que sea correcto

5.- Cuando se requiere hace buen uso de la calculadora.

6.- Entrega con orden sus ejercicios.

7.- Entrega en sus ejercicios en la fecha sealada.

8.- Trabaja respetando las indicaciones (individual o equipo)

9.- Muestra respeto y disciplina con sus compaeros.

10.- Entrega con limpieza sus ejercicios.

TOTAL

Lista de cotejo para el portafolio de evidencias

Portafolio 1 Bloque 2 Nombre del alumno:

Se contara la actividad solo si cumple con los cuatro indicadores.

Actividad evaluada

Se entrego en el tiempo

estipulado

Se realizo la actividad en su totalidad

La actividad fue realizada

por el alumno

Entrego el trabajo con los requerimientos

solicitados

Firma o sello

Actividad 1 Actividad 2 Actividad 3 Actividad 4 Actividad 5 Actividad 6 Actividad 7 Actividad 8 Actividad 9 Actividad 10 Actividad 11 Actividad 12 Actividad 13 Total

BLOQUE III

ANALIZA LA NATURALEZA DE LA

MECNICA ONDULATORIA

72

Las ondas del agua son un fenmeno que se puede ver y los efectos de las ondas sonoras se escuchan directamente con el odo. Adems el cuerpo puede detectar algunas ondas del espectro electromagntico. Las ondas de luz con el ojo, el efecto calorfico del infrarrojo con la piel. Sin embargo, hay otras ondas electromagnticas que no pueden percibirse directamente con los sentidos humanos e incluso el infrarrojo por regla general solo se puede observar mediante detectores especiales. Los fenmenos ondulatorios aparecen en todos los campos de la fsica y se dan en eventos tan cotidianos que forman parte de nuestro entorno diario, cuestionndonos cosas tan simples como: Qu es lo que hace que se formen ondas en un estanque de agua tranquila cuando dejas caer una piedra?, el porqu del vaivn del agua en las playas? O por qu cuando se acerca o aleja una patrulla de mi casa se percibe con diferente intensidad el sonar de su sirena?

Desempeos a demostrar: - Analiza fenmenos relacionados al comportamiento y naturaleza de la luz, ptica,

ondas mecnicas y acsticas, que le permita aplicar en su vida diaria.

Competencias a desarrollar: - Observa y relaciona los fenmenos naturales del comportamiento de la luz en su

entorno. - Demuestra principios cientficos, hechos o fenmenos relacionados a la ptica por

medio de prcticas experimentales. - Utiliza las TIC como herramienta que le permita indagar, seleccionar y clasificar

conceptos sobre el estudio de las ondas mecnicas para su formacin acadmica. - Confronta las ideas preconcebidas acerca de los fenmenos de la mecnica

ondulatoria para explicar y adquirir nuevos conocimientos.

ANALIZA LA NATURALEZA DE LA MECNICA ONDULATORIA

Bloque III

73

Act. 1. conceptos bsicos de Ondas Mecnicas.

Realiza una consulta bibliogrfica sobre la clasificacin de las ondas: Mecnicas, Electromagnticas, Longitudinales, Transversales, Lineales, Superficiales, Tridimensionales y Ssmicas, utilizando ejemplos sencillos de cada uno de ellos. As como las caractersticas de una onda mecnica; como: elongacin, nodo, amplitud de onda, cresta, valle, longitud de onda frecuencia, perodo y velocidad de propagacin.

Presentar la informacin obtenida en forma de tabla:

CONCEPTO DEFINICIN EJEMPLOS

Ondas mecnicas


Ondas mecnicas Acstica

Fenmenos y naturaleza de la luz ptica

74

Act. 2. Caractersticas de las Ondas.

El alumno identifica en la figura, las caractersticas de las ondas en una onda transversal, colocando en los espacios en blanco el nmero correspondiente a la caracterstica correcta.

1.- Lnea de equilibrio 5.- Elongacin 2.- Longitud de onda 6.- Valle 3.- Amplitud 7.- Cresta 4.- Nodo

Realizadas estas actividades, autoevala tus respuestas en plenaria, mostrando respeto y tolerancia hacia tus compaeros.

Act.. 3. Tipos de ondas.

Efecta la lectura y de acuerdo a la clasificacin y tipos de ondas realiza el siguiente crucigrama. Al trmino de la actividad socialzalo en clase manteniendo actitud respetuosa.

CLASIFICACIN DE LAS ONDAS

De acuerdo con la direccin en que una onda hace vibrar a las partculas del medio material, los movimientos ondulatorios se clasifican en longitudinal o transversal.

Las ondas que viajan en el agua son una combinacin de ondas transversal y longitudinal.

Ondas longitudinales: Las partculas del medio oscilan en la misma direccin de propagacin de la onda. Las ondas que viajan a lo largo de un resorte cuando se jala (tira) uno de sus extremos y despus rpidamente se libera, son longitudinales.

Al tirar del cuerpo hacia abajo, el resorte se estira y al soltarlo, las fuerzas de restitucin del resorte tratan

expansio

75

de recuperar su posicin de equilibrio. Ejemplo: las ondas que se producen en un resorte. Al darle un tirn hacia abajo al cuerpo, el resorte se estira y al soltar el cuerpo, las fuerzas de restitucin del resorte tratan de que recupere su posicin de equilibrio. Otro ejemplo de este tipo de ondas son las del sonido.

Ondas transversales: La vibracin de las partculas individuales del medio es perpendicular a la direccin de propagacin de la onda. Las ondas que viajan a lo largo de una cuerda tensa cuando se hace oscilar uno de sus extremos, son transversales. Ejemplos: una cuerda de guitarra, o bien cuando se arroja una piedra en un estanque, al entrar en el agua, expulsa el liquido en todas direcciones, por tanto unas molculas empujan a otras, formndose

prominencias y depresiones circulares alrededor de la piedra. Como las molculas de agua vibran hacia ar

guia tsf ii

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